DE3807121A1 - Elektrofotografische druckeinrichtung mit geregeltem elektrofotografischen prozess - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrofotografische Druckeinrichtung und ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Druckeinrichtung gemäß den Patentansprüchen 1 und 2.

Moderne Druck- und Kopiergeräte die nach dem elektrofotografischen Prinzip arbeiten, müssen besonders hohen Anforderungen bezüglich Druckqualität und Umweltfreundlichkeit genügen. Um dies zu erreichen ist es notwendig die Toleranzen im elektrofotografischen Prozeß zu minimisieren.

Bei herkömmlichen elektrofotografischen Druckeinrichtungen werden üblicherweise feste Justagen vorgenommen. Diese können z. B. in einer Voreinstellung des Corona-Stromes der am elektrofotografischen Prozeß beteiligten Corona-Einrichtungen bestehen. Sind Toleranzen aufgrund von Verschleißteilen oder Verbrauchstoffen, welche vom Anwender gewechselt werden zu erwarten, so sind Sicherheitseinstellungen vorzunehmen, die jeden denkbaren Fall abdecken. Hierdurch wird die maximal erreichbare Druckqualität wesentlich beeinträchtigt, weil sich Fehleinstellungen der einzelnen Aggregate, sei es nun Zeichengenerator, Umdruckstation oder Entwicklerstation aufsummieren. Weiterhin ist es mit derart voreingestellten Geräten nicht möglich, Toleranzen durch Alterung, Temperatur usw. aufzufangen.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine elektrofotografische Druckeinrichtung und ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Druckeinrichtung bereitzustellen, bei der zur Erzielung einer maximalen Druckqualität die Toleranzen im elektrofotografischen Prozeß wesentlich reduziert sind.

Diese Aufgabe wird bei einer elektrofotografischen Druckeinrichtung gemäß den Patentansprüchen 1 und 2 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Durch die erfindungsgemäße programmgeführte Kontrolle und Steuerung der wichtigsten Betriebsparameter der elektrofotografischen Druckeinrichtung wird die Druckqualität wesentlich erhöht und die gesamte Druckeinrichtung wird wesentlich betriebssicherer.

Die erfindungsgemäße prozeßgesteuerte Regelanordnung zur Erfassung und Regelung der wesentlichen Betriebsparameter des elektrofotografischen Prozesses gliedert sich im Prinzip in drei Regelstufen. Nämlich in eine erste Regelstufe zur Stabilisierung der elektrofotografischen Bedingungen zur Sicherstellung von stabilen Voraussetzungen für den Entwicklungsprozeß, eine zweite Stufe zur Sicherstellung eines auf dem Fotoleiter optimal eingefärbten Bildes und eine dritte Regelstufe zur Sicherstellung eines optimalen Umdruckwirkungsgrades.

Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden beispielsweise näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer elektrofotografischen Druckeinrichtung für Einzelblätter mit Duplex- und Simplexdruck

Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild einer Ansteueranordnung für die Druckeinrichtung

Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild des in der Ansteueranordnung der Fig. 2 verwendeten Hauptprozessors

Fig. 4 eine Prinzipdarstellung des Regelkreises zur Regelung des Aufladepotentials

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Struktur der Regelanordnung zur programmgeführten Elektrofotografie und

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Gesamtübersicht des Regelkonzeptes.

Ein schematisch in der Fig. 1 dargestellter, nach dem Prinzip der Elektrofotografie arbeitender Einzelblattseitendrucker enthält drei Papiervorratsbehälter V 1, V 2 und V 3 mit unterschiedlicher Kapazität zur Aufnahme von Einzelblättern. Die Papiervorratsbehälter V 1, V 2 und V 3 sind in üblicher Weise aufgebaut und stehen über Papierzuführkanäle 11 mit einem Druckkanal DK der Druckeinrichtung in Verbindung. Der Druckkanal DK enthält die eigentliche Druckstation DS mit einer Fotoleitertrommel 12 um die die einzelnen Aggregate der elektrofotografischen Druckstation angeordnet sind. Ein Aggregat ist eine Belichtungsstation 13 mit einem hier nicht dargestellten zeichenabhängig ansteuerbaren LED-Kamm. An die Belichtungsstation 13 schließt sich ein Ladesensor SL an, der das Aufladepotential auf der Fotoleitertrommel nach der Belichtung durch den Zeichengenerator 13 mißt und in Abhängigkeit davon ein Signal abgibt. Das auf dem Fotoleiter zeichenabhängig mit dem Zeichengenerator 13 erzeugte Zeichenbild wird mit Hilfe einer Entwicklerstation 14 eingefärbt. Die Entwicklerstation enthält einen Tonervorratsbehälter TV zur Aufnahme von Toner und eine Dosiereinrichtung D in Form einer Dosierwalze. Abhängig vom Tonerverbrauch führt die Dosierwalze D der eigentlichen Entwicklerstation Toner zu. Der Toner wird mit Hilfe von zwei Mischschnecken MS durchgemischt und das Entwicklergemisch aus ferromagnetischen Trägerteilchen und Tonerteilchen dann einer Entwicklerwalze E zugeführt. Die Entwicklerwalze E wirkt als sogenannte magnetische Bürstenwalze und besteht aus einer Hohlwalze mit darin angeordneten Magnetleisten. Die Entwicklerwalze transportiert das Entwicklergemisch aus ferromagnetischen Trägerteilchen und Tonerteilchen zu dem Entwicklungsspalt ES zwischen Fotoleitertrommel 12 und Entwicklerwalze E. Überschüssiger Entwickler wird über die Entwicklerwalze E wieder in die Entwicklerstation 14 zurücktransportiert.

Nach dem Einfärben des Ladungsbildes über die Entwicklerstation 14 wird in einer Umdruckstation 15 das eingefärbte Ladungsbild auf einen Aufzeichnungsträger, in diesem Fall auf Einzelblätter übertragen. Zu diesem Zwecke weist die Umdruckstation 15 eine Umdruckcoronaeinrichtung UK auf. Die Umdruckcoronaeinrichtung UK lockert das eingefärbte Ladungsbild auf der Fotoleitertrommel 12, so daß es auf den Aufzeichnungsträger (Einzelblatt) übernommen werden kann.

Das Einzelblatt wird dann über einen Saugtisch S zu einer Fixierstation F mit elektrisch beheizten Fixierwalzen FX, die elektromotorisch angetrieben werden transportiert und die in bekannter Weise das auf dem Aufzeichnungsträger befindliche Tonerbild thermisch fixieren.

Eine Reinigungsstation 16 schließt sich in Umlaufrichtung der Fotoleitertrommel 12 an. Die Reinigungseinrichtung 16 ist in üblicher Weise aufgebaut und enthält z. B. ein Abstreifelement RE, das den überschüssigen Toner bzw. die Trägerteilchen von der Fotoleitertrommel RE entfernt. Unterstützt wird dieser Reinigungsprozeß durch eine Coronaeinrichtung KR.

Die Oberfläche der Fotoleitertrommel 12 wird dann mit Hilfe einer Belichtungseinrichtung 17 entladen. Diese Belichtungseinrichtung enthält eine über den gesamten Spektralbereich homogene Lichtquelle, die in ihrer Intensität gezielt ansteuerbar ist.

Danach wird die durch die Entladebelichtung entladene Oberfläche der Fotoleitertrommel in einer Ladeeinrichtung 18 mit einem darin angeordneten Ladecorotron erneut gleichmäßig aufgeladen.

Zum Transport der Einzelblätter durch den Druckkanal, enthält der Druckkanal DK Papiertransportelemente in Form eines bandförmig umlaufenden Saugtisches S sowie Papiertransportwalzen P.

Mit dem Druckkanal DK ein- und ausgangsseitig gekoppelt ist ein Papiertransportelement P in Form von motorisch angetriebenen Walzenpaaren enthaltener Rückführkanal RF. Der Rückführkanal RF weist eine Wendeeinrichtung W 1 auf, in der im sogenannten Duplexbetrieb bei dem Vor- und Rückseite der Einzelblätter beschrieben werden, die Einzelblätter vor erneuter Zuführung zum Druckkanal DK gewendet werden.

An den Druckkanal DK schließt sich über eine Papierweiche angesteuert ein Papiertransportkanalsystem PK an, das die im Simplex- oder Duplexverfahren bedruckten Einzelblätter hier nicht dargestellten Anlagebehältern zuführt.

Zur Ermittlung der Position der durchlaufenden Einzelblätter und zur Steuerung der Papiertransportelemente P weisen sämtliche Papierkanäle Papierabtastsensoren LS auf (als schwarze Dreiecke dargestellt), die aus Lichtschranken bestehen. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind hier nur einige Lichtschranken dargestellt. Weiterhin weist der Druckkanal DK zwischen der Fixierstation F und der Umdruckstation UK eine Tonermarkenabtasteinrichtung TA ab. Diese Abtasteinrichtung TA wird später beschrieben und dient dazu, die bei Aufruf einer Testroutine abgedruckten Testmarken mit Hilfe einer optoelektrischen Einrichtung abzutasten und diese Testmuster z. B. hinsichtlich Farbsättigung auszuwerten.

Gesteuert wird der in der Fig. 1 schematisch dargestellte Seitendrucker mit Hife einer Steuerungsanordnung, wie sie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist.

Steuerung

Die Steuerung für den Seitendrucker gliedert sich prinzipiell in einen Controllerteil C und die eigentliche Gerätesteuerung G. Der Controller C ist prinzipiell entsprechend der US-PS 45 93 407 aufgebaut. Er hat die Aufgabe die von einem Rechner H eingehenden Druckdaten zu übernehmen, seitenweise aufzubereiten und in Abhängigkeit der darzustellenden Zeichen den Zeichengenerator 13 der Druckstation anzusteuern. Die Gerätesteuerung G wiederum dient dem koordinierten Ablauf sämtlicher Druckerfunktionen. Sie ist modular aufgebaut und besteht aus einem Hauptprozessor HP und verschiedenen Submodulen SUB 1 bis SUB 5, die eine eigenständige Überwachung der zugeordneten Druckeraggregate gewährleisten. Die Kommunikation zwischen den einzelnen Steuerungsteilen erfolgt über eine für alle Teile einheitliche Hard/Software-Schnittstellung (netzförmige Kopplung, serieller Bus). Jedes Submodul SUB 1 bis SUB 5 ist mit einem eigenen Prozessor ausgestattet und kann das zugehörige Aggregat der Druckeinrichtung selbständig bedienen und ist selbst testfähig. Diese Selbsttestfähigkeit bedeutet, daß sowohl beim Einschalten des Gerätes als auch auf Anforderung des Hauptprozessors HP selbständige Testroutinen durchgeführt werden. Alle Steuerungsflachbaugruppen des Druckers in der Gerätesteuerung werden bezüglich ihres Status in einem nicht flüchtigen Speicher registriert. Der Controller kann auf diese Werte zugreifen. Außerdem kann der Inhalt des nicht flüchtigen Speichers soweit erforderlich, ausgedruckt werden. Weiterhin bestehen Schnittstellen für Zusatzgeräte.

Die Fig. 2 und 3 zeigen den prinzipiellen Aufbau der Gerätesteuerung in Form eines Blockschaltbildes. Die Fig. 3 stellt dabei ein Blockschaltbild des Aufbaues des Hauptprozessors HP dar.

Sämtliche Submodule SUB 1 bis SUB 5 und der Hauptprozessor HP sind mit einer seriellen Schnittstelle INT 1, die über Leitungstreiber angesteuert wird, untereinander verbunden. Die Steuerung der seriellen Schnittstelle INT 1 erfolgt unter Kontrolle des Hauptprozessors HP über einen BIT-Bus. Das Schnittstellenprotokoll entspricht dabei der üblichen HDLC/SDLC- Beschreibung (schnelle Datenübertragung). Um die Schnittstelle zu entlasten und um die Kabelführung zu den einzelnen Aggregaten zu vereinfachen, werden die Aggregate von den dazugehörigen Submodulen SUB 1 bis SUB 5 direkt über hier nicht dargestellte Leistungsverstärker angesteuert. Der Hauptprozessor HP überprüft in periodischen Abständen die Funktion der einzelnen Submodule SUB 1 bis SUB 5. Eine Überwachungsschaltung (Hardware/Watchdog) überprüft den Ablauf im Hauptprozessor. Die Synchronisierung der Ablaufsteuerung mit der Umfangsgeschwindigkeit der Fotoleitertrommel 12 erfolgt über die Ausgangssignale eines Drehimpulsgebers DI. Der Ausgang dieses Drehimpulsgebers DI (Fig. 1) ist mit allen Submodulen SUB 1 bis SUB 5 verbunden und liefert in zyklischen Abständen ein Synchronisiersignal F.

Gemäß Fig. 3 weist der Hauptprozessor folgenden Aufbau auf:

Eine Zentraleinheit ZPU steht mit drei Speichern SP 1 bis SP 3 und einer Ein-Ausgabeeinheit EA in Verbindung. Bei dem Speicher SP 1 handelt es sich um einen Schreib-Lesespeicher, bei dem Speicher SP 2 um einen elektrisch programmierbaren Festwertspeicher und um bei dem Speicher SP 3 um einen nichtflüchtigen Datenspeicher. Die Ein-Ausgabeeinheit EA erfaßt unter anderem den Synchronisierimpuls F.

In dem nicht flüchtigen Speicher SP 3 werden Verbrauchsstoffwechsel, gedruckte/fixierte Seite, Wartungsintervalle, Fehlerstatistiken sowie vom Operator eingegebenen Abweichungen von Richtwerten usw. abgespeichert. Die Verbindung zum Controller C erfolgt über eine übliche Schnittstelle INT 2.

Der Hauptprozessor HP hat die Aufgabe sämtliche Meldungen, Befehle und Meßdaten der Außenstationen SUB 1 bis SUB 4 zu koordinieren, auf Plausibilität zu kontrollieren und weiterzuleiten. Weiterhin stellt er die Verbindung zum Controller C über die Schnittstelle INT 2 und den Systembus BUS 2 her. Dabei werden bidirektionale Kommandos und Meldungen übergeben. Der ordnungsgemäße Programmablauf in der Gerätesteuerung wird laufend über die Überwachungsschaltung U (Watch-Dog-Schaltung) überwacht.

Wie bereits erläutert, übernehmen fünf Submodule SUB 1 bis SUB 5 die eigenständige Überwachung und Steuerung der ihnen zugeordneten Aggregate. Die Kommunikation zwischen den einzelnen Modulen SUB 1 bis SUB 5 und dem Hauptprozessor HP erfolgt über eine für alle Teile einheitliche Hard/Software- Schnittstelle INT 1. Jedes Submodul hat einen eigenen Prozessor mit Eingangspuffer, der die über den Eingang I gelieferte Daten dem Prozessor übermittelt und Leistungsstufen, die die zugehörigen Aggregate über den Ausgang 0 treiben. Die Submodule sind selbst testfähig, d. h. es werden sowohl beim Einschalten des Gerätes als auch auf Antwortung des Hauptprozessors HP selbständig Testroutinen durchgeführt.

Das Submodul SUB 1 überwacht alle Sensoren LS der Vorratsbehälter V 1 bis V 3, der Zuführkanäle 11 und des Druckkanales DK und dabei insbesondere das Druckanfangssignal des Sensors LS SYN. Das Submodul SUB 1 steuert sämtliche Aggregate in diesem Bereich. Es erkennt und meldet Pa­ pierlauffehler.

Das Submodul SUB 2 erfaßt alle Sensoren LS im Papierausgabebereich d. h. im Bereich der Ausgabebehälter sowie im Ausgabekanal AK. Papierlauffehler werden erkannt und dem Hauptprozessor HP mitgeteilt.

Das Submodul SUB 3 überwacht die Sensoren LS im Papierkanalsystem sowie im Rückführkanal RF. Es steuert den Papierlauf in diesen Kanälen und erkennt Papierlauffehler.

Das Submodul SUB 4 steuert ein Bedienfeld AZ am Drucker. Das Bedienfeld AZ enthält eine Tastatur und eine Anzeigeeinrichtung, wobei über die Anzeigeeinrichtung der Papierlauf im Drucker bzw. bei einer Papiertransportstörung die Störungsstelle dargestellt wird.

Das Submodul SUB 4 in Verbindung mit der Bedienungspanele AZ stellt die Schnittstelle zwischen Operator bzw. Wartungstechniker und der Druckeinrichtung dar. Alle Eingaben des Operators sowie alle Informationen vom Gerät erfolgen über das Bedienfeld. Dieses besteht im wesentlichen aus einem Display zur Anzeige der Informationen sowie einer Tastatur zur Eingabe diverser Befehle und Parameter. Darüberhinaus verfügt es über einige Sonderbedien- und Anzeigeelemente.

Das Submodul SUB 5 erfaßt die Sensoren der Druckstation DS und der Fixierstation FX. Diese Sensoren sind z. B. der Ladungssensor SL zur Erfassung des Aufladepotentials, Transportüberwachungssensoren in der Entwicklerstation 14, Temperaturfühler und Mikroschalter in der Fixierstation FX, den Tonermarkensensor TA im Druckkanal DK etc. Das Submodul SUB 5 steuert die Aggregate, die Fixierlampen, Motoren, Lüfter, Ladecorotrons usw. Die auftretenden Fehler werden dem Hauptprozessor HP mitgeteilt.

Das Submodul SUB 5 in Verbindung mit dem Hauptprozessor HP enthält auch die erfindungsgemäße prozeßgesteuerte Regelanordnung zur Erfassung und Regelung der wesentlichen Betriebsparameter des elektrofotografischen Prozessors.

Das der Regelung zugrundeliegende Prinzip basiert auf drei Blöcken oder Regelstufen (Fig. 5). Diese Regelstufen mit ihren Regelkreisen werden mikroprozessorgesteuert im Betrieb der Druckeinrichtung während des elektrofotografischen Prozesses permanent durchlaufen, um so eine Kontrolle und Steuerung der wichtigsten Betriebsparameter des elektrofotografischen Prozesses sicherzustellen.

In der ersten Regelstufe erfolgt eine Stabilisierung der elektrofotografischen Parameter als Voraussetzung für eine Optimierung des Entwicklungsprozesses. Unter den elektrofotografischen Parametern werden dabei insbesondere die Einflußgrößen auf den Ladungshaushalt auf den Fotoleiter verstanden. Um diesen Ladungshaushalt im Fotoleiter sicher regeln zu können, enthält die erste Regelstufe einen in der Fig. 4 dargestellten Regelkreis zur Regelung des Aufladepotentiales auf dem Fotoleiter.

Testläufe und Erfahrungen im Betrieb haben ergeben, daß besonders die Toleranzen der Aufladung der Fotoleitertrommel stark qualitätsmindern und Anlaß zu Störungen sein können. Einflußgrößen sind dabei insbesondere Trommelexemplarstreuungen, Temperatur- und Luftfeuchtigkeit, Fotoleiterermüdung, Alterungszustand des Toners, Einfluß der Reinigungsstation, Gerätejustage und Corotronzustand in der Ladestation 18. Um von diesen Einflußgrößen unabhängig zu werden, ist es notwendig, das Aufladepotential des Fotoleiters zu regeln. Zu diesem Zwecke befindet sich unmittelbar vor der Entwicklerstation ein Ladungssensor z. B. in Form eines Elektrovoltmeters, mit der das Aufladepotential der Fotoleitertrommel ständig erfaßt werden kann. Das Ausgangssignal dieser Meßsonde wird in definierten Abständen über eine übliche Abfrageanordnung AF abgefragt. Die Abfrageanordnung AF vergleicht die eingeholten Meßwerte mit gespeicherten Richtmeßwerten und korrigiert den Ladestrom am Ladecorotron 18. Der ausgegebene Korrekturwert wird nach einer Zeitverzögerung von ca. 1 Sekunde entsprechend der Umlaufgeschwindigkeit der Fotoleitertrommel 12 erneut von der Meßwerterfassungseinrichtung AF erfaßt. Diese zyklische Erfassung ermöglicht eine nahezu verzögerungsfreie Korrektur des Ladestromes des Ladecorotrons 18. Die Regelung des Aufladepotentials ist dabei von sehr großer Wichtigkeit für die Druckqualität. Schwankungen des Aufladepotentials wirken sich unmittelbar auf die Druckqualität aus. Die ständige automatische Erfassung und Korrektur des Aufladepotentials ermöglicht einen sicheren Betrieb innerhalb der zulässigen Bandbreite. Mit der erfindungsgemäßen Regelanordnung ist es möglich, die auftretende Toleranz des Aufladepotentials z. B. von absolut 400 V auf ca. 80 V zu verringern. Die verbleibenden 80 V Potentialtoleranzen haben ihre Ursache vor allem in den nichtausregelbaren Aufladungsschwankungen am Fotoleitertrommelumfang. Eine erreichbare Toleranzverkleinerung von 400 V auf 80 V führt jedoch bereits zu einer beträchtlichen Qualtitätsstabilisierung und Sicherung. So ist es z. B. möglich, die Vorspannung an der Entwicklerstation zur besseren Großflächeneinfärbung anzuheben und gleichzeitig genügend Sicherheit gegen Hintergrundeinfärbung zu gewährleisten.

In einem weiteren der ersten Regelstufe zugeordneten Regelkreis wird die Lichtleistung der Entladelampen 17 in der Belichtungsstation geregelt. Die Lichtleistung der Entladelampen hängt stark ab von der Lampenalterung, der Exemplarstreuung und der Temperatur. Um unabhängig von diesen Toleranzen werden zu können, wird die Lichtleistung z. B. durch einen im Lichtkanal der Entladelampe 17 angeordneten Fotosensor PS erfaßt und durch Anheben oder Absenken des Lampenstromes ausgeregelt. Um die Lichtleistung besser regeln zu können, wird eine über den gesamten Spektralbereich homogene Lichtquelle verwendet, die in ihrer Intensität gezielt ansteuerbar ist.

Einen weiteren wesentlichen Einfluß auf die Druckqualität hat das Kontrast- oder Restpotential der Fotoleitertrommel 12, wenn sie aus z. B. einem geregelten Aufladepotential mit definierter Belichtung entladen wird. Trotz geregeltem Aufladepotential ergeben sich über das Fotoleiterexemplarspektrum sehr deutliche Abweichungen im Restpotential bzw. der Entladefähigkeit. Diese Toleranzen entsprechen zum Teil Abweichungen wie sie bei ungeregelter Aufladung entstehen können. Außer von Exemplarstreuungen der Fotoleitertrommel hängen die Gesamttoleranzen des Rest- bzw. Kontrastpotentiales auch von Leistungsschwankungen des Schreiblichtes und unter Umständen auch von Einflüssen durch den Toner (Entwicklergemisch) ab. Damit ist eine konstante Qualität des Druckergebnisses insbesondere von Vollflächen bzw. beim Abdruck von Bakencodes nicht immer gewährleistet.

Ein zu hohes Restpotential führt zu einer ungenügenden Großflächeneinfärbung.

Eine Regelung des Restpotentiales ist jedoch schwierig. Außerdem ist eine Ausregelung nicht ohne Gefahr für z. B. die Einschreibqualität möglich. Das Restpotential kann jedoch mit Hilfe einer Überwachungseinrichtung erfaßt werden.

Diese Überwachungseinrichtung zur Erfassung des Restpotentials besteht im Prinzip aus in der Ansteueranordnung gespeicherte Testprogrammen. Bei Aufruf von derartigen Testroutinen wird von Zeit zu Zeit über die Druckeinrichtung der Ausdruck einer großflächigen mit Farbe gesättigten Tonermarkierung ausgedruckt. Diese Tonermarkierung wird von der Tonerabtastanordnung TA abgetastet. Diese kann z. B. eine Vielzahl von optoelektrischen Abtasteinrichtungen enthalten, die die Farbsättigung der Tonermarkierung erfassen. Abhängig davon wird ein Ausgangssignal, das der Farbsättigung entspricht, generiert. Dieses Signal wird mit einem maximal zulässigen in der Speichereinrichtung gespeicherten Grenzwert verglichen und in Abhängigkeit von diesem Vergleichsvorgang wird auf der Anzeigeeinrichtung AZ bei Über­ schreitung des Restpotentials ein Warnsignal ausgelöst. Das Wartungspersonal kann nun z. B. durch Veränderung der Vorspannung an der Entwicklerstation oder durch andere Maßnahmen das Restpotential stabilisieren.

Mit einer zweiten Regelstufe wird die Entwicklungseinrichtung zur Sicherung und Optimierung der Entwicklung des Ladungsbildes geregelt.

Zur Regelung der Tonerförderung aus dem Vorratsbehälter TV über die Dosiereinrichung D zur Entwicklerstation 14 wird durch Aufruf einer Testroutine in kurzen Zeitabständen eine Marke auf den Aufzeichnungsträger gedruckt und abgetastet. Abhängig vom Einfärbegrad dieser Marke der durch die Abtasteinrichtung TA erfaßt wird, erfolgt die Steuerung der Förderung des Toners aus dem Vorratsbehälter TV über die Dosiereinrichtung D zur Entwicklerstation 14. Eine Verarmung des Entwicklervorrates in der Entwicklerstation 14 schlägt sich unmittelbar in der Farbdichte der Tonermarkierung nieder.

In weiteren größeren Zeitabständen wird durch Aufruf einer Testroutine "Großflächeneinfärbung", z. B. über das Bedienfeld AZ ein Testmuster generiert und abgetastet. Ist der Einfärbegrad des Testmusters zu gering, so ist zunächst die Einfärbung der Hintergrundbereiche auf der Fotoleitertrommel und/oder auf dem Papier zu prüfen. Ist diese zu hoch, so weist dies auf eine Gerätestörung oder auf ein stark gealtertes Entwicklergemisch hin. Entsprechende Aktivitäten um dieses auszugleichen, können daraufhin ergriffen werden.

Im Falle eines korrekten Einfärbegrades des Hintergrundbereiches kann durch Korrektur der Entwicklerwalzenvorspannung oder des Arbeitspunktes der Tonerförderregelung erneut eine Verbesserung der Großflächenfärbung erreicht werden.

Über die Abtasteinrichtung TA läßt sich ebenfalls der Hintergrundbereich von Druckbildern überwachen. Diese Hintergrundeinfärbung kann dabei beständig erfolgen. Überschreitet die Hintergrundeinfärbung ein zulässiges Maß, so wird zunächst wieder der Einfärbegrad der Großfläche überprüft. Ist dieser innerhalb der zulässigen Grenzen, so kann er wie bei der Bemessung der Großflächeneinfärbung beschrieben und korrigiert werden.

Eine weitere Möglichkeit, die Druckqualität zu überprüfen, besteht in der Messung von der Rasterwidergabe.

Aufgrund von im Feinbereich unterschiedlichen Entladecharakteristiken des fotoempfindlichen Aufzeichnungsmaterials kann eine definierte Rasterwidergabe beeinträchtigt werden. So verändert beispielsweise eine sehr gut entladbare Fotoleiterschicht ein Raster zu höheren bzw. dunkleren Werten, während eine etwas schlechter entladbare Fotoleiterschicht den Rasterdruck behindert. Da das menschliche Auge in diesem Punkt sehr empfindlich ist und deshalb in dieser Hinsicht hohe Anforderungen gestellt werden müssen, ist es notwendig, diese Toleranz zu korrigieren. Dies erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß in gewissen Zeitabständen eine Rastermarke, welche in einem Bereich von 25 bis 75% Sättigung liegt, gedruckt und abgetastet wird. Durch Vermessung des Testmusters durch einen geeigneten Abtaster der z. B. entsprechend dem Abtaster TA ausgebildet sein kann, wird die Abweichung von einem gespeicherten Sollwert festgestellt. Die notwendige Korrektur erfolgt durch definierte Anpassung der Schreib-Licht-Leistung, d. h. durch Anpassung der Lichtleistung des Zeichengenerators 13, was z. B. durch Erhöhung der LED-Spannung geschehen kann.

Mit einer dritten Regelstufe zur Sicherung und Optimierung des Umdruckers wird die Umdruckstation prinzipiell geregelt.

Es hat sich herausgestellt, daß die Einstellung eines optimalen Umdruckcorotronstromes in der Coronaeinrichtung UK der Umdruckstation 15 stark abhängig ist von der verwendeten Papiergewichtsklasse sowie von der Papierbreite, außerdem von der Corotronverschmutzung selbst. Um die Umdruckcoronaeinrichtung optimal einstellen zu können, wird über das Bedienfeld AZ mit seiner tastaturartig ausgestalteten Eigabeeinrichtung die Papierbreite und die Papierdicke eingegeben und über die Gerätesoftware der vorher aus Erfahrungswerten ermittelte zugeordnete optimale Umdruckcorotronstrom eingestellt. Prinzipiell läßt sich das auch mit einer hier nicht dargestellten Erfassungseinrichtung automatisch feststellen, die z. B. beim Verlassen der Einzelbätter über die Zuführkanäle 11 über eine optoelektronische Abtasteinrichtung die Dicke und Größe und damit die entsprechenden Kenngrößen erfaßt.

Durch die drei Regelstufen werden alle für die Druckqualität wichtigen Parameter erfaßt und stabilisiert. Hierdurch ist es möglich, die Arbeitspunkte der verschiedenen Parameter ohne Betrachtung der Worst-Case-Bedingungen in optimale Bereiche zu legen und somit die maximal erreichbare Qualität ständig sicher zu gewährleisten.

Des weiteren können die im Verlauf der Regelprozesse erfaßten und ermittelten Daten für Prüf- und Servicezwecke genutzt werden.

Die Struktur dieses als Programm geführte Elektrofotografie bezeichneten Regelprozesse ist in der Fig. 5 aufgelistet. Eine Gesamtübersicht des Regelkonzeptes ist aus der Fig. 6 entnehmbar. Die dargestellten Regelkreise der Fig. 6 sind weitgehend in sich geschlossen um ein übersichtliches und undefiniertes Regelverhalten auszuschließen. Die Beeinflussung der einzelnen Regelkreise von außen erfolgt lediglich in Form einer Abänderung einer variablen Größe.

Zusammengefaßt sind die Gesamtfunktionen der mikroprozessorgesteuerten Regelanordnung wie folgt:

Regelung des Aufladepotentials der Fotoleitertrommel
Neben einer deutlichen Toleranzverkleinerung liegt über den im Mikroprozessor ermittelten Einstellwert des Ladecorotronstromes für Diagnosezwecke die Information vor, ob die Verhältnisse im elektrofotografischen Durckprozeß noch regulär sind.

So kann eine starke Verminderung oder Erhöhung der Aufladefähigkeit der Fototleitertrommel, bewirkt durch äußere Einlüsse wie Temperatur, Toner usw. erkannt und ausgewertet werden.

Weiterhin können für Diagnose- und Ferndiagnosezwecke verschiedene Testprogramme routinemäßig oder auf Befehl ablaufen, Grey-Veil-Test ect.

Erfassung des Restpotentials (Entladepotential)
Die Information über das Restpotential der Fotoleitertrommel liefert wertvolle Hinweise über den aktuellen Zustand des elektrofotografischen Druckwertes.

So kann der Wert des Restpotentiales beispielsweise Aufschluß darüber geben, ob der Druck von anspruchsvollen Programmen (Balkencode) mit hoher Qualität möglich ist.

Weiterhin kann z. B. durch Toner bewirkte Verschlechterung der Entladefähigkeit erkannt und überwacht werden.

Regelung der Einfärbefähigkeit
Angesichts der relativ großen Schwankungen der Einfärbung von Großflächen kann die Information über den Einfärbegrad dazu benutzt werden, die Vorspannung der Entwicklerstation in gewissen Grenzen anzupassen.

Zusätzlich kann die Information zur ständigen Qualitätskontrolle verwendet werden.

Weiterhin liefert die Messung des Einfärbegrades bei definierter Vorspannung der Entwicklerstation wertvolle Aussagen über den Zustand des Entwicklergemisches, Diagnose- Ferndiagnose bzw. Überwachung der Laufzeit der Druckein­ richtung.

Erfassung und Korrektur der Hintergrundeinfärbung
Die Erfassung und Überwachung der Hintergrundeinfärbung stellt eine ständige Druckqualitätskontrolle dar. Eine Korrektur bei unbefriedigendem Hintergrund kann durch Verringerung der Vorspannung an den Entwicklerwalzen erfolgen. Weiterhin können Diagnoseprogramme neben den aktuellen Werten auch Aufschluß über die Sicherheitsreserven gegenüber Erhöhung der Vorspannung der Entwicklerstation sowie gegenüber Ladungsabsenkungen geben.

Regelung des Umdruckstromes
Die Regelung bzw. Korrektur des Umdruckstromes stellt eine gleichbleibende und qualitativ hochwertige Übertragungs­ qualität sicher. Weiterhin gibt der Einstellwert des Corotrons Aufschlüsse über die bestehenden Verhältnisse und kann für Diagnosezwecke zur Verfügung gestellt werden.

Claims (8)

1. Elektrofotografische Druckeinrichtung mit
einem zeichenabhängig gesteuerten Zeichengenerator (13) zur Erzeugung eines Ladungsbildes auf einem Fotoleiter (12);
einer Entwicklerstation (14) zum Einfärben des Ladungsbildes mit Toner;
einer Umdruckstation (15) mit einer Corona-Einrichtung (UK) zum Übertragen des eingefärbten Ladungsbildes auf einen Aufzeichnungsträger;
einer Reinigungsstation (16);
einer Entladestation (17) zum Entladen des Fotoleiters durch Belichtung und
einer Ladestation (18) zum Aufladen des Fotoleiters (12), dadurch gekennzeichnet, daß die Druckeinrichtung eine prozeßgesteuerte Regelanordnung (Fig. 6) zur Erfassung und Regelung der wesentlichen Be­ triebsparameter des elektrofotografischen Prozesses auf­ weist,
mit einer ersten Regelstufe zur Stabilisierung des elektrofotografischen Prozesses auf dem Fotoleiter (12) durch Regelung des Aufladepotentials (18), der Entladebelichtung (17) und durch Erfassung und Überwachung des Restpotentials (SL),
mit einer zweiten Regelstufe zur Sicherung und Optimierung der Entwicklung des Ladungsbildes durch Regelung der Tonerzufuhr zum Entwicklungsbereich (GS) und der Einfärbung des Ladungsbildes und
mit einer dritten Regelstufe zur Sicherung und Optimierung des Umdruckes durch Erfassung der spezifischen Aufzeichnungsträgergrößen und Regelung der Corona-Einrichtung (UK).

2. Verfahren zum Betrieb einer einen Zeichengenerator (13), eine Entwicklerstation (14), eine Umdruckstation (15) mit Corona-Einrichtung (UK), eine Reinigungsstation (16), eine Entladestation (17) mit Belichtungseinrichtung und eine Ladestation 18 enthaltende elektrofotografische Druckeinrichtung mit folgenden Verfahrensschritten

• a) vor der eigentlichen Entwicklung des Ladungsbildes werden in einer ersten Regelstufe die elektrofotografischen Parameter des Fotoleiters (17) wie Aufladepotential (18), Entladebelichtung (17) und Restpotential (SL) erfaßt und/oder stabilisiert um definierte Parameter für den Entwicklungsprozeß bereitzustellen
• b) in einer zweiten Regelstufe erfolgt die Regelung des Entwicklungsprozesses über die Betriebsparameter der Entwicklerstation wie Tonerzufuhr (14), Einfärbungsgrad und Kontrast des Druckbildes und
• c) in einer dritten Regelstufe werden die spezifischen Kenngrößen des Aufzeichnungsträgers erfaßt und in Abhängigkeit davon die Corona-Einrichtung (UK) in der Umdruckstation (15) geregelt.

3. Elektrofotografische Druckeinrichtung nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch einen ersten Regelkreis, der über einen Ladesensor (SL) unmittelbar vor der Entwicklerstation (14) das Aufladepotential des Fotoleiters (12) erfaßt und in Abhängigkeit davon ein Ladecorotron (18) der Ladestation regelt.

4. Elektrofotografische Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Regelung der Belichtung in der Entladestation (17) unter Verwendung einer in ihrer Intensität gezielt ansteuerbaren homogenen Belichtungseinrichtung.

5. Elektrofotografische Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Überwachung des Restpotentials auf dem Fotoleiter (12) nach der Entladung durch die Entladestation.

6. Elektrofotografische Druckeinrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung die nach Aufruf einer Textroutine auf dem Aufzeichnungsträger den Abdruck eines Testmusters veranlaßt und die eine Abtasteinrichtung (TA) zum Erfassen des Testmusters enthält und daß die Einrichtung in Abhängigkeit von der Abtastung des Testmusters ein Warnsignal (AZ) generiert.

7. Elektrofotografische Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Regelung des Entwicklungsprozessors (14) die nach Aufruf einer Testroutine den Abdruck eines Testmusters auf dem Aufzeichnungsträger bewirkt und die eine Abtasteinrichtung (TA) für das Testmuster aufweist, wobei die Einrichtung in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal der Abtasteinrichtung (TA) die Tonerförderung regelt oder ein Warnsignal generiert.

8. Elektrofotografische Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Regelung des Umdruckes, die die spezifischen Kenngrößen des Aufzeichnungsträgers über eine Eingabeeinrichtung (AZ) erfaßt und in Abhängigkeit davon die Corona-Einrichtung (UK) in der Umdruckstation einstellt.