DE102007001687B4

DE102007001687B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Verarbeiten eines Messsignals zum Erfassen einer Eigenschaft einer Tonermarke

Info

Publication number: DE102007001687B4
Application number: DE102007001687.7A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Hochwind; Dipl.-Ing. Markus (FH) Jeschonek
Original assignee: Oce Printing Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2007-01-11
Filing date: 2007-01-11
Publication date: 2015-09-03
Anticipated expiration: 2027-01-12
Also published as: US8488983B2; WO2008084088A1; US20100117662A1; DE102007001687A1

Abstract

Verfahren zum Verarbeiten eines Messsignals zum Erfassen einer Eigenschaft einer Tonermarke, bei dem die Tonermarke (39) mit Hilfe einer Bilderzeugungseinrichtung erzeugt wird, bei dem die Tonermarke (39) mit Hilfe einer Messanordnung (10) erfasst wird, indem von der Messanordnung (10) zu Abtastzeitpunkten ermittelte Abtastwerte als Messsignal ausgegeben werden, bei dem auf der Grundlage von zumindest einem Teil der ausgegebenen Abtastwerte eine erste und eine zweite Funktion (108, 110; 120, 126) zum Beschreiben jeweils mindestens eines Teils des Signalverlaufs (112) des Messsignals ermittelt wird, bei dem ein erster Extremwert der ersten Funktion (108, 120) und ein zweiter Extremwert der zweiten Funktion (110, 126) ermittelt wird, wobei der erste Extremwert ein Maximalwert (102, 128) und der zweite Extremwert ein Minimalwert (100, 122) ist, oder der erste Extremwert ein Minimalwert (100, 122) und der zweite Extremwert ein Maximalwert (102, 128) ist, und bei dem die erste Funktion (108, 120) für einen ersten Zeitraum ermittelt wird, in dem auf Grund der der Messanordnung (10) zugeführten Tonermarke (39) ein erster Extremwert erwartet wird, wobei der erste Zeitraum durch ein erstes Messfenster (104, 118) begrenzt wird und die erste Funktion (108, 120) auf der Grundlage der im ersten Zeitraum von der Messanordnung (10) ausgegebenen Abtastwerte ermittelt wird, und bei dem die zweite Funktion (110, 126) für einen zweiten Zeitraum ermittelt wird, in dem auf Grund der der Messanordnung (10) zugeführten Tonermarke (39) ein zweiter Extremwert erwartet wird, wobei der zweite Zeitraum durch ein zweites Messfenster (106, 124) begrenzt wird und die zweite Funktion (110, 126) auf der Grundlage der im zweiten Zeitraum von der Messanordnung (10) ausgegebenen Abtastwerte ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verarbeiten eines Messsignals zum Erfassen einer Eigenschaft einer Tonermarke, bei denen die Tonermarke mit Hilfe einer Bilderzeugungseinrichtung erzeugt wird. Die Tonermarke wird mit Hilfe einer Messanordnung erfasst, indem die Messanordnung zu Abtastzeitpunkten ermittelte Abtastwerte als Messsignal ausgibt.
Bei elektrografischen Hochleistungsdruckern zum Bedrucken von Einzelblättern oder bahnförmigem Trägermaterial mit Druckleistungen von > 50 Blatt DIN A4/Minute bis zu einigen 100 Blatt DIN A4/Minute sowie Druck- und Bilderzeugungsgeschwindigkeiten von derzeit bis zu 2 m/sec können innerhalb relativ kurzer Zeit große Mengen Tonermaterial zum Erzeugen der Druckbilder verbraucht werden. Bei solchen elektrografischen Hochleistungsdruckern werden Einfärberegelungen eingesetzt, um den Einfärbegrad von Druckbildern konstant zu halten. Elektrografische Bilderzeugungsverfahren umfassen beispielsweise elektrografische, magnetografische und ionografische Bilderzeugungsverfahren.
Aus dem Dokument DE 101 36 259 A1 und dem parallelen US-Patent 7,016,620 B2 sind ein Verfahren und eine Einrichtung zum Steuern eines Druckprozesses bekannt, bei denen auf einem Zwischenträger eine Tonermarke durch einen Zeichengenerator mit einer geringeren Energie erzeugt wird, als die zum Erzeugen anderer Druckbilder aufgewendete Energie, so dass die Farbdichte der eingefärbten Tonermarke reduziert ist. Ein Reflektionssensor ermittelt die Farbdichte der eingefärbten Tonermarke, wobei abhängig von der ermittelten Farbdichte die Tonerkonzentration in einer Entwicklerstation eingestellt wird.
Ferner sind aus dem Dokument DE 101 51 703 A1 und dem parallelen US-Patent 6,771,913 B2 Messanordnungen zum Ermitteln der Schichtdicke einer Tonermarke mit Hilfe von kapazitiven Sensoren bekannt.
Um die Halbtonwiedergabe sowie die Qualität des Mehrfarbendrucks, bei dem mehrere Farbauszüge unterschiedlicher Farben übereinander gedruckt werden, zu verbessern, ist es erforderlich, auch geringe Tonermengen, insbesondere von nicht vollflächig eingefärbten Tonermarken, zu erfassen. Vorzugsweise wird mit Hilfe einer Messeinrichtung die tatsächlich gedruckte Dichte oder die mittlere Schichtdicke der Tonermarke bereits am Fotoleiter und somit unmittelbar nach der Entwicklung eines latenten Druckbildes zum Tonerbild gemessen. Mit Hilfe des Messergebnisses kann die optische Dichte der Volltonmarke und/oder die Punktgröße von mit Toner eingefärbten Rasterpunkten geregelt werden. Beim Einsatz eines kapazitiven Sensors zum Ermitteln der Schichtdicke der Tonerteilchenschicht der Tonermarke ist die Dielektrizität bzw. Dielektrizitätskonstante des Toners, mit dessen Tonerteilchen die Tonermarke eingefärbt ist, diejenige Größe, auf der das Messverfahren basiert.
Bei Hochleistungsdruckern können neben Tonern mit den Standardfarben Zyan (C), Magenta (M), Gelb (Y) und Schwarz (K) weitere Sonderfarben, insbesondere auch kundenspezifische Sonderfarben, eingesetzt werden, die abhängig von der Materialzusammensetzung eine von den Standardfarben abweichende Dielektrizität aufweisen. Insbesondere bei geringen Dielektrizitäten und/oder geringen Tonermengen der von einem kapazitiven Sensor zu erfassenden Tonermarke können vom kapazitiven Sensor nur Kapazitätsänderungen im Femtofarad-Bereich ermittelt werden, wodurch nur geringe Signalstärken dem kapazitiven Sensor ausgegeben werden. Dadurch können schon geringe Störeinflüsse das Messergebnis stark verfälschen. Eine für den Bilderzeugungsprozess erforderliche Einfärbe- und/oder Punktgrößenregelung kann dadurch stark fehlerbehaftet sein, wodurch die Qualität des Bilderzeugungsprozesses nicht mehr sichergestellt werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verarbeiten eines Messsignals zum Erfassen einer Eigenschaft einer Tonermarke anzugeben, bei denen Fehler bei der Messwerterfassung verringert werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Bei dem Verfahren nach Patentanspruch 1 wird die Tonermarke mit Hilfe einer Messanordnung erfasst, indem von der Messanordnung zu Abtastzeitpunkten Abtastwerte ermittelt und als Messsignal ausgegeben werden. Auf der Grundlage von zumindest einem Teil der ausgegebenen Abtastwerte wird eine Funktion zum Beschreiben eines vorzugsweise kontinuierlichen Signalverlaufs des Messsignals ermittelt. Der Signalverlauf wird für einen Zeitraum ermittelt, der von einem Teil der Abtastwerte umfasst ist. Ferner wird mindestens ein Extremwert der Funktion ermittelt.
Durch dieses Verfahren wird erreicht, dass ausgehend von den erfassten Abtastwerten eine Funktion ermittelt wird, durch die einzelne fehlerhafte Abtastwerte nicht zu einem unbrauchbaren Messergebnis führen. Vielmehr wird durch die Funktion ein wahrscheinlicher tatsächlicher Signalverlauf ermittelt, der ohne Störeinflüsse ermittelt werden würde. Wird von dieser Funktion ein Extremwert, insbesondere ein Maximalwert und/oder ein Minimalwert, ermittelt, kann dadurch auf einfache Art und Weise ein tatsächliches Maximum und/oder Minimum des Messsignals auch dann ermittelt werden, wenn der Signalverlauf des Messsignals aufgrund von Störeinflüssen weitere bzw. andere Extremwerte im relevanten Zeitraum aufweist, insbesondere auch dann, wenn im Signalverlauf ein erheblich größerer Abtastwert als der Maximalwert und/oder ein erheblich kleinerer Abtastwert als der Minimalwert aufgetreten ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verarbeiten eines Messsignals zum Erfassen einer Eigenschaft einer Tonermarke weist die gleichen Vorteile auf, wie das Verfahren nach Patentanspruch 1. Auch lässt sich die Vorrichtung in gleicher Weise weiterbilden, wie für das Verfahren in den abhängigen Ansprüchen angegeben worden ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.
Es zeigen:
1a eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Vorrichtung zum Bestimmen der Flächendeckung einer Tonermarke mit Hilfe des kapazitiven Messverfahrens;
1b ein Spannungs-Zeit-Diagramm mit dem theoretischen Verlauf eines von der Vorrichtung nach 1a beim Durchführen einer Tonermarke erzeugten Messsignals;
2 ein Diagramm mit dem Verhältnis der tatsächlichen Tonermenge und der mit Hilfe der Messanordnung nach 1a ermittelten Tonermenge der Tonermarke;
3 ein Diagramm mit dem tatsächlich ermittelten Signalverlauf der von der Messanordnung nach 1a in einem relevanten Abtastzeitraum ausgegebenen Abtastwerten beim Abtasten einer vollflächig eingefärbten Tonermarke mit einem Standardtoner der Farbe Schwarz in Abhängigkeit der Zeit;
4 ein Diagramm mit dem Signalverlauf der von der Messanordnung nach 1a in einem relevanten Abtastzeitraum ausgegebenen Abtastwerte beim Abtasten einer nicht vollflächig eingefärbten Tonermarke mit einer kundenspezifischen Sonderfarbe in Abhängigkeit der Zeit, wobei die Tonerteilchen der Sonderfarbe eine geringe Dielektrizitätskonstante aufweisen; und
5 ein Diagramm, in dem die Messergebnisse einer herkömmlichen Messwertverarbeitung und einer verbesserten Messwertverarbeitung gegenübergestellt sind.
In 1a ist eine Messanordnung 10 zum Erfassen einer mit Hilfe eines elektrografischen Bilderzeugungsprozesses als Tonerteilchenschicht 38 erzeugten Tonermarke 39 gezeigt. Diese Messanordnung 10 wird in einem elektrografischen Drucker oder Kopierer dazu eingesetzt, die Einfärbung des Druckbildes und/oder die Punktgröße von mit Tonerteilchen eingefärbten Rasterpunkten zu erfassen. Mit Hilfe der Messanordnung 10 wird die mittlere Schichtdicke einer im Erfassungsbereich dieser Messanordnung 10 vorhandenen Tonermarke 39 erfasst.
Die Tonermarke 39 weist ein homogenes Druckbild mit einem gleichmäßigen Einfärbemuster, mit einer vollflächigen Einfärbung oder mit einer nicht vollflächigen Einfärbung auf. Die Tonerschicht 38 der Tonermarke 39 ist auf einem mit Hilfe einer Aufladeeinrichtung, beispielsweise einer Korotroneinrichtung, aufgeladenen Fotoleiterband 16 mit Hilfe eines Zeichengenerators, wie beispielsweise einem LED-Zeichengenerator oder einem Laserzeichengenerator, als latentes Rasterbild in Form eines Ladungsbildes erzeugt worden. Dieses latente Rasterbild ist anschließend mit Hilfe einer nicht dargestellten Entwicklereinheit entwickelt worden, indem die durch die Entwicklereinheit bereitgestellten Tonerteilchen zum Einfärben des latenten Rasterbildes genutzt worden sind.
Das Entwickeln des latenten Rasterbildes mit Tonerteilchen erfolgt vorzugsweise mit Hilfe einer sogenannten Tribo-Jump-Entwicklung, bei der von der Entwicklereinheit bereitgestellte elektrisch geladene Tonerteilchen durch die von einem elektrischen Feld auf diese in Richtung der einzufärbenden Bereiche des latenten Rasterbildes ausgeübte Kraft von der Entwicklereinheit zu diesen einzufärbenden Bereichen übertragen werden. Die zum Erzeugen des elektrischen Feldes erforderliche Spannung wird auch als Bias-Spannung bezeichnet. Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Schicht aus Tonerteilchen mit einer im Wesentlichen konstanten Schichtdicke durch die Entwicklerstation bereitgestellt wird, die dann durch die Bias-Spannung nur auf die einzufärbenden Bereiche übertragen wird. Durch das Einstellen einer geeigneten Bias-Spannung ist somit die Intensität der Einfärbewirkung steuerbar.
Zwischen den nicht einzufärbenden Bereichen des latenten Rasterbildes und der Entwicklerstation wird durch die Bias-Spannung ein weiteres elektrisches Feld erzeugt, das auf die Tonerteilchen eine Kraft in Richtung der Entwicklerstation ausübt, so dass keine Tonerteilchen von der Entwicklerstation zu den nicht einzufärbenden Bereichen des Fotoleiterbandes 16 übertragen werden. In dem Dokument ”Digital Printing – Technology and printing techniques of Océ digital printing presses”, 9. Auflage, Februar 2005; ISBN 3-00-001081-5, ist auf Seite 222 in 8.22 beispielhaft ein Schema einer Tribo-Jump-Entwicklerstation dargestellt und kurz beschrieben.
Das Fotoleiterband 16 ist ein umlaufendes endloses Band, das mit Hilfe von Umlenkwalzen (nicht dargestellt) geführt ist. Das Fotoleiterband 16 enthält elektrisch leitende Bestandteile, die mit einem Bezugspotential 18 elektrisch leitend verbunden sind. Auf der Mantelfläche 40 des Fotoleiterbandes 16 sind die Tonerschicht 38 der erzeugten Tonermarken 39 sowie Tonerschichten von Druckbildern angeordnet. Parallel zu der Mantelfläche 40 sind eine erste Elektrode 12 und eine zweite Elektrode 14 angeordnet, die im Ausführungsbeispiel als plattenförmige Elektroden 12, 14 ausgebildet sind. Die wirksamen Flächen der Elektroden 12, 14 und das als Gegenelektrode dienende Fotoleiterband 16 sind einander zugewandt, wobei die erste und die zweite Elektrode 12 und 14 vorzugsweise dieselbe wirksame Fläche aufweisen. Das Fotoleiterband 16 ist somit eine mit dem Bezugspotential 18 verbundene Gegenelektrode zu den Elektroden 12, 14. Die erste Elektrode 12 und die Gegenelektrode bilden einen ersten Kondensator 13 und die zweite Elektrode 14 und die Gegenelektrode bilden einen zweiten Kondensator 15. Bei gleicher wirksamer Fläche der Elektroden 12, 14 und einem gleichen Abstand der Elektroden 12, 14 zur Gegenelektrode haben der erste Kondensator 13 und der zweite Kondensator 15 dieselbe Kapazität, wenn zwischen dem Fotoleiterband 16 keine Tonerschicht 38 und keine Tonerreste oder jeweils die gleiche Tonermenge vorhanden sind. Der Abstand zwischen Fotoleiterband 16 und den Elektroden 14, 16 wird auf einen Wert im Bereich 0,2 mm und 10 mm voreingestellt. Vorzugsweise beträgt dieser Abstand etwa 1 mm.
Eine Schalteinheit 26 ist vorgesehen, um mit Hilfe von Umschaltern 46, 48 in einem ersten Schaltzustand die Elektrode 12 mit einer zum Bezugspotential 18 positiven Spannungsquelle 42 und die Elektrode 14 mit einer zum Bezugspotential 18 negativen Spannungsquelle 44 zu verbinden. Die Beträge der von den Spannungsquellen bereitgestellten Spannungen sind vorzugsweise gleich. Beispielsweise ist die von der Spannungsquelle 42 abgegebene positive Spannung, beispielsweise +10 V, und von der Spannungsquelle 44 abgegebene negative Spannung, beispielsweise –10 V, in Bezug auf das Bezugspotential 18, beispielsweise 0 V.
In einem zweiten Schaltzustand trennt die Schalteinheit 26 die Verbindungen zu den Spannungsquellen 42, 44 mit Hilfe der Umschalter 46, 48, schließt die beiden Elektroden 12, 14 kurz und stellt dadurch eine Verbindung zu der Auswerteeinheit 24 her. Somit wird die Ladungsdifferenz der Kondensatoren 13, 15 ermittelt und der Auswerteeinheit 24 zugeführt. Durch das Umschalten in den zweiten Schaltzustand erfolgt eine Abtastung eines durch die Ladungsdifferenz erzeugten Messwerts. Der Schalteinheit 26 wird ein Taktsignal 34 eines Taktgebers 32 zugeführt, das vorzugsweise ein Rechtecksignal mit konstantem Impuls-Pausen-Verhältnis ist. Die Taktfrequenz des Taktsignals 34 und somit die Schaltfrequenz der Schalteinheit 26 zum Umschalten der beiden Schaltzustände bzw. der Umschalter 46, 48 liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 300 Hz und 1 MHz.
Der Taktgeber 32 ist insbesondere Bestandteil einer Steuereinheit (nicht dargestellt) zum Auswerten des von der Messanordnung 10 ausgegebenen Sensorsignals, wobei das Taktsignal 34 in der Schalteinheit eine Änderung des Schaltzustands der Umschalter 46, 48 bewirkt. Das Umschalten der Kondensatoren infolge der Schaltzustände wird auch als Switched Capacitor-Technik bezeichnet. Weitere Einzelheiten zum Aufbau und weitere Ausführungen der Messanordnung 10 sind aus dem Dokument DE 101 51 703 A1 sowie dem parallelen US Patent 6 771 913 B2 bekannt, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung aufgenommen wird.
Die Auswerteeinheit 24 kann beispielsweise einen Filter und einen nachgeschalteten Verstärker aufweisen. Ein von der Auswerteeinheit 24 erzeugtes Messsignal wird zur weiteren Verarbeitung der Steuereinheit zugeführt. Wird, wie bereits erwähnt, ein Filter in der Auswerteeinheit 24 zur Auswertung verwendet, so kann der Filtertyp sowie die erforderlichen Filterparameter des Filters abhängig von der Schaltfrequenz und der daraus resultierenden Abtastfrequenz voreingestellt werden.
Wird die Tonerteilchenschicht 38 der Tonermarke 39 durch die Luftspalte der Elektroden 12, 16 und 14, 16 auf dem Fotoleiterband 16 in Richtung des Pfeils P1 hindurchtransportiert, so wird zu jedem Abtastzeitpunkt bzw. zu jedem Umschaltzeitpunkt in den zweiten Betriebszustand die Kapazitätsdifferenz der beiden Kondensatoren 13, 15 ermittelt. Die ohne Tonermarken im Erfassungsbereich der Messanordnung 10 gleichen Kapazitäten der Kondensatoren 13, 15 ändern sich, wenn Tonerteilchen im Bereich zwischen der jeweiligen Elektrode 12, 14 und der Gegenelektrode vorhanden sind, da die Tonerteilchen eine andere Dielektrizitätskonstante haben als die zwischen den Elektroden 12/16, 14/16 sonst ausschließlich vorhandene Luft.
Aus der Änderung der Kapazität zumindest eines der Kondensatoren 13, 15 kann die Schichtdicke der Tonerteilchenschicht ermittelt werden, die bei einer gleichmäßigen Verteilung der im jeweiligen Kondensator 13, 15 vorhandenen Tonerteilchen auf die wirksame Fläche des jeweiligen Kondensators 13, 15 vorhanden wäre. Somit wird die mittlere Schichtdicke der im Erfassungsbereich des jeweiligen Kondensators 13, 15 vorhandenen Tonerteilchen ermittelt, da eine Tonermarke 39, die die halbe wirksame Fläche eines Kondensators 13, 15 bedeckt und eine erste Schichtdicke aufweist nicht von einer zweiten Tonermarke 39 unterschieden werden kann, die die gesamte wirksame Fläche des Kondensators 13, 15 bedeckt und die halbe Schichtdicke der ersten Schichtdicke hat.
Anhand des Kapazitätsverlaufs kann jedoch bei entsprechend aufwendiger Auswertung und einer ausreichenden Zahl von Abtastungen bezogen auf die Transportgeschwindigkeit zum Transport des Fotoleiterbandes 16 in Richtung des Pfeils P1 auch der exakte Schichtdickenverlauf einer Tonermarke in Transportrichtung des Fotoleiterbandes 16 ermittelt werden.
Die Kapazitätsänderung der Kondensatoren 13, 15 infolge der auf dem Fotoleiterband 16 im Bereich der Kondensatoren 13, 15 vorhandenen Tonerteilchen der Tonerschicht 38 resultiert aus der Änderung des Dielektrikums, d. h. aus der Änderung des geschichteten Dielektrikums des jeweiligen Kondensators 13, 15 beim Hindurchtransportieren der Tonerschicht 38 zwischen der jeweiligen Elektrode 12, 14 und der Gegenelektrode des jeweiligen Kondensators 13, 15.
Die durch den Kurzschluss der Elektroden 12, 14 im zweiten Schaltzustand abhängig von den Kapazitäten der Kondensatoren 13, 15 zum Abtastzeitpunkt erzeugte Ladungsdifferenz wird mit Hilfe der Auswerteschaltung 24 weiter verarbeitet und vorzugsweise der Steuereinheit zugeführt. Die Steuereinheit kann erfindungsgemäß bei einer bekannten Schichtdicke auch die Flächendeckung der jeweiligen Tonermarke 39 ermitteln, wenn das Druckbild der jeweiligen Tonermarke 39 nicht vollständig mit Tonerteilchen eingefärbt ist. Insbesondere bei Tonermarken 39 mit mehreren streifen- bzw. linienförmigen nebeneinander angeordneten mit Tonerteilchen eingefärbten Bereichen eines Druckbildes kann mit Hilfe eines Kondensators 13, 15 bei konstanter bekannter Schichtdicke die mit Tonerteilchen eingefärbte Fläche und/oder die nicht mit Tonerteilchen eingefärbte Fläche der Tonermarke 39 im Bereich des jeweiligen Kondensators 13, 15 ermittelt bzw. bestimmt werden. Bei vollflächig mit Tonerteilchen eingefärbten Tonermarken kann die Schichtdicke der Tonerteilchenschicht und dadurch die optische Dichte der Tonermarke ermittelt bzw. bestimmt werden. In gleicher Weise kann die eingefärbte Fläche der Tonermarke 39 ermittelt werden, wenn die Tonermarke 39 zusätzlich oder alternativ punktförmige eingefärbte Bereiche hat. Diese punktförmigen eingefärbten Bereiche können sowohl einzelne Bildpunkte als auch aus mehreren Bildpunkten zusammengesetzte Bereiche, sogenannte Superpixel, umfassen.
Vorteilhaft ist es, der Anordnung 10 eine vollflächig eingefärbte Tonermarke und eine nicht vollflächig eingefärbte Tonermarke in beliebiger Reihenfolge zuzuführen, deren einzufärbende Bereiche jeweils mit derselben Schichtdicke eingefärbt sind, wodurch das Verhältnis der Tonermenge der nicht vollflächig eingefärbten Tonermarke in Abhängigkeit von der Tonermenge der vollflächig eingefärbten Tonermarke ermittelt werden kann. Dadurch kann die relative Einfärbung bzw. die prozentuale Fläche der teilweise eingefärbten Tonermarke in Bezug auf die vollflächig eingefärbte Tonermarke ermittelt werden.
In 1b ist ein Zeit-Spannungs-Diagramm dargestellt, in dem der theoretische Signalverlauf eines von der Messanordnung 10 nach 1a ausgegebenen Messsignals gezeigt ist. Zur Vereinfachung ist im Zeit-Spannungs-Diagramm nach 1b ein kontinuierlicher Signalverlauf dargestellt. Der für die Auswertung genutzte tatsächliche Signalverlauf setzt sich aus einer Vielzahl von Abtastwerten, aus denen nach Filterung und Verstärkung durch die Auswerteeinheit 24 vorzugsweise ein Analogsignal erzeugt wird, zusammen. Die Abtastrate zum Ermitteln dieser Abtastwerte wird zur Vermeidung von Schwebungen von dem vom Taktgeber 32 ausgegebenen Taktsignal 34 abgeleitet. Der Signalverlauf wird mit Hilfe der Auswerteanordnung 24 beim Hindurchführen der Tonermarke 39 durch die Kondensatoren 13, 15 abgetastet, während das Fotoleiterband 16 mit einer konstanten Geschwindigkeit beispielsweise im Bereich von 0,2 bis 3 m/s zwischen den Elektroden 12, 14 und dem Fotoleiterband 16 durch die Kondensatoren 13, 15 hindurchgeführt wird.
Die Dielektrizitätskonstante von Toner ist größer als die Dielektrizitätskonstante von Luft. Dadurch wird die Kapazität der Kondensatoren 13, 15 beim Hindurchführen der Tonermarke 39 durch diese Kondensatoren 13, 15 erhöht. Mit Hilfe des Fotoleiterbandes 16 wird die Tonerschicht 38 der Tonermarke 39 in den ersten Kondensator 13 hineintransportiert. Dadurch wird die Kapazität des ersten Kondensators 13 erhöht. Die Kapazität des ersten Kondensators 13 nimmt dabei so lange zu, bis die Tonerschicht 38 der Tonermarke 39 die größtmögliche wirksame Fläche des ersten Kondensators 13 bedeckt. Das in 1b dargestellte Signal steigt dadurch mit zunehmender Kapazität des ersten Kondensators 13 von 0 V bis zu einem Maximum U+ an. Durch den kontinuierlichen Antrieb des Fotoleiterbandes 16 wird die Tonerschicht 38 der Tonermarke 39 weiter in den zweiten Kondensator 15 hineintransportiert und gleichzeitig aus dem ersten Kondensator 13 heraustransportiert. Während dieses Zeitraums nimmt die Kapazität des zweiten Kondensators 15 in gleichem Maße zu, wie die Kapazität des ersten Kondensators 13 abnimmt. Dadurch ist der negative Anstieg des Ausgangssignals der Auswerteanordnung 24 betragsmäßig etwa doppelt so groß, wie beim bloßen Herausfördern der Tonerschicht 38 der Tonermarke 39 aus dem ersten Kondensator 13 oder beim Hineinfördern der Tonerschicht 38 der Tonermarke 39 in den zweiten Kondensator 15 hinein.
Ist die Tonerschicht 38 vollständig aus dem ersten Kondensator 13 heraustransportiert worden und bedeckt diese Tonerschicht 38 die größtmögliche wirksame Fläche des zweiten Kondensators 15, so gibt die Auswerteanordnung 24 ein Spannungssignal U– aus. Anschließend wird die Tonerschicht 38 aus dem zweiten Kondensator 15 herausgefördert, wodurch das von der Auswerteanordnung 24 ausgegebene Spannungssignal vom Wert U– auf 0 kontinuierlich ansteigt. Dieser Anstieg erfolgt bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Tonerschicht 38 aus dem zweiten Kondensator 15 vollständig heraustransportiert worden ist.
Bei nicht vollflächig eingefärbten Tonermarken, die z. B. mehrere streifenförmig nebeneinander angeordnete eingefärbte Bereiche aufweisen, kann mit Hilfe der Messanordnung 10 die mittlere Schichtdicke der Tonermarke 39 ermittelt werden, die bei einer gleichmäßigen Verteilung der zum Einfärben des nicht vollflächig eingefärbten Tonerbildes verwendeten Tonerteilchenmenge erzeugt werden würde.
Die durchschnittliche Einfärbung einer Tonermarke bzw. ein Messsignal, das der mittleren Schichtdicke einer nicht vollflächig eingefärbten Tonermarke entspricht, kann mit Hilfe der Messanordnung 10 einfach ermittelt werden. Ist zusätzlich die Schichtdicke bekannt, mit der das nicht vollflächig eingefärbte Tonerbild eingefärbt ist, kann auf einfache Art und Weise aufgrund der ermittelten mittleren Schichtdicke der nicht vollflächig eingefärbten Tonermarke die Flächendeckung dieser nicht vollflächig eingefärbten Tonermarke ermittelt werden.
Die Schichtdicke kann dazu auf verschiedene Arten ermittelt, insbesondere gemessen werden. Vorzugsweise wird eine vollflächig eingefärbte Tonermarke mit Hilfe der Anordnung nach 1a erfasst, wobei die unterschiedliche Änderung der Kapazitäten der Kondensatoren 13, 15 durch die vollflächig eingefärbte Tonermarke und durch die nicht vollflächig eingefärbte Tonermarke die Flächendeckung der nicht vollflächig eingefärbten Tonermarke angibt. Dies ist dadurch möglich, dass die eingefärbten Bereiche der vollflächig eingefärbten Tonermarke und der nicht vollflächig eingefärbten Tonermarke die gleiche Schichtdicke der zum Einfärben genutzten Tonerteilchenschicht aufweisen.
In 2 ist ein Diagramm mit einer aus einzelnen Testpunkten gebildeten Kennlinie der Messanordnung 10 nach 1a mit herkömmlicher Messwertverarbeitung dargestellt. Die einzelnen Testpunkte sind in dem Diagramm nach 2 als Quadrate dargestellt. Die durch die Quadrate angegebene Kennlinie gibt das Verhältnis der tatsächlich vorhandenen Tonermenge und der durch die Messanordnung 10 mit nachgeschalteter Signalauswertung ermittelten Tonermenge an. Die ideale Kennlinie der Messanordnung 10 ist in 2 als Gerade dargestellt. Im Diagramm nach 2 ist die tatsächlich vorhandene Tonermenge der Tonermarke 39 auf der X-Achse und die mit Hilfe der Messanordnung 16 und der herkömmlichen Messwertverarbeitung ermittelte Tonermenge auf der Y-Achse angegeben.
Die maximal erfassbare Tonermenge beträgt jeweils 100%. Die Tonermenge wird mit Hilfe der Messanordnung 10 durch das Ermitteln der mittleren Schichtdicke der sich im Bereich der Kondensatoren 13 und/oder 15 befindlichen Tonermarke 39 ermittelt. Die im Diagramm nach 2 angegebene Tonermenge von 100% wird durch die mit Hilfe der im Arbeitspunkt des Bilderzeugungsprozesses erzeugten Schichtdicke der Tonerteilchenschicht bei einer vollflächig mit Tonerteilchen eingefärbten Tonermarke erreicht. Der Bereich von ≤ 100% Tonermenge wird vorzugsweise durch nicht vollflächig eingefärbte Tonermarken 39 erreicht. Um eine hohe Qualität des Bilderzeugungsprozesses gewährleisten zu können, ist es jedoch erforderlich, auch Tonermarken mit geringen Tonermengen bzw. geringen Flächendeckungen und geringen optischen Dichten korrekt zu erfassen.
In 3 ist ein Diagramm dargestellt, in dem der tatsächliche Signalverlauf 98 in einem äußeren Messfenster 96 von etwa 350 mit Hilfe der Messanordnung 10 erfassten Abtastwerten dargestellt ist. Dieses äußere Messfenster 96 gibt dabei den Zeitbereich an, in dem die Abtastwerte mit Hilfe der Messanordnung 10 erfasst und/oder weiterverarbeitet werden. Durch den konstruktiven Aufbau der Messanordnung 10 hat der durch die Abtastwerte gebildete Signalverlauf 98 ein Minimum 100 und ein Maximum 102. Die Reihenfolge des Minimums und des Maximums hängt u. a. von der Zuführrichtung der Tonermarke 39 ab, d. h. ob die Tonermarke in Richtung des Pfeils P1 nach 1a oder in der entgegengesetzten Richtung durch die Kondensatoren 13, 15 geführt wird. Die Tonermarke 39 ist der Messanordnung 10 zum Ermitteln der in 3 dargestellten Abtastwerte in zum Pfeil P1 nach 1a entgegengesetzter Richtung zugeführt worden, wodurch sich der Unterschied der Signalverläufe von 1b und 3 ergibt. Weiterhin kann die Reihenfolge von Minimum und Maximum im ermittelten Signalverlauf 98 durch das Vertauschen der Spannungsquellen 42, 44 geändert werden. In 3 sind das Minimum 100 und das Maximum 102 jeweils als vergrößerte Abtastpunkte dargestellt. Vorzugsweise wird die Differenz aus dem ermittelten Minimum 100 und Maximum 102 gebildet, wobei vorzugsweise der Betrag der Differenz weiterverarbeitet wird. Die Differenz dient insbesondere als Istwert für eine Einfärbe- und/oder Punktgrößenregelung in einem elektrografischen Bilderzeugungsprozess.
Ferner ist ein erstes inneres Messfenster 104 festgelegt. Die Abtastwerte in diesem ersten inneren Messfenster 104 werden mit Hilfe einer Auswerteeinheit weiterverarbeitet, wobei auf der Grundlage von diesen Abtastwerten im Messfenster 104 eine erste Funktion ermittelt wird, deren Graph in 3 mit dem Bezugszeichen 108 bezeichnet ist. Das Ermitteln dieser ersten Funktion kann mit Hilfe einer Ausgleichsrechnung bzw. durch Approximation erfolgen. Dabei kann insbesondere die sogenannte Methode der kleinsten Quadrate oder eine Regressionsrechnung angewandt werden. Insbesondere kann eine polynome Regressionsrechnung genutzt werden. Als Funktion wird vorzugsweise ein Polynom ermittelt. Die erste Funktion des Graphen 108 nach 3 kann beispielsweise durch ein Polynom zweiter Ordnung ausreichend genau beschrieben werden. Von der ersten Funktion wird dann das Minimum 100 ermittelt. Dadurch können durch Störeinflüsse verfälschte Messwerte, insbesondere einzelne Abtastwerte kleiner als der Minimalwert 100, unberücksichtigt bleiben und/oder das Messergebnis nicht oder nur gering verfälschen.
Mit Hilfe der in einem zweiten inneren Messfenster 106 befindlichen Abtastwerte wird eine zweite Funktion ermittelt bzw. approximiert, deren Graph in 3 mit dem Bezugszeichen 110 bezeichnet ist. Von dieser zweiten Funktion wird der Maximalwert 102 bestimmt, wodurch einzelne fehlerhafte Abtastwerte unberücksichtigt bleiben können und/oder das Messergebnis nicht oder nur gering verfälschen. Der von der ersten Funktion ermittelte Minimalwert 100 und der von der zweiten Funktion ermittelte Maximalwert 102 werden weiterverarbeitet, wobei insbesondere die Differenz zwischen dem Minimalwert 100 und dem Maximalwert 102 ermittelt und als Istwert für eine Volltoneinfärbe- und/oder Punktgrößenregelung verwendet wird.
In 4 ist das Diagramm nach 3 mit einem aus dem von der Messanordnung 10 beim Abtasten einer weiteren Tonermarke ermittelten Abtastwerten gebildeten Signalverlauf 112 dargestellt. Diese weitere Tonermarke ist eine nicht vollflächig eingefärbte Tonermarke, die beispielsweise mit einem Toner eingefärbt ist, dessen Tonerteilchen eine geringe Dielektrizitätskonstante aufweisen. Eine solche Tonermarke bewirkt ein geringes Messsignal. Durch das geringe Messsignal wirken sich Störeinflüsse stark auf den ermittelten Signalverlauf 112 aus. Diese Störeinflüsse können insbesondere thermische Störeinflüsse und/oder elektromagnetische Störeinflüsse sein.
Wird von einer herkömmlichen nicht erfindungsgemäßen Auswerteeinheit zum Auswerten des Signalverlaufs 112 der erste oder der niedrigste Minimalwert und der erste oder der höchste Maximalwert ermittelt, so werden die Abtastwerte 114 und 116 als Minimalwert und Maximalwert ermittelt. Diese Abtastwerte 114 und 116 sind jedoch nicht durch das Erfassen der weiteren Tonermarke sondern durch Störeinflüsse bewirkt worden. Werden diese Abtastwerte 114 und 116 als Messergebnis weiterverarbeitet und zum Steuern bzw. Regeln eines Bilderzeugungsprozesses genutzt, führt dies zu einer fehlerhaften Einstellung des Bilderzeugungsprozesses.
Um den von der weiteren Tonermarke bewirkten Minimalwert zu ermitteln ist ein erstes inneres Messfenster 118 vorgesehen. Mit Hilfe der Abtastwerte im ersten inneren Messfenster 118 wird eine erste Funktion durch Approximation ermittelt, deren Funktionsverlauf in 4 als Graph 120 dargestellt ist. Von dieser ersten Funktion wird der Extremwert bzw. der Scheitelwert und somit Minimalwert 122 bestimmt. Zum Ermitteln des von der Tonermenge bewirkten Maximalwerts ist ein zweites inneres Messfenster 124 vorgesehen, wobei mit Hilfe der Abtastwerte im zweiten inneren Messfenster 124 eine zweite Funktion ermittelt wird, deren Funktionsverlauf als Graph 126 dargestellt ist. Der Extremwert bzw. Scheitelwert und somit der Maximalwert 128 dieser zweiten Funktion wird ermittelt. Der Minimalwert 122 und der Maximalwert 128 werden weiter verarbeitet und zur Steuerung bzw. Regelung des Bilderzeugungsprozesses verwendet. Somit kann auch bei geringen Sensorsignalen mit einem geringem Amplitudenspektrum und relativ großen Störeinflüssen sichergestellt werden, dass ein zur Weiterverarbeitung und Steuerung des Bilderzeugungsprozesses geeigneter Minimalwert 122 und ein zur Weiterverarbeitung und zur Steuerung des Bilderzeugungsprozesses geeigneter Maximalwert 128 ermittelt werden und nicht fälschlicherweise ein anderer, insbesondere kleinerer Minimalwert 114 oder ein anderer, insbesondere größerer Maximalwert 116 ermittelt wird. Diese falschen Minimal- und Maximalwerte 114, 116 würden zu einer falschen Steuerung bzw. Regelung des Bilderzeugungsprozesses führen. Mit Hilfe der Funktionen 120, 126 wird der tatsächliche Verlauf der Abtastwerte im Bereich des durch die Tonermarke bewirkten Minimums 122 und im Bereich des durch die Tonermarke bewirkten Maximums 128 nachgebildet. Signalabweichungen einzelner Messwerte und so genanntes Signalrauschen haben dadurch nur geringen Einfluss auf das ermittelte Minimum 122 und das ermittelte Maximum 128. Die Funktionen der Graphen 120 und 126 werden vorzugsweise mit Hilfe eines Polynoms zweiten Grades an den Signalverlauf der ermittelten Abtastwerte in den Messfensterbereichen 118 und 124 angenähert. Dabei wird insbesondere eine Methode zur polynomen Regression genutzt. Dadurch können korrekte Messergebnisse auch für Tonermarken mit sehr geringen Tonermarken bzw. mit geringen Flächendeckungen sowie für Tonermarken mit Tonerteilchen, die eine geringe Dielektrizitätskonstante aufweisen, korrekt ermittelt werden. Dies ist auch dann möglich, wenn das sogenannte Signalrauschen des mit Hilfe der Messanordnung 10 ermittelten Messsignals eine größere Varianz aufweist als die durch die Tonermarke bewirkte Signaländerung des Messsignals 112. Wie in 4 dargestellt, können durch die beschriebene Vorgehensweise auch für Tonermarken mit geringer Flächendeckung sowie für Tonermarken mit Tonerteilchen, die eine geringe Dielektrizitätskonstante aufweisen, korrekte Extremwerte ermittelt werden.
Bei der Verwendung der polynomen Regression zur Verarbeitung der von der Messanordnung 10 ausgegebenen Abtastwerte werden die in den Messfenstern 118 und 124 ermittelten Abtastwerte jeweils extrahiert und als Vektoren weiterverarbeitet. Die Abtastwerte werden dabei der Variablen Yin_Minimum zugeordnet, wobei die fortlaufende Nummerierung der ermittelten Abtastwerte der Variable X zugeordnet ist. Die im Messfenster 118 als Messwerte ermittelten Abtastwerte werden zur Variablen Y wie folgt zugeordnet: Yin_Minimum[1] = Messwerte[Start_Min]; Yin_Minimum[2] = Messwerte[Start_Min + 1]; Yin_Minimum[3] = Messwerte[Start_Min + 2]; . . . Yin_Minimum[Anzahl_Min] = Messwerte[Anzahl_Min];
Dadurch ergibt sich der folgende Verlauf von Wertepaaren der ermittelten Abtastwerte:

Xin 1 2 3 ... Anzahl_Min

Yin_Minimum Messwert [Start_Min] Messwert [Start_Min + 1] Messwert [Start_Min + 2] ... Messwert [Anzahl_Min]
Ausgehend von den ermittelten Wertepaaren wird zur polynomen Regression folgendes Normalengleichungssystem aufgestellt: A·a → = c → mit A_jk = A_kj = Σx_i ^j+k-2 c_k = Σx_i ^k-1·y_i folgt a → = A^–1·c →
Die Multiplikation der inversen Matrix A (Matrix A^–1) mit dem Vektor c ergibt eine Koeffizientenmatrix a. Diese Koeffizientenmatrix enthält die Koeffizientenwerte für ein Polynom, das die erste Funktion 122 des Graphen 120 angibt. Mit Hilfe des Polynoms kann auf einfache Art und Weise das Minimum 122 ermittelt werden.
Dazu werden die durch die Koeffizientenmatrix ermittelten Koeffizientenwerte in folgende Funktion eingesetzt: y = a₁·x² + a₂x + a₃
Wird die erste Ableitung dieser (ersten) Funktion gleich Null gesetzt, kann auf einfache Art und Weise ein Scheitelpunkt der Funktion und somit das Minimum 122 bzw. ein Maximum ermittelt werden.
In gleicher Weise wie für die im ersten inneren Messfenster 118 ermittelten Abtastwerte werden die im zweiten inneren Messfenster 124 ermittelten Abtastwerte der Variablen Y wie folgt zugeordnet: Yin_Maximum[1] = Messwerte[Start_Max]; Yin_Maximum[2] = Messwerte[Start_Max + 1]; Yin_Maximum[3] = Messwerte[Start_Max + 2]; . . . Yin_Maximum[Anzahl_Max] = Messwerte[Anzahl_Max];
Dadurch ergeben sich für die im Messfenster 124 ermittelten Abtastwerte folgende Wertepaarzuordnungen:

Xin 1 2 3 ... Anzahl_Max

Yin_Maximum Messwert [Start_Max] Messwert [Start_Max + 1] Messwert [Start_Max + 2] ... Messwert [Anzahl_Max]
Ausgehend von den ermittelten Wertepaaren wird zur polynomen Regression das Normalengleichungssystem genutzt, das bereits zum Ermitteln der ersten Funktion genutzt und erläutert worden ist.
Mit Hilfe dieser Vorgehensweise wird die Koeffizientenmatrix a → ermittelt. Die Koeffizientenwerte a werden in die Funktion y = a₁·x² + a₂x + a₃ eingesetzt. Die erste Ableitung dieser (zweiten) Funktion wird gebildet und gleich Null gesetzt, sodass ein Scheitelpunkt der Funktion und somit das Maximum 128 der zweiten Funktion ermittelt wird.
Alternativ können die Extremwerte 122, 128 nicht durch das Bilden der ersten Ableitung ermittelt werden sondern durch das Einsetzen verschiedener X-Werte, wobei der kleinste bzw. größte Y-Wert der jeweiligen Funktion y = a₁·x² + a₂x + a₃ ermittelt und als entsprechender Extremwert verwendet wird. Gegenüber dem Bilden der ersten Ableitung wird bei dieser Vorgehensweise je nach Polynomgrad eine geringere oder höhere Rechenleistung beansprucht.
Mit Hilfe der beschriebenen Vorgehensweise können auch nicht vollflächig eingefärbte Tonermarken mit einer Tonermenge von ≤ 30% sowie bei Tonerteilchen, die eine geringe Dielektrizitätskonstante aufweisen, auf einfache Art und Weise ermittelt werden. Zur Umsetzung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise sind bei bekannten Hochleistungsdruckern keine Hardwareänderungen, sondern lediglich eine um diese Auswertefunktion erweiterte Software erforderlich.
In 5 ist der durch die beschriebene Vorgehensweise verbesserte Messwertverlauf als Graph 130 und der herkömmliche Verlauf als Graph 132 dargestellt. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, dass mit Hilfe der beschriebenen Vorgehensweise eine korrekte Erfassung von Tonermarken möglich ist, die nur eine geringe Tonermenge und ggf. zudem Tonerteilchen mit einer geringen Dielektrizitätskonstante aufweisen.
Die polynome Regression kann jeweils für eine feste Anzahl von ermittelten Abtastwerten durchgeführt werden, wobei nicht jeder von der Messanordnung 10 ausgegebene Abtastwert bei der polynomen Regression berücksichtigt werden muss. Der Vorteil dieser Vorgehensweise liegt darin, dass eine relativ geringe Rechenleistung zum Durchführen dieser polynomen Regression ausreichend ist. Die feste Anzahl von für die polynome Regression herangezogenen Abtastwerten ist durch das Festlegen geeigneter Messfenster 104, 106, 118, 124 auf einfache Art und Weise möglich.
Alternativ oder zusätzlich kann eine polynome Regression auch für eine variable Anzahl von Abtastwerten durchgeführt werden, wodurch auch bei wechselnden Druckgeschwindigkeiten und verschiedenartigen Tonermarkengeometrien sowie verschiedenen Vorverarbeitungen des von der Messanordnung 10 ausgegebenen Messsignals flexibler berücksichtigt werden können.
Ist es möglich, die Messfenster 104, 106, 118, 124, in denen ein Minimalwert 122; 100 oder ein Maximalwert 128; 102 erwartet wird, aufgrund der Abläufe des Bilderzeugungsprozesses relativ genau einzugrenzen, können kleine Messfenster 118, 124 zum Ermitteln einer geeigneten Funktion/geeigneter Funktionen und ausgehend von der ermittelten Funktion/den ermittelten Funktionen die zu ermittelnden Extremwerte (Minimum/Maximum) relativ genau mit geringer Rechenleistung bestimmt werden. Insbesondere haben die Messfenster 104, 106 und 118, 124 verschiedene Größen.
Es ist auch möglich, die Lage und/oder Größe der Messfenster abhängig von dem auf Grund der Druckdaten zum Erzeugen der jeweiligen Tonermarke zu erwartenden Einfärbegrad, der auf Grund der Druckdaten zum Erzeugen der jeweiligen Tonermarke zu erwartenden Flächendeckung und/oder von Tonereigenschaften der zum Erzeugen der Tonermarke verwendeten Tonerteilchen, insbesondere der Tonerfarbe und/oder der Dielektrizitätskonstante der Tonerteilchen, festzulegen.
Eine zeitliche Eingrenzung der Bereiche 118, 124; 104, 106, in denen ein Extremwert 122, 128; 100, 102 erwartet wird, kann auch durch das Erfassen einer Vielzahl von Tonermarken erfolgen, wodurch ein sogenannter selbstlernender Prozess bewirkt wird. Der zeitliche Bereich, in dem ein Minimum 122; 100 und ein Maximum 128; 102 erwartet wird, kann auch mit Hilfe weiterer Tonermarken ermittelt und/oder eingegrenzt werden. Die weiteren Tonermarken können insbesondere Tonermarken sein, die regelmäßig zur Kontrolle und Steuerung des Bilderzeugungsprozesses erzeugt und zudem zum Zwecke der Kalibrierung der Messfenster 104, 106, 118, 124 herangezogen werden können. Vorzugsweise haben alle Tonermarken in Umlaufrichtung des Fotoleiters 16 die gleiche Tonermarkenlänge und vorzugsweise eine Breite größer als die mit Hilfe der Messanordnung 10 erfassbare Breite. Bei solchen Tonermarken stimmen die Zeitpunkte des Minimums 100 und des Maximums 102 von vollflächig eingefärbten Tonermarken mit dem Minimum 122 und dem Maximum 128 von Tonermarken mit einer geringeren Flächendeckung und/oder mit anderen Eigenschaften der Tonerteilchen überein.
Alternativ kann eine Funktion/können die Funktionen auch auf eine andere geeignete Art und Weise ermittelt werden.
Alternativ oder zusätzlich zur Tonermenge kann mit Hilfe der Messanordnung 10 und/oder der Auswerteeinheit 24 die Tonermasse der Tonermarke vorzugsweise auf eine Fläche bezogen erfasst bzw. ermittelt werden.
Die Erfindung kann vorteilhaft bei elektrografischen Druck- oder Kopiergeräten eingesetzt werden, deren Aufzeichnungsverfahren zur Bilderzeugung insbesondere auf dem elektrofotografischen, magnetografischen oder ionografischen Aufzeichnungsprinzip beruhen. Ferner können die Druck- oder Kopiergeräte ein Aufzeichnungsverfahren zur Bilderzeugung nutzen, bei dem ein Bildaufzeichnungsträger direkt oder indirekt elektrisch punktweise angesteuert wird. Die Erfindung ist jedoch nicht auf solche elektrografischen Druck- oder Kopiergeräte beschränkt.
Bezugszeichenliste

10: Messanordnung
12, 14: plattenförmige Elektroden
13, 15: Kondensatoren
16: Fotoleiterband
18: Bezugspotential Fotoleiterband
24: Auswerteeinheit
26: Schalteinheit
32: Taktgeber
34: Taktsignal
38: Tonerschicht
39: Tonermarke
42, 44: Spannungsquellen
46, 48: Umschalter
96: Messfenster
98: Signalverlauf
100, 114, 122: Minimalwert
102, 116, 128: Maximalwert
104, 106, 118, 124: Messfenster
108, 110, 120, 126: Graph der Funktion
112: Signalverlauf
130, 132: Graph

Claims

Verfahren zum Verarbeiten eines Messsignals zum Erfassen einer Eigenschaft einer Tonermarke, bei dem die Tonermarke (39) mit Hilfe einer Bilderzeugungseinrichtung erzeugt wird, bei dem die Tonermarke (39) mit Hilfe einer Messanordnung (10) erfasst wird, indem von der Messanordnung (10) zu Abtastzeitpunkten ermittelte Abtastwerte als Messsignal ausgegeben werden, bei dem auf der Grundlage von zumindest einem Teil der ausgegebenen Abtastwerte eine erste und eine zweite Funktion (108, 110; 120, 126) zum Beschreiben jeweils mindestens eines Teils des Signalverlaufs (112) des Messsignals ermittelt wird, bei dem ein erster Extremwert der ersten Funktion (108, 120) und ein zweiter Extremwert der zweiten Funktion (110, 126) ermittelt wird, wobei der erste Extremwert ein Maximalwert (102, 128) und der zweite Extremwert ein Minimalwert (100, 122) ist, oder der erste Extremwert ein Minimalwert (100, 122) und der zweite Extremwert ein Maximalwert (102, 128) ist, und bei dem die erste Funktion (108, 120) für einen ersten Zeitraum ermittelt wird, in dem auf Grund der der Messanordnung (10) zugeführten Tonermarke (39) ein erster Extremwert erwartet wird, wobei der erste Zeitraum durch ein erstes Messfenster (104, 118) begrenzt wird und die erste Funktion (108, 120) auf der Grundlage der im ersten Zeitraum von der Messanordnung (10) ausgegebenen Abtastwerte ermittelt wird, und bei dem die zweite Funktion (110, 126) für einen zweiten Zeitraum ermittelt wird, in dem auf Grund der der Messanordnung (10) zugeführten Tonermarke (39) ein zweiter Extremwert erwartet wird, wobei der zweite Zeitraum durch ein zweites Messfenster (106, 124) begrenzt wird und die zweite Funktion (110, 126) auf der Grundlage der im zweiten Zeitraum von der Messanordnung (10) ausgegebenen Abtastwerte ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Differenzwert zwischen dem Maximalwert (128) und dem Minimalwert (122) ermittelt und als Messergebnis weiterverarbeitet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastwerte beim Ermitteln der Funktionen (108, 110; 120, 126) als Stützstellen dienen, wobei die Funktionen (108, 110; 120, 126) den Verlauf des angenommenen kontinuierlichen Signalverlaufs der erfassten Eigenschaft durch die Auswirkungen der Tonermarke (39) auf die Messanordnung (10) im Bereich des zu ermittelnden Extremwerts beschreiben.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionen (108, 110; 120, 126) mit Hilfe einer Ausgleichsrechnung ermittelt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionen (108, 110; 120, 126) mit Hilfe einer polynomen Regressionsrechnung ermittelt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Funktion (108, 110; 120, 126) jeweils ein Polynom n-ter Ordnung ermittelt wird, wobei n gleich 2 ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastwerte mit Hilfe eines Filters gefiltert werden, wobei die Funktion mit Hilfe der vom Filter ausgegebenen gefilterten Abtastwerte ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der Messanordnung (10) mehrere mit Hilfe der Bilderzeugungseinrichtung nacheinander erzeugte Tonermarken während jeweils eines Messfensters (96) erfasst werden, wobei die Messanordnung jeweils Abtastwerte ausgibt, dass mit Hilfe der erfassten Abtastwerte eine korrigierte Abtastwertfolge erzeugt wird, wobei die Funktion mit Hilfe der korrigierten Abtastwertfolge ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass korrigierte Abtastwertfolge mit Hilfe einer Mittelwertbildung oder Medianwertbildung erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsignal mit Hilfe eines kapazitiven Sensors der Messanordnung (10) ermittelt wird, der zwei in Umlaufrichtung (P1) eines die Tonermarke (39) tragenden Bildträgers (16) hintereinander angeordnete durch Elektroden (12, 14, 16) gebildete Kondensatoren (13, 15) aufweist, wobei die Kondensatoren (13, 15) mit in Bezug auf ein Bezugspotential (18) entgegengesetzten Ladespannungen (42, 44) zum Aufladen der Kondensatoren (13, 15) beaufschlagt werden, und wobei die Kondensatoren (13, 15) nach einem Aufladevorgang elektrisch miteinander verbunden werden und dadurch eine Ladungsdifferenz erzeugt wird, die ein Maß für die Kapazitätsdifferenz der beiden Kondensatoren (13, 15) infolge der Positionierung der Tonermarke (39) im Luftspalt zumindest eines der Kondensatoren (13, 15) ist.
Vorrichtung zum Ermitteln eines Messsignals zum Erfassen einer Eigenschaft einer Tonermarke, mit einer Bilderzeugungseinheit, die mindestens eine Tonermarke (39) erzeugt; mit einer Messanordnung (10), die die Tonermarke (39) abtastet und die zu Abtastzeitpunkten ermittelte Abtastwerte als Messsignal ausgibt, mit einer Steuereinheit, die auf der Grundlage von zumindest einem Teil der ausgegebenen Abtastwerte eine erste und eine zweite Funktion (108, 110; 120, 126) zum Beschreiben jeweils mindestens eines Teils des Signalverlaufs (112) des Messsignals ermittelt, die einen ersten Extremwert der ersten Funktion (108, 120) und einen zweiten Extremwert der zweiten Funktion (110, 126) ermittelt, wobei der erste Extremwert ein Maximalwert (102, 128) und der zweite Extremwert ein Minimalwert (100, 122) ist, oder der erste Extremwert ein Minimalwert (100, 122) und der zweite Extremwert ein Maximalwert (102, 128) ist, und die die erste Funktion (108, 120) für einen ersten Zeitraum ermittelt, in dem auf Grund der der Messanordnung (10) zugeführten Tonermarke (39) ein erster Extremwert erwartet wird, wobei der erste Zeitraum durch ein erstes Messfenster (104, 118) begrenzt wird und die erste Funktion (108, 120) auf der Grundlage der im ersten Zeitraum von der Messanordnung (10) ausgegebenen Abtastwerte ermittelt wird, und die die zweite Funktion (110, 126) für einen zweiten Zeitraum ermittelt, in dem auf Grund der der Messanordnung (10) zugeführten Tonermarke (39) ein zweiter Extremwert erwartet wird, wobei der zweite Zeitraum durch ein zweites Messfenster (106, 124) begrenzt wird und die zweite Funktion (110, 126) auf der Grundlage der im zweiten Zeitraum von der Messanordnung (10) ausgegebenen Abtastwerte ermittelt wird.