DE3643570A1 - Vorrichtung zur abtastung eines originals - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Abtastung eines Originals, die bei einem Kopiergerät od. dgl. zu verwenden ist.

Eine herkömmliche Vorrichtung zur Abtastung eines Originals umfaßt einen umkehrbaren Gleichstrommotor für die Hin- und Herbewegung eines bewegbaren optischen Systems, wobei der Gleichstrommotor durch einen Phasenregelkreis gesteuert wird, um ihm eine konstante Drehzahl nur während des Vorwärtstakts der Hin- und Herbewegung zu vermitteln, und das optische System durch Umkehren der dem Gleichstrommotor zugeführten Spannung umgekehrt wird, um die Rückwärtsbewegung des optischen Systems zu bewirken.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß das herkömmliche System Probleme aufweist, wenn die Drehzahl durch den Phasenregelkreis gesteuert wird. Wenn gegenüber dem Antriebssystem für das bewegbare optische System eine äußere Störung auftritt, wie eine Änderung im Reibungswiderstand einer Führungsschiene, Änderungen in der Eingriffsgenauigkeit eines Motor-Getriebesatzes und eine Störung im Steuerkreis, die die Regelung der konstanten Drehzahl beeinträchtigt, so folgt daraus eine unregelmäßige Bewegung des optischen Systems, was trotz der Steuerung durch den Phasenregelkreis ein unscharfes Bild zum Ergebnis hat. Bei dem Phasenregelkreis ist es so, daß erst dann, wenn die Abweichung als Ergebnis der äußeren, den Motor beeinflussenden Störung auftritt, die gesteuerte Veränderliche (Spannung oder Strom) verändert wird, um die äußere Störung auszugleichen. Bei einem mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Kopiergerät, das z. B. eine Verarbeitungsgeschwindigkeit von etwa 445 m/s hat, ändert sich die Drehzahl des Motors, bevor die Steuerung zur Wirkung kommt. Andererseits hat das Antriebssystem für das optische System auf Grund seiner sehr schnellen Bewegung eine niedrige Trägheit, weshalb sich, wenn sich die Drehzahl des Motors ändert, die Geschwindigkeit des optischen Systems unmittelbar ändert, womit die Unschärfe in der Abbildung hervorgerufen wird.

Um dieses Problem zu beseitigen, wurde in Betracht gezogen, um die Drehung des Motors zu stabilisieren, an der Motorwelle ein Schwungrad zu befestigen, so daß ein größeres Trägheitsmoment erlangt wird. Auf Grund des großen Trägheitsmoments wird jedoch die zum Erreichen einer vorgegebenen Drehzahl des Motors erforderliche Zeit erhöht, und es wird die Steuerung der Hin- und Herbewegung erschwert, was zum Ergebnis hat, daß diese Maßnahme für eine hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit nicht geeignet ist, sondern ein anderes Problem aufwirft.

Im Hinblick auf die obigen Feststellungen ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Abtastung eines Originals zu schaffen, mit der ein Original mit einer hohen Geschwindigkeit ruhig und stetig abgetastet werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die Vorrichtung zur Abtastung eines Originals mit einer einen ersten Motor aufweisenden ersten Antriebseinrichtung und mit einer einen zweiten Motor aufweisenden zweiten Antriebseinrichtung ausgestattet. Die erste Antriebseinrichtung wird mit dem optischen System während dessen Bewegung zur Abtastung des Originals antriebsseitig verbunden. Die zweite Antriebseinrichtung setzt das optische System in Bewegung und bewegt es nach Beendigung seiner Abtastbewegung in der Rückwärtsrichtung.

Die Lösung der Aufgabe sowie weitere Ziele und die Merkmale sowie Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden, auf die Zeichnungen Bezug nehmenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen deutlich, wobei gleiche Bezugszeichen durchwegs gleiche Teile bezeichnen. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Gesamtanordnung der Vorrichtung in einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 2 und 3 Kurvenbilder zur Erläuterung der Steuerung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung;

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Gesamtanordnung der Vorrichtung in einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 5 eine Gesamtdarstellung der Vorrichtung in einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 6 ein Kurvenbild zur Erläuterung des Betriebs der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung;

Fig. 7 eine schematische Darstellung der Gesamtanordnung einer Vorrichtung in einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 8 eine schematische Darstellung der Gesamtanordnung einer Vorrichtung in einer fünften erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 9 eine schematische Darstellung der Gesamtanordnung einer Vorrichtung in einer sechsten erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 10 ein Diagramm zur Erläuterung des Betriebs der in Fig. 9 gezeigten Ausführungsform;

Fig. 11 und 12 Diagramme zur Tätigkeit einer bei der Ausführungsform von Fig. 9 verwendeten Kupplung;

Fig. 13 einen schematischen Längsschnitt eines Geräts zur Herstellung einer Abbildung, bei dem der Erfindungsgegenstand zur Anwendung kommt;

Fig. 14 eine Schrägansicht eines Antriebsmechanismus für ein bewegbares optisches System, der bei dem Gerät von Fig. 13 zur Anwendung kommt.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abtastung einer Abbildung bewegt sich ein optisches Abtastsystem 1, das aus einem Objektiv oder Objektiven und einem Spiegel oder Spiegeln besteht, in einer Vorwärtsrichtung (Pfeil F), um ein nicht gezeigtes Original abzutasten, und nach Beendigung der Abtastung in einer Rückwärtsrichtung (Pfeil B).

Mit dem optischen System 1 ist ein Seil 2 verbunden, das mit drehenden Seilscheiben 3 a, 3 b und 3 c, die an festen Stellen angeordnet sind, in Eingriff ist.

Die Seilscheibe 3 c dient dem Antrieb des Seils 2, während die Seilscheiben 3 a und 3 b die Richtung des Seils 2 ändern. Die Seilscheibe 3 c ist mit einem weiteren Seil 4 in Eingriff, das auch mit einer Seilscheibe 5 in Eingriff steht, die eine Antriebsseilscheibe ist und durch einen noch zu erläuternden Mechanismus in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung gedreht wird. Wenn die Seilscheibe 5 in der Vorwärtsrichtung umläuft, dann bewegt sich das optische System 1 in Richtung des Pfeils F, während es bei eienr Rückwärtsdrehung der Seilscheibe 5 in der Richtung des Pfeils B bewegt wird.

Die Vorrichtung zur Abtastung eines Originals in dieser Ausführungsform ist zum Antrieb des bewegbaren optischen Systems 1 mit einer ersten Antriebseinrichtung 6, die eine relativ große Trägheit aufweist und das System 1 nur in einer Richtung antreibt, sowie mit einer zweiten Antriebseinrichtung 7, die eine relativ geringe Trägheit hat und das optische System 1 in der Vor- oder Rückwärtsrichtung treibt, ausgestattet. Die erste Antriebseinrichtung 6 treibt das bewegbare optische System 1 durch eine Schalteinrichtung 13.

Die erste und zweite Antriebseinrichtung 6 und 7 umfassen jeweils einen elektrischen Gleichstrommotor M 1 bzw. M 2,wobei der Motor M 1 ein Motor mit konstanter Drehzahl ist, während der Motor M 2 ein umkehrbarer Motor ist. Der umkehrbare Motor M 2 der zweiten Antriebseinrichtung 7 ist durch eine Antriebswelle 9 unmittelbar mit der Antriebsseilscheibe 5 verbunden. Der Motor M 1 mit konstanter Drehzahl der ersten Antriebseinrichtung 6 ist dagegen mit einer gezahnten Takt- oder Steuerscheibe 12 über einen Zahnriemen 11, der um die Takt- oder Steuerscheibe 10 des Motors M 1 läuft, verbunden. Die Taktscheibe 12 ist durch eine als die erwähnte Schalteinrichtung arbeitende Freilaufkupplung 13 mit der Antriebswelle 9 verbunden. Dem Motor M 1 mit konstanter Drehzahl der ersten Antriebseinrichtung ist ein an ihm angebrachtes Schwungrad F′ zugeordnet, wogegen der umkehrbare Motor M 2 der zweiten Antriebseinrichtung 7 ein solches Schwungrad nicht hat, so daß das Trägheitsmoment der ersten Antriebseinrichtung 6 größer ist als dasjenige der zweiten Antriebseinrichtung 7.

Für die erste und die zweite Antriebseinrichtung 6 und 7 ist jeweils ein Phasenregelkreis vorgesehen, der die Drehung des Motors M 1 sowie des Motors M 2 steuert. Der Aufbau der Regelkreise ist im wesentlichen der gleiche mit der Ausnahme, daß die Antriebsdrehzahl des Motors M 2 der zweiten Antriebseinrichtung 7 höher festgesetzt wird als die Antriebsdrehzahl des Motors M 1 der ersten Antriebseinrichtung 6.

Die Regelkreise umfassen jeweils Bezugsoszillatoren (Eichgeneratoren) OSC 1 und OSC 2, die Bezugs-Taktschrittsignale SX 1 und SX 2 erzeugen, wobei die Frequenz des Signals SX 2 höher ist als diejenige des Signals SX 1. Impulskodierer E 1 und E 2 dienen der Erzeugung von Impulsen SM 1 und SM 2, deren Frequenzen jeweils mit der Drehzahl der Motoren M 1 und M 2 übereinstimmen. Phasendetektoren A 1 und A 2 ermitteln eine Phasendifferenz zwischen dem Bezugssignal SX 1 und SX 2, die von den Eichgeneratoren OSC 1 und OSC 2 erzeugt werden, und den Motordrehzahl-Impulssignalen SM 1 und SM 2, die von den Impulskodierern E 1 und E 2 erzeugt werden, und übertragen die Phasendifferenzsignale P 1 und P 2 zu Addierern K 1 und K 2. Frequenzdetektoren B 1 und B 2 führen eine Frequenz-Spannungs-Umsetzung der Motordrehzahl-Impulssignals SM 1 und SM 2, die von den Impulskodierern E 1 und E 2 erzeugt werden, durch, um den Frequenzen der Impulssignale SM 1 und SM 2 entsprechende Gleichspannungen V 1 und V 2 zu erzeugen. Der Phasendetektor und der Frequenzdetektor können jeweils zu einem einen Drehzahlunterschieddetektor bildenden integrierten Schaltkreis vereinigt werden. Die Regelkreise umfassen des weiteren Tiefpaßfilter L 1 und L 2, Leistungsverstärker PA 1 und PA 2 sowie Treiberkreise D 1 und D 2.

Im Betrieb erfassen die Phasendetektoren A 1 und A 2 eine Phasendifferenz zwischen den Bezugssignalen SX 1 sowie SX 2 und den Motordrehzahl-Impulssignalen SM 1 sowie SM 2, worauf die Addierer K 1 und K 2 die Phasendifferenzsignale P 1 und P 2 zu den in Spannungen umgewandelten Motordrehzahl-Impulssignalen SM 1 und SM 2 addieren und die Motoren M 1 und M 2 von diesen Spannungen durch die Tiefpaßfilter L 1 und L 2, die Leistungsverstärker PA 1 und PA 2 sowie die Treiberkreise D 1 und D 2 angetrieben werden. Auf diese Weise werden die Motoren M 1 und M 2 jeweils mit konstanten Drehzahlen, die durch die Bezugsimpulssignale SX 1 und SX 2 bestimmt sind, angetrieben.

Die beschriebene Vorrichtung zur Abtastung eines Originals ist bei dieser Ausführungsform in ein Gerät zur Herstellung einer Abbildung, insbesondere in ein Kopiergerät, eingegliedert. Wenn im Betrieb des Kopiergeräts eine (nicht gezeigte) Kopiertaste gedrückt wird, dann führt das Kopiergerät vorbereitende Vorgänge durch, wie eine Vorher-Drehung einer elektro- photographischen lichtempfindlichen Trommel (Kopiertrommel) 110, und gleichzeitig beginnt der Motor M 1 der ersten Antriebseinrichtung 6 mit seinem Drehen in der Vorwärtsrichtung mit einer in Übereinstimmung mit einer eingestellten Kopievergrößerung bestimmten Drehzahl. Nach Beendigung der Vorher-Drehung (0,5-0,3 s nach der Betätigung der Kopiertaste) beginnt der Motor M 2 der zweiten Antriebseinrichtung mit seiner Drehung in der Vorwärtsrichtung, um das bewegbare optische System 1 in der Richtung des Pfeils F zu bewegen (Zeitspanne ). Zu dieser Zeit, d. h. zur Zeit des Beginns der Vorwärtsbewegung des optischen Systems, erreicht der Motor M 1 mit konstanter Drehzahl die vorbestimmte Drehzahl. Der Motor M 2 wird auf eine gewünschte Drehzahl V 1 in der Vorwärtsrichtung beschleunigt. Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, wird der gewünschte Wert V 1 höher angesetzt als die der Original-Abtastgeschwindigkeit V 0 entsprechende Drehzahl, und zwar um ΔV m/s (ΔV = 0,01-0,5 V 0). Deshalb wird der Motor M 2 beschleunigt, um die Drehzahl des Motors M 1 zu erreichen, und er ist bestrebt, diese Drehzahl zu überschreiten. Wenn die Drehzahl des Motors M 2 gleich derjenigen des Motors M 1 wird, dann wird die Freilaufkupplung 13 zum Eingriff gebracht. Vor dem Einrücken der Kupplung 13 wird die Drehkraft des Motors M 1 nicht auf die Welle 9 übertragen. Bei einem Einrücken wird der Motor M 2 mit dem Motor M 1 vereinigt, um das bewegbare optische System 1 anzutreiben. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Motor M 1 mit dem Schwungrad F′ versehen ist, so daß das Trägheitsmoment des Motors M 1 hinreichend größer ist als das Trägheitsmoment des Motors M 2 plus demjenigen des bewegbaren optischen Systems. Deshalb ist der Motor M 2 nicht imstande, die Drehzahl des Motors M 1 zu überschreiten, was zum Ergebnis hat, daß das bewegbare optische System 1 sich in der Vorwärtsrichtung mit einer konstanten, durch den Motor M 1 bestimmten Geschwindigkeit bewegt (Zeitspanne ). In der Zeitspanne führt das bewegbare optische System 1, das eine Lampe zur Beleuchtung, Spiegel und ein Objektiv umfaßt, das Abtasten des Originals aus.

Bei Beendigung des Abtastens des Originals vermindert der Motor M 2 zuerst seine Drehzahl, um das bewegbare optische System abzubremsen, und dreht dann um, worauf er mit einer hohen Drehzahl (1,2 m/s beispielsweise) rückwärts dreht, so daß das optische System 1 umgekehrt und in seine Ausgangsstellung zurückgeführt wird, in der es anhält (Zeitspannen , und . Während dieser Zeitspannen , und ist die Drehzahl des Motors M 2 niedriger als diejenige des Motors M 1, und dann kehrt der Motor M 2 um, weshalb die Freilaufkupplung 13 gelöst wird, was zum Ergebnis hat, daß das optische System 1 nur durch den Motor M 2 umgekehrt und zurückgeführt wird. Der Motor M 1 setzt auch in den Zeitspannen , und sein Drehen mit der vorbestimmten Drehzahl in der Vorwärtsrichtung fort. Bei einem sich wiederholenden Kopierbetrieb des Kopiergeräts wird die Folge der oben beschriebenen Vorgänge wiederholt.

Bei der Ausführungsform von Fig. 4 unterliegt der Motor M 2 der zweiten Antriebseinrichtung 7 nicht einem Phasenregelkreis, sondern wird einfach durch eine Konstantspannungsquelle 14 gesteuert, während die Umschaltung der Drehrichtung durch Umschalten der Richtung der angelegten Spannung bewirkt wird. Hierdurch wird der Steuerkreis vereinfacht, und es tritt auch kein Problem durch das gegenüber dem Motor M 2 größer festgesetzte Drehmoment auf, selbst wenn die Drehzahl des Motors M 2 Änderungen unterliegt. Auch in diesem Fall wird die gewünschte Drehzahl des Motors M 2 immer höher angesetzt als diejenige des Motors M 1. Die übrigen Ausbildungen und Funktionen sind zur ersten Ausführungsform gleich, weshalb eine nähere Erläuterung unterbleiben kann.

Bei der in Fig. 5 gezeigten dritten Ausführungsform gemäß der Erfindung wird anstelle der Freilaufkupplung 13 der ersten Ausführungsform eine elektromagnetische Kupplung 15 verwendet. Der Drehzahlunterschieddetektor 16 vergleicht die Drehzahlen der Motoren M 1 sowie M 2, und wenn die Drehzahl des Motors M 2 gleich derjenigen des Motors M 1 wird, dann wird durch eine Flip-Flop-Schaltung 17 die Elektromagnetkupplung 15 betätigt. Dann gibt die Elektromagnetkupplung 15 durch ein Umkehrsignal den Motor M 2 frei. Wie die Fig. 6 zeigt, werden hierdurch, wenn die Drehzahl des Motors M 2 diejenige des Motors M 1 erreicht, die erste und zweite Antriebseinrichtung 6 und 7 als eine Einheit durch die elektromagnetische Kupplung 15 betrieben, so daß das Trägheitsmoment der ersten Antriebseinrichtung 6 für eine Beschleunigung und Verlangsamung wirksam ist, wodurch im Vergleich zu dem Fall, da eine Freilaufkupplung verwendet wird, eine stabilere Steuerung ermöglicht wird. Die übrigen Ausbildungen und Funktionen sind zur ersten Ausführungsform gleich, weshalb auch hier eine nähere Erläuterung unterbleiben kann.

Bei der in Fig. 7 gezeigten vierten Ausführungsform gemäß der Erfindung ist eines der zum Drehzahlunterschieddetektor 16 übertragenen Signale nicht die Drehzahl des Motors M 1, sondern eine gewünschte, durch den Eichgenerator OSC 1 festgesetzte Drehzahl. Hierdurch kann die Geschwindigkeit des optischen Systems 1 der gewünschten Drehzahl gleich gemacht werden. In allen anderen Beziehungen ist diese Ausführungsform der dritten Ausführungsform (Fig. 5) gleich.

Bei der in Fig. 8 gezeigten fünften Ausführungsform einer Vorrichtung zur Abtastung eines Originals gemäß der Erfindung ist auch der Motor M 2 mit der Antriebsseilscheibe 5 durch eine Elektromagnetkupplung 47 verbunden. Die Drehzahlen der Motoren M 1 und M 2 werden durch den Drehzahlunterschieddetektor 16 ermittelt, und die Elektromagnetkupplungen 15 und 47 werden in ausgewählter Weise durch eine Signalschalteinrichtung 18 in Abhängigkeit davon, welche Drehzahl die größere ist, betätigt. Zur weiteren Erläuterung wird auf die Fig. 2 Bezug genommen. Während der Zeitspannen , , und wird lediglich die Kupplung 47 benutzt, um die Antriebskraft nur vom Motor M 2 auf die Antriebsseilscheibe 5 zu übertragen. Während der Zeitspanne wird lediglich die Kupplung 15 benutzt, um die Antriebskraft auf die Antriebsseilscheibe 5 allein vom Motor M 1 zu übertragen. Auf diese Weise kann eine mögliche störende Beeinflussung zwischen der ersten und zweiten Antriebseinrichtung ausgeschaltet werden, um eine einfachere Steuerung zu erreichen. Die Ausbildungen und Funktionen sind ansonsten zur ersten Ausführungsform gleich, weshalb eine nähere Erläuterung unterbleibt.

Die Fig. 9 zeigt eine sechste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Abtastung eines Originals, wobei die Umkehrung der Ausgangsdrehrichtung nicht durch die zweite Antriebseinrichtung 7, die die Drehrichtung des Motors M 2 schaltet, sondern durch eine Vorwärtskupplung, die eine mit dem Motor M 2 verbundene Magnetpulver- oder eine Hysteresekupplung ist, und durch eine mit dem Motor M 2 durch ein Wendegetriebe 20 verbundene Rückwärtskupplung 21 bewirkt wird. Durch diese Ausbildung kann der Motor M 2 jeweils nur in einer Richtung gedreht werden. Der Motor M 2 ist zur Stabilisierung seiner Drehung mit einem Schwungrad F′ versehen. Da jedoch der Motor M 2 mit dem Antriebsmechanismus für das bewegbare optische System 1 durch die Vorwärtskupplung 19 und die Rückwärtskupplung 21 in Wirkverbindung steht, hat die zweite Antriebseinrichtung 7 keine solch große Trägheit, wie wenn der Rotor des Motors umgekehrt wird, weshalb diese Ausbildung auch für eine Hochgeschwindigkeitssteuerung geeignet ist. Die Trägheit kann noch weiter vermindert werden, indem ein Reduktionsmechanismus 22 unmittelbar hinter dem Motor M 2 angeordnet wird.

Bei dieser Ausführungsform ist die Steuerung für die Beschleunigung, Umkehr, Rückführbewegung und das Anhalten des bewegbaren optischen Systems 1 programmiert. Wie die Fig. 9 zeigt, umfaßt das System einen Motor M 2, der ständig mit konstanter Drehzahl dreht, ein an der Welle des Motors M 2 angebrachtes Schwungrad F′, eine Pulver- oder eine Hysteresekupplung 19 für eine Vorwärtsbewegung, die mit der Welle des Motors M 2 verbunden ist, eine Rückwärtskupplung 21, die mit der Welle des Motors M 2 durch ein Wendegetriebe 20 verbunden ist, einen mit der gemeinsamen Antriebswelle 25 der Kupplungen 19 und 21 verbundenen Kodierer E 2 zur Erzeugung von der Anzahl der Umdrehungen entsprechenden Zweiphasen-Taktsignalen, einen Reduktionsmechanismus 22 zur Übertragung der Ausgangsdrehung der Rückwärtskupplung 21 auf die Seilscheibe 5 sowie ein mit dieser in Eingriff befindliches Seil 4, um das optische System 1 in der Vorwärtsrichtung (Pfeil F) und in der Rückwärtsdrichtung (Pfeil B) zu bewegen.

Ein Bezugslagefühler 23 dient dazu, den Durchgang des optischen Systems an einer Bezugslage festzustellen, z. B. die Lage, an der das optische System beginnt, während der Rückwärtsbewegung eine vorlaufende Kante eines Originals abzutasten. Ein Drehungsermittlungskreis 24 dient der Bestimmung der Drehrichtung und Drehzahl der Abtriebswelle 25 der Kupplungen und empfängt zu diesem Zweck die Taktsignale vom Kodierer E 2. Ein Lagebestimmungskreis 26 empfängt die Ausgangssignale von einem Bezugslagebestimmungskreis 28, der seinerseits die Ausgangssignale vom Bezugslagefühler 23 empfängt. Der Lagebestimmungskreis 26 empfängt des weiteren die Ausgangssignale vom Drehungsermittlungskreis 24 und stellt die gegenwärtige Lage des bewegbaren optischen Systems fest. Um die korrekte Lagebestimmung durchzuführen, ist es vorzuziehen, daß der Kodierer E 2 stromauf, d. h. kupplungsseitig, zum Reduktionsmechanismus 22 angeordnet wird.

Eine Steuer- oder Befehlsschaltung 30 gibt mit Bezug auf den Start des bewegbaren optischen Systems 1, auf die Wahl der Anzahl der zu ziehenden Kopien und auf die Wahl der Kopievergrößerung Befehlssignale aus. Eine Winkelgeschwindigkeit-Programmtafel 32 dient dazu, entsprechend der vom Lagebestimmungskreis 26 übertragenen Lageinformation und der verschiedenen, von der Steuerschaltung 30 zugeführten Befehle die Winkelgeschwindigkeit zu bestimmen. Das Winkelgeschwindigkeit- oder Drehzahlprogramm setzt entsprechend einer vorbestimmten Geschwindigkeit (m/s) des optischen Systems 1 die Winkelgeschwindigkeit der Kupplungsausgangswelle (rad/s) fest. Eine Beschleunigungs-Programmtafel 34 bestimmt in zur Winkelgeschwindigkeit-Programmtafel 32 gleichartiger Weise die Beschleunigung entsprechend der vom Lagebestimmungskreis 26 und der von der Steuerschaltung 30 übertragenen verschiedenen Befehle. Das Beschleunigungsprogramm bestimmt die Winkelbeschleunigung (rad/s²) der Kupplungsausgangswelle 25 in Übereinstimmung mit einer vorgegebenen Beschleunigung (m/s²) des optischen Systems 1.

Eine Drehmomentumwandlungstafel 36 wird dazu verwendet, das Beschleunigungsprogramm synchron mit dem Ausgangssignal vom Drehungsermittlungskreis 24 in ein Kupplungsübertragungsdrehmoment, auf das im Zusammenhang mit den Fig. 11 und 12 eingegangen werden wird, umzuwandeln. Es ist zu bemerken, daß im Gegensatz zur Winkelgeschwindigkeit-Programmtafel 32 und der Beschleunigungs-Programmtafel 34 in der Drehmomentumwandlungstafel 36 deren Speicherpegel in Übereinstimmung mit der Eingabe eines Drehmoment-Verschiebungssignals 50, das noch erläutert werden wird, erneuert werden kann. Im einzelnen wird die Drehmomentumwandlungstafel 36 durch Vereinigung des Festwertspeichers (ROM), von dem das dem Beschleunigungsprogramm entsprechende Drehmoment ausgelesen wird, und eines Speichers mit freiem Zugriff (RAM), der zur Korrektur der Daten im ROM im Ansprechen auf das Drehmoment-Verschiebungssignal 50 wirksam ist, gebildet.

Ein Vergleicher 38 vergleicht das vom Kodierer E 2 übertragene Taktsignal mit dem Winkelgeschwindigkeitsprogramm, um ein Phasendifferenzsignal 40 zu erzeugen, das die Abweichung der Winkelgeschwindigkeit der Kupplungsabtriebswelle 25 und der vorbestimmten Winkelgeschwindigkeit wiedergibt. Ein Phasen-Drehmoment-Wandlerkreis 42 dient der Erzeugung eines dem Phasendifferenzsignal 40 entsprechenden Kompensationsdrehmoments (Spannung) Δ T. Das Kompensationsdrehmoment wird einem Addierwerk 44 zugeführt und in einem Speicher 46 für jede Übertragung der Taktsignale des Kodierers E 2 gespeichert. Jeder der im Speicher 46 gespeicherten Werte Δ T des Kompensationsdrehmoments wird durch eine vorbestimmte Anzahl von Malen (die Anzahl der zur Hin- und Herbewegung des optischen Systems 1 erforderlichen Taktimpulse, beispielsweise zehnmal) mittels eines Mittelwert-Integrierkreises 48 integriert, worauf dessen Mittelwert zur Drehmomentumwandlungstafel als ein Drehmoment-Verschiebungssignal 50 rückgekoppelt wird. Eine Spannungs-Strom-Wandlerschaltung 52 dient der Umwandlung der vom Addierwerk 44 erzeugten Steuerspannung 54 (Summe des aus dem Drehmomentprogramm ausgelesenen Werts und des Kompensationsdrehmoments Δ T) in einen Steuerstrom 56 für die Vorwärtskupplung 19 oder einen Steuerstrom für die Rückwärtskupplung 21.

Die Fig. 11 zeigt die Beziehung zwischen dem Übertragungsdrehmoment und dem Erregerstrom, wenn für die Vorwärtskupplung 19 und die Rückwärtskupplung 21 Magnetpulverkupplungen verwendet werden.

Die Fig. 12 zeigt die Beziehung zwischen dem Übertragungsdrehmoment und dem Schlupf, d. h. die Relativdrehung zwischen der Eingangs- und Ausgangswelle.

Wie sich aus diesen Figuren ergibt, liefert die Magnetpulverkupplung das Übertragungsdrehmoment, das im wesentlichen dem Erregerstrom proportional ist, d. h. den Steuerstrom 56 für die Vorwärtskupplung 10 oder den Steuerstrom 58 für die Rückwärtskupplung 21. Zusätzlich kann ohne Rücksicht auf die Relativdrehung zwischen der Eingangs- und Ausgangswelle ein im wesentliches konstantes Übertragungsdrehmoment geliefert werden. Wenn für die Vorwärtskupplung 19 und die Rückwärtskupplung 21 eine Hysteresekupplung oder -kupplungen verwendet werden, dann werden gleichartige Kennwerte geliefert.

Die Fig. 10 zeigt eine Beziehung zwischen dem Drehmoment-, dem Beschleunigungs-, dem Winkelgeschwindigkeitsprogramm und der Lage des bewegbaren optischen Systems 1 mit Bezug zur Zeit (s). Bezüglich des Winkelgeschwindigkeitsprogramms ist die Geschwindigkeit des optischen Systems 1 mit Bezug auf die Winkelgeschwindigkeit der Kupplungsabtriebswelle 25 dargestellt. Mit t 1-t 10 sind die jeweiligen Zeitpunkte angegeben.

Wie dem oberen Teil der Fig. 10 (Drehmomentprogramm) zu entnehmen ist, wird in der Zeitspanne von t = 0-t = 1 ein konstantes Übertragungsdrehmoment durch die Vorwärtskupplung 19 (Fig. 12) ohne Rücksicht auf den Unterschied zwischen der Drehzahl des Motors M 2 und der Drehzahl der Kupplungsabtriebswelle 25 abgegeben, weshalb sich das optische System 1 mit einer konstanten Beschleunigung bewegt. Anschließend wird das übertragene Drehmoment allmählich vermindert, um eine vorbestimmte konstante Geschwindigkeit für die Bewegung des optischen Systems 1 zu erzeugen, und nach dem Zeitpunkt t 2 wird ein konstantes Drehmoment Δ T 1 beibehalten. Im einzelnen wird der Erregerstrom zur Vorwärtskupplung (der Steuerstrom 56) herabgesetzt, um das Übertragungsdrehmoment (Fig. 11) zu vermindern. Zum Zeitpunkt t 2, wenn die Drehzahl des Motors M 2 gleich derjenigen des Motors M 1 wird, wobei die Drehzahl des Motors M 2 durch den Reduktionsmechanismus 22 reduziert ist, wird die Elektromagnetkupplung 15 in gleicher Weise wie bei der dritten Ausführungsform (Fig. 5) betätigt, so daß die erste und zweite Antriebseinrichtung 6 und 7 während der Zeitspanne von t 2-t 3 vereinigt sind, womit das optische System mit einer größeren Trägheit vorwärtsbewegt wird.

Nach dem Zeitpunkt t 2 wird das für die Bewegung des optischen Systems 1 mit einer konstanten Geschwindigkeit erforderliche Drehmoment Δ T 1 erzeugt. Durch dieses Drehmoment Δ T 1 wird eine Bewegung des optischen Systems mit konstanter Geschwindigkeit, wobei die Reibung mit das optische System tragenden Führungsstangen od. dgl. überwunden wird, hervorgerufen. Insofern ist in Abhängigkeit von den einzelnen Kopiergeräten und von auf der Zeit der Benutzung beruhenden Änderungen das Drehmoment Δ T 1 verschiedenartig.

Um das optische System 1 umzukehren, wird dann das Übertragungsdrehmoment nach dem Zeitpunkt t 3 auf Null herabgesetzt. Anschließend wird ein negatives Drehmoment durch Anlegen des Erregerstroms an die Rückwärtskupplung (bei dieser Ausführungsform) übertragen, um das optische System 1 abzubremsen. Das wird durch die Drehmomentprogrammkurve und die Drehzahlprogrammkurve in den Zeitspannen zwischen t 3 und t 5 wiedergegeben. Während der Zeitspanne zwischen t 4 und t 6 nimmt die Beschleunigung einen negativen konstanten Wert an, jedoch muß das übertragene Drehmoment stufenweise zum Zeitpunkt t 5 in der negativen Richtung vergrößert werden. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Richtung der Reibungskraft bei Anhalten und Umkehren des bewegbaren optischen Systems umgekehrt wird, was bedeutet, daß die Reibungskraft während der Reduktion des optischen Systems zu derjenigen der Rückwärtsbewegung umgekehrt ist.

In der Zeitspanne von t 5 nach t 6 wird ein konstantes Drehmoment übertragen, um eine schnelle Beschleunigung zu liefern, jedoch wird anschließend das übertragene Drehmoment allmählich vermindert. Nach dem Zeitpunkt t 7 wird ein negatives konstantes Drehmoment -Δ T 2 aufrechterhalten, welches in zum Drehmoment Δ T 1 gleichartiger Weise erforderlich ist, um das optische System 1 mit einer konstanten, die Reibungskraft überwindenden Geschwindigkeit zu bewegen. Anschließend wird, um das optische System in der Ausgangsstellung anzuhalten, das Drehmoment in der positiven Richtung erhöht (t 8-t 9). Nach dem Zeitpunkt t 9 wird die Beschleunigung allmählich vermindert, um einen ruhigen Anhaltevorgang zu erzielen, weshalb das Drehmoment in der negativen Richtung vergrößert wird. Auf diese Weise wird zum Zeitpunkt t 10 das optische System 1 in der Ausgangsstellung angehalten. Die Kurve im unteren Teil der Fig. 10 gibt die Verlagerung des optischen Systems 1, das sich in der Vorwärtsrichtung in der Zeitspanne von t 0-t 5 und in der Rückwärtsrichtung in der Zeitspanne von t 5-t 10 bewegt, wieder.

Das Abtasten des Originals wird zwischen den Zeitpunkten t 2 und t 3 ausgeführt. Im Zeitpunkt t 5 beginnt die Rückwärtsbewegung des optischen Systems, die im Zeitpunkt t 10 endet. Die Zeitspanne vor t 2 wird zur Beschleunigung des optischen Systems verwendet, um den Original-Abtasttakt zu erreichen. Die Zeitspanne von t 3 nach t 5 ist eine vor dem Start der Rückwärtsbewegung nach Beendigung der Originalabtastung liegende Reduktionsperiode des optischen Systems.

Bei dieser Ausführungsform wird die Steuerung, wenn das optische System beschleunigt, umgekehrt, zurückbewegt und angehalten wird, mit größter Genauigkeit bewirkt. In anderen Beziehungen sind die Ausbildungen und Funktionen zu denen der ersten Ausführungsform gleich, so daß eine nähere Beschreibung unterbleiben kann.

Bei den erläuterten Ausführungsformen wurde zur Verbindung der ersten Antriebseinrichtung 6 mit dem bewegbaren optischen System 1 ein Zahnriemen 11 verwendet. Ein solcher Riemen kann jedoch durch ein anderes Element, z. B. eine Kette und Zahnräder od. dgl., ersetzt werden. Insbesondere kann durch die Verwendung eines oder mehrerer Zahnräder das Trägheitsmoment der ersten Antriebseinrichtung 6 weiter vergrößert werden.

Ferner wurde in der bisherigen Beschreibung davon gesprochen, daß ein Schwungrad F′ am Motor M 1 angebracht wird, um die Trägheit der ersten Antriebseinrichtung zu erhöhen, jedoch ist das nicht zwingend, sondern es kann die Trägheitskraft durch Drehen des Motors M 1 mit einer höheren Drehzahl, um ein größeres Winkelmoment zu erzeugen, vergrößert werden. In diesem Fall wird die Drehung des Motors M 1 auf das optische System durch einen Reduktionsmechanismus übertragen.

Die Fig. 13 zeigt ein Beispiel für ein elektrophotographisches Kopiergerät, bei dem die Vorrichtung zur Abtastung eines Originals gemäß der Erfindung zur Anwendung kommt. Ein auf einem Originalschlitten oder einer Originaltragplatte 101 aufgelegtes Original 102 wird durch eine Lampe 103 beleuchtet. Das vom Original 102 reflektierte Licht wird durch einen ersten Spiegel 104, einen zweiten Spiegel 105 sowie einen dritten Spiegel 106 und zusätzliche Spiegel für eine Projektion, d. h. einen vierten Spiegel 107, einen fünften Spiegel 108 und einen sechsten Spiegel 109, auf die Kopiertrommel 110 projiziert. Rund um die Kopiertrommel 110 sind ein Primär-Ladegerät 111, eine Entwicklungsvorrichtung 112, ein Transfer-Ladegerät 113 sowie ein Trenn-Ladegerät 114 und eine Reinigungsvorrichtung 115, die eine bekannte Einrichtung zur Fertigung einer Abbildung darstellen, angeordnet. Ein Transferpapierblatt P, das letztlich die Abbildung tragen soll, wird in ausgewählter Weise durch Abziehwalzen 118 oder 119 in Kassetten 116 oder 117 gefördert. Das Transferpapierblatt P wird durch ein Paar von Ausrichtrollen 120 in Ausrichtung mit einem Tonerbild auf der Kopiertrommel 110 gebracht. Anschließend wird das die Abbildung tragende Transferpapierblatt P auf dem Förderband 121 zu einer Bildfixiervorrichtung 122 transportiert, in der die Abbildung fixiert wird, worauf es durch Austragrollen 123 auf eine Schale 124 ausgetragen wird. Dem Kopiergerät sind eine Original-Abdeckung 126 sowie ein einen Temperaturanstieg des optischen Systems verhinderndes Gebläse 127 zugeordnet.

Das in Fig. 13 gezeigte elektrophotographische Kopiergerät ist imstande, kontinuierlich die Kopievergrößerung ohne eine Änderung in der Länge des Strahlenganges zu verändern, indem die Lage oder die Brennweite eines Zoom-Objektivs 125 verändert wird.

Die Fig. 14 zeigt in einer Schrägansicht den Antriebsmechanismus für das bewegbare optische System, wobei eine Antriebsrolle 61 ein Äquivalent zu der oben beschriebenen Antreibsseilscheibe 5 oder 3 c ist. Um die Antriebsrolle 61 ist ein Seil 62 geschlungen, das um Seilscheiben 63 und 64, die drehbar am Gestell des Kopiergeräts gelagert sind, und auch um eine Doppelrolle 66 läuft, welche an einem Träger 65 für den zweiten sowie dritten Spiegel 105 und 106 drehbar gelagert ist. Die Enden 62′ und 62″ des Seils 62 sind am Gerätegestell befestigt. Mit dem Seil 62 ist durch ein Befestigungsglied 68 ein Tragelement 67 für den ersten Spiegel 104 und die Lampe 103 fest verbunden. Der Träger 65 und das Tragelement 67 werden durch Führungsstangen 69 und 70, die dem einen Ende des Trägers bzw. des Tragelements benachbart angeordnet sind, verschiebbar geführt. Nahe ihren anderen Enden werden die Träger 65 und das Tragelement 67 durch Rollen 72 und 73, die auf einer Führungsschiene 71 laufen, abgestützt. Bei einer solchen Konstruktion wird der erste Spiegel 104 mit einer Geschwindigkeit V bewegt, während der zweite und dritte Spiegel 105 und 106 mit einer Geschwindigkeit V/2 bewegt werden.

Der Erfindungsgegenstand ist für eine Vorrichtung zur Abtastung eines Originals bei einem anderen Gerät, als es in Fig. 1 und 13 gezeigt ist, anwendbar. Wenngleich in den Fig. 2 und 10 verschiedene Werte für die Geschwindigkeit und die Beschleunigung angegeben sind, so ist die Erfindung auf diese Werte nicht begrenzt.

Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen erläutert, auf die sie jedoch nicht beschränkt ist. Vielmehr sind dem Fachmann bei Kenntnis der durch die Erfindung vermittelten Lehre Abwandlungen und Abänderungen an die Hand gegeben, die als in den Rahmen der Erfindung fallend anzusehen ist.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Abtastung eines Originals, gekennzeichnet

• - durch ein in einer ersten Richtung (F) zum Abtasten eines Originals (102) sowie in einer zweiten, zur ersten Richtung entgegengesetzten Richtung (B) nach Beendigung des Abtastens des Originals bewegbares optisches System (1),
• - durch eine einen ersten Motor (M 1) enthaltende Antriebseinrichtung (6),
• - durch eine einen zweiten Motor (M 2) enthaltende zweite Antriebseinrichtung (7), die für das optische System wenigstens bei Beginn dessen Bewegung in der ersten Richtung und bei dessen Bewegung in der zweiten Richtung funktionsfähig ist, und
• - durch eine die erste Antriebseinrichtung (6) antriebsseitig mit dem optischen System (1) nach Beginn dessen Bewegung in der ersten Richtung (F) verbindende und die Antriebsverbindung vor Beginn der Bewegung des optischen Systems in der zweiten Richtung (B) lösende Kupplungeinrichtung (13, 15).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Antriebseinrichtung (6) eine nur in einer Richtung gerichtete Drehkraft liefert, während die zweite Antriebseinrichtung in ausgewählter Weise eine in einer Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung gerichtete Drehkraft liefert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Antriebseinrichtung (7) einen umkehrbaren Motor (M 2) umfaßt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Antriebseinrichtung (7) eine zweite Kupplungseinrichtung (19, 21) umfaßt, die in ausgewählter Weise eine Drehkraft in einer Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung liefert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kupplungseinrichtung (19, 21) eine Magnetpulverkupplung umfaßt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kupplungseinrichtung (19, 21) eine Hysteresekupplung umfaßt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung (13, 15) die erste Antriebseinrichtung (6) antriebsseitig mit dem optischen System (1) verbindet, wenn eine von der zweiten Antriebseinrichtung (7) in der ersten Richtung (F) erzeugte Geschwindigkeit des optischen System im wesentlichen gleich einer von der ersten Antriebseinrichtung in der ersten Richtung erzeugten Geschwindigkeit des optischen Systems wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung (13) eine Freilaufkupplung umfaßt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung (15) eine Elektromagnetkupplung umfaßt und daß eine Einrichtung (E, OSC, A, B, K) zur Steuerung der Elektromagnetkupplung in Übereinstimmung mit einem Unterschied zwischen einer Ausgangsdrehzahl der ersten Antriebseinrichtung (6, M 1) und einer Ausgangsdrehzahl der zweiten Antriebseinrichtung (7, M 2) vorhanden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine den ersten Motor (M 1) durch einen Phasenregelkreis steuernde Einrichtung.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Antriebseinrichtung (6) eine gegenüber der zweiten Antriebseinrichtung (7) größere Trägheit hat.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Antriebseinrichtung (6) mit einem Schwungrad (F′) ausgestattet ist.