EP0432289B1

EP0432289B1 - Optischer Sensor für reflektierende und nichtreflektierende Materialien

Info

Publication number: EP0432289B1
Application number: EP19890122834
Authority: EP
Inventors: Hans Winter
Original assignee: Wincor Nixdorf International GmbH
Current assignee: Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Priority date: 1989-12-11
Filing date: 1989-12-11
Publication date: 1993-09-08
Anticipated expiration: 2009-12-11
Also published as: DE58905565D1; EP0432289A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Abtastung von Materialien mit unterschiedlichem Reflexionsverhalten.
In elektrofotografischen Druck- oder Kopiergeräten, die mit Einzelblätter oder mit Endlospapier arbeiten, ist es notwendig, den Papierlauf zu überwachen, damit bei Störungen der weitere Druckbetrieb unterbrochen werden kann. Mit derartigen Sensoren wird im Fall von Einzelblattbetrieb die Vorder- oder die Hinterkante des Einzelblattes abgetastet, im Fall von Endlospapier die Transportlochungen des Endlospapieres. Dabei wird üblicherweise die Pulsfrequenz des abtastenden optoelektronischen Sensors mit dem Sollwert des Papiertransportes verglichen und in Abhängigkeit davon der Papiertransport angesteuert.
Bei modernen elektrofotografischen Druck- oder Kopiereinrichtungen können abhängig vom Anwendungsbereich unterschiedlichste Aufzeichnungsträgermaterialien zur Anwendung gelangen. Diese Aufzeichnungsträger können z.B. aus stark reflektierendem weißen Papier oder einer Folie mit metallisierter Oberfläche bestehen oder aber sie bestehen aus nahezu durchsichtiger Folie.
Wegen dem unterschiedlichen Reflexionsverhalten der verwendeten Materialien ist die Abtastung mit üblichen Reflexionslichtschranken im Papierlauf schwierig. Gabellichtschranken müssen beidseitig des Papierkanales montiert werden, was den Einbau kompliziert und den Zugang zum Papierlauf behindert.
Um sowohl reflektierende als auch nichtreflektierende Materialien abzutasten, war es deshalb bisher üblich, verschiedene Sensoren anzuordnen.
Eine übliche Reflexionslichtschranke zur Abtastung von reflektierenden Materialien ist in der Figur 1 dargestellt. Sie besteht aus einer Leuchtdiode LED und einem Fototransistor FT, wobei Leuchtdiode und Fototransistor an einer Seite eines Papierkanales PK angeordnet sind. Auf der anderen Seite des Papierkanales PK befindet sich eine schwarze lichtabsorbierende Fläche AF. Befindet sich im Papierkanal PK kein Aufzeichnungsträger, so wird das Licht, das von der Leuchtdiode LED abgestrahlt wird, von dem gegenüberliegenden schwarz eingefärbten Raum AF nicht zurückgeworfen. Der Fototransistorstrom in dem Fototransistor FT ist klein. Wird entsprechend der Darstellung der Figur 1 das reflektierende Material RM (Aufzeichnungsträger) in den Papierkanal PK eingeschoben, so wird das Licht der Leuchtdiode LED an dem reflektierenden Material reflektiert und der Fototransistorstrom in dem Fototransistor FT ist groß.
Um nichtreflektierendes Material bzw. nichtreflektierende Aufzeichnungsträger detektieren zu können, wird ein Sensor entsprechend der Figur 2 verwendet. Dieser Sensor weist im Papierkanal PK auf einer Seite gegenüber der Reflexionslichtschranke eine reflektierende Oberfläche RF auf. Ist über der Reflexionslichtschranke kein Material NM, so wird das Licht, das die Leuchtdiode LED abstrahlt, von der reflektierenden Oberfläche RF zurückgeworfen und vom Fototransistor FT erfaßt. Der Fototransistorstrom ist dabei groß.
Wird das nichtreflektierende Material NM in den Papierkanal PK eingeschoben, so wird kein Licht reflektiert. Der Fototransistorstrom im Fototransistor FT ist klein.
Eine derartige Reflexionslichtschranke ist zum Beispiel aus EP-A-0 033 167 bekannt.
Ziel der Erfindung ist es deshalb, eine Anordnung mit einer Reflexionslichtschranke bereitzustellen, mit der Materialien mit unterschiedlichem Reflexionsverhalten sicher detektiert werden können.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, die Anordnung so auszugestalten, daß sie insbesondere zur Überwachung des Aufzeichnungsträgertransports in Druckeinrichtungen verwendet werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs genannten Art gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Nutzt man gemäß der Erfindung den Verlauf der Kennlinie des Fototransistorstromes in Abhängigkeit vom Abstand einer Reflexionsfläche zu dem abzutastenden Material, so läßt sich damit eine Anordnung mit einer Reflexionslichtschranke aufbauen, die unempfindlich ist gegenüber dem unterschiedlichen Reflexionsverhalten unterschiedlicher Materialien.
Zu diesem Zwecke ist in einem Führungskanal zur Aufnahme des zu detektierenden Materials gegenüber der Reflexionslichtschranke in einem Referenzabstand eine Reflexionsfläche angeordnet. Der Reflexionsabstand ist so gewählt, daß sich Abstrahlbereich und Empfindlichkeitsbereich der Leuchtdiode und des Fototransistors auf der Reflexionsfläche maximal überdecken. Eine zugeordnete Auswerteanordnung vergleicht ein durch Reflexion an der Reflexionsfläche im Referenzabstand gewonnenes Referenzsignal mit einem durch Reflexion am zu detektierenden Material gewonnenen Materialsignal und erzeugt daraus ein Abtastsignal.
Damit lassen sich sowohl nichtreflektierende als auch reflektierende Materialien sicher detektieren.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist besonders geeignet zur Überwachung des Aufzeichnungsträgertransportes in Druckeinrichtungen, bei denen Aufzeichnungsträger mit unterschiedlichem Reflexionsverhalten (Hochglanz, metallisiert, dunkel) verwendet werden sollen.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfaßt die Auswerteanordnung über eine Abtasteinrichtung das Einlegen eines Aufzeichnungsträgers in die Druckeinrichtung und optimiert in Abhängigkeit von dem festgestellten Abtastverhalten des Aufzeichnungsträgers über Einstellmittel den Arbeitsbereich der Reflexionslichtschranke.
Damit ist es möglich, die bei der Alterung der Leuchtdioden auftretende Minderung der Leuchtleistung und Toleranzen des mechanischen Aufbaues und der elektrischen Daten der Papiertransporteinrichtung bzw. der Abtasteinrichtung auszugleichen.
Der Vorabgleich der gesamten Anordnung wird dann besonders einfach, wenn man eine Abgleichanordnung vorsieht, die mit einer den Einbauplatz nachbildenden Vorrichtung zusammenwirkt. Die den Einbauplatz nachbildende Vorrichtung enthält Mittel zur Aufnahme der Reflexionslichtschranke und eine im Referenzabstand angeordnete Reflexionsfläche. Über ein der Reflexionslichtschranke zugeordnetes Abgleichelement (Abgleichwiderstand) läßt sich so getrennt von der eigentlichen Druckeinrichtung die Reflexionslichtschranke abgleichen.
Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden beispielsweise näher beschrieben. Es zeigen

Figur 1 und 2 schematische Darstellungen von Reflexionslichtschranken gemäß dem Stand der Technik,
Figur 3 eine schematische Darstellung einer Reflexionslichtschranke, bei der sich Abstrahlbereich und Empfindlichkeitsbereich auf der Reflexionsfläche überdecken,
Figur 4 eine schematische Darstellung des optischen Verhaltens einer Reflexionslichtschranke bei kleinem Abstand zwischen Reflexionslichtschranke und Reflexionsfläche,
Figur 5 eine schematische Darstellung des optischen Verhaltens der Reflexionslichtschranke bei einem großen Abstand zwischen Reflexionsfläche und Reflexionslichtschranke,
Figur 6 eine schematische Darstellung des Verlaufs des Fototransistorstromes im Fototransistor in Abhängigkeit vom Abstand der Reflexionsfläche,
Figur 7 eine schematische Schnittdarstellung einer Anordnung mit einer Reflexionslichtschranke bei der sowohl reflektierende als auch nichtreflektierende Materialien erkannt werden können,
Figur 8 eine schematische Darstellung des Verlaufes des Fototransistorstromes in Abhängigkeit vom Abstand der Reflexionsfläche bei reflektierendem und bei nichtreflektierendem Material,
Figur 9 eine schematische Schnittdarstellung einer Papiertransporteinrichtung in einer elektrofotografischen Druckeinrichtung mit darin angeordneter Reflexionslichtschranke,
Figur 10 eine schematische Darstellung der Reflexionslichtschranke mit darauf angeordneten Abgleichwiderstand,
Figur 11 ein schematisches Blockschaltbild der Reflexionslichtschranke mit gekoppelter Auswerteanordnung,
Figur 12 eine schematische Darstellung der Ausgangssignale des Fototransistors bei der Abtastung unterschiedlicher Materialien und der bei der Abtastung erzeugten Abtastsignale und
Figur 13 eine schematische Darstellung einer Abgleichanordnung zum elektrischen Vorabgleich der Reflexionslichtschranke unabhängig vom Einbauplatz.

Zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren 3 bis 6 das elektrische Verhalten einer Reflexionslichtschranke in Abhängigkeit vom Abstand zu einer Reflexionsfläche näher erläutert.
Eine in der Figur 3 dargestellte Reflexionslichtschranke enthält eine Leuchtdiode LED und einen Fototransistors FT. Die Leuchtdiode LED strahlt bei Erregung Licht in einem Abstrahlbereich AB, der durch einen vorgegebenen Raumwinkel bestimmt ist aus. Dieses Licht wird an einer reflektierenden Fläche RF reflektiert, und der Fototransistor FT empfängt das reflektierte Licht in einem Empfindlichkeitsbereich EB mit entsprechendem vorgegebenen Raumwinkel. Verändert man bei feststehender Lichtschranke den Abstand A zwischen der Lichtschranke und der reflektierenden Fläche RF, so ergibt sich der aus der Figur 6 ersichtliche Verlauf eines Fototransistorstromes IF im Fototransistor FT. Ist der Abstand klein, so liegen Abstrahlbereich AB und Empfindlichkeitsbereich EB entsprechend der Figur 4 auseinander und nur eine geringe Lichtmenge des von der Leuchtdiode LED ausgestrahlten Lichtes wird vom Fototransistor FT empfangen. Entsprechend gering ist der Fototransistorstrom IF. Überdecken sich Abstrahlbereich AB und Empfindlichkeitsbereich EB in einem sogenannten Referenzabstand RA entsprechend der Figur 3, so ergibt sich der optimale Fototransistorstrom IF. Wird der Abstand größer und es entsteht eine Konfiguration entsprechend der Figur 5, wird der Fototransistorstrom IF wieder kleiner, weil sich Empfindlichkeitsbereich und Abstrahlbereich von Leuchtdiode und Fototransistor nur teilweise überlappen. Dabei wird vorausgesetzt, daß die von dem Fototransistor empfangene Lichtleistung ein entsprechendes elektrisches Ausgangssignal des Fototransistors hervorruft. Dies kann der Fototransistorstrom IF selbst sein oder eine diesem Fototransistorstrom IF entsprechende Ausgangsspannung.
Das anhand der Figuren 3 bis 6 beschriebene Verhalten von Reflexionslichtschranken gegenüber reflektierenden Flächen wird nun mit Hilfe eines Aufbaues entsprechend der Figur 7 zum Erkennen reflektierender und nichtreflektierender Materialien verwendet.
Die in der Figur 7 beschriebene Anordnung wird - wie später noch ausführlicher dargestellt - innerhalb einer elektrofotografischen Druckeinrichtung zum Abtasten des Aufzeichnungsträgers über seine Randlochungen verwendet. Die Anordnung besteht aus einer bekannten Reflexionslichtschranke mit Leuchtdiode LED und Fototransistor FT, die über eine Glasscheibe S1 abgedeckt ist. Die Glasscheibe S1 bildet dabei eine Seitenfläche eines Führungskanales, in diesem Fall eines Papierkanales PK. Die andere Seitenwand des Papierkanales PK wird durch eine reflektierende Fläche RF gebildet, die ebenfalls durch eine Glasscheibe S2 abgedeckt ist. Seide Glasscheiben S1 und S2 definieren die lichte Weite des Papierkanales PK und damit die Lage des abzutastenden Aufzeichnungsträgers M und sie haben zusätzlich eine Schutzfunktion. Die Reflexionslichtschranke ist dabei in einer Einbauebene EE angeordnet, die reflektierende Fläche RF in einem Abstand RA zu der Einbauebene EE, die so gewählt ist, daß sich Abstrahlbereich und Empfindlichkeitsbereich von Leuchtdiode und Fototransistor optimal überdecken. Damit ergibt sich bei Aufzeichnungsträgern M mit verschieden reflektierender Fläche der in der Figur 8 dargestellte Verlauf des Fototransistorstromes IF in Abhängigkeit vom Abstand A. Die obere Kurve repräsentiert den Kennlinienverlauf bei einem reflektierenden Material, die untere ausschnittsweise dargestellte Kurve den Verlauf der Kennlinie bei einem nichtreflektierenden Material. Befindet sich die reflektierende Fläche RF im Referenzabstand RA zur Einbauebene EE der Reflexionslichtschranke, so ergibt sich ohne Aufzeichnungsträger M ein Fototransistorstrom IFR, der im folgenden als Referenzsignal bezeichnet wird. Befindet sich im Papierkanal PK reflektierendes Material M, so ergibt sich ein Fototransistorstrom IR, der niedriger ist als der Fototransistorstrom IFR. Wird nichtreflektierendes Material in den Papierkanal eingeführt, z.B. dunkles mattes Papier, so ergibt sich ein Fototransistorstrom IN, der wiederum niedriger ist als der Fototransistorstrom IR bei reflektierendem Material.
Dieses Verhalten des Fototransistorstromes kann nun dazu ausgenutzt werden, sowohl reflektierendes als auch nichtreflektierendes Material abzutasten. Prinzipiell erfolgt dabei jedesmal ein Vergleich des gemessenen Fototransistorstromes, z.B. IR oder IN bei eingelegtem Aufzeichnungsträger mit dem Referenzfototransistorstrom IFR. Selbst wenn das abzutastende Material ein reflektierendes Material ist, das die gleichen Reflexionseigenschaften hat wie der verwendete Reflektor RF, so ist das Verhältnis aus Referenzfototransistorstrom IFR zu Fototransistorstrom IR bei eingelegtem Material größer eins, d.h. größer als eine angenommene Schwelle und kann somit erkannt werden. Befindet sich im Papierkanal PK nichtreflektierendes Material, vergrößert sich das Signalverhältnis zwischen Referenzstrom IFR und "Signalstrom" bei nichtreflektierendem Material. Dieses Verhältnis ist wesentlich größer als eins und damit kann dieses Material ebenfalls erkannt werden.
Einen weiteren Parameter bildet die Lage des Papierkanales PK und die durch den Papierkanal bestimmte Lage des Aufzeichnungsträgers M. Legt man den Papierkanal und damit das abzutastende Material M in die Nähe der Reflexionsfläche RF, ist das Verhältnis von Referenzfototransistorstrom IFR zu den Fototransistorströmen bei reflektierendem und nichtreflektierendem Material IR und IN kleiner und damit wird die Abtastung schwieriger. Durch den großen Abstand zwischen Einbauebene und dem abzutastenden Material M wird die Abtastung jedoch unempfindlicher gegen Verschiebungen des Aufzeichnungsträgers M, insbesondere dann, wenn zur Abtastung die Randperforation des Aufzeichnungsträgers verwendet wird.
Legt man den Papierkanal PK näher an den Abtaster, d.h. näher an die Einbauebene EE, so können wegen dem Verlauf der Materialkennlinien unterschiedliche Papiersorten mit verschiedenen Reflexionsverhalten leichter unterschieden werden. Die Abtastung ist jedoch empfindlicher gegenüber der Position des Aufzeichnungsträgers M im Papierkanal PK, wobei sich insbesondere seitliche Verschiebungen der abzutastenden Randperforation des Aufzeichnungsträgers M negativ auswirken. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Überwachungseinrichtung für die Randperforation des Aufzeichnungsträgers in elektrofotografischen Druckeinrichtungen ist der Papierführungskanal PK näher an der Einbauebene der Reflexionslichtschranke angeordnet.
Eine Papiertransportvorrichtung für eine elektrofotografische Druckeinrichtung DR mit eingebauter Reflexionslichtschranke RL für unterschiedliche Aufzeichnungsträger M ist in der Figur 9 dargestellt. Sie enthält einen üblichen Traktorantrieb mit einem Papierführungselement B, auf dem ein elektromotorisch angetriebenes Traktorband TB geführt ist. Das Traktorband TB greift mit Transportnippeln N in die Randperforation des Aufzeichnungsträgers M ein. Der Traktorantrieb weist weiterhin in Pfeilrichtung abschwenkbare Papierandruckklappen K auf, die dazu dienen, den Aufzeichnungsträger M gegen das Traktorband TB zu drücken und damit für eine sichere Führung des Aufzeichnungsträgers M innerhalb des Papierführungskanales PK zu sorgen.
Am vorderen Ende der Klappe K befindet sich die reflektierende Fläche RF, die von der Glasscheibe S2 abgedeckt ist. Gegenüber der reflektierenden Fläche auf einem Befestigungsblech B lösbar befestigt, ist eine über die Glasscheibe S1 abgedeckte Reflexionslichtschranke RL mit darin angeordneter Leuchtdiode und Fototransistor. Die Reflexionslichtschranke RL ist auf einer Leiterplatte L (Figur 10) befestigt, auf der ein Abgleichwiderstand R angeordnet ist. Die Leiterplatte L mit der darauf angeordneten Reflexionslichtschranke und dem Abgleichwiderstand R kann auf dem Befestigungsblech B mit Hilfe von Schrauben in einer definierten Lage lösbar befestigt werden.
Die Glasscheibe S2 vor der Reflexionsfläche RF und gegebenenfalls die Glasscheibe S1 über der Lichtschranke RL definieren die Position des Aufzeichnungsträgers M. Die Glasscheiben haben jedoch auch eine Schutzfunktion, wobei z.B. die Glasscheibe S2 auch als Trägerelement für die Reflexionsfläche RF dienen kann. Dabei kann z.B. die Glasscheibe S2 mit Metall bedampft sein, wobei diese Metallbedampfung dann die Reflexionsfläche bildet. Der durch den Papierkanal PK bewegte Aufzeichnungsträger M reinigt die Oberflächen der Glasscheiben S1 und S2 von angesetztem Papierstaub und sorgt damit für eine Sicherstellung der Funktionsfähigkeit der gesamten Anordnung.
Zur Erzeugung der Abtastsignale beim Abtasten der Randlochung des Aufzeichnungsträgers M ist die Reflexionslichtschranke RL entsprechend der Figur 11 mit einer Auswerteanordnung AA verbunden. Diese besteht im wesentlichen aus einem Mikroprozessor mit zugehörigem Eingangsport 11, einem mit dem Mikroprozessor 10 gekoppelten Komparator 12 sowie einem Eingangsverstärker 13 und einem in üblicher Weise aufgebauten Spannungsstromwandler 14. Verbunden ist die Auswerteanordnung mit einer Abtastanordnung 15, die z.B. aus einem Schalter bestehen kann, der mit einer Klappe K der Traktoren gekoppelt ist oder mit einer sonstigen innerhalb der Druckeinrichtung angeordneten Schalteinrichtung und der dazu dient, das Einlegen von Papier festzustellen.
Die Auswerteanordnung liefert am Ausgang 16 Abtastimpulse AI, die von der hier nicht dargestellten Steuerungselektronik der Druckeinrichtung ausgewertet werden und die die eigentlichen Überwachungssignale beim Aufzeichnungsträgertransport darstellen, sowie am Ausgang 17 ein Warnsignal für die Steuerungselektronik.
Die Funktion der Schaltungsanordnung wird im folgenden anhand der Impulsdiagramme der Figur 12 näher erläutert.
Zunächst wird dabei der Fall betrachtet, daß das Papier eingelegt ist und die Randlochungen des laufenden Papieres abgetastet werden. Zum Zeitpunkt T1 befindet sich über der Reflexionslichtschranke der Aufzeichnungsträger M aus nichtreflektierendem Material. Damit liefert der Fototransistor FT über den Verstärker 13 ein Ausgangssignal UM entsprechend dem Fototransistorstrom von etwas mehr als 1 V. Zum Zeitpunkt T2 kommt ein Perforationsloch in den Abtastbereich der Reflexionslichtschranke und der Abtastlichtstrahl der Reflexionslichtschranke fällt auf die Reflexionsfläche RF. Damit springt der Ausgangspegel des Fotoleitertransistors am Ausgang des Verstärkers 13 auf den Referenzpegel UR von etwas mehr als 3 V. Dieser Referenzpegel UR ist dabei der Signalausgangspegel des Verstärkers 13 im Referenzabstand RA, wenn das Licht der Leuchtdiode auf die Reflexionsfläche RF fällt und von dieser reflektiert vom Fototransistor FT empfangen wird.
Der Spannungssprung UM auf UR wird von dem Komparator 12 detektiert, der auf eine Schwelle von 2,5 V eingestellt ist. Die Schwelleneinstellung läßt jedoch über den Mikroprozessor 10 variieren. Beim Erreichen der Schwelle von 2,5 V gibt der Komparator 12 ein Abtastsignal AI in Form eines Rechteckimpulses ab. Der Komparator 12 wird dabei vom Mikroprozessor 10 so gesteuert, daß bei Abfall der Impulsflanke zum Zeitpunkt T3, d.h. bei Erreichen der Randbegrenzung des Abtastloches wenn wiederum die Reflexionslichtschranke den eigentlichen Aufzeichnungsträger abtastet, kein Signal abgegeben wird bzw. dieser unterdrückt wird. Damit wird sichergestellt, daß allein die Vorderkante der Perforationslöcher abgetastet wird.
Wie bereits eingangs beschrieben, sind die Pegel der Ausgangssignale des Fototransistors FT in Verbindung mit dem Verstärker 13 UM und UR abhängig von dem Strom durch die Leuchtdiode LED und damit abhängig von der von der Leuchtdiode LED abgestrahlten Lichtleistung. Da die Leuchtdioden LED's altern und damit bei gleichem Ansteuerstrom geringere Lichtleistung abgeben, ist es vorteilhaft, dies zu berücksichtigen. Zu diesem Zwecke wird der LED-Strom so eingestellt, daß die Pegel der Ausgangssignale des Fototransistors UM und UR in den definierten zulässigen Bereichen UZ liegen. Damit wird erreicht, daß die Pegel UM und UR etwa mittig zu dem Schwellenpegel von 2,5 V des Komparators 12 zu liegen kommen.
Um dies zu erreichen, wird während eines Papiereinlegezyklusses PE der LED-Strom so abgeglichen, daß die Überwachungsschwelle SP des Komparators 12 etwa mittig zu den High- und Low-Pegeln UR und UM der Ausgangssignale des Fototransistors FT zu liegen kommt.
Erkennt der Mikroprozessor 10 mit Hilfe der Abtasteinrichtung 15 zum Zeitpunkt T4 das Einlegen des Papieres in den Drucker, löst er einen Papiereinlegezyklus PE zum Abgleich des LED-Stromes aus. Dies erfolgt dadurch, daß während des Papiereinlegezyklusses PE der Mikroprozessor 10 zunächst prüft, ob Abtastsignale AI erzeugt werden. Werden keine Abtastsignale AI erzeugt, wird zwangsläufig die Schwellenspannung der Überwachungsschwelle SP nicht erreicht. Dies kann entweder daran liegen, daß eine Störung vorhanden ist oder aber daß ein Aufzeichnungsträger mit einem Reflexionsverhalten verwendet wird, bei dessen Abtastung die Überwachungsschwelle SP nicht erreicht wird. Der Mikroprozessor versucht zunächst durch Anhebung des Materialpegels UM und Referenzpegels UR zu erreichen, daß die beiden Pegel im zulässigen Bereich UZ zu liegen kommen. Dies erreicht er durch Veränderung des die Leuchtdiode LED erregenden Leuchtdiodenstromes über den Spannungs/Stromwandler 14. Gelingt dies nicht während des Papiereinlegezyklus PE, so gibt der Mikroprozessor 10 über den Ausgang 17 ein Warnsignal an die Steuerung der Druckeinrichtung ab. Die Störung wird dann auf der Bedienpanele der Druckeinrichtung angezeigt. Die Einstellung des Fotoleiterstromes FT erfolgt dabei ausgehend vom Mikroprozessor 10 über den Port 11 mit Hilfe des Spannungsstromwandlers 14.
Die Funktion dieses LED-Stromabgleiches wird nunmehr anhand der Figur 12 näher beschrieben.
Zum Zeitpunkt T4 befindet sich ein Aufzeichnungsträger mit Randlochungen und mit geringem Reflexionsverhalten über der Reflexionslichtschranke. Dadurch entsteht an dem Ausgang des Verstärkers 13 ein Abtastsignal mit dem Pegel UM. Zum Zeitpunkt T5 wird die Kante des Abtastloches erreicht, und der Abtastlichtstrahl trifft auf die Reflexionsfläche RF, und es stellt sich am Ausgang des Verstärkers 13 ein Pegel UR ein. Beim Sprung vom Pegel UM auf den Pegel UR zum Zeitpunkt T5 wird infolge des niederen LED-Stromes die Überwachungsschwelle SP nicht erreicht. Damit wird kein Abtastimpuls AI generiert. Die Ursache für die niederen Pegelstände der Signalpegel UM und UR liegt entweder in dem Alterungszustand der abtastenden Leuchtdiode LED oder aber in dem niederen Reflexionsgrad des abzutastenden Materials. Auf jeden Fall wird die Schwelle SP nicht erreicht und damit kein Ausgangsimpuls AI erzeugt. Dies wird von der Mikroprozessorschaltung erkannt, die nun versucht durch Veränderung und Einstellung des LED-Stromes über den Stromspannungswandler 14 dafür zu sorgen, daß die beiden Pegel UM und UR in den zulässigen Bereichen UZ zu liegen kommen, d.h. im wesentlichen symmetrisch zur Schwelle SP. Zu diesem Zwecke erhöht der Mikroprozessor die den LED-Strom über den Stromspannungswandler um definierte Faktoren, was zur Folge hat, daß die Pegel UM und UR um entsprechende Faktoren multiplikativ erhöht werden. Bei dem dargestellten Beispiel sei der Multiplikationsfaktor 2, d.h. der LED-Strom wird um das zweifache erhöht. Damit verändert sich der Pegel UR von 2 V auf 4 V entsprechend dem dargestellten Pfeil und der Pegel UM von 0,5 V erhöht sich auf 1 V.
Zum Zeitpunkt T6, d.h. also beim Erkennen des nächsten Abtastlochrandes springt der Pegel deswegen vom Pegel UM 0,5 V auf den Referenzpegel UR von 4 V. Damit generiert der Komparator 12 einen Abtastimpuls AI. Zum Zeitpunkt T7 erreicht die Reflexionslichtschranke mit ihrem Abtaststrahl den anderen Rand des Abtastloches und der Abtaststrahl der Reflexionslichtschranke wird wiederum an dem Aufzeichnungsträger selbst reflektiert. Damit springt der Pegel von UR nach UM nämlich auf den entsprechend angepaßten Materialpegel UM von 1 V. Der Leuchtdiodenstrom ist über den Mikroprozessor damit so abgeglichen, daß die Pegel UM und UR in dem zulässigen Bereichen UZ liegen und damit mittig zur Überwachungsschwelle SP. Wird die nächste Vorderkante eines Abtastloches zum Zeitpunkt T8 erreicht, wird damit ein erneuter Abtastimpuls AI über den Komparator 12 erzeugt. Die Höhe der Abtastimpulse AI wird bestimmt durch den Komparator 12, wobei eine Spannungsquelle 18 die regelbar sein kann, die Überwachungsschwelle SP festlegt.
Neben der Möglichkeit, daß die Schwelle SP nicht überschritten wird und deshalb keine Abtastimpulse AI erzeugt werden, besteht noch die Möglichkeit, daß zwar Abtastimpulse AI erzeugt werden, weil die Schwelle SP überschritten wird, der Referenzpegel UR aber infolge eines zu hohen LED-Stromes außerhalb des zulässigen Bereiches UZ liegt. Kann der Strom nicht so eingestellt werden, daß beide Pegel UR und UM in dem zulässigen Bereich liegen, so wird, falls der zulässige LED-Strom überschritten wird, im Speicher des Mikroprozessors eine Meldung hinterlegt, die bei Wartung abgefragt werden kann. Die hinterlegte Information gibt dem Servicetechniker einen Hinweis auf eine Störung, die ihre Ursache in einem schlechten Papierlauf oder einer falschen Montage der Reflexionslichtschranke haben kann.
Gelingt es dem Mikroprozessor nicht, den erregenden Leuchtdiodenstrom so einzustellen, daß Abtastimpulse AI erzeugt werden, wird über den Ausgang 17 ein entsprechendes Warnsignal generiert, das den weiteren Druckbetrieb unterbricht. Über dieses Warnsignal 1 wird auch ein entsprechender Status auf der Bedienpanele des Druckers angezeigt.
Neben dem beschriebenen Abgleich des LED-Stromes während eines Papiereinlegezyklusses PE ist es notwendig, beim Einbau der Reflexionslichtschranke RL in den Papierkanal diese grundabzugleichen. Zu diesem Zwecke ist eine Abgleichanordnung gemäß der Figur 13 vorgesehen, die es ermöglicht diesen Grundabgleich außerhalb der eigentlichen Druckeinrichtung vorzunehmen. Die in der Figur 13 dargestellte Abgleichanordnung besteht dabei aus einem Behältnis 19 zur Aufnahme der auf einer Leiterplatte L montierten Reflexionslichtschranke RL. Hierzu sind in dem Behältnis 19 Führungselemente 20 vorgesehen, die die Reflexionslichtschranke mit der Leiterplatte 11 in dem Gestell 19 positionsgenau halten und führen. Dies können z.B. einfache Schrauben sein. An einer Seitenwand des Behältnisses 19 ist in dem definierten Referenzabstand RA eine Reflexionsfläche RF angeordnet. Weiterhin weist das Behältnis 19 einen Anschlußstecker 21 auf, mit dem es möglich ist, eine Meß- und Abgleichanordnung ME mit der Reflexionslichtschranke RL zu koppeln. Abdeckbar ist das Behältnis 19 durch einen lichtdichten Deckel mit z.B. einer Zugangsöffnung zu dem auf der Leiterplatte L angeordneten Abgleichwiderstand R.
Die Meß- und Abgleichanordnung ME enthält einen Amperemeter 22 zum Messen des Leuchtdiodenstromes sowie einen Voltmeter 23 zum Messen der Pegel der Ausgangssignale des Fototransistors FT. Weiterhin ist in der Meß- und Abgleichanordnung ME ein Widerstand 24 angeordnet, der beispielsweise 22 kOhm Wert haben kann und der den Innenwiderstand des Verstärkers 13 simuliert. Eine Spannungsquelle 25 sorgt für die notwendige Betriebsspannung. Normalerweise ist diese Betriebsspannung 5 V entsprechend der Betriebsspannung der Reflexionslichtschranke in der Figur 11.
Nach Herstellung der Reflexionslichtschranke und Montage auf der Leiterplatte 11 wird die Reflexionslichtschranke RL zusammen mit der Leiterplatte L in dem Behältnis 19 verankert und mit der Meß- und Abgleichanordnung über einen Stecker 26 gekoppelt. Über den Abgleichwiderstand R erfolgt dann ein Grundabgleich der Reflexionslichtschranke RL auf z.B. einen LED-Strom von 10 mA. Nach diesem Grundabgleich der Reflexionslichtschranke erfolgt die eigentliche Montage der Leiterplatte L mit der darauf angeordneten Reflexionslichtschranke am Einbauort im Papierkanal der Druckeinrichtung.
Die Abtastanordnung wurde anhand einer Verwendung im Papiertransportkanal einer Druckeinrichtung beschrieben. Die Abtastanordnung kann jedoch auch verwendet werden, um Materialien jeder Art abzutasten, z.B. Stoffbänder in Webereien oder Folien in der chemischen Industrie oder Magnetbänder etc.

Claims

Anordnung zur Abtastung von Materialien mit unterschiedlichem Reflexionsverhalten mit folgenden Merkmalen:
a) In einer Einbauebene (EE) ist eine Reflexionslichtschranke (RL) angeordnet, die über ein Leuchtelement (LED) Licht in einem Abstrahlbereich (AB) mit vorgegebenem Raumwinkel aussendet und die über ein Fotoelement (FT) das reflektierte Licht in einem Empfindlichkeitsbereich (EB) mit vorgegebenem Raumwinkel empfängt und an der in Abhängigkeit vom empfangenen Licht ein Ausgangssignal (UM, UR) abnehmbar ist.

b) In einem Referenzabstand (RA) zur Einbauebene (EE) ist eine Reflexionsfläche (RF) angeordnet, wobei der Referenzabstand (RA) zwischen Reflexionsfläche (RF) und Einbauebene (EE) derart gewählt ist, daß sich Abstrahlbereich (AB) und Empfindlichkeitsbereich (EB) auf der Reflexionsfläche (RF) maximal überdecken.

c) Zwischen Reflexionsfläche (RF) und Einbauebene (EE) befindet sich ein lichtdurchlässiger Führungskanal (PK) zur Führung des abzutastenden Materials (M) und

d) es ist eine mit der Reflexionslichtschranke (RL) koppelbare elektrische Auswerteanordnung (AA) vorgesehen, die das durch Reflexion des Lichtes an der Reflexionsfläche (RF) im Referenzabstand (RA) gewonnene Referenzsignal (UR) mit einem beim Abtasten des Materials (M) gewonnenen Materialssignal (UM) vergleicht und in Abhängigkeit davon ein Abtastsignal (AI) erzeugt.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsfläche (RF) und/oder die Reflexionslichtschranke (RL) über eine Schutzschicht (S1, S2) aus lichtdurchlässigem Material abgedeckt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Überwachung des Aufzeichnungsträgertransportes in einem Papierführungskanal (PK) einer Druckeinrichtung (DR) dient.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckeinrichtung (DR) eine in Randperforationen eines Aufzeichnungsträgers (M) eingreifende Transporteinrichtung (TB) aufweist, mit einer Papierführungsfläche (B) und einer abschwenkbaren Papierandruckfläche (K) wobei die Reflexionsfläche (RF) und die Reflexionslichtschranke (RL) auf diesen Flächen alternativ angeordnet sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteanordnung (AA) derart ausgestaltet ist, daß sie über eine Abtasteinrichtung (15) das Einlegen eines Aufzeichnungsträgers (M) in die Druckeinrichtung (DR) erfaßt und in Abhängigkeit von dem festgestellten Abtastverhalten über Einstellmittel (14, 10) den Arbeitsbereich der Reflexionslichtschranke (RL) einstellt und/oder ein Warnsignal (17) generiert.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des Arbeitsbereiches der Reflextionslichtschranke (RL) die Auswerteanordnung (AA) die Signalpegel (UM, UR) der Ausgangssignale des Fotoelementes bei der Abtastung erfaßt und bei Abweichung von vorgegebenen Sollwerten über eine elektrische Wandlereinrichtung (14) den Erregungsstrom durch das Leuchtelement (LED) einstellt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionslichtschranke (RL) und ein zugeordnetes elektrisches Abgleichelement (R) auf einer in der Druckeinrichtung befestigbaren Trägerplatte (L) angeordnet sind.
Anordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Abgleichanordnung (ME, 19) zum elektrischen Vorabgleich der Reflexionslichtschranke (RL) unabhängig vom Einbauplatz mit einer den Einbauplatz nachbildenden Vorrichtung (19) zur lösbaren Aufnahme des die Reflexionslichtschranke (RL) und das Abgleichelement (R) tragenden Trägerelementes (L) mit darin angeordneter Reflexionsfläche (RF) und einer mit der Vorrichtung elektrisch koppelbaren Meß- und Ansteuereinrichtung (ME) für die Reflexionslichtschranke (RL).