DE4336690A1 - Einrichtung zum Messen von elektrischen Potentialkontrasten (Potentialunterschieden) - Google Patents

Description

Es ist eine Einrichtung zum Messen von elektrischen Potentialkontrasten (Potentialunterschieden) auf Oberflächen bekannt, die ein Ladungsbild aufweisen, mittels einer Meßsonde (WO 91/18 287).

Bei Fotoleitern, wie sie in elektrofotografischen Kopierern oder Druckern verwendet werden oder bei jeder anderen Art von Dielektrikum, werden durch das Aufbringen von elektrischen Ladungen Potentialmuster erzeugt. Dielektrika werden z. B. in Geräten eingesetzt, bei denen die Ladungsmuster ionografisch, d. h. durch das bildmäßige Schalten eines Ionenstroms zu dem Dielektrikum aufgebracht worden sind.

Als bisherige Methode zur Bestimmung der Oberflächenpotentiale haben sich Meßsonden durchgesetzt, die nach einem Schwingungs- Kompensationsprinzip arbeiten. Dabei wird ein schwingendes Metallplättchen in die Nähe der zu messenden aufgeladenen Oberfläche gebracht. Der durch die Schwingungen wechselnde Abstand zwischen Metallplättchen und Oberfläche führt zu einem Verschiebungsstrom in dem elektrischen Stromkreis des Metallplättchens. Eine phasenempfindliche Regelung benutzt dieses Meßsignal, um eine in der Nähe des Metallplättchens befindliche, aber gegenüber der Meßfläche angeordnete Metallfläche so lange aufzuladen, bis dieser Zwischenraum feldfrei wird und damit auch der Verschiebestrom verschwindet.

Dieses Verfahren bzw. diese Vorrichtung weisen jedoch für die beschriebenen Anwendungen einige nachfolgend aufgeführte Nachteile auf:

• - Die Potentiale sind nur am Ort der Meßsonde bzw. bei bewegter Meßfläche nur in der Spur der Meßfläche bestimmbar, andernfalls müßten entweder die Meßsonde verschoben oder mehrere Meßsonden verwendet werden,
• - zur Potentialmessung ist eine gewisse Einschwing- bzw. Regelungszeit für das Metallplättchen bzw. die phasenempfindliche Regelschaltung erforderlich, d. h. schnelle Potentialänderungen, wie bei feinen, an der Meßsonde vorbeibewegten Mustern sind nicht erkennbar,
• - die Ortsauflösung ist durch die Metallplättchengröße und deren Abstand begrenzt,
• - die Schwingungsfrequenz des Metallplättchens kann durch Verschmutzungen verändert und damit die Meßgenauigkeit beeinträchtigt werden,
• - zur Bestimmung des Oberflächenpotentials muß in der Auswertungselektronik eine Referenzspannung von gleicher Höhe wie die der Meßfläche erzeugt werden
• - und Meßsonde und Auswertungselektronik sind verhältnismäßig kompliziert und teuer.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine verbesserte Messung der Oberflächenpotentiale zu ermöglichen, um eine Konstanthaltung zu bewirken oder einen Einfluß auf ihre gezielte Änderung auszuüben.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß mit der Meßsonde bei gleichbleibendem festeingestellten Abstand in Abhängigkeit von dem verwendeten Ladungsmuster auch an jedem beliebigen Ort der Meßfläche gemessen werden kann, ohne die Meßsonde zu verschieben wie bei punktförmigen Meßsonden, daß eine Einschwingung bzw. eine Regelzeit für die Sonde entfällt, daß schnelle Potentialänderungen wie bei feinen, an der Meßsonde vorbeibewegten Mustern erkennbar werden, daß eine verbesserte Ortsauflösung erzielt wird, daß eine mögliche Verschmutzung keinen Einfluß auf die Meßgenauigkeit mehr ausübt, daß keine Referenzspannung zur Bestimmung des Oberflächenpotentials in der Auswerteelektronik erzeugt werden muß und daß dadurch keine Hochspannung erzeugt werden muß und daß schließlich die Meßsonde einfach und wirtschaftlich herstellbar ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 2 angegeben. In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Abstand zwischen Meßsonde und Oberfläche derart bestimmt ist, daß ein Ladungsmuster mit bekannter Ladungsverteilung auf die aufladbare Oberfläche bzw. eine wechselnde Ladung bekannter Höhe auf einen metallischen Grundkörper unterhalb der elektrisch aufladbaren Oberfläche aufgebracht ist. Damit wird eine Kalibrierung erzielt, die während der Montage oder im Service eingestellt werden kann, also jederzeit wiederholt, d. h. neu eingestellt werden kann.

Nach weiteren Merkmalen wird vorgeschlagen, daß die Meßsonde und die Oberfläche relativ zueinander bewegbar sind. Da der Meßmodus die Relativbewegung erfordert, ist eine solche Einstellbarkeit vorteilhaft.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die absolute Aufladehöhe der Meßfläche durch diejenige Aufladung des metallischen Grundkörpers bestimmt ist, bei der das Meßsignal des auf der elektrisch aufladbaren Oberfläche vorhandenen Ladungsmusters verschwunden ist. Vorteilhafterweise wird die Sonde dadurch kalibriert.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Meßsonde Bestandteil eines elektrofotografischen oder ionografischen Gerätes ist, entweder als separates Bauteil oder als Bestandteil vorhandener Gerätekomponenten, bei denen über die Auswertung der Meßsignale die Aufladung konstant haltbar oder kontrolliert veränderbar ist. Ein besonderer Vorteil dieser Ausgestaltung ist, daß die Signale von den vorhandenen Bauteilen, in der Nähe der zu messenden Oberfläche abgegriffen werden können.

Eine breite Anwendbarkeit der Meßergebnisse ergibt sich dadurch, daß Meßsignale über die nachgeschaltete Auswerte-Elektronik zur Messung, Regelung, Überwachung und/oder Optimierung der die Aufladung eines Fotoleiters beeinflussenden Parameter einer Aufladungseinheit, einer Belichtungseinheit, einer Transfereinheit, einer Reinigungseinheit sowie sonstiger elektrophotographischer Baugruppen einsetzbar sind.

Nach weiteren Merkmalen ist vorgesehen, daß die der Meßfläche zugewandte Schneidenkante stumpf geformt ist. Die Meßsonde kann dadurch ohne großen fertigungstechnischen und toleranzbedingten Aufwand hergestellt werden und ist dementsprechend wirtschaftlich.

Die Beständigkeit der Meßeinrichtung wird dadurch erzielt, daß die Meßsonde aus einem steifen Körper besteht.

Die Erfindung ist ferner dahingehend weiterentwickelt, daß die Schneidenkantenlänge der Meßsonde zumindest der zur Schneidenkante parallelen Ausdehnung der Ladungsmuster entspricht. Die Meßinformationen können dadurch von jedem geometrischen Ort erhalten werden und die Meßsignale können von Ladungsmustern unterschiedlicher Größe herrühren.

Eine weitere Verbesserung der Erfindung besteht darin, daß die Dicke der schneidenförmigen Meßsonde geringer als die Breite eines balkenförmigen Flächenelementes eines Ladungsmusters ist. Beim Abtasten werden dementsprechend sicher Meßsignale erzeugt. Gleichzeitig kann man dadurch den Beginn und das Ende der Ladungskante genau erfassen.

Schließlich wird vorgeschlagen, daß eine mittelnde Messung über Ladungsmuster, die wiederum aus einer feinen Ladungsstruktur bestehen, (wie sie zur Darstellung von Grautönen bei einem elektrofotografischen Gerät erzeugbar sind) dadurch erfolgt, daß die Meßsonde zumindest eine flächenhafte Ausdehnung um den Faktor 10 größer aufweist als die Struktur des Ladungsmusters. Gegenüber einem begrenzten Meßfleck kann hier eine mittelnde Messung und Ausdehnung der Meßfleckfläche über mehreren einzelnen Punkten durchgeführt werden, so daß eine Mittelung entsprechend der Graumustertönung erfaßbar ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Meßfläche mit der im Abstand angeordneten Meßsonde als Prinzipdarstellung der Erfindung,

Fig. 2 einen typischen Signalverlauf (Strom- bzw. Spannungsverlauf) über der Zeitachse,

Fig. 3 ein Blockschaltbild für die Signalverarbeitung,

Fig. 4 ein Blockschaltbild in Verbindung mit dem Fotoleiterquerschnitt für die Signalkalibrierung bzw. die Abstandsmessung der Meßsonde und

Fig. 5 einen Querschnitt durch ein elektrofotografisches Gerät unter Anwendung der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 weist eine dielektrische Meßfläche 1 eine Oberfläche 1a auf, auf der typische Ladungsmuster 2 aufgebracht sind, wobei jedes Ladungsmuster eine Kante 2a besitzt und eine Breite 2b. Die Meßfläche 1 ist typischerweise eben oder zylindrisch. Ein Ladungsmuster 3 wird als periodischer Balken eingesetzt, ebenso wie ein Ladungsmuster 4. Die Ladungsmuster 2, 3, 4 in Fig. 1 stellen zum einen eine homogene Aufladung oder zum anderen ein strukturiertes feines Ladungsmuster dar. Ein metallischer Grundkörper 5 besteht aus einem metallischen Substrat. Eine schneidenförmige Meßsonde 6 ist senkrecht zur Oberfläche 1a in einem Abstand 7 und parallel zu der Kante 2a des Ladungsmusters angeordnet. Ein elektrischer Kontakt 8 verbindet die Meßsonde 6 mit einer Auswerteelektronik 11. Die das Ladungsmuster 2 tragende Meßfläche 1 bewegt sich in einer Bewegungsrichtung 9.

Die Ausführungsformen der Meßsonde 6, ihr Material, ihre Oberfläche sowie ihre geometrische Anordnung und die Ladungsmuster 2, 3 und 4 richten sich nach dem spezifischen Anwendungsfall. Dabei werden keine besonderen Anforderungen an den Werkstoff für die Meßsonde 6 gestellt. Die Meßsonde 6 kann aus gebräuchlichen Metallen, wie Stahl, Aluminium, Messing, Kupfer u. dgl. bestehen. Eine Feinbearbeitung der Oberfläche der Meßsonde 6 (Glätten und Polieren) empfiehlt sich allein zur einfachen Montage und Justierung. Eine Schneidkante 13 sollte zweckmäßigerweise stumpf sein. Die Meßsonde ist mit ihrer Stirnseite zur Meßfläche 1 orientiert, weil so die Parallelitätstoleranz von Schneidenkante 13 zur Kante 2a des Ladungsmusters die geringste Auswirkung erzeugt. Für die Anordnung gegenüber einer ausgedehnten geladenen Oberfläche 1a ist allein auf die Eigensteifigkeit der Meßsonde 6 zu achten. Eine Schneidenkantenlänge 14 kann die Ausdehnung des Ladungsmusters 2 aufweisen. Sie kann auch über die ganze Fläche ausgedehnt sein oder in mehrere unabhängige Abschnitte unterteilt sein. Der Meßort bzw. die Meßspur ist immer dort, wo das durch das Zusammenwirken von Ladungsmuster 2 und Meßsonde 6 entstehende Meßsignal 10 benutzt wird. Eine Dicke 6b der Meßsonde 6 sollte sich nach der Feinheit des zu messenden Ladungsmusters 2 richten. Wenn z. B. das Ladungsmuster 2 aus periodischen Balken 3 und 4 mit einer Periodenlänge von 1 mm besteht, so sollte die Dicke 6b kleiner als 0,1 mm sein, damit die Erfassung der einzelnen Kanten 2a möglich ist. Eine größere Periodenlänge ist vorteilhaft, da sie in Verbindung mit einer entsprechenden Dicke 6b ein stärkeres Meßsignal 10 ermöglicht und die Abstands- und Toleranzanforderungen verringert. Sehr günstige Verhältnisse bestehen bei einer Periodenlänge von etwa 10 mm, einer Dicke 6b bzw. Schneidenkantenlänge 14 von 2 mm bzw. 100 mm und einem Abstand 7 zur Meßfläche 1 von 0,3 mm. Bei Einbau in ein elektrofotografisches Druck- oder Kopiergerät (ionografisches Gerät 12) entsprechen die Toleranzanforderungen denen, die für Bauteile um einen Fotoleiter 49 gebräuchlich sind. Damit kann die Meßsonde 6 auch integraler Bestandteil von elektrofotografischen Bauteilen sein, wie im weiteren noch näher erläutert wird. Parallelitätsabweichungen zwischen Schneidenkante 13 und Ladungsmusterkante 2a von ± 0,1 mm sind völlig unerheblich.

Die Ladungsmuster 3 bzw. 4 als periodische Balken sind Beispiele aus einer Vielzahl von Möglichkeiten. Diese Beispiele zeigen jedoch die grundsätzlichen Merkmale: Eine Kante 2a des Ladungsmusters muß parallel zur Meßsonde 6 liegen und beide Objekte müssen sich relativ zueinander bewegen (Bewegungsrichtung 9). Die Länge der Kante 2a des Ladungsmusters parallel zur Meßsonde 6 bestimmt die Stärke des Meßsignals 10. Auf der Länge der von der Schneidenkantenlänge 14 erfaßten Ladungskanten 2a wird das Meßsignal 10 integriert. So sind gemäß Fig. 1 die Aufladungsunterschiede innerhalb der Länge eines Ladungsmusters nicht erkennbar. Es können jedoch Unterschiede in der Aufladehöhe zwischen dem Ladungsmuster 3 als periodischer Balken und dem Ladungsmuster 4 als periodischem Balken erkannt werden. Durch die treppenartige Struktur des Ladungsmusters 2 kann in kurzer Zeit die Homogenität der Aufladung bei Durchlauf der zur Meßsonde 6 parallelen Treppenstufen erkannt werden. Laterale Ladungsasymmetrien sind typisch bei Schiefstellung einer Aufladungseinheit 52. Bei gleichmäßiger Aufladung müßten im beschriebenen Anwendungsfall bei jeweils gleicher Länge der Treppenstufe die von jeder Kante 2a erzeugten Meßsignale 10 gleich groß sein. Es können weiterhin mit Mustern unterschiedlicher Ladehöhe die Eigenschaften aller an Auf- und Entladung beteiligten Komponenten überprüft werden. Im Anwendungsbeispiel der Elektrofotografie läßt sich so zum Beispiel auch die Entladekurve des Fotoleiters 49 ermitteln.

Mit sehr feinen Meßschneiden oder Meßspitzen an der Meßsonde 6 lassen sich auch sehr feine Linien und Rasterstrukturen untersuchen. Aus dem Verhältnis zwischen "Kontrast" des Ladungsmusters 2 und dem Kontrast im Druck oder in der Kopie läßt sich die wichtige Modulationsübertragungs- Funktion übermitteln. Für die Grauwerte, die bei elektrofotografischen und ionografischen Druckern aus einer digitalen Rasterpunktdarstellung gewonnen werden, lassen sich mit der vorhergehend beschriebenen günstigen Ausführungsform der Erfindung aus der Mittelung über die Ladungswerte vieler Einzelpunkte sog. Effektivpotentiale ermitteln. Grauwerte in Kopiergeräten kommen aus Analogwerten des Potentials. In allen Fällen läßt sich durch die Benutzung der Erfindung die Ausgabequalität der gewünschten Ladungsmuster 2 kontrollieren, stabilisieren und/oder verbessern.

Nachfolgend wird die Entstehung des Meßsignals 10 erläutert:
Die aufgeladene Oberfläche 1a und die Meßsonde 6 bilden eine Kapazität. Wenn sich nun die Aufladung der Meßfläche 1 ändert, z. B. wenn die vordere Kante 2a eines Ladungsmusters der Art eines periodischen Balkens 3 bzw. 4 unter der Meßsonde 6 vorbeiläuft, dann wird in der "Schneide" eine entgegengesetzte Ladung influenziert, die solange fortbesteht, wie die Aufladung und damit das elektrische Feld unterhalb der Meßsonde 6 besteht. Es fließt ein sog. Verschiebestrom, der entweder direkt oder als Spannungsabfall über einen Widerstand gemessen werden kann.

Bei einem Fotoleiter 49 tritt an den Kanten 2a der geladenen Bereiche ein elektrisches Streufeld in den Außenraum. Die Änderung dieses Feldes am Ort der Meßsonde 6 bei der Bewegung des Fotoleiters 49 ruft ebenfalls einen Verschiebestrom hervor, aus dem die Differenz zwischen aufgeladenen und entladenen Bereichen des Fotoleiters 49 bestimmt werden kann. Die Energie, die zur Erzeugung eines Meßsignals 10 benötigt wird, stammt aus der Energie der Relativbewegung zwischen Meßfläche 1 und Meßsonde 6.

Gemäß Fig. 2 ist ein typischer Verlauf des Meßsignals 10 dargestellt, für den Fall, daß ein Ladungsmuster 3 als periodischer Balken mit konstant aufgeladenen und entladenen Bereichen eines feinen Ladungsmusters 3 als periodischer Balken bzw. ein solches Ladungsmuster 4 an der Meßsonde 6 vorbeibewegt wird. Die horizontale Achse repräsentiert den Ort in Bewegungsrichtung 9 oder die Zeit, die vertikale Achse, den Verschiebungsstrom I oder dessen Spannungsäquivalent U. Die positive Spitze entsteht z. B. bei der Messung der vorderen Kante 2a des geladenen Bereichs, die negative Spitze bei Messung einer hinteren Kante. Die Signalhöhe wird durch die Steilheit des Übergangs zwischen geladenen und ungeladenen Bereichen, durch die Geschwindigkeit der Änderung sowie durch die Form der Meßsonde 6 bestimmt. Das Integral über eine Signalspitze ist - physikalisch unabhängig von der Signalform - ein Maß für die Aufladung der Meßfläche 1. Den Ursachen des Verschiebungsstroms I entsprechend, kann das nur ein reines Wechselstromsignal sein, d. h. zum Beispiel bei symmetrischen Ladungsmustern 3 bzw. 4 liegen auch die Signalspitzen symmetrisch zum Signal-Nullpunkt.

Fig. 3 zeigt als Blockschaltbild eine für die Erfindung geeignete Signalverarbeitungsschaltung. Das Meßsignal 10 und ein phasengleiches Referenzsignal 31 (z. B. die Spannungszustände für Ein-/Ausschalten) einer Belichtungseinheit 53 werden dem phasenempfindlichen Verstärker 32 zugeführt. Je nach Anwendungsfall kann an einem Ausgang 33, z. B. die Spitzenspannung, das positive oder das negative Signal integral usw. abgenommen werden. Zur Verbesserung des Signal/Rauschverhältnisses eignet sich bei periodischen Meßsignalen als Ladungsmuster 3 oder 4 in Fig. 1 die Mittelung über mehrere Meßsignale 10. Weiterhin kann das Meßsignal 10 in einen Regelkreis für die Höhe der Aufladung des Ladungsmusters 2 auf der Meßfläche 1 eingebunden werden. Gerade im Anwendungsfall der Elektrofotografie ist die Aufladungskonstanz des elektrischen Bildmusters auf dem Fotoleiter 49 eine wichtige Größe zur Erhaltung der Ausgabequalität (Kopie oder Druck). Wie in einem Beispiel später noch erläutert wird, erlauben die Signalparameter die Benutzung von handelsüblichen Standard-Elektronikbauteilen, so daß eine sehr einfache und kostengünstige Signalverarbeitung erreicht werden kann.

Fig. 4 zeigt schematisch ein Beispiel zur Abstands- bzw. Signalkalibrierung. Dabei wird in einem metallischen Substrat des metallischen Grundkörpers 5 unterhalb der dielektrischen bzw. fotoleitenden Schicht eine bekannte Wechselspannung aufgeprägt. Der an der Meßsonde 6 gemessene Wert kann entweder über eine physikalische Berechnung oder über eine empirisch ermittelte Beziehung direkt dem Abstand 7 der Meßsonde 6 von der Meßfläche 1 zugeordnet werden. Nachdem ebenso ein analytisch oder empirisch beschreibbarer Zusammenhang zwischen dem gemessenen Meßsignal 10 und der Aufladung der Meßfläche 1 bei gegebenem Abstand 7 als Parameter existiert, kann die Abstandsabhängigkeit eliminiert und schließlich die absolute Aufladungshöhe angegeben werden. Im Falle eines Fotoleiters 49, bei dem die entladenen Bereiche auch ein endliches Potential besitzen, gibt das Meßsignal 10 das Kontrastpotential wieder.

Eine weitere einfache Möglichkeit zur Ermittlung des absoluten Aufladepotentials bei Fotoleitern 49 besteht darin, an den metallischen Grundkörper des Fotoleiters 49 so lange eine ansteigende Gleichspannung anzulegen, bis das Meßsignal 10 eines symmetrischen Ladungsmusters 3 bzw. 4 verschwindet. Bei dieser Substrat-Ladungshöhe wird die fotoleitende Schicht nicht mehr aufgeladen, und es kann demzufolge bei Belichtung kein Ladungsmuster 3 bzw. 4 entstehen. Beide Methoden sind durch die allgemein übliche Mikroprozessorsteuerung der entsprechenden Geräte fast ohne Hardware-Aufwand mit Erweiterungen der Steuerungs- Software realisierbar. Für den einfachen Anwendungsfall wird jedoch ein unkalibrierter Einsatz ausreichen, da bei Einhaltung der Montagetoleranzen für die Meßsonde 6 eine exemplarische Zuordnung zwischen Meßsignal 10 und Fotoleiter-Kontrastpotential außerhalb des speziellen Einsatzortes und nur für die Bauform an sich (also werkseitig) möglich ist.

Fig. 5 zeigt ein typisches Anwendungsbeispiel für eine schneidenförmige Meßsonde 6 aus der Elektrofotografie in schematischer Darstellung. Damit sollen auch stellvertretend andere Ausführungsformen beschrieben werden, denn der vorteilhafte Einsatz der Erfindung ist nicht an eine spezielle Ausführungsform des elektrofotografischen Zyklus′ gebunden. Die Meßfläche 1 ist in diesem Fall als Fotoleitertrommel 49 ausgebildet, die sich um eine Achse 40 in Uhrzeigerrichtung dreht und damit die Relativbewegung zwischen der Meßfläche 1 und den dargestellten zusätzlichen Meßsonden 41, 42, 45, 46, 49 und 55 bewirkt. Der elektrofotografische Zyklus beginnt mit der Aufladung des Fotoleiters 49 durch die Aufladeeinheit 52. Das Ladungsmuster 2 entsteht durch die bildmäßige Belichtungseinheit 53. Die Entwicklung des Ladungsbildes mit Toner erfolgt in einer Entwicklerstation 56. Dargestellt sind ein Gehäuse 43 und eine Entwicklerwalze 44. Das Tonerbild wird mittels eines Transfer-Corotrons 47 auf das zwischen dem Transfer-Corotron 47 und dem Fotoleiter 49 vorbeigeführte Papier übertragen. Der Resttoner wird mittels einer Reinigungseinheit 54 entfernt. Restladungen werden durch ein Löschlicht 51 beseitigt.

Die Meßsonden 6 können an den verschiedenen Einsatzorten entweder separate Bauteile oder Bestandteile anderer Bauteile sein. Im gezeichneten Ausführungsbeispiel sind die Meßsonden 42 und 45 Bestandteile der Entwicklerstation 56. Es kann jedoch auch die Entwicklerwalze 44 selbst sein. Die Meßsonde 50 ist in das PU-Material des Reinigungselementes 55 eingegossen. Auch jedes andere nicht eingezeichnete Bauteil in hinreichender Nähe zur Meßfläche 1 ist geeignet. Die Meßsonde 6 kann sich über die ganze Breite der Meßfläche 1 (hier Trommelbreite) erstrecken oder nur Abschnitte erfassen oder in mehrere Abschnitte unterteilt werden.

Für ein praktisches Anwendungsbeispiel wurde eine elektrofotografische Anordnung gemäß Fig. 5 verwendet, jedoch ohne Entwicklerstation 56, Transfer-Corotron 47 und Reinigungselement 55. Nachfolgend sind die Testparameter aufgeführt:
Meßsonde 6: Länge 100 mm, Dicke 1 mm, Abstand zum Fotoleiter 0,3 mm, Lage etwa an dem Ort, wo typischerweise das Reinigungselement 55 angeordnet ist.
Meßsignal: gemessen als Spannungsabfall gegen Erde an einem 1 M Ohm- Widerstand.
Fotoleiter: OPC, Negativaufladen, Trommeldurchmeser 40 mm, Umfangsgeschwindigkeit 100 mm/sec.
Aufladung: durch Corotron auf minus 640 Volt, gemessen mit Schwinggabel-Meßmethode.
Entladungs-Ladungsmuster: durch Laser-Scanner auf ca. minus 70 Volt, gemessen wie vorstehend beschrieben.
Ladungsmuster: symmetrische Balken, senkrecht zur Bewegungsrichtung, ca. 5 mm geladen/5 mm entladen.

In der beschriebenen Ausführungsform wurde ein Signalverlauf ähnlich der Fig. 2 mit Spitzenwerten von ± 100 mV registriert. Bei weiteren Tests war das Meßsignal 10 direkt proportional zu der eingestellten Differenz zwischen Aufladung und Entladung. Dazu wurde entweder die Aufladung bei gleichbleibender Entladung oder die Entladung bei gleichbleibender Aufladung variiert.

Vorteilhafterweise erhält man hierbei eine weitere Anwendungsmöglichkeit, nämlich den Einsatz der unkalibrierten Meßsonde 6 zur Registrierung (und ggf. Ausregelung) der Abweichungen von einem Ausgangszustand. Beispiele hierfür sind: Potentialänderungen durch Abnutzung und/oder Verschmutzung des Fotoleiters 49, Kontrastpotential- Änderungen durch Ermüdung der Belichtungseinheit 53, Kontrastpotential- Änderungen durch Benutzung von unzulässigen oder fehlerhaften Komponenten, wie Fotoleiter 49, Belichtungseinheit 53, Aufladungseinheit 52 u. dgl.

Bezugszeichenliste

1 Meßfläche
1a dielektrische Oberfläche
2 Ladungsmuster
2a Kante des Ladungsmusters
2b Breite des Ladungsmusters
3 Ladungsmuster als periodischer Balken
4 Ladungsmusters als periodischer Balken
5 metallischer Grundkörper
6 Meßsonde
6a steifer Körper
6b Dicke
7 Abstand
8 elektrischer Kontakt
9 Bewegungsrichtung
10 Meßsignale
11 Auswerteelektronik
12 ionografisches Gerät
13 Schneidenkante
14 Schneidenkantenlänge
15 Flächenelement
31 Referenzsignal
32 Verstärker
33 Ausgang
40 Achse
41 Meßsonde
42 Meßsonde
43 Gehäuse
44 Entwicklerwalze
45 Meßsonde
46 Meßsonde
47 Transfer-Corotron
48 Meßsonde
49 Fotoleiter
50 Reinigungslippe
51 Löschlicht
52 Aufladungseinheit
53 Belichtungseinheit
54 Reinigungseinheit
55 Meßsonde
56 Entwicklerstation

Claims (11)

1. Einrichtung zum Messen von elektrischen Potentialkontrasten (Potentialunterschieden) auf Oberflächen, die ein Ladungsbild aufweisen, mittels einer Meßsonde, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (1a) als Meßfläche (1) mit ausgewählten Ladungsmustern (2, 3, 4) versehen ist, die deutlichen Potential unterschieden entsprechen und daß die Meßsonde (6) schneidenförmig ausgebildet ist und parallel zu einer Kante (2a) des Ladungsmusters (2) und senkrecht zu einer angenommenen Bewegungsrichtung (9) angeordnet ist und unter einem Abstand (7) zur Meßfläche (1) gehalten ist und daß von einem elektrischen Kontakt (8) an der schneidenförmigen Meßsonde (6) Meßsignale (10) auf eine Auswerte-Elektronik (11) übertragbar sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (7) zwischen Meßsonde (6) und Oberfläche (1a) derart bestimmt ist, daß ein Ladungsmuster (2, 3, 4) mit bekannter Ladungsverteilung auf die aufladbare Oberfläche (1a) bzw. eine wechselnde Ladung bekannter Höhe auf einen metallischen Grundkörper (5) unterhalb der elektrisch aufladbaren Oberfläche (1a) aufgebracht ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsonde (6) und die Oberfläche (1a) relativ zueinander bewegbar sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die absolute Aufladehöhe der Meßfläche (1) durch diejenige Aufladung des metallischen Grundkörpers (5) bestimmt ist, bei der das Meßsignal (10) des auf der elektrisch aufladbaren Oberfläche (1a) vorhandenen Ladungsmusters (2, 3, 4) verschwunden ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsonde (6) Bestandteil eines elektrofotografischen oder ionografischen Geräts (12) ist, entweder als separates Bauteil oder als Bestandteil vorhandener Gerätekomponenten, bei denen über die Auswertung der Meßsignale (10) die Aufladung konstant haltbar oder kontrolliert veränderbar ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Meßsignale (10) über die nachgeschaltete Auswerte-Elektronik (11) zur Messung, Regelung, Überwachung und/oder Optimierung der die Aufladung eines Fotoleiters (49) beeinflussenden Parameter einer Aufladungseinheit (52), einer Belichtungseinheit (53), einer Transfereinheit, einer Reinigungseinheit (54) sowie sonstiger elektrophotographischer Baugruppen einsetzbar sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Meßfläche (1) zugewandte Schneidenkante (13) stumpf geformt ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsonde (6) aus einem steifen Körper (6a) besteht.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidenkantenlänge (14) der Meßsonde (6) zumindest der zur Schneidenkante parallelen Ausdehnung der Ladungsmuster (2, 3, 4) entspricht.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (6b) der schneidenförmigen Meßsonde (6) geringer als die Breite (2b) eines balkenförmigen Flächenelementes (15) eines Ladungsmusters ist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine mittelnde Messung über Ladungsmuster (2, 3, 4) die wiederum aus einer feinen Ladungsstruktur bestehen, dadurch erfolgt, daß die Meßsonde (6) zumindest eine flächenhafte Ausdehnung um den Faktor 10 größer aufweist als die Struktur des Ladungsmusters (2).