DE10227628A1

DE10227628A1 - Direktzahnradbetriebene Wagenanordnung für ein Bilderzeugungssystem

Info

Publication number: DE10227628A1
Application number: DE10227628A
Authority: DE
Inventors: Michael A Tregoning
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2001-07-03
Filing date: 2002-06-20
Publication date: 2003-01-23
Also published as: GB0214395D0; GB2379515B; US6667469B2; US20030006361A1; GB2379515A

Abstract

Es ist ein Medienbilderzeugungssystem vorgesehen, das einen Scanner, der betreibbar ist, um ein Bild auf einem Medium zu scannen, eine Schiene mit Schlitzen, die im Scanner angeordnet ist, einen Wagen, der im Scanner angeordnet ist, und eine Motorantriebsanordnung, die einen Antriebsmotor aufweist, der eine Rotationskraft zu einer Welle erzeugt, die mit einem Zahnrad verbunden ist, das Zähne aufweist, die in die Schlitze der Schiene eingreifen, aufweist. Es ist ein Wagen für ein Bilderzeugungssystem vorgesehen, das einen Wagenkörper und eine Motorgetriebeanordnung aufweist, die einen Antriebsmotor aufweist, der eine Rotationskraft zu einer Welle erzeugt, die mit einem Zahnrad verbunden ist. Es ist ein Verfahren zum Bilderzeugen eines Objekts in einem Bilderzeugungssystem vorgesehen, das ein Rotieren einer Welle durch einen Motor, der mit derselben gekoppelt ist, ein Übertragen einer Kraft auf den Wagen durch Einrücken eines Zahnrads, das mit der Welle gekoppelt ist, in eine geschlitzte Schiene und ein Übersetzen des Wagens durch einen Wagenweg durch Übertragen der Kraft aufweist.

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Wagenantriebssysteme für Bilderzeugungsvorrichtungen und spezieller auf ein System und ein Verfahren zum Antreiben eines Wagens mit einem Direktzahnradantrieb in einem Bilderzeugungssystem.
In verschiedenen Bilderzeugungssystemen, wie z. B. Medienscansystemen wird ein Wagen relativ zu einem Medium bewegt, um ein Bild des Mediums zu erzeugen. In einem Dokumentscansystem trägt der Wagen ein optisches System und eine lichtempfindliche Vorrichtung, die Tintenmarkierungen oder Schriftzeichen auf dem Medium erfaßt, während sich der Wagen relativ zum Medium bewegt und Licht, das vom Medium wegreflektiert wird, oder alternativ, Licht, das sich durch dasselbe bewegt, in elektrische Ladungen konvertiert. Um ein exaktes Scannen zu erreichen, ist es wichtig, eine exakte Positionsbeziehung zwischen dem Wagen und dem Medium aufrecht zu bewahren.
Herkömmliche Techniken zum Antreiben eines Wagens nutzen eine Riemenantriebsanordnung. Es existieren viele Konfigurationen von Riemenantriebsanordnungen, jedoch umfassen im allgemeinen alle einen Gummiantriebsriemen zum Übertragen einer Übersetzungsbewegung auf den Wagen entlang einem Wagenweg. Riemenantriebsanordnungen sind anfällig für Schwingungen und Ermüdungserscheinungen. Die Schwingungen in der Riemenantriebsanordnung führen zu Fehlern beim Drucken oder Scannen. Die Ermüdungserscheinungen im Riemen können letztendlich zu einem Ausfall der Riemenantriebsanordnung führen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und Verfahren zum Antreiben eines Wagens in einem Scanner zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 8 und Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Medienbilderzeugungssystem vorgesehen, das einen Scanner, der betreibbar ist, um ein Bild auf einem Medium zu scannen, eine Schiene, die Schlitze entlang der Länge derselben aufweist und die im Scanner angeordnet sind, einen Wagen, der im Scanner angeordnet ist, und eine Motorgetriebeanordnung aufweist, die mit dem Wagen gekoppelt ist, die einen Antriebsmotor aufweist, der eine Rotationskraft zu einer Welle erzeugt, die mit einem Zahnrad mit Zähnen verbunden ist, die in die Schlitze der Schiene eingreifen.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Wagen für ein Bilderzeugungssystem vorgesehen, der einen Wagenkörper und eine Motorgetriebeanordnung aufweist, die einen Antriebsmotor aufweist, der eine Rotationskraft zu einer Welle erzeugt, die mit einem Zahnrad verbunden ist.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Verfahren zur Bilderzeugung eines Objekts in einem Bilderzeugungssystem vorgesehen, das ein Rotieren einer Welle durch einen Motor, der an dieselbe gekoppelt ist, aufweist, wobei eine Kraft auf den Wagen übertragen wird, indem ein Zahnrad, das mit der Welle gekoppelt ist, in eine geschlitzte Schiene eingreift, und der Wagen über einen Wagenweg durch Übertragen der Kraft bewegt wird wird.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1A und 1B perspektivische Ansichten eines Medienbilderzeugungssystems mit einem Wagen, wie in der Technik bekannt ist;
Fig. 2A und 2B jeweils eine perspektivische Ansicht eines Scanner-Systems mit einem Riemenantriebswagen und eine Draufsicht der Riemenantriebsanordnung, wie in der Technik bekannt ist;
Fig. 3 eine Abschnitts-Draufsicht eines Scanners mit einem direktzahnradbetriebenen Wagen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
Fig. 4 eine Seitenansicht des Zahnrads, das in eine Schiene eingreift, zum Übertragen einer Übersetzungsbewegung auf einen Wagen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und seine Vorteile werden unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 4 der Zeichnungen am besten verständlich, wobei für identische und entsprechende Teile der verschiedenen Zeichnungen identische Bezugszeichen verwendet werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1A und 1B ist jeweils eine perspektivische Ansicht eines reflektiven Medienscanners 50 und eine perspektivische Ansicht des Medienscanners 50 mit einer oberen Oberfläche 20 dargestellt, die, wie in der Technik bekannt ist, entfernt worden ist. Der Medienscanner 50 weist eine durchsichtige Platte 10 auf, auf der ein Dokument oder ein anderes Medium, das gescannt werden soll, angeordnet ist. Der Medienscanner 50 kann mit einem Computer zum Erleichtern der Steuerung desselben verbunden sein.
Eine Lampe 40, die im Scanner 50 angeordnet ist, strahlt Licht ab, das sich durch die Platte 10 bewegt und von einem Medium, das auf der Platte 10 angeordnet ist, wegreflektiert wird. Das reflektierte Licht wird durch ein internes optisches System (nicht gezeigt) gesammelt und auf eine lichtempfindliche Vorrichtung (nicht gezeigt) gerichtet, wo das reflektierte Licht in ein oder mehr elektrische Signale konvertiert wird. Ein Wagen 30 in dem Scanner 50 kann ein oder mehrere Scannervorrichtungen oder Teilsysteme unterstützen, wie z. B. die Lampe 40, ein optisches System und eine lichtempfindliche Vorrichtung oder Array. Der Wagen 30 kann eine Ausgangsposition (X = 0) einnehmen, von der aus die Scan-Operationen initiiert werden. Die Wagenausgangsposition entspricht im allgemeinen einer führenden Kante 10A der Platte 10. Während das Licht von der Lampe 10 abgestrahlt wird, bewegt sich der Wagen 30 durch eine Übersetzungsentfernung (X), oder einen Wagenweg, entlang einer oder mehrerer Stützschienen 60A und 60B. Eine oder mehrere lichtempfindliche Vorrichtungen konvertieren das Licht, das durch ein optisches System gesammelt wird, das auf dem Wagen getragen wird, während sich der Wagen durch den Wagenweg bewegt.
In Fig. 2A und 2B ist eine typische Wagenriemenantriebs- Anordnung des Stands der Technik dargestellt, die zum Übertragen einer Übersetzungsbewegung zum Wagen 30 verwendet wird, wie in der Technik bekannt ist. Ein Riemen 70 ist an gegenüberliegenden Enden desselben mit jeweiligen internen Oberflächen, oder einer anderen Struktur, des Scanners 50, z. B. an der Anbringung 75, die an der Wand 50A angebracht ist, und einer ähnlichen Struktur, die an der Wand 50C angebracht ist, verbunden. Der Wagen 30 weist ein oder mehrere Räder 80A und 80B auf, die mit demselben verbunden sind. Eine Welle 25 koppelt einen umschaltbaren Motor 45 mit dem Rad 80B. Dementsprechend kann der Motor 45 eine Rotationsbewegung auf die Welle 25 übertragen, die das Rad 80B dreht. Das Rad 80B greift in den Riemen 70 ein und überträgt bei Rotation eine Übersetzungsbewegung auf den Wagen 30 und treibt den Wagen 30 entlang jeder Richtung eines Wagenwegs (X) an. Der Wagen 30 kann ein oder mehrere Stützstrukturen 55A und 55B aufweisen, die den Wagen 30 mit den Schienen 60A und 60B gleitbar verbinden. Während das Rad 80B gedreht wird und in den Riemen 70 eingreift, wird eine Übersetzungskraft auf den Wagen 30 übertragen, und die gleitbaren Verbindungen zwischen den Stützstrukturen 55A und 55B mit den Schienen 60A und 60B stabilisieren die Übersetzung des Wagens 30 entlang jeder Richtung des Wagenwegs.
Der Riemen 70 kann jedoch Schwingungen unterliegen, die die Scan-Qualität des Scanners 50 beeinträchtigen. Ferner kann der Riemen 70 Ermüdungserscheinungen unterliegen, die im Laufe der Zeit zu Riemendeformierungen führen können, die zu einem Verlust der Scan-Qualität führen. Die Riemenermüdung kann letztendlich zu einem strukturellen Ausfall des Riemens 70 und einem vollständigen Verlust der Funktionsfähigkeit des Scanners 50 führen. Die vorliegende Erfindung schafft eine Direkt-Wagenzahnradantriebs-Anordnung, die nicht den oben erwähnten Mängeln, die im allgemeinen bei Wagenriemenantriebs-Anordnungen vorkommen, unterliegt.
Die vorliegende Erfindung wird nun in Verbindung mit einer Wagenantriebsanordnung eines Scannersystems beschrieben. Die Beschreibung der Erfindung, die in einem Scanner-System implementiert ist, hat lediglich exemplarischen Charakter, und es ist ein Scannersystem ausgewählt worden, um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern. Die vorliegende Erfindung kann in zahlreichen Bilderzeugungssystemen, wie z. B. Faxgeräten, Kopierern, Druckern und anderen Vorrichtungen, Anwendung finden. In Fig. 3 ist eine vereinfachte Schnitt-Draufsicht eines Scanners 150 dargestellt, der eine direktzahnradgetriebene Wagenanordnung gemäß den Lehren der Erfindung aufweist. Ein Wagen 30 weist eine Motorgetriebeanordnung 110 auf. Die Motorgetriebeanordnung 110 weist einen umschaltbaren Motor 120 und ein mit Zähnen versehenes Zahnrad 140 auf. Der Motor 120 und das mit Zähnen versehene Zahnrad 140 sind durch eine Welle verbunden. Das mit Zähnen versehene Zahnrad 140 nimmt ineinandergreifend mit der geschlitzten Schiene 160 Eingriff. Eine Übersetzungskraft wird auf den Wagen 130 übertragen, wenn das mit Zähnen versehene Zahnrad 140 gedreht wird, und führt zu einer Bewegung des Wagens 130 entlang einem Wagenweg (X). Eine Anbringungsstruktur (nicht gezeigt) kann den Wagen 130 mit einer nicht geschlitzten Schiene 161 am Ende des Wagens 130 gleitbar verbinden.
In Figur ist eine Seitenansicht des mit Zähnen versehenen Zahnrads 140 dargestellt, das in einen Abschnitt der geschlitzten Schiene 160 gemäß den Lehren der Erfindung eingreift. Die Motorgetriebeanordnung 110 ist mit einem Wagen 130 verbunden. Eine Welle 125 verbindet den umschaltbaren Motor 120 mit dem mit Zähnen versehenen Zahnrad 140 und ist betreibbar, um eine Rotationskraft zwischen denselben zu übertragen. Das mit Zähnen versehene Zahnrad 140 weist eine Mehrzahl von Zähnen 140A bis 140H auf, die jeweils in einen Schlitz 160A bis 160J der geschlitzten Schiene 160 eingreifen. Das mit Zähnen versehene Zahnrad 140 überträgt bei Rotation eine Übersetzungskraft auf den Wagen 130 und treibt den Wagen 130 entlang jeder Richtung eines Wagenwegs an, der durch die jeweilige Längsachse der Schienen 60A und 60B definiert ist. Der Wagen 130 kann ein oder mehrere Stützstrukturen aufweisen, die den Wagen 130 mit der nicht geschlitzten Schiene 130 gleitbar verbinden. Während das Zahnrad 140 gedreht wird und in die geschlitzte Schiene 160 eingreift, wird eine Übersetzungskraft auf den Wagen 130 übertragen, und die gleitbaren Verbindungen zwischen einer Schlitzstruktur und einer Schiene 160 können die Übersetzung des Wagens 130 entlang jeder Richtung des Wagenwegs stabilisieren. Ein Kabel 145 verbindet den Wagen 130 mit einer Leistungsquelle 155, um eine elektromotorische Kraft an die Motorantriebsanordnung 110 zu liefern. Die geschlitzte Schiene 160B und das mit Zähnen versehene Zahnrad 140 können aus einem metallischen Material oder Kunststoffmaterial hergestellt sein, wodurch die strukturelle Ermüdung derselben verringert oder ganz aufgehoben wird.
Der Wagen 130 kann ein oder mehrere Vorrichtungen oder Teilsysteme unterstützen. Zum Beispiel kann der Wagen 130durch den Wagen 30 und die Riemenantriebsanordnung, die jeweils unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 A bis 2b zur Implementierung eines Scan-Systems mit einer direktzahnradbetriebenen Wagenanordnung beschrieben wurden, ersetzt werden. Dementsprechend kann der Wagen 130 ferner ein optisches System, ein oder mehrere lichtempfindliche Vorrichtungen und/oder eine Lampe aufweisen. Der Wagen 130 kann auch in anderen Bilderzeugungssystemen genutzt werden.
Wie beschrieben wurde, ist eine direktzahnradbetriebene Wagenanordnung, die einen Motor und ein mit Zähnen versehenes Zahnrad aufweist, vorgesehen. Das mit Zähnen versehene Zahnrad greift in eine geschlitzte Schiene ein. Die Rotation des mit Zähnen versehenen Zahnrads durch den Motor überträgt eine Übersetzungskraft auf den Wagen und lenkt denselben entlang einem Wagenweg. Die geschlitzte Schiene und das mit Zähnen versehene Zahnrad können aus Metall oder anderen Materialien, wie z. B. Harz, hergestellt sein und sind dementsprechend resistent gegen strukturelle Ermüdung und strukturellen Ausfall.

Claims

1. Medienbilderzeugungssystem (150), das folgende Merkmale aufweist:
einen Scanner, der betreibbar ist, um ein Bild auf einem Medium zu scannen;
eine erste Schiene (160) mit Schlitzen entlang der Länge derselben, die in dem Scanner angeordnet ist;
einen Wagen (130), der in dem Scanner angeordnet ist; und
eine Motorgetriebeanordnung (110), die mit dem Wagen (130) gekoppelt ist, die einen Antriebsmotor (120) aufweist, der eine Rotationskraft zu einer Welle (125) erzeugt, die mit einem Zahnrad (140) mit Zähnen (130A bis 130H) verbunden ist, die mit den Schlitzen der ersten Schiene (160) in Eingriff bringbar sind.

2. Medienbilderzeugungssystem (150) gemäß Anspruch 1, bei dem die erste Schiene (160) benachbart zu einem ersten Ende des Wagens (130) angeordnet ist.

3. Medien-Bilderzeugungssystem (150) gemäß Anspruch 1 oder 2, das ferner eine zweite Schiene (161) aufweist, wobei die erste Schiene (160) benachbart zu einem ersten Ende des Wagens (130) angeordnet ist, wobei die zweite Schiene (161) benachbart zu einem zweiten Ende des Wagens (130) gegenüber dem ersten Ende angeordnet ist, und wobei das zweite Ende des Wagens (130) mit der zweiten Schiene (161) gleitbar verbunden ist.

4. Medien-Bilderzeugungssystem (150) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die erste Schiene (160) aus einem Material besteht, das aus der Gruppe, die aus einem metallischen Material und aus einem Kunststoffmaterial besteht, ausgewählt ist.

5. Medien-Bilderzeugungssystem (150) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem Zahnrad aus einem Material besteht, das aus der Gruppe, die aus einem metallischen Material und einem Kunststoffmaterial besteht, ausgewählt ist.

6. Medien-Bilderzeugungssystem (150) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Wagen (130) ein optisches System und eine lichtempfindliche Vorrichtung trägt.

7. Medien-Bilderzeugungssystem (150) gemäß Anspruch 6, bei dem der Wagen ferner eine Lampe trägt, bei dem die Lampe Licht abstrahlt, während das Zahnrad (140) durch die Welle (125) bewegt wird und der Wagen (130) um eine Wagenbewegungsentfernung bewegt wird, wobei das optische System betreibbar ist, um Licht zu sammeln, das von einem Objekt reflektiert wird, von dem das abgestrahlte Licht reflektiert wird, wobei die lichtempfindliche Vorrichtung betreibbar ist, um das gesammelte Licht in elektrische Signale zu konvertieren.

8. Wagen (130) für ein Bilderzeugungssystem (150), der folgende Merkmale aufweist:
einen Wagenkörper; und
eine Motorgetriebeanordnung (110), die einen Antriebsmotor (120) aufweist, der eine Rotationskraft zu einer Welle (125) erzeugt, die mit einem Zahnrad (140) verbunden ist.

9. Wagen (130) gemäß Anspruch 8, bei dem der Wagen (130) ein optisches System und eine lichtempfindliche Vorrichtung trägt.

10. Verfahren zum Erzeugen eines Bildes eines Objekts in einem Bilderzeugungssystem (150), das folgende Schritte aufweist:
Drehen einer Welle (125) mittels eines Motors (120), der mit derselben gekoppelt ist, wobei der Motor (120) auf einem Wagen (130) angeordnet ist;
Übertragen einer Kraft auf den Wagen (130) durch Ineinandergreifen eines Zahnrads (140) mit einer geschlitzten Schiene (160), wobei das Zahnrad (140) mit der Welle (125) gekoppelt ist; und
Bewegen des Wagens (130) über einen Wagenweg durch Übertragen der Kraft.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10, das ferner ein verschiebbares Verbinden des Wagens (130) mit einer nichtgeschlitzten Schiene aufweist.

12. Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, das ferner den Schritt des Sammelns von Licht durch ein optisches System aufweist, das auf dem Wagen (130) angeordnet ist, wobei das Licht über die Wagenbewegungsentfernung gesammelt wird.

13. Verfahren gemäß Anspruch 12, das ein ferner den Schritt des Konvertierens des gesammelten Lichts in elektrische Signale durch eine lichtempfindliche Vorrichtung, die auf dem Wagen (130) angeordnet ist, aufweist.

14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, das ferner ein Abstrahlen von Licht von einer Lampe, die auf dem Wagen (130) angeordnet ist, aufweist, wobei die Lampe das Licht über die Wagenbewegungsentfernung abstrahlt.