DE4336690C2 - Vorrichtung zum Messen von elektrischen Potentialunterschieden an elektrografischen Aufzeichnungsmaterialien - Google Patents

Description

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 Gerä­ ten eingesetzt, bei denen die Ladungsmuster ionografisch, d. h. durch das bildmäßi­ ge 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.

Aus der WO 91/18287 ist eine Vorrichtung zur Inspektion von Fotoleiter-Flächen be­ kannt, mit der Pinholes in Fotoleiter-Schichten detektiert werden können. Der Foto­ leiter wird ganzflächig aufgeladen. Mit Hilfe einer schmalen metallischen Meßsonde, die dem Fotoleiter gegenüberliegend angeordnet ist, wird die Gleichförmigkeit des Oberflächenpotentials der Fotoleiter-Oberfläche detektiert; Pinhole-Stellen werden dabei als Ungleichmäßigkeiten im Potential festgestellt.

Die US 3,918,395 offenbart ein elektrofotografisches Gerät, bei dem eine Potential­ sonde das Oberflächenpotential des auf einem Fotoleiter erzeugten Ladungsbildes mißt, um eine Entwicklungsvorspannung in Abhängigkeit von dem Potential des Fo­ toleiters zu regeln. Die Sonde besteht aus einer Metallplatte, die über der Fotoleiter- Oberfläche angeordnet ist, so daß die in der Sonde influenzierten Ladungen ein Meßsignal erzeugen.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung zu schaffen, die eine verbesserte Messung der Oberflächenpotentiale ermög­ licht und eine hohe Meßempfindlichkeit ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit der Meßvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß mit der Meßvorrichtung 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 er­ zeugt werden muß und daß schließlich die Meßsonde einfach und wirtschaftlich herstellbar ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Anspruch 2 angegeben. In Aus­ gestaltung wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei der das elektrografische Auf­ zeichnungsmaterial aus einem metallischen Grundkörper besteht, auf den ein dielek­ trisches bzw. fotoleitendes Material aufgebracht ist, bei der zum Bestimmen des Abstands zwischen der Stirnseite der Meßsonde und der Oberfläche des Aufzeich­ nungsmaterials an den metallischen Grundkörper eine Wechselspannung bekannter Höhe gelegt wird oder auf der Meßfläche ein Ladungsmuster mit bekannter La­ dungsverteilung aufgebracht wird und bei der aus dem Meßwert an der Meßsonde der Abstand ermittelt wird. Damit wird eine Kalibrierung erzielt, die während der Montage oder im Service eingestellt werden kann, also jederzeit wiederholt, d. h. neu eingestellt werden kann.

Eine andere Ausgestaltung sieht eine Vorrichtung vor, bei der das elektrografische Aufzeichnungsmaterial aus einem metallischen Grundkörper besteht, auf den ein dielektrisches bzw. fotoleitendes Material aufgebracht ist, und bei der zur Bestim­ mung der absoluten Aufladehöhe der Meßfläche an den metallischen Grundkörper des Aufzeichnungsmaterials eine ansteigende Gleichspannung angelegt wird, die so lange gesteigert wird, bis das Meßsignal eines auf dem Aufzeichnungsmaterial er­ zeugten symmetrischen Ladungsmusters verschwindet. Dadurch wird die Meßge­ nauigkeit gesteigert und die Meßsonde wird dadurch kalibriert.

Eine Verbesserung der Vorrichtung wird derart erzielt, wobei die Vorrichtung mit der Meßsonde als separatem Bauteil oder als Bestandteil von Gerätekomponenten in einem elektrografischen oder einem ionografischen Gerät vorgesehen ist und wobei das Meßsignal der Vorrichtung herangezogen wird, um die Aufladung des Aufzeich­ nungsmaterials konstant zu halten oder kontrolliert zu verändern. 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 bei der Vorrichtung, wobei die Vorrichtung in einem elektrofotografischen Gerät vorgesehen ist und das Meßsi­ gnal über eine der Vorrichtung nachgeschaltete Auswerte-Elektronik zur Messung, Regelung, Überwachung und/oder Optimierung der die Aufladung eines Fotoleiters beeinflussenden Parameter einer Aufladeeinheit, einer Belichtungseinheit sowie sonstiger elektrofotografischer Baugruppen eingesetzt wird.

Nach weiteren Merkmalen ist eine Vorrichtung vorgesehen, bei der die der Meßflä­ che zugewandte Stirnseite der schneidenförmigen Meßsonde stumpf geformt ist. Die Meßsonde kann dadurch ohne großen fertigungstechnischen und toleranzbedingten Aufwand hergestellt werden und ist dementsprechend wirtschaftlich.

Beständigkeit wird bei einer solchen Meßvorrichtung erzielt, bei der die Meßsonde aus einem steifen Körper besteht.

Eine andere Weiterentwicklung ergibt eine Vorrichtung, bei der die Kantenlänge der Meßsonde zumindest der zur Schneidenkante parallelen Ausdehnung der Ladungs­ muster entspricht. Die Meßinformationen können dadurch von jedem geometrischen Ort erhalten werden und die Meßsignale können von Ladungsmustern unterschiedli­ cher Größe herrühren.

Eine wesentliche Verbesserung ergibt sich noch bei einer Vorrichtung, bei der die Ladungsmuster aus balkenförmigen Flächen vorgegebener Breite bestehen und bei der die Dicke der schneidenförmigen Meßsonde geringer ist als die Breite des bal­ kenförmigen Ladungsmusters. Beim Abtasten werden dementsprechend sicher Meßsignale erzeugt. Gleichzeitig kann man dadurch den Beginn und das Ende der Ladungskante genau erfassen.

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. Das Meßsignal 10 wird bei der Relativbewegung zwischen Meßfläche 1 und Meßsonde 6 erzeugt.

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 vorbeiwegt wird. Die horizontale Achse repräsentiert den Ort in Bewegungsrichtung 9 oder die Zeit, die vertikale Ach­ se, den Verschiebungsstrom J oder dessen Spannungsäquivalent U. Die positive Spitze entsteht z. B. bei der Messung der vorderen Kante 2a des geladenen Be­ reichs, 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 ver­ schiebungsstroms J 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 Signalverarbeitungs­ schaltung. 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 ei­ nem Ausgang 33, z. B. die Spitzenspannung, das positive oder das negative Signal­ integral usw. abgenommen werden. Zur Verbesserung des Signal/Rauschverhält­ nisses 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 MOhm- 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.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Messen von elektrostatischen Potentialunterschieden an elektrografischen Aufzeichnungsmaterialien mit einer auf dem Aufzeich­ nungsmaterial ausgebildeten Meßfläche (1), die aus ausgewählten, eine Längskante (2a) und eine Breite (2b) aufweisenden und Potentialunterschie­ den entsprechenden Ladungsmustern (2, 3, 4) besteht, mit einer schneiden­ förmigen metallischen Meßsonde (6), die derart über der Meßfläche angeord­ net ist, daß die schneidenförmige Meßsonde (6) senkrecht auf der Oberfläche (1a) der Meßfläche steht, daß die schmale Stirnseite (13) der schneidenför­ migen Meßsonde (6) der Oberfläche (1a) der Meßfläche (1) zugewandt ist und einen vorgegebenen Abstand (7) zur Oberfläche (1a) der Meßfläche (1) aufweist und daß sich die Längskanten dieser schmalen Stirnseite (13) paral­ lel zu den Längskanten (2a) des Ladungsmusters (2, 3, 4) erstrecken, wobei

• 1. die Meßsonde (6) und der Aufzeichnungsträger mit der Meßfläche (1) relativ zueinander senkrecht zur Richtung der Längskanten des Ladungsmusters (2, 3, 4) bewegbar sind,
• 2. die Dicke (6b) der schneidenförmigen Meßsonde (6) relativ zur Breite der Ladungsmuster (2, 3, 4) so gering ist, daß die Meßsonde bei der Relativbe­ wegung zwischen Meßsonde und Meßfläche die an den Längskanten der La­ dungsmuster (2, 3, 4) auftretenden Meßsignale detektiert, und wobei
• 3. die Meßsonde (6) einen Kontakt (8) aufweist, über den die Meßsignale an eine Auswerte-Elektronik (10) übertragbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das elektrografische Aufzeichnungsma­ terial aus einem metallischen Grundkörper (5) besteht, auf den ein dielektri­ sches bzw. fotoleitendes Material aufgebracht ist, bei der zum Bestimmen des Abstands (7) zwischen der Stirnseite (13) der Meßsonde (6) und der Oberflä­ che (1a) des Aufzeichnungsmaterials an den metallischen Grundkörper (5) ei­ ne Wechselspannung bekannter Höhe gelegt wird oder auf der Meßfläche (1a) ein Ladungsmuster mit bekannter Ladungsverteilung aufgebracht wird und bei der aus dem Meßwert an der Meßsonde (6) der Abstand ermittelt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das elektrografische Aufzeich­ nungsmaterial aus einem metallischen Grundkörper (5) besteht, auf den ein dielektrisches bzw. fotoleitendes Material aufgebracht ist, und bei der zur Bestimmung der absoluten Aufladehöhe der Meßfläche (1) an den metalli­ schen Grundkörper (5) des Aufzeichnungsmaterials eine ansteigende Gleich­ spannung angelegt wird, die so lange gesteigert wird, bis das Meßsignal eines auf dem Aufzeichnungsmaterial erzeugten symmetrischen Ladungsmusters (3, 4) verschwindet.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Vorrich­ tung mit der Meßsonde als separatem Bauteil oder als Bestandteil von Gerä­ tekomponenten in einem elektrografischen oder einem ionografischen Gerät vorgesehen ist und wobei das Meßsignal der Vorrichtung herangezogen wird, um die Aufladung des Aufzeichnungsmaterials konstant zu halten oder kon­ trolliert zu verändern.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Vorrich­ tung in einem elektrofotografischen Gerät vorgesehen ist und das Meßsignal über eine der Vorrichtung nachgeschaltete Auswerte-Elektronik (11) zur Mes­ sung, Regelung, Überwachung und/oder Optimierung der die Aufladung eines Fotoleiters (49) beeinflussenden Parameter einer Aufladeeinheit (52), einer Belichtungseinheit (54) sowie sonstiger elektrofotografischer Baugruppen ein­ gesetzt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die der Meßfläche (1) zugewandte Stirnseite (13) der schneidenförmigen Meßsonde (6) stumpf geformt ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Meßson­ de (6) aus einem steifen Körper (6a) besteht.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Kanten­ länge der Meßsonde (6) zumindest der zur Schneidenkante parallelen Aus­ dehnung der Ladungsmuster (2, 3, 4) entspricht.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die Ladungsmuster aus balkenförmigen Flächen vorgegebener Breite (2b) bestehen und bei der die Dicke (6b) der schneidenförmigen Meßsonde (6) geringer ist als die Breite (2b) des balkenförmigen Ladungsmusters.