DE3133168C2 - Einrichtung zur Konstanthaltung des von einer Leuchtstoffröhre einer Faseroptik zugeführten Lichtstroms für ein Kopiergerät - Google Patents

Abstract

Ein Belichtungswert-Steuersystem für ein Kopiergerät mit einem schmalen Belichtungsschlitz, in welchem eine Leuchtstofflampe und eine Faserlinsenanordnung als Lichtquelle bzw. als optisches Abbildungssystem verwendet sind, weist eine Beleuchtungseinrichtung für die Leuchtstofflampe, einen von Hand einstellbaren Gleichspannungsgenerator und eine Steuereinrichtung zum elektrischen Steuern eines Lampenstroms auf, der von der Beleuchtungseinrichtung der Leuchtstofflampe in Abhängigkeit von der Gleichspannung des Generators zugeführt wird.

Description

a) eine HF-Spannungsquelle (20) für die SpeLung der Leuchtstoffröhre (2, 3) vorgesehen ist,

b) die Regelschaltung einen Komparator (22) enthält, der das elektrische Signal des photoelektrischen Wandlers (9) mit einem von mehreren, auswählbaren Bezugswerten (V_SEF) vergleicht und ein ihrer Differenz entsprechendes Ausgangssignal erzeugt,

c) die Regelschaltung einen Taktimpulsgenerator (14) enthält,

d) die Regelschaltung einen vom Taktimpulsgenerator (14) und vom Ausgangssignal des Komparators (12) angesteuerten Impulsbreite-Modulator (13) enthält, und

e) im HF-Versorgungskreis (26) der Leuchtstoffröhre (2, 3) eine vom Impulsbreite-Modulator (13) angesteuerter Schalterkreis (27) vorgesehen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der HF-Versorgungskreis eine Wechselstromquelle (21), eine dieser nachgeschalteten Gleichrichterschaltung (22) und einen mit der Gleichrichterschaltung (22) verbundenen Oszillator (23) aufweist, wobei letzterer die Eingangsgröße des Schalterkreises (27) bildet.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Oszillator (23) und den Schalterkreis (27) ein Transformator (24) geschaltet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (12) aus einem Operationsverstärker besteht.

5. Einrihtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine weitere Vergleichsstufe (16), die als Eingangsgröße das Ausgangssignal einer Fühlereinrichtung (9, 15) empfängt und dieses mit einem vorbestimmten einstellbaren Bezugswert (V,,, V₁.) vergleicht, und durch eine von der Vergleichsstufe (16) angesteuerte Warneinrichtung (17, 18).

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Konstanthaltung des von einer Leuchtstoffröhre einer Faseroptik zugeführten Lichtstrom für ein Kopiergerät, mit einem «> photoeiekirischeii Wanuici £ui Ei beugung eines dem Lichtstrom der Leuchtstoffröhre ensprechenden elektrischen Signals, und mit einer Regelschaltung, die das elektrische Signal des photoelektrischen Wandlers aufnimmt und eine Konstantregelung des Lichtstroms durchführt.

Eine derartige Einrichtung zur Konstanthaltung des von einer Leuchtstoffröhre einer Faseroptik zugeführten Lichtstroms für ein Kopiergerät ist aus der DK-OS 29 26 360 bekannt. Diese bekannte Einrichtung umfiißt neben der Faseroptik zur Übertragung eines Lichtstroms auch einen photoelekt.ischen Wandler zur Erzeugung eines dem Lichtstrom einer Leuchtstoffröhre entsprechenden elektrischen Signales und eine Regelschaltung, die das elektrische Signal des photoelektrischen Wandlers aufnimmt und eine Konstantregelung des Lichtstroms durchführt, wobei diese Regelung jedoch in der üblichen Weise eine Phasenregelung ist.

Aus der DE-OS 26 00 933 ist ein Verfahren zur Regelung der Lichtemission, insbesondere für Fotokopieranlagen bekannt, wobei das Licht durch ein optisches System entlang eines Lichtpfades geführt wird, um auf ein gewünschtes Objekt aufzutreffen. Gemäß diesem bekannten Verfahren gelangt ein Lichtdetektorelement zur Anwendung, welches das von der Lichtquelle emittierte Licht empfängt, wobei das Lichtdetektorelemenl außerhalb des optischen Systems angeordnet ist und ein dem einfallenden Licht proportionales Signal liefern kann. Es gelangt ferner auch eine Steuervorrichtung zur Anwendung, die die Betätigung der Eingabe an die Lichtquelle in Abhängigkeit von dem durch das Lichtdetektorelement gelieferten Ausgangssignal steuert. Die Regelung wird gemäß diesem bekannten Verfahren ebenfalls in der üblichen Weise durch Phasensteuerung vorgenommen.

Aus der US-PS 41 53 364 ist ein optisches Fokussierungssystem in Verbindung mit einem Fotokopiergerät bekannt, um das Bild einer Vorlage über das optische Fokussierungsystem auf eine sich drehende photoleitfähige Trommel zu projizieren. Dieses bekannte System ist mit einer Schaltungsanordnung zur Steuerung und Regelung der Beleuchtungsintensität ausgestattet, wobei auch hier die herkömmliche Phasenregelung realisiert wird. Gemäß einer Ausführungsform umfaßt die Schaltungsanordnung eine Vergleichsstufe, die als eine erste Eingangsgröße ein den Lichtwert wiedergebendes Signal empfängt und als zweite Eingangsgröße eine Vergleichsspannung empfängt. Das in der Vergleichsstufe erzeugte Differenzsignal gelangt zu einem Pegelmodulator, der das Differenzsignal in ein entsprechendes Pegelsignal umwandelt. Es ist ferner eine Wechselstromquelle vorgesehen, an die die zu regelnde Lampe angeschaltet ist. An die Wechselstromquelle ist ein Nulldurchgangsdetektor angeschaltet, der bei einem Nulldurchgang der Wechselspannung einen Impuls erzeugt. Durch diesen Impuls wird ein Impulsbreitenmodulator angestoßen, der daraufhin einen eigenen Impuls erzeugt. Die Breite des jeweils erzeugten Impulses wird von dem Pegelsignal des Pegclmoduhitors bestimmt. Das so erhaltene Impulsbreitenmodulationssignal gelangt zu einem Triggergenerator und wird in ein Triggersignal umgewandelt. Dieses Triggersignal gelangt als Triggergröße zu einem elektronischen Schalter, der in dem Stromkreislauf der Lampe eingeschaltet ist. Mit Hilfe der Triggerimpulse kann jeweils der Teil der Anfangsphase jeder Wechselstromhalbwelle abgeschnitten werden, so daß auch hier die klassische Pha-

Dieses bekannte Prinzip der Phasenregelung eignet sich jedoch nicht besonders gut für eine Konstanthaltung des von einer Leuchtstoffröhre abgegebenen Lichtstromes, da die Regelkennlinie nicht linear verläuft.

Aus der DE-PS 7 05 959 ist eine Hinrichtung zur selbsttätigen Konstanthaltung des wirksamen Lichtstromes für Kopiermaschinen mittels einer Photozelle

bekannt, der ein dem wirksamen Lichtstrom proportionaler Anteil zugeführt wird. Das wesentliche dieser bekannten Einrichtung besteht darin, daß die von der Photozelle gelieferte Spannung über zwei einpangsseitig parallel geschaltete Verstärkerröhren zwei in verschiedener Durchlaßrichtung gegeneinander geschaltete Stromregelröhren steuert, durch die der dem Wechselstromnetz entnommene Speisestrom der kopierlichtquelle fließt.

Aus der DE-OS 23 50 149 ist eine Einrichtung zur Steuerung der Belichtung einer Wiedergabevorrichtung, insbesondere für die Aufzeichnung von Mikrofilmen, bekannt. Dabei soll erreicht werden, daß eine aufzuzeichnende Vorlage, beispielsweise ein bestimmtes Einzelbild eines Mikrofilms eine genau definierte Lichtmenge erhält. Aus diesem Grund wird die bei der Belichtung erzeugte Lichtmenge integriert, um dadurch ein exaktes Maß für die Gesamtbelichtung zu erhalten.

Aus der US-PS 30 02 099 ist ein Regelkreis zur Regelung der von einer Lichtquelle abgegebenen Lichtmenge bekannt, wobei das von einem beleuchteten Gegenstand reflektierte Licht von einem photoelektrischen Wandler aufgefangen und in ein entsprechendes elektrisches Signal umgewandelt wird. Mit Hilfe dieses gewonnenen elektrischen Signals wird nach seiner Ver-Stärkung ein gesteuerter Gleichrichter angesteuert, der die Lichtquelle speist.

Aus der DE-OS 26 21 378 ist schließlich eine Belichtungsvorrichtung für eine Quecksilberdampflampe bekannt, bei der ebenfalls eine Regelung erfolgt, d. h. es ist ebenfalls ein photoelektrischer Wandler vorgesthen, der die Intensität der Belichtung während der Belichtungszeit erfaßt. Es wird hierbei aber die Belichtungszeit gesteuert, in das das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht mit einer vorgegebenen Intensität die Belichtungsebene erreicht.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Einrichtung zur Konstanthaltung des von einer Leuchtstoffröhre einer Faseroptik zugeführten Lichtstroms für ein Kopiergerät der eingangs angegebencn Art derart zu verbessern, daß der Lichtstrom unabhängig von dem jeweils eingestellten gewünschten We:rt sehr genau konstant gehalten werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die Verwendung einer HF-Spannungsquelle, mit der die Leuchtstoffröhre gespeist wird, ergibt sich eine viel günstigere Grundlage, um eine sehr genaue Regelung durchführen zu können. Erfindungsgemäß wird zur Erzielung einer sehr genauen Regelung die der Leuchtstoffröhre zugeführte HF-Energie mit Hilfe einer Zerhackereinrichtung in Form des Schalterkreises gesteuert.

Die Einrichtung nach der Erfindung ist vergleichsweise einfach aufgebaut, und kann aus im Handel erhältlichen vorgefertigten Baugruppen hergestellt werden. Sie bietet auch den Vorteil, daß unabhängig von dem jeweils gewünschten und eingestellten Lichtwert oder Lichtstrom eine sehr genaue Konstanthaltung des Lichtstromes ermöglicht wird.

vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 4.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 (a) ein Beispiel einet herkömmlichen BelichtunRseinrichtung mit einer Fokussierfaser-Linsenanordnung und Leuchtstoffröhre;

Fig. 1 (b) eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Öffnungswinkels bei einer Leuchtstoffröhre;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer der Ausführungsformen der Einrichtung mi'. Merkmalen nach der Erfindung;

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Steuerschaltung;

Fig. 4 Wellenformen von Steuerimpulsen, die von der Steuerschaltung in Fig. 3 zugeführt werden, und des entsprechenden Lampenstroms;

Fi^. 5 (a) und 5 (b) Kurvendarstellungen, in welchen die Anderungskennwerte einer Lichtausbeute über der Zeit dargestellt sind, wenn die Leuchtstoffröhren angeschaltet werden;

Fig. 6 und 7 weitere Ausführungsformen von Schaltungen für einen Warngenerator.

In Fig. 1 (a) ist eine Belichtungseinrichtung für ein Kopiergerät dargestellt, in welchem eine Faserlinsenanordnung als optisches Abbildungssystem verwendet ist. Eine auf einer Glasplatte 1 angeordnete Vorlage wird von zwei Leuchtstoffröhren 2 und 3 beleuchtet, und das zu kopierende Bild der Vorlage wird über eine Faserlinsenanordnung 6 auf ein photoempfindliches Teil 8 projiziert. Da die Oberfläche des photoempfindlichen Teils vorher mit einem Koronalader elektrostatisch geladen ist, wird ein dem Bild der Vorlage entsprechendes, elektrostatisches latentes Bild auf dessen Oberfläche erzeugt. Das elektrostatische, latente Bild wird entwikkelt, an ein Duplexpapier übertragen und auf diesem fixiert, wodurch entsprechend einem herkömmlichen Kopierverfahren die geforderte Kopie erhalten ist. Außerdem sind in Fig. 1 (a) noch Lampengehäuse 4 und 5 sowie ein Schlitz 7 zum Schutz vor Streulicht dargestellt.

Wenn, wie vorstehend beschrieben, eine derartige Faserlinsenanordnung 6 verwendet wird, wird die Entwicklungsbreite W geringer und beträgt nur etwa ein Viertel der Breite bei dem herkömmlichen optischen Linsensystem, so daß die wählbare mechanische Einstellung des Belichtungswertes ziemlich schwierig wird. .

Bekanntlich kann die Wahl oder Streuung eines Belichtungswertes dadurch erhalten werden, daß die Breite eines Schlitzes, welcher in einem Strahlengang von der Vorlage zu einem photoempfindlichen Teil angeordnet ist, mechanisch gewählt oder eingestellt werden; allerdings ist die Toleranzforderung bezüglich der Form des Schlitzes und bezüglich dessen Anbringung sehr streng, da die für eine Belichtung vorgesehene Breite W verhältnismäßig schmal ist. Folglich ist es in der Praxis schwierig, einen derartigen Schlitz an einer Stelle vorzusehen, wo nicht genug Platz ist. Außerdem ist eine Änderung des Belichtungswertes gegenüber der Schlitzbreite nicht gleichförmig. Mit anderen Worten, eine Änderung der Lichtleistung, wenn die Schlitzbreite von Null an in Schritten von 1 mm verbreitert wird, wird nicht linear oder hat sehr kleine und große Teile im Änderungsquotienten zur Folge, wodurch dann die Belichtungssteuerung ungleichmäßig wird.

Außerdem ist dem Fachmann bekannt, daß die Steuerung des Belichtungswertes durch Drehen einer mit einer Öffnung versehenen Leuchtstoffröhre durchgeführt werden kann, mit welcher wirksam eine schmale Belichtungsbreite W beleuchtet werden kann. Wie in Fig. 1 (b) dargestellt, weist die Leuchtstoffröhre einen Öffnungsteil IA oder 3/4 auf, welcher in der Weise ausgebildet ist, daß der Teil, welcher einem Öffnungswinkel A im Inneren der Röhre entspricht, nicht mit fluoreszierendem Material versehen oder beschichtet

würde. Folglich hat diese Röhre eine Lichtverteilungscharakteristik, die sich durch eine Richtwirkung darstellen läßt, wie sie durch einen gestrichelten Kreis angezeigt ist. Ein Verfahren zum Einsellen der Belichtung durch Drehen oder Schwenken von solchen mit einer Öffnung versehenen Leuchtstoffröhren, wie sie vorstehend beschrieben sind, weist jedoch verschiedene Nachteile auf, da der Mechanismus zum Drehen und Schwenken der Röhre kompliziert ist, es leicht zu Kontaktschwierigkeiten am Anschlußstift der Röhre kornmen kann, da die Röhre gedreht wird, und die Röhre selbst ziemlich teuer wird.

Im Hinblick auf die Beständigkeit und die Gleichmäßigkeit einer Belichtung ist jedoch zu beachten, daß sich die Lichtausbeute einer Lichtquelle im allgemeinen mit einer Änderung in der Umgebungstemperatur, einer Spannungsänderung einer Energiequelle oder einem Schlechterwerden einer Lampe durch Alterung u. ä ändert. Obwohl verschieden Lampen als Lichtquelle in einer Belichtungseinrichtung verwendet werden können, beeinflußt die Umgebungstemperatur einer Leuchtstoffröhre sehr stark eine schwankende Lichtabgabe. Bei einer Leuchtstoffröhre fällt die Lichtausbeute bei einer niedrigen Umgebungstemperatur beträchtlich ab, und die Lichtabgabe unmittelbar nach dem Einschalten beträgt im Vergleich zu dem Dauerbetrieb nur etwa 30%. Wenn sich in einer Belichtungseinrichtung, d. h. in einer bilderzeugenden Einrichtung eines Kopiergerätes, die Lichtabgabe einer Lichtquelle, nämlich deren Belichtungswert ändert, hat dies eine ungleichmäßige Schwärzung auf jeder Kopie oder einen unterschiedlichen Schwärzungsgrad von Kopie zu Kopie zur Folge, und die geforderte Kopiequalität kann nicht erhalten werden. Als Belichtungswert-Stabilisierungseinrichtung ist dem Fachmann ein indirekes Beiichtungswert-Stabilisierungssystem bekannt, bei welchem die Lichtabgabe der Lampe dadurch konstant gehalten wird, daß die Lampenspannung, der Lampenstrom oder das Energiequellenpotential festgestellt und danach an eine Beleuchtungseinrichtung rückgekoppelt wird. Dieses System ist jedoch nur bei einer Lampe wirksam, deren elektrische Kenndaten oder Lichteigenschaften wie bei Wolframlampen von Anfang an festgelegt sind, und folglich ist dieses System für eine Leuchtstoffröhre nicht geeignet, da die Lichtabgabe der Leuchtstoffröhre sich stark mit deren Umgebungstemperatur ändert. Mit anderen Worten, hiermit kann bei einer Leuchtstoffröhre keine zufriedenstellende Stabilisierung erwartet werden. Zur Lösung dieser Schwierigkeit ist bereits die vorerwähnte Belichtungswert-Stabilisierungseinrichtung vorgeschlagen worden, bei welcher die Lichtabgabe einer Lampe dadurch stabilisiert und konstant gehalten wird, daß das Lampenlicht mittels lichtaufnehmender Elemente aufgenommen und an eine Beleuchtungseinrichtung rückgekoppelt wird.

Obwohl es ein Unterschied ist, ob die Stabilisierung indirekt durch Feststellen des Energiequellenpotentials, der Umgebungstemperatur u. ä. oder direkt durch Fühlen der Lichtausgänge durchgeführt wird, besteht darin kein Unterschied, daß die Versorgungsspannung an der Lichtquelle in der Beleuchtungseinrichtung in Abhängigkeit von der Größe der festgestellten Werte geregelt wird. Folglich ist es bei dieser Art Belichtungswert-Stabilisierungseinrichtung in der Praxis üblich, daß die Beleuchtungseinrichtung einer Lichtquelle eine höhere Leistungsaufnahme hat als die Nennleistung der Lampe, und daß dieser Unterschied als Spielraum oder Sicherheitsspanne zum Auffangen der durch verschiedene Faktoren hervorgerufenen Lichtabgabeänderungen benutzt wird. Um die ganzen Änderungen in der Lichtabgabe einer Lampe aufzufangen, welche bei einer Leuchtstoffröhre sehr starke Schwankungen in der Lichtabgabe zur Folge haben, muß die Leistungsfähigkeit der Beleuchtungseinrichtung groß genug gemacht werden, um dieser Forderung zu genügen. Eine derartige Beleuchtungseinrichtung muß jedoch sehr hochwertig sein, um unter normalen Betriebsbedingungen die Änderungen auffangen zu können; die Stabilisierungseinrichtung selbst muß entsprechend groß bemessen sein, wodurch die Herstellungskosten steigen und sich nachteilige Wirkungen bezüglich der Lebensdauer der Lampe ergeben.

Bei einer Leuchtstoffröhre ist es daher unvermeidlich, daß die Lichtausbeute der Leuchtstoffröhre insbesondere bei niedrigen Umgebungstemperaturen erheblich niedriger wird, und die Lichtabgabe unmittelbar nach dem Anschalten im Vergleich zu dem Dauerbetrieb nur etwa 30% beträgt. Allerdings kommt es zu derart großen Veränderungen nur, wenn die Umgebungstemperatur niedriger ist als 10 "C, und beim Einschalten, so daß dieser Zustand selten vorkommt. Folglich ist es nicht wirtschaftlich, eine so leistungsfähige Beleuchtungseinrichtung vorzusehen, daß sie alle Änderungen abfangen kann, die so selten vorkommen. Die vorstehend angeführten Schlußfolgerungen sind in einer Hinsicht durchaus richtig; wenn jedoch eine bezüglich ihrer Leistungsfähigkeit verhältnismäßig kleine Beleuchtungseinrichtung verwendet wird, in dem die Möglichkeit des Auftretens von großen Änderungen bei der Lichtabgabe zum Zeitpunkt des Einschaltens vernachlässigt wird, wird eine Leer- oder Leerlaufzeitspanne geschaffen, während welcher unscharfe Kopien von dem Kopiergerät erzeugt werden können, da die Änderung in der Lichtabgabe nicht durch Regulieren der Leistung der Stabilisierungseinrichtung während dieser Leerlaufzeitspanne ausgeglichen werden kann.

Obwohl es bekannt ist, die Röhrenwandung der Leuchtstoffröhre vorher zu erwärmen, um die Anstiegsänderung des Lichtausgangs zum Zeitpunkt des Anschaltens zu verringern, hat dies den Nachteil, daß eine Heizeinrichtung, welche oft ein Sicherheitsproblem darstellen kann, wie beispielsweise ein Oberflächenheizer u. ä. erforderlich ist, daß durch die komplizierte Ausführung die Herstellungskosten erhöht werden, und daß das Vorheizen sogar während einer Wartezeit beibehalten werden muß oder wenn die Belichtungseinrichtung nicht im Betrieb ist.

Wie den vorstehenden Ausführungen zu entnehmen ist, sollten daher vorzugsweise solche Gegenmaßnahmen vorgesehen werden, daß die Stabilisierungseinrichtung entsprechend ausgelegt wird, um genau den vorgegebenen Bereich von beispielsweise ± 30% bezüglich einer Änderung der Lichtleistung der Lampe zu überdecken, und daß der Händler oder der Hersteller dem Benutzer empfiehlt, die Belichtungseinrichtung nur zu verwenden, nachdem sie auf Dauerbetrieb gebracht worden ist, da die Einrichtung selbst nicht so ausgelegt ist, daß sie größere Änderungen, die über ± 30% hinausgehen, auffangen kann, um dadurch zu verhindern, daß die Beleuchtungseinrichtung zu hochwertig sein muß.

Die Einrichtung mit Merkmalen nach der Erfindung wird nachstehend anhand von verschiedenen Ausführungsformen beschrieben. In Fig. 2 ist schematisch der Gesamtaufbau einer Einrichtung mit Merkmalen nach der Erfindung dargestellt, welche die bereits anhand

von l^?ig. 1 beschriebene Belichtungseinrichtung aufweist. Wie eingangs bereits ausgeführt, wird eine Vorlage nacheinander über der Auflageplatte 1 zugeführt, und ein Teil der Vorlagenfläche, der über der Glasplatte 1 angeordnet ist, wird von der Unterseite her mittels der zwei Leuchtstoffröhren 2 und 3 gleichförmig belichtet, die als Belichtungslampen mit einer entsprechenden Öffnung versehen sind. Abgesehen von den Öffnungsbereichen IA und 3/4 ist der übrige Bereich der Lampen durch die Lampengehäuse 4 und 5 (s. Fig. 1) abgedeckt. Das von der beleuchteten Vorlage reflektiere Licht wird über die Fokussierfaser-Linscnanordnung 6 (Fig. 1) zu einem photoempfindlichen Teil 8 (Fig. 1) geleitet, welcher vorher gleichförmig elektrostatisch geladen wird und mit dem Bild der Voriage bildmäßig belichtet wird, um auf dem photoempfindlichen Teil ein elektrostatisches, latentes Bild zu schaffen, welches danach mittels Toner entwickelt wird. Das Tonerbild wird dann an ein Duplexpapier übertragen und schließlich fixiert, um die geforderte Kopie zu erhalten. Ein photoelektrischer Wandler 9 ist an einer Stelle angeordnet, von welcher aus entweder eine oder beide Leuchtstoffröhren erfaßt werden können, um die Lichtabgabe oder -leistung der Lampen festzustellen. In der Ausführungsform der Fig. 2 ist eine Photodiode auf der Rückseite der Leuchtstoffröhre 3 angeordnet. Der Photostrom, der durch die Photodiode 9 erhalten wird, und der Lichtabgabe entspricht, wird an eine Steuerschaltung 10 angelegt. Eine HF-Spannungsquelle 20 wird durch von der Steuerschaltung 10 erzeugte Steuerimpulse angesteuert. Der Lampenstrom I_L von der HF-Spannungsquelle 20 wird so gesteuert, daß die Lichtabgabe der Leuchtstoffröhre 8 als Ganzes konstant gemacht wird.

Gemäß Fig. 3 weist die HF-Spannungsquelle 20 einen Oszillator 23 auf, der durch eine Gleichrichterschaltung 22 erregt wird, die mit einer herkömmlichen Energiequelle 21 verbunden ist. Die Leuchtstoffröhren 2 und 3 sind mit der Sekundärseite eines Ausgangstransformators 24 des Oszillators 23 verbunden. Eine Leitung 25, die von der Sekundärseite des Transformators 24 zu den Leuchtstoffröhren 2 und 3 führt, stellt eine Hcizstromversorgungsschaltung dar, und eine Leitung 26 stellt einen HF-Versorgungskreis dar. Ein Schalterkreis 27 ist in dem HF-Versorgungskreis 26 zum Ein- und Ausschalten des Lampenstroms I_L vorgesehen und wird durch die Steuerschaltung 10 gesteuert.

Der Grund, warum der Hochfrequenz-Konstanthalter als Beleuchtungseinrichtung verwendet wird, ist vor allem der, daß der Konstanthalter kompakt ausgebildet werden kann und leicht ist. Bei einem Beleuchtungssystem ist eine Schwierigkeit aufgrund einer Schwankung einer Lampenenergiequelle unvermeidbar. Wenn es zu solchen Schwankungen kommt, kann eine Kopie eine Unregelmäßigkeit in der Schwärzung in Form eines Streifenmusters aufweisen, und folglich ist dann die Güte dieser Kopie deutlich schlechter. Die Größe des Einflusses aufgrund einer solchen Schwankung hängt im allgemeinen von der Lineargeschwindigkeit V des photoempfindlichen Teils, der Energiequellfrequenz / für die Lichtquelle und der Belichtungsbreite W ab, und deren Wirkung ist beträchtlich, wenn die Lineargeschwindigkeit höher ist, die Frequenz/niedriger ist und die Breite W schmaler ist. Da die Lineargeschwindigkeit V und die Belichtungsbreite W durch andere Faktoren festgelegt sind, die bei einem Kopiergerät gefordert werden, muß die Energiequellenfrequenz der Lichtauelle erhöht werden, um die Wirkungen einer Schwankung zu verringern. Außerdem wird bei einer Entladungsröhre, wie einer Leuchtstoffröhre, die Lichtausbeute verbessert, wenn die Frequenz höher wird.
In der Steuerschaltung 10 ist ein Operationsverstärker 11 vorgesehen, welcher als Photostrom-Spannungs-Umsetzer arbeitet, wobei dessen nichtinvertierender Eingang mit der Anode der Photodiode 9 und dessen invertierender Eingang mit deren Kathode verbunden ist. Folglich wird die Ausgangsspannung V_L des Opera-

tionsverstärkers 11 höher, wenn die Lichtmenge der Leuchtstoffröhren 2 und 3 und damit der Photostrom der Photodiode 9 größer wird. Die Ausgangsspannung V_L des Operationsverstärkers 11 wird an den invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 12. wel-

eher als Komparator arbeitet, angelegt und wird mit einer Bezugsspannung V_REF verglichen, die an den nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 12 angelegt wird. Der Operationsverstärker 12 vergleicht die Gleichspannung V_L mit der Bezugsspannung

V_REF und an seinem Ausgang liegt eine Spannung V₀ an, die bezüglich der Bezugsspannung VW proportional zu einem Ablenkwert {V_REF- V_L) ist. Die Spannung K₀ wird an den Eingangsanschluß CV eines Impulsbreitemodulators 13 angelegt, der einen monostabilen MuI-

tivibrator aufweist. An den anderen Eingang des Impulsbreitemodulators 13 ist immer eine Impulsfolge von einem Impulsgenerator 14 angelegt, der einen frei schwingenden Multivibrator aufweist. Ein Tastverhältnis D der Impulsfolge ist mit 7177" dargestellt, wobei T

eine Wiederholungsperiode und 71 eine Impulsbreite darstellt. Der Impulsbreitemodulator 13 ändert das Tastverhältnis D der Impulsfolge des Impulsgenerators 14 in der Weise, daß das Tastverhältnis zunimmt, wenn die an den Eingang CV angelegte Gleichspannung grö-

ßer wird. Folglich wird der Ausgang des Impulsbreitemodulators 13, d. h. die Ausgangsimpulsfolge V_P der Steuerschaltung 10 eine Rechteckwellenform des Tastverhältnisses, das sich entsprechend der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 12 ändert, wie durch

gestrichelte Linien in Fig. 4 dargestellt ist. Folglich wird auch die Erregungsperiode der Schaltanordnung 27, welche den Lampenstrom I_L führt, geändert.

Die Ausgangsimpulsfolge V₁, der Steuerschaltung 10 wird dem Schalterkreis 27 zugeführt. Der Schalterkreis 27 wird nur für eine Zeitdauer angeschaltet, die einer Impulsbreite in jeder Folgeperiode oder Impulsfolge V_P entspricht, und bewirkt, daß der Lampenstrom hindurchfließt. Je größer der Wert des Tastverhältnisses D der Impulsfolge V_P ist, um so länger ist der Abschnitt,

während welchem der Lampenstrom fließt, oder um so größer ist die durchschnittliche Lampenleistung. Im Unterschied hierzu gilt, je kleiner der Wert des Tastyerhältnisses ist, um so kleiner wird die durchschnittliche Lampenleistung.

Wenn die Lichtmenge der Leuchtstoffröhre 2 oder 3 aus irgendeinem Grund bezüglich eines vorgegebenen Einstellpunktes geringer wird, wird der Photostrom der Photodiode 9 geringer, und auch der Ausgang V_L des Operationsverstärkers 11 wird niedriger. Da der Opera-

tionsverstärker 12 der nachfolgenden Stufe als Ausgang V₀ eine Spannung erzeugt, die der Differenz (V_REF-V_L) zwischen der Bezugsspannung V_REF und der Ausgangsspannung V_L proportional ist, steigt die Ausgangspannung V₀ des Operationsverstärkers 12 und

folglich der Eingang am Impulsbreitemodulator 13 an, wenn die Ausgangsspannung V_L niedrig wird, und das Tastverhältnis D der Ausgangsimpulsfolge V_P von dem Impulsbreitemodulator 13 wird größer. Infolgedessen

wird die Anschaltdauer der Schaltanordnung 27, d. h. die Kontinuitätsdauer für den Lampenstrom langer, und die durchschnittliche Lampenleistung wird größer, wodurch die Lichtabgabe erhöht wird.

Wenn im Unterschied hierzu die Lichtausbeute an der Photodiode 9 höher wird, wird das Tastverhältnis D der Ausgangsimpulsfolge V_P kleiner, und die durchschnittliche Lampenleistung wird niedriger, wodurch auch die Lichtausbeute abnimmt. Da dieses System als Ganzes in der Weise arbeitet, daß die Eingangsspannung V₁ des Operationsverstärkers 12, der als Vergleichsverstärker verwendet wird, gleich der Bezugsspannung V_RFF wird, wird die Lichtausbeute bzw. -abgabe auf einem bestimmten konstanten Wert gehalten. Folglich kann die Lichtmenge, mit welcher die Oberfläche der Vorlage beleuchtet wird, dadurch konstant gehalten werden, um die Ungleichmäßigkeit in der Konzentration und damit der Schwärzung auf der Kopie zu erniedrigen und um sicherzustellen, daß ausgezeichnete Kopien erhalten werden. Entsprechende Wirkungen können erhalten werden, indem die Photodiode 9 auf dem Substrat der Steuerschaltung 10 angeordnet wird und die Lichtabgabe der Leuchtstoffröhre mit Hilfe eines Lichtleiters zu der Photodiode 9 geleitet wird, um sie indirekt festzustellen.

Der Belichtungswert kann durch Ändern der Bezugsspannung V_Rl:_f des Operationsverstärkers 12 auf irgendeinen Wert eingestellt werden, um dadurch die Lichtgabe der Leuchtstoffröhre einzustellen. Folglich kann gemäß der Erfindung der Belichtungswert in der Belichtungseinrichtung in vorteilhafter Weise dadurch konstant gehalten werden, daß eine schnelle Änderung der Lichtabgabe zum Zeitpunkt des Einschaltens der Leuchtstoffröhre, eine Spannungsschwankung der Energiequelle und eine Änderung der Lichtausbeute vollständig ausgeglichen werden, die auf eine Abnahme der Lichtausbeute infolge einer Verschlechterung der Lampe u. ä. zurückzuführen ist, und somit wird eine Belichtungswertsteuerung möglich.

Da die vorstehend beschriebene Einrichtung gemäß der Erfindung so ausgelegt ist, daß bei ihr der Belichtungswert durch elektrisches Einstellen der Lichtausbeute oder -abgabe der Leuchtstoffröhre geändert werden kann, ergibt sich infolge der herkömmlichen mechanischen Einstellung des Belichtungswertes keine Schwierigkeit bei der Ausführung, und irgendwelche Beschränkungen, wie der Raum für die Unterbringung u. ä.. sind beseitigt. Außerdem weist sie eine gleichförmige Kennlinie bezüglich der Änderung der Lichtabgabe oder -ausbeute zu dem Zeitpunkt auf, wenn die Bezugsspannung V_RLy geändert wird, so daß eine genaue gleichmäßige Belichtungswertsteuerung möglich ist, und die Steuerbarkeit eines Belichtungssteuerhebel ist stark verbessert.

In Fig. 5(a) und 5(b) ist durch eine Kurve A gezeigt, wie die Lichtausbeute (in %) vom Anschalten der Beleuchtung an mit der Zeit (in min) ansteigt, vorausgesetzt, daß die Leuchtstoffröhren 2 und 3 einen Nennstrom von 0,8 A und eine Nennleistung von 60 W und die Beleuchtungseinrichtung einen Nennstrom von 1,2 A und eine Nennleistung von 85 W hat, wohingegen eine Kurve B erhalten wird, wenn die Steuerschaltung 10 nicht verwendet wird.

Insbesondere in Fig. 5(a) ist eine Kennlinie für Lichtabgabewerte dargestellt, wenn die Umgebungstemperatur T₁₁ gleich oder höher als 15 C ist. Aus dieser Kurve ist zu ersehen, daß die Änderung in der Lichtausbeute oder -leistung mit ±3% bei einer Veränderung von ±30% in der Lichtleistung der Leuchtstoffröhre ausgedrückt werden kann. Folglich kann mit diesem Belichtungswert-Steuersystem die Ansticgsveründeriing der Lichtausbeute oder -leistung aufgefangen werden.

die beim Einschalten der Leuchtstoffröhre erzeugt wird, wenn die Umgebungstemperatur T_a gleich oder höher als 15° C ist. Wenn jedoch die Umgebungstemperatur T„ niedriger als 10° C wird, kann das System die Lichtabgabeschwankung beim Einschalten der Leuehtstoff-

lü röhre nicht mehr auffangen, da diese Veränderung viel größer als zuvor ist, wie in Fig. 5(b) dargestellt ist. Mil anderen Worten, wenn die Temperatur T₁₁ unter K)" C liegt, fällt die Lichtausbeute stark ab, so daß für den Anlaufabschnitt C, der etwa 0,5 min entspricht, ein

is astabiler Zustand besteht.

Obwohl beschrieben worden ist, daß bei der in I-'ig. 3 dargestellten Ausführungsform die Energieversorgung an den Leuchtstoffröhren durch eine Pulsbreitenmodulation eingestellt wird, ist die Erfindung selbstverstäiul-Hch hierauf nicht beschränkt, sondern es kann auch irgendein anderes entsprechendes Verfahren angewendet werden. Beispielsweise kann eine Frequenzmodulation oder eine Kombination beider Modulationsarien angewendet werden.

Wie vorstehend bereits ausgeführt, ist mil der Hinrichtung mit den Merkmalen nach der Erfindung eine ausgezeichnete Belichtungsregelung möglich geworden, da die Lampenlichtausbeute bezüglich der Belichtungseinrichtung mit einer schmalen Belichtungsbreite elek- trisch eingestellt wird, wenn die Fokussierfaser-Linsenanordnung verwendet wird. Außerdem ist die Steuerbarkeit durch eine Bedienungsperson stark verbessert, da eine gleichförmige Kennlinie bei einer Schwankung der Lichtausbeute erhalten werden kann, wenn die Hinstelleinrichtung verschoben wird. Durch die Verwendung der Leuchtstoffröhre kann eine Verschlechterung der Kenndaten der Fokussierfaser-Linsenanordnung aufgrund einer Wärmeeinwirkung vermieden werden, da die dabei entwickelte Wärmemenge sehr gering ist.

4« Wenn außerdem ein Konstanthalter vorgesehen ist, um die Lichtausbeute oder -abgabewerte automalisch auszugleichen, sind Konzentrations- bzw. Schwärzungsunregelmäßigkeiten verhindert, und außerdem können durch die Verwendung eines Hochfrequenz-Slabilisators oder -Konstanthalters in der Beleuchtungseinrichtung Wirkungen aufgrund einer Schwankung der Energiequelle ausgeschlossen werden, so daß immer gute Kopien geschaffen werden.
Der unstabile Zustand, der durch den Abschnitt »('« in Fig. 5 dargestellt ist, kann mit Hilfe einer Beleuchtungseinrichtung mit einer Leistung von mehr als 120 W statt nur von 85 W (bei 1,2 A) beseitigt werden, aber, wie oben bereits ausgeführt, führt die Verwendung einer Beleuchtungseinrichtung mit einer so hohen l.eistung zu übermäßig guten Bedingungen unter normalen Betriebsverhältnissen und schafft nachteilige Einflüsse bezüglich der Lebensdauer der Lampe. Außerdem ist es sehr selten, daß die Temperatur um die Lampe niedriger als 10° C wird. Aus diesem Grund ist es nicht wirtschaftlich, die Leistung der Beleuchtungseinrichtung zu erhöhen, um einem derart seltenen Fall entgegenzuwirken.

Um auch mit diesem seltenen, vorstehend beschriebenen Fall fertig zu werden, ist das Belichtungswerl-Steuersystem mit einem Warnsignalgencrator versehen, welcher dem Benutzer des Kopiergeräts anzeigt, daü die Änderung der Lichtausbeute einen Bereich von ±30% überschreitet, welcher automatisch nicht slabili-

siert werden kann.

In Kig. 6 ist eine der Ausführungsformen eines Warnsignalgenerators dargestellt. Hierbei ist ein Thermistor 15 als Fühleinrichtung verwendet, um die Ueleuchtungsenergie der Leuchtstoffröhre 2 oder der Röhren 2 und 3 in" elektrische Signale umzuwandeln. Der Thermistor 15 ist nahe der Röhrenwandung der Leuchtstoffröhre 2 angeordnet, um die Temperatur an der Röhrenwandung festzustellen. Ein Widerstand K₁ ist zu einer Gleichspannungsquelle V_DC in Reihe mit dem Thermistor 15 geschaltet, und eine Spannung V₀ am Thermistor 15, die durch den Widerstand R₁ und den Thermistor 15 geteilt wird, wird an den nichtinvertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 16 ange-

CdS-Element u. ä. als Einrichtung verwendet werden, um die Lichtleistung der Lampe festzustellen.

In Fig. 7 ist eine zweite Ausführungsform des Warngenerators dargestellt. Ein Unterschied bezüglich der

Fig. 6 besteht darin, daß der photoelektrische Wandler 9 (Fig. 3) zum Einstellen und Stabilisieren des Belichtungswertes gewöhnlich als Einrichtung verwendet wird, um den Beleuchtungszustand festzustellen, wodurch die Einrichtung selbst vereinfacht ist. Bei dieser Anordnung ist der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 16 mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 11 in der Steuerschaltung der Fig. 3 verbunden, so daß der Verstärker 16 den durch eine Photostrom-Spannung-Umsetzung geschaffenen Ausgang V₁

legt, welcher als Vergleicher verwendet ist. An dem 15 von dem Operationsverstärker 11 erhält. Der nichtin-

invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 16 ist vertierende Eingang des Operationsverstärkers 16 ist

eine Bezugsspannung V_b vorgesehen, die durch einen mit einem Spannungsteiler aus Widerständen R_s und A₆

Spannungsteiler aus einer Reihenschaltung aus Wider- verbunden, an welchen das Bezugspotential V_REF für

ständen R, und R₂ erhalten wird. Der Ausgang des den Operationsverstärker 12 in der Steuerschaltung

Operationsverstärkers 16 ist über einen Widerstand R_t 20 angelegt ist, so daß er durch den Spannungsteiler em

mit der Basis eines Schalttransistors 17 verbunden, des- Bezugspotential V₁. erhält. Dieses Bezugspotential V_c

sen Emitter geerdet ist. Eine Anzeigelampe 18 ist im wird durch entsprechendes Auswählen der Werte der

Kollektorkreis des Transistors vorgesehen und wird als Widerstände A₅ und /?„ auf etwa 90% des Bezugs-

Warneinrichtung verwendet. potentials V_REF eingestellt. Für den Zeitabschnitt, wäh-

Bci einer Leuchtstoffröhre gibt es eine entsprechende 25 rend welchem die Gleichspannung V_L, die proportional

Beziehung zwischen der Temperatur an der Röhrenwandung und der Änderung der Lichtausbeute. Wenn die Temperatur an der Röhrenwandung der Leuchtstoffröhre niedrig ist, hat der Thermistor 15 einen hohen Widerstand und schafft eine hohe Anschlußspannung V_n.

Wenn die Lichtleistung der Leuchtstoffröhre und die Temperatur an der Röhrenwandung steigt, nimmt der Widerstand des Thermistors und folglich dessen

dem Lichtausgang der Leuchtstoffröhre 2 ist, niedriger als das Bezugspotential V_c ist, erzeugt der Operationsverstärker 16 das Warnsignal Al mit einem hohen Pegel, so daß die Lampe 18 aufleuchtet. Wenn das Potential V_L das Bezugspotential V_c überschreitet, erlischt die Lampe 18. Diese Arbeitsweise entspricht der Arbeitsweise der Fig. 8. Für die Zeitdauer, bis die Ausgangsleistung der Leuchtstoffröhre die Ausgangsleistung erreicht, die etwa 90% des Bezugspotentials V_REF

Anschlußspannung ab. Wenn die Werte der Wider- 35 entspricht, d. h., während der Zeit, während welcher stände R₂ und R₃ richtig gewählt sind, erzeugt der -^;- ™—w<" '""-^ wrc-ht ν..,-htPt fnlolirh Hip Operationsverstärker 16 ein Warnsignal für den in
Fig. 5(b) bezeichneten, unstabilen Zeitabschnitt. In
dieser Ausführungsform ist die Bezugsspannung V₆ so

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ein astabiler Zustand herrscht, leuchtet folglich die Lampe 18 auf, um dem Benutzer anzuzeigen, daß das Gerät noch nicht auf seinen stabilen Dauerzustand eingestellt ist. Selbstverständlich kann die festgestellte Lichtleistung an der Leuchtstoffröhre außer mit dem Ausgang V_L des Operationsverstärkers 11 in der Steuerschaltung mit einem bestimmten Bezugspotential verglichen werden, das mittels des Ausgangs K₀ des Operationsverstärkers der nächsten Stufe eingestellt worden

festgelegt, daß sie gleich der Anschlußspannung V₀, des Thermistors ist, die erhalten wird, wenn die Lichtleistung der Leuchtstoffröhre etwa 90% deren stabilen Zustands erreicht.

Während des Zeitabschnittes, während welchem die Lichtleistung unmittelbar nach dem Einschalten der 45 ist.

Leuchtstoffröhre, d. h. während einer Anstiegszeit von Wie vorstehend beschrieben, wird mit der in Fig. 6

30 s, die durch den Bereich »C« in Fig. 5(b) dargestellt oder 7 dargestellten Schaltung durch das Aufleuchten ist, in einem Bereich von 0 bis 90% des stabilen Zustan- der Lampe dem Benutzer ein astabiler Zeitabschnitt des liegt, ist infolge von niedrigen Temperaturen an der angezeigt, während welchem die Lichtleistung nicht den Röhrenwandung die Anschlußspannung V₀ an dem 50 vorgegebenen Wert erreicht, und nachdem die Lampe Thermistor höher als das Bezugspotential V₆. Folglich erloschen ist, wird die Lichtleistung durch die Steuerwird der Ausgang des Operationsverstärkers hoch (H) schaltung der Fig. 3 genau auf dem geforderten Wert gehalten oder er erzeugt ein Warnsignal Al, wodurch gehalten. Wenn sich die Lichtabgabe oder -leistung der Transistor 17 angeschaltet wird, so daß die Warn- stabilisiert hat, kann die Belichtungseinrichtung benutzt lampe 18 ständig leuchtet. Wenn die Lichtabgabe etwa 55 werden, ohne daß die Leistung der Beleuchtungsein-90% ihres stabilen Zustandes überschreitet, und die richtung erhöht werden muß. Somit ist verhindert, daß Temperatur an der Röhrenwandung auf den entspre- i übrib hh

chenden Wert kommt, wird die Anschlußspannung V₀ kleiner als das Bezugspotential V₆, wodurch der Span-

hlß d Oi

die Beleuchtungseinrichtung eine übertrieben hochwertige Einrichtung wird, und die Gesamtgröße der Einrichtung kann entsprechend bemessen werden, und

nungspegel am Ausgangsanschluß des Operationsver- 60 seine Herstellungskosten sind daher angemessen,

stärkers 16 auf niedrig (L) geschaltet wird. Gleichzeitig " ' . * . . -. α ...ei. verschwindet das Warnsignal Al und die Warnlampe 18
erlischt.

Wenn folglich der Benutzer die Belichtungseinrichtung nur benutzt, wenn die Lampe 18 nicht leuchtet, ist 65 kann bei einem Kopiergerät das Signal Al nicht nur zur sichergestellt, daß ausgezeichnete Kopien erhalten wer- Warnung, sondern auch dazu benutzt werden, die Verden können. Selbstverständlich können auch andere wendung des Kopiergeräts zu verbieten, wenn es sich in lichtaufnehmende Elemente, wie eine Photodiode, ein einem unstabilen Zustand befindet, d. h. den Kopierbe-

in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist als Warneinrichtung eine Anzeigelampe verwendet; es kann aber auch ein akustischer Signalgenerator, wie ein Summer verwendet werden. Außerdem

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trieb während solcher Zeitabschnitte zu sperren. Dies ^;

kann auf herkömmliche Weise erreicht werden, indem

Kopiervorgänge während der sogenannten »Aufwänn- fl

zeit der Fixiereinrichtung« und »wenn das Papier zu . Φ

Ende geht« unterbunden werden. Ein Kopiervorgang 5 kann somit nur bei einer konstant gehaltenen Lichtabgäbe oder -leistung durchgeführt werden, so daß dadurch irgendwelche fehlerhaften Kopiervorgänge vermieden sind. Obwohl das Belichtungswert-Steuersystem, das, wie vorstehend beschrieben, mit einer Warn- io einrichtung ausgestattet ist. bei der Lichtabgabe einer Lichtquelle wirksam ist, welche scharfe Anstiegskennwerte, wie beispielsweise eine Leuchtstoffröhre auf- ' weist, kann das System selbstverständlich auch bei anderen Entladungslampen, wie bei Wolframlampen, is angewendet werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

Patentanspruch:

1. Einrichtung zur Konstanthaltung des von einer Leuchtstoffröhre einer Faseroptik zugeführten Lichtstroms für ein Kopiergerät, mit einem photoelektrischen Wandler zur Erzeugung eines dem Lichtstrom der Leuchtstoffröhre entsprechenden elektrischen Signals, und mit einer Regelschaltung, die das elektrische Signal des photoelektrischen to Wandlers aufnimmt und eine Konstantregelung des LichtslToms durchführt, dadurch gekennzeichnet, daß