DE2803865B2

DE2803865B2 - Einrichtung zur Steuerung der Belichtung und Entwicklung in einem elektrophotographischen Kopiergerät

Info

Publication number: DE2803865B2
Application number: DE2803865A
Authority: DE
Inventors: Koichi Suzuki; Shigeru Tokyo Suzuki
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1977-01-28
Filing date: 1978-01-30
Publication date: 1981-07-16
Also published as: DE2803865A1; DE2803865C3; US4153364A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung der Belichtung und Entwicklung in einem elektrofotografischen Kopiergerät der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Aus der DE-OS 22 20 018 ist ein als »Kopienleser« bezeichnetes Gerät bekannt, das zur Ermittlung des Kontrastumfangs einer Vorlage für Halbton-Reproduktionsverfahren dient, wie es beispielsweise zur Belichtungssteuerung eäner Kamera für graphische Kunstwerke verwendet wird. Dabei wird die hellste Stelle einer Vorlage ausgemessen, um einen charakteristischen Wert zu erhalten, wobei die Abtastung der Vorlage von Hand oder auch automatisch erfolgen kann.

Aus der DE-OS 21 40 519 ist eine Einrichtung zur Steuerung der Belichtung in elektrofotografischen Kopiergeräten bekannt, die einen photoelektrischen Wandler verwendet, der nahezu die gleiche spektrale Ansprech-Kennlinie besitzt wie die photoleitfähige Schicht des Kopiergerätes.

Schließlich ist aus der DE-OS 24 21 998 noch eine Einrichtung zur !Steuerung der Belichtung und Entwicklung in einem elektrophotographischen Kopiergerät der angegebenen Gattung bekannt, die mehrere auf einer Linie angeordnete photoelektrische Wandler zur Feststellung der Intensität des von der Vorlage auf die photoleitfähige Oberfläche fallenden Lichtes und eine Anordnung zur Steuerung der Belichtung und der Entwicklungs-Vorspannung in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Wandler aufweist. Dabei wird die Intensität des von der Vorlage auf die photoleitfähige Oberfläche fallenden Lichtes offensichtlich analog gemessen, so daß der ermittelte Wert für die Intensität also über den gesamten Wertebereich starken zeitlichen Schwankungen unterworfen ist Die Verarbeitung eines stark schwankenden, analogen Signals ist jedoch sehr aufwendig und außerdem mit starken Fehlern behaftet.

Der Erfindung: liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtuni; zur Steuerung der Belichtung und Entwicklung eines elektrophotographischen Kopiergerätes der angegebenen Gattung zu schaffen, bei der sich sehr exakte, gut auswertbare Ausgangssignale ergeben.

Diese Aufgabi: wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere darauf, daß durch die zeitlich getaktete Abfrage der einzelnen photoelektrischen Wandler impulsförmige, der Lichtintensität entsprechende Ausgangssignale erhalten werden, die ein direktes, bereits in digitaler Form vorliegendes Maß für die Lichtintensität darstellen und deshalb ohne jede Schwierigkeit mit den ίο üblichen Techniken für Digitalsignale sehr exakt weiterverarbeitet werden können. Aus diesen Signalen können insbesondere die Dichte und der Kontrast der Vorlage berechnet und anhand der erhaltenen Werte die Belichtung und die Entwicklungs-Vorspannung gesteuert werden. Aus den bisher üblichen analogen Messungen konnten Dichte und Kontrast der Vorlage nicht mit der hierfür erforderlichen Genauigkeit berechnet werden, s>o daß sich insgesamt eine wesentliche Verbesserung der Steuerung von Belichtung und Entwicklungs-Vorspannung ergibt

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines elektrostatischen Kopiergerätes mit einer Einrichtung gemäß der Erfindung,

Fig.2 eine Draufsicht auf eine Photosensoranordnung der erfindungsgemäßen Einrichtung, Fig.3 eine graphische Darstellung eines Ausgangs der Photosensoranordnung der F i g. 2,

Fig.4 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Einrichtung,

F i g. 5 eine elektrische Schaltung eines Detektors für einen maximalen Scheitelwert der erfindungsgemäßen Einrichtung,

F i g. 6 eine elektrische Schaltung eines Detektors für einen minimalen Scheitelwert der erfindungsgemäßen Einrichtung,

F i g. 7 ein schematisches Schaltbild einer Schaltung zum Berechnen des Kontrastes einer Vorlage als Funktion der maximalen und minimalen Schwärzung,

Fig.8 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig.9 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 10 ein Blockschaltbild einer weiteren Rechenanordnung gemäß der Erfindung,

Fig. 11 ein Blockschaltbild einer Schaltung zum Steuern einer Entwicklungs-Vorsparnung gemäß der Erfindung,

Fig. 12 eine schematische Darstellung einer Vorspannungssteuerung in einem elektrostatischen Kopiergerät,

Fig. 13 eine schematische elektrische Schaltung der Fig. U,

F i g. 14 eine schematische Darstellung, in welcher die Steuerung der Beleuchtungsstärke in einem elektrostatischen Kopiergerät gemäß der Erfindung wiedergegeben ist,

Fig. 15 ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Steuerung der Beleuchtungsstärke, F i g. 16 ein Zeitdiagramm der Schaltung der F i g. 15,

Fig. 17 eine schematische elektrische Schaltung der Fig. 15 und

Fig. 18 ein Blockschaltbild einer weiteren Schaltungsanordnung zur Steuerung der Beleuchtungsstärke.

In Fig. 1 weist ein in seiner Gesamtheit mit 21 bezeichnetes elektrostatisches Kopiergerät eine photo-

leitfähige Trommel 22 auf, welche mit einer konstanten Drehzahl entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird. Mitteis eines optischen Systems, das durch eine Sammellinse 23 symbolisch wiedergegeben ist, wird entsprechend einer stufenweisen Abtastung ein Bild eines Streifens der Vorlage 24 auf der Trommel 22 über einen Schlitz 26 scharf eingestellt, der zwischen oberen und unteren Matten 27 bzw. 28 festgelegt ist Die Vorlage 24 wird mit derselben Oberflächengeschwindigkeit wie die der Trommel 22 (in Fig. 1) nach oben zugeführt, wobei die linse 23 eine Vergrößerung von 1 schafft Aul diese Weise wird ein elektrostatisches Bild der ganzen Vorlage 24 auf der Trommel 22 ausgebildet Das elektrostatische Bild wird durch Aufbringen eines Toners oder eines Entwicklers auf der Trommel 22 entwickelt, um ein Tonerbild zu schaffen, welches dann auf ein Bildempfangsblatt übertragen und auf diesem fixiert wird, um dadurch eine dauerhafte Kopie der Vorlage 24 zu schaffen, obwohl dies im einzelnen nicht dargestellt ist

Gemäß der Erfindung ist zum Abtasten der Vorlage eine Photosensoranordnung 29 an der oberen Platte 27 angebracht Die Anordnung ist zwischen dem Schlitz 26 und der Vorlage 24 entlang des optischen Weges der Linse 23 und in der Drehrichtung der Trommel 22 vor dem Schlitz 26 angeordnet Obwohl der Mitelteil des Bildes durch den Schlitz 26 hindurch auf die Trommel 22 fällt werden die oberen und unteren Randteile des Bildes bzw. der Abbildung durch die Platten 27 und 28 versperrt Der obere Randteil des Bildes bzw. der Abbildung fällt auf die Anordnung 29 und ist bezüglich des Mittelteils des Bildes, welcher auf die Trommel 22 fällt, in der Phase etwas verschoben.

In F i g. 2 ist die Photosensoranordnung 29 im einzelnen dargestellt, welche einen Trägerblock 31 mit einem transparenten, lichtdurchlässigen Fenster 32 aufweist Eine Anzahl Photosensorelemente 33, wie Photodioden, sind in einer Reihe hinter dem Fenster 32 angeordnet und sind für einen Außenanschluß mit entsprechenden Anschlüssen 34 verbunden, von weichen zur Vereinfachung der Darstellung nur ein Element 33 und nur ein Anschluß bezeichnet sind.

Die Anordnung 29 weist eine innere Verschaltung auf, um der Reihe nach die Elemente 33 einzeln anzuschalten bzw. abzutasten. Auf diese Weise erzeugt die Anordnung 29 Ausgangssignale, wie sie in F i g. 3 dargestellt sind, wobei die Amplitude oder die Größe der Signale der Stärke des auffallenden Lichtes entspricht. Vorzugsweise weisen die Elemente 33 die gleiche lineare Ausdehnung auf wie die Abbildung. Das Ausgangssignal jedes Elements 33 ist offensichtlich ein Impuls mit einer Amplitude oder einer Größe, die der auffallenden Lichtstärke proportional ist. Der Signalpegel ist ein Maximum für helle oder Untergrundbereiche der Vorlage 24 und ein Minimum für deren dunkle Bereiche.

In F i g. 4 ist eine Einrichtung 36 gemäß der Erfindung dargestellt, welche eine genormte Treiber- oder Ansteuerschaltung 37 für die Anordnung 29 aufweist. Der Ausgang der Anordnung 29 wird über einen Verstärker 38 einem Detektor 39 für den maximalen Scheitelwert und einem Detektor 41 für den minimalen Wert zugeführt, welche die maximalen bzw. minimalen Pegel aller Signale von der Anordnung 29 fühlen. Die maximalen und minimalen Pegel liegen an den Ausgängen der Detektoren 39 und 41 als Signale a bzw. b an. Das Signal a stellt die Schwärzung eines Hintergrundbereiches und das Signal b die Schwärzung des dunkelsten Bereiches der Vorlage 24 dar.

Die Signale a und b werden an eine Schaltung 42 angelegt welche den Kontrast der Vorlag« 24 anhand des Unterschiedes zwischen den maximalen und minimalen Schwärzungswerten berechnet Üblicherweise berechnet die Schaltung 42 den Kontrast c entsprechend der folgenden Gleichung:

a + b

Die Parameter a, jbund c »/erden dazu benutzt um die Beleuchtungsstärke der Vorlage 24 und die Entwicklungsvorspannung zu steuern, wie nachstehend noch im einzelnen beschrieben wird.

Der Detektor 39 für den maximalen Scheitelwert ist in F i g. 5 dargestellt und ist in Form eines gepufferten Sch eitel wertdetektors mit Operationsverstärkern 43 und 44 ausgebildet Der Ausgang des Verstärkers 38 wird mit dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 43 verbunden, dessen Ausgang mit der Anode einer Diode 46 verbunden ist Die Kathode der Diode 46 ist mit dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 44 und über einen Kondensator 47 auch mit Erde verbunden. Das Signal a liegt am Ausgang des Operationsverstärkers 44 an und wird zu den invertierenden Eingängen der beiden Operationsverstärker 43 und 44 rückgekoppelt

Der Wert des Kondensators 47 ist ausreichend niedrig gewählt damit sich der Kondensator 47 sehr schnell auf die angelegte Scheitelwertspannung auflädt. Die Diode 46 wird leitend, um den Kondensator 47 weiter zu laden und die Spannung an ihm zu erhöhen, wenn der Ausgang des Operationsverstärkers 43 die Spannung an dem Kondensator 47 überschreitet Der Operationsverstärker 44 ist als Folgeverstärker geschaltet, der eine sehr hohe Eingangsimpedanz schafft, um ein Entladen des Kondensators 47 zu verhindern, wobei die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 44 gleich der Spannung an dem Kondensator 47 ist.

Das Ausgangssignal von dem ersten Photosensorelement 33 wird über den Operationsverstärker 43 an den Kondensator 47 angelegt, um diesen (47) auf eine Spannung zu laden, die gleich der des angelegten Signals ist. Wenn der Pegel des Signals von dem zweiten Element 33 niedriger als der des ersten Signals ist dann wird die Diode 46 in Sperrichtung vorgespannt und die Spannung an dem Kondensator 47 ändert sich nicht. Wenn jedoch die Spannung des Signals von dem zweiten Element 33 höher ist als die des ersten Elements 33, dann wird die Diode 46 in Durchlaßrichtung vorgespannt, und der Kondensator 47 lädt sich auf den Wert des zweiten Signals auf, wobei dieser Wert oder die Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers 44 anliegt. Nachdem die Ausgangssignale von allen Photosensorelementen 33 an den Operationsverstärker 43 angelegt sind, entspricht infolgedessen der Spannungsausgang des Operationsverstärkers 44 dem des maximal angelegten Spannungspegels, welcher den niedrigsten Schwärzungsgrad des erfaßten Streifens der Vorlage 24 darstellt

Der Detektor 41 für den minimalen Scheitelwert ist in F i g. 6 dargestellt und weist einen gepufferten Scheitelwertdetektor 48 auf, welcher wiederum Elemente aufweist, die dem Detektor 39 für den maximalen Scheitelwert entsprechen und weiche mit den gleichen, mit einem Strich versehenen Bezugszeichen bezeichnet sind. Die Arbeitsweise des Detektors 48, der als ein Baustein betrachtet werden kann, entspricht dem des

Detektors 39 und wird daher nicht nochmals beschrieben.

Der Detektor 41 weist ferner einen Operationsverstärker 49 auf, welcher als Differenzverstärker geschaltet ist. Der Ausgang des Verstärkers 38 ist über einen ^r> Widerstand 51 mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 49 verbunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers 49 ist über einen elektronischen Schalter 53, welcher symbolisch dargestellt ist, mit dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstär- κι kers 43' verbunden. Ein Rückkopplungswiderstand 52 ist zwischen den Ausgang und den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 49 geschaltet.

Der negative Anschluß einer Gleichspannungsquelle 54, welche eine Spannung Ej schafft, ist geerdet. Der ΐί positive Anschluß der Spannuiigsqueile 54 ist über in Reihe geschaltete Widerstände 56 und 57 ebenfalls geerdet. Die Verbindung der Widerstände 56 und 57 ist mit dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 49 verbunden. Die Spannung Ei ist vorzugsweise gleich oder größer als die Sättigungsausgangsspannung des Verstärkers 38.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 44' ist über einen Widerstand 58 mit dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 59 verbunden, welcher r> auch als Differenzverstärker geschaltet ist. Ein Signal b liegt am Ausgang des Operationsverstärkers 59 an und wird über einen Rückkopplungswiderstand 61 zu dessen invertierendem Eingang rückgekoppelt. Die Spannungsquelle 54 ist auch über Widerstände 62 und 63 mit «1 Erde verbunden, deren Verbindung mit dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 59 verbunden ist. Die Widerstände 51, 52, 56 bis 58 und 61 bis 63 haben denselben Wert, welcher mit R bezeichnet ist. Wenn der Ausgang des Verstärkers 38 mit E_1n r, bezeichnet wird, gibt der Operationsverstärker 49 an seinem Ausgang eine Spannung ab, die gleich (E\ — E_1n) ist und die ein Maximum ist, wenn G_n=O ist. Da diese Spannung einen fehlerhaften, maximalen Wert zwischen Impulsen der Anordnung 29 aufweist, wird der Schalter w 53 nur geschlossen, solange die Impulse vorhanden sind, um auf diese Weise eine Abtastfunktion zu schaffen. Der Ausgang des Operationsverstärkers 44 ist, nachdem alle Signale von der Anordnung 29 angelegt sind, gleich dem Wert Fi minus dem minimalen Wert von F_1n. Der -n Operationsverstärker 59 erzeugt das Signal b, das dem Wert E\ minus dem Ausgang des Operationsverstärkers 44' oder dem minimalen Wert von E_1n entspricht.

Mittels des Operationsverstärkers 49 wird der Wert E_1n invertiert und derselbe wird von dem Wert E, vi abgezogen, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, welches ein Maximum ist, wenn der Wert E,„ ein Minimum ist. Der Scheitelwertdetektor 48 fühlt den Scheitelwert oder den maximalen Wert des Signals. Der Operationsverstärker 59 schafft eine weitere Inversion und entfernt die Spannung Ei, um das Signal b als den minimalen Wert von E„ zu erzeugen.

Die Schaltung 42 zur Berechnung des Kontrastes ist in F i g. 7 dargestellt und weist einen Operationsverstärker 64 auf, welcher als Differenzverstärker geschaltet f>o ist. Das Signal a wird von dem Detektor 39 aus über einen Widerstand 66 an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 64 angelegt. Das Signal b wird von dem Detektor 41 aus über einen Widerstand 67 an den nichtinvertierenden Eingang des Operationsver- to stärkers 64 angelegt. Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 64 ist über einen Widerstand 68 mit Erde verbunden. Ein Rückkopplungswiderstand 69 ist zwischen den Ausgang des Operationsverstärkers 64 und seinen invertierenden Eingang geschaltet.
Die Signale a und /»werden über Widerstände 72 bzw.

73 an den nichtinvertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 71 angelegt. Der nichtinvertierende Eingang des Verstärkers 71 ist über einen Widerstand

74 mit Erde verbunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers 71 ist mit Erde über Widerstände 76 und 77 verbunden, deren Verbindung wiederum mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 71 verbunden ist. Der Operationsverstärker 71 ist als nichtinvertierender Summierverstärker geschaltet.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 71 ist über einen Widerstand 79 mit dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 78 verbunden, der als invertierender Verstärker geschällci ist Der nichlinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 78 ist über einen Widerstand 81 mit Erde verbunden. Ein Rückkopplungswiderstand ist zwischen den Ausgang und den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 78 geschaltet. Die Widerstände 66 bis 69,72 bis 74 und 79 haben jeweils einen Wert von R. Der Wert des Widerstandes 77 ist U2R. Der Wert des Widerstandes 82 ist \0R und des Widerstandes 81 ist \0R/R. Die Ausgänge der Operationsverstärker 64 und 78 sind mit V, bzw. V_x bezeichnet und mit den Eingängen einer (stellen)bewerteten Teilerstufe 83 verbunden, die an ihrem Ausgang das Signal cerzeugt.

Der Operationsverstärker 64 gibt das Ausgangssignal Vy= —(a — b) ab. Der Operationsverstärker 71 gibt ein Signal ab, das gleich (a+b) ist. Dieses Signal wird invertiert und um einen Faktor 10 durch den Operationsverstärker 78 verstärkt, welcher das Signal V_t=-\0(a + b) erzeugt. Die Teilerstufe 83 teilt das Signal V₇ durch V₁, nachdem V₇ mit 10 multipliziert ist.

Das Ergebnis eist dann gleich \§(V,/V_x)otex .

α -f Λ

In F i g. 8 ist ein weiteres elektrostatisches Kopiergerät 91 dargestellt, bei dem die gleichen Elemente mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet sind. Das Kopiergerät 91 unterscheidet sich von dem Kopiergerät 2i dadurch, daß es einen halbdurchlässigen Spiegel 92 aufweist, welcher die Abbildung bzw. das Lichtbild in erste und zweite Strahlen aufteilt, welche über den Schlitz 26 auf die Trommel 22 geworfen bzw. zu der Photosensoranordnung 29 durchgelassen werden. Die Anordnung 29 ist statt an der Platte 27 am festen Träger 93 angebracht. Die Anordnung 29 ist so angeordnet, daß der zweite auf sie auftreffende Strahl gleich dem ersten Strahl ist, welcher auf die Trommel 22 auftrifft. Gegenüber der Anordnung in F i g. 1 ist es vorteilhaft, daß der Phasenunterschied, obwohl er nur gering ist, zwischen den Teilen des Lichtbildes bzw. der Abbildung, die auf die Anordnung 29 und auf die Trommel 22 auftreffen, beseitigt ist.

In F i g. 9 ist ein weiteres Kopiergerät 101 dargestellt, in welchem die Vorlage 24 mit der zu kopierenden Fläche nach unten in einer ortsfesten Lage auf einer Glasplatte 102 angeordnet ist

Die Abbildung eines Streifens der Vorlage 24 wird von einem ebenen Spiegel 103 zu einem ebenen Spiegel 104 reflektiert, von welchem er über eine Sammellinse 106 zu einem ebenen Spiegel 107 reflektiert wird. Der Spiegel 107 reflektiert die Abbildung zurück durch die Linse 106 auf einen ebenen Spiegel 108, von welchem aus die Abbildung auf die Trommel 22 geworfen wird. Die Brennweite und der optische Weg der Linse 106 sind so gewählt daß die Abbildung auf der Trommel 22

scharf eingestellt ist.

Zum Abtasten der Vorlage wird der Spiegel 103 mit derselben Oberflächengeschwindigkeit wie die der Trommel 22 nach links bewegt. Der Spiegel 104 wird, allerdings mit der halben Oberflächengeschwindigkeit > der Trommel 22, ebenfalls nach links bewegt.

Der Spiegel 107 ist ein halbdurchlässiger Spiegel, welcher das Licht bzw. die Abbildung in erste und zweite Strahlen aufteilt. Der erste Strahl wird zu dem Spiegel 108 und auf die Trommel 22 reflektiert. Der ι ο zweite Strahl wird von dem Spiegel 107 durchgelassen und mittels einer Sammellinse 109 auf einer Photosensoranordnung 29' scharf eingestellt, welche an einem Träger 110 fest angebracht ist.

Die Anordnung der Fig.9 ist insbesondere dort vorteilhaft, wo die Photosensoranordnung 29' kurzer ist als die Abbildung. Wenn beispielsweise die Vorlage 21,6 cm breit ist, ist auch die Länge der Abbildung bzw. des Lichtbildes 21,6 cm breit. Jedoch sind Photosensoranordnungen, wie die Anordnung 29', im Handel nur in 2<i Längen von beispielsweise 7,5 cm erhältlich. Es werden jedoch fehlerhafte Ergebnisse geschaffen, wenn nur ein Anteil von 7,5 cm eines 21,6 cm breiten Bildes gefühlt würden. Wenn beispielsweise der ganze 7,5 cm breite Teil durch eine dunkle Fläche der Vorlage 24 gebildet 2"> würde, würde die Kopie einen sehr mangelhaften und unzureichenden Schwärzungsgrad aufweisen.

Aus diesem Grund ist die Linse 109 vorgesehen; um die Abbildung so zu verkleinern, daß sie dieselbe Ausdehnung wie die Anordnung 29' hat. In dem to gewählten Beispiel würde das Verkleinerungsverhältnis 2,83 :1 sein. Auf diese Weise fühlt die Anordnung 29' die gesamte Abbildung und schafft zuverlässige Werte von a. b und c.

In Fig. 10 ist eine weitere Detektoranordnung 111 r> dargestellt. In dieser Ausführungsform wird der Ausgang des Verstärkers 38 an einen Analog-Digital-Umsetzer 112 angelegt, welcher einen Binärkode erzeugt, welcher dem Ausgang des Verstärkers 38 und dadurch den Signalen von der Anordnung 29 entspricht. ·»< > Der Ausgang des Umsetzers 112 wird an eine zentrale Recheneinheit 113 eines Mikrokomputers 114 angelegt. Der Mikrokomputer 114 weist einen Speicher 116 mit wahlfreiem oder direktem Zugriff zum Speichern von Zwischendaten sowie einen Festwertspeicher 117 auf, in -n welchem ein Arbeitsprogramm für das ganze Kopiergerät gespeichert ist. Entsprechend dem Programm rechnet die zentrale Recheneinheit die Werte a. b und c und speichert diese in Registern 118,119 bzw. 121.

In Fig. 12 ist ein elektrostatisches Kopiergerät 122 > <> dargestellt, das eine Detektoranordnung 111 in Verbindung mit einer Steuereinrichtung 123 zum Steuern der Entwicklungsvorspannung aufweist. Ein Toner oder Entwickler ist in einem Entwicklerbehälter 124 vorgesehen, in welchen eine sich drehende magnetische Bürste 126 teilweise eintaucht. Die magnetische Bürste nimmt Toner auf and bringt ihn bürstend auf die Trommel 22 auf. Der Toner haftet an der Trommel 22 an Bereichen mit einer hohen elektrostatischen Ladung, welche dunklen Bildbereichen entsprechen. Die Vorspannungs- w) steuereinrichtung 123 legt eine Vorspannung derselben Polarität wie die des elektrostatischen Bildes auf der Trommel 22 an die magnetische Bürste 126 an.

Die Vorspannung ist so gewählt, daß sie etwa gleich dem elektrostatischen Potential der Untergrundberei- b5 ehe des elektrostatischen Bildes ist. um dadurch eine Tonerübertragung an diese Bereiche zu verhindern, was zu grauen Untergründen führen würde. Im allgemeinen können gute Kopien geschaffen werden, wenn die Vorspannung K(,den folgenden Wert hat:

V₁,= K-, a

(2)

wobei K eine Konstante ist, welche von der speziellen Anwendung abhängt.

In Fig. 13 ist im einzelnen eine Vorspannungs-Steuereinrichtung 123 dargestellt, welche eine Teilerstufe 127 aufweist, die einen Ausgang erzeugt, welcher gleich — c/a ist. Der Ausgang der Teilerstufe 127 ist über einen Widerstand 128 mit dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 129 verbunden, welcher als invertierender Verstärker geschaltet ist. Der nicht invertierende Eingang des Operationsverstärkers 129 ist über einen Widerstand 131 mit Erde verbunden. Ein Rückkopplungswiderstand 132 ist zwischen den Ausgang und den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 129 geschaltet. Der Wert des Widerstandes 132 ist so gewählt, daß er das K-fache des Wertes des Widerstandes 128 ist, um dadurch einen Verstärkungsfaktor von K zu schaffen. Auch infolgedessen ist der

Ausgang des Operationsverstärkers 129 K~.

Bei einer praktischen Anwendung muß die Vorspannung zwischen genau festgelegten oberen und unteren Grenzwerten Ei bzw. £3 gehalten werden. Der Ausgang des Operationsverstärkers 129 ist mit der Kathode einer Anode 133 verbunden, deren Anode mit dem nicht invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 134 verbunden ist, welcher als Spannungsfolgestufe geschaltet ist. Der negative Anschluß einer Spannungsquelle 136, deren Ausgang gleich £2 ist, ist geerdet. Der positive Anschluß der Spannungsquelle 136 ist über einen Widerstand 137 mit dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 134 verbunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers 134 ist mit dessen invertierendem Eingang verbunden.

Wenn die Spannung des Operationsverstärkers 129 niedriger als die Spannung Ei ist, ist die Diode 133 in Durchlaßrichtung geschaltet. Auf diese Weise ist die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 129 an den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 134 angelegt. Wenn jedoch der Ausgang des Operationsverstärkers 129 die Spannung Ei überschreitet, ist die Diode 133 in Sperrichtung vorgespannt, und die Spannung der Quelle 136 wird an den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 134 angelegt. Infolgedessen ist die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 134 auf die Spannung E₂ begrenzt.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 134 ist mit der Anode einer Diode 138 verbunden, deren Kathode mit dem nicht invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 139 verbunden ist Der Operationsverstärker 139 ist als Spannungsfolger auch mit dem Ausgang verbunden, der mit dessen invertierendem Eingang verbunden ist. Der nicht invertierende Eingang des Operationsverstärkers 139 ist über einen Widerstand

141 mit dem positiven Anschluß einer Energie- bzw. Spannungsquelle 142 verbunden, welche die Spannung £3 anlegt. Der negative Anschluß der Spannungsquelle

142 ist geerdet

Wenn die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 134 über der Spannung £3 liegt, ist die Diode 138 in Durchlaßrichtung vorgespannt, und die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 134 wird an den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 139

angelegt. Wenn jedoch der Ausgang des Operationsverstärkers 134 unter die Spannung £3 abfällt, wird die Diode 138 in Sperrichtung vorgespannt, und die Spannung der Quelle 142 wird an den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 139 angelegt. Infolgedessen kann die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers O9 nicht unter die Spannung £3 abfallen. Die Operationsverstärker 134 und 139 in Verbindung mit der ihnen zugeordneten Schaltung begrenzen die Vorspannung Vb zwischen den Spannungen £3 und £2· Der Ausgang des Operationsverstärkers 139 ist mit dem nicht invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 149 verbunden.

Die Primärwicklung eines Transformators 143 ist mit einer Wechselstromquelle 144 verbunden. Eine Seite der Sekundärwicklung des Transformators 143 ist geerdet, während seine andere Seite mit der Anode einer Diode 146 verbunden ist, deren Kathode über einen Kondensator 147 mit Erde verbunden ist. Die Wechselspannung von der Quelle 144 wird durch die Diode 146 halbwellengleichgerichtet und lädt den Kondensator 147, um im wesentlichen eine Gleichspannung an der Verbindung des Kondensators 147 und der Diode 146 zu schaifen. Diese Verbindung ist über einen Widerstand 148 mit dem Kollektor eines NPN-Transistors 152 verbunden.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 149 ist über einen Widerstand 151 mit der Basis eines NPN-Transistors 152 verbunden, dessen Emitter geerdet ist. Die Basis des Transistors 152 ist auch mit der Kathode einer Diode 153 verbunden, deren Anode geerdet ist. Der Kollektor des Transistors 152 ist über Widerstände 154 und 156 geerdet.

Der Kollektor des Transistors 152 ist ferner über einen Widerstand 157 mit der magnetischen Bürste 126 verbunden. Die Verbindung der Widerstände 154 und 156 ist mit dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 149 verbunden.

Während des Betriebes wird die Spannung an dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 149 mit der Spannung an dessen nicht invertierendem Eingang verglichen. Diese Spannungen stellen die Befehls- und Rück koppiungsspannungcn der Schaltungen dar, wobei die letztere durch einen Bruchteil der Kollektorspannung des Transistors 152 gebildet ist. Wenn der Ausgang des Operationsverstärkers 139 die Spannung an der Verbindung der Widerstände 154 und 156 überschreitet, wird der Ausgang des Operationsverstärkers 149 negativ und dadurch die Diode 153 in Sperrichtung vorgespannt Hierdurch kommt die Spannung an der Basis des Transistors 152 auf Erdpotential, worauf der Transistor 152 abschaltet Die Spannung am Kollektor des Transistors 152 steigt auf die Spannung an Oem Kondensator 147 an. Wenn die Spannung an dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 149 gleich der Spannung an dessen invertierendem Eingang ist, wird der Ausgang des Operationsverstärkers 149 hoch, wodurch der Transistor 152 anschaltet und dessen Kollektorspannung auf Null abnimmt Die gegenteilige Wirkung tritt ein, wenn die Spannung an dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 149 unter die Spannung an dessen nicht invertierendem Eingang abfällt Aufgrund dieser Rückkopplungswirkung wird die Spannung an dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 149 aufrechterhalten, welche gleich der Spannung ist, dii: unabhängig von der angelegten Spannung an dessen invertierenden Eingang angelegt ist. Der Operationsverstärker 149 arbeitet als Spannungsvergleicher, der Transistor 152 dient als Nebenschlußtransistor, und die Transistoren 154 und 1S6 dienen als Teiler für die Rückkopplungsspannung. Die Kollektorspannung des Transistors 152 wird an die magnetische Bürste 126 angelegt und bildet damit die Entwicklungsvorspannung.

In Fig. 11 ist eine weitere Einrichtung 161 zum Steuern der Entwicklungsvorspannung dargestellt. Die Signale a und c werden über einen Analogschalter 162 und einen Analog-Digital-Umsetzer 163 an eine zentrale Recheneinheit 164 angelegt, welche eine digitale Zahl berechnet, die der Lösung der Gleichung (2) entspricht, und welche diese in einem Register 166 speichert. Ein Digital-Analog-Umsetzer 167 setzt das digitale Signal in dem Register 166 in ein analoges Signa! um und legt es an eine Steuereinheit 168 an, welche die Spannung reguliert, die von einer Energiequelle 169 aus entsprechend dem Wert des Analogsignals an die magnetische Bürste 126 angelegt wird. Vorzugsweise ist eine bestimmte Zeitspanne (109) zwischen dem Fühlen des Lichtbildes bzw. der Abbildung und dem Anlegen der entsprechenden Vorspannung an die magnetische Bürste 126 vorgesehen. Die Zeitspanne (109) ist gleich der Zeitdauer, die eine Stelle auf der Trommel 22 benötigt, um sich von dem Schlitz 26 zu der magnetischen Bürste 126 zu bewegen. Dies kann durch eine sequentielle Steuerung in der zentralen Recheneinheit 113 ohne weiteres

jo vorgesehen sein.

In Fig. 14 ist ein elektrostatisches Kopiergerät 171 dargestellt, das grundsätzlich dem Kopiergerät 101 der F i g. 9 entspricht, außer daß die Linse 109 weggelassen ist und die Anordnung 29 an der Platte 27 vorgesehen ist. Das Kopiergerät 171 weist ferner eine Einrichtung zum Steuern der Beleuchtungsstärke der Vorlage 24 auf. Die Beleuchtungsstärke muß umgekehrt proportional zu dem Wert bzw. der Amplitude des Signals a verändert werden.

Eine elektrische Lichtquelle 172 wird zusammen mit dem Spiegel 103 bewegt und beleuchtet die Vorlage 24 von unten durch die Platte 102 hindurch. Das Signal a von der Detektoranordnung 112 oder aber von dem Detektor 39 für den maximalen Scheitelwert wird an eine Intensitätssteuereinrichtung 173 angelegt, welche die an die Lampe 172 angelegte Spannung und dadurch dementsprechend die Beleuchtungsstärke steuert.

Die Intensitätssteuereinrichtung 173 ist in Blockform in Fig. 15 dargestellt und weist einer Vergleicher 174 auf, welcher das Signal a mit einem Bezugswert Ea vergleicht und einen Ausgang schafft welcher der Differenz dazwischen entspricht Ein Pegelmodulator 176 ist mit dem Ausgang des Vergleichers 174 verbunden und moduliert einen Bezugswert £5 mit dem Ausgang des Vergleichers 174. Der Ausgang des Pegelmodulators 176 wird an einen Steuereingang eines Impulsgenerators 177 angelegt welcher Impulse mit einer vorbestimmten Folgefrequenz erzeugt Die Impulsbreite hängt jedoch von der von dem Pegelmodu lator 176 aus angelegten Spannung ab. Mit anderen Worten, der Impulsgenerator 177 schafft eine Pulsbreitenmodulation.

Die lichtquelle 172 ist in Reihe mit einer Wechselstromquelle und einem in zwei Richtungen arbeitenden Thyristor oder einem Triac 179 geschaltet Ein den Nulldurchgang feststellender Detektor 181, der parallel zu der Energiequelle 178 geschaltet ist, erzeugt einen Impuls jedesmal dann, wenn der Ausgang der

Energiequelle 178 die Nullinie kreuzt. Die Impulse von dem Detektor 181 steuern den Impulsgenerator 177 an. Wenn die Frequenz der Energiequelle 178 60 Hz beträgt, erzeugt der den Nulldurchgang feststellende Detektor 181 120 Impulse pro Sekunde. ^r,

Der Ausgang des Impulsgenerators 177 ist mit dein Eingang eines Triggergenerators 182 verbunden, welcher Triggerimpulse entsprechend den Riickflanken der Impulse von dem Impulsgenerator 177 erzeugt. Die Ausgangsimpulse des Triggergenerators 182 werden an ι ο die Steuerelektrode des Triacs 179 angelegt.

Die Arbeitsweise der Anordnung 173 wird nunmehr anhand der Fig. 16 beschrieben. Die Spannung an der Energiequelle 178 ist eine Sinuswelle. Der Detektor 181 erzeugt einen Impuls jedesmal dann, wenn die Sinuwelle ihre Polarität ändert Die Impulse von dem Detektor 181 steuern den impulsgenerator 177 an, um die Impulse zu erzeugen, deren Impulsbreite von dem Wert bzw. der Amplitude des Signals a abhängen. Durch die Riickflanken der Impulse von dem Impulsgenerator 177 werden die Triggerimpulse von dem Triggergenerator 182 erzeugt Die Trigger- oder Auslöseimpulse steuern das Triac 179 aa Der schraffierte Teil der oberen Kurve der F i g. 16 zeigt die Zeit an, während welcher das Triac 179 leitend ist und Strom durch die Lichtquelle 178 fließen kann, um die Vorlage 24 zu beleuchten.

Das Triac 179 wird abgeschaltet, wenn die Spannung von der Quelle 178 durch Null hindurchgeht. Ein Triggerimpuls schaltet das Triac 179 an. Die Zeit, während welcher das Triac 179 leitend ist, zu der Sperr- jo oder Auszeit legt die Beleuchtungsstärke der Vorlage 24 durch die Lichtquelle 178 fest. Je kürzer die Impulse von dem Impulsgenerator 177 sind, um so früher wird in der Wechselperiode das Triac 179 angesteuert und je größer ist die Beleuchtungsstärke. j ^r>

Verschiedene Teile der Anordnung 173 sind im einzelnen in Fig. 17 dargestellt. Der Vergleicher 174 weist eint.; Operationsverstärker 191 mit einem nicht invertierenden Eingang auf, der angeschlossen ist, um das Signal a über einen Widerstand 162 aufzunehmen. Der nicht invertierende Eingang des Operationsverstärkers 191 ist über einen Widerstand 193 auch mit Erde verbunden. Der negative Anschluß einer Spannungsquelle 194, welche die Spannung £4 erzeugt, ist geerdet, wobei der positive Anschluß der Quelle 194 über einen Widerstand 196 mit dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 191 verbunden ist Ein Rückkopplungswiderstand 197 ist zwischen den Ausgang und den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 191 geschaltet Hierbei ist der Operationsvertärker 191 als Differenzverstärker geschaltet

Der Ausgang des Operationsverstärkers 191 ist über einen Widerstand 198 mit dem invertierenden Eingang d eines Operationsverstärkers 199 verbunden, der auch als Differenzverstärker geschaltet ist Der negative Anschluß einer Spannungsquelle 201, welche die Spannung £5 abgibt, ist geerdet, während ihr positiver Anschluß über einen Widerstand 202 mit dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 199 verbunden ist Der nicht invertierende Eingang des Operationsverstärkers 199 ist über einen Widerstand

203 mit Erde verbanden. Ein Rückkopplungswiderstand

204 ist zwischen dem Ausgang und dem invertierenden

Eingang des Operations Verstärkers 199 geschaltet.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 199 ist über einen Widerstand 206 mit dem Steuereingang eines Impulsbreitenmodulators 207 und auch mit der Kathode einer Zenerdiode 208 verbunden, deren Anode geerdet ist. Der Ausgang des Detektors 181 ist mit dem Triggereingang des Modulators 207 verbunden. Ein Widerstand 209 und ein Kondensator 211 sind mit dem Modulator 207 verbunden, um die Gmndimpulsbreite einzustellen.

In F i g. 18 ist eine weitere Einrichtung dargestellt, mit welcher die Beleuchtungsstärke gemäß der Erfindung steuerbar ist. In diesem Fall wird vor der tatsächlichen Belichtung eine umgekehrte Abtastung durchgefühu. Da das optische Abtastsystem dem in F i g. 14 ähnlich ist, werden die Lichtquelle 162 und die Spiegel 103 und 104 in ihren am weitesten links liegenden Stellungen am Ende einer Abtastung einer vorhergehenden Vorlage gehalten. Wenn dann eine neue zu kopierende Vorlage auf der Platte 102 angeordnet wird, wird die Lichtquelle 172 mit maximaler Stärke erregt und zusammen mit den Spiegeln 103 und 104 in die rechte Stellung bewegt. Während dieser Abtastung in umgekehrter Richtung gibt die Anordnung 29 ihre Ausgangssignale ab, welche über den Verstärker 38 und einen Analog-Digital-Umsetzer 222 einer zentralen Recheneinheit 223 zugeführt werden. Die Recheneinheit 223 berechnet die erforderliche Beleuchtungsstärke und speichert diesen Wert in einem Register 223a als eine Digitalzahl. Eine Energiequelle 224, ein Speicher 226 mit direktem oder wahlfreiem Zugriff und ein Festwertspeicher 227, der das Arbeitsprogramm für das Kopiergerät enthält, sind ebenfalls mit der zentralen Recheneinheit 223 verbunden.

Beruhend auf der berechneten Beleuchtungsstärke kippt dann die zentrale Recheneinheit ein Flip-Flop 228, welches mit der Steuerelektrode des Triacs 179 über eine Kopplungseinrichtung 229 verbunden ist Insbesondere die zentrale Recheneinheit legt abwechselnd Impulse an die (nicht dargestellten) Setz- und Rücksetzeingänge des Flip-Flops 228, wodurch dieses Impulse mit einem hohen Ausgang erzeugt deren Dauer gleich der Zeitdauer zwischen einem Setzimpuls und einem nachfolgenden Rücksetzimpuls ist Der Ansteuerpunkt des Triacs 179 und damit die Beleuchtungsstärke werden durch Einstellen der Zeitdauer zwischen den Setz- sowie den entsprechenden Rücksetzimpulsen verändert

Mit der Erfindung sind somit die Nachteile der herkömmlichen Einrichtungen überwunden, und es ist eine Einrichtung geschaffen, um die Beleuchtungsstärke sowie die Entwicklungsvorspannung in einem elektrostatischen Kopiergerät optimal einzustellen, so daß dadurch, unabhängig von dem Zustand einer Vorlage, einwandfreie Kopien hergestellt werden.

Im Rahmen der Erfindung sind natürlich verschiedene Abwandhingen möglich. Beispielsweise können, statt die Signale a, b und c auf der Basis der einzelnen Ausgangssignale der Elemente 33 zu berechnen, mittlere Werte der Ausgangssignale von benachbarten Elementen 33 berechnet und dann anhand der maximalen und minimalen Werte der Durchschnittswerte die Signale a, ound cberechnet werden.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Steuerung der Belichtung und Entwicklung in einem elektrofotografischen Kopiergerät mit mehreren auf einer Linie angeordneten fotoelektrischen Wandlern zur Feststellung der Intensität des von der Vorlage auf eine fotoleitfähige Oberfläche fallenden Lichtes und mit einer Anordnung zur Steuerung der Belichtung und der Entwicklungs-Vorspannung in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Wandlet, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler (33) zur Erzeugung von impulsförmigen Ausgangssignalen nacheinander angesteuert werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Ausgangspegel der Wandler (33) einer minimalen Dichte υαά der rcinimale Auisgangspegel der Wandler (33) einer maximalen Dichte der Vorlage entspricht