Optischer Sensor für reflektierende und nichtreflektierende Materialien

Abstract

 Zur Abtastung von Materialien mit unterschiedlichem Reflexions­verhalten, wie Aufzeichnungsträgern (M) in Druckeinrichtungen, ist eine Reflexionslichtschranke (RL) vorgesehen, die die Rand­lochungen des Aufzeichnungsträgers (M) abtasten. Die Refle­xionslichtschranke (RL) ist in einem Referenzabstand (RA) zu einer Reflexionsfläche (RF) angeordnet, wobei zwischen Refle­xionsfläche (RF) und Reflexionslichtschranke (RL) sich ein lichtdurchlässiger Führungskanal (PK) zur Führung des abzuta­stenden Materials befindet. Gekoppelt mit der Reflexionslicht­schranke ist eine elektrische Auswerteanordnung mit Mikropro­zessorsteuerung (10), die das durch Reflexion des Lichtes an der Reflexionsfläche (RL) im Referenzabstand (RA) gewonnene Referenzsignal (VR) mit einem beim Abtasten des Materials ge­wonnenen Materialsignal (VM) vergleicht und in Abhängigkeit davon ein Abtastsignal (A3) erzeugt. Bei Einlegen des Papieres wird während eines Papiereinlegezyklusses (PE) der Erregerstrom des Leuchtelementes (LED) in der Reflexionslichtschranke (RL) abgeglichen. Damit erfolgt eine Anpassung auf das Reflexions­verhalten des verwendeten Aufzeichnungsträgers sowie eine An­passung an den Alterungszustand der Reflexionslichtschranke (RL).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Abtastung von Mate­rialien mit unterschiedlichem Reflexionsverhalten.

[0002] 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.

[0003] 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.

[0004] 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.

[0005] Um sowohl reflektierende als auch nichtreflektierende Materia­lien abzutasten, war es deshalb bisher üblich, verschiedene Sensoren anzuordnen.

[0006] 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.

[0007] 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.

[0008] Wird das nichtreflektierende Material NM in den Papierkanal PK eingeschoben, so wird kein Licht reflektiert. Der Fototransi­storstrom im Fototransistor FT ist klein.

[0009] Ziel der Erfindung ist es deshalb, eine Anordnung mit einer Re­flexionslichtschranke bereitzustellen, mit der Materialien mit unterschiedlichem Reflexionsverhalten sicher detektiert werden können.

[0010] Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, die Anordnung so auszu­gestalten, daß sie insbesondere zur Überwachung des Aufzeich­ nungsträgertransports in Druckeinrichtungen verwendet werden kann.

[0011] Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs genannten Art gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

[0012] Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unter­ansprüchen gekennzeichnet.

[0013] 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.

[0014] 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.

[0015] Damit lassen sich sowohl nichtreflektierende als auch reflek­tierende Materialien sicher detektieren.

[0016] Die erfindungsgemäße Anordnung ist besonders geeignet zur Über­wachung des Aufzeichnungsträgertransportes in Druckeinrichtun­gen, bei denen Aufzeichnungsträger mit unterschiedlichem Re­flexionsverhalten (Hochglanz, metallisiert, dunkel) verwendet werden sollen.

[0017] 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.

[0018] 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.

[0019] 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.

[0020] 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.

[0021] 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.

[0022] 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.

[0023] 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.

[0024] 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.

[0025] 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.

[0026] 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 Ver­ hältnis 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.

[0027] 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.

[0028] 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.

[0029] Am vorderen Ende der Klappe K befindet sich die reflektierende

[0030] 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.

[0031] 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.

[0032] 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.

[0033] 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.

[0034] Die Funktion der Schaltungsanordnung wird im folgenden anhand der Impulsdiagramme der Figur 12 näher erläutert.

[0035] 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.

[0036] 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 unter­ drückt wird. Damit wird sichergestellt, daß allein die Vorder­kante der Perforationslöcher abgetastet wird.

[0037] 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.

[0038] 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.

[0039] 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 erregen­ den 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.

[0040] Die Funktion dieses LED-Stromabgleiches wird nunmehr anhand der Figur 12 näher beschrieben.

[0041] 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 verän­ dert 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.

[0042] 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.

[0043] 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.

[0044] 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.

[0045] 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.

[0046] 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.

[0047] 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.

[0048] 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.

Bezugszeichenliste

[0049] 

LED Leuchtdiode

FT Fototransistor

PK Papierkanal

AF absorbierende Fläche schwarz

RF reflektierende Fläche

RM reflektierendes Material, Aufzeichnungsträger

NM nichtreflektierendes Material, Aufzeichnungsträger

A Abstand

AB Abstrahlbereich

EB Empfindlichkeitsbereich

IFR Fototransistorstrom im Referenzabstand RA

RA Referenzabstand

S1 Glasscheibe

S2 Glasscheibe an der reflektierenden Fläche

M Aufzeichnungsträger

EE Einbauebene

IR Fototransistorstrom bei reflektierendem Material

IN Fototransistorstrom bei nichtreflektierendem Material

TB Traktorband

N Nippel

K Papierandruckklappe

B Befestigungsblech

RL Reflexionslichtschranke

L Leiterplatte

R Abgleichwiderstand

SCH Schraube

AA Auswerteanordnung

AT Abtasteinrichtung

10 Mikroprozessor

11 Port (Anpassungsschaltung)

12 Komparator

13 Eingangswiderstand

14 Spannungs-/Stromwandler

15 Abtastanordnung

16 Ausgang

UM Materialpegel

AI Abtastimpulse

PE Papiereinlegezyklus

UR Referenzpegel

UZ zulässiger Bereich

SP Überwachungsschwelle

17 Ausgang, Warnsignal

18 Referenzspannungsquelle

19 Behältnis

20 Führungselement

21 Anschlußstecker

ME Meß- und Abgleichanordnung

22 Amperemeter

23 Voltmeter

24 Widerstand

25 Spannungsquelle

26 Stecker

Tl - T8 Zeitpunkte

Ansprüche

1. 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 (RL) 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) befin-' det 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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).

Zeichnung