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Diese
Erfindung bezieht sich auf Verbrauchsprodukte, wie z.B. austauschbare
Tonerkassetten von Laserdruckern, und insbesondere auf Techniken zur
Erfassung des Zustands solcher Verbrauchsprodukte.
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Viele
unterschiedliche Druckgeräte
verwenden austauschbare Tonerkassetten. Beispielsweise sind Laserdrucker,
Multifunktionsperipheriegeräte (MFPs;
MFP = multiple function peripheral device) und Kopiergeräte mit austauschbaren
Tonerkassetten ausgestattet, die ermöglichen, daß ein Benutzer den Toner schnell
und effizient nachfüllen
kann, wenn das Gerät
den Toner aus einer vorhandenen Kassette verbraucht hat. Ein Problem,
das der Verwendung von austauschbaren Tonerkassetten zugeordnet
ist, ergibt sich dann, wenn einer Kassette unerwartet der Toner
ausgeht, während
ein Benutzer versucht, Dokumente zu drucken. Häufig ist ein Benutzer nicht
damit vertraut, wie die Kassette zu ersetzen ist, ersetzt die Kassette
nur ungern, oder ist in Eile, um die Kassette auszutauschen, da
die Erzeugung eines Dokumentenausgabeauftrags abgeschlossen werden muß. Folglich
gibt es einen Bedarf danach, das Ende der Lebensdauer für Verbrauchsprodukte,
wie z.B. für
austauschbare Tonerkassetten, vorhersagen zu können, wobei auf diesem Gebiet
gegenwärtig
verschiedene Techniken bekannt sind, um einem Benutzer anzuzeigen,
daß der
Austausch einer Tonerkassette erforderlich ist.
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Ein
Problem, dem man sich bereits früher
zugewendet hat, betrifft das Bestimmen des Benutzungszustands einer
vorhandenen Tonerkassette, d.h. ob eine Tonerkassette neu oder gebraucht
ist. Sowohl Laserdrucker als auch Kopierer haben implementierte
Benutzungszustandsmerkmale. Frühere Lösungen zum
Bestimmen des Benutzungszustands von austauschbaren To nerkassetten
umfassen eine aktive Erfassung des Tonerpegels durch eine einer Anzahl
von Techniken, wie z.B. durch optische und magnetische Sensoren,
Sicherungen, usw. Bei diesen Lösungen
ist es jedoch erforderlich, daß eine
zusätzliche
Hardware zu der Kassette hinzugefügt wird, und daß außerdem ein
Druckmechanismus ausgelegt ist, um diese Aufgabe zu erfüllen. Die
Verwendung dieser Lösungen
wird auf dem Gebiet der Druck- und Kopiertechnologien beherrscht.
Diese Lösungen
machen jedoch das Produkt komplexer und teurer.
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Neuerdings
haben die Kunden den Wunsch, Verbrauchsprodukte, wie z.B. Tonerkassetten
für Laserdrucker,
verwalten bzw. überwachen
zu können. Um
insbesondere in Netzwerkumgebungen Verbrauchsprodukte zu verwalten,
müssen
zusätzliche Informationen
bezüglich
des Betriebs des Peripheriegeräts
oder Druckers erhalten werden. Die Fähigkeit, bestimmen zu können, ob
eine Tonerkassette neu oder gebraucht ist, ist zu einem wesentlichen
Bestandteil von Informationen geworden, wenn Verbrauchsprodukte
verwaltet werden. Wenn ein Drucker erfassen kann, ob eine Tonerkassette
neu oder gebraucht ist, kann die Verbrauchsproduktverwaltung verbessert
werden. Ohne eine solche Fähigkeit fehlen
Informationen, die notwendig sind, um Verbrauchsprodukte zu verwalten,
und die Benutzungsmodelle von Tonerkassetten werden beeinträchtigt.
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Es
sind neuerdings mehrere Versuche mit vorhandenen Produkten durchgeführt worden,
um zu überwachen,
ob eine Kassette neu oder gebraucht ist. Eine solche Technik bestimmt
den Tonerpegel im wesentlichen dadurch, indem die Pixel gezählt werden,
die während
aufeinanderfolgender Druckaufträge
verwendet werden. Eine solche Technik liefert jedoch keine Feedback-Lösung. Folglich
wird der tatsächliche
Tonerpegel in einer Tonerkassette nicht physisch bestimmt. Beispielsweise
ist es jedesmal, wenn ein Benutzer als Ergebnis eines Papierstaus oder
einer anderen Fehlfunktion eine Tonerkassette entfernt und erneut
einbaut, erforderlich, daß der Drucker
den Benutzer zu einer Eingabe auffordert, um danach zu fragen, ob
gerade eine neue Kassette eingebaut worden ist. Unter der Annahme,
daß der Kunde
korrekt antwortet, ist der Drucker in der Lage, die Pixel korrekt
zu zählen,
um den verbleibenden Tonerpegel zu bestimmen, wobei für den Benutzer
oder Kunden lediglich die zusätzliche
Unannehmlichkeit des Beantwortens auftritt. Wenn jedoch der Kunde auf
diese Aufforderung nicht korrekt oder überhaupt nicht antwortet, wird
dadurch die Tonerpegelfunktionalität ungenau. Folglich besteht
gegenwärtig
ein Bedarf nach einer verbesserten und preisgünstigen Technik zur genauen Überwachung
des Zustands einer Tonerkassette, so daß das Peripheriegerät oder der
Drucker solche Informationen zur Verfügung hat, um die Verwaltung
oder Überwachung
von Verbrauchsprodukten zu verbessern.
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Folglich
besteht ein Bedarf danach, den Zustand eines Verbrauchsprodukts,
wie z.B. einer Tonerkassette, zu erfassen, ohne den Aufwand für aktive
Erfassungselemente, wie z.B. Sensoren und Sicherungen, zu erhöhen. Außerdem besteht
ein Bedarf nach einer genauen und preisgünstigen Technik zum Bestimmen
des Betriebszustands einer austauschbaren Tonerkassette auf eine
Weise, die nicht für
Bedienungsfehler oder für
eine Unaufmerksamkeit durch die Bedienperson oder den Benutzer anfällig ist.
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Aus
der US-5,913,098 A ist ein Laserdrucker mit einer Einrichtung zum
Erfassen der Menge des noch verbrauchbaren Drucktoners bekannt.
Diese Einrichtung zum Erfassen des verbliebenen oder noch verbrauchbaren
Drucktoners misst den Stromverbrauch des Antriebsmotors eines Tonermittelförderbaugliedes.
Der Motorantriebsstrom nimmt mit abnehmendem Tonerstand ab, so dass
bei Abfall des gemessenen Motorantriebsstroms auf einen minimalen
Stromwert auf den vollständigen
Verbrauch des Toners geschlossen wird.
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Aus
der US-5,038,173 ist ein Erfassungsmechanismus bekannt, mit dem
erfasst werden kann, ob eine photoempfindliche Trommel erstmals
verwendet wird oder bereits verwendet worden ist. Der Erfassungsmechanismus
umfasst einen an der Trommel angebrachten und von dieser hervorstehenden,
abbrechbaren Abschnitt. Ferner umfasst der Erfassungsmechanismus
einen Sensor, der bei Einsetzen einer neuen Trommel zunächst ausgeschaltet
wird. Der abbrechbare Abschnitt wird bei einer anfänglichen
Drehung der Trommel abgebrochen, wodurch ein Betätigungshebel außer Eingriff
mit dem Abschnitt kommt. Hierdurch wird der Sensor eingeschaltet.
Der Sensor wird also nur dann in einen eingeschalteten Zustand gebracht,
wenn die photoempfindliche Trommel erstmals Verwendung findet. Für diese
Technik bedarf es jedoch eines eigenen Sensors zur Abfassung der
Lage des Betätigungshebels.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erfassen
des Zustands eines Verbrauchsprodukts für einen Drucker zu schaffen, mit
der die anfängliche
Verwendung einer Verbrauchsproduktkassette bei einfacherer Bauweise
der Vorrichtung zum Erfassen des Zustands des Verbrauchsprodukts
erfasst werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der Zustand
eines Verbrauchsprodukts erfaßt
werden kann, ohne daß zusätzliche
Kosten und eine zusätzliche
Komplexität,
die aktiven Erfassungselementen zugeordnet sind, hinzugefügt werden
müssen.
Ein weiterer Vorteil wird dadurch geliefert, daß man in der Lage ist, den
Zustand eines austauschbaren Verbrauchsprodukts, wie z.B. den Benutzungszustand,
oder den physischen Zustand zumindest einer Komponente, die dem
austauschbaren Verbrauchsprodukt zugeordnet ist, erfassen zu können.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf
die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
schematische und vertikale Teilschnittansicht eines Peripheriegeräts in der
Form eines elektrophotographischen Druckers (EP-Drucker), der eine
Vorrichtung zum Erfassen des Betriebszustands einer Tonerkassette
gemäß einer
Implementierung der vorliegenden Erfindung verwendet.
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2 eine
vergrößerte schematische
und vertikale Teilschnittansicht des Druckers von 1, die
einen Getriebezug darstellt, der mit einer organischen photoleitfähigen Trommel
(OPC-Trommel; OPC = organic photoconductive) der Tonerkassette gekoppelt
ist.
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3 eine
charakteristische graphische Darstellung der Drehkraft über der
Zeitdauer für
einen Dauerdruckauftrag unter Verwendung einer charakteristischen
Tonerkassette, die in einem Dauerdruckmodus arbeitet.
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4 eine
charakteristische graphische Darstellung der Drehkraft über der
Zeitdauer für
ein Druckgerät,
das in einem Dauerdruckmodus arbeitet.
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1 zeigt
ein Peripheriegerät
in der Form eines Druckers 10, in das die Merkmale gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgenommen sind und das eine Vorrichtung zum Erfassen
des Zustands eines Verbrauchsprodukts in einem Drucker aufweist,
die durch das Bezugszeichen 12 identifiziert ist. Die Erfassungsvorrichtung 12 umfaßt einen
Antriebsmotor 16 und eine Elektronikanordnung 48.
Die Vorrichtung 12 wirkt mittels eines ersten Getriebezugs 18 mit
einer Verbrauchsproduktkas sette 14 zusammen, um eine photoleitfähige Trommel
(PC-Trommel; PC = photoconductive) 22 in eine Drehung während einer Druckoperation
drehbar anzutreiben. Gemäß einem Aufbau
ist die photoleitfähige
(PC-)Trommel 22 eine organische photoleitfähige (OPC-)Trommel.
Es sollte jedoch offensichtlich sein, daß auch andere Ausführungen
von Photoleitertrommeln verwendet werden können. Die OPC-Trommel 22 wird über einen
zweiten Getriebezug 20 in eine gemeinsame Drehung mit einer
Entwicklerrolle 24 angetrieben. Ein dritter Getriebezug 31 treibt über die
Drehung der Entwicklerrolle 24 eine Mehrzahl von Mischschaufeln 28 an.
Die Mischschaufeln 28 sind in einem Tonervorratsreservoirgehäuse 26 positioniert,
in dem Toner für
eine Zuführung über eine
Entwicklerrolle 24 zu der Oberfläche der OPC-Trommel 22 enthalten
ist.
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Wie
es in 1 gezeigt ist, ist die Kassette 14 eine
Verbrauchsproduktkassette, die in der Form einer Tonerkassette konfiguriert
ist. Es sollte jedoch offensichtlich sein, daß die Verbrauchsproduktkassette 14 auch
eine Tragestruktur, die eine photoleitfähige Trommel 22 trägt, ein
Gehäuse,
das einen Toner trägt
und in dem zumindest eine Mischschaufel vorgesehen ist, oder ein
beliebiges anderes Verbrauchsprodukt sein kann, das ein drehbares
Bauglied aufweist, das entweder direkt oder indirekt durch einen Antriebsmotor 16 in
eine Drehung angetrieben wird, und das einen Widerstand ausüben kann,
der aufgrund von Änderungen
des dem Motor 16 zugeordneten Betriebszustands und aufgrund
von Änderungen
des Drehwiderstands, der durch das drehbare Bauglied ausgeübt wird, über den
Antriebsmotor 16 erfaßbar
ist.
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In 1 ist
ferner gezeigt, daß die
Kassette 14 ein drehbares Bauglied 25 aufweist,
das von der Kassette getragen wird, und das direkt oder indirekt von
dem Antriebsmotor 16 gedreht wird. Gemäß einem Aufbau ist das drehbare
Bauglied 25 in 1 in der Form der Entwicklerrolle 24 dargestellt.
Es sollte jedoch offensichtlich sein, daß die photoleitfähige Trommel 22 und
die Schaufel 28 ebenso wie die Zahnräder 74–77 (wie
in 2 gezeigt) auch drehbare Bauglieder sind.
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Obwohl
diese Erfindung bezüglich
einer üblichen
Tonerkassette vorgestellt wird, bei der eine Entwicklerrolle für einen
Austausch zusammen mit dem Toner getragen wird, sollte es offensichtlich
sein, daß diese
Erfindung auch bei Entwicklereinheiten, in Farbtonereinheiten oder
anderen Verbrauchsproduktkassetten implementiert werden kann, bei
denen nicht alle Betriebskomponenten in der Kassette getragen werden,
bei denen jedoch ein drehbares Bauglied in einer drehbaren Ineingriffnahme
mit einem Antriebsmotor der zugeordneten Vorrichtung plaziert ist.
Folglich ist jede Vorrichtung, die ein drehbares Bauglied aufweist,
das für
eine Ineingriffnahme mit einem Antriebsmotor 16 für eine gemeinsamen
Drehung vorgesehen ist, derart, daß an dem Motor Drehkraftschwankungen überwacht
werden können,
und die eine Vorhersage des Betriebszustands des drehbaren Bauglieds
(oder anderer sich gemeinsam drehender Bauglieder) ermöglicht,
für eine
Verwendung der vorliegenden Erfindung geeignet und wird als in den
Schutzbereich der beiliegenden Ansprüche fallend betrachtet.
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Wie
es in 1 gezeigt ist, wird ein Blatt Papier 30 über eine
Mehrzahl von Zuführungsrollen 32 gegen
die Photoleitertrommel 22 zugeführt, an der ein Bild auf das
Blatt übertragen
wird. Während
des Betriebs führt
der Drucker 10 mit jeder vollständigen Umdrehung der photoleitfähigen Trommel 22 einen vollständigen Zyklus
von Bilderzeugungsoperationen durch, wobei ein elektrophotographischer
Drucker 12 einen Festkörperlaser 44 verwendet,
der die photoleitfähige
Trommel 22 abtastet und dieselbe belichtet, wodurch ein
latentes Bild auf der Trommel 22 erzeugt wird. Daraufhin
wird Pulvertoner aus dem Gehäuse 26 über die
Entwicklerrolle 24 zugeführt, um den Toner entlang des
latenten Bildes auf die Trommel 22 aufzubringen.
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Wie
es in 1 gezeigt ist, führt der Drucker 10 mit
jeder vollständigen
Umdrehung der photoleitfähigen
Trommel 22 einen vollständigen
Zyklus von Bilderzeugungsoperationen durch. Beginnend mit einem
Prozeßeinleitungspunkt
(nicht gezeigt) auf der Trommel 22 lädt eine Ladecorona, ein Ladedraht, eine
Laderolle oder eine andere Ladevorrichtung 34 die photoleitfähige Trommel 22 elektrostatisch.
Anschließend
belichtet ein Kombinationsdrucker- und Bilderzeugungsoptikarray,
oder ein Laser, 44 die photoleitfähige Trommel 22 mit
einem Bildlichtmuster, was zu einer selektiven Entladung des vorher
gleichmäßig geladenen
Bereichs, der während
des vorherigen Schrittes erzeugt wurde, führt, wobei dies ein elektrostatisches
Bild ergibt. Die Tonerkassette 14 führt dann elektrostatisch geladene
Pulvertonerteilchen (entweder schwarze oder farbige) zu der photoleitfähigen Oberfläche auf
der Trommel 22 zu, wobei der Photoleiter auf der Trommel 22 mit
den Teilchen entwickelt wird, die selektiv auf den geeignet geladenen
Regionen anhaften. Eine zweite Corona oder Entladecorona 36 lädt die Rückseite
des Papiers 30, derart, daß der Toner von der photoleitfähigen Trommel 22 auf
das Papier 30 übertragen
wird, wenn sich das Papier 30 und die Trommel 22 in
der Region der Ladecorona 36 berühren. Anschließend fixiert
eine Fixierungs- oder Schmelzstation, die ein Paar heiße Fixierungsrollen 38 aufweist,
den übertragenen
Pulvertoner thermisch, d.h. durch Verschmelzen, auf dem Papier 30.
Außerdem
ist eine Entladelampe 42 konfiguriert, um die Oberfläche der
Trommel 22 vollständig
zu entladen, bevor dieselbe erneut durch den Coronadraht 34 geladen
wird. Schließlich
reinigt eine Reinigungsstation, die eine Reinigungsklinge 40 aufweist,
jeglichen Resttoner von der Oberfläche der photoleitfähigen Trommel 22,
wodurch eine erneute Einleitung des Zyklusses ermöglicht wird,
der mit dem Anfangsprozeßeinleitungspunkt
auf der Trommel 22 beginnt.
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Während des
Betriebs überträgt die Entwickler-
oder Entwicklungsrolle 24 Toner aus dem Tonerbad in dem
Gehäuse 26 auf
die photoleitfähige
Trommel 22. Typischerweise wird ein Trockentoner verwendet,
der aus feinen thermoplastischen Teilchen besteht, die mit einem
ferromagnetischen Material, wie z.B. Eisen, imprägniert sind. Die Entwicklerrolle 24 enthält einen
internen Magneten, dessen negativer Pol den Toner anzieht. Eine
tribo-elektrische Aufladung ergibt eine negative Ladung der Teilchen.
Die Entwicklerrolle 24 ist elektrisch vorgespannt, um den geladenen
Toner auf die Bildbereiche auf der Trommel 22 abzustoßen. Auf
diese Weise wird der Toner auf die photoleitfähige Trommel 22 übertragen,
um ein Muster auf derselben zu bilden, das ein Bild, das über den
Laser 44 zugeführt
wird, dupliziert.
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Wie
es in 1 gezeigt ist, umfaßt die Elektronikanordnung 48 eine
Steuerungsschaltungseinrichtung 50, einen Formatierer 52 und
eine Lasertreibersteuerungseinrichtung 54. Die Steuerungsschaltungsanordnung 50 weist
typischerweise eine Steuerungsschaltungsplatine auf, die elektronische
Anordnungen enthält,
die auf derselben angebracht sind. Entsprechend weist der Formatierer 52 typischerweise
eine Formatiererplatine auf, die elektronische Anordnungen enthält, die
auf derselben angebracht sind. Die Steuerungsschaltungsanordnung 50 umfaßt eine
Datenspeicherungsvorrichtung (oder einen programmierbaren Speicher) 56 und
einen Mikroprozessor (oder eine Verarbeitungsschaltungsanordnung) 58.
Entsprechend umfaßt
der Formatierer 52 einen programmierbaren Speicher 60,
einen Mikroprozessor (oder eine Verarbeitungsschaltungsanordnung) 62,
einen Taktgeber 64 mit variabler Frequenz und einen Seitenpuffer 66.
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2 stellt
einen mechanischen Widerstand oder ein mechanisches Widerstandselement 68 dar, das
durch einen zweiten Getriebezug 20 (von 1) geliefert
wird. Es sollte jedoch offensichtlich sein, daß dieses Merkmal auch durch
den ersten Getriebezug 18 oder den dritten Getriebezug 21 oder
auch durch eine beliebige andere drehbare Komponente geliefert werden
kann, die der Tonerkassette 14 (von 1) zugeordnet
ist. Der mechanische Widerstand 68 ist insbesondere durch
einen Finger 70 mit starrer Struktur gebildet, der vorzugsweise
einstückig
aus dem Tonerkassettengehäuse
geformt ist, und der sich von einer Endoberfläche des Zahnrads 74 entlang
des Endes der photoleitfähigen
Trommel 22 radial nach innen erstreckt. Das Zahnrad 74 ist
aus einem Kunststoffmaterial gebildet, aus dem ein einstückig gebildeter
Abbrechstreifen 72 direkt geformt ist. Eine Drehung der
Trommel 22 über
das Zahnrad 74 mittels des Antriebsmotors und der Zahnräder (nicht gezeigt)
bewirkt eine Drehung der Trommel 22 und des Zahnrads 74,
derart, daß der
Streifen 72 an den Finger 70 anstößt und denselben
in Eingriff nimmt, wodurch bewirkt wird, daß der Streifen 72 von
dem Zahnrad abbricht. Obwohl der Streifen 72 auf dem Zahnrad 74 gebildet
ist, ist es ferner offensichtlich, daß der Finger 70 auch
auf dem Zahnrad 74 vorgesehen sein kann, wenn der Abbrechstreifen 72 einstückig aus
dem Tonerkassettengehäuse
gebildet ist. Es wäre
außerdem
auch möglich,
daß der
Streifen 72 und/oder der Finger 70 mit starrer
Struktur an einem beliebigen der Zahnräder 75–77 oder
an einem beliebigen anderen sich bewegenden Bauglied auf der Tonerkassette
angebracht sind/ist, das in der Lage ist, einen physischen Widerstand
auszuüben,
der sich als eine Erhöhung
des Stroms, der von dem Antriebsmotor verwendet wird, zeigt, so
daß der "neue Zustand" einer Tonerkassette
erfaßt
werden kann.
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Ein
solcher mechanischer Widerstand 68 wird verwendet, um entsprechend
einer Erhöhung der
Drehkraft, die erforderlich ist, um den Antriebsmotor 16 zu
drehen, eine Impulsspitze (Spike) bei der Stromaufnahme, die von
dem Hauptantriebsmotor verwendet wird, zu erzeugen. Eine solche
Erhöhung der
Stromaufnahme ist von der Verarbeitungsschaltungsanordnung der erfindungsgemäßen Erfassungsvorrichtung 12 (aus 1)
erfaßbar.
Folglich liefert die Verarbeitungsschaltungsanordnung 58 von 1 eine
Drehkrafterfassungsvorrichtung 57, die mit dem Antriebsmotor 16 gekoppelt
ist und die wirksam ist, um die Drehkraft, die von dem Antriebsmotor 16 erzeugt
wird, über
eine Erfassung der Stromaufnahme, die durch den Hauptantriebsmotor
verwendet wird, zu messen. Folglich liefert die Verarbeitungsschaltungsanordnung 58 auch
eine Strommeßvorrichtung 59.
Wie es in 2 gezeigt ist, ist ein Getriebezug 20 mit
einer Mehrzahl von Zahnrädern 74–77 dargestellt,
die für
eine gemeinsame Drehung miteinander gekop pelt sind. Das Zahnrad 74 ist
an einem Ende der photoleitfähigen
Trommel 22 angebracht, wobei das Zahnrad 75 an
einem entsprechenden Ende der Entwicklerrolle 24 angebracht
ist. Die zusätzlichen
Zahnräder 76 und 77 bilden
zusätzliche Zahnräder, die
zum Antreiben zugeordneter Komponenten in einer Tonerkassette geeignet
sind. Beispielsweise können
die Zahnräder 76 und 77,
die einem dritten Getriebezug 21 entsprechen, verwendet werden,
um die Mischschaufeln 28 und die Entwicklerrolle 24 miteinander
zu koppeln. Es sollte offensichtlich sein, daß die spezielle Größe und Konfiguration
für die
Zahnräder 74–77 abhängig von
den Durchmessern der Trommel 22 und der Rolle 24 und von
der Geschwindigkeit, mit der zugeordneten Komponenten angetrieben
werden müssen,
variieren werden. Es sollte ferner offensichtlich sein, daß die Zahnräder 74–77 nicht
notwendigerweise mit der tatsächlichen
Größe und Konfiguration
dargestellt sind, sondern daß dieselben
zu Darstellungszwecken der Funktionsweise des mechanischen Widerstands 68 in
einer vereinfachten Form gezeigt sind. Beispielsweise können die
Zahnräder 74–77 Sätze von
Untersetzungszahnrädern
aufweisen, die konfiguriert sind, um die relativen Drehgeschwindigkeiten
jeweiliger zugeordneter Drehbauglieder einzustellen. Folglich sollte
es offensichtlich sein, daß die
einzelnen Zahnräder 74–77 als
komplexe Zahnräder
oder Getriebe ausgebildet sein können,
bei denen benachbarte Abschnitte unterschiedliche Durchmesser aufweisen, und
die konfiguriert sind, um eine Zahnraduntersetzung zwischen benachbarten,
sich gemeinsam drehenden Zahnrädern
zu bewirken. Im Gegensatz zu dem spezifischen Vorsehen eines Streifens 72,
um der Erfindung die Merkmale eines mechanischen Widerstands 68 zu
verleihen, betrifft folglich der spezifische Aufbau der Zahnräder 74–77 nicht
die Implementierung der Erfindung.
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Details
eines Aufbaus für
einen Getriebezug sind in dem US-Patent
Nr.
US 5,812,183 A gemäß einem
gegenwärtig
im Stand der Technik bekannten Aufbau offenbart. Dieses US-Patent
Nr.
US 5,812,183 A wird
als Darstellung eines Aufbaus, der gegenwärtig im Stand der Technik bekannt
ist, hierin durch Bezugnah me auf genommen.
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Die
Erfassungsvorrichtung 12 der vorliegenden Erfindung, wie
sie in 1 dargestellt ist, besteht aus der Fähigkeit
des Druckers 10, eine Stromaufnahme durch den Hauptantriebsmotor 16 zu
messen und eine solche gemessene Stromaufnahme mit der Kenntnis
und Dokumentation des charakteristischen Drehkraft/Strom-Lebensdauerverlaufs
für eine
Tonerkassette 14 (aus 1) vergleichen
zu können.
Auf das Einfügen
hin einer neuen Kassette in einen Drucker ist der Drucker von 1 in
der Lage, die Anwesenheit der Kassette durch eine beliebige einer
Anzahl von Techniken, die gegenwärtig
im Stand der Technik bekannt sind, zu erfassen und ein Erfassungsschema
laufen zu lassen, das die Stromaufnahme durch den Antriebsmotor 16 über eine
bestimmte Zeitdauer erfaßt.
Eine Technik betrifft das Überwachen
des von einem Druckmechanismus aufgenommenen Stroms, der mit dem
Antriebsmotor 16 gekoppelt ist. Wenn diese Daten gesammelt
sind, werden diese dann mit einer charakteristischen Nachschlagtabelle
verglichen, die sich in dem Drucker 10, beispielsweise
in einem Speicher 60 des Formatierers 52 (von 1),
befindet.
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Wie
es in 2 gezeigt ist, wird der mechanische Widerstand
ausgeübt,
wenn der Abbrechstreifen 72 den Strukturfinger 70 in
Eingriff nimmt, wodurch eine künstliche
Impulsspitze im Drehwiderstand des Getriebezugs 20 erzeugt
wird, so daß der charakteristische
Drehkraft/Strom-Verlauf eine Impulsspitze aufweist, die die Tonerkassette
auf eine einfache Weise als eine neue Tonerkassette identifiziert.
Auf das Abbrechen des Streifens 72 hin wird der mechanische
Widerstand 68 deaktiviert, wobei der normale Drehkraft/Strom-Verlauf
für die
Tonerkassette realisiert wird. Es sollte offensichtlich sein, daß eine beliebige
Anzahl von mechanischen Widerständen
für den
mechanischen Widerstand 68 von 2 eingesetzt
werden können.
Beispielsweise kann eine beliebige Anzahl von Abbrechstreifen, Klammern,
ein Nockenwiderstand usw. verwendet werden, um diesen Widerstand
zu bewirken. Die Fähigkeit,
einen solchen Drehwiderstand zu bewirken, ermög licht, daß der Drucker bestimmen kann,
ob sich eine Tonerkassette in einem "neuen" Zustand oder einem "gebrauchten" Zustand befindet. Solche Informationen
können
dann in ein beliebiges einer Anzahl von gegenwärtig verfügbaren Verbrauchsproduktverwaltungsmodulen
eingegeben werden, die sich in dem Drucker und/oder einem zugeordneten
Hostcomputer (nicht gezeigt) befinden.
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Während des
Betriebs wird der Oberflächenzustand
der organischen photoleitfähigen (OPC-)Trommel 22 bezüglich der
korrekten Funktionsweise der Trommel 22 kritisch. Die Oberflächen-Rheologie
der Trommel 22 ist ein Faktor beim Bestimmen des Gesamtoberflächenzustands
auf der Trommel 22. Die Oberflächen-Rheologie auf der Trommel 22 kann
mittels der vorliegenden Erfindung gemessen werden, indem der Strom überwacht
wird, der von dem Antriebsmotor 16 benötigt wird, wenn die Trommel 22 über die
Getriebezüge 18, 20 und 21 angetrieben
wird. Die Überwachung
des durch den Antriebsmotor aufgenommen Stroms kann durchgeführt werden,
indem der Druckmechanismus überwacht
wird, der in dem Formatierer 52 enthalten ist. Das Überwachen
eines solchen Parameters in dem Druckgerät wird eine Vorhersage solcher
Faktoren wie der Lebensdauer der photoleitfähigen Trommel 22 und
des Oberflächenzustands
der Trommel 22 ermöglichen.
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Aus
früheren
experimentellen Arbeiten mit einem LaserJet-5Si-Laserdrucker von Hewlett-Packard
hat sich gezeigt, daß sich
die Drehkraft, die erforderlich ist, um eine Tonerkassette anzutreiben,
mit dem Alter der Tonerkassette erhöht. Solche Tonerkassetten umfassen
Zahnräder,
wie in 1 und 2 gezeigt, die verwendet werden,
um die photoleitfähige
Trommel 20 zu drehen, und Rührvorrichtungen, wie z.B. die
Mischschaufeln 28 (von 1). Diese
Beobachtung wird nicht unbedingt erwartet, da in der Nähe des Endes
der Lebensdauer einer Tonerkassette weniger Toner vorhanden ist,
und dadurch ein geringerer Widerstand an den Rührvorrichtungen, der durch
die Mischschaufeln 28 ausgeübt wird, vorhanden ist. Man
ging davon aus, daß am
Anfang der Lebensdauer die Misch schaufeln 28 den Widerstand
erhöhen
würden,
was ausreicht, um die erforderliche Drehkraft am Anfang der Benutzung
einer Tonerkassette zu erhöhen.
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Die
Untersuchung hat jedoch gezeigt, daß die zusätzliche Drehkraft, die aufgrund
der Mischschaufel 28 erforderlich ist, größer als
ein Versatz aufgrund einer zusätzlichen
Drehkraft ist, die während
der Benutzung einer Tonerkassette hinzugefügt wird und die sich aus Änderungen
des Oberflächenzustands
auf der photoleitfähigen
Trommel 22 ergibt. Insbesondere wird durch eine Verschlechterung
des Oberflächenzustands
auf der photoleitfähigen
Trommel 22 das erforderliche Drehmoment über der
Zeit mehr erhöht,
als die Mischschaufel 28 das Drehmoment verringert, wenn
die Tonerpegel abnehmen werden. 3 und 4,
die im folgenden beschrieben werden, weisen beigefügte Drehkraft/Zeitdauer-Plots auf, die eine
solche Erhöhung
der Drehkraft für
zwei unterschiedliche Typen von Kassetten, die getestet worden sind,
zeigen. Solche Ergebnisse liefern eine experimentelle Darstellung
einer größeren Population
von Tonerkassetten, die sich gegenwärtig im Test befinden.
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Wie
es in 3 und 4 gezeigt ist, wurde die Drehkraft
hergeleitet, indem der Strom gemessen wurde, der von dem Antriebsmotor 16 (aus 1), der
bei einem Ausführungsbeispiel
aus einem Schrittmotor besteht, benötigt wurde, um die Tonerkassettenantriebsanordnung
zu drehen. Wie es sowohl aus 3 als auch 4 zu
sehen ist, erhöht sich
der Drehkraftwert im allgemeinen mit der Anzahl von Seiten, die
mit der Zeit von einem Drucker gedruckt werden.
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Beispielsweise
stellt 3 die Drehkraft über der Zeit für einen
Druckauftrag dar, der zeitlich kontinuierlich zugeführt wird.
Um eine charakteristische Kurve der Drehkraft über der Zeit zu erzeugen, wird
mittels der Daten aus 3 ein einfacher Verlauf aus
einer Kurvenermittlung mit bester Anpassung, d.h. aus einer Fehlerquadrat-Kurvenanpassung
(least square curve fit), erhalten, um lokale Schwankungen der Kurve
der Drehkraft über
der Zeit zu glätten.
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Wie
es in 4 gezeigt ist, ist die Drehkraft über der
Zeit für
ein Druckgerät,
das in einem Dauerdruckmodus druckt, aufgetragen. Nochmals, eine charakteristische
Kurve der Drehkraft über
der Zeit wird durch Glätten
der Daten aus 4 durch Anpassen einer Kurve
mit bester Anpassung (best fit curve) an die in 4 vorliegenden
Daten erzeugt.
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Um
eine ausreichende Druckqualität
sicherzustellen, muß der
Oberflächenzustand
der photoleitfähigen
Trommel sauber sein und darf nicht über vernünftige Grenzen hinaus abgenutzt
sein. Gegenwärtig
ist das einzige Verfahren, das verfügbar ist, um den Oberflächenzustand
einer photoleitfähigen Trommel
zu bestimmen, eine Kalibrierungstechnik. Diese Technik weist eine
sekundäre
Bestimmung auf, die basierend auf einem Rückkopplungssystem mit geschlossener
Regelschleife durchgeführt
wird, das den gesamten elektrophotographischen Prozeß einstellt.
Es wird jedoch keine spezifische Bestimmung durchgeführt, die
die Fehlerbehebung eines Problems an der optischen, photoleitfähigen Trommel
ermöglichen
würde.
Für den
Fall, wenn die Druckqualität
derart schlecht ist, um als Fehler betrachtet zu werden, und insbesondere
für den
Fall, wenn ein Mehrkomponentensystem Farbe verwendet, wird ein Kunde
sich selbst überlassen,
um die Entwicklerkassette, die Tonerkassette oder eine optische
Photoleiterkassette zu wechseln. Mit den Ergänzungen der vorliegenden Erfindung
kann einem Problem an der optischen photoleitfähigen Trommel direkter begegnet
werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann der Oberflächenzustand
des optischen Photoleiters (OPC) einer photoleitfähigen Trommel
bestimmt werden, ohne den verwirrenden Auswirkungen anderer elektrophotographischer
Parameter zu begegnen, bei denen eindeutige Messungen auf der Oberfläche des
Photoleiters durchgeführt
werden müssen.
Das vorliegende Verfahren bietet eine preisgünstige Lösung, da für den Drucker keine zusätzliche
Hardware notwendig ist und lediglich eine Daten verarbeitung in geringem
Umfang auf dem vorhandenen Prozessor erforderlich ist. Eine Datenverarbeitung
würde ein "Glätten" der in 3 und 4 gezeigten
Drehkraftverläufe
und einen Vergleich der "geglätteten" Kurve sowohl mit
Grenzen als auch mit signifikanten Änderungen der Form oder des
Verhaltens umfassen.
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Zusätzlich zu
der Erfassung der Abnutzung auf einem optischen Photoleiter würden die
erfindungsgemäßen Techniken
die Erfassung einer Verunreinigung ermöglichen, die auf der Oberfläche der photoleitfähigen Trommel
vorhanden ist. Verunreinigungen würden aufgrund einer Störung oder
eines Verschmierens der Oberfläche
der photoleitfähigen Trommel
eine Änderung
der allgemeinen Form der charakteristischen Kurve der Drehkraft über der
Zeit bewirken. In jedem Fall könnte
der Benutzer vor potentiellen Problemen gewarnt werden, die aufgrund des
nicht-korrekten Funktionierens der optischen, photoleitfähigen Oberfläche Auswirkungen
auf die Druckqualität
(PQ) haben könnten.