DE4228560C2 - Bilderzeugungsgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bilderzeugungsgerät, bei dem die Oberfläche eines Fotoleiters mit einer Aufladewalze aufgela­ den wird. Ein solches Gerät ist aus JP 1-154175 (A) be­ kannt.

Bei einem Bilderzeugungsgerät, das einen Bilderzeugungspro­ zeß unter Verwendung eines Fotoleiters mit Fotoleitschicht ausführt, ist es bekannt, daß eine Eigenschaftsverschlechte­ rung des Fotoleiters zu einer Verringerung der Qualität des erzeugten Bildes führt. Wenn z. B. das Oberflächenpotential des Fotoleiters aufgrund der Verschlechterung zunimmt, kön­ nen Ladungen bei einem Entwicklungsprozeß nicht ausreichend gelöscht werden und es tritt Schleierbildung im erzeugten Bild auf, was zu verschlechterten Bildern führt. Demgemäß ist es erforderlich, den Fotoleiter abhängig vom Ausmaß der Verschlechterung auszutauschen, um dauernd Bilder hoher Sta­ bilität und Qualität zu erhalten. Herkömmlicherweise wurde der Fotoleiter üblicherweise dann ersetzt, wenn die Anzahl der erzeugten Bilder eine vorgegebene Zahl erreichte (z. B. etwa 40.000).

Diese bekannte Weise zum Beurteilen des Zeitpunktes zum Aus­ wechseln des Fotoleiters basiert auf einer vorgegebenen An­ zahl erzeugter Bilder, unabhängig vom tatsächlichen Abnut­ zungszustand des Fotoleiters. Weiterhin wurde angesichts der Streuung der individuellen Lebensdauer von Fotoleitern der Schwellenwert für die Anzahl zu erzeugender Bilder beim Aus­ tauschverfahren auf Grundlage des Zählwerts auf einen sehr niedrigen Wert eingestellt, um auch die Fälle mit niedriger Lebensdauer zu berücksichtigen. Infolgedessen ist es sehr üblich, daß ein immer noch verwendbarer Fotoleiter ausge­ wechselt wird.

In dem Dokument DE 30 15 859 A1 ist ein Bilderzeugungsgerät beschrieben, bei dem das Oberflächenpotential des Fotolei­ ters berührungslos gemessen wird. Hierzu weist das Bilder­ zeugungsgerät ein Oberflächenpotential-Elektrometer auf, dessen Ausgangssignal mit enormen Schaltungsaufwand ausge­ wertet wird. Mit Hilfe der Auswertung kann gegebenenfalls das Oberflächenpotential des Fotoleiters auch nur sehr auf­ wendig korrigiert werden.

Es sind jedoch auch Bilderzeugungsgeräte bekannt, bei denen durch eine Messung ermittelt wird, ob der Photoleiter ausge­ tauscht werden sollte. So beschreibt das Dokument JP 63-133166 (A) ein Gerät mit Koronaladeeinrichtung und einer Meß­ einrichtung zum Erfassen des Potentialunterschieds zwischen belichteten und unbelichteten Stellen auf dem Photoleiter, die zuvor durch die Koronaeinrichtung geladen wurden. Sobald die Potentialdifferenz kleiner als ein Schwellenwert ist, wird eine Anzeige ausgegeben, die darüber informiert, daß der Photoleiter ausgetauscht werden sollte.

Aus dem Dokument JP 64-66669 (A) ist ein Bilderzeugungsgerät mit einer Koronaladeeinrichtung und einer Einrichtung für die Gesamtmenge der zum Photoleiter transportierten Ladungs­ träger, also für das Integral des Ladestroms, bekannt. Auf­ grund dieses Integrals wird entschieden, ob der Photoleiter eine vorgegebene Lebensdauer erreicht hat.

Aus dem Dokument JP 54-44 524 (A) ist ein elektrostatisches Aufzeichnungsgerät bekannt, bei dem zur automatischen Detek­ tierung und quantitativen Bestimmung der Abnutzung des für die elektrischen Ladungen vorgesehenen Transportbandes die Impe­ danz zwischen dessen elektrisch leitenden Grundschicht und dessen unlösbar mit dieser verbundenen Ladungsträgerschicht zu deren quantitativer Messung mit, einem Vergleichswiderstand verglichen wird, wobei die Abnutzung anhand einer unterhalb einer bestimmten Schwelle liegenden Impedanz angezeigt wird.

Ein anderes Bilderzeugungsgerät mit einer Koronaladeeinrich­ tung und einer Strommeßeinrichtung ist aus dem Dokument JP 57-172362 (A) bekannt. Hier wird die Stromstärke zum Zweck des Einstellens des Ladestroms auf einen konstanten Wert ge­ messen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bilderzeu­ gungsgerät der eingangs genannten Art anzugeben, das bei einfachem Aufbau dazu in der Lage ist, durch eine Messung zu erkennen, ob der Photoleiter ausgetauscht werden sollte.

Das erfindungsgemäße Bilderzeugungsgerät ist durch die Lehre von Anspruch 1 gegeben. Es handelt sich um ein Gerät mit einer Aufladewalze zum Aufladen des Photoleiters. Als Meß­ einrichtung zum Beurteilen der Lebensdauer des Photoleiters ist eine solche vorhanden, die die Stärke des Ladestroms mißt. Die Ladewalze ist dabei zugleich ein Bestandteil der Meßvorrichtung. Der Ladestrom hat bei einem neuen Photo­ leiter einen bestimmten Wert. Je älter der Photoleiter wird, desto stärker steigt der Ladestrom an, der proportional zum Ladungspotential der Oberfläche des Fotoleiters ist (siehe Fig. 5 und 6). Sobald diese Strom­ änderung einen Schwellenwert überschritten hat, führt dies zur Beurteilung, daß der Photoleiter ausgetauscht werden sollte.

Vorzugsweise wird der Strom mit Hilfe der an einem Meßwider­ stand abfallenden Spannung gemessen, und diese Spannung wird mit einer fest vorgegebenen Spannung verglichen. Wenn die Differenzspannung einen vorgegebenen Schwellenwert über­ steigt, ist dies das Zeichen dafür, daß der Photoleiter aus­ getauscht werden sollte.

Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung ge­ hen aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungs­ beispiele hervor, wie sie durch die beigefügten Zeichnungen veranschaulicht werden.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Kopiergerätes gemäß ei­ nem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bilderzeu­ gungsgerätes mit Beurteilungseinrichtung für die Lebensdauer des Fotoleiters.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm wesentlicher Teile beim Ausfüh­ rungsbeispiel des Bilderzeugungsgeräts gemäß Fig. 1, das an­ zeigt, wie die Einrichtung zum Beurteilen der. Lebensdauer des Fotoleiters angeordnet ist.

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das eine bei der Erfindung verwendete Beurteilungsschaltung für die Lebensdauer des Fo­ toleiters zeigt.

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm zum Erläutern des Betriebs der Beurteilungseinrichtung von Fig. 2.

Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Aus­ maß der Eigenschaftsverschlechterung des Fotoleiters und dem Oberflächenpotential zeigt; und

Fig. 6 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwi­ schen dem Ausmaß der Eigenschaftsverschlechterung des Foto­ leiters und dem Wert des durch die Ladewalze fließenden Stroms zeigt.

Im mittleren Bereich des Kopiergeräts von Fig. 1 und 2 ist ein trommelförmiger Fotoleiter 11 mit einem zylindrischen Träger 11a und einer photoleitenden Schicht 11b in der durch den Pfeil in der Zeichnung angedeuteten Richtung drehbar angebracht. Eine La­ dewalze 12, eine Entwicklereinrichtung 13, eine Übertragungs/­ Ablöse-Einrichtung 14, eine Reinigungseinrichtung 15 und ei­ ne Entladelampe 16 sind um den Fotoleiter 11 herum angeord­ net, wie in Fig. 2 dargestellt. Die Ladewalze 12 steht in Kontakt mit dem Fotoleiter 11, um diesen aufzuladen. Eine Stromermittlungschaltung ermittelt die Stärke des Stroms, der beim Aufladen der Oberfläche des Fotoleiters 11 durch denselben fließt. Eine zu kopierende Vorlage 18a wird auf eine Vorlagenplatte 18 aus durchsichtigem Material aufge­ legt. Ein optisches System 19 mit einer Kopierlampe 19a, Spiegeln 19b bis 19g und einer Linse 19h ist unter der Vor­ lagenplatte 18 angeordnet.

Eine erste Spiegeleinheit, die aus der Kopierlampe 19a und dem Spiegel 19b besteht, und eine zweite Spiegeleinheit, die aus den Spiegeln 19c und 19d besteht, bewegen sich entlang der Vorlagenplatte 18 unterhalb derselben, um die auf diese aufgelegte Vorlage 18a abzurastern. Das von der Vorlage 18a reflektierte Licht wird auf den Fotoleiter 11 geführt, auf dem über die Spiegel 19b bis 19g und die Linse 19h ein Entlade­ prozeß ausgeführt wird, um ein elektrostatisches latentes Bild auf dem Fotoleiter auszubilden.

Je höher der Belichtungspegel der Kopierlampe 19a ist, desto größer ist die von der Vorlage insgesamt reflektierte Licht­ menge, wodurch auf dem Fotoleiter 11 mehr Ladungen gelöscht werden. Demgemäß wird das resultierende Bild insgesamt hel­ ler.

Auf der Oberfläche des Kopiergerätes ist eine Bedienkonsole 25 angeordnet, die eine Fotoleiteraustausch-Warnlampe 25a aufweist.

Eine Bedienkonsolen-Steuerungsschaltung 24 zeigt dem Benut­ zer auf ein von einer CPU 21 ausgegebenes Warnsignal hin an, daß der Fotoleiter 11 auszutauschen ist.

Der Fotoleiter 11 ist geerdet, wodurch ein Stromkreis zwischen der Ladewalze 12 und dem Fo­ toleiter 11 ausgebildet ist. Demgemäß führt jedes Ansteigen des Oberflächenpotentials des Fotoleiters aufgrund einer Ei­ genschaftsverschlechterung desselben zu einer Erhöhung des elektrischen Stroms, der durch die Ladewalze 12 fließt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Lebenserwartung des Fotoleiters durch Messen der Stromstärke durch die Lade­ walze abgeschätzt.

Unter besonderer Bezugnahme auf Fig. 3, die ein Blockdia­ gramm für die Fotoleiterlebensdauer-Beurteilungsschalung ist, wird diese nun beschrieben.

Eine Konstantspannungsquelle 7 ist mit der Ladewalze 12 über einen Widerstand R1 verbunden, wobei die beiden Enden A und B dieses Widerstandes R1 mit den Eingängen einer Differenzverstär­ kungsschaltung 8 verbunden sind. Die Ausgangsseite eines Komparators 9 ist mit einer Steuerung 10 verbunden, deren Ausgang an den invertierenden Eingang des Komparators 9 an­ geschlossen ist. Darüber hinaus ist die Steuerung über eine Bedienkonsolen-Steuerschaltung 24 mit einer Bedienkonsole 25 verbunden.

Wenn das Oberflächenpotential des Fotoleiters über einen vorgegebenen Wert ansteigt, würden Schleier im erzeugten Bild auftreten. Eine Bezugsspannung wird vorab in der Steue­ rung 10 abgespeichert. Diese Bezugsspannung entspricht der Differenz zwischen dem Potential der Konstantspannungsquelle und dem Oberflächenpotential des Fotoleiters im Zustand, wenn Schleier im erzeugten Bild auftreten. Das Potential wird dadurch erfaßt, daß es sich proportional zum durch die Ladewalze 12 fließenden Strom ändert. Wenn ein Ladestrom durch den Widerstand R1 fließt, tritt eine Potentialdif­ ferenz zwischen den Endpunkten A und B des Widerstands R1 in Fig. 3 auf, da die Konstantspannungsquelle 7 über den Wider­ stand R1 mit der Ladewalze 12 verbunden ist. Die Potential­ differenz nimmt proportional zur Größe des Ladestroms zu. Die Potentialdifferenz zwischen A und B wird durch die Dif­ ferenzverstärkerschaltung 8 verstärkt, deren Ausgangssignal dann durch den Komparator 9 mit der Bezugsspannung vergli­ chen wird. Wenn die Spannung am Punkt C aufgrund einer Zu­ nahme des Ladestroms die Bezugsspannung übersteigt, was durch den vorstehend genannten Vergleich festgestellt wird, kehrt sich das Ausgangssignal vom Komparator um, was ein Be­ urteilungsergebnis dahingehend liefert, daß der Fotoleiter das Ende seiner Lebensdauer erreicht hat. Dieses Beurtei­ lungssignal wird in die Steuerung 10 eingegeben, die dann den Betriebsabschnitt des Kopiergerätes so ansteuert, daß das Erfordernis des Austausches des Fotoleiters auf Grundla­ ge des Beurteilungssignals angezeigt wird. Der Wert des Wi­ derstandes R1 ist im Vergleich zum Widerstand der Ladewalze 12 so klein, daß er vernachlässigt werden kann.

Wenn die an den positiven (+) Anschluß angelegte Spannung (diese Spannung nimmt zu, wenn die Restlebensdauer des Foto­ leiters abnimmt) kleiner ist als die an den negativen (-) Anschluß gelegte Bezugsspannung, gibt der Komparator 9 beim Beispiel den logischen Wert "0" aus (das Ausgangssignal geht bei minus X Volt in Sättigung), während im umgekehrten Fall der Komparator 9 den logischen Wert "1" ausgibt (das Aus­ gangssignal geht bei plus X Volt in Sättigung).

Die Bezugsspannung wird daher auf die Spannung gesetzt, die am Ende der Lebensdauer des Fotoleiters vorliegt (dieser Wert wird durch Versuche herausgefunden, da er vom Fotolei­ termaterial abhängt). Der Ausgangszustand (1 oder 0) des Komparators 9 wird durch die Steuerung 10 überprüft, um die Lebensdauer des Fotoleiters zu beurteilen (wenn sich das Ausgangssignal von 0 auf 1 ändert, bedeutet dies, daß die Lebensdauer des Fotoleiters abgelaufen ist, das heißt, daß dieser ausgewechselt werden muß).

Der Betrieb des vorgenannten Kopiergerätes wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben.

Zunächst wird als Vorbereitungsprozeß das Kopiergerät zum Aufwärmen gestartet (Schritt S1) und dann wird der Fotolei­ ter 11 angetrieben (Schritt S2), die Ladewalze 12 wird ange­ trieben (Schritt S3), der Strom, der durch die Ladewalze 12 fließt, wird anschließend mit Fortschreiten des Bilderzeu­ gungsprozesses gemessen (Schritt S4), die Ausgangsspannung der Operationsverstärkerschaltung 8 (am Punkt C von Fig. 3) wird mit dem zuvor in der Steuerung 10 abgespeicherten Be­ zugsspannungswert verglichen, um zu bestimmen, ob die Erste­ re gleich groß ist wie oder größer ist als die Letztere (Schritt S5); wenn das Ergebnis "Ja" ist, wird der Kopierab­ lauf angehalten (Schritt S6) und die Fotoleiteraustausch- Warnlampe auf der Bedienkonsole wird zum Aufleuchten ge­ bracht, um das Erfordernis einer Auswechslung des Fotolei­ ters 11 anzuzeigen (Schritt S7).

Wenn in Schritt S5 das Ergebnis andererseits "Nein" ist, wird ermittelt, ob der Fotoleiter und andere Komponenten ausreichend warm dafür sind, daß das Kopiergerät richtig be­ trieben werden kann (Schritt S8). Wenn das Ergebnis "Ja" ist, startet der Kopierbetrieb, wohingegen dann, wenn das Ergebnis "Nein" ist, der Schritt S8 wiederholt wird, bis das Ergebnis "Ja" wird.

Beim vorgenannten Schritt S6 muß der Kopierbetrieb nicht notwendigerweise angehalten werden.

Nachfolgend wird der Betrieb des Kopiergerätes unter Bezug­ nahme auf in der Praxis gemessene Werte beschrieben.

Wenn angenommen wird, daß die Spannung im Punkt A 1,3 kV ist, der Widerstand R1 einen Wert von 10 kΩ aufweist, die Ausgangsspannung am Punkt C im normalen Zustand vor Ablauf der Lebensdauer des Fotoleiters 5 V ist und die Bezugsspan­ nung 7 V ist, steigt die Ausgangsspannung am Punkt C über 5 V, wenn sich die Lebensdauer des Fotoleiters ihrem Ende nähert, wobei das logische Ausgangssignal vom Komparator 9 "0" ist. Wenn die Bezugsspannung von 7 V nur leicht überschritten wird, ändert sich das logische Aus­ gangssignal vom Komparator 9 von "0" auf "1" und die Steue­ rung 10 stellt diese Änderung fest, um daraufhin die Warnung auszugeben, die anzeigt, daß der Fotoleiter ausgetauscht werden sollte.

Da bei der Erfindung der Ladungszustand des Fotoleiters di­ rekt aufgrund der Stärke des Stroms festgestellt wird, der durch die Ladewalze zum Aufladen des Fotoleiters fließt, kann die Lebensdauer eines individuellen Fotoleiters genau beurteilt werden. Daher wird der Nachteil vermieden, daß ein noch brauchbarer Fotoleiter zum Abfall kommt, was beim her­ kömmlichen Beurteilungsverfahren mit Zählvorgang zum Beur­ teilen der Lebensdauer des Fotoleiters geschah. Beim erfin­ dungsgemäßen Gerät kann die Beurteilungsschaltung für die Lebensdauer des Fotoleiters den durch den Fotoleiter flie­ ßenden Strom genau messen, was durch eine V/I-Umwandlung durch Einfügen des Widerstandes zwischen die Ladewalze und die Konstantspannungsquelle 7 erfolgt. Da der Detektor zum Mes­ sen der Stärke des durch die Ladewalze fließenden Stroms und die Beurteilungseinrichtung aus einfach aufgebauten und bil­ ligen Elementen, wie einem Widerstand, einem Komparator, usw. bestehen, sind die Herstellkosten niedrig, wodurch Ab­ fall vermieden wird, wie er entstehen würde, wenn ein teue­ rer Detektor für einen Fotoleiter verwendet würde oder wenn der Fotoleiter immer nach einer relativ kleinen Anzahl von Kopien ersetzt würde, z. B. nach nur 40.000 Kopien.

Claims (5)

1. Bilderzeugungsgerät mit einem trommelförmigen Fotoleiter (11), dessen Oberfläche mit einer Ladewalze (12) aufgeladen wird, die mit der Oberfläche des Fotoleiters (11) in Kontakt steht, gekennzeichnet durch eine Beurteilungseinrichtung (17) für die Lebensdauer des Fotoleiters (11)

• 1. mit einer Einrichtung zum Messen der Änderung der Stärke des Stroms, der durch die Ladewalze (12) fließt, und
• 2. mit einer Einrichtung (9) zum Beurteilen, daß der Fotoleiter (11) ausgetauscht werden sollte, wenn die Änderung der Stromstärke einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beurteilungseinrichtung (17) für die Lebensdauer des Foto­ leiters eine Schaltung ist, die eine Konstantspannungsquelle (7), die über einen Widerstand (R1) mit der Ladewalze (12) verbunden ist, eine Differenzverstärkerschaltung (8) zum Verstärken der Potentialdifferenz zwischen den beiden Enden des Widerstandes (R1), einen Komparator (9) zum Vergleichen der Ausgangsspannung der Differenzverstärkerschaltung mit einer Bezugsspannung, eine Steuerung (10) und eine Bedien­ konsolen-Steuerschaltung (24) aufweist.

3. Gerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es eine Warneinrichtung (25a) aufweist, um ab­ hängig vom Ergebnis der Beurteilungseinrichtung (17) anzu­ zeigen, ob es erforderlich ist, den Fotoleiter auszuwech­ seln.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (9) und die Steuerung (10) in ei­ ner CPU (21) ausgebildet sind.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die CPU (21) ein ROM zum Speichern eines Programms und ein RAM zum Speichern von Daten gemäß dem im ROM gespeicherten Pro­ gramm aufweist.