DE2803865C3

DE2803865C3 - Einrichtung zur Steuerung der Belichtung und Entwicklung in einem elektrophotographischen Kopiergerät

Info

Publication number: DE2803865C3
Application number: DE2803865A
Authority: DE
Inventors: 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: 1982-03-11
Also published as: US4153364A; DE2803865A1; DE2803865B2

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 DEOS 22 20 018 ist ein als »Kopienleser« bezeichnetes Gerät bekannt, dsis zur Ermittlung des Kontrastumfangs einer Vorlage für Halbton-Reproduktionsverfahren dient, wie es beispielsweise zur Belichtungssteuerung einer 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 2140 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 Ober 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 Einrichtung zur Steuerung der Belichtung und Entwicklung eines elektrophotographischen Kopiergerätes der angegebenen Gattung zu schaffen, bei der sich sehr exakte, gut auswertbare Ausgangssignale ergeben.

Diese Aufgabe 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 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, so 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,

Fig. 7 ein schematischec SchaUhüd einer Schaltung zum Berechnen des Kontrastes einer Vorlage als Funktion der maximalen und minimalen Schwärzung,

F i g. 8 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

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

Fig. IO ein Blockschaltbild einer weiteren Rechenanordnung gemäß der Erfindung,

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

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

Fig. 13 eine schematische elektrische Schaltung der

Fig. 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,

Fig. 16 ein Zeitdiagramm der Schaltung der Fig. 15,

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

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. Mittels 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 Platten 27 bzw. 28 festgelegt ist. Die Vorlage 24 wird mit derselben Oberflächengeschwindigkeit wie die der Trommel 22 (in Fig. I) nach oben zugeführt, wobei die Linse 23 eine Vergrößerung von 1 schafft. Auf 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 Obertragen 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 Abiasten der Vorlage eine Photcsensoranordnung 29 an der obere τ 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 Fig.2 ist die Photosensoranordnung 29 im einzelnen dargestellt welche einen Trägerblock 3t 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 welchen 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 AusgangS3ignale, 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 dk Abbildung. Das Ausgangssignal jedes Elements 33 ist offensichtlich ein Impuls mit einer Amplituds 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 eine? Hintergrundbereiches \x\d das Signal 6 die Schwärzung des dunkelsten Bereiches der Vorlage 24 dar.

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

g-b

(I)

Die Parameter a, b und c werden 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 Scheitelwertdetektors 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 «.erbunden ist. Die Kathode der Diode 46 ist mit dem nich. 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 c.\i 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 erster 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 aniiegt. 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 Schvärzungsgrad des erfaßten Streifens der Vorlage 24 darstellt

Der Detektor 41 für den minimalen Scheitelwert ist in F i g. 6 dargestellt und weist einen gepuffer fen Scheitelwertdetektor 48 auf, welcher wiederum Elemente aufweist, die dem Detektor 39 für den maximalen Scheitelwert entsprechen und welche 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 W und wird dither nicht nochmals beschrieben.

Der Detektor 41 weist ferner einen ()|)er;iti(nisver stärker 49 auf. welcher als Differenzverstärker geschaltet ist. 13er Ausgang des Verstärkers 38 ist über einen Widerstand 51 mit dem invertierenden !Umgang des Operationsverstärkers 49 verbunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers 49 ist über einen elektronischen Schaller 53. welcher symbolisch dargestellt ist. mit dein nicht invertierenden Mingang des Opcrationsvcrstar ■■> kers 4 3 ν erblinden. Min Kiickkoppliingswidcrstand 52 ist /wischen den Ausgang und den invertierenden Mingang des Operationsverstärkers 49 geschaltet.

Der negative Anschluß einer Cileichspanmings^ucllc 54. welche eine Spannung /·'■ schafft, ist geerdet. Der [lositive Anschluß der Spannungs(|iielle 54 ist über in Keihe geschaltete Widerstände 56 und 57 ebenfalls ^CiT¹Jc!. !?!e V^rhimliinu iler Widerstände 5h und 57 ist mit dem mchtinvertierenderi Mingang des Operationsverstärkers 49 verbunden Die Spannung I ist ■■■ vorzugsweise gleich oder großer als die Sätligungsaiisgangsspannung des Verstärkers 38.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 44' ist über einen Widerstand 58 mit dem invertierenden Mingang eines Operationsverstärkers 59 verbunden, welcher ·. auch als Differenzverstärker geschaltet ist. Min Signal b liegt am Ausgang des Operationsverstärkers 59 an und wird über einen Rückkopplungswiderstand 61 zu dessen invertierendem Mingang rückgekoppelt. Die Spannungsquelle 54 ist auch über Widerstände 62 und 63 mit w Mrde 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 F,„ !· bezeichnet wird, gibt der Operationsverstärker 49 an seinem Ausgang eine Spannung ab. die gleich (E\ - F,„) ist und die ein Maximum ist, wenn Λ".- = 0 ist. Da diese Spannung einen fehlerhaften, maximalen Wert zwischen Impulsen der Anordnung 29 aufweist, wird der Schalter <■> 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 F- minus dem minimalen Wert von E₁^ Der 4S Operationsverstärker 59 erzeugt das Signal b. das dem Wert E minus dem Ausgang des Operationsverstärkers 44' oder dem minimalen Wert von E, entspricht.

Mittels des Operationsverstärkers 49 wird der Wert E- invertiert und derselbe wird von dem Wert E\ ϊο abgezogen, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, welches ein Maximum ist. wenn iiei Wer; E_1n ein Minimum ist. Der Scheitelwertdetektor 48 fühlt den Scheitelwert oder den maximalen Wert des Signals. Der Operations verstärker 59 schafft eine weitere Inversion und entfernt die Spannung £"·. 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 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 nichrinvertieremjen Eingang des Operationsvcr- &s stärkers 64 angelegt Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 64 ist über einen Widerstand 68 mit Erde verbunden. Ein Rückkoppiungswiderstand 69 ist zwischen den Ausgang lies Operationsverstärkers 64 und seinen invertierenden Mingang geschaltet

Die Signale a und /1 werden über Widerstände 72 bzw

73 an den nichtinvertierendcn Mingang eines Opera tionsvcrstarkers 71 angelegt. Der nichlinvertierende Mingang des Verstärkers 71 ist über einen Widerstand

74 mit Mrde verbunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers 71 ist mit Mrde über Widerstände 76 und 77 verbunden, deren Verbindung wiederum mit dem inverlierenden Mingang des Operationsverstärkers 71 serblinden ist. Der Operationsverstärker 71 ist ,ils nicht in vertierender Sumniierverstärkcr geschaltet.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 71 isl über imen Widerstand 79 mit dem invertierenden Mingaug eines Operationsverstärkers 78 verbunden, der .·Is invertierender Verstärker geschaltet ist Der nichtmvertierende Mingang des Operationsverstärkers 78 ist über einen Widerstand 81 mit Mrde verbunden. Mm Kückkopplungswidcrstand ist zwischen den Ausgang und den invertierenden Mingang des Operationsverstärkers 78 geschaltet. Die Widerstände 66 bis 69. 72 bis 74 und 79 haben jeweils einen Wert von K. Der Wert des Widerstandes 77 ist '/2/?. Der Wert des Widerslandes 82 ist 10/? und des Widerstandes 81 ist 10/?//?. Die Ausgänge der Operationsverstärker 64 und 78 sind mit V, bzw. V_x bezeichnet und mit den Mingängen einer (stellen)besverteten Teilerstufe 83 verbunden, die an ihrem Ausgang das Signal rerzeugt.

Der Operationsverstärker 64 gibt das Ausgangssignal V,-= ~(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 V₁= - \0(a+b) erzeugt. Die Teilerstufe 83 teilt das Signal V, durch V,. nachdem V, mit 10 multipliziert ist

Das Ergebnis eist dann gleich !Of VVV₁₇ ¹ oder -—-.

In F i g. 8 ist ein weiteres elektrostatisches Kopierge rät 91 dargestellt, bei dem die gleichen F.lemente mit denselben Bezugszeichen wie in F i g. I bezeichnet sind. Das Kopiergerät 91 unterscheidet sich von dem Kopiergerät 21 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 9.3 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 1OJ zu einem ebenen Spiegel 104 reflektiert, von weichem er über eine Sammellinse 106 zu einem ebenen Spiegel 107 reflektiert wird. Der Spiegel 107 reflektiert die Abbildung zurück durch die L"¹*^ 106 anf emen ebenen Spiegel 108. von welchem aus die Abbildung auf die Trommel 22 geworfen wird. Die Brennwite und der optische Weg der linse 106 sind so gewählt daß die Abbildung auf der Trommel 22

schürf eingestellt ist

/um Mit.isten der Vorlage wird der Spiegel 103 mit derselben Oberflavhengeschwuidigkeit wie die der Trommel 22 nach links bewegt. Der Spiegel 104 wird, allerdings mit der halben Oberflachengeschwindigkeit ■ler ^r>"-"iiel 22. ebenfalls nach links bewegt.

Der ^tpiegel 107 isi ein halbdurchlässiger Spiegel, welcher das Licht b/w. die Abbildung in erste und /weite Strahlen aufteilt. Der erste Strahl wird /n dem Spiegel 108 und auf die Trommel 22 reflektiert. Der /weile Strahl wird \<>n dem Spiegel 107 durchgelassen und mittels einer Sammellinse IOT .nif einer l'hoinsensorariordniing 29' scharf eingestellt, welche an einem Träger 110 lest .ingebracht ist.

Die Anordnung der T ι p. M ist insbesondere dort vorteilhaft, wo die IMiotosensoranordniing 29' kurzer ist .ds die Abbildung. Wenn beispielsweise die Vorlage 2l.h er: hreit ist. ist auch die Lange der Abbildung b/w. des Lichtbildes 2Lh cm breit. )edoch sind Photosensor anordnungen, wie die Anordnung 29'. im Handel nur in Langen \on beispielsweise 7.5 c η erhaltlich. Ls werden icdoch fehlerhafte Lrgebnisse geschaffen, wenn nur ein Anteil von 7.5 cm eines 21.6 cm breiten Bildes gefühlt wurden. Wenn beispielsweise der ganze 7.5 cm breite Teil durch eine dunkle Fläche der Vorlage 24 gebildet wurde, wurde die Kopie einen sehr mangelhaften und unzureichenden Schwärzungsgrad aufweisen.

Aus diesem Grund ist die Linse 109 vorgesehen, um die Abbildung so /u verkleinern, daß sie dieselbe Ausde^hnung wie die Anordnung 29' hat. In dem gewählten Beispiel würde das Verkleinerungsverhältnis 2.83 : 1 sein. Auf diese Weise fühlt die Anordnung 29' die gesamte Abbildung und schafft zuverlässige Werte von n.bund c.

In Fig. 10 ist eine weitere Detektoranordnung 111 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 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 und 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 Vorspannungssteuereinrichtung 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 Untergrundbereiche 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 V'.,den folgenden Wert hat:

I ., λ ' . 121

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

In F i g. 13 ist im einzelnen eine Vorspannung*- Steuereinrichtung 123 dargestellt, welche eine Teilerstufe 127 aufweist, die einen Ausgang erzeugt, welcher gleich - c ,/ ist Der Ausgang der Teilei siufe 127 ist über einen Widerstand 128 mit dem invertierenden Lingang .■ines Operationsverstärkers 129 verbunden, welcher als invertierender Verstärker geschaltel ist. Der nicht invertierende Lingang des Operationsverstärkers 129 ist über einen Willerstand 131 mil Lrde verbunden. Lin Rückkopplungswiderstand 132 ist zwischen den Aus gang und den invertierenden Lingang des Operationsverstärkers 129 geschaltet. Der Wert des Widerstandes 132 ist so gewählt, daß er das Af-fachi: des Wertes ties Widerstandes 128 isi, um dadurch einon Verstärkungsfaktor von Af 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 F- bzw. Fi 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 Ei 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 Spanning £2überschreitet 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 Ei beg-enzt

Der Ausgang des Operationsverstärkers 134 ist mit der Anode einer Diode 138 verbunden, deren Kathode mit dem nicht invertierenden Eingang eines Operations-Verstärkers 139 verbunden ist Der Operationsverstärker 139 ist als Spannungsfoiger auch nit 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- brw. Spannungsquelle 142 verbunden, welche die Spannung £3 anlegt Der negative Anschluß der Spannungsqueüe

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 Operalionsver stärker¹; 134 unter die Spannung l:\ abfallt, wird die Diode 138 in Sperriehtung vorgespannt, und die Spannung der Quelle 142 wird an den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 139 angelegt. Infolgedessen kann die Ausgan>!sspannung des Operationsverstärkers 139 nicht unter die Spannung /Γι abfallen. Die Operationsverstärker 134 und 139 in Verbindung mit der ihnen zugeordneten Schaltung begrenzen die Vorspannung V/. /wischen den Spannungen Ei und E). 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. Line Seite der Sekundärwicklung des Transformators 143 ist geerdet, während seine andere Seite mit der Anode einer Diode 146 verbunden ist. deren Kathode über mnpn KnnnVnsator 147 mit Erde verbunden ist. Die Wechselspannung von der Queile 144 wird durch die Diode 146 halbwellengleichgerichtet und lädt den Kondensator 147. um im wesentlichen eine Gleichspannung an der Verbindung des Kondensators 147 und tier Diode 146 zu schaffen. Diese Verbindung ist über einen Widerstand 148 mit dem Kollektor eines NPN Trinsi stors 152 verbunden.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 149 ist über einen Widcistand 151 mit der Basis eines NPN-Transi stors 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. Hiese Spannungen stellen die Befehls- und Rückkopplungsspannungen 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 Sperriehtung 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 dem 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, weiche .gleich der Spannung ist, die unabhängig von der angelegten Spannung an dessen invertierenden Eingang angelegt

ist. Der Operationsverstärker 149 arbeitet als Span nungsvcrgleichi r, der Transistor 152 dient als Nebenschlußtransistor, und die Transistoren 154 und 156 dienen als Tei'cr für die Rückkopplungsspanming. Die Kollektorspannung des Transistors 152 wird an die magnetische Bürste 126 angelegt und bildet damit die Entwicklungsvorspannung.

In Γ i g. 11 ist eine weitere Einrichtung 161 /um Steuern der Entwicklungsvorspannung dargestellt. Die Signale a und c werden über einen Analogschaltcr 162 und einen Analog-Digital-Umsetzer 163 an eine zentrale Recheneinheit 164 angelegt, welche eine digitale Zahl berechnet, die der Losung 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 Signal um und legt es an eine Steuereinheit 168 an. welche die Spannung reguliert, die von einer Energie quelle 169 aus entsprechend dem Wert des Analog signals an tlie magnetische Bürste 126 angelegt wird. Vorzugsweise ist eine bestimmte Zeitspanne (109) zwischen dem Eühlen des Lichtbildes bzw. der Abbildung und dein 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 vorgesehen sein.

In Cig. 14 ist ein elektrostatisches Kopiergerät 171 dargestellt, das grundsätzlich dem Kopiergerät 101 der V 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 einen Vergleicher 174 auf. welcher das Signal a mit einem Bezugswert EU vergleicht und einen Ausgang schafft, welcher der Differenz dazwischen entspricht. Ein Pegelmodulator 176 ist mit dem Ausgang des Vergleichers 174 verbunden und moduliert einen Bezugswerl E₅ 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 Pegelmodulator 176 aus angelegten Spannung ab. Mit anderen Worten, der Impulsgenerator 177 schafft eine Pulsbreitenmodulatioa

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

Il

Energiequelle 178 die Ntillinic kreuzt. Dis Impulse von dem Detektor 181 steuern den Impulsgenerator 177 an. Wenn (lic Frequenz der Energiequelle 178 60 H/ beträgt, erzeugt der den Niilldurchgang feststellende Detektor 181 120 Impulse pro Sekunde.

Der Ausgang des Impulsgenerator 177 ist mit dem F.ingang eines Triggergenerators 182 verbunden, welcher Triggerimpulse entsprechend den Rückflankcn der Impulse von dem Impulsgenerator 177 erzeugt. Die Ausgangsimpulse des Triggergenerators 182 werden an ι 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 Rückflanken der Imtuise von dem impulsgenerator 177 werden die friggTimpulse von dem Triggergenerator 182 erzeugt. Die Trigger- oder Auslöseimpulse steuern das Triac 179 an. Der schraffierte Teil der oberen Kurve der Fig. 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. Fin Triggerimpuls schaltet das Triac 179 an. Die Zeit, während welcher das Triac 17 ί leitend ist, zu der Sperroder Auszeit legt die Beleuchtungsstärke der Vorlage 24 durch die Lichtquelle 178 fest. Ie 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.

Verschiedene Teile der Anordnung 173 sind im einzelnen in Fig. 17 dargestellt. Der Vergleicher 174 weist einen Operationsverstärker 191 mit einem nicht invertierenden Eingang auf, der angeschlossen ist. um das Signal u 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 £ erzeugt, ist geerdet, wobei der positive Anschluß der Quelle 194 über einen Widerstand 146 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 Spannungsqueile 201, weiche die Spannung E₅ 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 verbunden. Ein Rückkopplungswiderstand

204 ist zwischen dem Ausgang und dem invertierenden

Eingang des Operationsverstärkers 199 geschaltet.

Der Ausgang des Oparationsverstärkers 199 ist über einen Widerstand 206 mit dem Steuereingang eines Impulsbreitenmodulators 207 und auch mit der Kathode eine Zenerdiode 208 verbunden, deren Anode geerdet ist. Der Ausgang des Detektors 181 >st mit dem Triggereingang des Modulators ?07 verbunden. Ein Widerstand 209 und ein Kondensator 211 sind mit dem Modulator 207 verbunden, um die Grundimpulsbreite 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 durchgeführt. Da das optische Abtastsystem dem in Fi g. 14 ähnlich ist. werden die Lichtquelle 162 und die Spiegel 103 und 104 in ihren am weitesten links liegenden Stellungei. am Ende einer Abtastung einer vorhergehenden Vorlage gehalten. Wenn dann eine neue zu kopierende Vorlage

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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. F.inc Energiequelle 224, ein Speicher 226 mit direktem oder wahlfreiem Zugriff und ein Festwertspeicher 227, der das Arbeitsprogramm für das Kopiergerät enthält, sind ebenfalls mit dor zentralen Recheneinheit 223 verbunden.

Beruhend auf der berechneten Beleuchtungsstärke kippt dann Jie zentrale Recheneinheit ein Flip-Flop 228. welches mit der Steuerelektrode des Triacs 179 über eine K opplungseinrichtung 229 verbunden ist. Insbesondere ciie zentrale Recheneinheit legt abwechselnd Impulse an die (nicht da· jestellten) 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 Ans';uerpunkt 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 Abwandlungen 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, fcund 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 Wandler, 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 und der minimale Ausgangspegel der Wandler (33) einer maximalen Dichte der Vorlage entspricht