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Einrichtung zum Abtasten von Dokumenten
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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Abtasten von Dokumenten
der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
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Einrichtungen zur Abtastung von Originaldokumenten werden bei verschiedenen
Abbildungsgeräten, beispielsweise elektronischen Kopierern, verwendet. Vor kurzem
sind elektronische Kopierer auf den Markt gebracht worden, die Verkleinerungen oder
Vergrößerungen herstellen. Die Arbeitsprinzipien solcher Kopierer sollen nun anhand
der Fig. 1 beschrieben werden. Ein auf einen Tisch 10 für Originale gelegtes Originaldokument
A wird zur Belichtung mit einer Abtasteinrichtung abgetastet, die eine Belichtungslampe
12 und einen Spiegel 14 aufweist. Von dem Original A reflektiertes Licht wird durch
Spiegel 16 und 18, eine Linse 20 und einen Spiegel 22 auf eine gleichmäßig voraufgeladene
rotierende fotoempfindliche Trommel 24 geworfen. Ein elektrostatisches latentes
Bild wird so auf der fotoempfindlichen Trommel 24 gebildet. Es wird dann entwickelt,
und das so gebildete entwickelte Bild wird auf ein Kopierblatt P übertragen, um
so den Kopierzyklus zu vervollständigen.
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Hinsichtlich der Kopiergröße ist die Dimension der Kopie in der Abtastrichtung
des Originals durch das Verhältnis zwischen der Abtastgeschwindigkeit der Abtasteinrichtung
und der Rotationsgeschwindigkeit der fotoempfindlichen Trommel 24 bestimmt (nachfolgend
als Geschwindigkeitsverhältnis bezeichnet).
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Die Dimension der Kopie in der Richtung senkrecht zur Abtastrichtung
ist durch das Verhältnis zwischen dem Abstand des optischen Pfades von dem Original
A zu der Linse 20 und dem Abstand des optischen Pfades von der Linse 20 zu der fotoempfindlichen
Trommel 24 bestimmt (nachfolgend als optisches Pfadabstandsverhältnis bezeichnet).
Somit kann das Original A in einem gewünschten Maßstab, vergrößert oder verkleinert,
kopiert werden, indem das Geschwindigkeitsverhältnis und das optische Pfadabstandsverhältnis
geändert wird.
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Eine Schwierigkeit besteht jedoch darin, daß viele Speicher erforderlich
sind, um das Geschwindigkeitsverhältnis zu ändern. Das bedeutet, daß die Geschwindigkeit
des Pulsmotors zum Antrieb der Abtasteinheit wie in Fig. 2(a), (b) und (c) gesteuert
werden muß, und ein Kopieren bei Verkleinerung und Vergrößerung erfordert die Bildung
eines Geschwindigkeitsverhältnisses entsprechend jeder Vergrößerung. Da die konstante
Geschwindigkeit sich von jeder Vergrößerung unterscheidet, unterscheidet sich die
Beschleunigung von Stillstand zu konstanter Geschwindigkeit und Verzögerung von
der konstanten Geschwindigkeit zum Stillstand für jede Vergrößerung. Zur Speicherung
der Steuerdaten in dem Speicher für alle Vergrößerungen ist eine Speicherung einer
Zahl von Dingen erforderlich (Beschleunigung oder Verzögerungsschritte) x (Zahl
von Vergrößerungen), was zu einer beträchtlichen Speichermenge führt. Eine solche
beträchtliche Speichermenge erfordert ein Opfer von anderen Funktionen der Kopiermaschine.
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Die vorliegende Erfindung schafft eine einzige Lösung für diese Probleme
bei einer Abtasteinrichtung für ein Originaldokument. Ein Schaltkreis speichert
Steuerdaten für die Beschleunigung der Abtasteinrichtung in Richtung auf die Geschwindigkeit
mit der maximalen Verkleinerung und zur Verzögerung von der Geschwindigkeit, die
der gewünschten Vergrößerung entspricht.
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Die Lösung gemäß der Erfindung ist im Kennzeichen des Anspruchs 1
angegeben. Eine besonders zweckmäßige Weiterbildung ist im Kennzeichen des Anspruchs
3 angegeben.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
nun
anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht und zeigt die Arbeitsprinzipien
einer bekannten Kopiereinrichtung, Fig. 2 ist eine grafische Darstellung und zeigt
eine Geschwindigkeitskurve bei jeder Vergrößerung und Phasenübergangsintervalle
bei einer Kopiereinrichtung nach dem Stand der Technik, Fig. 3 zeigt schematisch
von der Seite eine Kopiereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht der Kopiereinrichtung gemäß Fig. 3 und zeigt
den inneren Aufbau davon, Fig. 5 ist ein Blockschaltbild des Gesamtsteuersystems,
Fig. 6 ist ein Fließbild einer Hauptverarbeitungseinrichtung, Fig. 7 ist ein Fließbild
einer Unterverarbeitungseinrichtung, Fig. 8 zeigt ein Interface zwischen einer Hauptverarbeitungseinrichtung
und einer Unterverarbeitungseinrichtung, Fig. 9 verdeutlicht die zeitliche Lage
der Signale zwischen einer Hauptverarbeitungseinrichtung und einer Unterverarbeitungseinrichtung,
und Fig. 10 zeigt eine grafische Darstellung der Geschwindigkeitskurven und ihrer
Phasenübergangs intervalle.
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Fig. 3 zeigt schematisch von der Seite eine Kopiereinrichtung gemäß
einer Ausführungsform der Erfindung. Ein Tisch 28 dient zur Auflage des Originaldokuments
auf der oberen Fläche des Hauptkörpers der Kopiereinrichtung. Der Tisch 28 besteht
aus transparentem Glas, und eine Abdeckung 29 für ein Original ist auf dem Tisch
28 vorgesehen und kann frei ge-
öffnet und geschlossen werden. Das
Originaldokument A, das auf den Tisch 28 gelegt worden ist, wird während der Abtastung
mit Licht belichtet. Ein optisches System,bestehend aus einer Belichtungslampe 30
und Spiegeln 32, 34 und 36, tastet das Dokument ab, indem es unter der Unterseite
des Tisches 28 in Richtung des Pfeiles hin- und herschwingt. In diesem Fall bewegen
sich die Spiegel 34 und 36 mit der halben Geschwindigkeit des Spiegels 32, so daß
die Länge des optischen Pfades konstant gehalten ist. Das von dem Originaldokument
A reflektierte Licht gelangt über Spiegel 32, 34 und 36 und durch einen Linsenblock
38 mit variabler Vergrößerung zu einer fotoempfindlichen Trommel 42, nachdem es
von einem Spiegel 40 reflektiert worden ist, und bildet ein Bild des Originals A
auf der Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 42.
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Die Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 42, die in Richtung
des Pfeiles rotiert, wird als erstes durch einen Auflader 48 aufgeladen, und dann
wird das Bild des Originaldokuments A auf der Trommel als ein elektrostatisch latentes
Bild durch Schlitzlichtbelichtung gebildet. Das elektrostatisch latente Bild wird
sichtbar, wenn Toner von einer Entwicklungseinheit 50 anhaftet. Die Kopierpapierblätter
werden eines nach dem anderen durch Speiserollen 58 oder 60 von der oberen Blattkassette
54 oder der unteren Blattkassette 56 abgezogen und durch eine Führung für das Kopierpapier
Klemmrollen 62 und 64 zugeführt. Die Rollen 62 und 64 bewegen das Blatt zu dem über
gabeteil.
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Die Blattkassetten 54 und 56 sind rechts unten in dem Hauptkörper
26 angeordnet, und jede von ihnen kann auf der Schalttafel (nicht gezeigt) ausgewählt
werden. Das Kopierblatt liegt dicht auf der Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel
42, und das Tonerbild auf der Trommel 42 wird durch die Wirkung eines Transferladers
66 übertragen. Das übertragene Kopierblatt wird von der fotoempfindlichen Trommel
42 durch die Wirkung eines Trennladers 72 getrennt, durch die Transporteinrichtung
74 transportiert und zu einem Paar von Einbrennrollen 82 und 84 am Ende des Abschnittes
gesandt. Das übertragene Bild wird während des Durchlaufs durch diesen Abschnitt
eingebrannt
oder eingeschmolzen. Das Kopierpapier P wird nach dem Einbrennnen oder Fixieren
durch ein Paar von Ausgangsrollen 86 und 88 auf einen Auffangkorb 90 transportiert.
Die fotoempfindliche Trommel 42 wird nach der Übertragung durch eine Entladeeinrichtung
68 entladen, und die Oberfläche wird durch einen Reiniger 70 von verbleibendem Toner
gereinigt. Ein Restbild wird außerdem durch eine Entladelampe 46 entfernt, um den
ursprünglichen Zustand wieder herzustellen.
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Fig. 4 zeigt die Anordnung der Motorantriebe für jeden Abschnitt
einer entsprechend den obigen Angaben aufgebauten Kopiereinrichtung. Ein Linsenmotor
100 verschiebt die Position des Linsenblockes 38 zur Änderung der Vergrößerung.
Ein Spiegelmotor 102 ändert den Abstand zwischen dem Spiegel 32 und Spiegeln 34
und 36 (optische Pfadlänge) zur Änderung der Vergrößerung. Ein Abtastmotor 104 bewegt
die Belichtungslampe 30, Spiegel 32 und die Spiegel 34 und 36 zur Abtastung des
Originals.
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Ein Blendenmotor 106 verschiebt die Blende (nicht gezeigt) zur Einstellung
der Breite der auf der fotoempfindlichen Trommel 42 aufgeladenen Fläche, wenn die
Vergrößerung verändert werden soll. Ein Entwicklungsmotor 108 treibt Entwicklungsrollen
auf der Entwicklungseinheit 50 an. Ein Trommelmotor 110 treibt die fotoempfindliche
Trommel 42 an. Ein Fixiermotor 112 treibt die Transportiereinrichtung 74 für das
Kopierblatt, die Fixierrollen 82 und 84 und die Ausgangsrollen 86 und 88 an.
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Ein Blattspeisemotor 114 treibt die Speiserollen 58 und 60 an.
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Ein Blattspeisemotor 116 treibt die Widerstandsrollen 62 und 64 an.
Die Motoren 100 bis 106, 110, 114 und 116 sind vierphasige Impulsmotoren, und die
Motoren 108 und 112 sind bürstenlose Gleichspannungsmotoren.
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Fig. 5 ist ein Blockschaltbild und zeigt das Gesamtsteuersystem,
bestehend aus einer Hauptverarbeitungseinrichtung 118 und einer Unterverarbeitungseinrichtung
120. Die Hauptverarbeitungseinrichtung 118 stellt Signale von den Eingangseinrichtungen
wie beispielsweise einerBedenungsschalttafel 122 und verschiedenen Schaltern und
Sensoren 124 fest und steuert einen Hochspannungstransformator 126 zur Speisung
der ver-
schiedenen Auf ladeeinrichtungen, der Entladelampe 46,
einen Elektromagneten 70a für eine Klinge eines Reinigers 70, einen Heizer 76 der
Fixierwalze 82, die Entwicklungslampe 30 und die verschiedenen Motoren 100 bis 116,
um den Kopiervorgang durchzuführen. Die Motoren 108 und 112 und ein Tonermotor 180
zur Zuführung von Toner der Entwicklungseinheit 50 werden durch die Hauptverarbeitungseinrichtung
118 über einen Treibermotor 130 gesteuert. Die Motoren 100 bis 106, 110, 114 und
116 werden durch die Unterverarbeitungseinrichtung 120 über einen Impulstreibermotor
132 gesteuert. Die Entwicklungslampe 30 wird durch die Hauptverarbeitungseinrichtung
118 über einen Lampenregler 134 gesteuert, und der Heizer 76 wird durch die Hauptverarbeitungseinrichtung
118 über eine Heizersteuereinheit 136 gesteuert. Die Speise- und Stoppkommandos
werden von der Hauptverarbeitungseinrichtung 118 zu der Unterverarbeitungseinrichtung
120 gesandt, und der Status Antrieb oder Stopp jedes Motors wird von der Unterverarbeitungseinheit
120 zu der Hauptverarbeitungseinrichtung 118 gesandt. Darüber hinaus wird eine Lageinformation
von einem Lagetaster 138, der die Anfangslage jedes Motors 100 bis 106 feststellt,
an die Unterverarbeitungseinrichtung 120 geliefert.
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Fig. 6 zeigt den Aufbau der Hauptverarbeitungseinrichtung 118. Ein
aus einem Chip bestehender Mikrocomputer 200 stellt das Eingangssignal von der Schalttafel
122 fest und bewirkt verschiedene Anzeigesteuerfunktionen über ein Eingangs/ Ausgangstor
202. Die Kapazität des Mikrocomputers 200 ist durch die Hinzufügung der Eingangs/Ausgangstore
204 bis 210 erweitert. Das Eingangs/Ausgangstor 204 ist mit dem Hochspannungstransformator
126, dem Antriebsmotor 130, dem Lampenregler 134 und anderen Ausgängen verbunden.
Das Tor 206 ist mit einem Größenschalter zur Feststellung der Größe jedes Kopierblattes
und anderer Eingangssignale verbunden, und das Tor 208 ist mit einem Schalter verbunden,
um die Kopiererfordernisse und andere Eingänge/Ausgänge einzustellen. Das Tor 210
dient dazu, die verschiedenen Möglichkeiten der Einrichtung einstellen zu können.
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Fig. 7 zeigt den Aufbau der Unterverarbeitungseinrich-
tung
120. Ein aus einem Chip bestehender Mikrocomputer 220 ist mit der Hauptverarbeitungseinrichtung
118 verbunden. Der Mikrocomputer 220 wird von dem Lagetaster 138 mit Lageinformation
versorgt und ist mit Eingangs/Ausgangstoren 222 und 224 verbunden. Die Tore 222
und 224 sind mit den Motoren 100 bis 106, 110, 114 und 116 über den Motortreiber
132 (in dieser Figur nicht gezeigt) verbunden. Der Mikrocomputer 220 wird außerdem
mit Taktimpulsen gespeist.
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Fig. 8 zeigt das Interface zwischen der Hauptverarbeitungseinrichtung
118 und der Unterverarbeitungseinrichtung 120, nämlich eine Kommando/Statusschiene
226, Sendeleitung 228 und Bestätigungsleitung 230. Die Kommando/Statusschiene 226
wird als Leitung verwendet, um Kommandos zu der Unterverarbeitungseinrichtung 120
zu senden, und als Signalleitung zur Ubertragung des Status der Motoren, die durch
die Unterverarbeitungseinrichtung 120 zu der Hauptverarbeitungseinrichtung 118 gesteuert
sind. Die Sendeleitung 228 ist die Leitung, die Kommandos zu der Unterverarbeitungseinrichtung
120 liefert, und die Bestätigungsleitung 230 ist die Leitung zum Empfang von Kommandos
von der Unterverarbeitungseinrichtung 120 zu der Hauptverarbeitungseinrichtung 118.
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Fig. 9 zeigt eine Zeittafel für den Fluß der Kommandos und des Status
zwischen der Hauptverarbeitungseinrichtung 118 und der Unterverarbeitungseinrichtung
120.'Die Hauptverarbeitungseinrichtung 118 betätigt anfänglich die Unterverarbeitungseinrichtung
120 durch Aussenden eines Kommandos zu der Unterverarbeitungseinrichtung 120 auf
der Sendeleitung 228.
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Die Unterverarbeitungseinrichtung 120 sendet nach Empfang des Sendesignals
ein Bestätigungssignal zu der Hauptverarbeitungseinrichtung 118 zur Information,
daß die Unterverarbeitungseinrichtung 120 ein Kommando erhält.
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Darauf send die Hauptverarbeitungseinrichtung 118 ein Kommando zu
der Unterverarbeitungseinrichtung 120 in einem Kode, der eine bestimmte Bedeutung
zwischen der Hauptverarbeitungseinrichtung 118 und der Unterverarbeitungseinrichtung
120 hat. Das Kommando ist aus acht Bits zusammengesetzt. Das erste bis vierte Bit
dienen zur Identifizierung der Motoren und
anderer gesteuerter
Einrichtungen, und das fünfte bis achte Bit dienen als Kommando zum Ingangsetzen
oder zum Anhalten der ausgewählten Motoren oder anderer Einrichtungen, und für das
Kommando zur Abfrage von Statussignalen, die den Betriebszustand der ausgewählten
Motoren oder anderen Einrichtungen anzeigen. Wenn die Hauptverarbeitungseinrichtung
118 die Aussendung des Kommandos beendet hat, so signalisiert es diese Beendigung
des Aussendens zu der Unterverarbeitungseinrichtung 120.
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Die Unterverarbeitungseinrichtung 120 erwidert mit einem Bestätigungssignal,
daß das Kommando richtig empfangen worden ist.
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Ist das Kommando, das von der Unterverarbeitungseinrichtung 120 empfangen
worden ist, ein Kommando zur Ingangsetzen eines Motors, so bewirkt die Unterverarbeitungseinrichtung
120 eine Fortsetzung des Betriebs des Motors, bis ein Stoppkommando von der Hauptverarbeitungseinrichtung
118 ausgesandt worden ist.
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Ist das empfangene Kommando ein Statusabfragekommando, nachdem die
Unterverarbeitungseinrichtung 120 ein Sendesignal erhält, so sendet die Unterverarbeitungseinrichtung
120 ein Bestätigungssignal, das den Beginn des Aussendens des Statussignals anzeigt
und ein Statussignal erzeugt. Wie bereits oben erläutert, wird das Aussenden oder
der Empfang eines Kommandos in der Hauptverarbeitungseinrichtung 118 und der Unterverarbeitungseinrichtung
120 in Form eines Software-Austausches (software handshake) bewirkt.
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Der Abtastmotor 104 ist drehzahlgeregelt, wie das in Fig. 10 gezeigt
ist. Das bedeutet, daß der Abtastmotor 104 entlang der Geschwindigkeitskurve einer
maximalen Verringerungsgeschwindigkeit bei jeder Vergrößerungsgeschwindigkeit beschleunigt
wird. Daraufhin wird es bei einer konstanten Geschwindigkeit bei der ursprünglichen
Abtastgeschwindigkeit von jeder Vergrößerungsgeschwindigkeit übertragen, und es
erfolgt eine Verzögerung entlang der Geschwindigkeitskurve mit einer maximalen Verringerungsgeschwindigkeit.
Für diese Steuerung sind nur die Geschwindigkeitskurvendaten der maximalen Verringerungsgeschwindigkeit,
d.h. eine maximale Abtastgeschwindigkeit in dem Mikrocomputer 220 der Unterverarbeitungseinrichtung
120 gespeichert. In Fig. 10(b) sind tl, t2, ... und tx
die Zeiten,
die das Intervall des Überganges der Antriebsphase des Motors zeigen, d.h. die Intervalle,
an denen Unterbrechungen erzeugt werden. Eine erste Tabelle dieser Intervalle ist
in einem Teil des Speichers der Unterverarbeitungseinrichtung gespeichert, während
eine zweite Tabelle, die die Zahl aufeinanderfolgender Intervallwerte wiedergibt
und aus der ersten Tabelle ausgelesen werden muß, um die Abtasteinrichtung auf eine
erforderliche Geschwindigkeit zu bringen, in einem anderen Teil des Speichers gespeichert.
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Bei der obigen Anordnung wird nur eine Geschwindigkeitskurve zum
Antrieb und Anhalten des Abtastmotors 104 verwendet, so daß die erforderliche Speicherkapazität
beträchtlich verringert ist. In diesem Fall werden die numerischen Daten der Geschwindigkeitskurve
in der Unterverarbeitungseinrichtung 120 gespeichert, und die Geschwindigkeitssteuerung
erfolgt durch die Unterverarbeitungseinrichtung 120, so daß die Hauptverarbeitungseinrichtung
118 nur die Start- und Stoppkommandos an den Abtastmotor 104 zu liefern braucht,
indem eine spezielle Taktlage zu der Unterverarbeitungseinrichtung 120 aufrechterhalten
wird, was die Hauptverarbeitungseinrichtung 118 in die Lage versetzt, andere Funktionen
der Kopiereinrichtung zu steuern.
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Die Unterverarbeitungseinrichtung 120 steuert somit die Speisung
der Motoren 100 bis 106, 110, 114 und 116 und die Ausgänge der Statussignale zur
Anzeige der Betriebslage jedes Motors. Die Hauptverarbeitungseinrichtung 118 erhält
die Statussignale von der Unterverarbeitungseinrichtung 120 und steuert die anderen
Funktionen der Kopiereinrichtung ebenso wie die Unterverarbeitungseinrichtung 120.
Die Anordnung ermöglicht daher nicht nur eine hohe Geschwindigkeit, eine geschmeidige
und genaue Steuerung aller Motoren, sondern auch eine wirksame Steuerung anderer
Funktionen ohne Erhöhung der Speicherkapazität.