DE69117552T2

DE69117552T2 - Optisches Dokumentabtastsystem

Info

Publication number: DE69117552T2
Application number: DE69117552T
Authority: DE
Inventors: Edward C Bock
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1990-03-12
Filing date: 1991-03-12
Publication date: 1996-09-19
Anticipated expiration: 2011-03-13
Also published as: EP0448275A3; DE69117552D1; JPH04220067A; US4982236A; EP0448275A2; EP0448275B1

Description

Diese Erfindung betrifft ein optisches Vorlagenabtastsystem für eine Vorlagenverfielfältigungsmaschine und betrifft insbesondere die Einrichtung zum Halten der optischen Bauteile, die während des Vorlagenabtastvorgangs verwendet werden.
Auf dem Gebiet der Vorlagenvervielfältigung wird eine ursprüngliche Vorlage, die vervielfältigt werden soll, typischerweise auf einer ortsfesten Platte angeordnet und mit einem optischen, schrittweisen Zeilenabtastsystem beleuchtet. Von der Vorlage reflektierte Lichtstrahlen laufen entlang einem optischen Weg und werden durch eine Linse auf ein photoempfindliches Bildelement geworfen. Das latente Bild der Vorlage, das auf dem Bildelement gebildet worden ist, wird dann durch geeignetes Markierungsmaterial entwickelt, und das entwickelte Bild wird auf ein Aufzeichnungsmedium übertragen, wie Papier. Verschiedene Arten von Abtastmechanismen sind auf dem Gebiet bekannt, wobei aber die am häufigsten verwendeten, ein Paar Führungsschienen verwenden, die in einer parallelen Ebene unterhalb der Vorlagenplatte angebracht sind. Die Abtastkomponenten werden auf einem oder mehreren Abtastschlitten befestigt, die von einer Kabelanordnung angetrieben werden, damit sie unter der Platte hin- und zurücklaufen, und werden von den Führungsschienen getragen. Beispiele solcher Abtastsysteme nach dem Stand der Technik verwenden eine längliche Beleuchtungslampe und Abtastspiegel, um die Vorlage abzutasten/zu beleuchten, wie es in den US-Patenten 4,367,945, 4,155,641 und 4,603,963 gezeigt ist. Die Vorlage, die wiedergegeben werden soll, kann auch von einer Raster-eingangsabtastvorrichtung (RIS) typischerweise eine CCD Sensormehrfachanordnung, abgetastet werden. Die Abtastvorrichtung vom Typ der RIS wird zur Bewegung unterhalb der Vorlagenplatte gehalten und in der Abtast-, Wiederabtast-Richtung durch eine Abtastvorrichtung bewegt, die grundsätzlich ähnlich denjenigen ist, die in den oben angegebenen Patenten verwendet werden. US-Patent 4,4,500,197 offenbart ein Abtasttragesystem von einem RIS-Typ. Das Abtastsystem nach dem Stand der Technik kann dadurch gekennzeichnet werden, daß es an den Seiten einer Rahmeneinrichtung befestigt ist und von ihr gehalten wird. Somit offenbart US-Patent Nr. 4,367,945 von Abe eine Abtasttragstruktur fur eine elektrostatische Kopiermaschine, die eine Führungsschiene 22 und eine Führungsstange 23 umfaßt, die zusammen die Last von zwei bewegbaren Schlitten 12 und 14 tragen und aufnehmen, während sie von Rahmenelementen 20 und 21 gehalten werden. US-Patent 4,155,641 von Sagara u.a. offenbart eine Abtastvorrichtung, die drei parallele Führungsstangen 52, 53 und 54 umfaßt, die an einem Trägerelement 20 angebracht sind und die Lasten tragen, die von den zwei bewegbaren, optischen Abtastschlitten 50 und 51 aufgebracht werden. Die US-Patente Nr. 4,603,963 von Hinton u.a. und 4,710,017 von Watanabe u.a. sind Druckschriften, die Abtastsysteme umfassen, die ein Paar von einem Rahmen gehaltenen, parallelen Führungsteilen umfassen, die den Stoß und die Lasten einer sich bewegenden Schlittenvorrichtung in einer elektrostatischen Kopiermaschine aufnehmen. US-Patent Nr. 4,500,197 von Dannatt offenbart eine Tragstruktur für eine Flachbett-Abtastvorrichtung, die ein Paar paralleler, länglicher Führungsstangen 50 und 62 umfaßt, die an einer linken und rechten Endplatte 14 und 16 befestigt sind, die eine steife Stütze für die Lasten bilden, die von einer bewegbaren, optischen Abtastschlittenvorrichtung 12 einer RIS aufgebracht werden.
US-A-4,218,127 offenbart ein optisches Abtastsystem für eine kompakte Kopiervorrichtung, in der ein Abtastschlitten unterhalb einer Platte hin- und herbewegt wird, die eine Original- Vorlage enthält, die kopiert werden soll. Das Antriebssystern für den Schlitten enthält eine Antriebsseilscheibe, ein Antriebsseil und eine Leerlaufseilscheibe, die den Schlitten (auf Führungsschienen) durch seinen Abtastzyklus bewegen.
Bei jedem der obigen Systeme nach dem Stand der Technik, die für die bekannten Abtastsysteme repräsentativ sind, verlangen die Abtastkomponenten, die auf den Führungsschienen angebracht sind, eine einheitliche Verbindung mit einer formalen Rahmenstruktur, wobei die Rahmenstruktur die Stütze für die Masse der Führungsschienen und der optischen Abtastkomponenten liefert. Die Forderung nach einer Rahmenstruktur erhöht die Kosten des Abtastsystems, während die Befestigungsverbindung zwischen den Abtastkomponenten und den Rahmenseiten die Komplexität des Systems erhöht. Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Abtastvorrichtung in einer rahmenfreien Umgebung angebracht, indem eine wirksame Verwendung von der ureigenen Steifigkeit der Führungsschienen gemacht wird, um die Abtastkomponenten zu tragen. Genauer gesagt sind die Führungsschienen mit einer Einrichtung angebracht, die an einer Basisstütze angebracht ist. Die Seilspannung und die Abtastlastkomponenten sind auf der Mittellinie der Führungsschäfte angeordnet, wobei die Führungsschäfte nun die ganze benötigte Stütze liefern, die früher von den Seitenwänden des Rahmenteils geliefert wurden.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Bilderzeugungssystem zum schrittweisen Beleuchten einer Vorlage in einer Gegenstandsebene und zum Übertragen von reflektierten, schrittweisen Bildern zu einem photoempfindlichen Bildelement, wobei das Bilderzeugungssystem ein Beleuchtungs/Abtastsystem einschließt, das umfaßt;
einen Abtastschlitten, der sich hin- und herbewegend auf einem Weg entlang mindestens einer Führungsschiene bewegbar ist, die sich in einer Ebene unterhalb der und parallel zu der genannten Gegenstandsebene erstreckt, wobei die genannte Führungsschiene an ihren Enden an einer ersten und zweiten Haltestruktur befestigt ist, die genannte erste Haltestruktur eine Capstan-Seilscheibe aufweist und die genannte zweite Haltestruktur eine Leenaufseuscheibe aufweist, und ferner einschließt ein Antriebsseil, das um die genannte Capstan-Seilscheibe und die genannte Leerlaufseilscheibe herumgewickelt ist und mit dem genannten Schlitten verbunden ist, eine Vorrichtung zu drehen, der Capstan-Seilscheibe, wodurch der Abtastschlitten entlang dem genannten hin- und hergehenden Weg durch das genannte Antriebskabel angetrieben wird;
dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Leerlaufseilscheibe entlang der Mittellinie der genannten Führungsschiene angeordnet ist, wodurch sich das Kabel entlang und oberhalb der genannten Mittellinie erstreckt und die Führungsschiene die Stütze für den Abtastschlitten liefert.
Nur in beispielhafterweise werden Ausführungsformen der Erfindung nun unter Bezugnahme auf die beigefügten zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Vorlagenvervielfälgigungssystems ist, das die vorliegende Erfindung verkörpert.
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des optischen Abtastmechanismus des Systems der Fig. 1 ist.
Fig. 3 eine Draufsicht auf den optischen Abtastmechanismus der Fig. 1 ist.
Fig. 4 eine Seitenansicht des optischen Abtastmechanismus der Fig. 1 ist.
Fig. 5 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, wobei nur eine Abtaststützstruktur verwendet wird.
Nun auf Fig. 1 bezugnehmend befindet sich eine Rastereingangsabtast (RIS) -Vorrichtung 4 unterhalb einer Vorlagenpiatte 6. Die Vorrichtung 4 schließt einen Abtastschlitten 8 mit einer Mehrfacheinrichtung ein, der für eine hin- und hergehende Abtastbewegung durch zwei Tragschienen 10 (Fig. 2) gehalten ist. Die Schienen 10 erstrecken sich parallel zu der Platte und befinden sich zwischen unten beschriebenen Stützstrukturen. Der Abtastschlitten 8 für eine Mehrfachanordnung wird von einem Stützelement 12 getragen, das bewegbar auf Schienen 10 mittels Lagern oder Hülsen an der Reibungsgrenzfläche angebracht ist. Die Photosensor-Mehrfachanordnung 14, die eine lineare Mehrfachanordnung von photoempfindlichen Abtasteinrichtungen, wie CCD's oder Photodioden sein kann, die von einer Vorlage während einer Integrationsdauer reflektiertes Licht erfassen, wird von dem Teil 12 gehalten. Die Photosensoren entwickeln eine Ladung, die die Menge an erfaßtern Licht angibt. Die Mehrfachanordnung 14 kann mehrere, kleinere Mehrfachanordnungen umfassen, die an ihren Enden aneinanderstoßen, um eine ununterbrochene Mehrfachanordnung zu bilden, wie beispielsweise die Mehrfachanordnungen, die in US-Patent Nr. 4,604,161 von Araghi beschrieben sind.
Eine Vorlage 28, die auf der Platte 6 angeordnet ist, wird von einer Lampeneinrichtung beleuchtet, die an dem Teil 12 gehalten wird und eine Lampe 16 einschließt. Die Lampe lenkt, wenn sie von einer Stromversorgung (nicht gezeigt) erregt wird, Licht in Richtung zu der abzutastenden Vorlage. Licht von der beleuchteten Vorlage wird zu der Linse 18 reflektiert, die ein Bündel von bildübertragenden Faserlinsen umfaßt, die unter der Handelsbezeichnung "SELFOC" von Nippon Sheet Glass Company Limited hergestellt werden. Die Linse 18 lenkt von der Vorlage reflektiertes Licht zu der Abtastmehrfachanordnung 14. Nahe dem Bereich der Linse 18, der der Vorlage am nächsten ist, befindet sich ein Reflektor 20, der sich allgemein in Richtung zu der Vorlage erstreckt und vorteilhafterweise mit einer lichtreflektierenden, konkaven Oberfläche versehen ist, um weiter zu helfen, Licht von der Lampe 16 zu lenken, um die Vorlage zu beleuchten. Man erkennt natürlich, daß andere optische und Beleuchtungssysteme verwendet werden können, um die Vorlage zu beleuchten und Licht von ihr zu der Abtastrnehrfachanordnung zu lenken. Bei einem herkömmlichen Kopiervorgang wird die Vorrichtung 8 von der Position S&sub0; zu der Position S&sub1; bewegt. Während die Abtastvorrichtung über die Platte bewegt wird, werden die Sensoren der Sensormehrfachanordnung 14 wiederholt mit schrittweisen Bereichen der Vorlage, die kopiert werden soll, belichtet, wobei Ladungsinformationen, die das Bild auf der Vorlage angeben, zur Verwendung beim Anpassen an ein elektronisch-gespeichertes Bild der Vorlage erzeugt werden. Elektrische Ausgangssignale von der Mehrfachanordnung 14 werden verwendet, die Arbeitsweise einer Rasterausgangsabtast(ROS) -Einheit 21 zu steuern. Die Rasterausgangsabtasteinheit 21 bildet ein moduliertes Bildlichtmuster auf der aufgeladenen Oberfläche einer Photorezeptortrommel 22 an der Belichtungsstation B. Als ein Ergebnis dieses Bilderzeugungsvorgangs wird die Ladung auf der Trommeloberfläche selektiv in dem mit Licht belichteten Bereichen zerstreut, wodurch die ursprüngliche Eingangsszenen-Information auf der photoleitfähigen Plattenoberfläche in der Form eines latenten Ladungsbildes aufgezeichnet wird. Als nächstes wird die das Bild tragende Plattenoberfläche in der Drehrichtung der Trommel zu einer Entwicklungsstation C transportiert, in der Tonermaterial auf die aufgeladene Oberfläche aufgebracht wird, wodurch das latente Ladungsbild sichtbar gemacht wird. Das nun entwickelte Bild wird mit einem Trägerblatt 23, wie Papier oder ähnlichem, innerhalb einer Übertragungsstation D in Berührung gebracht, in der das Tonerbild elektrostatisch von der photoleitfähigen Plattenoberfläche auf die berührende Seite des Trägerblattes angezogen wird. Die Station E stellt einen Mechanismus zum Reinigen von Toner von der Trommeloberfläche dar, und die Station A lädt die Oberfläche der Trommel 22 wieder auf. Die Steuerung des Betriebs der Rastereingabeabtastvorrichtung und der Rasterausgabeabtastvorrichtung wird durch eine sich an Bord befindende Mikroprozessor-Steuerungseinrichtung (nicht gezeigt) von der Art ausgeführt, die üblicherweise verwendet wird, Lichtlinsen und Rasterabtastvorrichtungen zu steuern.
Das optische System wird nunmehr im einzelnen und unter zusätzlicher Bezugnahme auf die Fig.en 2-4 beschrieben. Im Betriebsgrundmodus wird das Kopiergerät betrieben, getreu eine Kopie einer Vorlage 28 zu erzeugen, die mit der Bildseite nach unten auf eine Platte 6 aufgelegt ist. Dies wird ausgeführt, indem der Abtastschlitten 8 auf einem Abtastweg parallel zu der Platte bewegt wird. Der Schlitten 8 kann auf den Abtastschienen 10 entlang Teflonflächen 30,32 laufen, die gleitend die Schienen entlang oberen bzw. Seitenflächen berühren. An einem Ende befinden sich die Schienen 10 in Bohrungen 34, die an den Enden der Stützstruktur 36 gebildet sind. Die anderen Enden der Schienen 10 befinden sich in Jochen 38. Die Joche tragen auch die Leerlaufseurollen 40. Eine Stütze 42, die an einer Basisplatte 44 durch Schrauben 46 angebracht ist, dient dazu, das Joch und die Mehnaufseuscheiben in ihrer Lage einzuklemmen. Die Stützstruktur 36 ist an einer Basisplatte 44 in ähnlicher Weise befestigt. Die Struktur 36 trägt ein Capstan- Seilscheibenelernent 48. Die Seilscheibe 48 endet an dem nicht angetriebenen Ende in einer Lagereinrichtung 50. Das andere (angetriebene) Ende endet in einem Endschaft 52, der von einem Motor 44 über einen Synchronriemen 55 angetrieben wird. Um die Enden der Capstan-Seilscheibe 48 sind Antriebsseile 56 herumgewickelt. Jedes Antriebsseil kann entlang der Mitte seiner entsprechenden Schiene 10 ausgerichtet werden. Federn 58 legen eine Spannung an die Seile 56 an. Ein Ende von jedem Seil 56 ist um die Capstan-Seilscheibe 48 herumgewickelt und wird dort rundherum angetrieben, während das andere Ende in dem Halteteil 60 endet, das an dem Antriebsschlitten befestigt ist. Beim Betrieb treibt der Antriebsmotor 54 in Reaktion auf Kopiersignale die Capstan-Seilscheibe 48 an, die ihrerseits Seile 56 antreibt, die bewirken, daß der Schlitten 8 in einer von links nach rechts (Abtasten) und von rechts nach links (Wiederabtasten) Richtung bewegt wird. Die CCD Mehrfachanordnung 18 tastet das von der Vorlage 28 reflektierte Licht ab und erzeugt elektrische Signale, die periodisch zu der Rasterausgangsabtastvorrichtung (ROS) 21 übertragen werden. Die Rasterausgangsabtastvorrichtung 21 wird somit aktiviert, um selektiv die Oberfläche der Trommel 22 zu belichten, wodurch das latente Bild darauf gebildet wird. Die Stützstruktur 36 ist nur an einer Basisplatte 44 befestigt, wobei die Führungsschienen fest an beiden Enden befestigt sind. Die Antriebsseile sind entlang den Führungsschienen-Mittellinien angebracht, so daß daher die Seilspannung, die Abtastlasten des Abtastschlittens und die Leerlaufseilscheibe alle entlang der Mittellinie des Führungsschafts angeordnet sind. Die ureigene Steif igkeit jeder Führungsschiene wird somit verwendet, die Lasten des Systems aufzunehmen, wodurch die Notwendigkeit, eine Abstützung von dem vertikalen Rahrnenteil/Rahmenplatte wie bei dem Stand der Technik zu erhalten, aufgehoben wird.
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 5 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform ist der Schlitten 8 zentrisch über einer einzigen Führungsschiene 10 angeordnet. Die Capstan-Seilscheibeneinrichtung 48 ist in einer abgeschnittenen Rahmenstruktur 36' untergebracht. Die Anordnung des Kabel 56 und das Befestigen der Strukturen 36' und 42' entspricht ihren Gegenstücken, die in den Figuren 2-4 gezeigt sind.

Claims

1. Ein Bilderzeugungssystem zum schrittweisen Beleuchten einer Vorlage (28) in einer Gegenstandsebene und zum Übertragen von reflektierten, schrittweisen Bildern zu einem photoempfindlichen Bildelement (22), wobei das Bilderzeugungssystem ein Beleuchtungs/Abtastsystem einschließt, das umfaßt;

einen Abtastschlitten (8), der sich hin- und herbewegend auf einem Weg entlang mindestens einer Führungsschiene (10) bewegbar ist, die sich in einer Ebene unterhalb der und parallel zu der genannten Gegenstandsebene erstreckt, wobei die genannte Führungsschiene an ihren Enden an einer ersten und zweiten Haltestruktur (36, 42) befestigt ist, die genannte erste Haltestruktur (36) eine Capstan- Seilscheibe (48) aufweist und die genannte zweite Haltestruktur (42) eine Leerlaufseilscheibe (40) aufweist, und ferner einschließt ein Antriebsseil (56), das um die genannte Capstan-Seilscheibe und die genannte Leerlaufseilscheibe herumgewickelt ist und mit dem genannten Schlitten verbunden ist, eine Vorrichtung (54, 55) zu drehen, der Capstan-Seilscheibe, wodurch der Abtastschlitten entlang dem genannten hin- und hergehenden Schlitten durch das genannte Antriebskabel angetrieben wird;

dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Leerlaufseilscheibe entlang der Mittellinie der genannten Führungsschiene angeordnet ist, wodurch sich das Kabel (46) entlang und oberhalb der genannten Mittellinie erstreckt und die Führungsschiene die Stütze für den Abtastschlitten liefert.

2. Ein Bilderzeugungssystem, wie in Anspruch 1 beansprucht, in dem der Abtastschlitten entlang nur einer einzigen Führungsschiene bewegbar ist.

3. Ein Bilderzeugungssystem, wie in Anspruch 1 beansprucht, in dem der Abtastschlitten entlang zwei Führungsschienen bewegbar ist.

4. Ein Bilderzeugungssystem, wie in irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, in dem die erste und zweite Struktur jeweils an einer Basishalterung (44) befestigt ist.

5. Ein Bilderzeugungssystem, wie in irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, in dem die Leerlaufseilscheibe elastisch vorgespannt (58) ist, um eine Spannung auf das Führungsseil aufzubringen.

6. Ein Bilderzeugungssystem, wie in irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, in dem die Leerlaufseilscheibe in einem Joch (38) gehalten ist, was sich in der zweiten Haltestruktur befindet.

7. Ein Bilderzeugungssystem, wie in Anspruch 6 beansprucht, in dem das Ende der Führungsschiene, das an der zweiten Haltestruktur befestigt ist, in dem Joch angeordnet ist.

8. Ein Bilderzeugungssystem, wie in irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, in dem das genannte Bilderzeugungssystem eine Vorrichtung einschließt, um schrittweise die genannte Vorlage zu beleuchten und um reflektiertes Licht zu einer linearen Photosensor-Mehrfachanordnung (14) zu übertragen.

9. Ein Bilderzeugungssystem, wie in irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, in dem der Abtastschlitten ein Schlitten einer Rastereingangsabtastvorrichtung (RIS) ist.