DE2855074C2

DE2855074C2 - Oberflächenpotential-Meßeinrichtung

Info

Publication number: DE2855074C2
Application number: DE2855074A
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Kawasaki Kanagawa Kawatsura; Koji Yokohama Kanagawa Suzuki
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1977-12-21
Filing date: 1978-12-20
Publication date: 1985-09-12
Also published as: GB2012058B; DE2855074A1; GB2012058A; US4613228A

Description

Die Erfindung betrifft eine Oberflächenpotential-Meßeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der CH-PS 1 68 775 ist eine derartige Oberflächenpotential-Meßeinrichtung bekannt bei der die die Meßelektrode periodisch abschirmende, als Zerhackerflügel ausgebildete Abschirmvorrichtung auf Massepotential liegt Mit dieser bekannten Oberflächenpotential-Meßeinrichtung läßt sich zwar der Betrag des jeweils gemessenen Oberflächenpotentialwerts relativ genau ermitteln, jedoch bereitet es Schwierigkeiten, die Polarität d. h. das Vorzeichen des gemessenen Potentials festzustellen. Diese zusätzliche Polaritätsermittlung ist jedoch insbesondere dann wichtig, wenn das zu messende Oberfiächenpotential sowohl positiv als auch negativ sein kann, wie es beispielsweise bei dem photoempfindlichen trommeiförmigen Aufzeichnungsmaterial eines elektrophotographischen Geräts der Fall ist.

In diesem Zusammenhang wurde bereits erwogen, zusätzlich die Zeitintervalle der tatsächlichen Abschirmung der Meßelektrode zu berücksichtigen und die Polaritätsermittlung in Abhängigkeit hiervon auszuführen. Zwar läßt sich hiermit die jeweilige Polarität effektiv ermitteln, jedoch ist für dieses Meßverfahren relativ großer schaltungstechnischer Aufwand erforderlich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Oberflächenpotential-Meßeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart auszugestalten, daß sie bei einfachem Aufbau eine exakte Ermittlung nicht nur des Betrags, sondern auch der Polarität des zu messenden Oberflächenpotentials ermöglicht.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen gelöst.
Damit ist es bei einfachem Aufbau möglich, das zu

so messende Potential nicht nur betragsmäßig, sondern auch hinsichtlich seiner Polarität exakt zu erfassen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
So ermöglicht beispielsweise die Ausgestaltung der Meßeinrichtung nach den Patentansprüchen 2 bis 4 in einfacher Weise die Anlegung der Vorspannung an das feststehende Gehäuse, über das diese Vorspannung dann beispielsweise über entsprechende, bereits aus Lagerungsgründen erforderliche Lager auf die sich drehende Abschirmvorrichtung übertragbar ist. Zusätzlich bietet die Ausgestaltung der Meßeinrichtung nach den Patentansprüchen 5 bis 7 die Abgabe eines Ausgangssignals, das bei einem Obeiflächenpotentialwert von 0 Volt ebenfalls bei 0 liegt und bei positiver Polarität positives Vorzeichen bzw. bei negativer Polarität negatives Vorzeichen annimmt. Insbesondere vorteilhaft erweist sich die Verwendung der erfindungsgemäßen Oberflächenpotential-Meßeinrichtung bei einem Bilder-

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zeugungsgerät wie es im Anspruch 13 näher angegeben Primärladers 22 erfolgt aa der Belichtungsstation eine ist Bei einem derartigen Bilderzeugungsgerät ist die Schlitz-Bildbelichtung der Trommel 11. Überwachung des Potentials des Aufzeichnungsmateri- Zugleich damit wird die Trommel Ii einer Entladung als sowohl hinsichtlich des Potentialbetrags als auch hin- durch Wechselstrom oder mit zur Polarität der Primärsichtlich des Potentialvorzeichens äußerst nützlich, um 5 ladung entgegengesetzter (wie beispielsweise negatibeispielsweise Alterungserscheinunge;i des Aufzeich- ver) Polarität mittels eines Entladers 23 unterzogen, wonungsmaterials zuverlässig zu erfassen. Hierbei kann nach an der Trommel eine Gesamtflächenbelichtung gemäß dem Patentanspruch 14 das Ausgangssignal der mittels einer Totalbelichtungslampe 24 erfolgt so daß Meßeinrichtung unmittelbar zu Steuerung des Bilder- auf der Trommel 11 ein elektrostatisches Ladungsbild zeugungsgeräts herangezogen werden und beispiels- io mit hohem Kontrast ausgebildet ist Das elektrostatiweise eine entsprechende Nachregelung der Korona- sehe Bild an der photoempfindlichen Trommel 11 wird entladungseinrichtungen und/oder der Entwicklungs- mittels einer Entwicklungseinheit 25 als Tonerbild sichtvorspannung steuern. bar gemacht

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausfüh- Mittels einer Papierzufuhrwalze 28-1 oder 28-2 wer-

rungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung 15 den Übertragungs- oder Bildempfangs-Papierblätter

näher erläutert Es zeigt 27-1 oder 27-2 aus einer Kassette 26-1 oder 26-2 dem

F i g. 1 eine Querschnittsansicht eines elektrophoto- Gerät zugeführt und einer Grob-Zeitsteuerung mittels

graphischen Kopiergeräts, bei dem die beschriebene eines ersten Satzes von Registrierwalzen 29-1 oder 29-2

Meßeinrichtung anwendbar ist und einer genauen Zeitsteuerung mittels eines zweiten F i g. 2 eine schematische Ansicht eines ersten Aus- 20 Satzes von Registrierwalzen 30 unterzogen, wonach sie

führungsbeispiels der Meßeinrichtung, zur photoempfindlichen Trommel 11 hin transportiert

F i g. 3 als schematisches Schaltbild eine erste Meß- werden. Als nächstes wird das Tonerbild auf der Trom-

schaltung zur Oberflächenpotential-Messung, mel 11 auf das Bildempfangspapier 27 bei dessen Durch-

F i g. 4 eine Vorspannungs-Versorgungsschaltung, lauf zwischen einem Übertragungslader 31 und der F i g. 5 die Kurvenform einer Meßspannung, 25 Trommel 11 übertragen. Nach Abschluß der Bildüber- Fig.6 eine Querschnittsansicht eines zweiten Aus- tragung wird das Bildempfangspapier auf ein Trans-

führungsbeispiels der Meßeinrichtung, portband 32 geführt durch das es zwischen ein Paar von

F i g. 7 eine seitliche Schnittansicht des zweiten Aus- Fixierwalzen 33-1 und 33-2 geführt wird, die das Bild auf

führungsbeispiels, dem Bildempfangspapier durch Druck und Wärme fixie-

F i g. 8 eine zweite Meßschaltung zur Oberflächenpo- 30 ren. Danach wird das Bildempfangspapier auf eine Ab-

tential-Messung, lage 34 ausgegeben. Nach der Bildübertragung wird die

F i g. 9 eine perspektivische Ansicht eines käfigförmi- Trommel 11 an ihrer Oberfläche mittels einer Reinigen Zerhackers, gungsvorrichtung 35 mit einem federnden Abstreifer

F i g. 10-1 Kurvenformen einer Meßspannung, gereinigt so daß sie auf diese Weise für einen weiteren Fig. 10-2 den Zusammenhang zwischen einem Ober- 35 Zyklus bereit ist Zur Steuerung des vorstehend be-

flächenpotential V> und dem Spitzenwert eines Aus- schriebenen Bilderzeugungszyklus bei unterschiedli-

gangssignals einer Meßelektrode bei einer Vorspan- chen Zeitpunkten wird mittels eines Sensors 11b zur

nung Vb von 150 V, optischen Erfassung eines Taktorts einer Taktscheibe

F i g. 11 als schematisches Schaltbild eine Verarbei- 11a, die mit der Umdrehung der Trommel 11 dreht, ein

tungsschaltung für eine ermittelte Spannung, 40 Trommeltaktimpuls DCK erzeugt

F i g. 12A und 12B die Zusammenhänge zwischen dem Mit 50 ist eine Oberflächenpotential-Meßeinrichtung Oberflächenpotential V_P und den Ausgangssignalen an zur Erfassung des Oberflächenpotentials der Trommel

bestimmten Stellen der in Fig. 11 gezeigten Schaltung 11 bezeichnet Die Meßeinrichtung 50 ist an der Ent-

und wicklungseinheit 25 angebracht.

F i g. 13 ein schematisches Blockschaltbild einer Steu- 45 Ein Beispiel für eine zur Steuerung des elektrophoto-

erschaltung. graphischen Kopiergeräts geeignete Oberflächenpo-

F i g. 1 zeigt einen Querschnitt eines elektrophotogra- tential-Meßeinrichtung mit Dreh-Zerhacker ist in

phischen Kopiergeräts, bei dem die beschriebene Ober- F i g. 2 gezeigt, während in F i g. 3 eine Meßschaltung

flächenpotential-Meßeinrichtung anwendbar ist. gezeigt ist. Mit 101 ist ein Dreh-Zerhackerflügel be-

Die Oberfläche eines Aufzeichnungsmaterials in 50 zeichnet der als Abschirmvorrichtung zum intermittie- Form einer Trommel 11 trägt ein photoempfindliches renden Sperren des elektrischen Felds zwischen einer Dreischichten-Material mit photoleitfähigem CdS-Ma- zu messenden Fläche 102 und einer Meßelektrode 103

terial. Die Trommel 11 ist drehbar an einer Achse 12 dient, um damit das auf dem Oberflächenpotential der

angebracht und beginnt bei Empfang eines Kopierbe- Meß-Fläche 102 beruhende elektrostatische Feld in ei-

fehls in Pfeilrichtung zu drehen. 55 nen Wechselstrom bzw. eine Wechselspannung umzu-

Ab einer bestimmten Drehlage der Trommel 11 wird setzen und hierdurch eine Spannung in der Meßelektroeine auf eine Vorlagenträger-Glasplatte 14 aufgelegte de 103 zu influenzieren. Mit 108 ist eine Gleichstrom-Vorlage mittels einer Beleuchtungslampe 16 beleuchtet quelle als Vorspanneinrichtung zum Anlegen einer vordie als eine Einheit mit einem ersten Abtast-Spiegel 15 bestimmten Vorspannung an den Zerhackerflügel 101 ausgebildet ist; das von der Vorlage reflektierte Licht 60 bezeichnet. Mit 110 ist eine Drehwelle des Zerhackerwird mittels des ersten Abtast-Spiegels 15 und eines flügels 101 bezeichnet die mit einer nicht gezeigten Anzweiten Abtast-Spiegels 17 abgetastet. Der erste und triebsvorrichtung wie einem Motor verbunden ist. In der zweite Abtastspiegel 15 und 17 werden mit einem der Meßelektrode 103 wird ein mit hoher Impedanz Geschwindigkeitsverhältnis von 1 : '/2 bewegt. Das Re- belastbares Wechselspannungssignal erzeugt, das auf flektionslichtbild wird über das Objektiv 18, einen drit- 65 dem Potentialunterschied zwischen der Meß-Fläche 102 ten Spiegel 19 und einen vierten Spiegel 20 an einer und dem Zerhacker beruht.

Belichtungsstation 21 auf die Trommel 11 fokussiert. Ein in der Meßelektrode 103 influenziertes schwaches Nach (beispielsweise positiver) Ladung mittels eines Wechselspannungssignal wird mittels einer Verstärker-

schaltung 116 zur Impedanzwandlung in ein Signal niedriger impedanz umgesetzt und verstärkt. Die Verstärkerschaltung 116 ist unter Verwendung eines Feldeffekttransistors (FET) oder dergleichen aufgebaut; ihr Ausgangssignal wird mittels einer Gleichrichterdiode 105 gleichgerichtet. Das gleichgerichtete Ausgangssignal wird über einen Kondensator 113 und einen Verstärker 106 mit hoher Eingangsimpedanz geglättet. An einen Anschluß 111 wird in invertierter Form diejenige am Ausgang 107 des Verstärkers 106 abgegebene Span- to nung angelegt, die auftritt, wenn das Potential der Meß-Fläche 102 gleich 0 V ist. Ein Rechenverstärker 112 addiert das geglättete Ausgangssignal und das am Anschluß 111 anliegende Ausgangssignal, so daß die an einem Ausgangsanschluß 114 auftretende Ausgangsspannung gleich 0 V ist, wenn das Potential der Meß-Fläche gleich 0 V ist Das heißt, der Rechenverstärker 112 subtrahiert die einem Ausgangswert der Vorspannung Vb entsprechende Spannung von dem gleichgerichteten und geglätteten Ausgangssignal.

Die an den Anschluß 111 angelegte Spannung kann beispielsweise mittels einer in F i g. 4 gezeigten Schaltung gewonnen werden. 122 bezeichnet eine Stromquelle als Vorspanneinrichtung bzw. Gleichstromquelle 108, während 121 einen Schleifer bezeichnet, mit dem eine Vorspannung Vb über die Drehwelle 110 an den Zerhakkerflügel 101 angelegt wird. Die Vorspannung Vb wird mit einem vorbestimmten Verhältnis durch Teiler-Widerstände RH und Ä12 geteilt und in einem durch Widerstände R 13 und R 14 bestimmten Verhältnis mittels eines Rechenverstärkers 123 invertiert und verstärkt

Die Widerstandswerte der Widerstände RH, R 12, R 13 und R 14 werden so gewählt, daß die erzielte Spannung gleich dem invertierten Wert der Spannung ist, die an dem Anschluß 107 auftritt wenn die Spannung an der Meß-Fmche 102 gleich 0 V ist Wenn das Potential der Meßfläche gleich OV ist, wird die Ausgangsspannung am Ausgangsanschluß 114 zu OV. Hierdurch wird eine Unterscheidung zwischen positivem und negativem Potential der Meß-Fläche ermöglicht

Nunmehr wird zur Beschreibung des Meßsignalverlaufs für das Oberflächenpotential auf F i g. 5 Bezug genommen. In F i g. 5 stellt die Abszisse das Potential der Meß-Fläche dar, während die Ordinate das gemessene Potential darstellt Wenn gemäß dem Stand der Technik der drehbare Zerhacker auf Massepotential (Nullpunkt) liegt, ruft ein Oberfiächenpotential, das ein und denselben Absolutwert bzw. die gleiche Größe hat jedoch hinsichtlich der Polarität verschieden ist, dieselbe Spannung hervor, so daß es unmöglich ist, zwischen den Polaritäten zu unterscheiden. Wenn jedoch an den Zerhakker die Vorspannung V_B angelegt ist, wird der Nullpunkt der in der Meßelektrode 103 influenzierten Spannung auf den Punkt O' verschoben. Da hierbei die Vorspannung V_B auf einen Wert gewählt ist, der gleich dem oder größer als ein Maximalwert Vmax des gemessenen Oberflächenpotentials Vp ist, ist das Oberflächenpotential Vp immer kleiner als die Vorspannung Vb. Daher wird es möglich, das Oberflächenpotential mittels einer Spannung zu erfassen, die unterschiedlich ist, wenn das Oberflächenpotential Vp unterschiedliche Vorzeichen, jedoch gleiche Größe hat Die Vorspannung Ve hat hierbei einen positiven Wert; falls sie jedoch einen negativen Wert hat, ist die Messung dadurch möglich, daß eine Vorspannung· Ve gewählt wird, die gleich dem oder kleiner als der Minimalwert Vmin des Oberflächenpotentials ist

Ferner werden das Ausgangssignal des Verstärkers 106 mit hoher Eingangsimpedanz und das Ausgangssignal am Anschluß 111 addiert. Dies ergibt eine Parallelverschiebung der Linie X-X in die Lage X'-X'. Das heißt, wenn das Oberflächenpotential Vp gleich dem Massepotential ist, wird die am Anschluß 107 abgegebene Spannung, nämlich die dem Ausgangswert der Vorspannung entsprechende Spannung subtrahiert. Mit diesem Aufbau ist es möglich, ein positives Oberflächenpotential als positiven Wert und ein negatives Oberflächenpotential als negativen Wert zu erfassen. Das heißt, ein Oberflächenpotential, das einen Unterschied in der Polarität aufweist, wird mittels eines Meßwerts gemessen, der unterschiedliche Polarität hat Daher wird beispielsweise dann, wenn das Potential der Meß-Fläche dem Potential eines Punkts s entspricht, an dem Anschluß 114 eine Gleichspannung + Va abgegeben. Wenn ferner das Potential der Meß-Fläche dem Potential eines Punkts b entspricht, wird am Anschluß 114 eine Gleichspannung — Vb abgegeben.

Nachstehend wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Meßeinrichtung beschrieben. Fig.6 zeigt eine Querschnittsansicht, die die lagemäßige Beziehung zwischen einer Oberflächenpotential-Meßeinrichtung 50' und der Trommel 11 zeigt. In F i g. 7 ist eine Schnittseitenansicht der Meßeinrichtung 50' und in F i g. 8 eine Oberflächenpotential-Detektorschaltung dargestellt, während F i g. 9 eine perspektivische Ansicht eines käfigförmigen Zerhackers 153 zeigt, der eine Abschirmung zwischen der Meß-Fläche und der Meßelektrode bildet

In den F i g. 6,7 und 8 bezeichnet 152 einen aus Messing oder Aluminium geformten leitenden Außenzylinder. Der Außenzylinder 152 hat ein Oberflichenladungs-Detektorfenster bzw. -Meßfenster 165. Mit 155 ist ein Sensor-Motor als Antriebsvorrichtung für den Drehantrieb des Zerhackers 153 bezeichnet, welcher leitend und zylindrisch ist und Meßfenster 164 aufweist. 154 bezeichnet eine Oberflächenpotential-Meßelektrode, während 156 eine Vorverstärker-Druckplatine bezeichnet, die eine Detektorschaltung zur Erfassung des Ausgangssignals der Meßeiektrode 154 bildet.

Die Meßeinrichtung 50' ist in einem Abstand von 2 mm von der Trommeloberfläche 1 angebracht die die Meß-Fläche darstellt; dabei ist das Ladungs-Meßfenster 165 der Trommeloberfläche gegenübergesetzt, während die Vorverstärker-Druckplatine 156 zum Verstärken der mittels der Meßelektrode 154 erfaßten Spannung innerhalb der Oberflächenpotential-Meßeinrichtung 50' angeordnet und mit dieser zusammen als Einheit ausgebildet ist Wenn der Sensor-Motor 155 läuft, erfoigi über das Potential Meßfenster 164 durch die Ladung auf der Trommeloberfläche eine Induktion an der Meßelektrode 154. Im Zerhacker 153 sind in gleichen Abständen vier derartige Potential-Meßfenster 164 ausgebildet Die Influenzierung durch die Ladung an der Meßelektrode 154 erfolgt aufgrund der Drehung des Zerhackers 153 zur Bildung der periodischen Abschirmung zwischen der Trommeloberfläche und der Meßelektrode 154 in gleichförmigen Intervallen; diese Ladungsinduktion ergibt eine Wechselspannung gernäß der Darstellung in Fig. 10-1. Die Periode T dieser Wechselspannung ist

Γ = 1 (Sensor-Motor-Drehzahl χ 4)

Die Amplitude Vp-p dieser Spannung ist proportional zu der Differenz zwischen dem Trommel- bzw. Oberflä-

chenpotential Vp und der Vorspannung Vb, die eine Potential-Bezugsspannung am Außenzylinder 152, dem Zerhacker 153 und der Druckplatine 156 bildet. Daher wird die Wechselspannung zu Null, wenn V>./> = Ve gilt. Die auf der Druckplatine 156 angebrachte Innenschal 5 tung wird mittels einer Sensor-Spannungsquelle SVcc betrieben, die der Vorspannung Vb bzw. einer Vorspannungsquelle 140 vorgeschaltet ist; ein Flächen-Feldeffekttransistor Qu der eine Impedanzumsetzung bzw. -Wandlung der mittels der Meßelektrode 154 erfaßten Wechselspannungssignals bewirkt, nimmt ein schwaches bzw. kleines Wechselspannungssignal über seinen hohen Gate-Eingangswiderstand auf und setzt es in ein Signal niedriger Impedanz um. Mit R 3 und A4 sind Schutzwiderstände bezeichnet,

Fig. 10-2 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Trommel- bzw. Oberflächenpotential Vp mit der Vorspannung Vb als Parameter und dem Spitzenwert des Ausgangssignals des Vorverstärkers. Das Ausgangssignal des Vorverstärkers ist so beschaffen, daß der Unterschied zwischen dem Trommelpotential Vp und der Vorspannung Vg zuverlässig erfaßt wird. Falls sich das Trommelpotential Vp innerhalb des Bereichs Vp £ Vb oder des Bereichs Vp S V₈ ändert, hat die Meßwechselspannung eine monoton ansteigende oder monoton abfallende Charakteristik, in Abhängigkeit von dem Trommelpotential Vp, so daß daher die Notwendigkeit entfällt, zur Bestimmung der Polarität zusätzlich eine Synchron-Gleichrichter-Schaltung vorzusehen. Wenn in Fig. 10-2 die Vorspannung V_B gleich 150 V ist und das Trommel- bzw. Oberflächenpotential Vp im Bereich von V>< 150 V liegt, steigt die Meßspannung im Bereich von — π V bis +150 V monoton an, so daß die Bestimmung des Größenzusammenhangs in positiver und negativer Richtung ermöglicht ist. Der maximale Wert von Vp im positiven Bereich ist jedoch 150 V, während durch die Sättigungsspannung der an der Druckplatine 156 angebrachten Schaltung der Wert — η V begrenzt ist

Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird eine vorbestimmte positive oder negative Vorspannung an das Meßeinrichtungs-Gehäuse und die in der Meßeinrichtung enthaltene Innenschaltung in der Weise angelegt, daß die Vorspannung in einem Bereich verändert wird, der entweder größer oder kleiner als die Potentialspannung ist; dadurch wird die Bestimmung der Polaritat des Potentials an der Meß-Fläche ermöglicht Dieser Aufbau schaltet nicht nur die Notwendigkeit einer zusätzlich vorzusehenden Synchronjsier-Gleichrichter-Schaltung oder dergleichen aus, sondern macht es auch möglich, Schwankungen des Meßpotentials zu verhindem, die sich sonst aus Störungen ergeben würden, die die Innenschaltung der Meßeinrichtung beeinträchtigen.

Zur Beschreibung der Verarbeitung der an einem Anschluß /1 abgegebenen Wechselspannung wird nun auf die Schaltung gemäß Fig. 11 und die Kurven gemäß Fig. 12 Bezug genommen. Die mittels der Meßeinrichtung 50' erfaßte Wechselspannungs-Kurvenform wird von dem Anschluß/1 an einen Koppelkondensator C3 angelegt und mittels eines Verstärkers Q 6 zu einem verstärkten Wechselspannungssignal mit +12V als Mittelwert wechselstrommäßig verstärkt Mit VR 6 ist ein veränderbarer Widerstand zur Einstellung der Detektor- oder Meßverstärkung bezeichnet

Danach wird nur die positive Komponente der Wechselspannung mit +12 V als Mittelwert linear mittels einer Linear-Gleichrichter-Schaltung aus einem Rechenverstärker Q 7, Dioden D 3 und D 4 und einem Widerstand R 20 verstärkt. Wenn die Eingangsspannung an dem invertierenden Eingangsanschluß des Rechenverstärkers Q 7 positiv in bezug auf die Eingangsspannung an dem nicht invertierenden Eingangsanschluß desselben ist, wird der Verbindungspunkt A negativ, so daß die Dioae ü$ sperrt. Während die Diode D3 durchschaltet. Da der negative bzw. invertierende Eingangsanschluß des Rechenverstärkers Q 7 durch das Durchschalten der Diode D 3 zu +12 V wird, nimmt der Ausgang (Punkt B) die Spannung +12V an. Wenn ferner die Eingangsspannung an den invertierenden Eingangsanschluß des Rechenverstärkers Q 7 negativ in bezug auf die Eingangsspannung an dem nicht invertierenden Eingangsanschluß desselben ist, wird der Punkt A positiv, wodurch die Diode D 4 durchschaltet, während die Diode D 3 sperrt, so daß die Verstärkung zu — Ä20/Ä19 wird und daher eine lineare Verstärkung und Gleichrichtung erfolgt. Die Verwendung einer derartigen Linear-Gleichrichter-Schaltung führt zu einer verbesserten Linearität der Gleichspannungs-Regenerier-Charakteristik für das Oberflächenpotential der Trommel und zu einer zufriedenstellenden Temperatur-Kompensation.

Das gleichgerichtete Signal wird über einen Pufferverstärker mit einem Rechenverstärker Q 8 geführt und mittels eines Glättungs-Kondensators C6 geglättet. Das Signal wird ferner mittels eines Pufferverstärkers Q 9 verstärkt Das Ausgangssignal aus diesem Pufferverstärker Q 9 wird über einen Spannungsfolger Q13 an einen Potentialeinstellungs-Prüfanschluß /5 ausgegeben. Der Zusammenhang zwischen dem Ausgangssignal am Anschluß /5, nämlich dem integrierten Ausgangssignal, und dem Oberflächenpotential der Trommel ist gemäß der Darstellung in F i g. 12A symmetrisch zur Vorspannung Vb- An den invertierenden Eingangsanschluß eines Additions-Verstärkers QiO wird über den Anschluß /2 eine sich durch Teilung der Vorspannung Vb mittels der Widerstände R 8 und R 9 ergebende Spannung Vcomp angelegt, die bei diesem Ausführungsbeispiel +1 V (bei der Bezugsspannung +12 V) ist Diese Spannung Vcomp zur Sensorvorspannungs-Kompensation wird dabei mittels eines Rechenverstärkers Q14 invertiert bzw. umgepolt und ergibt (bei der Bezugsspannung +12 V) ein Eingangssignal von —1 V an dem Additions-Verstärker QlO. Das Ausgangssignal des Verstärkers 10 hat eine Charakteristik gemäß der Darstellung in Fig. 12B. Durch das Multiplizieren mittels der Vorspannung Vb bzw. durch die Proportionalität zu dieser dient die Kompensationsspannung Vcomp dazu, eine Pegelverschiebung und ein Ausschalten irgendeiner Versetzung in der Weise herbeizuführen, daß das in seiner Gleichspannung regenerierte Meßausgangssignal OV (in bezug auf +12 V) ist wenn das Oberflächenpotential der Trommel gleich 0 V ist, um die positive oder negative Polarität des Potentials zu bestimmen. Ferner bewirkt eine Änderung der Vorspannung Vb eine Versetzung der Änderung der in seiner Gleichspannung regenerierten Meßausgangssignals. Das heißt, durch Hinzufügen einer aus der an das Meßeinrichtungs-Gehäuse angelegten Vorspannung mit Widerständen geteilten Spannung zu dem hinsichtlich der Gleichspannung regenerierten Meßausgangssignal der Meßeinrichtung wird eine Änderung der Vorspannung versetzt, was eine stabile Messung ermöglicht Hierbei besteht keine Einschränkung auf die käfigförmige Meßvorrichtung bei diesem Ausführungsbeispiel; vielmehr ist irgendeine beliebige Meßvorrichtung verwendbar, bei welcher das Potential einer Meß-Fläche als Wech-

|; 9

"i selspannungssignal abgegeben wird und dieses hinsicht-

[': lieh der Gleichspannung regeneriert wird. Das am An-

lieh der Gleichspag g

Schluß J 4 abgegebene Signal kann mittels einer Steuer-Schaltung gemäß der Darstellung in F i g. 13 zur Steuerung eines Kopiergeräts oder dergleichen herangezo-

!, gen werden.

§ Das vom Anschluß /4 angelegte Signal wird mittels

eines an einen Anschluß /6 angelegten Abfragesignals in einer bekannten Abfrage/Halte-Schaltung SHC gespeichert und das derart gespeicherte Signal mittels ei- ίο ner Verarbeitungs- oder Rechenschaltung CC zu einem Steuersignal verarbeitet, um so einen Primärlader HVTi, einen Wechselspannungs-Entlader HVT2 und eine Entwicklungseinheit bzw. eine Entwicklungsvorspannung DBIAS zu steuern.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung kann bei der Meßeinrichtung mittels einer sehr einfachen Vorrichtung zum Anlegen der Vorspannung Vb an den Zerhakker das Oberflächenpotential einer Meß-Fläche durch dessen Umsetzen in einen Wechselstrom bzw. eine Wechselspannung gemessen und zwischen positivem und negativem Oberflächenpotential unterschieden werden.

Bei positiver Vorspannung Vb kann mit der Meßeinrichtung kein positives Potential gemessen werden, das größer als die Vorspannung ist Es ist daher ersichtlich, daß die Vorspannung Vb gleich dem zu messenden maximalen Potential Vmax oder größer sein muß. Dies gilt auch für negatives Vorspannungspotential.

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Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

ί. Oberflächenpotential-Meßeinrichtung mit einer Meßelektrode zum Messen des zwischen positiven und negativen Werten variierenden Potentials einer Oberfläche und mit einer Abschinnvorrichtung, die die Meßelektrode periodisch derart abschirmt, daß in der Meßelektrode eine Wechselspannung influenziertwird, gekennzeichnet durch eine Vorspanneinrichtung (108; 122; 140) zum Anlegen einer Vorspannung (Vb) an die Abschirmvorrichtung (101; 153), deren Wert gleich dem oder größer als der Maximalwert des zu messenden Oberflächenpotentials oder gleich dem oder kleiner als der Minimalwert des zu messenden Oberflächenpotentials ist
2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmvorrichtung (153) in Form eines Hohlzylinders ausgebildet und die Meßelektrode (154) in dem Hohlraum der Abschirmvorrichtung angeordnet ist
3. Meßeinrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (152), das die Abschirmvorrichtung (153) umgibt
4. Meßeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung (Vb) an das Gehäuse (152) angelegt ist
5. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Gleichrichteranordnung (105; Q 7, D3, DA) zum Gleichrichten der in der Meßelektrode (103; 154) influenzierten Wechselspannung.
6. Meßeinrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Recheneinrichtung (112; QlO), die vom Ausgangssignal der Gleichrichteranordnung (105; Q 7, D 3, D 4) eine Spannung (Vcomp) subtrahiert, die dem durch die Vorspannung (Vb) hervorgerufenen Ausgangswert entspricht.
7. Meßeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung (112; Q10) eine Ausgabeeinrichtung (123; Rg, R₉) zur Abgabe der dem Ausgangswert entsprechenden Spannung (Vcomp) aufweist.
8. Meßeinrichtung nach Ansprüche oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Ausgangswert entsprechende Spannung (Vcomp) aus einer durch Spannungsteilung der Vorspannung (Vb) erhaltenen Spannung gewonnen wird.
9. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch eine Glättungseinrichtung (113; Q) zum Glätten des Ausgangssignals der Gleichrichteranordnung (105; Q7,D3,D 4).
10. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichteranordnung eine Schaltung (Q7, D3, DA) für lineare Gleichrichtung aufweist
11. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Impedanzwandlervorrichtung (116; Qi) zum Umsetzen der in der Meßelektrode (103; 154) influenzierten Wechselspannung in ein Signal niedriger Impedanz.
12. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßelektrode (103; 154) in einem elektrostatischen Aufzeichnungsgerät in der Nähe eines Aufzeichnungsmaterials (11) angeordnet ist.
13. Verwendung der Oberflächenpotential-Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 bei

einem Bilderzeugungsgerät mit einer Mehrzahl von Bearbeitungsvorrichtungen zum Ausführen unterschiedlicher Arbeitsvorgänge für das Ausbilden eines Bilds auf einem photoempfindlichen Aufzeichnungsmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung das Oberflächenpotential des Aufzeichnungsmaterials (11) ermittelt
14. Verwendung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der Meßeinrichtung zur Steuerung des Bilderzeugungsgeräts dient