EP1156380B1 - Elektrofotografische Prozesssteuerung und diagnostisches System - Google Patents

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EP1156380B1
EP1156380B1 EP01111173A EP01111173A EP1156380B1 EP 1156380 B1 EP1156380 B1 EP 1156380B1 EP 01111173 A EP01111173 A EP 01111173A EP 01111173 A EP01111173 A EP 01111173A EP 1156380 B1 EP1156380 B1 EP 1156380B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
photoconductor
voltage
electrostatic charge
subsystems
grid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP01111173A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1156380A2 (de
EP1156380A3 (de
Inventor
Edward M. Eck
David E. Hockey
Matthias H. Regelsberger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eastman Kodak Co
Original Assignee
Eastman Kodak Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eastman Kodak Co filed Critical Eastman Kodak Co
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Publication of EP1156380A3 publication Critical patent/EP1156380A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1156380B1 publication Critical patent/EP1156380B1/de
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/50—Machine control of apparatus for electrographic processes using a charge pattern, e.g. regulating differents parts of the machine, multimode copiers, microprocessor control
    • G03G15/5033—Machine control of apparatus for electrographic processes using a charge pattern, e.g. regulating differents parts of the machine, multimode copiers, microprocessor control by measuring the photoconductor characteristics, e.g. temperature, or the characteristics of an image on the photoconductor
    • G03G15/5037—Machine control of apparatus for electrographic processes using a charge pattern, e.g. regulating differents parts of the machine, multimode copiers, microprocessor control by measuring the photoconductor characteristics, e.g. temperature, or the characteristics of an image on the photoconductor the characteristics being an electrical parameter, e.g. voltage
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G2215/00—Apparatus for electrophotographic processes
    • G03G2215/00025—Machine control, e.g. regulating different parts of the machine
    • G03G2215/00029—Image density detection
    • G03G2215/00033—Image density detection on recording member
    • G03G2215/00054—Electrostatic image detection

Definitions

  • the present invention relates to electrophotographic marking machines, and more particularly to inspecting subsystems of the electrophotographic process and providing adjustment operations for particular subsystems in relation to predetermined parameters.
  • the electrophotographic marking process is relatively complicated and involves a variety of subsystems, each of which must function properly. However, because these subsystems are interconnected, it is often difficult to diagnose and isolate the function of a particular subsystem. This is especially true for electrophotographic imaging and image development processes, since an examination of room lighting with the naked eye is mostly impossible.
  • the object of the present invention is therefore to provide an analysis and diagnostic test method, with which certain subsystems can be compared with satisfactory operating parameters and appropriate remedial measures can be taken.
  • US5012279 discloses a primary test for an electrophotographic tag, wherein the subsystems are tested without a reference standard bias in a test mode.
  • US5862433 discloses the concept of film reference voltage, however subsystems are tested and adjusted by densitometric means during normal operation and during auto-setup.
  • the document US5897238 discloses a functional test and for the primary charge device and the corresponding adjustment of the distance of the charge device to the photoconductor.
  • the present invention provides selective control of an electrophotographic marking apparatus which enables functional testing of the subsystems.
  • the invention provides automatic subsystem function testing and thus supplements subsystem specific diagnostic and verification programs.
  • the present invention provides a reference voltage on a photoconductive element such as e.g. a tape, wherein the tape is passed in non-printing operation past a predetermined subsystem, the resulting tension is measured and compared to predetermined acceptable limits. Then, a regeneration cycle is provided to allow the electrophotographic marking apparatus to be set to print.
  • a photoconductive element such as e.g. a tape
  • FIG. 1 An electrographic marking apparatus 10 is shown.
  • the present invention will be described with reference to a particular electrographic marking apparatus 10 such as a copier or printer. It should be noted, however, that while the invention is suitable for use in such apparatus, it may also be used with other types of electrophotographic copiers and printers.
  • a movable image bearing member such as a photoconductive belt 18, is stretched about a plurality of rollers, one of which is driven by a motor to pass the belt past a series of processing stations of the printer.
  • the image bearing member may also be configured as a drum.
  • the logic and control unit (LCU) 24 which may include a digital computer, has a stored program for sequentially operating the various processing stations or subordinate systems of the apparatus 10.
  • a charging station sensitizes the belt 18 by applying a uniform electrostatic charge of predetermined primary voltage V 0 to the surface of the belt.
  • the power of the first charging station is regulated by a programmable controlled power supply 30, which in turn is controlled by the LCU 24 to adjust the primary voltage V 0, for example by controlling the electrical potential (V Grid ) on a grid electrode 28b, which detects the movement of the charged ions , which is caused by the operation of the charging wires 28a, controls on the surface of the support member.
  • a negative electrical bias is applied to the grid electrodes 28b, eg between -350 and -750 volts; a desired bias voltage can be -500 volts.
  • the projected light from a write head 34 modulates the electrical charge on the photoconductive belt 18 to form an electrostatic latent image a document to be copied or printed.
  • the write head preferably comprises a series of light emitting diodes (LEDs) or other light source, such as a laser or other exposure source for exposing the photoconductive belt.
  • the exposure is pixel by pixel with a regulated intensity in accordance with the signals from the LCU to the write head interface 32, the write head interface comprising a programmable controller.
  • the exposure may be by optical projection of an image of a document onto the photoconductive element 18.
  • the image data to be recorded is provided by a data source 36 for generating electrical image signals, e.g. from a computer, a document scanner, a memory or a data network. Signals from the data source and / or LCU may also output control signals to a recorder network and so on.
  • the movement of the belt 18 in the direction of the arrow A passes the areas carrying the latent electrostatographic charge images past a developer station 38.
  • the toner or developer unit has one or more (several different colors) magnetic brushes adjacent to but spaced from the belt.
  • Magnetic brush developer units are known from US 4,473,029 and 4,546,060 known.
  • the LCU 24 selectively actuates the developer unit in relation to the passing image areas carrying the latent images.
  • the magnetic brush is selectively brought into contact with or at a small distance from the belt 18.
  • the charged toner particles of the contacted magnetic brush are attracted to the latent image pattern as an image to develop the pattern.
  • the calibration marks used for process control are being developed.
  • the conductive parts of the developer unit act as electrodes.
  • the electrodes are connected to a variable supply of DC potential V B , which is supplied by a programmable controller 40 is regulated.
  • V B DC potential
  • the development corresponds to a DAD (Discharge Area Development) process in which negatively charged toner particles selectively develop into relatively discharged areas of the light guide.
  • DAD Charge Area Development
  • Other types of developer units are known and can be used as well.
  • a transfer unit 46 is provided in order to bring a receiving sheet S in registration with the image into contact with the light-guiding element.
  • the image is transferred to a recording sheet, for example made of paper, or a plastic sheet.
  • the transmission unit comprises a transmission corona charger 47.
  • the electrostatic transfer of the toner image is performed with a suitable voltage applied to the transfer charger 47 to generate a constant current, as described below.
  • the back surface of the receiver sheet is positively charged by the transfer charger in this example while the receiver sheet contacts the toner image on the photoconductor member to draw the toner image onto the receiver sheet.
  • the receiving sheet may be released from the belt 18 by means of a known non-stick corona charger (not shown).
  • a cleaning brush 48 or knife is also provided downstream of the transfer unit to remove the toner from the belt 18 to allow reuse of the surface to form additional images.
  • a charger 43 is usually provided to neutralize positive charge on the light guide or the electrostatic adhesion of the remaining particles in this case to reduce the band 18.
  • the voltage of the cleaning and treatment charger is controlled by a power supply 42. While separate power supplies are shown for each charger, multiple power supply power may be used instead of multiple power supplies.
  • the receiver sheet After transferring the unfixed toner images onto a receiver sheet, the receiver sheet is conveyed to a fusing unit 49, where the image is fixed.
  • a densitometer 76 is disposed between the developer unit 38 and the transfer unit 46.
  • the densitometer 76 monitors the development of the regions of the photoconductive belt 18 as known in the art.
  • a second sensor which is also preferably provided for process control, is an electrostatic voltmeter 50.
  • a voltage meter of the first loading station 28 is preferably arranged downstream located to provide readings of the measured V 0 s or V 0 (m) s.
  • the voltmeter is preferably fixed relative to the band 18, thus reducing alignment and adjustment problems associated with the transmittable voltmeter, particularly with respect to the band 18.
  • the voltmeter (electrometer) 18 can sense both polarities of the voltage measure and is therefore needed to determine all voltage tests.
  • the output V 0 (m) s and densities determined by the densitometer 76 are applied to the LCU 24, which generates new setpoints for E 0 , V 0 , V 0 and the toner replenishment operation in accordance with a process control program.
  • the process controller may be used to adjust the transfer current strength generated by the transfer charger 46 by changing the programmable power supply 51.
  • a preferred electrometer is in the US 5,956,544 described.
  • Apparatus 24 may be defined as a variety of subsystems, including, but not limited to, the general descriptions of a cargo system Exposure unit, a developer subsystem, a transfer subsystem, an aftertreatment subsystem, a fuser system, said subsystems comprising the previously described components such as the photoconductive member, the first charging station, the bias shift, the after-treatment charging station and the transfer rollers.
  • the LCU 24 provides overall control of the device and its various subordinate systems.
  • the programming of commercially available microprocessors is familiar to the person skilled in the art. The following disclosure is intended to enable a programmer to write a suitable control program for such a microprocessor.
  • logic operations described in this document may also be provided by or in cooperation with non-programmable (hardware) or programmable logic devices.
  • encoders are commonly used in conjunction with indicators on the photoconductive element to promptly output signals indicative of the image frame areas and their position relative to the various units. Other types of timing control may also be used.
  • FIG. 2 Figure 12 shows a block diagram of a typical LCU 24.
  • the typical LCU 24 includes a temporary data memory 152, the central processing unit 154, the process and task check module 155, the timing and cycle control unit 156, and the stored program control 158.
  • the data input and output is sequential or under the supervision of program control.
  • Input data is fed either through the input signal buffer 160 into an input data processor 162 or through an interrupt signal processor 164.
  • the input signals are derived from various switches, sensors, and analog-to-digital converters that are portions of the apparatus 10 or from external sources passed him.
  • the output data and control signals are fed directly or through a latch 166 into appropriate output drivers 168.
  • the output drivers are connected to the appropriate subordinate systems.
  • the LCU 24 is set up to perform a series of subsystem tests. In performing these checks, the LCU 24 provides for the normal printing operation of the apparatus 10. In addition, the LCU 24 is set to operate the apparatus in test mode, thereby performing the entire photoelectric process.
  • the LCU 24 is generally set to generate a predetermined voltage on the belt 18 and subsequently select a particular subsystem, the subsystem generating a corresponding variation in belt tension.
  • the LCU 24 causes rotation of the belt 18 to the voltmeter 50 where the resulting belt tension is measured.
  • the measured voltage is compared by LCU 24 with a predetermined set of allowable values.
  • the deviation is forwarded to the engineer in the field if the measured voltage is outside the predetermined frame.
  • the LCU 24 is further configured to isolate the unchecked subsystems to reduce the risk of damaging particular subsystems.
  • the LCU 24 also includes regeneration operations that correspond to each of the subsystem checks.
  • the regeneration operations may return the apparatus 10 to normal printing operation.
  • the regeneration operations may prepare the apparatus 10 for testing additional subsystems.
  • Fig. 3 2 a flow chart of the process and task check program of the LCU 24 is shown.
  • the LCU 24 measures a voltage of the first charging station and stores a resultant voltage on the photoconductive member as measured on the electrometer 50.
  • the voltage of the photoconductor element is compared with the measured voltage to determine charge efficiency.
  • an increase in charge efficiency indicates increased contamination in the first charging station.
  • the initial test / first test allows an engineer on site to check the functionality of the first charging station.
  • V 0ref a film reference voltage V 0ref to the photoconductor prior to testing the subsystems.
  • the LCU thus ensures that each test is standardized to a known and specific reference voltage.
  • the electrophotographic marking apparatus 10 is not in printing operation and the reference voltage V 0 is transferred to the belt 18.
  • a particular subassembly is then switched, which creates a tension on the photoconductive belt 18 or transfers it to the belt 18.
  • the LCU 24 then rotates the belt 18 along its path so that the resulting tension on the belt is measured at the electrometer 50. That is, the LCU 24 causes the resulting voltage to be brought to the electrometer 50 instead of moving the electrometer to the resulting voltage.
  • the resulting voltage of the photoconductive element 18 is then compared to a predetermined series of acceptable voltages to establish criteria that decide the further course.
  • the deviation of the measured voltage from the particular subsystem is made available to the operator so that predictions can be made about his life.
  • all of the tests A to J are performed sequentially.
  • the tests may be isolated from each other to optimize the diagnosis of the apparatus 10.
  • the subsystem checks GJ are evaluated by the electrometer 50, which is located at the end of the exposure process.
  • the sequencing of the machine is selected to treat these charges for only one photoconductor rotation without the first charging station to prevent damage to the photoconductive properties of the photoconductor. This process is initiated by the timing of the LCU 24, which determines the check routines of the operation. In the preferred embodiment, tests G through J are preceded by test F to measure the current charge efficiency.
  • the subsystems can be activated and reactivated at certain locations on the photoconductor path.
  • the electrometer measurements can be synchronized so that the collected data corresponds to the particular subsystem test.
  • the LCU 24 is set to perform comprehensive self-checks of the subsystems involved in the generation of an output image.
  • the task check program of the LCU 24 ensures that the subsystems necessary for imaging (such as the first loading station, the bias offset, and the exposure) are functional.
  • the program checks used to determine whether the subsystems that do not directly contribute to imaging (such as post-treatment charging station, pre-cleaning charging station, post-development erasure, and carrier particle removal bias) are within normal operating tolerances or conditions.
  • the data obtained in each subsystem check is compared with the normal operating values and applicable error limits to determine a pass or fail status for each test. In this way, a service technician can quickly determine which subsystems are within acceptable limits and determine the relative lifetime of other subsystems.
  • the LCU 24 sets the electrophotographic marking apparatus 10 in a normal printing operation in which a user can use the apparatus for his job of producing electrophotographically produced copies or prints. Additionally poses the LCU 24 places the apparatus 10 in a non-printing mode which is selectively controlled by the LCU to enable subsystem analysis.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft elektrofotografische Markierungsapparate, insbesondere das Prüfen von Untersystemen des elektrofotografischen Prozesses und das Schaffen von Einstellungsvorgängen für bestimmte Untersysteme im Verhältnis zu vorbestimmten Parametern.
  • Der elektrofotografische Markierungsprozess ist relativ kompliziert und bezieht eine Vielzahl von Untersystemen mit ein, von denen jedes richtig funktionieren muss. Da diese Untersysteme miteinander verbunden sind, ist es jedoch oft schwierig, die Funktion eines bestimmten Untersystems zu diagnostizieren und zu isolieren. Dies gilt besonders für elektrofotografische Bilderzeugungs- und Bildentwicklungsprozesse, da eine Untersuchung bei Raumbeleuchtung mit dem bloßen Auge meistens unmöglich ist.
  • Daher besteht ein Bedarf an Analyse und diagnostischen Prüfungen eines elektrofotografischen Prozesses, in dem bestimmte Untersysteme mit zufriedenstellenden Betriebsparametern verglichen und geeignete Abhilfemaßnahmen ergriffen werden können. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Analyse und diagnostische Prüfmethode zu schaffen, mit dem bestimmte Untersysteme mit zufriedenstellenden Betriebsparametern verglichen und geeignete Abhilfemaßnahmen ergriffen werden können.
  • Aus dem Stand der Technik sind bekannt:
  • Das Dokument US5012279 offenbart einen Primärtest für eine elektrofografischen Markierungsapparat, wobei die Subsysteme ohne eine Referenz-Standart-Vorspannung in einem Prüfbetrieb getestet werden. US5862433 offenbart das Konzept der Filmreferenzspannung, wobei Subsysteme jedoch mit Hilfe densitometrischer Mittel während des normalen Betriebes und während eines Auto-Setup getestet und eingestellt werden. Das Dokument US5897238 offenbart einen Funktionstest und für die primäre Ladungseinrichtung und die entsprechende Einstellung des Abstandes der Ladungseinrichtung zum Photoleiter.
  • Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst. Weitere Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Die vorliegende Erfindung schafft eine wahlweise Steuerung eines elektrofotografischen Markierungsapparats, die eine Funktionsprüfung der Untersysteme ermöglicht. In einer weiteren Ausführungsform stellt die Erfindung eine automatische Untersystemfunktionsprüfung bereit und ergänzt somit untersystemspezifische Diagnostik- und Überprüfungsprogramme.
  • Die vorliegende Erfindung schafft eine Referenzspannung auf einem Fotoleiterelement, wie z.B. einem Band, wobei das Band im Nicht-Druckbetrieb an einem vorbestimmten Untersystem vorbeigeführt wird, die resultierende Spannung gemessen und mit vorbestimmten annehmbaren Grenzwerten verglichen wird. Dann ist ein Regenerierungszyklus vorgesehen, damit der elektrofotografische Markierungsapparat auf Druckbetrieb gestellt werden kann.
  • Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben.
  • In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Seitenansicht eines typischen elektrofotografischen Markierungsapparats, auf den die vorliegende Erfindung anwendbar ist.
    Fig. 2
    ein Blockdiagramm einer Logik- und Steuereinheit von Fig. 1.
    Fig. 3
    ein Flussdiagramm eines Teils der Vorgänge, die von der Logik- und Steuereinheit ausgeführt werden.
  • In Fig. 1 ist ein elektrografischer Markierungsapparat 10 dargestellt. Die vorliegende Erfindung wird anhand eines besonderen elektrografischen Markierungsapparats 10, wie z.B. eines Kopierers oder Druckers beschrieben. Dennoch ist zu bemerken, dass, obwohl die Erfindung zum Gebrauch in solchen Apparaten geeignet ist, sie auch mit anderen Arten von elektrofotografischen Kopierern und Druckern verwendet werden kann.
  • Da elektrofotografische Markierungsapparate der hierin beschriebenen Art bekannt sind, ist die vorliegende Beschreibung insbesondere auf die Elemente ausgerichtet, die Teil der vorliegenden Erfindung sind oder unmittelbar mit ihr im Zusammenhang stehen.
  • Um das Verständnis zu vereinfachen, werden die folgenden Definitionen festgelegt:
    • V0 = Haupt/Primärspannung (relativ zur Erdung) auf dem Fotoleiter, wie sie direkt nach der ersten Ladeeinrichtung gemessen wird. Sie wird manchmal auch als "Anfangsspannung" bezeichnet.
    • V0(m) = Mittelwert der einzelnen V0 Werte.
    • VB = Elektrodenvorspannung der Entwicklereinheit.
  • In dem in Figur 1 gezeigten elektrofotografischen Markierungsapparat 10 ist ein bewegbares Bildträgerelement, z.B. ein fotoleitfähiges Band 18 um eine Vielzahl von Walzen gespannt, von denen eine von einem Motor angetrieben wird, um das Band vorbei an einer Reihe von Bearbeitungsstationen des Druckers zu führen. Das Bildträgerelement kann auch als eine Trommel ausgestaltet sein. Die Logik- und Steuereinheit (LCU) 24, die einen digitalen Rechner umfassen kann, weist ein gespeichertes Programm zum aufeinanderfolgenden Betätigen der verschiedenen Bearbeitungsstationen oder untergeordneten Systeme des Apparats 10 auf.
  • Eine Ladestation macht das Band 18 lichtempfindlich, indem sie die Oberfläche des Bandes mit einer einheitlichen elektrostatischen Ladung von vorbestimmter Primärspannung V0 beaufschlagt. Die Leistung der ersten Ladestation wird von einer programmierbaren gesteuerten Stromversorgung 30 reguliert, die ihrerseits von der LCU 24 gesteuert wird, um die Primärspannung V0 z.B. durch Steuerung des elektrischen Potentials (VGrid) an einer Gitterelektrode 28b einzustellen, welche die Bewegung der geladenen Ionen, die von dem Vorgang der Aufladedrähte 28a bewirkt wird, auf die Oberfläche des Trägerelements steuert. In dem vorliegenden Beispiel liegt an den Gitterelektroden 28b eine negative elektrische Vorspannung an, z.B. zwischen -350 und -750 Volt; eine Soll-Vorspannung kann -500 Volt betragen.
  • An einer Belichtungsstation moduliert das projizierte Licht von einem Schreibkopf 34 die elektrische Ladung auf dem fotoleitenden Band 18, um ein latentes elektrostatisches Bild eines zu kopierenden oder zu druckenden Dokuments zu erzeugen. Der Schreibkopf weist vorzugsweise eine Reihe von lichtemittierenden Dioden (LEDs) oder eine andere Lichtquelle auf, wie z.B. einen Laser oder eine andere Belichtungsquelle zum Belichten des fotoleitenden Bandes. Die Belichtung erfolgt Bildelement (Pixel) für Bildelement mit einer im Einklang mit den Signalen von der LCU an die Schreibkopfschnittstelle 32 regulierten Intensität auf, wobei die Schreibkopfschnittstelle eine programmierbare Steuerungseinheit umfasst. Alternativ kann die Belichtung durch eine optische Projektion eines Bildes eines Dokuments auf das Fotoleitelement 18 erfolgen.
  • Wird eine LED oder andere elektrooptische Belichtungsquelle verwendet, so werden die aufzuzeichnenden Bilddaten von einer Datenquelle 36 zum Generieren von elektrischen Bildsignalen zur Verfügung gestellt, z.B. von einem Rechner, einem Dokumentenscanner, einem Speicher oder einem Datennetzwerk. Signale von der Datenquelle und/oder LCU können auch Steuerungssignale an ein Schreibernetzwerk usw. ausgeben.
  • Die Bewegung des Bandes 18 in die Pfeilrichtung A führt die Bereiche, die die latenten elektrostatografischen Ladungsbilder tragen, an einer Entwicklerstation 38 vorbei. Die Toner- oder Entwicklereinheit weist eine oder mehrere (mehrere bei verschiedenen Farben) Magnetbürsten neben dem, jedoch beabstandet zum Band auf.
    Magnetbürstenentwicklereinheiten sind aus der US 4,473,029 und 4,546,060 bekannt.
  • Die LCU 24 betätigt wahlweise die Entwicklereinheit im Verhältnis zu den vorbeigleitenden Bildbereichen, die die latenten Bilder tragen. Dabei wird die Magnetbürste wahlweise in Kontakt mit oder in einen kleinen Abstand vom Band 18 gebracht. Die geladenen Tonerpartikel der in Kontakt gebrachten Magnetbürste werden als Bild auf das latente Bildmuster angezogen, um das Muster zu entwickeln. Dabei werden ebenfalls die zur Prozesskontrolle genutzten Kalibrierungsmarken entwickelt.
  • Wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, wirken die leitenden Teile der Entwicklereinheit, wie z.B. leitende Auftragszylinder, als Elektroden. Die Elektroden sind mit einer veränderbaren Versorgung von Gleichstrompotential VB verbunden, das von einer programmierbare Steuerung 40 reguliert wird. Die Details bezüglich der Entwicklereinheiten werden anhand eines Beispiels dargelegt, sind aber nicht wesentlich für die Erfindung.
  • In diesem Beispiel entspricht die Entwicklung einem DAD-Prozess (DAD = Entwicklung des entladenen Bereichs), bei dem sich negativ geladene Tonerpartikel wahlweise in relativ entladene Bereiche des Lichtleitelements entwickeln. Andere Arten von Entwicklereinheiten sind bekannt und können ebenfalls verwendet werden.
  • Eine Übertragungseinheit 46, wie sie auch bekannt ist, ist vorgesehen, um einen Aufnahmebogen S registerhaltig mit dem Bild in Kontakt mit dem Lichtleitelement zu bringen. Auf diese Weise wird das Bild auf einen Aufnahmebogen, z.B. aus Papier, oder einen Plastikbogen übertragen. Alternativ kann das Bild zunächst auf ein Zwischenelement und dann auf den Aufnahmebogen übertragen werden. In der Ausführungsform der Figur 1 umfasst die Übertragungseinheit einen Übertragungscoronalader 47.
  • Die elektrostatische Übertragung des Tonerbildes erfolgt mit einer geeigneten Spannung, die auf die Übertragungsladeeinrichtung 47 angelegt wird, um einen konstanten Strom zu generieren, wie unten beschrieben ist. Die Rückseite des Aufnahmebogens wird in diesem Beispiel von der Übertragungsladeeinrichtung mit einer positiven Ladung beaufschlagt, während der Aufnahmebogen das Tonerbild auf dem Fotoleitelement kontaktiert, um das Tonerbild auf den Aufnahmebogen zu ziehen.
  • Nach der Übertragung kann der Aufnahmebogen mittels eines bekannten (nicht dargestellten) Antihaftcoronaladers von dem Band 18 gelöst werden. Eine Reinigungsbürste 48 oder ein Messer ist der Übertragungseinheit nachgeordnet ebenso vorgesehen, um den Toner von dem Band 18 zu entfernen, damit eine Wiederverwendung der Oberfläche zum Bilden von zusätzlichen Bildern ermöglicht wird. Um das Entfernen der Tonerreste und anderer Partikel von der Bürste 48 zu erleichtern, wird üblicherweise eine Ladevorrichtung 43 vorgesehen, um in diesem Fall positive Ladung auf dem Lichtleitelement zu neutralisieren oder die elektrostatische Haftung der übrigen Partikel auf dem Band 18 zu reduzieren. Die Spannung der Reinigungs- und Aufbereitungsladeeinrichtung wird von einer Stromversorgung 42 gesteuert. Während separate Stromversorgungen für jede Ladeeinrichtung gezeigt werden, kann auch eine Stromversorgung mit mehreren Zuleitungen an Stelle von mehreren Stromversorgungsvorrichtungen verwendet werden.
  • Nach der Übertragung der unfixierten Tonerbilder auf einen Aufnahmebogen, wird der Aufnahmebogen zu einer Einschmelzeinheit 49 befördert, an der das Bild fixiert wird.
  • Ein Densitometer 76 ist zwischen der Entwicklereinheit 38 und der Übertragungseinheit 46 angeordnet. Das Densitometer 76 überwacht die Entwicklung der Bereiche des lichtleitfähigen Bandes 18, wie aus dem Stand der Technik bekannt ist.
  • Ein zweiter Sensor, der auch vorzugsweise zur Prozesssteuerung vorgesehen ist, ist ein elektrostatischer Spannungsmesser 50. Ein Spannungsmesser ist vorzugsweise der ersten Ladestation 28 nachgeordnet angesiedelt, um Ablesewerte von gemessenen V0s oder V0(m)s zur Verfügung zu stellen. Der Spannungsmesser ist vorzugsweise im Verhältnis zu dem Band 18 fest und reduziert so Probleme mit der Ausrichtung und mit Einstellungen, die mit dem übertragbaren Spannungsmesser verbunden sind, insbesondere mit Hinsicht auf das Band 18. Der Spannungsmesser (das Elektrometer) 18 kann beide Polaritäten der Spannung messen und wird daher zum Bestimmen aller Spannungsprüfungen gebraucht.
  • Die ausgegebenen V0(m)s und Dichten, die das Densitometer 76 ermittelt, werden der LCU 24 zugeführt, die im Einklang mit einem Prozesssteuerungsprogramm neue Sollwerte für E0, V0, V0 und die Betätigung der Tonerauffüllung generiert. Zusätzlich kann die Prozesssteuerung dazu verwandt werden, die von dem Übertragungslader 46 generierte Übertragungsstromstärke durch Veränderungen der programmierbaren Stromversorgung 51 einzustellen. Ein bevorzugtes Elektrometer ist in der US 5,956,544 beschrieben.
  • Der Apparat 24 kann als eine Vielzahl von Untersystemen definiert werden einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf, die allgemeinen Beschreibungen eines Ladungssystems, einer Belichtungseinheit, eines Entwickleruntersystems, eines Übertragungsuntersystem, eines Nachbehandlungsuntersystem, eines Einschmelzuntersystems, wobei diese Untersysteme die zuvor beschriebenen Komponenten, wie z.B. das Fotoleitelement, die erste Ladestation, die Vorspannungsverschiebung, die Nachbehandlungsladestation und die Übergabewalzen umfassen.
  • Zusätzlich sorgt die LCU 24 für eine Gesamtsteuerung der Vorrichtung und ihrer verschiedenen untergeordneten Systeme. Das Programmieren von handelsüblichen Mikroprozessoren ist dem Fachmann geläufig. Die folgende Offenbarung hat das Ziel, einen Programmierer in die Lage zu versetzen, ein geeignetes Steuerungsprogramm für einen solchen Mikroprozessor zu schreiben.
  • Die logischen Verknüpfungen, die in dieser Schrift beschrieben sind, können abgesehen von Mikroprozessoren auch von oder in Zusammenarbeit mit nicht-programmierbaren (hardware) oder programmierbaren Logikeinrichtungen geschaffen werden. Um die zeitliche Abstimmung der verschiedenen Verarbeitungseinrichtungen genau zu steuern, werden üblicherweise Encoder in Verbindung mit Indikatoren auf dem Fotoleitelement benutzt, um rechtzeitig Signale auszugeben, die die Bildrahmenbereiche und deren Position im Verhältnis zu den verschiedenen Einheiten anzeigen. Andere Arten der Steuerung zur zeitlichen Abstimmung der Vorgänge können auch verwendet werden.
  • Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm einer typischen LCU 24. Die typische LCU 24 umfasst einen temporären Datenspeicher 152, die zentrale Verarbeitungseinheit 154, das Prozess- und Vorgangsprüfmodul 155, die Zeitabstimmungs- und Zyklussteuerungseinheit 156 und die gespeicherte Programmsteuerung 158. Die Dateneingabe und -ausgabe erfolgt sequentiell anhand der oder unter Aufsicht der Programmsteuerung.
  • Eingabedaten werden entweder durch den Eingabesignalzwischenspeicher 160 in einen Eingabedatenprozessor 162 eingespeist oder durch einen Unterbrechungssignalprozessor 164. Die Eingabesignale werden von verschiedenen Schaltern, Sensoren und analog-zu-digital Wandlern, die Teile des Apparats 10 sind, abgeleitet oder von externen Quellen an ihn weitergegeben. Die Ausgabedaten und Steuerungssignale werden unmittelbar oder durch ein Auffangregister 166 in geeignete Ausgangstreiber 168 eingespeist. Die Ausgangstreiber sind mit den geeigneten untergeordneten Systemen verbunden.
  • Die LCU 24 ist so eingestellt, dass sie eine Reihe von Prüfungen der Untersysteme durchführt. Indem sie diese Prüfungen durchführt, sorgt die LCU 24 für den normalen Druckbetrieb des Apparats 10. Zusätzlich ist die LCU 24 so eingestellt, dass sie den Apparat im Prüfbetrieb betreibt, wobei der gesamte fotoelektrische Prozess durchgeführt wird.
  • In dem vorliegenden Prüf- (Nichtdruck-) Betrieb, ist die LCU 24 im Allgemeinen so eingestellt, dass sie eine vorbestimmte Spannung auf dem Band 18 erzeugt und nachfolgend ein bestimmtes Untersystem anwählt, wobei das Untersystem eine entsprechende Abweichung in der Bandspannung generiert. Die LCU 24 verursacht eine Drehung des Bandes 18 an den Voltmesser 50, wo die resultierende Bandspannung gemessen wird. Die gemessene Spannung wird von der LCU 24 mit einer vorbestimmten Reihe von zulässigen Werten verglichen. Zusätzlich wird die Abweichung an den Ingenieur vor Ort weitergegeben, wenn die gemessene Spannung außerhalb des vorbestimmten Rahmens liegt.
  • Die LCU 24 ist des weiteren so eingestellt, dass die nicht geprüften Untersysteme isoliert werden, um das Risiko einer Beschädigung bestimmter Untersysteme zu vermindern.
  • Die LCU 24 umfasst auch Regenerierungsvorgänge, die jedem der Untersystemprüfvorgänge entsprechen. Die Regenerierungsvorgänge können den Apparat 10 wieder auf den normalen Druckbetrieb setzen. Wahlweise können die Regenerierungsvorgänge den Apparat 10 für das Prüfen von zusätzlichen Untersystemen vorbereiten. In Fig. 3 ist ein Flussdiagramm des Prozess- und Vorgangsprüfprogramm der LCU 24 dargestellt.
  • Genauer gesagt misst die LCU 24 eine Spannung der ersten Ladestation und speichert eine resultierende Spannung auf dem Fotoleiterelement, wie sie an dem Elektrometer 50 gemessen wurde. Die Spannung des Fotoleiterelements wird mit der gemessenen Spannung verglichen, um eine Ladungseffizienz festzustellen. Wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, zeigt eine Steigerung der Ladungseffizienz eine erhöhte Verunreinigung in der ersten Ladestation an. Somit ermöglicht die Ausgangsprüfung/erste Prüfung einem Ingenieur vor Ort, die Funktionsfähigkeit der ersten Ladestation zu überprüfen.
  • Da die Leistung einiger Untersysteme an ihrer Wirkung auf die Fotoleiterspannung gemessen wird, ist es wünschenswert, vor den Prüfungen der Untersysteme auf das Fotoleitelement eine Filmreferenzspannung V0ref aufzubringen. Die Referenzspannung wird erreicht, indem die Gitterspannung der ersten Ladestation wie folgt eingestellt wird: V grid = V 0 ⁢ grid V 0 ⁢ film ⋅ V 0 ⁢ ref ,
    Figure imgb0001
     wobei V 0 ⁢ grid V 0 ⁢ film
    Figure imgb0002
     die anhand der bei der Prüfung der ersten Ladestation erhaltenen Werte bestimmte Ladungseffizienz ist. Die LCU sorgt somit dafür, dass jede Prüfung auf eine bekannte und bestimmte Referenzspannung standardisiert ist.
  • Der elektrofotografische Markierungsapparat 10 befindet sich nicht im Druckbetrieb und die Referenzspannung V0 wird auf das Band 18 übertragen. Ein bestimmte Unteranordnung wird dann geschaltet, welche eine Spannung auf dem fotoleitenden Band 18 schafft oder auf das Band 18 überträgt. Die LCU 24 versetzt das Band 18 dann in Rotation entlang seines Pfades, so dass die resultierende Spannung auf dem Band am Elektrometer 50 gemessen wird. Das heißt, die LCU 24 sorgt dafür, dass die resultierende Spannung zum Elektrometer 50 gebracht wird, anstatt das Elektrometer zur resultierenden Spannung zu bewegen.
  • Die resultierende Spannung des fotoleitenden Elements 18 wird dann mit einer vorbestimmten Reihe von annehmbaren Spannungen verglichen, um Kriterien aufzustellen, die über den weiteren Ablauf entscheiden.
  • Zusätzlich wird dem Bediener die Abweichung der gemessenen Spannung von dem bestimmten Untersystem zugänglich gemacht, so dass Prognosen über seine Lebensdauer angestellt werden können.
  • Somit kann die LCU die folgenden Prüfvorgänge durchführen:
    1. A. Haupantriebsprüfung - Diese Prüfung überprüft Hauptzeitgebung, Übergangsstellendetektion und die Filmspur für den Markierungsapparat.
    2. B. Automatische Set-Up Phase I- In der ersten Phase der automatischen Set-up Prüfung werden das Densitometer und das Fotoleitelement überprüft. Dann erfolgt eine Analyse des Verunreinigungsgrades.
    3. C. Automatische Set-Up Phase II - In der zweiten Phase der automatischen Set-Up Prüfung werden das Laden und die Kalibrierung des Elektrometers sowie der Vorspannungsoffset überprüft.
    4. D. Automatische Set-Up Phase III - In der dritten Phase der automatischen Set-Up Prüfung werden die Prozesssteuerung und die Sollwerte des Elektrofotografen überprüft.
    5. E. Automatische Set-Up Phase IV - In der vierten Phase der automatischen Set-Up Prüfung werden der Belichtungsgrad und die Spannung des fotoleitenden Elements überprüft.
    6. F. Erste Ladestation - Die erste Ladestation überprüft den Verunreinigungsgrad der ersten Ladestation und sorgt für eine Übereinstimmung mit den vorbestimmten Sollwerten.
    7. G. Vor-Reinigungsladestation - Diese Prüfung überprüft den Film für das Reinigen nach der Übertragung und vor der Reinigung.
    8. H. Nachbehandlungsladestation - Das Nachbehandlungsladestationsprogramm sorgt für die Prüfung der Nachbehandlungsladestation sowie für die Überprüfung deren Verschmutzungs- und Leistungsgrad.
    9. I. Übertragungswalze - Die Übertragungswalzenprüfung überprüft die Übertragungsladestation und die Walzenpunkte.
    10. J. Nach-Entwicklungslöschung -Das Nachentwicklungslöschungsprogramm überprüft die Löschungsspannung auf dem fotoleitfähigen Band.
    11. K. Interne Trägerpartikelentfernungsvorrichtung - die interne Trägerpartikelentfernungsvorrichtung liefert bei der Prüfung keine dazugehörige Spannung, da bei dem Untersuchen von falschen Entladungen nicht solche Spannungen auftreten.
    12. L. Externe Trägerpartikelentfernungsvorrichtung - die externe Trägerpartikelentfernungsvorrichtung liefert ebenfalls keine dazugehörige Spannung, da bei dem Untersuchen von falschen Entladungen nicht solche Spannungen auftreten
  • In einer Ausführungsform werden alle der Prüfungen A bis J aufeinanderfolgend durchgeführt. Alternativ können die Prüfungen voneinander isoliert werden, um die Diagnose des Apparats 10 zu optimieren.
  • Die Untersystemprüfungen G-J werden von dem Elektrometer 50 ausgewertet, das am Ende des Belichtungsvorgangs angeordnet ist. Die Sequenzierung der Maschine ist so ausgewählt, dass diese Ladungen für nur eine Fotoleiterdrehung ohne die erste Ladestation behandelt werden, um zu verhindern, dass den fotoleitenden Eigenschaften des Fotoleiters Schaden zugefügt wird. Dieser Vorgang wird vom Timing der LCU 24 eingeleitet, welches die Prüfroutinen des Vorgangs bestimmt. In der bevorzugten Ausführungsform, geht den Prüfungen G bis J die Prüfung F voran, um die gegenwärtige Ladungseffizienz zu messen.
  • Darüber hinaus können die Untersysteme an bestimmten Stellen auf dem Fotoleiterpfad aktiviert und reaktiviert werden. Des weiteren können die Elektrometermessungen synchronisiert werden, so dass die gesammelten Daten der bestimmten Untersystemprüfung entsprechen.
  • Fotoleiterumdrehungen zu den normalen elektrofotografischen Bedingungen gehen der Messungsumdrehung des fotoleitenden Elements voraus und folgen ihr nach, so dass ein Regenerierungszyklus entsteht.
  • Die LCU 24 ist so eingestellt, dass sie umfassende Selbstprüfungen der Untersysteme, die in die Erzeugung eines ausgegebenen Bildes eingebunden sind, durchführt. Das Vorgangsprüfprogramm der LCU 24 stellt sicher, dass die Untersysteme, die für die Bilderzeugung notwendig sind (wie z.B. die erste Ladestation, der Vorspannungsoffset und die Belichtung) funktionstüchtig sind. Zusätzlich finden die Programmprüfungen, die dazu dienen festzustellen, ob die Untersysteme, die nicht direkt zu der Bilderzeugung beitragen (wie z.B. Nachbehandlungsladestation, Vor-Reinigungsladestation, Nach-Entwicklungslöschung und Trägerpartikelentfernungsvorspannung), in den normalen Betriebstoleranzen oder -bedingungen liegen.
  • Die erhaltenen Daten in jeder Untersystemprüfung werden mit den normalen Betriebswerten und anwendbaren Fehlerlimits verglichen, um einen Status bestanden oder nicht-bestanden für jede Prüfung zu bestimmen. Auf diese Weise kann ein Service-Techniker schnell feststellen, welche Untersysteme sich innerhalb der akzeptablen Grenzen bewegen, sowie die relative Lebensdauer von anderen Untersystemen bestimmen.
  • Die LCU 24 stellt den elektrofotografischen Markierungsapparat 10 in einen normalen Druckbetrieb, in dem ein Benutzer den Apparat für seine Aufgabe der Erzeugung von elektrofotografisch hergestellten Kopien oder Drucken verwenden kann. Zusätzlich stellt die LCU 24 den Apparat 10 in einen Nicht-Druckbetrieb, der wahlweise von der LCU gesteuert wird, um die Untersystemanalyse zu ermöglichen.
    • Liste der Bezugszeichen
    • 10
    Markierungsapparat
    18
    fotoleitfähiges Band
    24
    Logik- und Steuereinheit (LCU)
    28
    erste Ladestation
    28a
    Aufladedrähte
    28b
    Gitterelektroden
    30
    Stromversorgung
    32
    Schnittstelle
    34
    Schreibkopf
    36
    Datenquelle
    38
    Entwicklereinheit
    40
    programmierbare Steuerung
    42
    Stromversorgung
    43
    Ladeeinrichtung
    46
    Übertragungseinheit
    47
    Coronalader
    48
    Bürste
    49
    Einschmelzeinheit
    50
    Sensor
    51
    Stromversorgung
    76
    Densitometer
    152
    temporären Datenspeicher
    154
    zentrale Verarbeitungseinheit
    155
    Prozess- und Vorgangsprüfmodul
    156
    Zeitabstimmungs- und Zyklussteuereinheit
    158
    gespeicherte Programmsteuerung
    160
    Eingabesignalzwischenspeicher
    162
    Eingabedatenprozessor
    164
    Unterbrechungssignalprozessor
    166
    Auffangregister
    168
    Ausgangstreiber
    S
    Bogen

Claims (5)

  1. Verfahren zum Betreiben eines elektrofotografischen Markierungsapparats (10) mit einer Vielzahl von Untersystemen (24, 28, 30, 34, 38, 40, 42, 43, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 76), wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
    (a) Bringen des Markierungsapparats in einen Prüfbetrieb ,
    (b) Betätigen einer ersten Ladestation (28) des Markierungsapparats (10) zum Erzeugen einer ersten elektrostatischen Ladung auf einem Photoleiter (18) des Markierungsapparats (10),
    (c) Messen der Spannung der ersten elektrostatischen Ladung auf dem Photoleiter (18) und bestimmen eines gemessenen Ladungswerts (V0film) für die erste elektrostatische Ladung;
    dadurch gekennzeichnet, dass:
    (d) eine Gitterelektrode (28b), die mit der ersten Ladestation (28) assoziiert ist, mit einer bekannten Gitterspannung (V0grid) betrieben wird, um im Schritt (b) die erste elektrostatische Ladung zu erzeugen,
    (e) Erzeugen einer weiteren elektrostatischen Ladung auf einem Photoleiter (18), die eine Referenzspannung (V0ref) aufweist, die erreicht wird durch Einstellen einer Gitterspannung (Vgrid) der Gitterelektrode (28b) gemäß einer Ladungseffizienz der ersten Ladestation (28), wobei die Ladungseffizienz eine Funktion des Verhältnisses der bekannten Gitterspannung (V0grid) der Gitterelektrode im Schritt (d) zu dem im Schritt (c) gemessenen Ladungswert (V0film) der ersten elektrostatischen Ladung auf dem Fotoleiter (18) ist,
    (f) während die weitere elektrostatische Ladung, die die Referenzspannung (V0ref) aufweist, auf dem Photoleiter (18) erzeugt ist, Betätigen eines der Untersysteme (34, 43, 47,48) zum Erzeugen einer resultierenden Spannung auf dem Fotoleiter (18),
    (g) Messen der resultierenden Spannung auf dem Fotoleiter; und
    (h) Vergleichen der resultierenden Spannung mit einem vorbestimmten Bereich von zulässigen Spannungen für dieses Untersystem.
  2. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in den Schritten (c) und (g) die jeweiligen Spannungen gemessen werden, durch Transportieren des Fotoleiters (18) zu einem stationären Sensor (50) und verwenden des Sensors (50) zum Messen der jeweiligen Spannung.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner das isolieren von nicht getesteten Untersystemen (34, 43, 47, 48) aufweist.
  4. Elektrofotografischer Markierungsapparat (10) mit einer Vielzahl von Untersystemen (24, 28, 30, 34, 38, 40, 42, 43, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 76), der folgendes aufweist:
    eine Logik- und Steuereinheit (24), die konfiguriert ist den Markierungsapparat (10) in einen Prüfbetrieb zu bringen;
    einen Fotoleiter (18), der entlang eines Pfades wenigstens an einigen der Untersysteme (28, 34, 38, 43, 46, 47, 48, 50, 76) vorbei bewegbar ist;
    eine erste Ladestation (28) zum Erzeugen einer elektrostatischen Ladung auf dem Photoleiter (18); und
    einen Spannungsmesser (50) zum Messen einer elektrostatischen Ladung auf dem Photoleiter (18), der mit der Logik- und Steuereinheit (24) verbunden ist;
    wobei die Logik- und Steuereinheit (24) konfiguriert ist, einen gemessenen Ladungswert für eine durch den Spannungsmesser gemessene elektrostatische Aufladung zu bestimmen;
    gekennzeichnet durch;
    eine Gitterelektrode (28b), die mit der ersten Ladestation 28 assoziiert, und mit der Logik- und Steuereinheit (24) verbunden ist,
    wobei die Logik- und Steuereinheit (24) derart konfiguriert ist, dass:
    sie die Gitterelektrode (28b) so steuert, dass sie mit einer bekannten Gitterspannung (V0grid) betrieben wird, um eine erste elektrostatische Ladung zu erzeugen, die durch den Spannungsmesser (50) gemessen wird;
    sie die Gitterelektrode (28b) so steuert, dass sie eine weitere elektrostatische Ladung, die eine Referenzspannung (V0ref) aufweist, auf dem Photoleiter (18) erzeugt, wobei die Referenzspannung (V0ref) erreicht wird durch Einstellen einer Gitterspannung (Vgrid) der Gitterelektrode (28b) gemäß einer Ladungseffizienz der ersten Ladestation (28), wobei die Ladungseffizienz eine Funktion des Verhältnisses der bekannten Spannung (V0grid) der Gitterelektrode zu dem gemessenen Ladungswert (V0film) der ersten elektrostatischen Ladung auf dem Fotoleiter (18) ist;
    sie während die weitere elektrostatische Ladung, die die Referenzspannung (V0ref) aufweist, auf dem Photoleiter (18) erzeugt ist, in einem Prüfbetrieb selektiv eines der Untersysteme (34, 43, 47, 48) betätigt, um eine resultierende Spannung auf dem Fotoleiter zu erzeugen;
    sie den Fotoleiter an dem Spannungsmesser (50) vorbei bewegt und eine Spannungsmessung der resultierenden Spannung durch den Spannungsmesser (50) vornimmt; und
    sie die resultierende Spannung auf dem Fotoleiler mit einem vorbestimmten Bereich von zulässigen Spannungen für dieses Untersystem (34, 43, 47, 48) vergleicht.
  5. Elektrofotografischer Markierungsapparat (10) nach Anspruch 4, wobei die Logik und Steuereinheit (24) ferner konfiguriert ist nicht getestete Untersysteme zu isolieren.
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