DE2915052C2

DE2915052C2 - Verfahren zur Steuerung und Vorrichtung zur optischen Überwachung der Tonerbilddichte in einem elektrophotographischen Kopiergerät

Info

Publication number: DE2915052C2
Application number: DE2915052A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Tokyo Kuru
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1978-04-14
Filing date: 1979-04-12
Publication date: 1982-04-15
Also published as: US4313671A; JPS6314348B2; DE2915052A1; JPS54143144A

Description

wie erforderlich, Korrekturen durchzuführen.

Auch kann nach dem Stand der Technik zwecks Steuerung der Tonerbilddichte in einem elektrophotographischen Kopiergerät die Dichte eines Referenztonerbildes auf einer Aufzeichnungsfläche gemessen werden, und zwar mit Hilfe von Vergleiehsmeßeinrichtungen, wie sie beispielsweise aus DE-OS 15 22 690 und DE-OS 21 39 374 bekannt sind. Diese Meßeinrichtungen können ebenfalls wie vorgenannte Fühler Betriebsstörungen erfahren und demnach aufgrund einei inkorr^kten Vergleicbsmessung eine Fehlsteuerung der Tonerbilddichte bewirken.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Steuerung sowie einer Vorrichtung zur optischen Überwachung der Tonerbilddichte in einem elektrophotographischen Kopiergerät der eingangs genannten Art, bei dem unter Vermeidung vorgenannter Nachteile des Stands der Technik auf einfache Weise die Tonerbilddichte des zu kopierenden Bildes zuverlässig und genau gesteuert bzw. überwacht wet Jen kann.

Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bei einem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch, daß neben der Dichte des Referenztonerbildes die Dichte eines tonerfreien Teils der phololeitfähigen Aufzeichnungsfläche gemessen wird, die Differenz beider Dichten bestimmt und mit einem vorbestimmten Wert verglichen wird, und daß der Vergleich zur Steuerung der Tonerbilddichte des zu kopierenden Bildes verwendet wird. Bei der Erfindung ist ein Feld außerhalb der Bildbereiche beispielsweise auf einer jo photoempfindlichen Trommel vorgesehen, um ein Referenztonerbild in einem Leerbereich auf einem photoempfindlichen Glied zu erzeugen. Die Dichte des in dem Leerbereich, in dem kein Bild des zu kopierenden Originals erzeugt wird, geformten Tonerbildes wird zusammen mit der Dichte des Leerbereichs außerhalb des Referenztonerbildes gemessen, um damit die Dichte des Tonerbildes in Abhängigkeit von der Dichte des Leerbereichs gegebenenfalls korrigieren zu können. Wird die Tonerbilddichte des Feldes ermittelt, werden beide Dichtewerte fortwährend miteinander verglichen, so daß die Steuerung zur Konstanthaltung der Tonerdichte so durchgeführt wird, daß in zufriedenstellender Weise jeder Fehlerbestandteil kompensiert wird, der im Ausgangssignal der Fühler auftritt. Fehler dieser Art entstehen aufgrund von Ungleichmäßigkeit der Empfindlichkeit des Fühlers, Veränderungen der Fühlereigenschaften in Abhängigkeit von der Temperatur. Verunreinigungen durch Tonerpartikel, Veränderung des Oberflächenzustands der photoempfindlichen Trommel und dergleichen.

Bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen Vorrichtung zur optischen Dichteüberwachung ist ein Paar von optischen Dichteüberwachungsfühlern vorgesehen, die gegenüberliegend einer photoleitfähigen Aufzeichnungsfläche des Kopiergeräts angeordnet und nebeneinander in Richtung quer zur Bewegungsrichtung der Aufzeichnungsfläche positioniert sind, wobei einer der Fühler derart angeordnet ist, daß er die Dichte eines auf der Aufzeichnungsfläche in einem Leerbereich, in dem bo kein Tonerbild eines zu kopierenden Originals geformt wird, gebildeten Referenztonerbildes überwacht, und durch elektrische Einrichtungen zur differenziellen Erzeugung eines Steuersignals entsprechend den elektrischen Ausgangssignalen des Fühlerpaars, wobei ein Fleck oder Referenzbild auf der Kopierplatte vorgesehen ist.

Nach einer alternativen Ausführung der Erfindung ist ein optischer Dichteuberwachungifühler vorgesehen, der gegenüberliegend der Aufzeichnungsfläche derart angeordnet ist, daß er die Dichte eines Referenzlone; bildes überwacht, das in einem Leerbereich der photoempfindlichen Aufzeichnungsfläche ausgebildet wird, in welchem kein Tonerbild L-ines zu kopierenden Originals geformt wird, und durch eine Fühlersteuervorrichtung zur Veränderung des elektrischen Ausgangs des Fühlers, bis ein vorbestimmter Wer! erreicht wird, während die Überwachung der Dichte des Leerbereichs außerhalb des Tonerbildes vom Fühler ausgeführt wird, wobei ein Fleck oder Referenzbild auf der Kopierplatte vorgesehen ist.

Die Fühlersteuervorrichtung kann insbesondere eine Differenzverstärkerschaltung umfassen, die am Ausgang ein Differenzsignal zwischen dem Ausgangssignal des Fühlers und einem vorbestimmten Signalpegel abgibt, sowie eine Abtast- und Speicherschaltung mit einer bestimmten Zeitdauer, und eine Fühlersteuerschaltung zur Veränderung des Ausgangssignals des Fühlers in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Abtast- und Speicherschaltung.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen 'inter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 schematisch eine Anordnung eines elektrophotographischen Kopiergeräts mit der Erfindung.

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Bilddichten- Detektorvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 3a und 3b perspektivische Ansichten einer Bilddichten-Detektorvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung in unterschiedlichen Betriebsstellungen,

Fig.4 ein Schaltbild einer Bilddichter·Detektorschaltung gemäß der Erfindung, die zusammen mit der in Fig. 2 gezeigten Detektorvorrichtung verwendet wird, und

Fig. 5 ein Schaltbild einer Bilddichten-Deteklorschaltimg gemäß der Erfindung, die zusammen mit der in Fig. 3 gezeigten Detektorvorrichtung verwendet wird.

In der Fig. 1 ist der allgemeine Aufbau eines elektrophotographischen Kopiergeräts mit einer beweglichen Kopierplatte dargestellt: das Kopiergerät umfaßt eine drehbare Trommel 1, die in der durch den Pfeil angezeigten Richtung gedreht werden kann und auf der eine photoempfindliche Schicht angebracht ist. Um den äußeren Umfang der Trommel 1 herum sind eine Ladeelektrode 2, eine Entwicklungsvorrichtung 3, eine Transferelektrode 4, eine Beseitungselektrode 5 für elektrische Ladung und eine Reinigungsvorrichtung 6 angeordnet, die in dieser Reihenfolge, gesehen in Drehrichtung der photoempfindlichen Trommel t verteilt sind. Ein Kopierblatt-Transportmechanisinus 7 ist unterhalb des vorstehend erwähnten Entwicklungsund Transfermechanismus angeordnet. Entsprechend dem Kopiervorgang wird jeweils eines der in einem Behälter 8 gelagerten Kopierblätter nacheinander zugeführt. Eine Kopierplatte 10 zur Aufnahme eines zu kopierenden Originals ist im obersten Teil des Kopiergeräts angeordnet und derart ausgebildet, daß sie in der durch den Pfeil angegebenen Richtung bewegt werden kann. Ein Feld 11 mit einer vorbestimmten Dichte ist an der unteren Oberfläche 10' der Kopierplatte 10 befestigt. Das Feld Il ist durch eine rechteckige oder quadratische dünne Platte mit einer Größe von etwa 4 cm² gebildet, die eine vorbestiminte

optische Dichte von gewöhnlich im Bereich 0,5 bis 1,0 aufweist. Bei dem Eniwicklungsvorgang wird das Tonerbild dieses Feldes 11 auf der photoempfindlichen Trommel 1 über Spiegel 12 und 13 gebildet und als Referenz zur korrigierenden Modifizierung der Dichte des Tonerbildes des Originals in der nachstehend im einzelnen erläuterten Weise genutzt. Das Bezugszeichen 15 bezeichnet einen Fühler zur Messung der Dichte des auf der photoempfindlichen Trommel 1 erzeugten Bildes des Feldes 11. Der Fühler 15 ist gewöhnlich zwischen der Entwicklungsvorrichtung 3 und der Reinigungsvorrichtung 6 angeordnet. Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedoch der Fühler 15 zwischen der Ladungsbeseitigungselektrode 5 und der Reinigungsvorrichtung 6 angeordnet, da der Fühler 15 ebenfalls zur Entdeckung des Stau- oder Klemmzustandes der Kopierblätter dienen soll.

In der F i g. 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Bilddichten-Detektorsystem gemäß der Erfindung dargestellt.

Das Bilddichten-Detektorsystem umfaßt ein Paar von Fühlern 16 und 17, wie die Photodiode und die Photozelle, die in der Nachbarschaft der photoempfindlichen Trommel 1 angeordnet sind, wobei jeder der Fühler 16 und 17 aus einem Lichtemitter- oder Senderelement und einem Lichtempfangselement besteht. Im einzelnen besteht der Fühler 16 aus einem Lichtsenderelement 16a und einem Lichtempfängerelement 166, während der Fühler 17 aus einem Lichtsenderelement 17a und aus einem Lichtempfängerelement 170 besteht. Das Lichtsenderelement ist dazu bestimmt. Licht in einer vorbestimmten Richtung abzustrahlen. Andererseits ist das Lichtempfängerelement derart ausgebildet, daß es Licht empfängt, welches von der Trommeloberfläche auf der Basis der Energieanregung des Lichtemitterelements reflektiert wird, und eine Ausgangsspannung oder ein Stromsignal erzeugt, dessen Größe proportional zu der Lichtmenge ist. die auf den Lichtempfänger-Fühler auftrifft. Da derartige Elemente und Fühler nach dem Stand der Technik an sich bekannt handelsüblich erhältlich sind und keinen wesentlichen Teil der Erfindung darstellen, ist eine weitere Beschreibung nicht erforderlich. Wie aus F i g. 2 zu sehen ist. ist die Oberfläche der pholoempfindlichen Trommel 1 in einen Bildbereich la. in welchem das Bild des Originals 9 erzeugt werden soll, und einen verbleibenden Leerbereich 16 unterteilt in welchem kein Bild des Originals 9 gebildet wird. Es ist anzumerken, daß der Leerbereich 16 zur Überwachung der Tonerdichte oder -konzentration genutzt wird. Dazu wird in dem Leerbereich \b ein Referenz-Tonerbild 18 des an der unteren Oberfläche 10' der Kopierplatte 10 befestigten Feldes 11 erzeugt. Das Referenz-Tonerbild 18 des Feldes 11 kann an irgendeiner bestimmten Stelle im Leerbereich 16 geformt werden. Der erste Fühler 16 ist dem Tonerbild 18 des Feldes nicht zugeordnet sondern der zweite Fühler 17 wird in Verbindung mit dem Referenz-Tonerbild 18 verwendet Insbesondere ist der erste Fühler 16 zur Entdeckung der Dichte des Leerbereiches \b selbst gedacht während der zweite Fühler 17 zur Entdeckung der Dichte des Referenz-Tonerbildes 18 ausgebildet ist Die Lichtemitter-Elemente 16a. 17a und die Lichtempfänger-Elemente 166. 176 sind entsprechend den Funktionen der jeweiligen vorstehend beschriebenen Fühler 16 und 17 angeordnet Es ist bevorzugt daß sowohl die Fühler 16 und 17 so nahe wie möglich aneinander angeordnet sind, so daß eine Verunreinigung durch Tonerpartikel für beide Fühler im wesentlichen im gleichen Ausmaß auftreten kann.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Bilddichten-Detektorsystems gemäß der Erfindung ist schematisch in den Fig. 3a und 3b dargestellt. In diesen Zeichnungsfiguren sind für gleiche Bauteile die gleichen Bezugszeichen wie in der F i g. 2 verwendet.

Das in den Fig. 3a und 3b dargestellte Bilddichten-Detektorsystem umfaßt einen einzigen Fühler 20 und unterscheidet sich damit diesbezüglich von dem Aufbau des Detektorsystems, welches vorstehend in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben wurde. Der Fühler 20 besteht aus einem Lichiemiuerelemeni 20a, wie eine Photodiode, und einem Lichtempfängerelement 206, wie eine Photozeiie, die beide in der Nähe der photoempfindlichen Trommel 1 angeordnet sind. Das Lichtemitterelement 20a ist derart positioniert, daß die von ihm erzeugte Strahlung auf einen Bewegungspfad des Referenztonerbildes 18 auftrifft, während das Lichtempfängerelement 206 derart positioniert ist, daß die von dem Lichtemilterelement 20a weggerichtete und von der Trommeloberfläche reflektierte Strahlung auf das Empfängerelement 206 auftreffen kann. Die F i g. 3 zeigt denjenigen Zustand, in dem der Fühler 20 in einer Position zur Überwachung der Dichte des Leerbereiches 16 außerhalb des Referenztonerbildes 18 angeordnet ist, während in der in der F i g. 3b gezeigten Zustand der Fühler in einer Position angeordnet ist, in der er die Dichte des Referenztonerbildes 18 nach einer Drehung der Trommel 1 um einen entsprechenden Winkel aus der in F i g. 3a gezeigten Stellung überwacht. Dabei ist vorgesehen, daß der Fühler nur während des Leerbereichs betrieben wird, der das zu messende Referenztonerbild präsentiert.

Nachfolgend wird nun eine Beschreibung der Betriebsvorgänge des Bilddichten-Detektorsystems gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig.4 und 5 gegeben.

Wie in der F i g. 4. die eine Dichte-Detektorschaltung zur Verwendung mit dem Fühlersystem der F i g. 2 zeigt dargestellt ist, ist das Lichtemitterelement 16a des ersten Fühlers 16 in Serie mit einem variablen Widerstand R1 zur Einstellung der Empfindlichkeit geschaltet während das Lichtempfängerelement 166 in Serie mit einem Fühlerausgangswiderstand R 2 geschaltet ist Beide dieser Serienschaltungen sind parallel zueinander zwischen eine Versorgungsquelle + B und Masse geschaltet. In gleicher Weise ist das Lichtemitterelement 17a des zweiten Fühlers in Serie mit einem variablen Widerstand R 3 zur Einstellung der Empfindlichkeit geschaltet während das Lichtempfängerelement 176 in Serie mit einem Fühlerausgangswiderstand R 4 geschaltet ist In diesem Fall sind beide Serienschaltungen ebenfalls parallel zueinander zwischen die Versorgungsquelle + B und Masse geschaltet Die Ausgänge der Fühler 16 und 17 sind an eine Differenzialverstärkerschaltung 21 angeschlossen, deren Ausgang an einen der Eingangsanschlüsse einer Komparatorschaltung 22 angeschlossen ist Andererseits ist der andere Eingangsanschluß der Komparatorschaltung 22 mit einem Verbindungspunkt zwischen einem Festwiderstand R 5 und einem variablen Widerstand R 6 verbunden, so daß eine vorgewählte Referenzspannung Vr, wie sie durch das Teilungsverhältnis der Widerstände R 5 und R 6 gegeben ist an den anderen Anschluß der Komparatorschaltung angelegt ist Der Ausgangsanschluß der Komparatorschaltung 22

ist mit einer Tonerzusatz- und Stau-Überwachungsvorrichtung 23 (nachstehend als Tonerzusatz-Steuerschaltung) zur Zufuhr von Toner und zum Anhalten des Betriebs des Geräts verbunden.

Wenn der Kopiervorgang gestartet wird, beginnt sich die photoempfindliche Trommel 1 (Fig. 1) zu drehen, wird einer elektrischen Aufladung ausgesetzt, einer Belichtung durch das Lichtbild eines zu kopierenden Originals 9 und einer Entwicklung des latenten Bildes an der Entwicklungsvorrichtung 3, wodurch ein kopiertes Bild an der Entwicklungsvorrichtung 3, wodurch ein kopiertes Bild (Tonerbild) des Originals 9 im Bildbereich Xa geformt wird, während das Referenztonerbild 18 des Feldes 11 in dem Leerbereich \b erzeugt wird. Während die Trommel 1 weitergedreht wird, wird das auf der photoempfindlichen Trommel 1 erzeugte kopierte Bild des Originals 9 auf das Kopierblatt übertragen, und zwar unter der Einwirkung des elektrischen Feldes der Transferelektrode 4. Das Referenztonerbild 18 des Feldes 11 verbleibt jedoch auf dem Leerbereich der photoempfindlichen Trommel 1 wie es ist, wodurch die Dichte des Referenztonerbildes 18 von dem zweiten Fühler 17 gemessen wird, wie in der F i g. 2 dargestellt. Wie insbesondere in der Fig.2 dargestellt, wird die Lichtstrahlung von dem Lichtemitterelement 16a des ersten Fühlers 16 an der Umfangsoberfläche der Trommel 1 reflektiert und von dem Lichtempfängerelement 166 empfangen, wodurch ein Strom mit einer zu der von dem Lichtempfängerelement 166 empfangenen Lichtmenge proportionalen Stärke durch den Ausgangswiderstand R 2 fließen wird, um an diesem Widerstand einen Spannungsabfall zu erzeugen, der dann als Ausgangssignal von dem Fühler 16 an die Differenzvrrstärkerschaltung 21 angelegt wird. Andererseits wird die Lichtstrahlung von dem Lichtemitterelement 17a des zweiten Fühlers 17 von dem Referenztonerbild reflektiert und von dem Lichtempfängerelement 176 empfangen; daraus ergibt sich ein Strom, dessen Stärke der auf das Element 17£> einfallenden Lichtmenge entspricht und der durch den Ausgangswiderstand R 4 strömt, so daß daran ein Spannungsabfall erzeugt wird, der dann als Ausgangsspannungssignal des Fühlers 17 an die Differenzverstärkerschaltung 21 angelegt wird. Da das Ausgangssignal der Differenzverstärkerschaltung 21 den Unterschied zwischen den Ausgängen des ersten und des zweiten Fühlers 16 bzw. 17 darstellt, enthält das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 21 keine Bestandteile, die durch die Verunreinigung der Fühler und Veränderungen des Zustands der photoempfindlichen Oberfläche der Trommel 1 beeinflußt sind. Eine mögliche Ungleichheit der Empfindlichkeit der einzelnen Fühler kann bereits vorher durch entsprechende Einstellung der veränderlichen Widerstände R 1 und R 2 zur Einstellung der Empfindlichkeit kompensiert werden. Auf diese Weise stellt das Ausgangssignal der Differenzverstärkerschaltung 21 die wahre oder reine Dichte des Referenztonerbildes 18 und damit der Tonerdichte oder Konzentration dar, ohne daß es durch die Verunreinigung der Fühler und die Oberflächenbe-" dingungen der photoempfindlichen Trommel 1 beeinflußt wäre. Das Ausgangssignal der Differenzverstärkerschaltung 21 ist an die Komparatorschaltung 22 angelegt, und wird dort mit der Referenzspannung Vr verglichen, die durch Einstellung des variablen Wider-Standes R 6 derart vorbestimmt wird, daß eine für die gewünschte Dichte des kopierten Bildes optimale Tonerkonzentration erreicht werden kann. Wenn die Tonerkonzentration vermindert wird, dann wird die Dichte des Referenztonerbildes entsprechend vermindert, so daß die auf das lichtempfindliche Element i7b des zweiten Fühlers auftreffende Lichtmenge vergrößert wird, um dadurch entsprechend die Ausgangsspannung des Fühlers 17 zu erhöhen. Folglich wird auch die Ausgangsspannung der Differenzverstärkerschaltung 21 über den Referenzspannungspegel Vr hinaus erhöht. Danach erzeugt die Komparatorschaltung 22 ein Ausgangssignal, das zur Auslösung des Tonerzusatzvorgangs unter der Steuerung der Tonerzusatz-Steuerschaltung 23 verwendet wird, welche in bekannter Weise zur Zufuhr mit dem Tonerbehälter verbunden ist. Der Tonerzusatzvorgang wird fortgeführt, bis die Ausgangsspannung der Komparatorschaltung 22 während der wiederholten Kopiervorgänge zu Null geworden ist, d. h. bis die Dichte des Referenztonerbiides 18 auf einen Wert angestiegen ist, bei dem die Ausgangsspannung niedriger wird als die Referenzspannung Vr, und zwar aufgrund der entsprechend abgesenkten Ausgangsspannung aus dem zweiten Fühler 17.

Der erste und der zweite Fühler 16 und 17 sollen zusätzlich zu der Funktion der Überwachung der Dichte des Referenztonerbildes, wie vorstehend beschrieben, auch die Überwachung des Stauzustandes der Kopierblätter ausführen. Beide Funktionen können in geeigneter Weise dadurch ausgeführt werden, daß die Tonerzusatz-Steuerschaltung 23 in einer mit dem Kopiervorgang verbundenen vorbestimmten Sequenz aktiviert wird.

In der F i g. 5 ist ein Schaltbild dargestellt, welches eine Dichtenüberwachungsschaltung zur Verwendung in Verbindung mit dem Fühlersystem der F i g. 3a und 3b zeigt. Gemäß F i g. 5 ist das Lichtemitterelement 20a des Fühlers 20 in Serie mit einer Fühlersteuerschaltung 24 geschaltet, während das Lichtempfängerelement 20ό in Serie mit einem Fühlerausgangswiderstand R 7 geschaltet ist. Diese beiden Serienschaltungen sind parallel zueinander zwischen eine Stromversorgungsquelle + B und Masse geschaltet Der Ausgang des Fühlers 20 ist mit einem Eingangsanschluß einer Differenzverstärkerschaltung 21 verbunden, deren anderer Eingangsanschluß mit einem Verbindungspunkt von Spannungsteilerwiderständen R 8 und R 9 verbunden ist die ihrerseits in Reihe zwischen die Versorgungsquelle + B und Masse geschaltet sind. Der Ausgang des Fühlers 20 ist überdies an einen Eingangsanschluß einer Tonerzusatz-Steuervorrichtung 27 gekoppelt Bei dem nun beschriebenen Ausführungsbeispiel wird angenommen, daß die Tonerzusatz-Steuerschaltung 27 die Widerstände R 5 und R 6 und die Komparatorschaltung 22 umfaßt die beide zwar in der Fig.4 jedoch nicht in dieser Darstellung gezeigt sind. Der Ausgangsanschluß der Differenzverstärkerschaltung 21 ist mit einer Abtast- und Speicherschaltung 25 verbunden, deren Ausgangsanschluß seinerseits über eine Kontrolleitung 26 an einen Steueranschluß der Fühler-Steuerschaltung 24 angeschlossen ist Es ist anzumerken, daß die Abtast- und Speicherschaltung 25, die Steuerleitung 26 und die Fühler-Steuerschaltung 24 eine Rückkopplungsschleife darstellen.

Iir Betrieb wird die Dichte des Leerbereichs \b außerhalb des Referenztonerbildes 18 auf der photoempfindlichen Umfangsoberfläche der Trommel 1 zuerst von dem Fühler 20 überwacht oder abgetastet Die Lichtstrahlung von dem Lichtemitterelement 20a des Fühlers 20 wird an der Trommeloberfläche

reflektiert und trifft auf das Lichtempfängerelement 206; dadurch fließt ein Strom mit einer Stärke proportional zur empfangenen Lichtmenge durch den Ausgangswiderstand Rl und erzeugt daran einen Spannungsabfall, der an die Differenzverstärkerschaltung 21 angelegt wird. Andererseits wird zusätzlich an den anderen Eingang der Differenzverstärkerschaltung 21 eine Referenzspannung V₀ angelegt, die durch die Spannungsteilerwiderstände RS und /?9 vorgewählt wird. Das Ausgangssignal der Differenzverstärkerschaltung 21 stellt folglich die Differenz der Ausgangsspannung des Fühlers 20 und der vorgewählten Referenzspannung V₀ dar. Die Differenz der Ausgangssignale wird dann an die Abtast- und Speicherschaltung 25 angelegt, deren Ausgang über die Leitung 26 an die Fühier-Steuerschaitung angelegt ist, um entsprechend die Impedanz der Fühler-Steuerschaltung 24 zu verändern. Bei dieser Betriebsweise dient die Abtast- und Speicherschaltung 25 lediglich als Verstärker. Es soll jedoch angemerkt werden, daß die Steuerung derart erfolgt, daß die Impedanz der Fühler-Steuerschaltung 24 vermindert wird, wenn die Ausgangsspannung der Abtast- und Speicherschaltung 25 erhöht wird. Auf diese Weise wird die Impedanz der Fühler-Steuerschaltung 24 vermindert, bis die Ausgangsspannung des Fühlers 20 gleich der voreingestellten Referenzspannung V₀ geworden ist, wodurch der durch das Lichtemitterele- ;nent 20a fließende Strom erhöht wird, so daß die von dem Element 20a erzeugte Lichtmenge entsprechend ansteigt Die Fühler-Steuerschaltung kann einen Transistör aufweisen, dessen Basiselektrode mit dem Steueranschluß verbunden ist Wenn die Ausgangsspannung des Fühlers den Wert der voreingestellten Spannung V₀ erreicht hat dann wird die impedanz der Fühler-Steuerschaltung 24 aufgrund der Speicherfunktion der Abtast- und Speicherschaltung, die durch ein von der Tonerzusatz-Steuervorrichtung 27 geliefertes Signal getriggert wird auf einem konstanten Wert gehalten. Folglich wird das lichtemittierende Element 20a auf einem konstanten Emissionspegel gehalten. Das Speicherintervall kann in ziemlich willkürlicher Weise gewählt werden und kann gleich einem einzelnen Kopierzyklus oder anderen Zeitperioden, wie erforderlich, eingestellt werden. Auf diese Weise wird die Ausgangsspannung des Fühlers 20 ' an dem voreingestellten Spannungspegel V₀ gehalten, bis die Trommel 1 diejenige Position erreicht hat an der das Referenztonerbild mit Licht bestrahlt wird, das von dem lichtemittierenden Element 20a ausgesandt wird, wie es in der Fig.3b dargestellt ist Die von dem. · Lichtemitterelement 20a unter der vorstehend beschriebenen Steuerung ausgesandte Lichtmenge wird in bezug auf all diejenigen Faktoren korrigiert, die möglicherweise Einflüsse auf die Genauigkeit der Messung der Tonerdichte ausüben, wie die Empfindlichkeit des Fühlers, die Temperatureigenschaften des Fühlers, die Verunreinigung des Fühlers, der Abstand zwischen dem Fühler und der lichtempfindlichen Trommel und Veränderungen der Oberflächenbedingungen der Trommel.

In diesem Zustand wird die Dichteüberwachung des Referenztonerbildes 18 durch den Fühler 20 in gleicher Weise wie im Falle des vorstehend mit Bezug auf die Fig. 2 beschriebenen zweiten Fühlers 17 ausgeführt, wobei das Ausgangssignal von dem Fühler 20 der Tonerzusatz-Steuervorrichtung 27 zugeführt wird, um dadurch den Beginn oder die Beendigung des Tonerzusatzes zu der Entwicklungsvorrichtung zu steuern. Wenn der Fühler 20 dabei zur Überwachung des möglichen Verklemmens bzw. des Staus der Kopierblätter zusätzlich zur Überwachung der Dichte eingesetzt wird, können beide dieser Funktionen dadurch in zufriedenstellender Weise ausgeführt werden, daß wahlweise die Tonerzusatz-Steuerschaltung 27 und die der Stauüberwachung zugeordneten Vorrichtungen aktiviert werden, indem entsprechend die Abfolge des Kopiervorgangs programmiert wird. Das in den Fig.3 und 5 dargestellte Ausführungsbeispiel ist dadurch grundsätzlich verschieden von dem vorstehend mit Bezug auf die Fig.2 und 4 beschriebenen Ausführungsbeispiel, daß nur ein Fühler verwendet werden muß; daraus ergeben sich mit Bezug auf die Herstellungskosten und den Raumbedarf Vorteile. Ein weiterer wichtiger Vorteil ist darin zu sehen, daß die Temperaturkompensation der elektrischen Elemente, wie des im Dichte-Überwachungssystem verwendeten Fühlers automatisch beeinflußt werden kann, so daß die Dichteüberwachung mit erhöhter Genauigkeit erfolgen kann. Dieser Vorteil ist sehr beachtlich, da die Temperatur des elektrophotographischen Kopiergeräts nennenswerten Veränderungen ausgesetzt ist

In der vorstehenden Beschreibung wurde angenommen, daß die von der Umfangsoberfläche der photoempFindlichen Trommel reflektierte Lichtstrahlung ausgenutzt wird. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, daß wenigstens ein Teil der photoempfindlichen Trommel aus transparentem organischem photoempfindlichem Material, wie Polyvinylcarbazol hergestellt ist und daß die durch die photoempfindliche Trommel hindurch übertragene Lichtstrahlung zur Dichteüberwachung ausgenutzt wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Steuerung der Tonerbilddichte in einem elektrophotographischen Kopiergerät, bei dem die Dichte eines Referenztonerbildes auf einer Aufzeichnungsfläche gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Dichte des Referenztonerbildes (18) die Dichte eines tonerfreien Teils der photoleitfähigen Aufzeichnungsfläche (1) gemessen wird, die Differenz beider Dichten bestimmt und mit einem vorbestimmten Wert verglichen wird, und daß der Vergleich zur Steuerung der Tonerbilddichte des zu kopierenden Bildes verwendet wird.

2. Vorrichtung zur optischen Überwachung der Tonerbilddichte in einem elektrophotographischen Kopiergerät, wobei die Überwachung in einem Leerbereich und an einem Referenztonerbild auf einer Aufzeichnungsfläche durchgeführt wird, gekennzeichnet durch ein Paar von optischen Dichteüberwachungsfühlern (16, 17), die gegenüberliegend der photoleitfähigen Aufzeichnungsfläche (1) des Kopiergeräts angeordnet und nebeneinander in Richtung quer zur Bewegungsrichtung der Aufzeichnungsfläche (1) positioniert sind, wobei einer der Fühler derart angeordnet ist, daß er die Dichte eines auf der Aufzeichnungsfläche (1) in einem Leerbereich, in dem kein Tonerbild eines zu kopierenden Originals geformt wird, gebildeten Referenztonerbildes (18) überwacht, und durch elektrische Einrichtungen zur differenziellen Erzeugung eines Steuersignals entsprechend den elektrischen Ausgangssignalen des Fühlerpaars, wobei ein Fleck oder Referenzbild auf der Kopierplatte (10') vorgesehen ist.

3. Vorrichtung zur optischen Überwachung der Tonerbilddichte in einem elektrophotographischen Kopiergerät, wobei die Übei wachung in einen Leerbereich und an einem Referenztonerbild auf einer Aufzeichnungsfläche durchgeführt wird, gekennzeichnet durch einen optischen Dichteüberwachungsfühler (20), der gegenüberliegend der Aufzeichnungsfläche (1) derart angeordnet ist, daß er die Dichte eines Referenztonerbildes (18) überwacht, das in einem Leerbereich der photoempfindlichen Aufzeichnungsfläche (1) ausgebildet wird, in welchem kein Tonerbild eines zu kopierenden Originals geformt wird, und durch eine Fühlersteuervorrichtung zur Veränderung des elektrischen Ausgangs des Fühlers, bis ein vorbestimmter Wert erreicht wird, während die Überwachung der Dichte des Leerbereichs außerhalb des Tonerbildes vom Fühler ausgeführt wird, wobei ein Fleck oder Referenzbild auf der Kopierplatte (10') vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlersteuervorrichtung eine am Ausgang ein Differenzsignal zwischen dem Ausgangssignal des Fühlers und einem vorbestimmten Signalpegel abgebende Differenzverstärkerschaltung, eine Abtast- und Speicherschaltung mit einer bestimmten Zeitdauer sowie eine Fühlersteuerschaltung zur Veränderung des Ausgangssignals des Fühlers in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Abtast- und Speicherschaltung umfaßt.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Tonerbilddichte in einem elektrophotographischen Kopiergerät, bei dem die Dichte eines Referenztonerbildes auf einer Aufzeichnungsfläche gemessen wird, sowie eine Vorrichtung zur optischen Überwachung der Tonerbilddichte, wobei die Überwachung in einem Leerbereich und an einem Referenztonerbild auf einer Aufzeichnungsfläche durchgeführt wird.

In einem elektrophotographischen Kopiergerät ist es ίο erforderlich, die Tonerdichte oder -konzentration in einem Entwickler mit Tonerbildpartikeln und Trägerpartikeln zu steuern, um ein kopiertes Bild zu erzeugen, welches ständig eine vorbestimmte Bilddichte aufweist. Zu diesem Zweck wurden bereits verschiedene Verfahren zur Messung der Dichte des auf einer photoempfindlichen Aufzeichnungsfläche entsprechend dem Kopiervorgang erzeugten Tonerbildes vorgeschlagen. Bei einem bekannten Verfahren wird ein kleinflächiges Feld mit vorgewählter optischer Dichte verwendet, das an einer Kopierplatte des Kopiergeräts befestigt ist; die Kopierplatte ist ein Teil, auf dem ein zu kopierendes Original wenigstens während der Belichtung angeordnet wird. Es wird ein Tonerbild des Feldes in einem vorgewählten Bereich auf einer Trommel mit einer photoempfindlichen Aufzeichnungsfläche bzw. einer photoempfindlichen Schicht gebildet, wobei die Dichte des Tonerbildes des Feldes unter Verwendung eines Fühlers zur Erfassung der Dichte gemessen wird.

Dieses Dichlemessungsverfahren reicht jedoch nicht aus, um eine vollständige und gleichbleibende Steuerung der Tonerbilddichte des zu kopierenden Originals zu erzielen. Beispielsweise hat der Fühler notwendigerweise eine ungleichmäßige Empfindlichkeit und ist zusätzlich nicht stabil hinsichtlich der Eigenschaften bei Temperaturbelastungen. Da überdies der Fühler gewöhnlich an einer Position zwischen der Entwicklungsstation und der Reinigungsstation in der Nachbarschaft der photoempfindlichen Oberfläche der Trommel angeordnet ist, neigt der Fühler zu Verunreinigungen durch Tonerpartikel. Aus diesen Gründen entspricht das von dem Fühler erzeugte Ausgangssignal nicht mit hinreichender Genauigkeit der tatsächlichen Tonerdichte. Obwohl das Tonerbild des Feldes tatsächlich unverändert bleibt, wird die Ausgangssignalspannung des Fühlers allmählich abgesenkt, so als ob die Tonerdichte oder -konzentration tatsächlich vermindert würde. Insbesondere bei einem Kopiergerät, bei dem der Fühler zur Überwachung eines Staus des Kopierpapiers verwendet wird, ist der Fühler einer beträchtlichen

so Verschmutzung durch Tonerpartikel ausgesetzt, da der Fühler nahe der Reinigungsstation angeordnet ist, die mit Reinigungseinrichtungen wie einer Bürste versehen ist. Dadurch wird mit größerer Wahrscheinlichkeit ein fehlerhaftes Dichtesigna] erzeugt. Überdies üben Veränderungen der Oberflächenbedingungen der photoempfindlichen Trommel nachteilige Einflüsse auf das Ausgangssignal des Fühlers aus und bilden damit ein Hindernis bei der Durchführung einer genauen Messung der Tonerdichte.

Zur Behebung derartiger Nachteile ist es bekannt, die einzelnen Fühler abzugleichen, die Fühler bei jedem Wechsel der photoempfindlichen Trommel nachzueichen, den Fühler periodisch zu reinigen und/oder in der Meßschaltung eine Temperaturkompensationseinrichtung vorzusehen. Trotz all der vorstehend genannten Maßnahmen besteht jedoch immer noch die Schwierigkeit einer zufriedenstellenden Korrektur des Dichtesignals. Es ist insbesondere unmöglich, zur rechten Zeit,