DE3921640C2 - Lichtmengenregelvorrichtung - Google Patents
LichtmengenregelvorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Lichtmengenregelvorrichtung
nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Von Bilderzeugungsgeräten, wie Kopiergeräten, gibt es
bekanntlich drei Ausführungsarten: Eine Art mit manuel
ler Belichtungssteuer- oder -regelfunktion, eine Art
mit automatischer Belichtungsregelfunktion und eine Art
mit beiden genannten Funktionen. Bei der erstgenannten
Geräteart wird die Belichtung bzw. von einer Lichtquelle
abgegebene Lichtmenge mittels einer Belichtungslampe
von Hand eingestellt. Bei der zweitgenannten Geräteart
erfolgt die Lichtmengenregelung automatisch in Abhängigkeit
von einer optischen Dichte einer Vorlage. Das
Belichtungsregelsystem in einem Kopiergerät beruht
größtenteils auf einer Regelung (oder Steuerung bzw.
Einstellung), bei der eine an eine Lampe angelegte Lampenspannung
nach Analogtechnik variiert wird.
Für die Belichtungsregelung verwendet ein Kopiergerät
mit manueller Belichtungsregelfunktion - genauer gesagt
- einen durch eine Bedienungsperson von Hand zu betäti
genden Regelwiderstand oder eine Kombination aus einem
Spannungsteilerwiderstand und einer Schalteinrichtung.
Im letzteren Fall liefert der Spannungsteiler mehrere
Gleichspannungen, die mittels der Schalteinrichtung,
z.B. ein Relais, jeweils gewählt werden. Eine auf diese
Weise eingestellte, der an die Belichtungslampe anzulegenden
Lampenspannung entsprechende Spannung wird erzeugt
und an einen Lampenregler (Spannungsstabilisier
schaltung) angelegt, um damit eine geregelte Belichtung
zu gewährleisten. Beim Kopiergerät mit automatischer
Belichtungsregelfunktion wird die von einer Vorlage re
flektierte Lichtmenge durch einen Photosensor, wie eine
Photodiode, erfaßt bzw. gemessen. Eine analoge Rechen
schaltung subtrahiert die Ausgangsspannung des Photosen
sors von einer Bezugsspannung und liefert damit eine Be
lichtungsregelspannung.
Neuere Markterfordernisse bedingen eine Anzahl zusätzli
cher Funktionen eines Kopiergeräts, wie stufenlose Ände
rung des Kopierabbildungsmaßstabs
und Zweifarb-Kopierfunktion.
Infolgedessen wird die analoge
Regelschaltung kompliziert. Als Ergebnis hat sich die
Zahl der durch einen Kundendiensttechniker zu betätigen
den Regelorgane vergrößert. Bin automatischer Belich
tungsverarbeitungsteil wird dabei benutzt, um eine
feste Bilddichte in Abhängigkeit von einer
Vorlage einer bestimmten Dichte zu erzielen. Der Verar
beitungsteil oder Prozessor wendet eine lineare Annähe
rung an die Beziehung der Lampenspannung und verschiede
ner Abbildungsmaßstäbe für jede der
Differenzen zwischen den Abbildungsmaßstäben und einem
Bezugsabbildungsmaßstab von 100% an. Weiter vorgesehen
ist ein Gesamtpegeleinstellteil zum Korrigieren der Lam
penspannung in Abhängigkeit von Abweichungen in manuell
eingestellten Kopierbedingungen und
von der Empfindlichkeit. Die beiden genannten Teile ver
wenden digitale Dämpfungsglieder bzw. Abschwächer. Ab
weichungen in der Belichtung durch die Lampe und in der
Empfindlichkeit des Photosensors in Abhängigkeit von
einem eingestellten Abbildungsmaßstab werden
durch eine Zentraleinheit (CPU) korrigiert. Wenn ein
Farbkopiermodus eingestellt oder ein Abbildungsmaßstab
geändert wird, ändert sich die Umfangsgeschwin
digkeit einer Trommel und demzufolge auch die Belich
tung. Die Belichtungsänderung muß dabei korrigiert
werden. Die genannten Verarbeitungen und Korrekturen be
dingen eine vergrößerte Zahl der Analogschalter und Re
gelorgane für Einstellungen. Außerdem wird der Schal
tungsaufbau groß und kompliziert, so daß die Zuverläs
sigkeit des eine solche Schaltung enthaltenden Kopierge
räts beeinträchtigt wird.
Aus diesen Gründen wird bei der Belichtungsregelschal
tung (Lichtmengenregelvorrichtung) eine Verkleinerung
der Schaltungsgröße und eine Verbesserung der Zuverläs
sigkeit dringend angestrebt. Eine Verkleinerung des Si
gnalverarbeitungsumfangs nach Analogtechnik in der Be
lichtungsregelschaltung könnte die Zuverlässigkeit er
heblich erhöhen. Die Einführung von Software-Technolo
gie unter Anwendung einer Zentraleinheit (CPU) für die
Zusammenbau- und Justiervorgänge in der Fertigungsstufe
würde zu verbesserter Zuverlässigkeit und verringertem
Arbeitsaufwand führen.
Die Einführung von Software-Technologie für die Belich
tungsregelung oder auch -einstellung wurde auf der
Grundlage einer Vorhersagebestimmung un
tersucht. Software gesteuerte Belichtungsregeltechniken
sind bereits nahezu vollständig entwickelt worden; es
wurden auch bereits verschiedene Belichtungsregelschal
tungen auf dem Markt eingeführt. Eine typische automati
sche Belichtungsregelschaltung, die auf einer Kombina
tion aus Digital- und Analogtechnologie basiert, ist in
der US-PS 46 99 502 beschrieben. Bei dieser Art Regel
schaltung wird der derzeit erreichte technische Fort
schritt durch Einbeziehung der gesamten Belichtungsrege
lung in eine vollständig digitale Schaltung realisiert,
d.h. die Belichtungsregelung erfolgt digital.
Bei der automatischen Belichtungsregelung muß die an
die Belichtungslampe anzulegende Lampenspannung in Ab
hängigkeit von optischen Dichten von Vorlagen auf Echt
zeitbasis variiert werden, was jedoch technisch sehr
schwierig zu realisieren ist. Aus diesem Grund wurde
das Belichtungsregelsystem, das eine Verringerung des
analogen Regelaufwands erlaubt und das für automatische
Belichtungseinstellung anpaßbar ist, - soweit bekannt -
noch nicht in die Praxis umgesetzt.
In der DE 33 03 450 Ausführungsform, ist eine Steuereinrichtung
für ein Kopiergerät beschrieben, bei dem
die Stromversorgung einer Halogenlampe abhängig vom
Ausgangspegel eines von einer Steuereinheit gelieferten
Ausgangssignales eingestellt wird. Dadurch wird die
Lichtabgabemenge der Halogenlampe auf einem bestimmten
Wert gehalten, der Änderungen der Stromversorgungsspannung
der Halogenlampe berücksichtigt. Im einzelnen wird
ein erster Transistor vom Ausgangssignal der Steuereinheit
angesteuert und entsprechend durchgeschaltet bzw.
gesperrt. Ist der erste Transistor gesperrt, so wird
ein Leuchtelement eines Optokopplers nicht mit Strom
versorgt, so daß auch der Lichtempfänger des Optokopplers
gesperrt ist. Ein weiterer Transistor des Lichtempfängers
des Optokopplers wird sodann ebenfalls gesperrt,
wodurch einem Gleichrichter der Halogenlampe
kein Strom mehr zugeführt wird. Wird dagegen der erste
Transistor durchgeschaltet, so gibt das Leuchtelement
des Optokopplers Licht ab, so daß dessen Lichtempfänger
ein Signal erzeugt, um den zweiten Transistor durchzuschalten
und die Stromversorgung für die Halogenlampe
freizugeben. Auf bei Schwebungen der Abtastfrequenz und
Welligkeitsanteilen des Lichts von der Halogenlampe
auftretende Probleme wird nicht eingegangen.
Weiterhin ist der DE 34 25 572 C2 ein Kopiergerät mit
einer Lichtmengenregelvorrichtung der eingangs genannten
Art zu entnehmen. Bei diesem Kopiergerät soll der
Vergrößerungsmaßstab in einem weiten Bereich in kleinen
Schritten einstellbar sein, und es soll bei der Vergrößerung
auch die Dichte einer Vorlage berücksichtigt
werden. Auf Welligkeitsprobleme und Schwierigkeiten infolge
Schwebungen der Abtastfrequenz wird auch in dieser
Druckschrift nicht eingegangen.
Schließlich ist aus der DE 35 17 915 C2 eine Belichtungsregelvorrichtung
in einem Kopiergerät mit variabler
Kopiervergrößerung bekannt. Bei dieser Belichtungsregelvorrichtung
sendet eine Lichtquelle Licht
aus, das von einem Lichtstärke-Ermittlungsschaltkreis
erfaßt wird. Diesem Lichtstärke-Ermittlungsschaltkreis
ist ein Differentialintegrator nachgeschaltet, an dessen
anderem Eingang ein Referenzspannungsgenerator
liegt. Der Ausgang des Differentialintegrators ist über
einen Transistor einem Vergleicher zugeführt, der zwischen
einem Spannungserzeugungsschaltkreis und einer
Triggerimpulserzeugungsschaltung liegt, über die die
Lichtquelle angesteuert wird. Damit soll eine Belichtungsregelvorrichtung
in einem Kopiergerät mit variabler
Kopiervergrößerung geschaffen werden, mit der die
Lichtquelle derart anregbar ist, daß unabhängig von der
Beschaffenheit einer Vorlage stets hochwertige Kopien
erzeugbar sind.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lichtmengenregelvorrichtung
zu schaffen, mit der auch bei
Schwebungen der Abtastfrequenz und Welligkeitsanteilen
einer Lichtquelle eine zuverlässige Belichtungsregelung
möglich ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Lichtmengenregelvorrichtung
nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß
durch die in dessen kennzeichnendem Teil
enthaltenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich
aus den Patentansprüchen 2 bis 5.
Die Lichtmengenregelvorrichtung erlaubt die Einbeziehung
einer Software-Regelung in die Belichtungsregelung
und erfordert demzufolge einen kleineren analogen
Schaltungsaufwand für die Belichtungsregelung.
Die Dateneinstellung für die Belichtungsregelung ist
vereinfacht und automatisch ausführbar.
Die Lichtmengenregelvorrichtung
empfängt Licht von der Lichtquelle
und regelt dessen Licht
menge nach Maßgabe des Ausgangssignals vom Photosensor.
Insbesondere wird dabei die der Lichtquelle
zuzuspeisende elektrische Energie, die für die Kopierbe
dingungen und den eingestellten Abbildungsmaßstab am
günstigsten ist, unter Heranziehung des vom Photosensor
gelieferten Ausgangsdatensignals berechnet, das in Ab
hängigkeit von einer von der Lichtquelle emittier
ten Lichtmenge variiert. Die der Lichtquelle
zugeführte Energie wird unter Heranziehung der
ermittelten optimalen Energiemenge gere
gelt. Die zugeführte Energie wird während der Lichtemis
sion von der Lichtquelle mehrfach berechnet.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Er
findung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild des Aufbaus einer Licht
mengenregelvorrichtung gemäß einer Ausfüh
rungsform der Erfindung,
Fig. 2A und 2B Ablaufdiagramme zur Verdeutlichung
der Arbeitsweise der Lichtmengenregelvorrich
tung nach Fig. 1,
Fig. 3A bis 3D Wellenformdiagramme zur Erläuterung
einer Belichtungslampenregelung auf der
Grundlage einer Phasenwinkelregelung,
Fig. 4A bis 4E Wellenformdiagramme zur vergleichen
den Veranschaulichung der Belichtungsregelun
gen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und einer herkömmlichen Vorrichtung,
Fig. 5 ein Blockschaltbild des Aufbaus einer Licht
mengenregelvorrichtung gemäß einer anderen
Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 6A und 6B zusammen ein Ablaufdiagramm für
ein in der Fertigungsstufe angewandtes auto
matisches Einstellprogramm und
Fig. 7 ein Ablaufdiagramm für ein in einer
Wartungsstufe angewandtes auto
matisches Einstellprogramm.
Fig. 1 veranschaulicht die Schaltungsanordnung einer
ersten Ausführungsform einer Lichtmengenregelvorrich
tung zur Verwendung bei z.B. einem Kopiergerät. Dabei
dient eine Zentraleinheit (CPU) 11 als Recheneinheit.
Die Zentraleinheit 11 berechnet eine an eine Belich
tungslampe anzulegende Spannung (Speise
energie), die von einer manuell oder automatisch einge
stellten bzw. vorgegebenen Belichtung abhängt. Die Zen
traleinheit 11 ist mit einer Bedientafel 12, über
welche eine Bedienungsperson Kopierbedingungen und dgl.
eingibt, einem Lampenregler (Regeleinheit) 14 zum Akti
vieren einer Belichtungslampe
über eine Phasenwinkelregelung, einem Nulldurchganggenerator
16 zum Generieren eines Nulldurchgangspunkts in einer Wechselstrom
quellen-Spannung, die von einer Wechselstromquelle als Speiseeinheit 15 zum
Lampenregler 14 geliefert wird, einem Photosensor,
der mit einer Photodiode versehen
ist und eine von einer Vorlage in einem automatischen
Belichtungsmodus reflektierten Lichtmenge mißt, sowie
einem nichtflüchtigen Speicher 18 zum
Speichern von in einer Berechnung durch die Zentralein
heit 11 benutzten Daten und dgl. verbunden.
Die Bedientafel 12, über die eine Bedienungsperson oder
ein Kundendiensttechniker einen Zugriff zum Kopiergerät
herstellen kann, ist mit einem Tasteneingabeteil 12a
mit Dezimaltasten und Abbildungsmaß
stab-Einstelltasten, einem Anzeigeteil 12b zur Liefe
rung einer Sichtanzeige für die Zahl der Kopien, des Ab
bildungsmaßstabs und dgl., einem Justier- oder Einstell
modusschalter 12c zur Betätigung durch einen Kunden
diensttechniker, wenn er die Daten für Berechnung durch
die Zentraleinheit einstellt, einem Belichtungsmodus
wählschalter 12d zum Wählen entweder einer manuellen
oder einer automatischen Belichtungsbetriebsart und
einem Handbelichtungseinstellteil 12e,
der durch eine Bedienungsperson im manuellen Belich
tungsmodus betätigt wird, versehen. Wenn dieser letzte
re Teil 12e betätigt wird, wird ein durch z.B. einem
Schleifer-Regelwiderstand vorgegebenes Signal über
einen A/D=Wandler 21 der Zentraleinheit 11 einge
speist.
Wenn der automatische Belichtungsmodus mittels des Be
lichtungswählschalters 12d eingestellt ist, wird ein
Ausgangssignal des Photosensors 17 über einen anderen
A/D-Wandler 22 zur Zentraleinheit 11 geliefert.
Im automatischen Belichtungsmodus empfängt die Zentral
einheit 11 ein Ausgangssignal vom Photosensor 17, d.h.
eine von dem von einer Vorlage reflektierten Licht ab
hängige analoge Spannung, nach dem Durchgang desselben
durch den A/D-Wandler 22. Unter Verwendung der digita
len Daten vom A/D-Wandler 22 berechnet die Zentralein
heit 11 eine Lampenspannung zur automa
tischen Optimierung einer Spannung, die an
die Lampe 13 angelegt wird, in Abhängigkeit von einer
optischen Dichte einer Vorlage sowie Kopierbedingun
gen und dgl.. Im manuellen Belichtungsmodus ruft die
Zentraleinheit 11 eine eingestellte oder Vorgabestel
lung im Handbelichtungseinstellteil 12e in Form von di
gitalen Daten ab, die vom A/D-Wandler abgenommen
werden, und sie berechnet eine Lampenspannung auf
der Grundlage der Einstell- oder Vorgabegröße. Die Zen
traleinheit 11 liefert die so bestimmte Lampenspannung
über einen D/A-Wandler 23 zum Lampenregler 14.
Der Nulldurchgangsgenerator (oder auch Nullpunktschal
tung) 16 bestimmt die Zeitpunkte bzw. Zeittakte einer
Abtastung, die dann ausgeführt wird, wenn die Zentral
einheit 11 das Ausgangssignal vom Photodetektor 17 emp
fängt.
Der nichtflüchtige Speicher 18 dient zum Speichern der
durch die Zentraleinheit 11 für die Berechnung benötig
ten Daten. Die Berechnungsdaten enthalten Daten zur Er
mittlung einer optimalen Belichtung für eine Vorlage
einer optischen Bezugsdichte beim Abbildungsmaßstab von
100% durch Korrigieren von Abweichungen oder Schwankun
gen in einer Trommel-Empfindlichkeit und in den Charak
terista eines optischen Systems, wobei diese Daten für
verschiedene Abbildungsmaßstäbe, im automatischen Be
lichtungsmodus und im manuellen Belichtungsmodus
vorgegeben sind.
In der Montagestufe wird ein Prozeß
einstellwerkzeug 25 über einen A/D-Wandler 24 mit der
Zentraleinheit 11 verbunden. Eine durch die Lampe 13
auf der Trommelmantelfläche vorgenommene Belichtung
wird in Form digitaler Daten abgerufen, und die im
nichtflüchtigen Speicher 18 enthaltenen Daten werden au
tomatisch so eingestellt, daß ein Aus
gangssignal des Werkzeugs 25 einen Bezugswert zeigt,
der in der Konstruktionsstufe für jeden
Abbildungsmaßstab vorgegeben worden ist. Durch Betäti
gung des Einstellmodusschalters 12c durch einen Kunden
diensttechniker werden die im nichtflüchtigen Speicher
18 enthaltenen Daten automatisch so eingestellt, daß
die internen Daten VD in der Zentraleinheit 11, die
unter Benutzung des Ausgangsdatensignals vom Photosen
sor 17 berechnet werden, gleich einem
Vorgabebezugswert Y(M) bei jedem Abbildungsmaßstab
sind.
Die Arbeitsweise der beschriebenen Lichtmengenregelvor
richtung ist nachstehend anhand der Fig. 2A und 2B er
läutert.
In einem Vorbereitungsschritt ST1 für Kopier- oder
Druckbetrieb gibt eine Bedienungsperson gewünschte Vor
bereitungsparameter, wie Abbildungsmaßstab, Belichtung
und automatischen oder manuellen Belichtungsmodus ein.
Im vorliegenden Fall wird durch Betätigung des Belich
tungsmoduswählschalters 12d auf der Bedientafel 12 der
manuelle Belichtungsmodus eingestellt. Auf einen nicht
dargestellten Vorlagentisch des Kopiergeräts wird eine
Vorlage aufgelegt. In einem Schritt ST2 wird eine nicht
dargestellte Start-Taste betätigt. Im Schritt ST3 setzt
der Kopier- oder Druckbetrieb ein. Im Schritt ST4 wird
die Belichtungslampe 13 ein/ausgeschaltet, wobei eine
Kopierverarbeitung ausgeführt wird. Genauer gesagt: im
Schritt ST4 wird das Programm gemäß Fig. 2A unterbro
chen und ein Programm gemäß Fig. 2B ausgeführt. Im
Schritt ST4-1 des Programms nach Fig. 2B entscheidet
die Zentraleinheit, daß der gewählte Belichtungsmodus
der manuelle Belichtungsmodus ist, und sie ruft im
Schritt ST4-2 die Vorgabeposition im
Handbelichtungsmoduseinstellteil in Form von digitalen
Daten über den A/D-Wandler 21 ab. Im Schritt ST4-3 be
rechnet die Zentraleinheit 11 eine Lampenspannung zum
Optimieren der Belichtungsbedin
gungen in Übereinstimmung mit den Daten und den Kopier
bedingungen. Es ist darauf hinzuweisen, daß in diesem
Fall die Lampenspannung, die herkömmlicherweise von
einer analogen Regelschaltung erhalten wird, durch die
bzw. aufgrund der Berechnung durch die Zentraleinheit
11 erhalten wird. Im Schritt ST4-4 wird
die so berechnete Lampenspannung über den D/A-Wandler
23 zum Lampenregler 14 ausgegeben, der die so durch die
Zentraleinheit 11 berechnete Lampenspannung an die Be
lichtungslampe 13 anlegt. Infolgedessen emittiert die
Lampe 13 eine Lichtmenge, die von der Einstell- und Vor
gabeposition im Handbelichtungsmoduseinstellteil 12e ab
hängt.
Im folgenden sei ein anderer Fall betrachtet, in wel
chem die Bedienungsperson den Belichtungswählschalter
12d auf der Bedientafel 12 betätigt und das Kopiergerät
dadurch in den automatischen Belichtungsmodus gesetzt
wird, wobei eine Vorlage auf den Vorlagentisch aufge
legt, die Start-Taste betätigt und der Kopierbetrieb
eingeleitet werden (Schritte ST1 bis ST3).
Die Zentraleinheit 11 tritt in die Verarbeitung nach
Schritt ST4 ein und geht auf das Programm gemäß Fig. 2B
über. Im Schritt ST4-1 dieses Programms entscheidet
die Zentraleinheit 11, daß der automatische Be
lichtungsmodus eingestellt worden ist, worauf ein Über
gang zum Schritt 4-5 erfolgt. In diesem Schritt ruft
die Zentraleinheit 11 das Ausgangsdatensignal des Photo
sensors 17 in Form von digitalen Daten über den
A/D-Wandler 22 ab. Im nächsten Schritt ST4-6 berechnet
die Zentralheit 11 eine eine optimale Belichtung liefernde
Lampenspannung auf der Grundlage der digitalen Daten
und des im Schritt ST1 eingegebenen Kopier-Abbildungsmaß
stabs. Auf diese Weise wird die Lampenspannung durch
die Zentraleinheit 11 digital berechnet. Das Berech
nungsergebnis bzw. die so ermittelte Lampenspannung
wird über den D/A-Wandler 22 zum Lampenregler 14 ausge
geben, der seinerseits sodann die Lampenspannung von
der Zentraleinheit 11 an die Lampe 13 anlegt. Infolge
dessen emittiert die Lampe 13 eine Lichtmenge, die vom
Ausgangsdatensignal des Photosensors 17, d.h. von der
von der Vorlage reflektierten Lichtmenge abhängt.
Wenn das Aufleuchten der Lampe 13 mittels des Lampenreg
lers 14 geregelt wird, wird gemäß Fig. 3 eine Phasenwin
kelregelung bezüglich der Wechselstrom-Wellenform für
das Aufleuchtenlassen der Lampe 13 ange
wandt. Wie dargestellt, enthält eine tatsächliche Licht
ausbeute (ausgezogene Linie in Fig.
3D) der Lampe 13 eine mittlere Lichtausbeute (gestri
chelte Linie in Fig. 3D), Anteile von
Frequenzen, einchließlich eines Doppelten der Frequenz
des Wechselstroms, sowie Welligkeitsanteile, die von
den Filterwirkungen aufgrund der thermischen Zeitkon
stante der Lampe 13 herrühren. Es sei nun der folgende
Fall betrachtet: Die mit einer festen Lampenspannung be
triebene Lampe beleuchtet die Vorlage einer gleichmäßi
gen Dichte (Fig. 4A). Das Ausgangsdatensignal des Photo
sensors 17 wird mit dem Zeittakt abgetastet, der so ge
wählt ist, daß keine Welligkeitsanteile zugelassen
werden (Fig. 4C). Die auf diese Weise abgetasteten
Daten werden für die automatische Belichtungsregelung
benutzt. In diesem Fall enthalten die abgerufenen Daten
Datenfehler, wie Schwebung der Abtastfrequenz und Wellig
keitsanteile des optischen Ausgangssignals bzw. der
Lichtausbeute. Der Datenfehler führt unvermeidbar zu
einem Fehler in den Berechnungsergebnissen der Zentral
einheit 11. Dies wirkt sich als Flackern der Lampe 13
aus.
Zur Vermeidung dieses Welligkeitsproblems wird
der Nulldurchgangsgenerator 16 benutzt, und
das optische Ausgangssignal wird in Synchronismus mit
der Wechselstromfrequenz abgetastet. Gemäß
Fig. 4D wird das Ausgangssignal des Photosensors 17 in
Synchronismus mit der Wechselstromfrequenz abgetastet.
Das so abgetastete Datensignal wird für die automati
sche Belichtungsregelung benutzt. Das resultierende Aus
gangssignal (digitale Daten) hängt nur von der Dichte
der Vorlage, nicht aber von den Welligkeitsanteilen ab.
Infolgedessen ist die automatische Belichtungsregelung
stabil und flackerfrei.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, wird
bei einer Belichtungsregelvorrichtung der Art, bei wel
cher das Licht von der Belichtungslampe vom Photosensor
abgenommen und die Belichtung durch die Belichtungslam
pe in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal vom Photo
sensor geregelt wird, eine an die Lampe angelegte Lam
penspannung, welche die Kopierbedingungen wiedergibt,
bei Verwendung des Ausgangsdatensignals vom Photosen
sor, welches ebenfalls die Lichtmenge von der Lampe wi
derspiegelt, erhalten. Die Lampenspannung wird in Über
einstimmung mit der so erhaltenen Span
nung geregelt. Im Laufe der Belichtung durch die Belich
tungslampe wird die Lampenspannung wiederholt ermittelt.
Auf diese Weise wird eine
perfekte Digitalverarbeitung der Belichtungsregelung,
einschließlich der automatischen Belichtungsregelung
realisiert.
Auf diese Weise wird das Ausgangsdatensignal des Photo
sensors, das von einer Lichtmenge abhängt, die von
einer durch die Belichtungslampe beleuchteten Vorlage
reflektiert wird, digital umgesetzt. Die resultierenden
digitalen Daten werden in Synchronismus mit einem Wech
selstrom-Takt in die Zentraleinheit abgerufen.
Unter Verwendung der digitalen Daten berechnet
die Zentraleinheit die Lampenspannung, die eine optima
le Belichtung für die jeweiligen Kopierbedingungen ge
währleistet. Infolgedessen kann für die digitale Berech
nung das Datensignal benutzt werden,
das lediglich von der Vorlagendichte, nicht aber von
den Welligkeitsanteilen abhängt. Als Ergebnis kann die
Regelung im automatischen Belichtungsmodus stabil bzw.
zuverlässig und genau vorgenommen werden. Die automati
sche Belichtungsregelung kann daher mit Hilfe von Soft
ware durchgeführt und mittels digitaler Technologie per
fekt realisiert werden. Dies bedeutet, daß der analoge
Regelteil in seiner Größe verringert und vereinfacht
ist und eine erhöhte Zuverlässigkeit der zugeordneten
Schaltung gewährleistet wird.
Bei der beschriebenen Ausführungsform wird das Ausgangs
datensignal des Photosensors durch die
Zentraleinheit in Synchronismus mit dem Wechsel
strom-Taktsignal abgerufen. Wahlweise
kann das Ausgangsdatensignal des Photosensors mit einer
wesentlich höheren Frequenz als die Frequenzen der Wel
ligkeitsanteile abgetastet werden. Dies kann auf die in
Fig. 5 gezeigte Weise realisiert werden. In diesem Fall
dient ein Abtasttaktgenerator 26 ausschließlich für die
Erzeugung eines Abtasttaktsignals einer solchen höheren
Frequenz (Fig. 4E). Diese Ausgestaltung ermöglicht die
Durchführung der Belichtungsregelung, einschließlich
der automatischen Belichtungsregelung mittels Software.
Diese Abtastung zeigt, daß die mit dieser Ausgestaltung er
reichte Regelleistung mit der auf der analogen Berech
nung basierenden Leistung vergleichbar ist.
Bei der beschriebenen Ausführungsform wird die der Be
lichtungslampe zugeführte Lampenspannung durch Anle
gung der Berechnungsergebnisse über den D/A-Wandler an
den Lampenregler variiert. Wahlweise kann die Zentral
einheit selbst ein erforderliches phasengeregeltes
Signal berechnen und die Lampenspannung unmittelbar mit
dem Phasenregelsignal einstellen.
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf eine Einrich
tung zum Einstellen der im Speicher 18 abgespeicherten
Daten, die zum Korrigieren von
Schwankungen oder Abweichungen in der Trommel-Empfind
lichkeit und im optischen System der beschriebenen Be
lichtungsregelvorrichtung benutzt werden.
Die Fig. 6A und 6B veranschaulichen zusammen ein Ablauf
diagramm eines für das Kopiergerät angewandten Pro
gramms. Dieses Programm wird unter der Bedingung be
nutzt, daß anstelle der Trommel das Prozeßeinstellwerkzeug
25 mit der Lichtmengenregelvorrichtung verbunden ist.
Das Werkzeug 25 wird mit der Lichtmengenre
gelvorrichtung verbunden, und der Einstellmodusregel
schalter 12c auf der Bedientafel 12 wird betätigt. In
einem Schritt ST1 wird der manuelle Belichtungsmodus
eingestellt; im Schritt ST2 wird ein Abbildungsmaßstab
auf 100% gesetzt. Im Schritt ST3 wird die Belichtungs
lampe 13 eingeschaltet. Nach dem Einschwingen ihres Be
triebs (Schritt ST4) ruft die Zentraleinheit 11 das Aus
gangssignal des Werkzeugs 25 über den A/D-Wandler 24
ab. Im Schritt ST5 vergleicht die Zentraleinheit 11 die
Sensorausgangsdaten des Werkzeugs 25 mit einer vorgege
benen Bezugsgröße.
Wenn das Vergleichsergebnis negativ ist (NEIN), geht
die Zentraleinheit auf den Schritt ST6 über, in welchem
die Zentraleinheit einen Zugriff zu einem Speicherplatz
des nichtflüchtigen Speichers 18 herstellt, welcher die
eingestellten Daten zur Gewährleistung einer optimalen
Belichtung für den Fall speichert, daß eine Vorlage
einer Bezugsdichte beim Abbildungsmaßstab von 100% und
im manuellen Belichtungsmodus beleuchtet wird (Schritt
ST6-1). Wenn die Zentraleinheit 11 entscheidet, daß die
Sensorausgangsdaten kleiner sind als die augenblickli
che oder vorgegebene Bezugsgröße (Schritt ST7), werden
die Adreßdaten um eins (+1) inkremeniert (Schritt ST8).
Wenn diese Daten größer sind als die Bezugsgröße
(Schritt ST7), werden die Adreßdaten um eins (-1) dekre
mentiert (Schritt ST9).
Wenn die Folgen der Schritte ST4 bis ST8 und ST9 wieder
holt werden und die Sensorausgangsdaten des Werkzeugs
25 der Bezugsgröße gleich werden, wird die Belichtungs
lampe 13 abgeschaltet (Schritt ST10 in Fig. 6B). Die
Lampe 13 wird auch dann abgeschaltet, wenn die Zentral
einheit 11 feststellt, daß das Sensor
ausgangssignal der Bezugsgröße gleich ist. Auf diese
Weise wird die Einstellung der im Speicher 18 gespei
cherten Daten beim Abbildungsmaßstab von 100% im manuel
len Belichtungsmodus automatisch vorgenommen, um das
Sensorausgangssignal des Werkzeugs 25, d.h. ein Belich
tungspunkt auf dem Trommelumfang, der vorgegebenen Be
zugsgröße bei diesem Abbildungsmaßstab gleich einzustellen.
Anschließend an die Dateneinstellung beim Abbildungsmaß
stab von 100% erfolgt eine Dateneinstellung beim Abbil
dungsmaßstab von 65% als kleinstem Abbildungsmaßstab
(Schritt ST6-2) und beim Abbildungsmaßstab von 154% als
größtem Abbildungsmaßstab (Schritt ST6-3) in dieser Rei
henfolge (Schritte ST4 bis ST14). Nach Abschluß der Da
teneinstellungen bei den betreffenden Abbildungsmaßstä
ben im manuellen Belichtungsmodus (Schritt ST15) wird
der automatische Belichtungsmodus eingestellt (Schritt
ST16).
Im automatischen Belichtungsmodus erfolgt ebenfalls die
Einstellung der im Speicher 18 gespeicherten Daten auto
matisch, um die Sensorausgangssignale des Werkzeugs 25,
d.h. ein Belichtungspunkt auf dem Trommelumfang, den
vorgegebenen Bezugsgrößen beim Abbildungsmaßstab von
100% (Schritt ST6-4), beim Abbildungsmaßstab von 65%
(Schritt ST6-5) und beim Abbildungsmaßstab von 154%
(Schritt ST6-6) gleich einzustellen.
Fig. 7 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm eines ande
ren, durch den Kundendiensttechniker benutzten automati
schen Einstellprogramms. Dieses Programm
ermöglicht eine bequeme Dateneinstellung an Stellen, an
denen das Werkzeug 25 nicht anstelle der Trommel be
nutzt werden kann, beispielsweise in einem Büro des An
wenders, wo das Kopiergerät aufgestellt ist. Vor der Abarbei
tung des Programms stellt der Kundendiensttechniker durch Betätigen an
der Bedientafel 12 die Daten im Speicher 18 für
die Vergrößerungsmaßstäbe von 100%, 65% und 154% im ma
nuellen Modus ein, während er die hergestellten Bild
kopien mit einem Vorlagenbild einer Bezugsdichte ver
gleicht. Die im Speicher 18 abgespeicherten Daten für
die Abbildungsmaßstäbe von 100%, 65% und 154% im manuel
len Modus werden zunächst so eingestellt, daß sich opti
male Belichtungen bei diesen Abbildungsmaßstäben erge
ben. Sodann wird der Einstellmodusschalter 12c auf der
Bedientafel 12 betätigt, um den automatischen Belich
tungsmodus einzustellen (Schritt ST1). Der Abbildungs
maßstab wird auf 100% gesetzt (Schritt ST2).
Sodann wird die Belichtungslampe 13 eingeschaltet
(Schritt ST3). Nach dem Einschwingen der
Lampe im Betrieb (Schritt ST4) werden die Ausgangsdaten
des Photosensors 17 über den A/D-Wandler 22 der Zentral
einheit 11 zugespeist. Die internen Daten VD der Zen
traleinheit 11, die von einer Berechnung unter Verwen
dung der Ausgangsdaten des Photosensors 17 herrühren,
werden mit einer in der Konstruktionsstu
fe vorgegebenen Bezugsgröße Y(M) verglichen (Schritt
ST5). Falls das Vergleichsergebnis negativ ist (NEIN),
d.h. wenn VD ≠ Y(M) gilt, geht die Zentraleinheit 11
auf den Schritt ST6 über. In diesem Schritt stellt die
Zentraleinheit 11 einen Zugriff zu einem Speicherplatz des
nichtflüchtigen Speichers 18 her, welcher die Daten
speichert, die eine optimale Belichtung gewährleisten,
wenn eine Vorlage einer Bezugsdichte beim Abbildungsmaß
stab von 100% im automatischen Belichtungsmodus beleuch
tet wird (Schritt ST6-1). Wenn die Zentraleinheit 11
feststellt, daß die internen Daten VD
größer sind als die Bezugsgröße Y(M) (Schritt ST7),
werden die Adreßdaten um eins (+1) inkrementiert
(Schritt ST8). Wenn diese Daten kleiner sind als die Be
zugsgröße (Schritt ST7), werden die Adreßdaten um eins
(-1) dekrementiert.
Wenn die Folgen der Schritte ST4 bis ST8 und ST9 wieder
holt und die internen Daten VD beim Abbildungsmaßstab
von 100% im automatischen Belichtungsmodus der Bezugs
größe Y(M) gleich werden, wird die Belichtungslampe 13
abgeschaltet (Schritt ST10). Die Lampe 13 wird auch ab
geschaltet, wenn die Zentraleinheit 11 entscheidet, daß
die internen Daten VD der Bezugsgröße Y(M) gleich sind.
Auf diese Weise erfolgt die Einstellung der im Speicher
18 gespeicherten Daten beim Abbildungsmaßstab von 100%
im automatischen Belichtungsmodus automatisch, um die
internen Daten VD, die in Abhängigkeit von den digita
len Daten vom Photosensor 17 berechnet
sind, der Bezugsgröße Y(M) bei diesem Abbildungs
maßstab gleich einzustellen. Anschließend an die Daten
einstellung beim Abbildungsmaßstab von
100% erfolgt die Dateneinstellung beim Abbildungsmaßstab
von 65% (Schritt ST6-2) als kleinstem Abbildungsmaßstab
und beim Abbildungsmaßstab von 154% (Schritt ST6-3) als
dem größten Abbildungsmaßstab in der angegebenen Reihen
folge (Schritte ST4 bis ST14) .
Auf diese Weise werden die bei der Berechnung zur Gewin
nung einer entsprechenden Lampenspannung für die Belich
tungslampe benutzten Daten abgespeichert, und die ge
speicherten Daten können eingestellt werden.
In der Fertigungsstufe können die im nichtflüchtigen
Speicher abgespeicherten Daten bei den jeweiligen Abbil
dungsmaßstäben von 100%, 65% und 154% sowohl im manuel
len als auch im automatischen Belichtungsmodus automa
tisch eingestellt werden. Im Falle einer War
tung durch einen Kundendiensttechniker können die ge
speicherten Daten ebenfalls bei den jeweiligen Abbil
dungsmaßstäben von 100%, 65% und 154% im automatischen
Belichtungsmodus automatisch eingestellt werden. Bei
einer Änderung der Kopierbedingungen können demzufolge
die Daten für die Berechnung durch die Zentraleinheit
mittels der Selbststeuerfunktion der Zentraleinheit
selbst automatisch und in optimaler Weise geändert
werden. Diese Merkmale gewährleisten eine einfache und
automatische Einstellarbeit in der Fertigungsstufe und
im Wartungsfall. Dies führt wiederum zu einer Herabset
zung des Arbeitsaufwands und zur Vermeidung einer un
gleichmäßigen Einstellung.
Wenn das Programm durch Betätigung des Einstellmodus
schalters bei den beschriebenen Ausführungsformen abge
arbeitet wird, kann es durch Eingeben eines entsprechen
den oder zugeordneten Codes mittels der Dezimaltasten
eingeleitet werden. Ersichtlicherweise ist die Erfin
dung nicht nur auf die Belichtungsregelvorrichtung bei
einem Kopiergerät, sondern auch auf andere Geräte, z.B.
ein Bildlesegerät, anwendbar.
Claims (5)
1. Lichtmengenregelvorrichtung, mit:
- - einer Lichtquelle (13) zum Einstrahlen von Licht auf einer Vorlage,
- - einem Photosensor (17) zum Empfangen des von der Vorlage reflektierten Lichts und zum Ausgeben eines Signals gemäß der von der Vorlage reflektierten Lichtmenge,
- - einer Versorgungseinrichtung (14) zum Versorgen der Lichtquelle (13) mit elektrischer Energie,
- - einer Speiseeinheit (15, 26) zur Zuspeisung einer Wechselspannung einer gegebenen Frequenz zur Versorgungseinrichtung (14),
- - einer Recheneinheit (11) zum Berechnen der Menge der der Lichtquelle (13) zuzuspeisenden elektrischen Energie in Abhängigkeit von dem vom Photosensor (17) ausgegebenen Signal und vom jeweiligen Abbildungsmaßstab und zum Steuern der Versorgungseinrichtung (14) derart, daß die berechnete elektrische Energie der Lichtquelle (13) zugeführt ist, und
- - einem Generator (16, 26), der die Recheneinheit
(11) veranlaßt, das Berechnen durchzuführen,
dadurch gekennzeichnet, daß - - der Generator (16, 26) die Recheneinheit (11) veranlaßt, das Berechnen synchron mit der Frequenz der der Versorgungseinrichtung (14) von der Speiseeinheit (15) zugespeisten Wechselspannung durchzuführen.
2. Lichtmengenregelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Generator (16, 26) bei einer
Frequenz arbeitet, die mindestens das Doppelte der
Frequenz der an die Lichtquelle (13) von der Speiseeinheit
(15) angelegten Wechselspannung beträgt.
3. Lichtmengenregelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Entfernen
von Fluktuationskomponenten aus der Frequenz der von
der Speiseeinheit (15) zugespeisten Wechselspannung.
4. Lichtmengenregelvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Entfernungseinrichtung die
Fluktuationskomponenten derart entfernt, daß der Generator
(16, 26) synchron mit Nulldurchgängen eines
von einem Nulldurchgangsgenerator erzeugten Signales
arbeitet.
5. Lichtmengenregelvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Entfernungseinrichtung die
Fluktuationskomponenten derart entfernt, daß die
Speiseeinheit (15) den Generator (16, 26) veranlaßt,
synchron mit einem Unterbrechungstakt zu arbeiten,
der bei einer extrem höheren Frequenz als diejenige
der Wechselspannung erzeugt ist.
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