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Belichtungseinrichtung für Kopiermaschinen mit rotierender Belichtungswalze
Die Erfindung betrifft eine Belichtungseinrichtung für Lichtquellen hoher Intensität,
insbesondere für Lampen, wie sie in Trockenkopiermaschinen oder ähnlichen Apparaten
Verwendung finden, bei denen lichtempfindliches Material um eine lichtdurchlässige
oder durchsichtige, zylindrische, den Beleuchtungskörper umschließende Walze von
verhältnismäßig kleinem Durchmesser herumgeführt wird. Die Erfindung bezweckt, die
von der Lampe erzeugte Wärme fortzuführen, ohne daß dadurch die Qualität der ausgesandten
Strahlung ernstlich in Mitleidenschaft gezogen wird.
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Die Erfindung verfolgt den weiteren Zweck, die in einem Beleuchtungskörper
der genannten Art vorgesehene Lampe nur in einem solchen Ausmaß zu kühlen und die
Temperatur der die Lichtquelle einschließenden drehbaren Belichtungs- oder Druckwalze
so zu regulieren, daß das über die Walze geführte, lichtempfindliche Schichtmaterial
nicht in Mitleidenschaft gezogen wird. Die Erfindung beabsichtigt ferner, die Lampe
und die sie umgebende drehbare Walze so zu kühlen, daß ein kühlender Luftstrom zunächst
über die Innenwandung der Walze und dann über die Lampe geführt wird oder aber voneinander
im wesentlichen getrennte Luftströme an diesen beiden Elementen entlang geführt
werden, so daß die Hitze von den verschiedenen Oberflächen getrennt fortgeführt
wird. Dabei beabsichtigt die Erfindung, auch alle Teile so anzuordnen, daß sie jederzeit
zwecks Reinigung oder Austausches zugänglich sind.
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In Kopiermaschinen der beispielsweise zum Kopieren auf Diazotypiematerialien
geeigneten Art wird das lichtempfindliche Material gewöhnlich um eine durchsichtige,
aus hitzebeständigem Glas oder anderem geeigneten Material bestehende Druckwalze
herumgeführt, wobei letztere sich mit einer von der Lichtintensität und dem Empfindlichkeitsgrad
der Diazoschicht abhängigen Geschwindigkeit
bewegt. Diese sogenännten
Druckwalzen haben im allgemeinen einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser im Verhältnis
zu der Größe der Maschine, in der sie verwendet werden, und sie sind meistens gerade
nur groß genug, um die Unterbringung der erforderlichen Teile in ihrem Inneren zu
gestatten.
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Die im wesentlichen zentral angeordnete und sich über mindestens die
Länge der Walze erstreckende Lampe ist von der Art der Hochdruckquecksilberdampflampen
und muß eine sehr hohe Intensität aufweisen, um alle Arten von mit Diazo behandeltem
Material mit einer praktisch brauchbaren Geschwindigkeit bedrucken zu können. Manche
der zu druckenden Originale sind nicht ausgesprochen durchsichtig oder durchscheinend;
aus diesem Grunde ist die Leistung der Lampe derart, daß eine hohe Wärmemenge erzeugt
wird, welche die die Lampe umgebende drehbare Druckwalze auf eine hohe Temperatur
erhitzt. Die Überhitzung der Walze wächst mit der Herabsetzung des Walzendurchmessers
und kann so groß sein, daß sie die lichtempfindliche Schicht des Diazomaterials
an greift. Die Lampen und die Innenwandung der Druckwalze können durch einen Luftstrom
gekühlt werden, der entlang den Oberflächen dieser Teile entweder eingeblasen oder
durchgesaugt wird. Die Kühlung kann aber, solange es sich um Hochdruckquecksilberdampflampen
handelt, nur in einem beschränkten Ausmaß erfolgen, da eine zu starke Kühlung die
Ausstrahlung dieser Lampen ungünstig beeinflussen würde.
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Mit einer Diazoschicht versehene Materialien haben ihre Lichtempfindlichkeit
in erster Linie im Gebiet des Violetts und Ultravioletts, d. h. für eine Strahlung
von ungefähr 36oo Angströmeinheiten. Eine überstarke Kühlung setzt die violette
und ultraviolette Ausstrahlung von diesen Lichtquellen in einem gefährlichen Ausmaß
herab, und aus diesem Grunde kann die Kühlung der Lampe selbst nicht über die Grenze
gesteigert werden, jenseits derer die Qualität der Strahlung nicht ernstlich herabgesetzt
wird. Bei Lichtquellen von verhältnismäßig hoher Intensität, besonders wenn sie
in Verbindung mit Walzen von verhältnismäßig kleinem Durchmesser gebraucht werden,
hat sich herausgestellt, daß, wenn zwecks Aufrechterhaltung, einer nicht zu hohen
Temperatur der die Lampe umgebenden Walze der kühlende Luftstrom gleichzeitig an
der Walze und der Lampe entlang geführt wird und so beide von mehr oder weniger
der gleichen Kühlluftmasse gekühlt werden, die Leistungsfähigkeit der Lampe ernstlich
in Mitleidenschaft gezogen wird.
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Um die obenerwähnten Schwierigkeiten zu vermeiden, hat man bisher
die Lampe selbst in einer durchsichtigen, hitzebeständigen Glashülle völlig eingeschlossen.
Luft wird dann innerhalb der Glashülle um die Lampe herumgeführt, um diese so auf
eine keine Gefahren bietende Temperatur abzukühlen, während eine zweite, von der
ersten unabhängige Luftmasse benutzt wird, um die Druckwalze selbst auf eine Temperatur
abzukühlen, die eine Gefährdung des lichtempfindlichen Materials ausschließt. Diese
Anordnung ist zufriedenstellend, soweit es sich um die Kühlung der verschiedenen
Teile handelt; der zusätzliche, aus Glas bestehende Teil, der der Fortpflanzung
von kürzeren Lichtwellen nicht gerade dienlich ist, setzt aber die Beleuchtungsstärke
herab und hat ferner eine Isolierung der Lampe zur Folge, die eine Reinigung unmöglich
oder zum mindesten viel schwieriger macht. Es ist eine Tatsache, daß diese verhältnismäßig
kleinen Hüllen aus hitzebeständigem Glas die Strahlung so weit herabsetzen, daß
die Druckgeschwindigkeit ihrerseits um ungefähr 25 bis 30°/0 verringert wird.
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Bei der Anordnung kann die Lampe hinreichend gekühlt werden, ohne
daß dadurch die Qualität der von ihr ausgesandten Strahlung in Mitleidenschaft gezogen
wird; dabei sind die Teile für Reinigungszwecke zugänglich, und die Druckwalze verbleibt
auf einer keine Gefahren in sich schließenden Temperatur. Gemäß der Erfindung ist
eine Hülle aus hitzebeständigem Glas, die die Lampe zum Teil umfängt, so gelagert,
daß in Verbindung mit einem Reflektor und einem Saugkanal eine getrennte Kühlung
der Lampe und des Innern der sie umgebenden Walze erhalten wird, während von der
ausgestrahlten Energie kaum etwas verloren wird, da der offene Teil der Teilhülle,
in Verbindung mit dem Reflektor, praktisch die volle Leistung der Lampe nutzbar
macht.
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Der unter einem verhältnismäßig hohen Vakuum gehaltene Kanal ist mit
einer Reihe von Öffnungen ausgestattet, von denen einige Luft aus der Nachbarschaft
der Lampe selbst wie auch von der sie umgebenden Hülle ansaugen, während andere
in dem Kanal vorgesehene Öffnungen die Luft von der Innenwandung der Walze fortführen
mit dem Resultat, daß an diesen zwei Oberflächen ein Temperaturunterschied entsteht,
ohne daß die Lampe selbst völlig isoliert wäre.
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Durch diese im folgenden näher beschriebene Anordnung ist es möglich,
die Temperatur der Walze um ungefähr g° C herabzusetzen, ohne dadurch die Druckgeschwindigkeit
der Apparatur merkbar zu beeinflussen. Versuche haben gezeigt, daß die Druckgeschwindigkeit
eine Verringerung von nur 5 bis io% erleidet, was in scharfem Gegensatz zu der Geschwindigkeitsherabsetzung
von 25 bis 30% steht, die sich ergibt, wenn die Lampe völlig in einer sie isolierenden
Hülle eingeschlossen ist.
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Die Schutzhülle ist auf der Unterseite der Lampe angeordnet, die für
Kühlungszwecke am empfindlichsten ist, und verhindert so die kühlere Luft innerhalb
der Druckwalze daran, mit dem kritischsten Teil der Lampe in Berührung zu kommen.
Die Tatsache, daß die Anordnung für Reinigungszwecke zugänglich ist, macht es möglich,
die Leistungsfähigkeit der Apparatur auf mehr oder weniger unbegrenzte Zeit beizubehalten,
was ein entschiedener Fortschritt gegenüber Anordnungen ist, bei denen sich die
Teile nicht reinigen lassen. Versuche haben ergeben, daß Staubanlagerungen die Lichtausbeute
bis zu 30% herabzusetzen.
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Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahirre
auf
eine besondere Ausführungsform, wie sie in der Zeichnung beispielsweise dargestellt
ist, beschrieben. In der Zeichnung stellt Fig. i die perspektivische Ansicht einer
Belichtungseinrichtung genläl3 der Erfindung dar, wobei einzelne Teile fortgelassen
sind, um die Anordnung im Innern zu zeigen; Fig. 2 ist ein Querschnitt durch die
Mitte der in Fig. 1 dargestellten :1I)paratur.
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In diesen Abbildungen wird eine Walze io gezeigt, die gewöhnlich aus
einem hitzebeständigen, durchsichtigen Glas hergestellt ist und an ihren beiden
Enden drehbar auf Rollen t 1 oder in anderen mehr oder weniger reibungslosen Lagern
gelagert ist. Diese Walze ist so in der Druck- oder Entwicklungsmaschine angeordnet,
daß sie durch eine Mehrzahl von Bändern oder Riemen gedreht wird, die dazu dienen,
das lichtempfindliche -Material und das zu druckende Original in die Maschine und
um die Walze zu führen, wobei das Lichtempfindliche Material an der Walze durch
die Wirkung von Lichtstrahlung bedruckt wird, die durch die Walze von einer in ihrer
Mitte angeordneten Lampe, die ganz allgemein mit r2 bezeichnet ist, ausgestrahlt
wird. Die Lampe 12 ist vorzugsweise eine Hochdruckduecksilberdatnpflampe von hoher
Intensität, deren charakteristische Strahlung sich gut zum Bedrucken von mit Diazo
behandelten Materialien eignet.
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Die Lampe kann an beiden Enden in einer Weise gelagert sein, die hier
nicht in ihren Einzelheiten gezeigt ist.
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Ein Kanal 13 ist mit einer Vorderwand 1.1 und einer Hinterwand 15
so angeordnet, daß er in der Druckwalze to seitlich von der -Mittelachse liegt,
und zwar auf der Walzenseite, die dem von dem lichtempfindlichen :Material umlaufenen
Teil abgekehrt ist. Dieser Kanal erstreckt sich mindestens mit einem Ende über die
Walze hinaus und hat hier einen Ansatz 16, der ihn mittels eines Rohres oder anderer
geeigneter ilIittel mit einer Pumpe o. dgl. verbindet, um Luft aus dem Innern des
Kanals zu entfernen.
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Außer dem Auslaß 16 hat der Kanal eine Reihe von kleineren Öffnungen
17, die in der Vorderwand 14 entlang der 'Mittellinie angeordnet sind, wie auch
eine Anzahl ähnlicher Öffnungen 18 in der Rückwand 15. Diese Öffnungen dienen dazu,
die erhitzte Luft eintreten zu lassen, so daß diese durch die oben beschriebene
Saug-,virkung an dem Auslaß oder den Auslässen 16 abgezogen wird.
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Ein Reflektor 19 ist an oder nahe der Vorderwand 14 des Kanals
angebracht und dient zur Reflexion der von der Lampe 12 herrührenden Strahlung auf
den Teil der Walze io, mit dem das lichtempfitldliche Material und das zu druckende
Original in Berührung sind. Dieser Reflektor hat ebenfalls eine Anzahl von Öffnungen
2o, die den Öffnungen 17 gegenüber ausgerichtet sind und durch die erhitzte, an
der Lampe 12 vorbeigeführte Luft in den Kanal gesogen wird.
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Ein Schirm 21, der sich in der Längsrichtung der Lampe 12 erstreckt,
ruht in Klammern oder Bügeln 22, von denen je einer am einen Ende der Apparatur
angeordnet ist. Dieser Schirm 21 ist ebenfalls vorzugsweise aus hitzebeständigem,
durchsichtigem Glas hergestellt und deckt die Lampe über einen Winkelbereich von
ungefähr 18o°, vorzugsweise ein wenig mehr. Er erstreckt sich unterhalb der Lampe
bis zu der benachbarten Oberfläche des Reflektors ig, so daß der untere Teil der
Lampe nicht übermäßig gekühlt wird.
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In ihrem Oberteil ist die Lampe Tiber einen Bereich von ungefähr go°,
d. h. den Zwischenraum zwischen der Oberkante des Schirms und dem Reflektor ig,
nicht abgeschirmt.
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Bei dem Betrieb der Anordnung wird eine Saugwirkung oder ein Vakuum
in dem Kanal 13 geschaffen, wodurch Kühlluft in die offenen Enden der Druckwalze
eintritt, um durch das Innere der Walze zu strömen und durch die Öffnungen 18 in
der Hinterwand in den Kanal gesogen zu werden, wie auch in den die Lampe umgebenden
Raum, der durch den Reflektor und den Schirm 21 bestimmt ist. Auf diese Weise bewirkt
die Kühlluft zunächst die Kühlung der Walze, die auf einer viel niedrigeren Temperatur
gehalten werden muß als die der Lampe selbst benachbarte Luft. Diese Kühlluft fließt
dann um die Lampe und tritt durch die Öffnungen 20 und 17 in den Kanal ein.
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Natürlich kann etwas Luft in der Nachbarschaft der Lampenenden eintreten,
aber das ist mehr oder weniger-ohne Bedeutung im Vergleich zu der Luftmenge, die
durch den offenen Raum oberhalb der Lampe zugeführt wird und die entlang praktisch
der ganzen Länge der Lampe weitergeführt wird. Die Kühlungsgrade der Walze und der
Lampe können mehr oder weniger unabhängig voneinander geregelt werden, und zwar
durch eine geeignete Änderung des Stromes von Kühlluft und durch Herauf- oder Herabsetzung
der Größe des durch den Schirm 21 und die zugekehrte Seite des Reflektors ig bestimmten
Raumes. Eine geeignete Verteilung der Kühlungsluft auf die Lampe und das Innere
der Walze io gestattet es, die Lampe bei einer im Vergleich mit der Betriebstemperatur
verhältnismäßig hohen Temperatur zu betreiben, unter Bedingungen, bei denen die
gesamte, an den Enden in die Walze eintretende Luftmenge lediglich an der Lampe
entlang geführt und ihr gestattet wird, nach außen oder oben auf die Innenwandung
der Druckwalze selbst zuzuströmen, bevor sie durch den Kanal fortgeführt wird.
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Während ein kleiner Teil der von der Lampe ausgesandten Strahlung
in dem Schirm 21 absorbiert wird, gestattet doch der reichliche Raum über der Lampe,
in Verbindung mit dem Reflektor ig, eine praktisch genügende Ausnutzung der gesamten
Lampenstrahlung.
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Die ganze Anordnung hat sich als äußerst praktisch erwiesen, da man
auf diese Weise die Lampe nahe ihrer wirkungsvollsten Temperatur betreiben und gleichzeitig
die Lampe in einer verhältnismäßig kleinen Walze einschließen kann, die ihrerseits
bei einer genügend niedrigen Temperatur betrieben wird, um den Druck aller mit Diazo
behandelten
Materialien zu gestatten, ohne daß die Schicht beschädigt
würde. Es ist natürlich wünschenswert, die Druckwalze io auf einen verhältnismäßig
kleinen Durchmesser zu bringen, da die Lampenstrahlung in dem üblichen Verhältnis
mit der Vergrößerung der Entfernung vom Druckmaterial abnimmt.
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In der Beschreibung sind verschiedene Winkelbereiche von einzelnen
Teilen beispielsweise erwähnt worden. Es ist aber klar, daß Abweichungen in den
Verhältnissen und in dem Winkelbereich, über welchen der Schirm die Lampe umgibt,
innerhalb vernünftiger Grenzen gemacht werden können, ohne dadurch von dem Grundgedanken
der Erfindung abzuweichen und ohne die praktische Brauchbarkeit der Kombinationsanordnung
herabzusetzen. Die tatsächliche Ausgestaltung der einzelnen Teile, wie z. B. die
Krümmung des Reflektors, die Form des Saugkanals und die Zahl und Größe der Öffnungen,
durch die die erhitzte Luft in den Kanal gesaugt wird, sind alles Dinge, die innerhalb
von durch die Größe der Druckwalze, die Größe und Konstruktion der Lampe und andere
hier in Frage kommende Faktoren bestimmten Grenzen geändert werden können. Im Falle,
daß die Walze und die Lampe außerordentlich lang sind, wie in sehr großen Maschinen,
kann der Kanal vorzugsweise mit mehreren Auslässen 16 versehen und so konstruiert
sein, daß er die erhitzte Luft auf gleichförmigere Weise entlang seiner ganzen Länge
einsaugt, wodurch die einzelnen Teile überall gleich gekühlt werden und eine Überhitzung
an einzelnen Stellen in der Walze vermieden wird.
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In gewissen Fällen können die Öffnungen 18 fortgelassen werden; jetzt
kühlt die an den Enden der Walze eintretende Luft zunächst die Walze io. Diese Luftmenge
wird danach in den Raum zwischen dem Schirm und dem Reflektor abgezogen, um dann
nach Kühlung der Lampe durch den Kanal abgesaugt zu werden.
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Obwohl nur eine Form der Erfindung beschrieben und dargestellt ist,
ist es doch klar, daß das Grundprinzip der Erfindung auf verschiedene Arten ausgeführt
werden kann.