DE20122611U1

DE20122611U1 - Vorrichtung zum Reinigen und zur Justage einer Sensoroberfläche

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Publication number: DE20122611U1
Application number: DE20122611U
Authority: DE
Original assignee: Oce Printing Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2001-10-19
Filing date: 2001-10-19
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2011-10-20

Abstract

Vorrichtung zum Reinigen einer Oberfläche eines Sensors,
bei der ein Sensor (14) Tonermaterial (12) auf einer einer Oberfläche (18) des Sensors (14) gegenüberliegenden Fläche erfasst,
und bei der ein Schwingungserzeuger (30) zumindest diese Oberfläche (18) des Sensors (14) in mechanische Schwingungen versetzt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen einer Sensoroberfläche, die mit einem Belag aus Tonermaterial beaufschlagt ist. Ein Sensor erfasst Tonermaterial auf einer der Sensoroberfläche gegenüberliegenden Fläche in einem elektrographischen Drucker oder Kopierer, wobei sich Teile des Tonermaterials auch auf dem Sensor anlagern. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Justage eines kapazitiven Sensors zum Erfassen des Tonerbelags einer Tonermarke in einem elektrographischen Drucker oder Kopierer. Der kapazitive Sensor hat zwei nebeneinander angeordnete Kondensatorplatten, die mindestens einer Gegenelektrode gegenüber angeordnet sind.
In elektrografischen Druckern oder Kopierern werden Sensorsysteme eingesetzt, um den Einfärbungsgrad, z.B. den Schwärzungsgrad, von mit Toner eingefärbten Bereichen eines Trägermaterials zu erfassen. Solche mit Toner eingefärbte Bereiche werden auch als Tonermarken und die zur Erfassung des Einfärbungsgrades genutzten Sensoren werden als Tonermarkensensoren bezeichnet. Zum Erzielen präziser Messergebnisse müssen die Tonermarkensensoren in einem geringen Abstand zu den an dem Sensor vorbeigeführten Tonermarken angeordnet werden. Auf der Oberfläche der Tonermarkensensoren kann sich Toner sowie andere Partikel anlagern und auf dieser haften bleiben. Die Tonermarkensensoren, die beim Stand der Technik z.B. als kapazitive oder optischer Sensoren ausgeführt sind, müssen in regelmäßigen Abständen gereinigt werden, um exakte Messergebnisse zu erhalten. So wurde beim Stand der Technik auf Sensoren weitestgehend verzichtet, die einen geringen Messabstand zwischen Sensoroberfläche und gegenüberliegendem Trägermaterial erfordern, da bei diesen Sensoren schon eine relativ geringe Verschmutzung der Sensoroberfläche das Messergebnis erheblich verfälscht, wodurch eine hohe Qualität des Druckergebnisses nicht mehr gewährleistet ist.
Beim Stand der Technik sind kapazitive Sensoren bekannt, bei denen die Schichtdicke von Material erfasst werden kann, das zwischen der Sensoroberfläche und einer flächigen Gegenelektrode des Sensors hindurchgeführt wird. Für exakte Messergebnisse ist eine parallele Ausrichtung zwischen Sensorfläche und der als der Sensorfläche gegenüberliegenden flächigen Gegenelektrode erforderlich. Beim Stand der Technik wurde mit Hilfe mechanischen Führungen und mit Hilfe von durchgeführten Abstandsmessungen versucht, diese Flächen parallel auszurichten. Jedoch gestaltet sich dies besonders schwierig, wenn auch der Abstand zwischen Sensorfläche und Gegenelektrode einstellbar sein soll, um den Sensor in einem exakten Messabstand zur Gegenelektrode positionieren zu können.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Reinigen einer Sensoroberfläche anzugeben, durch die insbesondere bei elektrografischen Druckern oder Kopierern eine Reinigung von Sensoroberflächen einfach und kostengünstig möglich ist, sowie Stillstandszeiten des Druckers oder Kopierers zur Reinigung der Sensoroberfläche vermieden werden. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Justage eines kapazitiven Sensors zum Erfassen des Tonerbelages einer Tonermarke anzugeben, bei denen eine schnelle und exakte Justage ohne großen Aufwand möglich ist.
Die Aufgabe wird für eine Vorrichtung zum Reinigen einer Sensoroberfläche durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und für eine Vorrichtung zur Justage eines kapazitiven Sensors durch die Merkmale des Patentanspruchs 12 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Bei der Vorrichtung zum Reinigen einer Sensoroberfläche mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 wird mit Hilfe eines Schwingungserzeugers zumindest die Sensoroberfläche des Sensors in mechanische Schwingung versetzt. Dadurch wird er reicht, dass die auf der Sensoroberfläche abgelagerten Partikel, z.B. Tonerteilchen, von dieser gelöst werden und z.B. schwerkraftbedingt abfallen können. Je nach Messanordnung und erforderlicher Genauigkeit der Messung kann die Sensoroberfläche nur intermittierend zwischen den Messungen oder auch während der Messungen in mechanische Schwingungen versetzt werden.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird als Schwingungserzeuger ein piezoelektrischer Geber eingesetzt. Dadurch wird erreicht, dass bekannte und kostengünstige Baugruppen als Schwingungserzeuger eingesetzt werden, die auch bei ungünstigen Umgebungsbedingungen zuverlässig arbeiten.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird mit Hilfe des Schwingungserzeugers der gesamte Sensor in mechanische Schwingungen versetzt. Dadurch wird erreicht, dass der Sensor ohne Modifizierung einfach mit Hilfe des Schwingungserzeugers in Schwingungen versetzt wird. Konstruktive Änderungen des Sensoraufbaus sind dazu nicht erforderlich. Die Sensoroberfläche wird auch bei einer Schwingung des gesamten Sensors wirkungsvoll von auf ihr angelagerten Partikeln gereinigt.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung verläuft die Amplitude der mit Hilfe des Schwingungserzeugers erzeugten Schwingungen im Wesentlichen orthogonal zur Sensoroberfläche. Dadurch wird erreicht, dass die Schwingungen besonders effizient auf die Sensoroberfläche übertragen werden und eine besonders starke Reinigungswirkung erzielt wird.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist die Frequenz, die der Schwingungserzeuger erzeugt, gleich der Resonanzfrequenz der in Schwingung versetzten Sensorbauteile. Dadurch wird erreicht, dass auch mit relativ geringer Energie der durch den Schwingungserzeuger erzeugten Schwingungen, eine hohe Schwingungsamplitude der Sensorteile erreicht wird. Durch die geringe Erregungsleistung, die von dem Schwingungserzeuger erzeugt werden muss, sind Schwingungserzeuger mit relativ geringen Baugrößen einsetzbar, die einfach in das elektrografische Drucksystem integrierbar sind.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erzeugt der Schwingungserzeuger Schwingungen mit einer Frequenz im Bereich von 1 bis 3,5 kHz. Bei bekannten Sensoroberflächen lässt sich durch Erregung dieser Fläche in diesem Frequenzbereich eine besonders gute Reinigungswirkung erzielen. Außerdem sind Schwingungserzeuger, die Schwingungen in diesem Bereich erzeugen, kostengünstig und besitzen einen einfachen und robusten Aufbau, so dass sie störungsunempfindlich sind.
Bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist die Sensoroberfläche nahezu punktförmig mit dem Schwingungserzeuger verbunden. Dadurch wird erreicht, dass die in Schwingung versetzten Elemente des Sensors relativ frei schwingen können, so dass die Partikel auf der Oberfläche dieser Sensorelemente, insbesondere auf der Sensoroberfläche, von diesen bzw. von dieser leicht gelöst werden können.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist die Sensoroberfläche als geneigte Ebene ausgeführt, wobei die Gegenelektrode ebenfalls als geneigte Ebene ausgeführt und parallel zur Sensoroberfläche ausgebildet ist. Dadurch wird erreicht, dass die von der Sensoroberfläche durch die Schwingungen derselben losgelösten Partikel durch die Schwerkraft auf der geneigten Ebene nach unten transportiert werden und am Ende der geneigten Ebene nach unten fallen. Die Sensoroberfläche wird somit von Partikeln, insbesondere von Tonerteilchen, befreit, ohne dass zusätzliche Mittel zum Abtransport der Tonerteilchen von der Sensoroberfläche vorgesehen werden müssen.
Bei einer Vorrichtung zur Justage eines kapazitiven Sensors zum Erfassen des Tonerbelages einer Tonermarke mit den Merk malen des Patentanspruchs 12 hat der kapazitive Sensor zwei nebeneinander angeordnete Kondensatorplatten, die mindestens einer Gegenelektrode gegenüber angeordnet sind. Eine Messeinrichtung ermittelt die Kapazitäten der beiden Plattenkondensatoren. Die relative Lage der Kondensatorplatten zur Gegenelektrode sind dabei so einstellbar, dass man vorgegebene Messergebnisse erhält. Dadurch wird erreicht, dass gewünschte Abstände zwischen den Kondensatorplatten und der Gegenelektrode eingestellt werden können, z.B. können beide Plattenkondensatoren auf den gleichen Kapazitätswert eingestellt werden. Diese Messung kann z.B. mit Hilfe einer Kapazitätsmessbrücke durchgeführt werden, die als Messergebnis die Kapazitätsdifferenz der beiden Kondensatoren ausgibt. Eine solche Kapazitätsmessbrücke hat einen einfachen Aufbau und mit Hilfe der Kapazitätsmessbrücke werden genaue Messergebnisse ermittelt. Die Justage des kapazitiven Sensors zum Erfassen des Tonerbelags einer Tonermarke ist somit sehr einfach und ohne großen Aufwand zu justieren. Zum Auswerten des Messergebnisses können z.B. auch bereits vorhandene Steuerungen des Druckers oder Kopierers genutzt werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die relative Lage der Kondensatorplatten zur Gegenelektrode so einstellbar, dass beide Plattenkondensatoren die gleiche Kapazität haben, wenn keine Tonerschicht zwischen deren Kondensatorplatten angeordnet ist. Die Justage des kapazitiven Sensors auf die gleiche Kapazität der beiden Plattenkondensatoren ist besonders einfach und schnell durchführbar.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird mit Hilfe der Messeinrichtung eine Kapazitätsdifferenz der beiden Plattenkondensatoren ermittelt und diese Differenz wird als Korrekturwert bei nachfolgenden Messungen genutzt.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung stellt ein Aktor die relative Lage der Kondensatorplatten zur Gegenelektrode entsprechend dem Messergebnis ein. Dadurch wird erreicht, dass eine automatische Justage des kapazitiven Sensors durchgeführt werden kann, wobei mit Hilfe einer Steuerung die Justage in regelmäßigen Abständen automatisch kontrolliert und gegebenenfalls korrigiert werden kann, ohne dass Bedienhandlungen oder Einstellarbeiten einer Bedienperson notwendig sind. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform dieser Weiterbildung erfolgt das Einstellen der relativen Lage der Kondensatorplatten zur Gegenelektrode mit Hilfe eines Regelkreises, dessen Aktor die relative Lage der Kondensatorplatten einstellt. Dadurch wird erreicht, dass eine automatische und exakte Einstellung der Lage der Kondensatorplatten erfolgen kann, wobei bekannte Regelungsverfahren genutzt werden.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird das Messergebnis auf einer Anzeigeeinheit ausgegeben. Dadurch ist es möglich, dass eine Bedienperson über die korrekte Justage des kapazitiven Sensors informiert wird und bei einer fehlerhaften Justage weitere Maßnahmen ergreifen kann.
Bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung gibt die Vorrichtung bei einer annähernd gleichen Kapazität der beiden Plattenkondensatoren, d.h. bei einer Kapazitätsdifferenz von annähernd null, ein akustisches Signal aus. Dadurch wird erreicht, dass z.B. bei einer manuellen Einstellung der Abstände der Kondensatorplatten zur Gegenelektrode die Person, die die Einstellung vornimmt, einen Hinweis erhält, dass eine korrekte Position erreicht ist. Die Person, die die Einstellung vornimmt, kann sich somit voll auf die Einstellarbeiten konzentrieren und muss nicht abwechselnd Messwerte von einer Anzeigeeinheit ablesen und die Einstellarbeiten durchführen.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung haben die Kondensatorplatten die gleiche wirksame Oberfläche. Dadurch wird erreicht, dass z.B. beim Kapazitätsvergleich der Kapazitäten der beiden Kondensatoren, die die Kondensatorplatten mit der Gegenelektrode bilden, dann die gleiche Kapazität, wenn beide Platten denselben Abstand zur Gegenelektro de haben. Wird eine Tonermarke zwischen den Kondensatorplatten und der Gegenelektrode hindurchgeführt, so ändert sich dann die Kapazität beider Plattenkondensatoren beim Hindurchführen der Tonermarke nacheinander in gleicher Art und Weise. Dadurch wird die Auswertung der Messergebnisse zum Bewerten der Tonermarke vereinfacht. Die Tonermarke kann dabei z.B. auch auf einem Trägerelement zwischen den Kondensatorplatten und der Gegenelektrode hindurchgeführt werden. Bei anderen Ausführungsformen enthält das Trägerelement leitfähige Elemente und bildet die Gegenelektrode. Trägerelemente können z.B. Fotoleiterbänder, Transferbänder, Fotoleitertrommeln, Applikatorwalzen oder zu bedruckendes Trägermaterial sein.
Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Kondensatorplatten auf einem gemeinsamen Trägerelement zu einer Symmetrieachse symmetrisch angeordnet, wobei das Trägerelement um die Symmetrieachse schwenkbar ist. Beim Schwenken des Trägerelementes um die Symmetrieachse wird der mittlere Abstand zwischen den Kondensatorplatten und der Gegenelektrode verändert. Dabei ist es vorteilhaft, die Symmetrieachse orthogonal zur Bewegungsrichtung des Trägermaterials anzuordnen. Dadurch wird erreicht, dass eine einfache Justage des kapazitiven Sensors möglich ist, da beide Kondensatorplatten des kapazitiven Sensors gemeinsam ausgerichtet werden. Durch den orthogonalen Verlauf der Symmetrieachse zur Bewegungsrichtung des Trägermaterials wird weiterhin erreicht, dass die Tonermarken, die mit dem kapazitiven Sensor erfasst werden sollen, zwischen den Kondensatorplatten und der Gegenelektrode nacheinander hindurchgeführt werden, wodurch eine einfache Auswertung der Tonermarken möglich ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:
1 eine Anordnung eines kapazitiven Sensors in einem elektrografischen Drucksystem,
2 eine Ansicht der Sensoranordnung der von der Gegenelektrode abgewandten Seite der Sensoranordnung nach 1,
3 eine Schnittdarstellung der in 2 dargestellten Sensoranordnung in der Schnittebene A-A,
4 die in 3 gezeigte Schnittdarstellung, wobei die Auslenkung des Schwingungserzeugers dargestellt ist,
5 die in den 3 und 4 dargestellten Schnittdarstellungen, wobei die Sensoranordnung in Einbaulage dargestellt ist und das Entfernen von Verunreinigungen angedeutet ist,
6 den Schaltplan einer Ansteuerschaltung zur Schwingungserzeugung mit Hilfe eines Piezoelements,
7 die Anordnung des Piezoelements bei einem optischen Sensor zum Erfassen von Tonermarken,
8 eine Schnittdarstellung des optischen Sensors mit Piezoelement nach 7 in der Schnittebene B-B,
9 eine Anordnung des optischen Sensors mit Piezoelement in einem elektrografischen Drucker,
10 eine Sensorfläche eines kapazitiven Sensors, die zwei Kondensatorplatten enthält,
11 einen Schwenkbereich der Sensorfläche des kapazitiven Sensors zur Justage des kapazitiven Sensors,
12 die Anordnung des kapazitiven Sensors gegenüber einem als Gegenelektrode fungierenden Trägermaterial,
13 das Messprinzip eines kapazitiven Sensors, und
14 eine Kapazitätsmessbrücke zum Justieren des kapazitiven Sensors.
In 1 ist eine Anordnung 10 zum Messen der Schichtdicke einer Tonermarke 12 in einem Drucker oder Kopierer dargestellt. Diese Tonermarke 12 ist auf ein Trägermaterial 16 aufgebracht. Das Trägermaterial 16 wird in Pfeilrichtung P1 Hilfe einer nicht dargestellten Antriebsvorrichtung angetrieben, wodurch die Tonermarke 12 an einer Messeinrichtung 14 vorbeigeführt wird. Das Trägermaterial 16 kann ein Fotoleiterband, ein Transferband, ein Applikatorband oder ein zu bedruckendes Medium, z.B. Papier, sein. Die Messeinrichtung 14 hat eine Sensorfläche 18, die eine erste Kondensatorplatte 20 und eine zweite Kondensatorplatte 22 enthält. Die erste Kondensatorplatte 20 und die zweite Kondensatorplatte 22 sind in Bewegungsrichtung des Trägermaterials 16 nacheinander angeordnet.
Um einen konstanten Abstand 24 zwischen der Sensorfläche 18 und dem Trägermaterial 16 im Bereich der Sensorfläche 18 zu gewährleisten, ist gegenüber der Sensorfläche hinter dem Trägermaterial 16 eine Führungsvorrichtung 26 zum Führen des Trägermaterials 16 vorgesehen, die als Abstützklotz ausgeführt ist. Das Trägermaterial wird mit einer Geschwindigkeit von 1 bis 1,5 m/s mit Hilfe der nicht dargestellten Antriebseinheit angetrieben. Der Abstand 24 zwischen Sensorfläche 18 und Trägermaterial 16 ist im Bereich von 0,2 bis 10 mm einstellbar. Bei der Anordnung nach 1 ist der Abstand auf etwa 1 mm eingestellt. Die Sensorfläche 18 ist mit Hilfe eines Verbindungselements 28 mit einem Piezoelement 30 verbunden. Die Ränder des Piezoelements 30 sind mit Haltevor richtungen 32, 33 fest mit einem nicht darstellten Rahmen des Druckers oder Kopierers verbunden, in den die Anordnung 10 integriert ist.
Das Piezoelement 30 enthält eine polarisierte Piezokeramik-Folie, wie z.B. Blei-Zirkonat-Titanat (PZT) und ein dünnes Trägerblech. Die Piezokeramik-Folie und das dünne Trägerblech bilden eine Piezo-Membran. Solche Piezo-Membranen werden in unterschiedlichen Größen und mit unterschiedlichen Eigenfrequenzen von mehren kHz zahlreich als Signalgeber in elektronischen Geräten, z.B. in Telefonen, eingesetzt. Diese Piezo-Membranen sind aufgrund der hergestellten Stückzahlen kostengünstig.
Das Verbindungselement 28 ist mit dem Piezoelement 30 fest verbunden und gewährleistet eine starre Verbindung des Piezoelements 30 mit der Sensorfläche 18. Die Piezo-Membran des Piezoelements 30 wird durch Anlegen einer Spannung mit einer vorbestimmten Frequenz in Schwingung versetzt. Die Sensorfläche 18 schwingt mit den Schwingungen der Piezo-Membran synchron mit. Schmutz oder Tonerpartikel, die in der Regel aufgrund von Adhäsionskräften auf der Sensorfläche 18 haften, werden von der Sensorfläche 18 zumindest zeitweise gelöst. Bei einer Anregung der Sensorfläche 18 mit einer Frequenz im Bereich von 1 bis 3,5 kHz werden übliche Schmutz- und Tonerpartikel von der Sensorfläche 18 gelöst, wobei durch die Trägheit der anhaftenden Partikel die Adhäsionskräfte zwischen Sensorfläche 18 und den Partikeln überschritten werden. Die Sensorfläche 18 ist gegenüber der Horizontalen geneigt angeordnet, so dass sie Partikel zur untersten Kante der Sensorfläche 18 hin transportiert werden, von der sie nach unten fallen. Dieser Transport wird in Zusammenhang mit 4 noch näher erläutert. Mit Hilfe einer nicht dargestellten Vorrichtung werden die abfallenden Partikel aufgefangen.
Bei anderen Ausführungsformen kann die Sensorfläche 18 auch vertikal ausgerichtet sein, so dass die Schmutz- oder Toner partikel noch einfacher nach unten fallen können. Auch sind Ausführungsformen möglich, bei denen die Sensorfläche 18 horizontal nach unten ausgerichtet ist, so dass die Toner- oder Schmutzpartikel nach unten auf das Trägermaterial 16 abfallen und von diesem abtransportiert werden. Besonders effektiv ist die Reinigungswirkung, wenn das Piezoelement 30 die Sensorfläche mit der Resonanzfrequenz der in Schwingung versetzten Elemente der Messeinrichtung 14 erregt. Der Abstand 24 zwischen Sensorfläche 18 und Trägermaterial 16 ist vom Aufbau der Messeinrichtung 14 und der zu erfassenden Tonermarke 12 abhängig und liegt im Bereich von 0,2 bis 10 mm. Vorzugsweise wird ein Abstand zwischen 0,2 und 2 mm voreingestellt.
In 2 ist eine Draufsicht der Messeinrichtung 14 dargestellt. Gleiche Elemente haben gleiche Bezugszeichen. Die Sensorfläche 18 ist rechteckig und über das Verbindungselement 28 fest mit dem Piezoelement 30 verbunden. Auf dem kreisförmigen Trägerblech 36 ist eine kreisförmige Piezokeramik-Folie 34 aufgebracht. Die Piezokeramik-Folie 34 und das Trägerblech 36 haben elektrische Anschlüsse 38, 40, die mit einer nicht dargestellten Ansteuereinheit verbunden sind. Mit Hilfe von elektrischen Anschlüssen 42, sogenannten Anschlusspads, werden elektrische Verbindungen zur Messeinrichtung 14 hergestellt, über die auch die Messwerte zu einer nicht dargestellten Auswerteeinheit übertragen werden.
Bei anderen Ausführungsformen können sowohl die Form der Sensorfläche 18 als auch die Formen des Trägerblechs 36 und der Piezokeramik-Folie 34 von den dargestellten Formen abweichen. So kann z.B. die Sensorfläche 18 auch oval oder kreisförmig ausgebildet sein und/oder die Form des Trägerblechs 36 sowie die Form der Piezokeramik-Folie 34 kann ebenfalls oval oder rechteckig sein. Auch kann die Intensität, d.h. die Amplitude, der Schwingung, mit der insbesondere die Sensorfläche 18 erregt wird, durch eine Modifizierung des Verbin dungselements 28 verändert, z.B. durch ein elastisches Verbindungselement gedämpft, werden.
In 3 ist eine Schnittdarstellung der in 2 gezeigten Messanordnung 14 durch die Schnittebene A-A dargestellt. Mit Hilfe von Anschlussdrähten 46 sind die elektrischen Anschlüsse 38, 40 des Piezoelements 30 mit der nicht dargestellten Ansteuereinheit verbunden. Mit Hilfe von Anschlussdrähten 44 sind die Anschlusspads 42 mit einer nicht dargestellten Ansteuer- und Auswerteschaltung der Messeinrichtung 14 verbunden.
4 zeigt die Schnittdarstellung nach 3, wobei die Schwingung des Piezoelements 30 und der Sensorfläche 18 mit Hilfe einer überlagerten Darstellung gezeigt ist. Mit Hilfe der nicht dargestellten Ansteuerschaltung zum Ansteuern des Piezoelements 30 wird das Piezoelement 30 nach 4 in Schwingung im Bereich von 1 bis 3,5 kHz versetzt. Dabei wird das Piezoelement 30 in eine obere Position ausgelenkt, die bei der Darstellung in 4 als Volllinie dargestellt ist, und in eine untere Position, die als Strichpunktlinie dargestellt ist. Die Begriffe oben und unten beziehen sich auf die vertikale Auslenkung der jeweiligen Bauteile bei einer waagerechten Einbaulage der Messeinrichtung 14, wie sie in 4 dargestellt ist. Diese Richtungsangaben der Auslenkung ändern sich bei einer Änderung der Einbaulage der Messeinrichtung 14 entsprechend. Die untere Position des Piezoelements 30 wurde in 4 mit 30a bezeichnet.
Mit Hilfe des Verbindungselements 28 ist die Sensorfläche 18 fest mit dem Piezoelement 30 verbunden, so dass die Sensorfläche 18 in gleicher Art und Weise nach oben und nach unten bewegt wird, wie das Piezoelement 30 selbst. Das Verbindungselement 28 ist in etwa im Zentrum des Piezoelements 30 angebracht, so dass die Sensorfläche 18 den gleichen Hub 48 hat, wie der Bereich mit dem größten Hub, d.h. mit der größten Schwingungsamplitude, des Piezoelements 30. Die Anschluss drähte 46 sind im Randbereich des Piezoelements 30 angeordnet, so dass sie bei einer Schwingbewegung des Piezoelements 30 einen relativ geringen Hub ausgleichen müssen. Die an der Sensorfläche 18 befestigten Anschlussdrähte 44 werden hingegen bei einer Schwingung des Piezoelements 30 um den Hub 48 hin und her bewegt. Die Anschlussdrähte 44 sind entsprechend auszubilden, dass infolge der Schwingung nur eine geringe Materialermüdung eintritt sowie durch weitere Maßnahmen die Bruchgefahr der Anschlussdrähte 44 gemindert ist.
In 5 ist die Messeinrichtung 14 dargestellt, wobei die Bewegung von Tonerresten bei einer Schwingung des Piezoelements 30 dargestellt ist. Auf der Sensorfläche 18 sind Tonerpartikel 50, 52, 54 vorhanden, die von dieser entfernt werden sollen. Das Piezoelement 30 versetzt die Sensorfläche 18 in Schwingung im Bereich von 1 bis 3,5 kHz. Vorzugsweise ist dies die Resonanzfrequenz der in Schwingung versetzten Elemente der Messeinrichtung 14. Die Tonerreste 52 befinden sich in einer Ausgangsposition, wenn das Piezoelement 30 die Sensorfläche 18 nach orthogonal zur Sensorfläche 18 in Richtung des Piezoelements 30 bewegt. Nach dieser Auslenkung der Sensorfläche 18 fallen die Tonerreste 52 durch die Schwerkraft aus der Position 52 in die Position 52a auf die Sensorfläche 18, die sich zu diesem Zeitpunkt in der Position 18a befindet.
Das Piezoelement 30 bewegt die Sensorfläche aus der Position 18a in die mit Hilfe der Volllinien dargestellte Position 18. Dadurch gelangen die Tonerreste an die Position 52b. Bei einer erneuten Auslenkung der Sensorfläche aus der Position 18 in die Position 18a infolge der Schwingung des Piezoelements 30 fallen die Tonerreste von der Position 52b in die Position 52c. Somit bewegen sich die Tonerreste 52 infolge der Schwingung des Piezoelements 30 in Richtung einer unteren Kante 58 der Sensorfläche 18.
Diese Bewegung ist auch mit Hilfe der Tonerreste 54 dargestellt, wobei für diese Tonerreste 54 sieben Schwingungsperioden dargestellt sind. Wie am Beispiel der Tonerreste 52 bereits erläutert, werden auch die Tonerreste 54 infolge der Schwingung des Piezoelements 30 zur unteren Kante 58 der Sensorfläche 18 hin bewegt. Die Tonerreste 54 werden aus der Ursprungsposition nacheinander in die Position 54a bis 54l bewegt. Nachdem die Tonerreste die Position 54l erreicht haben, fallen sie, wie dargestellt, von der unteren Kante 58 in einen Auffangbehälter 56. Somit werden die Toner- und Schmutzpartikel, die sich auf der Sensorfläche 18 befinden und auf dieser haften mit Hilfe der Schwingung entfernt. Die Toner- und Schmutzpartikel werden in dem Auffangbehälter 56 gesammelt und in regelmäßigen Abständen, z.B. während Wartungsarbeiten, entsorgt. Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung werden diese Tonerpartikel dem elektrografischen Prozess wieder zugeführt.
In 6 ist eine Ansteuerschaltung zum Ansteuern des Piezoelementes 30 dargestellt. Diese Ansteuerschaltung enthält eine Verstärkerstufe 59, der eine Betriebsspannung (+V) und ein Bezugspotential (0V) sowie ein rechteckförmiges Schwingungssignal 60 zugeführt wird. Das Schwingungssignal 60 kann z.B. mit Hilfe eines astabilen Multivibrators erzeugt werden. Das Schwingungssignal hat eine Frequenz im Bereich von 1 bis 3,5 kHz. Zur Ansteuerung des Piezoelements 30 wird das rechteckförmige Schwingungssignal 60 mit Hilfe der Verstärkerstufe 59 verstärkt und den elektrischen Anschlüssen 38, 40 des Piezoelements 30 zugeführt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Sensorfläche 18 während des gesamten Betriebs des Druckers oder Kopierers in Schwingungen versetzt. Die Schwingungserregung erfolgt kontinuierlich. Bei anderen Ausführungsbeispielen wird die Sensorfläche 18 nur in Schwingung versetzt, wenn keine Tonermarken 12 erfasst werden müssen, um die Messergebnisse nicht zu verfälschen.
In 7 ist eine Messeinrichtung 62 dargestellt, mit der eine nicht dargestellte Tonermarke mit Hilfe eines nicht dargestellten optischen Sensors erfasst wird. Eine Sensorfläche 72, die der Tonermarke zugewandt ist, enthält eine Glasplatte, die mit Hilfe eines Verbindungselements 64 mit einem Piezoelement 66 verbunden ist. Das Piezoelement 66 enthält ein Trägerblech 68 und eine Piezokeramik-Folie 70. Das Trägerblech 68 und die Piezokeramik-Folie haben jeweils einen elektrischen Anschluss 73, 74, über den sie mit Hilfe von nicht dargestellten Anschlussdrähten mit einer nicht dargestellten Ansteuereinheit verbunden sind. Bei anderen Ausführungsbeispielen können die äußeren Abmaße der Sensorfläche 72, des Trägerblechs 68 und/oder der Piezokeramik-Folie eine andere äußere Form haben, z.B. können sie eine ovale oder rechteckige Form haben. Die Formen dieser Elemente 72, 68, 70 müssen dabei nicht übereinstimmen.
In 8 ist ein Schnitt durch die Messeinrichtung 62 in der Schnittebene B-B dargestellt. Gleiche Elemente haben gleiche Bezugszeichen. Die Ränder des Piezoelements 66 sind über Haltevorrichtungen 78, 80 fest mit einem nicht dargestellten Rahmen eines Druckers oder Kopierers verbunden, in den die Messeinrichtung 62 integriert ist.
Ein optischer Sensor 82 der Messeinrichtung 62 enthält einen Lichtsender 84 und einen Fotodetektor 68. Der optische Sensor 82 ist aus Richtung der Sensorfläche 72 gesehen hinter dem Piezoelement 66 angeordnet. Das Verbindungselement 64 hat in Richtung seiner Längsachse eine durchgehende Aussparung 88. Das Verbindungselement 64 ist z.B. rohrförmig. Das Verbindungselement 64 ist fest mit dem Piezoelement 66 verbunden. Im Bereich der Aussparung 88 hat das Piezoelement 66 eine Öffnung, z.B. ein Loch 90. Der Lichtsender 84 des optischen Sensors 82 ist so ausgerichtet, dass zumindest ein Teil seiner ausgesendeten Strahlung durch die Öffnung 90 des Piezoelements 66 und durch die Aussparung 88 des Verbindungselements 64 sowie durch die Glasscheibe der Sensorfläche 72 hindurch auf ein parallel an der Sensorfläche 72 vorbeigeführtes Trägermaterial 92 auftrifft.
Das Trägermaterial 92 kann ein Fotoleiterband, ein Transferband oder zu bedruckendes Trägermaterial, wie z.B. Papier, sein. Bei anderen Ausführungsformen kann das Trägermaterial auch eine Fotoleitertrommel oder eine Applikatorwalze sein. Das Trägermaterial 92 reflektiert und/oder transmittiert zumindest einen Teil der auftreffenden Strahlung 93. Der Fotodetektor 86 ist so ausgerichtet, dass er zumindest einen Teil der reflektierten und/oder transmittierten Strahlung erfasst. Wird eine Tonermarke, die sich auf dem Trägermaterial 92 befindet, an der Messeinrichtung 62 vorbeigeführt, so ändert sich je nach Einfärbungsgrad dieser Tonermarke die Intensität der reflektierten und/oder transmittierten Strahlung. Der Fotodetektor 68 ermittelt somit ein Maß der Einfärbung der Tonermarke.
Mit Hilfe der nicht dargestellten Ansteuerschaltung wird das Piezoelement 66 in Schwingung versetzt. Das Piezoelement 66 ist mit Hilfe von Anschlussdrähten 76 mit der Ansteuerschaltung verbunden. Diese Schwingungen liegen vorzugsweise im Bereich zwischen 1 und 3,5 kHz. Über das Verbindungselement 64 wird auch die Sensorfläche 72 in Schwingung versetzt. Tonerteilchen oder Schmutzpartikel, die sich auf der Sensorfläche 72 befinden, werden durch die Vibration der Sensorfläche 72 von dieser gelöst. Bei einer schrägen Anordnung der Sensorfläche 72 werden die Tonerteilchen und/oder Schmutzpartikel auf der Sensorfläche 72 an die untere Kante der Sensorfläche durch die Schwingungen transportiert, von der sie nach unten fallen. Die Schwingung der Sensorfläche 72 beeinträchtigt die Messung nicht, da der optische Sensor 82 selbst nicht mit in Schwingung versetzt wird.
Bei anderen Ausführungsbeispielen wird als Lichtsender 84 eine gepulste Laserdiode eingesetzt. Der reflektierte Laserstrahl wird von dem Fotodetektor 86 erfasst. Mit Hilfe einer Auswerteschaltung wird die Zeit zwischen dem Aussenden des Laserstrahls und dem Auftreffen des Laserstrahls am Fotodetektor 86 ermittelt. Mit Hilfe einer solchen Vorrichtung kann die Dicke der an dieser Sensoreinrichtung 62 vorbeigeführten Tonermarke bestimmt werden.
In 9 ist die in 8 dargestellte Sensoranordnung 62 in einer waagerechten Einbaulage dargestellt. Bei der waagerechten Einbaulage ist die Sensorfläche 72 horizontal ausgerichtet. In einem Abstand im Bereich von 0,2 bis 70 mm wird das Trägermaterial 92 in Pfeilrichtung P2 mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 1 bis 1,5 m/s in vertikaler Richtung gesehen unterhalb des optischen Sensors 82 vorbeigeführt. Eine Führungsvorrichtung 94 ist vorgesehen, um die Bewegung des Trägermaterials 92 im Bereich des optischen Sensors 82 zu führen und dadurch einen konstanten Abstand zwischen Trägermaterial 92 und Sensor 82 zu gewährleisten. Der optische Sensor 82 erfasst die Einfärbungsdichte einer auf dem Trägermaterial 92 aufgebrachten Tonermarke 96. Wie bereits im Zusammenhang mit 8 beschrieben, kann der optische Sensor 82 auch dazu vorgesehen sein, die Schichtdicke der Tonermarke 96 zu bestimmen.
Das Piezoelement 66 versetzt die Sensorfläche 72, wie bereits beschrieben, über das Verbindungselement 88 in Schwingungen. Dies erfolgt mit einer Frequenz im Bereich zwischen 1 und 3,5 kHz. Vorzugsweise werden mit Hilfe des Piezoelements 66 Schwingungen erzeugt, die der Resonanzfrequenz der in Schwingung versetzten Anordnung 72 entspricht. Tonerteilchen und Schmutzpartikel, die sich auf der Sensorfläche 72 angelagert haben, werden durch diese Vibration von der Sensorfläche 72 gelöst. Durch die Schwingungen werden die Adhäsionskräfte und eventuell vorhandene elektrostatische Kräfte, mit denen die Tonerteilchen und Schmutzpartikel an der Sensorfläche 72 haften, überwunden und die Tonerteilchen und Schmutzpartikel fallen nach unten auf das Trägermaterial 92. Die Tonerteil chen und Schmutzpartikel werden durch die Bewegung des Trägermaterials 92 abtransportiert.
In 10 ist der Aufbau einer Sensorfläche 100 eines kapazitiven Sensors dargestellt. Mit Hilfe eines solchen Sensors kann z.B. die Schichtdicke einer Tonerschicht oder der Feuchtigkeitsgehalt eines Trägermaterials bestimmt werden. Diese Sensorfläche 100 enthält eine erste Kondensatorplatte 102 und eine zweite Kondensatorplatte 104. Die beiden Kondensatorplatten 102, 104 sind voneinander elektrisch isoliert und sind an einer Symmetrieachse 106 gespiegelt angeordnet. Die Sensorfläche 100 enthält weiterhin eine Schirmfläche 108, die die beiden Kondensatorplatten umgibt. Die Schirmfläche 108 ist vorzugsweise so ausgeführt, dass sie zur Symmetrieachse 106 symmetrisch ist. Sowohl die Schirmfläche 108 als auch die erste und zweite Kondensatorplatte 102, 104 sind aus elektrisch leitfähigem Material und voneinander elektrisch isoliert angeordnet. Sie können z.B. Kupferblech enthalten. Die Schirmfläche 108 dient bei dem in 10 ausgeführten Ausführungsbeispiel als Trägerelement für die Kondensatorplatten 102, 104. Die Kondensatorplatten 102, 104 sind von der Schirmfläche 108 elektrisch isoliert auf einem Trägerelement angeordnet. Vorzugsweise haben beide Kondensatorplatten 102, 104 eine gleiche wirksame Fläche.
In 11 ist die Sensorfläche 100 dargestellt, wobei mit Hilfe von Kippachsen 100a, 100b mögliche Einbaulagen in einem elektrographischen Drucker oder Kopierer angedeutet sind. Gleiche Elemente haben gleiche Bezugszeichen. Die Sensorflächen 100 dieser kapazitiven Sensoranordnung wird in elektrografischen Druckern oder Kopierern zum Ermitteln der Einfärbintensität und/oder der Schichtdicke von Tonermaterial, das sich auf einem Trägermaterial befindet, genutzt.
Die Sensorfläche 100 des kapazitiven Sensors muss dabei exakt parallel zu dem Trägermaterial (nicht dargestellt) ausgerichtet sein, um exakte Messergebnisse erzielen zu können. Die Sensorfläche 100 wird dazu mit Hilfe einer nicht dargestellten Vorrichtung im elektrografischen Drucker so angeordnet, dass die Sensorfläche 100 um die Symmetrieachse 106 zur Justage der Sensorfläche 100 schwenkbar ist. Der Schwenkbereich 110 ist dabei durch die mechanische Vorrichtung (nicht dargestellt) begrenzt. Durch eine entsprechende konstruktive Auslegung dieser Vorrichtung kann eine Grob- und eine Feineinstellung vorgesehen sein, um die Sensorfläche 100 exakt justieren zu können. Die Sensorfläche 100 ist parallel zum Trägermaterial 112 auszurichten.
In 12 ist eine Anordnung der Sensorfläche 100 dargestellt, die einem Trägermaterial gegenüber angeordnet ist. Dazu ist die Sensorfläche 100, wie schon in Zusammenhang mit 11 erläutert, um die Symmetrieachse 106 schwenkbar angeordnet. Auf dem Trägermaterial 112 befindet sich auf dessen der Sensorfläche 100 zugewandten Seite eine Tonermarke 114. Das Trägermaterial 112 wird mit einer nicht dargestellten Antriebsvorrichtung an der fest angeordneten Sensorfläche 100 vorbeigeführt. Dabei wird auch die Tonermarke 114 an der Sensorfläche 100 in Pfeilrichtung P3 vorbeigeführt. Das Trägermaterial 112 enthält elektrisch leitfähige Elemente und bildet eine gemeinsame Gegenelektrode zu den Kondensatorplatten 102, 104. Durch die Tonermarke 114 wird beim Vorbeiführen der Tonermarke 114 jeweils das Dielektrikum zwischen der jeweiligen Kondensatorplatte 102, 104 und der Gegenelektrode verändert, wodurch die Kapazität der zwischen den Kondensatorplatten 102, 104 und der Gegenelektrode gebildeten Plattenkondensatoren verändert wird. Diese Kapazitätsänderung ist ein Maß für Schichtdicke der Tonermarke 114 und somit für die Einfärbintensität der Tonermarke 114.
Bei anderen Ausführungsformen enthält das Trägermaterial 112 keine leitfähigen Elemente, jedoch ist von der Sensorfläche 100 aus gesehen hinter dem Trägermaterial 112 eine Gegenelektrode angeordnet. Um einen definierten Abstand zwischen Sensorfläche 100 und dem Trägermaterial 112 zu gewährleisten, kann im Bereich gegenüber der Sensorfläche 100 das Trägermaterial 112 mit Hilfe einer Führungsvorrichtung geführt sein. Das Trägermaterial 112 wird vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit im Bereich zwischen 1 und 1,5 m/s an der Sensorfläche 100 vorbeigeführt. Jedoch können bei anderen Ausführungsformen auch andere Fördergeschwindigkeiten des Trägermaterials 112 vorgesehen sein. Auch sind andere Einbaulagen der Sensorfläche 100 und des Trägermaterials 112 möglich. So kann Sensorfläche 100 und Trägermaterial 112 schräg angeordnet sein oder die Sensorfläche 100 kann vertikal gesehen über dem Trägermaterial 112 angeordnet sein. Bei einer schrägen Anordnung der Sensorfläche 100 oder bei einer Anordnung der Sensorfläche 100 oberhalb des Trägermaterials 112 können Tonerteilchen und Schmutzpartikel, die sich auf der Sensorfläche 100 anlagern, einfach nach unten fallen und abtransportiert werden.
In 13 sind Grundelemente einer Anordnung zum Messen der Schichtdicke einer Tonermarke 114 mit Hilfe eines kapazitiven Sensors dargestellt. Das Trägermaterial 92 enthält leitfähige Elemente und ist mit einem Bezugspotential 116 verbunden. Mit Hilfe einer nicht dargestellten Antriebseinheit wird wie bereits in Zusammenhang mit 12 beschrieben das Trägermaterial 92 angetrieben. Auf der Oberfläche des Trägermaterials 92 auf der den Kondensatorplatten 102, 104 zugewandten Seite ist eine Tonermarke 114 aufgebracht, die in Pfeilrichtung P3 an den Kondensatorplatten 102, 104 vorbeigeführt wird.
Die Kondensatorplatten 102, 104 sind elektrisch mit jeweils einem Umschalter 124, 126 einer Schalteinheit 122 verbunden. Diese Schalteinheit 122 wird mit Hilfe einer Ansteuereinheit 118 angesteuert, die mit Hilfe eines Steuersignals in Form einer Rechteckschwingung die Umschalter der Schalteinheit 122 gleichzeitig umschaltet, wobei die Umschaltfrequenz der Umschalter 124, 126 durch die Frequenz der von der Ansteuereinheit 118 erzeugten Rechteckschwingung bestimmt wird.
In einem ersten Schaltzustand der Umschalter 126, 124 ist die erste Kondensatorplatte 102 mit einer positiven Spannung in Bezug auf das Bezugspotential 116 über den Anschlusspunkt 128 verbunden. Die zweite Kondensatorplatte 104 ist über den Umschalter 124 mit einer negativen Spannung in Bezug auf das Bezugspotential 116 über den Anschluss 130 verbunden. Die positive Spannung und die negative Spannung sind zum Bezugspotential 116 symmetrisch und werden mit Hilfe nicht dargestellte Spannungsversorgungseinheiten erzeugt. Die Kondensatorplatten 102, 104 haben dieselbe Größe und denselben Abstand zum Trägermaterial 112, das die Gegenelektrode der Kondensatorplatten 102, 104 bildet. Somit bildet die erste Kondensatorplatte 102 mit der Gegenelektrode einen ersten Plattenkondensator und die zweite Kondensatorplatte 104 mit der Gegenelektrode einen zweiten Plattenkondensator. Die Plattenkondensatoren haben die gleiche Kapazität.
Der erste Plattenkondensator wird durch Anlegen der positiven Spannung elektrisch positiv aufgeladen. Der zweite Plattenkondensator wird durch Anlegen der negativen Spannung elektrisch negativ aufgeladen. In einem zweiten Schaltzustand der Umschalter 124, 126, initiiert durch die Ansteuereinheit 118, werden die Plattenkondensatoren kurzgeschlossen. Dadurch kommt es zu einem Ladungsaustausch der positiven Ladung des ersten Plattenkondensators und der negativen Ladung des zweiten Plattenkondensators. Die Restladung wird einer Auswerteeinheit 120 zugeführt.
Befindet sich die Tonermarke 114 z.B. zwischen der ersten Kondensatorplatte 102 und dem Trägermaterial 92, hat der erste Kondensator eine höhere Kapazität als der zweite Plattenkondensator. Infolgedessen ist eine positive Restladung vorhanden, die von der Auswerteeinheit 120 als Maß zum Bestimmen der Schichtdicke der Tonermarke 114 dient. Befindet sich anschließend die Tonermarke 114 zwischen der zweiten Kondensatorplatte 104 und dem Trägermaterial 92, so ist die Kapazität des zweiten Plattenkondensators größer als die Kapazität des ersten Plattenkondensators, wodurch eine negative Restladung erzeugt wird, die von der Auswerteeinheit 120 ebenfalls als Maß für die Schichtdicke der Tonerschicht zwischen Trägermaterial 92 und Kondensatorplatte 104 dient.
Die Kondensatorplatten 102, 104 sollten somit nicht nur die gleiche Fläche, d.h. vorzugsweise die gleichen Abmaße haben, sondern sollten zum Erreichen der gleichen Kapazität exakt den gleichen Abstand zum Trägermaterial 92 bzw. zur Gegenelektrode haben. Exakte Messergebnisse werden jedoch nur bei einem relativ geringen Abstand zwischen den Kondensatorplatten 102, 104 und dem Trägermaterial 92 erreicht. Dieser Abstand muss je nach Bauart des Sensors, dem Tonermaterial, der Schichtdicke der Tonermarke 114 und der Ausbildung der Gegenelektrode im Bereich zwischen 0,2 und 10 mm liegen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist dieser Abstand auf etwa 1 mm einzustellen.
In 14 ist eine Messanordnung 138 zur Justage des kapazitiven Sensors bei einer Anordnung nach 13 dargestellt. Diese Messanordnung 138 enthält eine Kapazitätsmessbrücke. Im Unterschied zu 13 ist eine weitere Schalteinheit zwischen der Schalteinheit 122 und den Anschlüssen 128, 130 vorgesehen. Die Schalteinheit 134 enthält Umschalter 136, 138. Die in 14 nicht dargestellte Ansteuereinheit 118 steuert auch die Schalteinheit 134 an. Wie bereits in Zusammenhang mit 13 erläutert, steuert die Ansteuereinheit 118 die Schalteinheit 122 im Betriebszustand der Messeinrichtung derart an, dass die Kondensatorplatten zwischen den an den Anschlüssen 128, 130 angeschlossenen Spannungsversorgungseinheiten und der Auswerteschaltung 120 umgeschaltet werden. Während der Justage verbinden die Umschalter 136, 138 der Schalteinheit 134 die Umschalter 124, 126 der ersten Schalteinheit 122 permanent mit den Anschlüssen 128 bzw. 130. der Messschaltung 138. Die in der Messschaltung 138 enthaltene Kapazitätsmessbrücke ist mit einer Wechselspannungsquelle 140 verbunden. Ein Anzeigeinstrument 142 ist sowohl mit der Kapazitätsmessbrücke als auch mit einem Bezugspotential 132 verbunden und zeigt einen Kapazitätsunterschied des ersten und des zweiten Plattenkondensators an. Mit Hilfe der Messschaltung 138 kann der Abstand der Kondensatorplatten 102, 104 zum Trägermaterial 92 so eingestellt werden, dass der erste und der zweite Plattenkondensator jeweils dieselbe Kapazität haben.
Bei anderen Ausführungsbeispielen können auch andere Messbrücken, wie z.B. eine Wien-Brücke oder eine Schering-Brücke zum Ermitteln der Kapazitätsunterschiede des ersten und zweiten Plattenkondensators genutzt werden. Auch sind Ausführungsformen denkbar, bei denen die Auswerteschaltung eine Kapazitätsdifferenz ermittelt, die zum Einstellen der Plattenkondensatoren genutzt wird. Bei weiteren Ausführungsbeispielen können die Ladungen des ersten Plattenkondensators und des zweiten Plattenkondensators auch direkt getrennten Eingängen eines Operationsverstärkers zugeführt werden, der die Ladungsdifferenz ermittelt.
Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die relative Lage der Kondensatorplatten 102, 104 zur Gegenelektrode 112 auch auf eine vorbestimmte Kapazitätsdifferenz eingestellt werden. Eine mit Hilfe der Messeinrichtung 138 ermittelte Kapazitätsdifferenz der beiden Plattenkondensatoren kann bei Weiterbildungen der Erfindung auch als Korrekturwert bei nachfolgenden Messungen genutzt werden. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Kapazitätsdifferenz mit Hilfe der Messeinrichtung 138 automatisch ermittelt wird. Dadurch werden negative Auswirkungen einer nicht mehr korrekten Justage der Kondensatorplatten 102, 104 wirkungsvoll vermieden. Auch kann ein Aktor vorgesehen sein, der die relative Lage der Kondensatorplatten 102, 104 zur Gegenelektrode 112 entsprechend dem Messergebnis automatisch einstellt. Dies kann z.B. mit Hilfe eines Regelkreises erfolgen.
Vorteilhaft ist es auch, dass Messergebnis auf einer Anzeigeeinheit auszugeben und die Bedienperson über eventuelle Justagefehler zu informieren. Besonders ist es bei einer manuellen Einstellung des Sensors vorteilhaft ein akustisches Signal auszugeben, wenn die beiden Plattenkondensatoren annähernd die gleiche Kapazität haben. Dadurch ist eine einfache und schnelle Justage des kapazitiven Sensors möglich. Das Trägerelement 112 kann ein Fotoleiterband, ein Applikatorband oder ein Transferband, eine Fotoleitertrommel, eine Applikatorwalze oder zu bedruckendes Trägermaterial, wie z.B. Papier sein. Bei einem anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiel verläuft die Symmetrieachse 106 orthogonal zur Bewegungsrichtung P3 des Trägermaterials 112. Alle beschriebenen Aufführungsbeispiele und Ausführungsformen sind in elektrographischen Druckern und in elektrographischen Kopierern einsetzbar.

10: Anordnung
12: Tonermarke
14: Messeinrichtung
16: Trägermaterial
18: Sensorfläche
20: erste Kondensatorplatte
22: zweite Kondensatorplatte
24: Abstand
26: Führungsvorrichtung
28: Verbindungselement
30: Piezoelement
32, 33: Haltevorrichtung
34: Piezokeramik-Folie
36: Trägerblech
38, 40, 42: elektrische Anschlüsse
44, 46: Anschlussdrähte
48: Hub
50, 52, 54: Tonerteilchen
52a bis 52c: Positionen der Tonerteilchen
54a bis 54l: Positionen der Tonerteilchen
56: Auffangbehälter
58: untere Kante
59: Verstärkerstufe
60: Schwingungserzeuger
62: Messeinrichtung
64: Verbindungselement
66: Piezoelement
68: Trägerblech
70: Piezokeramik-Folie
72: Sensorfläche
73, 74: elektrische Anschlüsse
76: Anschlussdrähte
78, 80: Haltevorrichtung
82: optischer Sensor
84: Lichtsender
86: Fotodetektor
88: Aussparung
90: Öffnung
92: Trägermaterial
93: Lichtstrahlen
94: Führungsvorrichtung
96: Tonermarke
100: Sensorfläche
100a, 100b: Kippachsen
102: erste Kondensatorplatte
104: zweite Kondensatorplatte
106: Symmetrieachse
108: Schirmfläche
110: Schwenkbereich
112: Trägermaterial
114: Tonermarke
116: Bezugspotential
118: Ansteuereinheit
120: Auswerteeinheit
122: Schalteinheit
124, 126: Umschalter
128, 130: elektrische Anschlüsse
132: Bezugspotential
134: Schalteinheit
136, 137: Umschalter
138: Messschaltung
140: Wechselspannungsquelle
142: Anzeigeeinheit
144, 146: Kondensatoren
A-A: Schnittebene
B-B: Schnittebene
P1, P2, P3: Richtungspfeil

Claims

Vorrichtung zum Reinigen einer Oberfläche eines Sensors, bei der ein Sensor (14) Tonermaterial (12) auf einer einer Oberfläche (18) des Sensors (14) gegenüberliegenden Fläche erfasst, und bei der ein Schwingungserzeuger (30) zumindest diese Oberfläche (18) des Sensors (14) in mechanische Schwingungen versetzt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungserzeuger (30) ein piezoelektrischer Geber ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungserzeuger (30) den gesamten Sensor (14) in mechanische Schwingungen versetzt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude der mit Hilfe des Schwingungserzeugers (30) erzeugten Schwingungen im Wesentlichen orthogonal zur Sensoroberfläche (18) verläuft.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der Schwingungen die Resonanzfrequenz der durch den Schwingungserzeuger (30) in Schwingungen versetzten Sensorteile ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungserzeuger (30) Schwingungen mit einer Frequenz im Bereich von 1 bis 3,5 Kilohertz erzeugt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungserzeuger (30) mit der Sensoroberfläche (18) annähernd punktförmig verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungserzeuger (30) die Sensoroberfläche (18) kontinuierlich in Schwingungen versetzt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoroberfläche (18) derart angeordnet ist, dass das Tonermaterial bei der Schwingung der Sensoroberfläche (18) von dieser nach unten fällt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoroberfläche (18) eine geneigte Ebene derart bildet, dass das Tonermaterial (52, 54) auf ihr durch die Schwingungen nach unten rutscht und von der Sensoroberfläche (18) nach unten fällt.
Vorrichtung zur Justage eines kapazitiven Sensors, bei der ein kapazitiver Sensor (100) zwei nebeneinander angeordnete Kondensatorplatten (102, 104) hat, die mindestens einer Gegenelektrode (112) gegenüber angeordnet sind, die erste Kondensatorplatte (102) und die zweite Kondensatorplatte (104) mit der Gegenelektrode (112) einen ersten und einen zweiten Plattenkondensator bilden, eine Messeinrichtung (138) die Kapazitäten der beiden Plattenkondensatoren ermittelt, und bei der die relative Lage der Kondensatorplatten (102, 104) zur Gegenelektrode (112) so einstellbar ist, dass vorgegebene Messergebnisse ermittelt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (138) eine Kapazitätsmessbrücke enthält, die als Messergebnis die Kapazitätsdifferenz der beiden Plattenkondensatoren ausgibt.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Lage der Kondensatorplatten zur Gegenelektrode (112) so einstellbar ist, dass keine Kapazitätsdifferenz vorhanden ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (138) eine Kapazitätsdifferenz der beiden Plattenkondensatoren ermittelt und diese Differenz als Korrekturwert bei nachfolgenden Messungen genutzt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aktor die relative Lage der Kondensatorplatten (102, 104) zur Gegenelektrode (112) entsprechend dem Messergebnis einstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen der relativen Lage der Kondensatorplatten (102, 104) zur Gegenelektrode (112) mit Hilfe eines Regelkreises erfolgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messergebnis auf einer Anzeigeeinheit ausgegeben wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung bei einer ermittelten Differenz von annähernd null ein akustisches Signal ausgibt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Elemente der Messeinrichtung (138) in einer Steuereinheit des Sensors (100) enthalten sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatorplatten (102, 104) die gleiche wirksame Oberfläche haben.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatorplatten (102, 104) auf einem gemeinsamen Trägerelement symmetrisch angeordnet sind, und dass das Trägerelement um die Symmetrieachse (106) schwenkbar ist, wobei der Abstand zwischen den Kondensatorplatten (102, 104) und der Gegenelektrode (114) verändert wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tonermarke (114) auf einem Trägerelement (112) angeordnet ist, deren Schichtdicke mit Hilfe des kapazitiven Sensors (100) bestimmbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Tonermarke (114) auf dem Trägerelement (112) zwischen den Kondensatorplatten (102, 104) und der Gegenelektrode (112) hindurchgeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (112) leitfähige Elemente enthält, die die Gegenelektrode bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 22, 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (112) ein Band oder eine Walze ist.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (112) ein Fotoleiterband oder ein Transferband ist, und dass die Walze eine Fotoleitertrommel oder eine Applikatorwalze ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Symmetrieachse (106) orthogonal zur Bewegungsrichtung des Trägermaterials (112) verläuft.