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Diese
Erfindung betrifft Farbbilderzeugungsprozessoren, und insbesondere
eine Fotorezeptoraufladungssteuerung, die die nachteiligen Effekte
einer dem Fotorezeptor inhärenten
Fotorezeptorstreuung als Folge des Herstellungsprozesses vermeidet.
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Viele
xerografische Kopierer und Drucker halten den Ladungspegel auf dem
Fotorezeptor über
eine Rückkopplungssteuerung
aufrecht, welche die sich ergebende Ladung unter Verwendung eines
elektrostatischen Voltmeters misst. Diese Zwischendokument- oder Zwischenseiten-Zonen
(IDZ – InterDocument
Zone oder IPZ – InterPage
Zone) – Messwerte
werden um den Fotorezeptor herum entnommen. Viele Fotorezeptoren
besitzen bekanntermaßen
eine Einmal-Umlauf-Streuung im Ladungspegel primär aufgrund von dielektrischen
Dickestreuungen, welche üblicherweise
als Schlag bezeichnet werden.
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Eine
Ladungssteuerung wurde zuerst in der Xerox 1075TM durch Überprüfung der
Dichte hell entwickelter Bilder mit einem reflektierenden Infrarot-Densitometer
durchgeführt.
Diese Bilder waren sowohl gegenüber
einem Entwicklungsfeld als auch einer Tonerkonzentration (wobei
die letztere durch Überwachung
eines Messfeldes mit höherer
Dichte gesteuert wird) empfindlich. In den nachfolgenden XeroxTM-Maschinen (1065TM, 5090TM, 5100TM, 4890TM, 5775TM) wurden
ein oder mehrere kompakte Elektrostatische Voltmeter (ESV) verwendet,
um direkt die Ladungspegel auf dem Fotorezeptor zu messen. In jeder
von diesen Maschinen werden Bilder oder Prüfmessfelder auf den Fotorezeptor
in kleinen Bereichen zwischen Ausdrucken des Kunden angeordnet,
wobei derartige Bereiche üblicherweise
als IDZs oder IPZs bekannt sind. Der Ladungspegel eines derartigen
Bildes wird durch das ESV gemessen. Diese Messwerte werden manchmal
gefiltert, mit einer vorab festgelegten Soll-Ladung verglichen und
Anpassungen an dem Ladesystem durchgeführt, um die Messungen auf den
Sollwert zu bringen. Da diese Messwerte an verschiedenen Punkten
um den Fotorezeptor herum entnommen werden, kann jede Umfangsstreuung
in dem Fotorezeptorladungspegel die Messwerte beeinflussen. Eine
typische Quelle der Streuung sind dielektrische Dickenänderungen,
welche während
der Fotorezeptorherstellung aufgrund des Schlags in den zur Herstellung
des Fotorezeptors verwendeten Beschichtungsrollen erzeugt werden.
In einigen Fotorezeptoren kann diese Störung eine nicht akzeptable
Spitze/Spitze-Amplitude von 30 Volt überschreiten.
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Einige
Fotorezeptoren besitzen bekanntermaßen ein wiederholbares Einmalumlaufprofil
dessen Amplitude aber nur etwa 5 bis 10 Volt ist. Dieser Pegel ist
ein "gerade erkennbare
Differenz" im Farbfehler
(Delta Ecmc) und eine Korrektur dieses Einmalumlaufprofils
ist nicht erforderlich. Ausserdem ist sie aufgrund der Breitenausdehnung
der Ladungszone die wesentlich größer als die Struktur der Spannungsstreuungen
ist, nicht durchführbar.
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Es
ist jedoch trotzdem erwünscht,
die Ladungsmesswerte für
diese Streuung zu charakterisieren und zu korrigieren. Dieses verhindert,
dass der Ladungspegel diesem Profil folgt, wenn der Ladungspegel
beibehalten wird, um dadurch die Gesamtstreuung in dem Fotorezeptorladungspegel
zu minimieren. Nicht korrigierte Spannungen folgen dem Einmalumlaufspannungsprofil
des Fotorezeptors und bewirken eine Änderung des durchschnittlichen
Ladungspegels. Korrigierte Spannungen, die bewirken, dass der durchschnittliche
Ladungspegel des Fotorezeptors konstant bleibt, sind sehr erwünscht.
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JP-A-01109365
und JP-A-04000457 offenbaren Bilderzeugungsvorrichtungen, welche
kontinuierlich ein Spannungsprofil einer ladungshaltigen Oberfläche überwachen.
JP-A-09011533 offenbart
eine Bilderzeugungsvorrichtung, in welcher eine Entladung einer
Fotoleitertrommel zum Erzeugen eines latenten Bildes darauf einer
Ladungskennlinie der Trommel entsprechend korrigiert wird.
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Die
Zwecke und Absichten der vorliegenden Erfindung werden ausgeführt, indem
die Spannungen korrigiert werden, die eine Änderung des durchschnittlichen
Ladungspegels des Fotorezeptors so bewirken, dass der Ladungspegel
konstant bleibt, statt dem Einmalumlaufspannungsprofil des Fotorezeptors
zu folgen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst eine Bilderzeugungsvorrichtung eine umlaufende
ladungshaltige Oberfläche,
eine Einrichtung zum gleichmäßigen Laden
der ladungshaltigen Oberfläche,
eine Einrichtung zum selektiven Entladen der ladungshaltigen Oberfläche zum
Erzeugen von latenten Bildern darauf, eine Einrichtung zum Sichtbarmachen
latenter Bilder, eine Einrichtung zum Steuern von Systemprozessen,
wie z.B. dem der Einrichtung zum gleichmäßigen Laden der ladungshaltigen
Oberfläche, eine
Einrichtung zum Messen der Umfangsstreuungen in einem Spannungsprofil
der ladungshaltigen Oberfläche
während
der Installation der Vorrichtung, um die ladungshaltige Oberfläche gemäß der Größe von Störungseffekten
auf dem zu erzeugenden Bild, welche durch Umfangsherstellungsstreuungen
in der ladungshaltigen Oberfläche
bewirkt werden, für
den Zweck der Systemdiagnose zu charakterisieren, und eine Einrichtung
zum Minimieren des Störungseffekteinflusses
auf das Verhalten der Systemprozesse durch Steuern der Ausgangsgröße der Einrichtung
zum gleichmäßigen Laden
der ladungshaltigen Oberfläche,
wobei die Einrichtung zum Minimieren nur während der Vorrichtungsbetriebszeit
betrieben wird.
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Die
Messwerte für
jedes von den ESVs können
(um den Mittelwert zu finden) gemittelt werden und die Abweichungen
von dem Mittelwert unter Verwendung einer Gewichtungsfunktion mit
41 Termen geglättet
werden, welche die hochfrequenten Messwertspitzen geeignet entfernt,
während
die niederfrequente Bandsignatur erhalten bleibt. Eine Mitten-gewichtete
Mittelung von 41 Punkten (n, ... n±20), wobei n ein gemessener Punkt
auf dem Fotorezeptor ist, der mit den vorherigen 20 Messwerten zusammen
mit den nächsten
20 Messwerten gemittelt wird, kann dann einige Millimeter hinter
der Fotorezeptornaht beginnen und einige Millimeter vor der Naht
enden. Dieses stellt sicher, dass keine Phasenverschiebung zwischen
der Sensorleseposition und dem gefilterten Korrekturwert auftritt.
Die Messwerte können
etwa alle 3 mm um den Fotorezeptor herum entnommen werden.
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Die
ESVs, eines für
jede Zusatzfarbe (S), Schwarz (K), Gelb (Y), Magenta (M) und Cyan
(C), die auf den entsprechenden Entwicklergehäusen montiert sind, können an
fünf unterschiedlichen
Positionen über
die Breite (d.h. der Richtung senkrecht zu der Fotorezeptorbewegung)
des Fotorezeptors angeordnet sein, um eine Spannungsprofilkennlinie
zu erzeugen, welche genauer den Fotorezeptorschlag reflektiert.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zum Korrigieren von Störungseffekten,
die durch Umfangsstreuungen einer ladungshaltigen Oberfläche in einer
Tonerbildverarbeitungsmaschine bewirkt werden, welche Steuerungen,
die ladungshaltige Oberfläche,
eine Vielzahl von Sensoren und Ladeelementen zum Abscheiden von
Ladungen auf der ladungshaltigen Oberfläche enthält, wobei das Verfahren die
Schritte aufweist: Messen der Umfangsstreuungen in einem Spannungs profil
der ladungshaltigen Oberfläche
während
der Maschineninstallation, Charakterisieren der ladungshaltigen
Oberfläche
gemäß der Größe der Störungseffekte
auf einem gerade verarbeiteten Tonerbild, die durch Umfangsherstellungsstreuungen
in der ladungshaltigen Oberfläche
bewirkt werden, für
den Zweck einer Systemdiagnose und zum Minimieren des Störungseffekteinflusses
auf das Verhalten von Systemprozessen durch Steuern der Ladungselemente
nur während
der Betriebszeit.
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Eine
spezielle Ausführungsform
gemäß dieser
Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in welchen:
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1 eine
schematische Darstellung einer xerografischen Druckmaschine ist,
in welcher die vorliegende Erfindung eingesetzt werden kann;
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2 graphische
Darstellungen der Spannung von Fotorezeptorpositionen für den Einmalumlauf
des nicht korrigierte Signaturdaten zeigenden Fotorezeptors und
für korrigierte
Daten, die den konstanten Aspekt der korrigierten Daten veranschaulichen,
darstellt;
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3 ESV-
und ETACS-Steuerungsmessfelder darstellt, die in der IPZ des Fotorezeptors
ausgebildet sind;
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4 eine
schematische Darstellung einer Steuerung für die Korona-Ladevorrichtungen
der offenbarten Maschine ist; und
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5 eine
schematische Darstellung der Positionierung der fünf ESVs
bezüglich
eines Fotorezeptors ist.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung kann ein Originaldokument 12 in einer Dokumentenzuführungseinrichtung 14 auf
einem insgesamt mit dem Bezugszeichen 16 bezeichneten Rastereingabescanner (RIS – Raster
Input Scanner) positioniert sein. Es können jedoch auch andere Scannerarten
den RIS 16 ersetzen. Der RIS 16 erfasst das gesamte
Originaldokument und wandelt es in eine Reihe von Rasterabtastlinien oder
Bildsignalen um. Diese Information wird an ein elektronisches Subsystem
(ESS) oder eine Steuerung 18 übertragen. Alternativ können Bildsignale
durch ein Computernetz 20 an die Steuerung 18 geliefert
werden. Eine Bildverarbeitungssteuerung 22 empfängt die Dokumentinformation
aus der Steuerung 18 und wandelt diese Dokumentinformation
in elektrische Signale zur Verwendung durch einen Rasterausgabescanner
um.
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Die
Druckmaschine verwendet bevorzugt eine ladungshaltige Oberfläche in der
Form eines Fotorezeptorbandes 24, das zur Bewegung in der
durch die Pfeile 26 dargestellten Richtung zum sequentiellen Durchlaufen
verschiedener xerografischer Verarbeitungsstationen gelagert ist.
Das Fotorezeptorband 24 wird um eine Antriebsrolle 28,
eine Spannrolle 30, und eine feste Rolle 32 herum
mitgenommen. Die Antriebsrolle 28 ist funktionell mit einem
Antriebsmotor 34 verbunden, um die Bewegung des Fotorezeptorbandes 24 durch die
xerografischen Stationen auszuführen.
Im Betrieb lädt,
wenn das Fotorezeptorband 24 durch eine Ladestation A verläuft, eine
insgesamt mit dem Bezugszeichen 36 bezeichnete Korona-Erzeugungsanordnung
die fotoleitende Oberfläche
des Fotorezeptorbandes 24 bevorzugt auf ein relativ hohes
im Wesentlichen gleichmäßiges Potential
auf. Die Koronaentladungsanordnung umfasst bevorzugt ein AC-Scorotron und ein
DC-Dicorotron mit Gitterelementen, an welche geeignete Spannungen
angelegt werden.
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Anschließend wird
die fotoleitende Oberfläche 24 durch
eine Bilderzeugungs/Belichtungs-Station B geführt. Wenn der Fotorezeptor
durch die Bilderzeugungs/Belichtungs-Station B läuft, empfängt die Steuerung 18 das
gewünschte
Ausgabebild repräsentierende
Bildsignale aus dem Rastereingabescanner 16 oder dem Computernetz 20 und
verarbeitet diese Signale, um sie in die verschiedenen Farbauszüge des Bildes
umzuwandeln. Das gewünschte
Ausgabebild wird auf eine Laser-basierende Ausgabeabtastvorrichtung übertragen, welche
bewirkt, dass die gleichmäßig geladene
Oberfläche
des Fotorezeptorbandes 24 in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal
aus der Abtastvorrichtung entladen wird. Bevorzugt ist die Laser-basierende
Abtastvorrichtung ein Laser-Rasterausgabescanner
(ROS – Raster
Output Scanner) 38. Alternativ könnte der ROS 38 durch
andere xerografische Belichtungsvorrichtungen, wie z.B. ein LED-Array
ersetzt werden.
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Das
Fotorezeptorband 24, das ursprünglich auf eine Spannung V0 geladen wurde, erfährt einen Dunkelabfall auf
einen Pegel gleich etwa –500
Volt. Wenn es bei der Belichtungsstation B belichtet wird, wird
es auf einen Restspannungspegel gleich etwa –50 Volt entladen. Somit enthält das Fotorezeptorband 24 nach
der Belichtung ein monopo lares Spannungsprofil von hohen und niedrigen
Spannungen, wovon die erstere geladenen Bereichen und die letztere
entladenen Bereichen entspricht. Die Hochspannungsabschnitte des
Fotorezeptors sind Hintergrundbereiche, die keine Entwicklung erfahren,
während
die Niederspannungsabschnitte unter Anwendung einer Entladungsflächenentwicklung
entwickelt werden.
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Bei
einer ersten Entwicklungsstation C, wo ein erstes Auszugsbild entwickelt
wird, kann eine erste Entwicklungsstation C, die aus irgendeinem
Entwicklungssystem, selbst einem Magnetbürsten-Entwicklungssystem besteht,
verwendet werden. Bevorzugt wird ein hybrides spülungsloses Entwicklungssystem
mit einer Entwicklerstruktur 40 verwendet. Ein hybrides
spülungsloses
Entwicklungssystem stellt die Fähigkeit
bereit, nachfolgende Toner zu entwickeln ohne Toner abzuspülen, welche
bereits auf dem Fotorezeptor durch die Entwicklung von vorhergehenden
Bildauszügen
aufgebracht sind. Wie man erkennen wird, ist die Verwendung eines spülungslosen
Entwicklungssystems an der ersten Entwicklungsstation nicht erforderlich,
da sie nicht mit keinem bereits entwickelten Bild wie die anschließenden Entwicklungsstrukturen
in Wechselwirkung steht.
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Die
hybride spülungslose
Entwicklung wird in Entwicklungsstationen anschließend an
die Station C angewendet, um Wechselwirkungen mit einem zuvor entwickelten
Bild zu vermeiden. Ein hybrides spülungsloses Entwicklungssystem
verwendet ein standardmäßiges Magnetbürsten-Entwicklungssystem,
um geladenen Toner auf zwei Spenderwalzen aufzubringen. Ein Satz
von Drähten
ist zwischen den Spenderwalzen und dem Fotorezeptor angeordnet.
AC- und DC-Felder werden auf den Spenderrollen und Drähten aufgebaut,
um eine Pulverwolke aus Toner in der Nähe des Fotorezeptors zu erzeugen.
Die Frequenz des Wechselstroms ist so eingestellt, dass verhindert
wird, dass Toner in der Wolke den Fotorezeptor berührt. Statt
dessen reichen die Bildfelder auf dem Fotorezeptor in die Pulverwolke
und ziehen den Toner aus der Wolke heraus. Diese Anordnung ist zur
Verhinderung einer Spülung
zuvor entwickelter Tonerbilder sehr erfolgreich. Für eine detailliertere
Beschreibung eines spülungslosen
Entwicklungssystems kann Bezug auf US-A-5,144,371 genommen werden.
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Die
Entwicklerstruktur 40 enthält beispielsweise Magenta-Tonerpartikel 42.
Die Pulvenwolke bewirkt, dass geladene Magenta-Tonerpartikel 42 zu
dem elektrostatischen Latentbild hingezogen werden. Eine geeignete
Entwicklervorspannung wird durch eine (nicht dargestellte) Stromversorgung
erreicht. Dieser Typ des Entwicklungssystems ist ein hybrider spülungsloser
Typ, in welchem nur Tonerpartikel (beispielsweise Magenta) zu dem
Latentbild hingezogen werden, und kein mechanischer Kontakt zwischen
dem Fotorezeptorband 24 und der Tonerzuführungsvorrichtung
vorliegt, der ein zuvor entwickeltes aber nicht fixiertes Bild stören würde. Ein
Tonerkonzentrationssensor 44 erfasst die Tonerkonzentration
in der Entwicklerstruktur 40. Ein Spender 46 liefert
Magenta-Toner in
die Entwicklerstruktur 40, um eine zweckmäßige Tonerkonzentration
aufrecht zu erhalten. Der Spender 46 wird über eine
Steuerung 18 gesteuert.
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Das
entwickelte, jedoch unfixierte oder nicht verschmolzene Bild wird
dann an einer zweiten Ladevorrichtung 48 vorbei transportiert,
wobei das die zuvor entwickelten Magenta-Tonerbildbereiche tragende
Fotorezeptorband 24 auf einen vorbestimmten Pegel nachgeladen
wird. Die Ladevorrichtung 48 weist ein Teil-Nachladesystem
auf, in welchem sowohl eine Gleichstrom- als eine Wechselstromladevorrichtung
verwendet werden. Obwohl sie in der Zeichnung als ein Einzelelement
dargestellt ist, umfasst die Teil-Ladeanordnung tatsächlich getrennte Komponenten
für die
Ausführung
der DC- und AC-Funktion. Die Teilnachladung stellt gleichmäßige Ladungsbereiche
auf dem Fotorezeptor unabhängig
von zuvor entwickelten Tonerbildern sicher. Das Teil-Nachladesystem erfordert,
dass die elektrostatischen Steuerungen für jeden Auszug innerhalb der
Grenzen der Ladung, Belichtung und Entwicklungsschritte innerhalb
der Bildauszüge
gehalten werden. Für eine
detailliertere Beschreibung eines Teil-Nachladesystems kann auf US-A-5,600,430
Bezug genommen werden.
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Fünf getrennte
ESVs 49, 50, 52, 54 und 56 werden
zur Überwachung
sowohl der Ladungs- als auch Belichtungsspannungen verwendet. Es
ist ein ESV für
jede Entwicklungsgehäusestruktur
vorhanden. Jedes ESV ist auf der Anstromseite der Entwicklergehäusestruktur,
dem es zugeordnet ist, so angeordnet, dass sie für den einen Zweck Fotorezeptorspannungen
vor der Bildentwicklung messen. Die ESVs überwachen die Belichtungsspannungen,
steuern diese jedoch nicht direkt. Das ESV 49 ist an einem
Ende der Entwicklergehäusestruktur 40 in
einer Position montiert, die zwischen dem ROS 38 und einer
Entwicklerrolle liegt, die einen Teil dieser Gehäusestruktur bildet. Gemäß Darstellung
in 5 sind die Positionen der ESVs in Bezug auf den Fotorezeptor
so versetzt, dass sie sich quer zu der Breite des Fotorezeptors
erstrecken, wenn dieser sich auf einem kontinuierlichen Pfad durch
die verschiedenen Verarbeitungsstationen dieser Maschine bewegt.
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Eine
zweite Belichtung/Bilderzeugung wird durch eine Vorrichtung 58 durchgeführt, welche
bevorzugt eine Laser-basierende Ausgabestruktur besitzt. Die Vorrichtung 58 wird
zum selektiven Entladen des Fotorezeptorbandes 24 auf mit
Toner versehenen und/oder nicht mit Toner versehenen Bildbereichen
des Fotorezeptors 24 in Abhängigkeit von der verarbeiteten
Bildinformation verwendet. Die Vorrichtung 58 kann ein
Rasterausgabescanner oder eine LED-Zeile sein, die von der Steuerung 18 oder
dem Netzcomputer 20 gesteuert wird. An diesem Punkt kann
das Fotorezeptorband 24 mit Toner und ohne Toner versehene
Bildbereiche auf relativ hohen Spannungspegeln und mit Toner und
ohne Toner versehene Bereiche auf relativ niedrigen Spannungspegeln
enthalten. Niedrige Spannungsbereiche stellen Bildbereiche dar,
welche mittels einer Entladungsbereichsentwicklung (DAD) entwickelt
werden, während
Hochspannungsbereiche ohne Toner bleiben. Ein geeignet geladenes
Entwicklermaterial 64, das den zweiten Farbtoner, bevorzugt
Gelb, umfasst wird verwendet. Der zweite Farbtoner ist in einer
Entwicklerstruktur 62 enthaften, die an einer zweiten Entwicklerstation D
angeordnet ist, und den latenten elektrostatischen Bildern auf dem
Fotorezeptorband 24 über
ein zweites Entwicklersystem präsentiert
wird. Eine (nicht dargestellte) Stromversorgung dient zum elektrischen
Vorspannen der Entwicklerstruktur 62 auf einen wirksamen
Pegel zum Entwickeln der entsprechenden Bildbereiche mit geladenen
gelben Tonerpartikeln 64. Ferner misst ein Tonerkonzentrationssensor 66 die
Tonerkonzentration in der Entwicklerstruktur 62. Ein Tonerspender 68 liefert
gelben Toner in die Entwicklerstruktur 62, um eine zweckmäßige Tonerkonzentration
aufrecht zu erhalten. Der Spender 68 wird über die
Steuerung 18 gesteuert.
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Die
vorstehende Prozedur wird für
ein drittes Bild für
einen dritten geeigneten Farbtoner, wie z.B. Cyan 70, der
in der Entwicklerstruktur 72 (Station E) enthalten ist
und für
ein viertes Bild und einen geeigneten Farbtoner, wie z.B. Schwarz 78,
der in einer Entwicklerstruktur (Station F) enthalten ist, wiederholt.
Die Tonerspender 76 und 82 dienen zum Nachfüllen ihrer
entsprechenden Entwicklungssysteme.
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Eine
fünfte
Bilderzeugungsstation G ist mit einer Entwicklerstruktur 82 versehen,
welchen einen Zusatztoner 84 mit beliebiger geeigneter
Farbe zur Erweiterung der Farbpa lette dieses Bildprozesses versehen. Die
Tonernachfüllung
wird unter Verwendung eines Tonerspenders 86 ausgeführt. Bevorzugt
sind die Entwicklersysteme 42, 62, 72, 80 und 82 dieselben
oder im Aufbau ähnlich.
Ferner sind die Spender 64, 68, 82 und 86 dieselben
oder im Aufbau ähnlich.
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Jedes
von den ESVs 49, 50, 52, 54 und 56 ist
zwischen dem ROS und der Entwicklerrolle der Entwicklergehäusestruktur
angeordnet, welchen es zugeordnet ist, wie es bei den Entwicklungsstationen
dargestellt ist.
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Das
auf dem Fotorezeptorband 24 entwickelte zusammengesetzte
Bild besteht sowohl aus hoch als auch niedrig geladenen Tonerpartikeln,
weshalb ein Vorübertragungs-Korona-Entladungselement 88 vorgesehen
ist, um den gesamten Toner auf den zweckmäßigen Ladungspegel für eine effektive Übertragung
auf ein Substrat 90 unter Verwendung einer Korona-Entladungsvorrichtung
zu konditionieren, welche eine vorbestimmte Entladung mit der gewünschten
Polarität
zeigt.
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Anschließend an
die Bildentwicklung wird ein Blatt eines Trägermaterials 90 in
Kontakt mit den Tonerbildern bei einer Übertragungsstation H bewegt.
Das Blatt des Substratmaterials 90 wird von einer Zuführungseinheit 92 in
der Richtung des Pfeils 94 zu der Übertragungsstation H vorgeschoben.
Das Blatt des Trägermaterials 90 wird
dann mit der fotoleitenden Oberfläche des Fotorezeptorbandes 24 in
einer zeitlich abgestimmten Folge so in Kontakt gebracht, dass das
darauf entwickelte Tonerpulverbild das vorwandernde Blatt des Trägermaterials 90 bei
der Übertragungsstation
H berührt.
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Die Übertragungsstation
H enthält
eine Übertragungs-Korona-Entladungsvorrichtung 96 zum
Aufsprühen
von Ionen auf die Rückseite
des Trägermaterials 90.
Die Polarität
dieser Ionen ist entgegengesetzt zu der Polarität, welche die Vorübertragungs-Korona-Entladungsvorrichtung 88 zeigt.
Somit werden die die entwickelten Bilder auf dem Fotorezeptorband 24 bildenden
geladenen Tonerpartikel auf das Blatt 90 hingezogen. Ein Ablöse-Dicorotron 98 ist
für die
Erleichterung des Abziehens der Blätter von dem Fotorezeptorband 24 vorgesehen,
wenn sich das Band über
die Rolle 32 bewegt.
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Nach
der Übertragung
bewegt sich das Blatt des Trägermaterials 90 weiter
auf einem (nicht dargestellten) Förderband, welche das Blatt
zu der Fixierstation weitertranspor tiert. Die Fixierstation enthält eine
insgesamt mit dem Bezugszeichen 100 bezeichnete Wärme- und
Druckfixieranordnung, die das übertragene
Pulverbild permanent auf dem Blatt 90 fixiert. Bevorzugt
umfasst die Fixieranordnung 100 eine beheizte Fixierrolle 102 und
eine Andruck- oder Druckrolle 104. Das Blatt 90 tritt
zwischen der Fixierrolle 102 und der Andruckrolle 104 durch,
wobei die Tonerpulverbilder die Fixierwalze 102 berühren. Auf
diese Weise werden die Tonerpulverbilder permanent auf dem Blatt 90 fixiert.
Nach der Fixierung führt
eine (nicht dargestellte) Rutsche die fortwandernden Blätter 90 in
einen Auffangkorb, Stapler, Fertigstellungsvorrichtung oder eine
andere (nicht dargestellte) Ausgabevorrichtung zur anschließenden Entfernung
aus der Druckmaschine durch die Bedienungsperson.
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Nachdem
das Blatt des Trägermaterials 90 von
der fotoleitenden Oberfläche
des Fotorezeptorbandes 24 getrennt ist, werden die nach
der Übertragung
auf der fotoleitenden Oberfläche
verbliebenen Resttonerpartikel davon entfernt. Diese Partikel werden
bei der Reinigungsstation unter Verwendung einer Reinigungsbürste oder
einer Mehrfachbürstenstruktur
entfernt, die in einer Reinigergehäusestruktur 106 enthalten
sind. Die Reinigergehäusestruktur
enthält
eine Vielzahl von Bürsten 108,
welche den Fotorezeptor zum Entfernen von Resttoner davon berühren, nachdem
die Tonerbilder auf ein Blatt oder ein Substrat 90 übertragen
worden sind.
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Die
Steuerung 18 steuert die verschiedenen Druckerfunktionen.
Die Steuerung 18 enthält
bevorzugt eine oder mehrere programmierbare Steuerungen, die die
hierin vorstehend beschriebenen Druckerfunktionen steuern. Die Steuerung 18 kann
auch eine Vergleichszählung
der Kopierblätter,
der Anzahl der rückgeführten Dokumente,
der Anzahl der von dem Bediener ausgewählten Kopierblätter, von
Zeitverzögerungen,
Staukorrekturen usw. bereitstellen. Die Steuerung von vielen der
bisher beschriebenen xerografischen Systeme kann automatisch oder
unter Verwendung einer Benutzerschnittstelle der durch eine Bedienungsperson
ausgewählten
Druckmaschinenkonsolen erreicht werden. Herkömmliche Blattpfadsensoren oder
Schalter können
verwendet werden, um die Position des Dokuments und der Kopierblätter zu
verfolgen. Wie es in allen Druckmaschinen dieses offenbarten Typs
der Fall ist, enthält
der Fotorezeptor 24 eine Vielzahl von Zwischenseitenzonen
(IPZ)-Rahmen 120 (2). IPZ
bezeichnet den Raum zwischen auf dem Fotorezeptor 24 ausgebildeten aufeinanderfolgenden
Kundenbildern, die. Jede IPZ enthält Messfelder, die von den
fünf ESVs 49, 50, 52, 54 und 56 und
drei ETACS 122, 124 und 126 zu lesen
sind. Die ETACS sind abstromseitig von der letzten Entwicklerstruktur 82 und
anstromseitig von der Vorübertragungs-Korona-Vorrichtung 88 angeordnet.
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Von
den ETACS erzeugte Messwerte werden unter Verwendung eines Analog/Digital(A/D)-Wandlers 130 in
digitale Information zur Verwendung durch einen in dem Haupt-Eingabe/Ausgabe-Verarbeitung
oder Steuerung MIOP (Master Input/Output Prozessor) 132 (siehe 4)
befindlichen Softwarealgorithmus umgewandelt. Ausgangssignale aus
der MIOP werden in analoge Signalinformation über einen Digital/Analog-(D/A)-Wandler 134 zur
Verwendung in der Steuerung beispielsweise der Korona-Entladungsvorrichtungen 36 und 48 verwendet.
Der benötigte
Bereich von Ladungspotentialen auf dem Fotorezeptor liegt etwa zwischen
0 bis 1300 Volt Ausgangssignal für
ein analoges Eingangssignal von 0 bis 5 Volt für die Scorotron- und Dicorotron-Stromversorgungen.
Ein D/A mit 10 Bit ergibt eine Auflösung von etwa 1,25 Volt/Schritt.
Geeignete Sollwerte werden in einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert,
welcher einen Teil der MIOP bildet. Der elektrostatische Steueralgorithmus
besteht aus einer Proportional/Integral-Rückkopplungsschleife mit Steuerungsbegrenzung,
die die AC-Scorotron-Gitterspannung
auf der Basis des gemessenen Fehlers zwischen den ESV-Messwerten und der
Soll-Ladung einstellt.
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Die
DC-Dicorotron-Gitterspannung wird unter Verwendung der AC-Scorotron-Gitterspannung
plus einer Teilspannung zwischen den zwei Gittern eingestellt. Die
Teilspannung wird während
einer Installationsroutine festgelegt, in welcher die tatsächliche
Spannung auf dem Fotorezeptor unter Verwendung jeder Vorrichtung
getrennt gemessen wird. Eine gewünschte
Teilspannung auf dem Fotorezeptor ist ein NVM-Wert und die Differenz
zwischen den zwei Gitterspannungen wird eingestellt, um diesen Sollwert
zu erreichen.
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Ein
Satz innerer und äußerer Grenzwerte
wird um den Ladungssollwert herum definiert. Messwerte innerhalb
des inneren Grenzwertes werden dazu genutzt, die Ladungssteuerung
als "konvergiert" zu erklären, was
es ermöglicht,
dass anschließende
ETACS-Messwerte
erfasst werden. Fehlversuche die Ladung innerhalb einer festen Anzahl
von Versuchen zum Konvergieren zu bringen, führen zu einem Systemausfall.
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Messwerte
außerhalb
der äußeren Grenzwerte
werden dazu verwendet, den Auftrag des Kunden auszusetzen und die
Druckmaschine in einen Totzyklusmodus zu senden, um die Ladung so
schnell wie möglich konvergieren
zu lassen. Ein Überschreiten
des äußeren Grenzwertes,
wenn sich das AC-Scorotrongitter an seinem Betriebsgrenzwert befindet,
führt zu
einem Systemausfall.
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Die
Anwendung einer hierarchischen Steuerstrategie isoliert Untersystemsteuerungen,
und ermöglicht dadurch
eine effiziente Algorithmusaufbausanalyse und Implementation für den ein
Teil der MIOP bildenden Algorithmus. Man wird erkennen, obwohl nur
die Vc-Steuerung der Ebene 1 für die Korona-Ladevorrichtungen beschrieben
worden ist, weitere Steuerungen für Subsysteme der Ebene 1 verwendet
werden. Weitere Steuerungen der Ebene 1 können irgendeine oder alle von
den nachstehenden Steuerungen enthalten: eine Ladesteuerung, eine
Laserleistungssteuerung, eine Tonerkonzentrationssteuerung, eine Übertragungswirkungsgradsteuerung,
eine Fixiertemperatursteuerung, eine Reinigungssteuerung, eine Bogenglättungssteuerung und
eine Fixiererabstreifersteuerung.
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Um
die Markierungsmaschine eines speziellen IOT zum Aufrechterhalten
einer gewünschten
TOC zu steuern, wird die hierarchische Steuerstrategie der Architektur
der offenbarten Maschine in zwei zusätzliche Steuerungsebenen, Ebene
2 und Ebene 3 unterteilt. Jede von Steuerungen in den drei Ebenen
umfasst einen Sensor, einen Steueralgorithmus und ein Betätigungselement
(siehe Flussdiagramm auf Seite 17), welcher den durch die Steuerung
gesteuerten Prozess als Reaktion auf einen erfassten Parameter einstellt.
Die Steuerungen der Ebene 1 stabilisieren die individuellen Prozessschritte
der lokalen Erzeugung eines Bildes durch Verwendung eines Datenausgangssignals
aus nur einem Sensor, welcher für
jedes Subsystem der Ebene 1 vorgesehen ist, und stellen direkt ein
Betätigungselement
für jedes
Subsystem der Ebene 1 ein. Die Steuerungen der Ebene 2 stellen eine
regionale statt einer lokalen Steuerung von Zwischenprozessausgangssignalen bereit.
Die Steuerungen de Ebene 2 empfangen einen Satz skalarer Werte aus
den Steuerungen der Ebene 1 zusätzlich
zu Sensormesswerten des gesteuerten Zwischenprozessausgangssignals.
Eine Betätigung
in der Ebene 2 erfolgt bezüglich
eines Algorithmusparameters einer Steuerung der Ebene 1 (üblicherweise
ein Sollwert). D.h., die Ebene 2 betätigt oder stellt auf der Basis
eines Sensorausgangssignals durch Veränderung wenigstens eines Parameters
für wenigstens
eine Steuerung der Ebene 1 ein. Die Ebenen 1 und 2 stellen die physikalischen
Komponenten und Prozesse ein, die in die Ausgabe eines Bildes einbezogen
sind, um eine TRC-Stabilisierung an einer kleinen Anzahl von diskreten
Punkten zu erhalten. Zwischen diesen Punkten auf dem TRC wird eine
Stabilisierung durch die Steuerung der Ebene 3 erreicht, welche
das Ausgangssignal des Gesamtsystems misst und die Interpretation
des Bildes an dem Eingang zu dem Prozess anpasst.
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Jeder
Rahmen oder jede IPZ enthält
zwei tonerlose oder nicht entwickelte Messfeldbereiche zur Verwendung
mit jedem von den fünf
ESVs und drei mit Toner versehene oder entwickelte Flächenbereiche
zur Verwendung mit dem der drei ETACS für insgesamt neunzehn Flächen. Die
tonerlosen und unentwickelten ESV-Messfelder bestehen aus zwei Messfeldern 140 für Schwarz,
zwei Messfeldern 142 für
Cyan, zwei Messfeldern 144 für Gelb, zwei Messfeldern 146 für Magenta
und zwei Messfeldern 148 für die Zusatzfarbe.
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Beispielsweise
können
durch die ETACS zu erfassende mit Toner versehene Messfelder einen
Satz von drei Messfeldern umfassen, der ein mit Toner versehenes
Messfeld 150 umfasst, das aus nur einem gelben Toner und
zwei mit Toner versehenen komplementären Messfelder 152 und 154 besteht,
die aus einem blauen (Magenta + Cyan) Messfeld und einer dunklen
Zusatzfarbenmessfeld (Schwarz + Zusatzfarbe) bestehen. Ein zweiter
Satz von drei mit Toner versehenen Messfeldern kann ein Messfeld 160 umfassen,
das aus Magenta-Toner und einem Paar mit Toner versehener komplementärer Messfelder
besteht, die ein grünes
(Cyan + Gelb) Messfeld 162 und ein dunkles Zusatzfarbenmessfeld 164 (Schwarz
+ Zusatzfarbe) umfassen. Der dritte Satz aus drei Messfeldern kann
ein Messfeld 166 umfassen, das aus Cyan-Toner besteht und
aus einem Paar komplementärer
Messfelder, die ein rotes (Magenta + Gelb) Messfeld 168 und
ein dunkles Zusatzfarbenmessfeld 170 (Schwarz + Zusatzfarbe)
umfassen. Die Messfelder sind in IPZs 120 zwischen Vollfarbenbildbereichen 172 und 174 angeordnet.
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Der
Inhalt der in 2 dargestellten getrennten Messfeldbereiche ändert sich
beispielsweise in aufeinander folgenden IPZs gemäß einem Messfeld-Betriebsplanungsalgorithmus,
der einen Teil der MIOP bildet. Die Anordnung der Messfelder innerhalb
jeder IPZ bleibt nach der automatischen Installation des Bilderzeugungsprozesses
fest. Jeder IPZ-Rahmen
ist angenähert
43 mm lang, das ist der Abstand, der von jedem ROS benötigt wird,
um ausreichend Zeit für
die Ausrichtung der Bilder in jedem xerografischen Modul zueinander (unter
Verwendung eines als Rephasing bezeichneten Prozesses) durchzuführen. Der
ROS-Rephasing-Prozess beeinträchtigt
nicht die Steuerflächenbildstruktur
in einem zu dem ETACS- oder ESV-Sichtmessfeld vergleichbaren Maßstab. Die
Anzahl der IPZs auf der Fotorezeptorbandstruktur 24 ist
eine Funktion der Anzahl von Bildern, welche auf dem Band während eines
Durchlaufs des Bandes durch alle Verarbeitungsstationen aufgebracht
werden. Die Anzahl der IPZs variiert von Maschine zu Maschine.
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Die
Position und Größe jedes
Messfeldes in der IPZ wird durch eine Diagnosezeittaktroutine während der
automatischen Installation festgelegt. Die Messfelder für jeden
Sensor werden gemäß dem Sichtmessfeld jedes
Sensors, das durch die physikalischen Montageabmessungen für jeden
Sensor sowie interne Abmessungen für die Sensorelemente innerhalb
jedes Sensors bestimmt ist, angeordnet. Dieser Prozess ermöglicht minimale
Steuermessfeldgrößen und
dementsprechend minimalen Tonerverbrauch.
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Eine
hierarchische Steuerstrategie ist eine, welche Subsystemsteuerungen
zum Zwecke einer effizienten Algorithmusauslegung, Analyse und Implementation
isoliert. Die Strategie und Architekturunterstützung dafür wird bevorzugt in drei Ebenen
(d.h. 1, 2 und 3) unterteilt und besitzt eine Steuerungsüberwachungseinrichtung,
die Subsystem-Isolationsfunktionen
und Zuverlässigkeits-Sicherstellungsfunktionen
bereitstellt. Die Strategie verbessert die Bildqualität der Ausgaben
eines Bildausgabeendgerätes,
IOT (Image Output Terminal) durch Steuerung des Betriebs des IOT,
um sicherzustellen, dass eine Farbtonwiedergabekurve eines Ausgangsbildes
mit einer Farbtonwiedergabekurve eines Eingangsbildes übereinstimmt,
trotz mehrerer nicht steuerbarer Variablen, welche die Tonwiedergabekurve
des Ausgangsbildes verändern.
Für eine
detailliertere Beschreibung einer hierarchischen Steuerstrategie
kann Bezug auf US-A-5,471,313 genommen werden.
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Der
erste Schritt in der Implementierung der vorliegenden Erfindung
besteht in dem Messen der Vc-Bandsignatur.
Die Zwecke der Bandsignaturmessungen sind zweifach – (1) die
Charakterisierung der Größe dieser
Effekte für
den Zweck der Systemdiagnose, und (2) die Minimierung von deren
Einfluss auf das Prozesssteuerungsverhalten des Systems.
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Der
erste Zweck wird erreicht, indem die Bandsignatur während Diagnosen
für die
Installation und die Druckqualitätsanpassung
(PQA – Print
Quality Adjustment) gemessen wird, um eine Grundlinie festzulegen und
diese vor dem Start der Druckaufgabe für den Kunden zu prüfen. Eine
nicht akzeptable Veränderung
führt zu
einem Fehler und einer Meldung an den Kunden über ein (nicht dargestelltes)
Anzeigefeld, eine PQA ablaufen zu lassen, oder an die Serviceabteilung,
um das System, üblicherweise
durch Austauschen des Fotorezeptors, zu reparieren. Der zweite Zweck
wird erreicht, indem die Streuungen aus nachfolgenden Sensormesswerten
der Prozesssteuerung entfernt werden. Wenn man die Prozesssteuerung
zum Steuern innerhalb eines bestimmten Grenzwertes um die Sensormesswerte
herum betrachtet, ist es natürlich
besser, das Band um die Mittelwertleistung des Systems herum zu
haben, statt dem einmaligen Umlaufprofil zu folgen.
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Die
Messung der Vc-Bandsteuerungssignatur wird wie folgt erreicht:
- 1. Eingangssignale werden durch kontinuierliches
Abtasten eines angeforderten Sensor/Kanals (ESV#)/alle zwanzig Maschinentakte
(3,1 mm der Fotorezeptoroberfläche)
um den Fotorezeptor von Saum zu Saum erzeugt. Insgesamt werden 934
Messwerte entnommen.
- 2. Das vorstehend erwähnte
gewichtete Mittelungsfilter mit 41 Elementen wird verwendet, um
die Messwerte zu glätten.
Die Filterkoeffizienten sind nachstehend tabellarisch aufgelistet.
Die Mittelwertspannung wird ermittelt und eine Nachschlagetabelle
(LUT) in der MIOP mit einer Deltaspannung von dem Mittelwert über der
Position um den Fotorezeptor herum konstruiert. Für alle anschließenden Messwerte
unter elektrostatischer Steuerung werden die kontinuierlichen Vc-Messwerte
der ESV bezüglich
der Abweichung von dem Mittelwert um den Fotorezeptor herum korrigiert. Unter
Verwendung der in der vorstehenden Tabelle aufgelisteten Werte wird
der gefilterte Wert anhand der nachstehenden Formel berechnet:
Für I = 21
bis 914:
- 3. Der Mittelwert wird dann gemäß der Formel berechnet:
- 4. Die fehlenden gefilterten Elemente werden aufgefüllt in:
Filtered
i = Filtered(21)
Filtered i = 915 to 934
For I = 915 to
934
Filtered i = Filtered 914
- 5. Bei jedem Zyklus bis vor dem Drucken eines Kundenauftrags
wird die Bandsignatur gemessen und mit der aktuellen Signaturtabelle
verglichen. Eine signifikante Abweichung führt zu einer Fehlererklärung, der eine
PQA zu folgen hat, in welcher die Signatur neu charakterisiert wird.
Die gefilterten Werte werden wie folgt getestet, um zu ermitteln,
ob sie zu weit vom Mittelwert entfernt liegen:
If
minimum
(Filtered) < average – Maxdelta
Or
maximum (Filtered) > average
+ Maxdelta
Then
Fehleranzeige und Durchführen einer
PQA, um den Fotorezeptor neu zu charakterisieren
Else
Fortfahren
mit dem Druckauftrag
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Laufzeitsteuerung – Unter
Anwendung der Tabelle:
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Für alle von
der MIOP geplanten ESV V-Ladungsmesswerte, Ermitteln des korrekten
Index i auf der Basis der Lage der Messwerte in Bezug auf den Saum
und Korrigieren der von dem ESV erfassten Messwerte
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Hauptprozesssteuerschalter
-
Wenn
der Vc-Bandsignatur-Hauptverabeitungsteuerschalter
eingeschaltet ist, werden alle Vc IPZ Messwerte
korrigiert.
-
Wenn
der Vc Bandsignatur-Hauptverabeitungsteuerschalter
ausgeschaltet ist, werden keine Vc IPZ Messwerte
korrigiert.
- 3. Ermitteln des Index I
- I = Round (ESV Vcharge Machine Clock location/20), wobei die
Maschinentaktlage gleich der Mitte des Ladungsmessfeldes ist.
- 2. Korrigieren des Ladungsmesswertes
- Vcharge# = ESV Vchargereading# – Delta#(I)
- 3. Speichern des Messwertes im NVM (Vcmeasured#) und Verwenden
des korrigierten Messwertes in dem Ladungssteueralgorithmus.
