WO2008101954A1 - Verfahren und vorrichtung zum erfassen eines elektrischen potentials sowie von elektrischen ladungen in einem drucker oder kopierer - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum erfassen eines elektrischen potentials sowie von elektrischen ladungen in einem drucker oder kopierer Download PDF

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WO2008101954A1
WO2008101954A1 PCT/EP2008/052060 EP2008052060W WO2008101954A1 WO 2008101954 A1 WO2008101954 A1 WO 2008101954A1 EP 2008052060 W EP2008052060 W EP 2008052060W WO 2008101954 A1 WO2008101954 A1 WO 2008101954A1
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electrode
evaluation unit
potential
charge
toner particles
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PCT/EP2008/052060
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Alfred Zollner
Markus Jeschonek
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OCé PRINTING SYSTEMS GMBH
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    • 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
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    • 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
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    • G03G2215/00535—Stable handling of copy medium
    • G03G2215/00611—Detector details, e.g. optical detector
    • G03G2215/00632—Electric detector, e.g. of voltage or current

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for detecting an electrical potential as well as electrical charges, in which a capacitive sensor is used as a measuring arrangement having a first electrode or at least one second electrode opposite the first electrode.
  • the lateral surface of an endless intermediate image carrier generates a toner or charge image.
  • a drive unit drives the intermediate image carrier so that the lateral surface is guided circumferentially past the first electrode opposite the lateral surface.
  • the first electrode is electrically connected to an evaluation unit, which evaluates the measurement signals of the measuring arrangement.
  • the second electrode may in particular be formed by a low-resistance electrically conductive layer of the intermediate image carrier, which is preferably connected to a reference potential of the printer or copier.
  • the document US 3,918,395 discloses an apparatus and method for continuously controlling the bias voltage of an electrographic developer unit in which a measuring arrangement is used which has an electrically conductive plate opposite the lateral surface of a photoconductor. In this plate, a voltage is induced when passing the electrostatic image, which is used to adjust the bias voltage.
  • the object of the invention is to provide a device and a method by which an electrical potential and electrical charges in a printer or copier can be determined in a simple manner.
  • the electrical potential of the lateral surface of the intermediate image carrier can be repeated in a simple manner in a detection area opposite to the first electrode and / or the charge of toner particles arranged in the detection area be determined.
  • potential changes and changes in charge can be determined.
  • the determined potential change can be used to set the charging potential and / or a discharge potential of a photoconductor.
  • the electrographic image forming process may be appropriately intervened to keep the print quality of a generated print image constant and as it is compensate for the deviation of the actual detected charge from the preset target charge resulting deterioration of the print quality by changing other parameters of the image forming process.
  • measures may be taken to improve the charge state of the toner particles, ie to increase the electric charge of the toner particles.
  • the method according to the invention for detecting an electrical potential and electrical charges in a printer or copier has the same advantages as the device according to claim 1.
  • the method can be developed in the same way as for the device in the dependent Claims and is given in the following description.
  • Figure 1 is a schematic representation of the structure of a measuring arrangement for determining the layer thickness of a toner mark and the electric charge of the toner particles of the toner mark by means of a capacitive measuring method;
  • FIG. 2 is a diagram with the transport in the
  • Toner mark of the capacitive measuring arrangement according to Figure 1 detected signal waveforms after a current-voltage conversion of the measurement signal
  • Figure 3 is a schematic representation of the electrodes of the measuring device of Figure 1 and the different potentials of the photoconductor belt in charged and discharged areas and in a toned with toner area.
  • FIG. 4 shows a diagram with the signal curves of the unloaded region arranged on the first and second electrodes of the measuring arrangement according to the measuring arrangement according to FIG. 1 when passing a discharge region arranged between two charged regions
  • FIG. 1 shows a current-voltage conversion of the measurement signal
  • Figure 5 shows an integrator for integrating the output from a current-voltage converter
  • FIG. 6 shows a low-pass filter for filtering that of the
  • FIG. 7 is a diagram in which the switching signals for driving the switch of the measuring arrangement according to
  • FIG. 1 for a first operating mode for determining the layer thickness of the toner mark and for a second operating mode for determining the electrical charge of the toner particles.
  • FIG. 1 shows a measuring arrangement 10 for detecting a toner mark 39 produced as toner particle layer 38 by means of an electrographic imaging process.
  • This measuring arrangement 10 is used in an electrographic printer or copier to detect the coloring of the printed image and / or the dot size of dot dots colored with toner particles. With the aid of the measuring arrangement 10, the average layer thickness of one in the detection range of this
  • the toner mark 39 has a homogeneous printed image with a uniform inking pattern, with a full-surface coloring or with a defined not full-surface coloring.
  • the toner layer 38 of the toner mark 39 has been formed on a photoconductor belt 16 charged by a charger such as a corotron by means of a character generator such as an LED character generator or a laser character generator as a latent image in the form of a charge image.
  • This latent image was then developed by means of a developer unit, not shown, by coloring the areas to be inked by means of toner particles provided by the developer unit for coloring the latent image.
  • Developing the latent image with toner particles is preferably carried out by means of a so-called tribo-jump development, in which the electrically charged toner particles provided by the developer unit from the developer unit by the force applied thereto by an electric field in the direction of the areas of the latent image to be inked be transferred to these areas to be colored.
  • Generating the electric field required voltage is also referred to as bias voltage. It is particularly advantageous if a layer of toner particles having a substantially constant layer thickness is provided by the developer unit, which is then transferred by the bias voltage only to the areas to be inked. By setting a suitable Bias voltage is then the intensity of Einärbe Sign easily controlled.
  • Bias voltage generates a further electric field which exerts a force on the toner particles in the direction of the developer unit, so that no toner particles are transferred from the developer unit to the non-inked areas of the photoconductor belt 16.
  • a scheme of a Tribo Jump developer unit is shown and described on page 222 in Figure 8.22.
  • the developer unit is preferably designed to be switchable so that the developer unit develops a charge image with toner particles in a first switching state and transfers toner particles to the areas of the charge image to be inked with toner particles and transfers no toner particles to the photoconductor belt 16 in a second switching state independently of the charge image.
  • the photoconductor belt 16 is a circulating endless belt, which is guided by means of deflection rollers (not shown).
  • the photoconductor belt 16 contains electrically conductive components, which are electrically conductively connected to a reference potential 18.
  • Parallel to the lateral surface 40 are a first electrode 12 and a second electrode 14 arranged, which are formed in the embodiment as a plate-shaped electrodes 12, 14.
  • the effective areas of the electrodes 12, 14 and the photoconductive belt 16 serving as the counterelectrode face each other, and the first and second electrodes 12 and 14 preferably have the same effective area.
  • the first electrode 12 and the counterelectrode form a first capacitor 13, and the second electrode 14 and the counterelectrode form a second capacitor 15. With the same effective area of the electrodes 12, 14 and a same distance
  • Electrodes 12, 14 to the counter electrode, the first capacitor 13 and the second capacitor 15 have the same capacity when between the photoconductor belt 16 no toner layer 38 and no toner residues or in each case the same amount of toner are present. The distance between
  • Photoconductor belt 16 and the electrodes 14, 16 is preset to a value in the range of 0.2 mm and 10 mm. Preferably, this distance is about 1 mm.
  • the measuring arrangement 10 furthermore has a switching unit 26 with changeover switches 46, 48.
  • the changeover switches 46, 48 connect the electrode 12 in a first switching state with a positive voltage source 42 to the reference potential 18 and the electrode 14 with a negative voltage source 44 to the reference potential 18.
  • the amounts of the voltages provided by the voltage sources preferably the same.
  • the magnitude of the positive voltage output by the voltage source 42 is, for example, +10 V and the magnitude of the
  • the aforementioned first operating mode of the measuring device 10th serves to determine the layer thickness of the toner particle layer 38 and / or to determine the area coverage of the toner particle layer 38 in non-solid inked toner marks 39, in particular for adjusting the dot size of individual pixels in the print image or for adjusting the line width.
  • a second mode of operation of the measuring assembly 10 is to detect the charge of the toner particles of the toner particle layer 38, wherein the toner particle layer 38 for determining the charge is preferably a full-color inked toner mark 39 having a known uniform layer thickness or a known uneven layer thickness.
  • the potential of the photoconductor belt 16 and a potential change between differently charged and discharged areas can be determined.
  • the voltage sources 42, 44 are preferably connected so that they both have a positive direct voltage of, for example, 10 V with respect to the reference potential 18.
  • the amounts of the DC voltages to be provided by the voltage sources 42, 44 in the first and in the second operating mode are particularly dependent on the shape and the effective area of the electrodes 12, 14 and the distance of the electrodes 12, 14 to the counter electrode.
  • the switching unit 26 disconnects the connections to the voltage sources 42, 44 by means of the switches 46, 48 both in the first and in the second operating mode, short-circuits the two electrodes 12, 14 and establishes an electrical connection between the short-circuited electrodes 12 , 14 and the Evaluation unit 24 ago.
  • Characterized the charge difference and in the second operating mode the charge sum of the capacitors 13, 15 is formed in the described embodiment in the first operating mode and fed to the evaluation unit 24.
  • the switching unit 26 a clock signal 34 of a clock of the evaluation unit 28 is supplied.
  • the clock frequency of the clock signal 34 and thus the
  • Switching frequency fl, f2 of the switches 46, 48 of the switching unit 26 for switching the two switching states is preferably in the range between 300 Hz and 1 MHz.
  • a pulse-pause ratio suitable for the respective operating mode or a suitable pulse duty factor of the clock signal 34 will be explained in more detail below.
  • the switching of the capacitors 13, 15 as a result of the switching states of the switches 46, 48 is also referred to as a switched capacitor technique. Further details of the structure and further embodiments of the measuring arrangement 10 are known from the document DE 101 51 703 A1 and the parallel US Pat. No. 6,771,913 B2, the contents of which are hereby incorporated by reference into the present description.
  • the evaluation unit 28 may, for example, a filter, preferably a low-pass filter, and a downstream amplifier and alternatively or additionally an integrator. A measurement signal generated by the evaluation unit 28 is supplied to a further control unit of the printer or copier for further processing. If, as already mentioned, a filter is used in the evaluation unit 28 for evaluation, the filter type and the required filter parameters of the filter can be preset depending on the switching frequency and the resulting sampling frequency.
  • the capacitances of the capacitors 13, 15, which have no toner markers in the detection region of the measuring arrangement 10, change when toner particles are present in the region between the respective electrodes 12, 14 and the counterelectrode, since the toner particles have a different dielectric constant than that between the electrodes 12/16 , 14/16 available air. From the change in the capacity of at least one of the capacitors 13, 15 can in the first operating mode, the
  • Layer thickness of the toner particle layer can be determined, which with a uniform distribution of the present in each capacitor 13, 15 toner particles on the effective area of the respective capacitor 13, 15 is present or would be.
  • the electrical charge of the toner particles of the toner particle layer 38 and the charge or the potential of the photoconductor belt 16 also influence the measurement signal Ux and can be determined by the evaluation unit 28 on the basis of the course of the sampled measurement values, ie the measurement signal Ux.
  • the electric charge of the toner particles of the toner particle layer 38 can be detected when the toner amount in the detection area is known.
  • FIG. 2 shows a diagram with signal curves 50, 52, 54 of measured values sampled with the aid of the measuring arrangement 10 according to FIG. 1, which have been scanned in a first operating mode for determining the layer thickness of the toner particle layer 38 of the toner mark 39.
  • the signal curves 50, 52, 54 shown in FIG. 2 indicate a theoretical signal curve of the respective measurement signal. Due to the measurement accuracy of the measuring arrangement 10 and of disturbing influences as well as variances of the layer thickness of the toner particle layer 38, the actual signal course deviates from the theoretical signal course.
  • the waveform 50 shows the proportion of the overall waveform 54, which would be effected by the discharged from the first electrode 12 charge carriers in the second switching state of the switching unit 26, when only this first electrode 12 in the second switching state connected to the input of the current-voltage converter 27 would.
  • the signal curve 52 indicates the proportion of the overall signal profile 54, which by the of the second electrode 14 would be effected in the second switching state to the current-voltage converter transferred charge carriers, if only this second electrode 14 would be connected in the second switching state with the current-voltage converter 27.
  • the signal waveforms 50, 52, 54 shown in Figure 2 are generated, when the toner particle layer 38 is passed between the electrodes 12, 14 and the counter electrode upon movement of the photoconductor belt 16 in the direction of the arrow Pl.
  • the toner mark 39 is first introduced into the detection area between the electrode 12 and the photoconductor belt 16, wherein the continuous movement of the photoconductor belt 16 covered by the toner brand 39
  • Proportion of coverage increases continuously until a maximum is reached.
  • the maximum can z. B. achieved when the toner mark 39 covers the entire detection area.
  • the toner mark 39 is then continuously conveyed out of the detection range of the electrode 12, whereby the voltage Ux output by the current-voltage converter 27 decreases again.
  • a same signal curve 52 is obtained by transporting the toner mark 39 into the detection range of the electrode 14 and the subsequent transporting out of the toner mark 39 from the detection range of the electrode 14.
  • the voltage sources 42, 44 different voltages or have a different polarity with respect to the reference potential, wherein the voltage source 42, a positive voltage and the voltage source 44 generate a negative voltage with respect to the reference potential 18.
  • the difference of the waveforms 50, 52 results in the waveform 54, the current-voltage converter 27 as signal Ux the evaluation unit 28 supplies. If the voltage sources 42, 44 have different polarities, the
  • Waveforms 50, 52 added.
  • the waveforms 50, 52 may be subtracted if the voltage sources 42, 44 have the same polarity.
  • FIG. 3 schematically shows the electrodes 12 and 14 of the measuring arrangement 10 according to FIG. 1 and the potential profile of a charged and a discharged area of the photoconductor band 16.
  • the photoconductor belt 16 is at a potential of, for example -450 V charged with respect to the reference potential of the printer or copier.
  • the areas to be toned with toner are discharged to about -50 V in the recording method of the embodiment. For coloring the inked areas of the
  • Developer unit provided toner particles are for example loaded to a potential of -100 to -200 V.
  • a toner particle colored, inked or discharged region of the photoconductor belt 16 has a potential dependent on the electric charge of the toner particles in the range of -150 V to -250 V, for example is shown by a dotted line 58.
  • the setpoint values for the potentials are in particular influenced and / or determined by preset parameters for controlling and regulating the electrographic image generation process.
  • Toner particles dyed areas of the photoconductor belt 16 changed potential.
  • the layer thickness and the potential of the photoconductor 16 and the electric charge of the toner particles of the toner layer 38 can be determined become.
  • the potential difference between the charged areas of the photoconductor belt 16 and the discharged areas of the photoconductor belt 16 and between the charged areas of the photoconductor belt 16 and the toner particle colored areas of the photoconductor belt 16 is determined by the measuring arrangement 10.
  • the photoconductor 16 can be discharged to a desired potential by a different light intensity and / or by a different light exposure time.
  • Potential differences between the charged areas of the photoconductor 16 and each a discharged area of the photoconductor 16 and / or the potential differences between the differently discharged areas are determined.
  • the discharged areas of the photoconductor 16 or the discharged areas colored with toner particles are also referred to as a potential well due to their lower potential.
  • FIG. 4 shows the signal profiles 60, 62, 64, 66 during operation of the measuring arrangement 10 in the second operating mode.
  • the voltage sources 44, 46 generate the same voltage, preferably the first and the second voltage source 44 each generate a positive voltage with respect to the reference potential 18 of the printer or copier.
  • both capacitors 13, 15 in the first switching state of the switches 46, 48 are electrically connected to the same charging voltage.
  • the switches 46, 48 By switching the switches 46, 48 in the second switching state, the sum of the charges of the capacitors 13, 15 is formed, which cause the current I, which flows between the electrodes 12, 14 and the current-voltage converter 27.
  • the waveform 60 is generated in a movement of the photoconductor belt 16 in the direction Pl, when the potential well is guided past the first electrode 12.
  • the signal profile 62 is generated when the potential well is guided past the electrode 14.
  • the waveforms 60, 62 are shown in the same way as the waveforms 50, 52 only to illustrate the resulting waveform 64.
  • the resulting signal waveform is output by the current-voltage converter 27 as a measurement signal Ux, when the potential well is successively guided past the first electrode 12 and then to the electrode 14.
  • the electrodes 12, 14 have only a relatively small lateral distance from each other, which is shorter than the length of the discharged area on the lateral surface 40 of the photoconductor belt 16.
  • the current-voltage converter 27 at each switching of the switches 46, 48th in the second switching state a current I supplied, which is converted into a voltage Ux.
  • a signal curve 64 generated from a multiplicity of current sampled values, of the voltage Ux, which is output as a measuring signal and fed to the evaluation unit 28.
  • the potential of the electric charge of the toner particles can be determined with the aid of the evaluation unit 28.
  • FIG. 5 shows by way of example an integrating element for integrating the signal Ux output by the current-voltage converter 27.
  • the integrated signal output by the integrator is designated Uy in FIG.
  • the signal Uy is given by the following equation:
  • the displacement current i (t) is the by in the
  • Capacitors 13, 15 stored charges caused current, which is designated in Figure 1 with I. Each time the changeover switches 46, 48 are switched to the second switching state, this shift current is generated again. The charge of the capacitors 13, 15 and the charge-dependent shift current is dependent on the surface potential of the photoconductor belt 16 and on the electrically charged toner particles optionally disposed thereon. Through the scanning operations, the shifting current is repeatedly generated and detected. The repeatedly detected displacement currents can be integrated by means of the integration of the measurement signal after the current-voltage conversion, whereby the current signal or the measurement signal can be multiplied.
  • the capacitances of the capacitors 13, 15 are constant.
  • a constant known layer thickness and thus a known capacitance change of the capacitor or capacitors 13, 15 are assumed, which is taken into account when the electrical charge of the toner particles is determined by the evaluation unit 28.
  • the measurement signal I or Ux is also proportional to the layer thickness.
  • the measurement signal is thereby changed by the capacitance of the respective capacitor 13, 15th by bringing the toner particle layer 38 in and out, since the dielectric in the respective capacitor 13, 15 and thus the charge of the capacitor changes due to the toner particle layer.
  • the charge Q stored in the respective capacitor 13, 15 is given by the following equation:
  • the respective capacitor 13, 15 stores a charge corresponding to the capacity, which causes a discharge current flow (displacement current) during discharging.
  • the sum of the charges Q of the first capacitor 13 and the second capacitor 15 causes a current flow I to the current-voltage converter 27.
  • the evaluation unit 28 determines the charging potential of the photoconductor 16 as a measurement result Discharge potential of the photoconductor 16, the layer thickness of the toner particle layer 38, the area coverage of
  • the evaluation unit 28 analyzes in particular the qualitative course of the measurement signal as well as the temporal occurrence of certain signal changes and absolute signal differences.
  • a short-term leakage current permanently distorts the output signal Uy of the integrator. Therefore, a should
  • Integrator where the built-in value Uy can be reset or cleared.
  • the low-pass filter shown in FIG. 6 can be used, which in particular has a large time constant. Due to the large time constant, the low-pass filter acts like an integrator, with the difference that the signal Uy is always returned to an output value, in particular to "0", at least during longer measurement pauses.
  • the course of the signal 34 for activating the switches 46, 48 in the first operating mode is shown as curve 34A and in the second operating mode as curve 34B.
  • the electrodes 12, 14 are connected to the current-to-voltage converter 27 through the switches 46, 48 when the signal 34 in the illustrated curves 34A and 34B has the signal state 1.
  • the switches for the period ⁇ tl are connected to the voltage sources 42, 44 and for a period ⁇ t2 in the second switching state to the current-voltage converter 27.
  • the switches 46, 48 connect the electrodes 12, 14 to the voltage sources 42, 44 for a respective time ⁇ t2 and to the current-voltage converter 27 for a respective time ⁇ tl.
  • the switches 46, 48 thus become in the first mode of operation with a reverse duty cycle, d. H. in a reverse pulse-pause ratio, driven as in the second mode of operation.
  • T ⁇ tl + ⁇ t2.
  • Time duration T of a switching cycle When switched on, the switches 46, 48 connect the electrodes 12, 14 to the current-voltage converter 27 and switched off State, the switches 46, 48 connect the electrodes 12, 14 to the voltage sources 42, 44.
  • the measuring arrangement 10 can be used both as a toner mark sensor for determining the layer thickness and / or the degree of inking of a toner mark 39 and for potential measurement and for measuring the electrical charge of the toner particles.
  • the potential measurement and the determination of the electrical charge of the toner particles are selected to be a duty cycle of ⁇ 0.5 and for a layer thickness measurement a duty cycle of> 0.5.
  • the electrodes 12, 14 of the capacitors 13, 15 are connected to the input of the current-voltage converter 27 for a relatively long period of time.
  • Duty cycle preferably in the range between 0.001 and 0.2, and in the second mode of operation, a relatively large duty cycle, preferably in the range of 0.8 to 0.999, makes sense. It is also possible to select another considerably lower or higher duty cycle if, with the aid of the changeover switches 46, 48, a correspondingly high switching frequency f1, f2 is possible for a sufficiently accurate sampling of the signal characteristic.
  • the invention can also be carried out with capacitive measuring arrangements which have only one capacitor 13, 15. Then the difference or the sum of the charge of the capacitors is not formed, but the charge the only one capacitor is used for the evaluation.
  • the electrodes 12, 14 or, in the case of capacitive measuring arrangements with only one electrode to be permanently connected to the input of the current-voltage converter 27.
  • the change in potential then causes a change in the current I flowing between the electrode (s) 12, 14 and the current-to-voltage converter 27.
  • both the layer thickness and thus the toner quantity of the toner mark 39 and the potential or the electrical charge of the toner particles used for coloring areas to be inked of the photoconductor 16 can be detected with the same sensor (measuring arrangement 10).
  • various measurements can be carried out with only one sensor. This is inexpensive and requires only a relatively small footprint in the printer or copier.
  • the evaluation unit 28 can determine the charge state of the toner particles in the developer unit in a simple manner. In particular, it can be determined whether the electric charge of the toner particles is sufficient for a high quality image forming process. If necessary, by activating drive elements of the developer unit, a triboelectric charging of the toner particles in the developer unit can be performed by a mechanical mixing operation of a two-component mixture consisting of carrier particles and toner particles. Alternatively or additionally, toner are removed from the developer unit, so that new toner particles are conveyed from a toner reservoir into the developer unit, which have better triboelectric charging properties. For removing a large amount of toner from the
  • Developer unit for example, full-color printed images can be generated and transferred to a carrier material. This carrier material is then removed as waste.
  • imaging parameters of the printer or copier may be adjusted accordingly to at least partially compensate for the effects of a charge state of the toner particles other than a desired state.
  • the invention has been described by way of example in connection with a photoconductor belt 16.
  • a photoconductor belt 16 instead of the photoconductor belt 16, however, it is also possible to use another intermediate image carrier, in particular a photoconductor drum, a transfer belt and / or a transfer drum.
  • the charge of the lateral surface of the intermediate image carrier and the electrical potential of this lateral surface in the sense of the invention designate the surface charge and / or the charge of the cladding layer of the intermediate image carrier.
  • Image recording medium directly or indirectly electrically driven point by point.
  • the invention is not limited to such electrographic printing or copying machines.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erfassen eines elektrischen Potentials sowie von elektrischen Ladungen in einem Drucker oder Kopierer. Es ist eine Messanordnung (10) vorgesehen, die eine erste Elektrode (12, 14) und mindestens eine der ersten Elektrode (12, 14) gegenüberliegende zweite Elektrode aufweist. Ferner ist ein endloser Zwischenbildträger (16) vorgesehen, auf dessen Mantelfläche (40) ein Tonerbild (39) erzeugbar ist. Mit Hilfe einer Antriebseinheit wird der Zwischenbildträger (16) angetrieben, sodass dessen Mantelfläche (40) umlaufend an der dieser gegenüberliegenden ersten Elektrode (12, 14) vorbeigeführt wird. Eine Auswerteeinheit (27, 28) ist mit der ersten Elektrode (12, 14) elektrisch verbunden. Die Auswerteeinheit (27, 28) erfasst einen zwischen der ersten Elektrode (12, 14) und der Auswerteeinheit (27, 28) fliessenden elektrischen Strom (I). Ferner ermittelt die Auswerteeinheit (27, 28) mit Hilfe des erfassten Stroms (I) eine Potentialänderung des elektrischen Potentials der Mantelfläche (40) des Zwischenbildträgers (16) in einem der ersten Elektrode (12, 14) gegenüberliegenden Erfassungsbereich und/oder die Ladungsänderung von im Erfassungsbereich angeordneten Tonerteilchen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen eines elektrischen Potentials sowie von elektrischen Ladungen in einem Drucker oder Kopierer
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen eines elektrischen Potentials sowie von elektrischen Ladungen, bei denen ein kapazitiver Sensor als Messanordnung genutzt wird, der eine erste Elektrode oder mindestens eine der ersten Elektrode gegenüberliegende zweite Elektrode aufweist. Auf der
Mantelfläche eines endlosen Zwischenbildträgers wird ein Toner- oder Ladungsbild erzeugt. Eine Antriebseinheit treibt den Zwischenbildträger an, sodass die Mantelfläche umlaufend an der der Mantelfläche gegenüberliegenden ersten Elektrode vorbeigeführt wird. Die erste Elektrode ist elektrisch mit einer Auswerteeinheit verbunden, die die Messsignale der Messanordnung auswertet. Die zweite Elektrode kann insbesondere durch eine niederohmige elektrisch leitfähige Schicht des Zwischenbildträgers gebildet sein, die vorzugsweise mit einem Bezugspotential des Druckers oder Kopierers verbunden ist.
Bekannte Vorrichtungen in elektrografischen Druckern oder Kopierern, die einen kapazitiven Sensor als Messanordnung nutzen, werden insbesondere zum Erfassen der Schichtdicke einer Tonerteilchenschicht und des Feuchtegehalts eines Trägermaterials genutzt. Eine solche Vorrichtung und ein zugehöriges Messverfahren sind aus dem Dokument DE 101 51 703 Al bekannt.
Aus dem Dokument US 3,918,395 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum kontinuierlichen Steuern der Bias- Spannung einer elektrografischen Entwicklereinheit bekannt, bei denen eine Messanordnung eingesetzt wird, die eine der Mantelfläche eines Fotoleiters gegenüberliegende elektrisch leitfähige Platte aufweist. In diese Platte wird beim Vorbeiführen des elektrostatischen Bildes eine Spannung induziert, die zum Einstellen der Bias-Spannung genutzt wird.
Aus dem Dokument WO 91/18287 und aus dem Dokument DE P 43 36 690 C2 sind Potentialsensoren zum Ermitteln der Ladung eines Fotoleiters bekannt, die eine der
Mantelfläche des Fotoleiters gegenüberliegende Elektrode aufweisen .
Der Inhalt der genannten Dokumente wird hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung aufgenommen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, durch die ein elektrisches Potential sowie elektrische Ladungen in einem Drucker oder Kopierer auf einfache Art und Weise ermittelt werden können.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Mit Hilfe des durch die Auswerteeinheit erfassten elektrischen Stroms kann das elektrische Potential der Mantelfläche des Zwischenbildträgers in einem der ersten Elektrode gegenüberliegenden Erfassungsbereich und/oder die Ladung von im Erfassungsbereich angeordneten Tonerteilchen auf einfache Art und Weise wiederholt ermittelt werden. Dadurch können Potentialänderungen und Ladungsänderungen ermittelt werden. Die ermittelte Potentialänderung kann zum Einstellen des Ladepotentials und/oder eines Entladepotentials eines Fotoleiters genutzt werden. Mit einer Information über die elektrische Ladung der Tonerteilchen eines eingefärbten Tonerbildes kann bei einer Abweichung der ermittelten elektrischen Ladung von einer voreingestellten Sollladung auf geeignete Art und Weise in den elektrografischen Bilderzeugungsprozess eingegriffen werden, um die Druckqualität eines erzeugten Druckbildes konstant hoch zu halten und die sich aus der Abweichung der tatsächlichen ermittelten Ladung von der voreingestellten Sollladung ergebende Verschlechterung der Druckqualität durch eine Veränderung anderer Parameter des Bilderzeugungsprozesses zu kompensieren. Alternativ oder zusätzlich können Maßnahmen ergriffen werden, um den Ladungszustand der Tonerteilchen zu verbessern, d. h. die elektrische Ladung der Tonerteilchen zu erhöhen. Insbesondere kann durch Nachfördern von weiterem Toner aus einem Tonervorrat in die Entwicklereinheit und dem gegebenenfalls erforderlichen Abfördern von Tonermaterial mit einer nicht gewünschten bzw. nicht ausreichenden Ladung, beispielsweise durch das gezielte Drucken von voll mit Toner eingefärbten Druckbildern zum Generieren eines hohen Tonerverbrauchs, erfolgen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erfassen eines elektrischen Potentials sowie von elektrischen Ladungen in einem Drucker oder Kopierer weist die gleichen Vorteile auf, wie die Vorrichtung nach Patentanspruch 1. Auch lässt sich das Verfahren insbesondere in gleicher Weise weiterbilden, wie für die Vorrichtung in den abhängigen Patentansprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung angegeben ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Messanordnung zum Bestimmen der Schichtdicke einer Tonermarke sowie der elektrischen Ladung der Tonerteilchen der Tonermarke mit Hilfe eines kapazitiven Messverfahrens;
Figur 2 ein Diagramm mit den bei dem Transport der
Tonermarke von der kapazitiven Messanordnung nach Figur 1 ermittelten Signalverläufen nach einer Strom-Spannungs-Wandlung des Messsignals;
Figur 3 eine schematische Darstellung der Elektroden der Messanordnung nach Figur 1 sowie den unterschiedlichen Potentialen des Fotoleiterbandes in geladenen und entladenen Bereichen sowie in einem mit Toner eingefärbten Bereich;
Figur 4 ein Diagramm mit den Signalverläufen der durch die Messanordnung nach Figur 1 beim Vorbeiführen eines zwischen zwei geladenen Bereichen angeordneten entladenen Bereichs an der ersten und zweiten Elektrode der Messanordnung nach Figur 1 nach einer Strom-Spannungs-Wandlung des Messsignals;
Figur 5 ein Integrierglied zum Integrieren des von einem Strom-Spannungs-Wandler ausgegebenen
Messsignals;
Figur 6 ein Tiefpassfilter zum Filtern des von dem
Strom-Spannungs-Wandler ausgegebenen Messsignals wobei das Tiefpassfilter alternativ oder zusätzlich zum Integrierglied nach Figur 5 eingesetzt wird; und
Figur 7 ein Diagramm, in dem die Schaltsignale zum Ansteuern der Umschalter der Messanordnung nach
Figur 1 für einen ersten Betriebsmodus zum Ermitteln der Schichtdicke der Tonermarke und für einen zweiten Betriebsmodus zum Ermitteln der elektrischen Ladung der Tonerteilchen dargestellt sind.
In Figur 1 ist eine Messanordnung 10 zum Erfassen einer mit Hilfe eines elektrografischen Bilderzeugungsprozesses als Tonerteilchenschicht 38 erzeugten Tonermarke 39 gezeigt. Diese Messanordnung 10 wird in einem elektrografischen Drucker oder Kopierer dazu eingesetzt, die Einfärbung des Druckbildes und/oder die Punktgröße von mit Tonerteilchen eingefärbten Rasterpunkten zu erfassen. Mit Hilfe der Messanordnung 10 wird die mittlere Schichtdicke einer im Erfassungsbereich dieser
Messanordnung 10 vorhandenen Tonermarke 39 erfasst. Die Tonermarke 39 weist ein homogenes Druckbild mit einem gleichmäßigen Einfärbemuster, mit einer vollflächigen Einfärbung oder mit einer definierten nicht vollflächigen Einfärbung auf. Die Tonerschicht 38 der Tonermarke 39 ist auf einem mit Hilfe einer Aufladeeinrichtung, beispielsweise einer Korotroneinrichtung, aufgeladenen Fotoleiterband 16 mit Hilfe eines Zeichengenerators, wie beispielsweise einem LED-Zeichengenerator oder einem Laserzeichengenerator, als latentes Rasterbild in Form eines Ladungsbildes erzeugt worden. Dieses latente Rasterbild ist anschließend mit Hilfe einer nicht dargestellten Entwicklereinheit entwickelt worden, indem die einzufärbenden Bereiche mit Hilfe der durch die Entwicklereinheit bereitgestellten Tonerteilchen zum Einfärben des latenten Rasterbildes eingefärbt worden sind.
Das Entwickeln des latenten Rasterbildes mit Tonerteilchen erfolgt vorzugsweise mit Hilfe einer sogenannten Tribo- Jump-Entwicklung, bei der von der Entwicklereinheit bereitgestellte elektrisch geladene Tonerteilchen durch die von einem elektrischen Feld auf diese in Richtung der einzufärbenden Bereiche des latenten Rasterbildes ausgeübte Kraft von der Entwicklereinheit zu diesen einzufärbenden Bereichen übertragen werden. Die zum
Erzeugen des elektrischen Feldes erforderliche Spannung wird auch als Bias-Spannung bezeichnet. Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Schicht aus Tonerteilchen mit einer im Wesentlichen konstanten Schichtdicke durch die Entwicklereinheit bereitgestellt wird, die dann durch die Bias-Spannung nur auf die einzufärbenden Bereiche übertragen wird. Durch das Einstellen einer geeigneten Bias-Spannung ist dann die Intensität der Einfärbewirkung einfach steuerbar.
Zwischen den nicht einzufärbenden Bereichen des latenten Rasterbildes und der Entwicklereinheit wird durch die
Bias-Spannung ein weiteres elektrisches Feld erzeugt, das auf die Tonerteilchen eine Kraft in Richtung der Entwicklereinheit ausübt, so dass keine Tonerteilchen von der Entwicklereinheit zu den nicht einzufärbenden Bereichen des Fotoleiterbandes 16 übertragen werden. In dem Dokument "Digital Printing - Technology and printing techniques of Oce digital printing presses", 9. Auflage, Februar 2005; ISBN 3-00-001081-5, ist auf Seite 222 in Figur 8.22 beispielhaft ein Schema einer Tribo-Jump- Entwicklereinheit dargestellt und beschrieben.
Die Entwicklereinheit ist vorzugsweise schaltbar ausgeführt, sodass die Entwicklereinheit in einem ersten Schaltzustand ein Ladungsbild mit Tonerteilchen entwickelt und Tonerteilchen auf die mit Tonerteilchen einzufärbenden Bereiche des Ladungsbildes überträgt und in einem zweiten Schaltzustand unabhängig von dem Ladungsbild keine Tonerteilchen auf das Fotoleiterband 16 überträgt.
Das Fotoleiterband 16 ist ein umlaufendes endloses Band, das mit Hilfe von Umlenkwalzen (nicht dargestellt) geführt ist. Das Fotoleiterband 16 enthält elektrisch leitende Bestandteile, die mit einem Bezugspotential 18 elektrisch leitend verbunden sind. Auf der Mantelfläche 40 des Fotoleiterbandes 16 sind die Tonerschicht 38 der erzeugten Tonermarken 39 sowie Tonerschichten von Druckbildern angeordnet. Parallel zu der Mantelfläche 40 sind eine erste Elektrode 12 und eine zweite Elektrode 14 angeordnet, die im Ausführungsbeispiel als plattenförmige Elektroden 12, 14 ausgebildet sind. Die wirksamen Flächen der Elektroden 12, 14 und das als Gegenelektrode dienende Fotoleiterband 16 sind einander zugewandt, wobei die erste und die zweite Elektrode 12 und 14 vorzugsweise dieselbe wirksame Fläche aufweisen. Die erste Elektrode 12 und die Gegenelektrode bilden einen ersten Kondensator 13 und die zweite Elektrode 14 und die Gegenelektrode bilden einen zweiten Kondensator 15. Bei gleicher wirksamer Fläche der Elektroden 12, 14 und einem gleichen Abstand der
Elektroden 12, 14 zur Gegenelektrode haben der erste Kondensator 13 und der zweite Kondensator 15 dieselbe Kapazität, wenn zwischen dem Fotoleiterband 16 keine Tonerschicht 38 und keine Tonerreste oder jeweils die gleiche Tonermenge vorhanden sind. Der Abstand zwischen
Fotoleiterband 16 und den Elektroden 14, 16 wird auf einen Wert im Bereich 0,2 mm und 10 mm voreingestellt. Vorzugsweise beträgt dieser Abstand etwa 1 mm.
Die Messanordnung 10 weist weiterhin eine Schalteinheit 26 mit Umschaltern 46, 48 auf. In einem ersten Betriebsmodus der Messanordnung 10 verbinden die Umschalter 46, 48 in einem ersten Schaltzustand die Elektrode 12 mit einer zum Bezugspotential 18 positiven Spannungsquelle 42 und die Elektrode 14 mit einer zum Bezugspotential 18 negativen Spannungsquelle 44. Die Beträge der von den Spannungsquellen bereitgestellten Spannungen sind vorzugsweise gleich. Der Betrag der von der Spannungsquelle 42 abgegebenen positiven Spannung ist beispielsweise +10 V und der Betrag der von der
Spannungsquelle 44 abgegebenen negativen Spannung ist beispielsweise -10 V in Bezug auf das Bezugspotential 18. Der erwähnte erste Betriebsmodus der Messanordnung 10 dient zum Ermitteln der Schichtdicke der Tonerteilchenschicht 38 und/oder zum Ermitteln der Flächendeckung der Tonerteilchenschicht 38 bei nicht vollflächig eingefärbten Tonermarken 39, insbesondere zum Einstellen der Punktgröße einzelner Bildpunkte im Druckbild bzw. zum Einstellen der Linienbreite.
Ein zweiter Betriebsmodus der Messanordnung 10 dient zum Ermitteln der Ladung der Tonerteilchen der Tonerteilchenschicht 38, wobei die Tonerteilchenschicht 38 zum Ermitteln der Ladung vorzugsweise eine vollflächig eingefärbte Tonermarke 39 mit einer bekannten gleichmäßigen Schichtdicke oder einer bekannten ungleichmäßigen Schichtdicke ist. Ferner kann im zweiten Betriebsmodus das Potential des Fotoleiterbandes 16 sowie eine Potentialänderung zwischen unterschiedlich geladenen und entladenen Bereichen ermittelt werden. Im zweiten Betriebsmodus sind die Spannungsquellen 42, 44 vorzugsweise so geschaltet, dass sie beide eine positive Gleichspannung von beispielsweise 10 V in Bezug auf das Bezugspotential 18 haben. Die Beträge der durch die Spannungsquellen 42, 44 im ersten und im zweiten Betriebsmodus bereitzustellenden Gleichspannungen sind insbesondere von der Form und der wirksamen Fläche der Elektroden 12, 14 und dem Abstand der Elektroden 12, 14 zur Gegenelektrode abhängig.
In einem zweiten Schaltzustand trennt die Schalteinheit 26 sowohl im ersten als auch im zweiten Betriebsmodus die Verbindungen zu den Spannungsquellen 42, 44 mit Hilfe der Umschalter 46, 48, schließt die beiden Elektroden 12, 14 kurz und stellt eine elektrische Verbindung zwischen den kurzgeschlossenen Elektroden 12, 14 und der Auswerteeinheit 24 her. Dadurch wird beim beschriebenen Ausführungsbeispiel im ersten Betriebsmodus die Ladungsdifferenz und im zweiten Betriebsmodus die Ladungssumme der Kondensatoren 13, 15 gebildet und der Auswerteeinheit 24 zugeführt. Durch das Umschalten in den zweiten Schaltzustand erfolgt jeweils eine Abtastung eines Messwerts. Dieser abgetastete Messwert wird einem Strom- Spannungs-Wandler 27 zugeführt, der den durch das abgetastete Messsignal bewirkten Stromfluss I in eine Spannung Ux wandelt. Diese Spannung Ux wird einer Auswerteeinheit 28 als Messsignal Ux zugeführt.
Der Schalteinheit 26 wird ein Taktsignal 34 eines Taktgebers der Auswerteeinheit 28 zugeführt. Die Taktfrequenz des Taktsignals 34 und somit die
Schaltfrequenz fl, f2 der Umschalter 46, 48 der Schalteinheit 26 zum Umschalten der beiden Schaltzustände liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 300 Hz und 1 MHz. In Verbindung mit Figur 7 wird nachfolgend ein für den jeweiligen Betriebsmodus geeignetes Impuls-Pausen- Verhältnis, bzw. ein geeignetes Tastverhältnis des Taktsignals 34 näher erläutert.
Das Umschalten der Kondensatoren 13, 15 infolge der Schaltzustände der Umschalter 46, 48 wird auch als Switched Capacitor-Technik bezeichnet. Weitere Einzelheiten zum Aufbau und weitere Ausführungen der Messanordnung 10 sind aus dem Dokument DE 101 51 703 Al sowie dem parallelen US Patent 6 771 913 B2 bekannt, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung aufgenommen wird. Die Auswerteeinheit 28 kann beispielsweise einen Filter, vorzugsweise einen Tiefpassfilter, und einen nachgeschalteten Verstärker aufweisen sowie alternativ oder zusätzlich ein Integrierglied. Ein von der Auswerteeinheit 28 erzeugtes Messsignal wird zur weiteren Verarbeitung einer weiteren Steuereinheit des Druckers oder Kopierers zugeführt. Wird, wie bereits erwähnt, ein Filter in der Auswerteeinheit 28 zur Auswertung verwendet, so kann der Filtertyp sowie die erforderlichen Filterparameter des Filters abhängig von der Schaltfrequenz und der daraus resultierenden Abtastfrequenz voreingestellt werden.
Wird die Tonerteilchenschicht 38 der Tonermarke 39 durch die Luftspalte der Kondensatoren 13, 15 auf dem Fotoleiterband 16 in Richtung des Pfeils Pl hindurchtransportiert, so wird zu jedem Abtastzeitpunkt bzw. zu jedem Umschaltzeitpunkt in den zweiten Schaltzustand im ersten Betriebsmodus die Kapazitätsdifferenz der beiden Kondensatoren 13, 15 und im zweiten Betriebsmodus die Summe der Kapazitäten der bei den Kondensatoren 13, 15 ermittelt. Die ohne Tonermarken im Erfassungsbereich der Messanordnung 10 gleichen Kapazitäten der Kondensatoren 13, 15 ändern sich, wenn Tonerteilchen im Bereich zwischen der jeweiligen Elektrode 12, 14 und der Gegenelektrode vorhanden sind, da die Tonerteilchen eine andere Dielektrizitätskonstante haben als die zwischen den Elektroden 12/16, 14/16 vorhandene Luft. Aus der Änderung der Kapazität zumindest eines der Kondensatoren 13, 15 kann im ersten Betriebsmodus die
Schichtdicke der Tonerteilchenschicht ermittelt werden, die bei einer gleichmäßigen Verteilung der im jeweiligen Kondensator 13, 15 vorhandenen Tonerteilchen auf die wirksame Fläche des jeweiligen Kondensators 13, 15 vorhanden ist oder wäre. Auch die elektrische Ladung der Tonerteilchen der Tonerteilchenschicht 38 und die Ladung bzw. das Potential des Fotoleiterbandes 16 haben Einfluss auf das Messsignal Ux und können von der Auswerteeinheit 28 auf Grund des Verlaufs der abgetasteten Messwerte, d. h. des Messsignals Ux, bestimmt werden. Insbesondere kann die elektrische Ladung der Tonerteilchen der Tonerteilchenschicht 38 ermittelt werden, wenn die Tonermenge bzw. die Schichtdicke der Tonermarke im Erfassungsbereich bekannt ist.
In Figur 2 ist ein Diagramm mit Signalverläufen 50, 52, 54 von mit Hilfe der Messanordnung 10 nach Figur 1 abgetasteten Messwerten dargestellt, die in einem ersten Betriebsmodus zum Ermitteln der Schichtdicke der Tonerteilchenschicht 38 der Tonermarke 39 abgetastet worden sind. Die in Figur 2 dargestellten Signalverläufe 50, 52, 54 geben einen theoretischen Signalverlauf des jeweiligen Messsignals an. Auf Grund der Messgenauigkeit der Messanordnung 10 und von Störeinflüssen sowie von Varianzen der Schichtdicke der Tonerteilchenschicht 38 weicht der tatsächliche Signalverlauf vom theoretischen Signalverlauf ab.
Der Signalverlauf 50 zeigt den Anteil am Gesamtsignalverlauf 54, der durch die von der ersten Elektrode 12 abgeführten Ladungsträger im zweiten Schaltzustand der Schalteinheit 26 bewirkt werden würde, wenn nur diese erste Elektrode 12 im zweiten Schaltzustand mit dem Eingang des Strom-Spannungs-Wandlers 27 verbunden wäre. In gleicher Weise gibt der Signalverlauf 52 den Anteil am Gesamtsignalverlauf 54 an, der durch die von der zweiten Elektrode 14 im zweiten Schaltzustand zum Strom- Spannungs-Wandler übertragenen Ladungsträgern bewirkt werden würde, wenn nur diese zweite Elektrode 14 im zweiten Schaltzustand mit dem Strom-Spannungs-Wandler 27 verbunden wäre. Durch die elektrische Verbindung zwischen den bzw. durch den Kurzschluss der beiden Elektroden 12, 14 im zweiten Schaltzustand wird jedoch die Differenz der Signalverläufe 50, 52 erzeugt, wodurch sich der Gesamtsignalverlauf 54 ergibt, der vom Strom-Spannungs- Wandler 27 als Messsignal Ux ausgegeben wird. Die vom
Strom-Spannungs-Wandler 27 ausgegebenen Signalverläufe 50, 52, 54 der Ausgangsspannung Ux (Messsignal) entsprechen im Wesentlichen dem Signalverlauf des dem Strom-Spannungs- Wandler 27 zugeführten Stroms I. Die in Figur 2 dargestellten Signalverläufe 50, 52, 54 werden erzeugt, wenn die Tonerteilchenschicht 38 zwischen den Elektroden 12, 14 und der Gegenelektrode bei einer Bewegung des Fotoleiterbandes 16 in Richtung des Pfeils Pl hindurchgeführt werden.
Bei einer solchen Bewegung des Fotoleiterbandes 16 wird die Tonermarke 39 zuerst in den Erfassungsbereich zwischen der Elektrode 12 und dem Fotoleiterband 16 eingebracht, wobei durch die kontinuierliche Transportbewegung des Fotoleiterbandes 16 der von der Tonermarke 39 bedeckte
Anteil des Erfassungsbereichs kontinuierlich steigt, bis ein Maximum erreicht ist. Das Maximum kann z. B. erreicht sein, wenn die Tonermarke 39 den gesamten Erfassungsbereich bedeckt. Durch ein weiteres Bewegen des Fotoleiterbandes 16 in Transportrichtung Pl wird dann die Tonermarke 39 kontinuierlich aus dem Erfassungsbereich der Elektrode 12 herausgefördert, wodurch die vom Strom- Spannungs-Wandler 27 ausgegebene Spannung Ux wieder sinkt. Ein gleicher Signalverlauf 52 ergibt sich durch das Transportieren der Tonermarke 39 in den Erfassungsbereich der Elektrode 14 und das nachfolgende Heraustransportieren der Tonermarke 39 aus dem Erfassungsbereich der Elektrode 14. Zumindest im ersten Betriebsmodus ist es vorteilhaft, wenn die Spannungsquellen 42, 44 unterschiedliche Spannungen bzw. eine unterschiedliche Polarität in Bezug auf das Bezugspotential haben, wobei die Spannungsquelle 42 eine positive Spannung und die Spannungsquelle 44 eine negative Spannung in Bezug auf das Bezugspotential 18 erzeugen. Durch die Differenzbildung der Signalverläufe 50, 52 ergibt sich der Signalverlauf 54, den der Strom- Spannungs-Wandler 27 als Signal Ux der Auswerteeinheit 28 zuführt. Weisen die Spannungsquellen 42, 44 unterschiedliche Polaritäten auf, werden die
Signalverläufe 50, 52 addiert. Alternativ können die Signalverläufe 50, 52 subtrahiert werden, wenn die Spannungsquellen 42, 44 dieselbe Polarität aufweisen.
In Figur 3 sind die Elektroden 12 und 14 der Messanordnung 10 nach Figur 1 und der Potentialverlauf eines geladenen und eines entladenen Bereichs des Fotoleiterbandes 16 schematisch dargestellt. Beim Antrieb des Fotoleiterbandes 16 in Richtung des Pfeils Pl werden die geladenen und der entladene Bereich des Fotoleiterbandes 16 an den
Elektroden 12, 14 vorbeigeführt, wie dies durch die Anordnung der Elektroden und des Potentialverlaufs für eine Erfassungsposition in Figur 3 beispielhaft gezeigt ist.
Wie bereits in Verbindung mit Figur 1 erläutert, wird das Fotoleiterband 16 auf ein Potential von beispielsweise -450 V in Bezug auf das Bezugspotential des Druckers oder Kopierers aufgeladen. Die mit Toner einzufärbenden Bereiche werden bei dem Aufzeichnungsverfahren des Ausführungsbeispiels auf etwa -50 V entladen. Die zum Einfärben der einzufärbenden Bereiche von der
Entwicklereinheit bereitgestellten Tonerteilchen sind beispielsweise auf ein Potential von -100 bis -200 V geladen. Dadurch hat ein mit Tonerteilchen eingefärbter, einzufärbender bzw. entladener Bereich des Fotoleiterbandes 16 ein von der elektrischen Ladung der Tonerteilchen abhängiges Potential im Bereich von beispielsweise -150 V bis -250 V. Der vom Signalverlauf 56 des einzufärbenden Bereichs abweichende Signalverlauf des eingefärbten Bereichs des Potentials ist mit Hilfe einer Strichlinie 58 dargestellt.
Die Sollwerte für die Potentiale werden insbesondere durch voreingestellte Parameter zum Steuern und Regeln des elektrografischen Bilderzeugungsprozesses beeinflusst und/oder festgelegt. Insbesondere kann der Wert des
Potentials, auf den das Fotoleiterband 16 geladen wird sowie der Wert des Potentials, auf das die einzufärbenden Bereiche des Fotoleiterbandes 16 entladen werden, geändert werden. Die Änderungen haben jeweils Einfluss auf das durch die elektrisch geladenen Tonerteilchen in den mit
Tonerteilchen eingefärbten Bereichen des Fotoleiterbandes 16 geänderte Potential.
Mit Hilfe der Messanordnung 10 nach Figur 1, d. h. mit einer solchen oder ähnlich aufgebauten kapazitiven
Messanordnung, können somit sowohl die Schichtdicke als auch das Potential des Fotoleiters 16 und die elektrische Ladung der Tonerteilchen der Tonerschicht 38 ermittelt werden. Insbesondere wird durch die Messanordnung 10 der Potentialunterschied zwischen den geladenen Bereichen des Fotoleiterbandes 16 und den entladenen Bereichen des Fotoleiterbandes 16 sowie zwischen den geladenen Bereichen des Fotoleiterbandes 16 und den mit Tonerteilchen eingefärbten Bereichen des Fotoleiterbandes 16 ermittelt. Der Fotoleiter 16 kann durch eine unterschiedliche Lichtintensität und/oder durch eine unterschiedliche Lichteinwirkdauer auf ein gewünschtes Potential entladen werden.
Es ist vorteilhaft, zum Kalibrieren der Messanordnung 10 für den zweiten Betriebsmodus einen Kalibriermodus vorzusehen, bei dem mehrere auf unterschiedliche Potentiale entladene Bereiche erzeugt werden, die mit Hilfe der Messanordnung 10 nach Figur 1 nacheinander erfasst werden. Dabei können sowohl die
Potentialunterschiede zwischen den geladenen Bereichen des Fotoleiters 16 und jeweils einem entladenen Bereich des Fotoleiters 16 und/oder die Potentialunterschiede zwischen den unterschiedlich entladenen Bereichen ermittelt werden. Die entladenen Bereiche des Fotoleiters 16 bzw. die mit Tonerteilchen eingefärbten entladenen Bereiche werden aufgrund ihres geringeren Potentials auch als Potentialtopf bezeichnet.
In Figur 4 sind die Signalverläufe 60, 62, 64, 66 beim Betrieb der Messanordnung 10 im zweiten Betriebsmodus dargestellt. Im zweiten Betriebsmodus erzeugen die Spannungsquellen 44, 46 die gleiche Spannung, vorzugsweise erzeugen die erste und die zweite Spannungsquelle 44 jeweils eine positive Spannung in Bezug auf das Bezugspotential 18 des Druckers oder Kopierers. Dadurch werden beide Kondensatoren 13, 15 im ersten Schaltzustand der Schalter 46, 48 mit der gleichen Ladespannung elektrisch verbunden.
Durch das Umschalten der Schalter 46, 48 in den zweiten Schaltzustand wird die Summe der Ladungen der Kondensatoren 13, 15 gebildet, die den Strom I bewirken, der zwischen den Elektroden 12, 14 und dem Strom- Spannungs-Wandler 27 fließt. Der Signalverlauf 60 wird bei einer Bewegung des Fotoleiterbandes 16 in Richtung Pl erzeugt, wenn der Potentialtopf an der ersten Elektrode 12 vorbeigeführt wird. Der Signalverlauf 62 wird erzeugt, wenn der Potentialtopf an der Elektrode 14 vorbeigeführt wird. Die Signalverläufe 60, 62 sind in gleicher Weise, wie die Signalverläufe 50, 52 nur zur Verdeutlichung des resultierenden Signalverlaufs 64 gezeigt. Der resultierende Signalverlauf wird vom Strom-Spannungs- Wandler 27 als Messsignal Ux ausgegeben, wenn der Potentialtopf nacheinander an der ersten Elektrode 12 und anschließend an der Elektrode 14 vorbeigeführt wird.
Die Elektroden 12, 14 haben nur einen relativ geringen seitlichen Abstand zueinander, der kürzer ist, als die Länge des entladenen Bereichs auf der Mantelfläche 40 des Fotoleiterbandes 16. Daraus resultierend wird dem Strom- Spannungs-Wandler 27 bei jeder Umschaltung der Schalter 46, 48 in den zweiten Schaltzustand ein Strom I zugeführt, der in eine Spannung Ux gewandelt wird. Dadurch ergibt sich ein aus einer Vielzahl von Stromabtastwerten erzeugter Signalverlauf 64 der Spannung Ux, der bzw. die als Messsignal ausgegeben und der Auswerteeinheit 28 zugeführt wird. Insbesondere mit Hilfe der ermittelten Maximalspannung des Signalverlaufs Ux sowie des Anstiegs des Signalverlaufs Ux in einzelnen Zeitbereichen kann das Potential der elektrischen Ladung der Tonerteilchen mit Hilfe der Auswerteeinheit 28 ermittelt werden.
Durch Störeinflüsse können einzelne Abtastwerte stark vom korrekten Signalverlauf abweichen, wodurch sich eine fehlerhafte Messwerterfassung ergeben könnte. Es ist vorteilhaft, den Strom-Spannungs-Wandler 27 mit einem Tiefpassfilter und/oder einem Integrierglied zu kombinieren oder diesen/diese nachgeschaltet anzuordnen. Das Tiefpassfilter bzw. das Integrierglied kann auch in der Auswerteeinheit 28 angeordnet sein. Der mit Hilfe eines Tiefpassfilters aus dem Signalverlauf 64 erzeugte Signalverlauf ist in Figur 4 als Signalverlauf 66 beispielhaft dargestellt.
In Figur 5 ist beispielhaft ein Integrierglied zum Integrieren des vom Strom-Spannungs-Wandler 27 ausgegebenen Signals Ux dargestellt. Das vom Integrierglied ausgegebene integrierte Signal ist in Figur 5 mit Uy bezeichnet. Das Signal Uy ergibt sich nach folgender Gleichung:
Hierbei ist:
Pot = die Spannung die am Kondensator angelegt wird
(Potential der Oberfläche) , C = die Kapazität der Kondensatoren 13, 15, k = ein konstanter Faktor, i (t) = der Verschiebestrom des Kondensators, Ux = die Ausgangsspannung des Strom-Spannungs-Wandlers, und Uy = das erhaltene Messsignal nach der Integration.
Der Verschiebestrom i (t) ist der durch die in den
Kondensatoren 13, 15 gespeicherten Ladungen bewirkte Strom, der in Figur 1 mit I bezeichnet ist. Bei jedem Umschalten der Umschalter 46, 48 in den zweiten Schaltzustand wird dieser Verschiebestrom erneut erzeugt. Die Ladung der Kondensatoren 13, 15 und der von der Ladung abhängige Verschiebestrom ist vom Oberflächenpotential des Fotoleiterbandes 16 und von den gegebenenfalls darauf angeordneten elektrisch geladenen Tonerteilchen abhängig. Durch die Abtastvorgänge wird der Verschiebestrom wiederholt erzeugt und erfasst. Die wiederholt erfassten Verschiebeströme können mit Hilfe der Integration des Messsignals nach der Strom-Spannungs-Wandlung aufintegriert werden, wodurch das Stromsignal bzw. das Messsignal vervielfacht werden kann.
Beim reinen Erfassen unterschiedlicher
Oberflächenpotentiale des Fotoleiterbandes 16 sind die Kapazitäten der Kondensatoren 13, 15 konstant. Beim Ermitteln der elektrischen Ladung der Tonerteilchen wird von einer konstanten bekannten Schichtdicke und somit einer bekannten Kapazitätsänderung des Kondensators bzw. der Kondensatoren 13, 15 ausgegangen, die beim Ermitteln der elektrischen Ladung der Tonerteilchen durch die Auswerteeinheit 28 berücksichtigt wird. Bei der Schichtdickenmessung im ersten Betriebsmodus ist das Messsignal I bzw. Ux ebenfalls proportional zur Schichtdicke. Das Messsignal wird dabei jedoch durch die Änderung der Kapazität des jeweiligen Kondensators 13, 15 durch das Hinein- bzw. Heraustransportieren der Tonerteilchenschicht 38 bewirkt, da sich durch die Tonerteilchenschicht das Dielektrikum im jeweiligen Kondensator 13, 15 und somit die Ladung des Kondensators ändert. Die im jeweiligen Kondensator 13, 15 gespeicherte Ladung Q ergibt sich aus der folgenden Gleichung:
Q = U * C
Bei gleicher Ladespannung U speichert der jeweilige Kondensator 13, 15 eine der Kapazität entsprechende Ladung, die beim Entladen einen Entladestromfluss (Verschiebestrom) bewirkt. Die Summe der Ladungen Q des ersten Kondensators 13 und des zweiten Kondensators 15 bewirkt einen Stromfluss I zum Strom-Spannungs-Wandler 27. Ausgehend vom Verlauf des Stromflusses I bzw. des Messsignals Ux ermittelt die Auswerteeinheit 28 als Messergebnis das Ladepotential des Fotoleiters 16, das Entladepotential des Fotoleiters 16, die Schichtdicke der Tonerteilchenschicht 38, die Flächendeckung der
Tonerteilchenschicht 38 und/oder die elektrische Ladung der Tonerteilchen der Tonerteilchenschicht 38. Dazu analysiert die Auswerteeinheit 28 insbesondere den qualitativen Verlauf des Messsignals sowie das zeitliche Auftreten bestimmter Signaländerungen und absolute Signalunterschiede. Bei einer Integration des Signalverlaufs Ux tritt das Problem auf, dass der Integrator keinen definierten Nullpunkt besitzt. Durch einen kurzzeitigen Leckstrom wird das Ausgangssignal Uy des Integrators dauerhaft verfälscht. Daher sollte ein
Integrator eingesetzt werden, bei dem der integrierte Wert Uy zurückgesetzt oder gelöscht werden kann. Alternativ zu dem in Figur 5 gezeigten Integrator kann der in Figur 6 dargestellte Tiefpassfilter verwendet werden, der insbesondere eine große Zeitkonstante aufweist. Durch die große Zeitkonstante wirkt der Tiefpass wie ein Integrator mit dem Unterschied, dass das Signal Uy zumindest in größeren Messpausen immer wieder auf einen Ausgangswert, insbesondere auf "0", zurückgeführt wird.
In Figur 7 ist der Verlauf des Signals 34 zum Ansteuern der Schalter 46, 48 im ersten Betriebsmodus als Verlauf 34A und im zweiten Betriebsmodus als Verlauf 34B dargestellt. Die Elektroden 12, 14 sind durch die Umschalter 46, 48 mit dem Strom-Spannungs-Wandler 27 verbunden, wenn das Signal 34 in den dargestellten Verläufen 34A und 34B den Signalzustand 1 hat. Im ersten Betriebsmodus sind die Schalter für den Zeitraum Δtl mit den Spannungsquellen 42, 44 und für einen Zeitraum Δt2 im zweiten Schaltzustand mit dem Strom-Spannungs-Wandler 27 verbunden. Im zweiten Betriebsmodus verbinden die Umschalter 46, 48 die Elektroden 12, 14 für jeweils eine Zeit Δt2 mit den Spannungsquellen 42, 44 und für jeweils eine Zeit Δtl mit dem Strom-Spannungs-Wandler 27. Die Umschalter 46, 48 werden somit im ersten Betriebsmodus mit einem umgekehrten Tastverhältnis, d. h. in einem umgekehrten Impuls-Pausen-Verhältnis, angesteuert wie im zweiten Betriebsmodus. Das Tastverhältnis gibt dabei das Verhältnis der Zeitdauer Δtl bzw. Δt2 des eingeschalteten Zustands (Impulsdauer) zur Gesamtzeitdauer T des eingeschalteten und ausgeschalteten Zustands an, wobei T = Δtl + Δt2 ist. Die Gesamtzeitdauer T ist somit die
Zeitdauer T eines Schaltzyklus. Im eingeschalteten Zustand verbinden die Umschalter 46, 48 die Elektroden 12, 14 mit dem Strom-Spannungs-Wandler 27 und im ausgeschalteten Zustand verbinden die Umschalter 46, 48 die Elektroden 12, 14 mit den Spannungsquellen 42, 44. Beim Verlauf 34A ist das Tastverhältnis = Δtl / T, d. h. 0,1, und beim Verlauf 34B ist das Tastverhältnis = Δt2 / T, d. h. 0,9.
Mit Hilfe der beschriebenen Vorgehensweise kann die Messanordnung 10 sowohl als Tonermarkensensor zum Ermitteln der Schichtdicke und/oder des Einfärbegrades einer Tonermarke 39 als auch zur Potentialmessung sowie zur Messung der elektrischen Ladung der Tonerteilchen genutzt werden. Wie in Figur 7 dargestellt, werden zur Potentialmessung und zum Ermitteln der elektrischen Ladung der Tonerteilchen ein Tastverhältnis von <0,5 und zur Schichtdickenmessung ein Tastverhältnis von >0,5 gewählt. Dadurch sind bei der Potentialmessung die Elektroden 12, 14 der Kondensatoren 13, 15 für einen relativ großen Zeitraum mit dem Eingang des Strom-Spannungs-Wandler 27 verbunden .
Im ersten Betriebsmodus ist ein relativ geringes
Tastverhältnis, vorzugsweise im Bereich zwischen 0,001 und 0,2, und im zweiten Betriebsmodus ist ein relativ großes Tastverhältnis, vorzugsweise im Bereich von 0,8 bis 0,999, sinnvoll. Es kann auch ein anderes wesentlich geringeres bzw. höheres Tastverhältnis gewählt werden, wenn mit Hilfe der Umschalter 46, 48 eine entsprechend hohe Umschaltfrequenz fl, f2 bei einer ausreichend genauen Abtastung des Signalverlaufs möglich ist.
Die Erfindung kann auch mit kapazitiven Messanordnungen durchgeführt werden, die nur einen Kondensator 13, 15 aufweisen. Dann wird nicht die Differenz bzw. die Summe der Ladung der Kondensatoren gebildet, sondern die Ladung des nur einen Kondensators wird zur Auswertung herangezogen .
Im zweiten Betriebsmodus ist es auch möglich, dass die Elektroden 12, 14 bzw. bei kapazitiven Messanordnungen mit nur einer Elektrode nur die eine Elektrode dauerhaft mit dem Eingang des Strom-Spannungs-Wandler 27 verbunden ist. Die Änderung des Potentials bewirkt dann eine Änderung des Stroms I, der zwischen der Elektrode /den Elektroden 12, 14 und dem Strom-Spannungs-Wandler 27 fließt. Durch die Erfindung können sowohl die Schichtdicke und damit die Tonermenge der Tonermarke 39 als auch das Potential bzw. die elektrische Ladung der zum Einfärben von einzufärbenden Bereichen des Fotoleiters 16 verwendeten Tonerteilchen mit demselben Sensor (Messanordnung 10) erfasst werden. Dadurch können verschiedenartige Messungen mit nur einem Sensor durchgeführt werden. Dies ist kostengünstig und erfordert nur einen relativ geringen Platzbedarf im Drucker oder Kopierer.
Mit Hilfe der ermittelten elektrischen Ladung der Tonerteilchen kann die Auswerteeinheit 28 den Ladungszustand der Tonerteilchen in der Entwicklereinheit auf einfache Art und Weise bestimmen. Insbesondere kann ermittelt werden, ob die elektrische Ladung der Tonerteilchen für einen qualitativ hochwertigen Bilderzeugungsprozess ausreichend ist. Erforderlichenfalls kann durch das Aktivieren von Antriebselementen der Entwicklereinheit eine triboelektrische Aufladung der Tonerteilchen in der Entwicklereinheit durch einen mechanischen Mischvorgang eines aus Trägerteilchen und Tonerteilchen bestehenden Zweikomponentengemischs durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann Toner aus der Entwicklereinheit abgeführt werden, sodass neue Tonerteilchen aus einem Tonervorratsbehälter in die Entwicklereinheit nachgefördert werden, die bessere triboelektrische Ladungseigenschaften aufweisen. Zum Abführen von einer großen Menge Toner aus der
Entwicklereinheit können beispielsweise vollflächig eingefärbte Druckbilder erzeugt und auf ein Trägermaterial umgedruckt werden. Dieses Trägermaterial wird dann als Makulatur abgeführt.
Alternativ oder zusätzlich können Bilderzeugungsparameter des Druckers oder Kopierers entsprechend angepasst werden, um die Auswirkungen von einem von einem Sollzustand abweichenden Ladungszustand der Tonerteilchen zumindest teilweise zu kompensieren.
Die Erfindung ist beispielhaft in Verbindung mit einem Fotoleiterband 16 beschrieben worden. Anstelle des Fotoleiterbandes 16 kann jedoch auch ein anderer Zwischenbildträger, insbesondere eine Fotoleitertrommel, ein Transferband und/oder eine Transfertrommel eingesetzt werden .
Die Ladung der Mantelfläche des Zwischenbildträgers sowie das elektrische Potential dieser Mantelfläche im Sinne der Erfindung bezeichnen die Oberflächenladung und/oder die Ladung der Mantelschicht des Zwischenbildträgers.
Die Erfindung kann vorteilhaft bei elektrografischen Druck- oder Kopiergeräten eingesetzt werden, deren
Aufzeichnungsverfahren zur Bilderzeugung insbesondere auf dem elektrofotografischen, magnetografischen oder ionografischen Aufzeichnungsprinzip beruhen. Ferner können die Druck- oder Kopiergeräte ein Aufzeichnungsverfahren zur Bilderzeugung nutzen, bei dem ein
Bildaufzeichnungsträger direkt oder indirekt elektrisch punktweise angesteuert wird. Die Erfindung ist jedoch nicht auf solche elektrografischen Druck- oder Kopiergeräte beschränkt.
Be zugs zeichenl i ste
10 Messanordnung
12, 14 Elektroden
13, 15 Kondensatoren
16 Fotoleiterband
18 Bezugspotential
24 Auswerteeinheit
26 Schalteinheit
27 Strom-Spannungs-Wandler
28 Auswerteeinheit
34 Taktsignal
38 Tonerteilchenschicht
40 Mantelfläche
42, 44 Spannungsquellen / Ladespannungen
46, 48 Umschalter
50 bis 66 Signalverlaufe
58 Strichlinie fi, f2 Schaltfrequenz
Ux, I, Uy Messsignale

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Erfassen eines elektrischen
Potentials sowie von elektrischen Ladungen in einem Drucker oder Kopierer,
mit einer Messanordnung (10), die eine erste Elektrode (12, 14) und mindestens eine der ersten
Elektrode (12, 14) gegenüberliegende zweite Elektrode aufweist,
mit einem endlosen Zwischenbildträger (16), auf dessen Mantelfläche (40) ein Tonerbild erzeugbar ist,
mit einer Antriebseinheit, die den Zwischenbildträger (16) antreibt, sodass dessen Mantelfläche (40) umlaufend an der dieser gegenüberliegenden ersten (12, 14) Elektrode vorbeigeführt wird,
mit einer mit der ersten Elektrode (12, 14) elektrisch verbundenen Auswerteeinheit (27, 28),
wobei die Auswerteeinheit (27, 28) einen zwischen der ersten Elektrode (12, 14) und der Auswerteeinheit (27, 28) fließenden elektrischen Strom (I) erfasst,
und wobei die Auswerteeinheit (27, 28) mit Hilfe des erfassten Stroms (I) das elektrische Potential der Mantelfläche (40) des Zwischenbildträgers (16) in einem der ersten Elektrode (12, 14) gegenüberliegenden Erfassungsbereich und/oder die Ladung von im Erfassungsbereich angeordneten Tonerteilchen ermittelt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (27, 28) den Verlauf des aufgrund des elektrischen Potentials oder des aufgrund der Potentialänderung des elektrischen Potentials der Mantelfläche (40) des Zwischenbildträgers (16) oder der Ladung von im Erfassungsbereich angeordneten Tonerteilchen oder die Änderung der Ladung von im Erfassungsbereich angeordneten Tonerteilchen bewirkten Stromflusses erfasst,
und dass die Auswerteeinheit (27, 28) mit Hilfe des erfassten Verlaufs des Stromflusses eine Angabe über das elektrische Potential oder der Potentialänderung des elektrischen Potentials der Mantelfläche (40) des Zwischenbildträgers (16) oder der Ladung von im Erfassungsbereich angeordneten Tonerteilchen oder die Änderung der Ladung von im Erfassungsbereich angeordneten Tonerteilchen ermittelt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (27, 28) den durch das elektrische Potential des
Zwischenbildträgers (16) im Erfassungsbereich und/oder den durch die Ladung der im
Erfassungsbereich vorhandenen Tonerteilchen bewirkten Verschiebestrom ermittelt.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (26, 27) die Ladung des Kondensators mit Hilfe des ermittelten Stromflusses ermittelt, wobei die Ladung des Kondensators abhängig von der Ladung der im Erfassungsbereich angeordneten Mantelfläche (40) des Zwischenbildträgers (16) und/oder der Ladung der im Erfassungsbereich vorhandenen Tonerteilchen ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (27, 28) die Summe des erfassten Stromes über einen voreingestellten Zeitraum ermittelt und als Maß für das elektrische Potential der Mantelfläche (40) des Zwischenbildträgers (16) und/oder der Ladung der Tonerteilchen ausgibt.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Zwischenbildträger ein Fotoleiter (16) dient, dessen Mantelfläche (40) auf ein erstes Potential aufladbar und mit Hilfe eines Zeichengenerators bereichsweise auf ein zweites Potential entladbar ist,
wobei mindestens ein auf das erste Potential geladener und mindestens ein auf das zweite Potential entladener oder mindestens ein auf das zweite
Potential entladener und mindestens ein auf das erste Potential geladener Bereich des Fotoleiters (16) durch den Antrieb des Fotoleiters (16) den Erfassungsbereich nacheinander passieren,
wobei vorzugsweise mindestens eine Schicht des Fotoleiters (16) die zweite Elektrode bildet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Entwicklereinheit den mindestens einen entladenen oder den mindestens einen geladenen Bereich mit einer Schicht (38) aus elektrisch geladenen Tonerteilchen einfärbt, wobei mindestens ein geladener Bereich und ein mit Tonerteilchen eingefärbter Bereich (39) oder mindestens ein entladener und ein mit Tonerteilchen eingefärbter Bereich (39) des Fotoleiters (16) durch den Antrieb des Fotoleiters (16) den Erfassungsbereich passieren.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe einer Bilderzeugungseinheit auf dem Zwischenbildträger (16) mindestens ein mit Tonerteilchen eingefärbter Bereich (39) , vorzugsweise als Tonermarke, erzeugbar ist,
und dass mindestens ein mit Tonerteilchen eingefärbter Bereich (39) und ein nicht mit Tonerteilchen eingefärbter Bereich oder ein nicht mit Tonerteilchen eingefärbter Bereich und ein mit Tonerteilchen eingefärbter Bereich (39) des Zwischenbildträgers (16) den Erfassungsbereich durch den Antrieb des Zwischenbildträgers (16) jeweils nacheinander passieren.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (27, 28) mit Hilfe des erfassten Stroms (I) die Ladung der Tonerteilchen der eingefärbten Bereiche (39) ,
die Schichtdicke der erzeugten Tonerteilchenschicht (38) und/oder der Potentialunterschied zwischen dem entladenen und dem geladenen Bereich, vorzugsweise das Potential des entladenen und/oder des geladenen Bereichs, ermittelt.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (27, 28) mindestens einen Tiefpassfilter und/oder ein Integrierglied umfasst, und dass vorzugsweise die Summe der in mehreren Erfassungszyklen ermittelten Ströme gebildet wird.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (27,
28) mit Hilfe mindestens eines ersten Messvorgangs die Schichtdicke der Tonerteilchen im eingefärbten Bereich (39) ermittelt und dass die Auswerteeinheit (27, 28) mit Hilfe mindestens eines zweiten Messvorgangs die elektrische Landung der Tonerteilchen ermittelt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (27, 28) den Strom zu Abtastzeitpunkten wiederholt ermittelt, und dass die Auswerteeinheit (27, 28) einen ersten Teil der Messwerte dem ersten Messvorgang und einen zweiten Teil der Messwerte dem zweiten Messvorgang zuordnet.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messanordnung (10) mindestens einen kapazitiven Sensor umfasst, der vorzugsweise zwei in Umlaufrichtung (Pl) des Zwischenbildträgers (16) hintereinander angeordnete Kondensatoren (13, 15) aufweist,
dass die Kondensatoren (13, 15) zum Erzeugen eines Abtastwerts mit in Bezug auf ein Bezugspotential (18) entgegengesetzten Polaritäten aufweisende Ladespannungen (42, 44) zum Aufladen der Kondensatoren (13, 15) beaufschlagt werden, wobei die Kondensatoren (13, 15) nach einem Aufladevorgang kurzgeschlossen werden, wodurch eine Ladungsdifferenz erzeugt wird, die als Abtastwert weiterverarbeitet wird, indem diese Ladungsdifferenz den Stromfluss (I) zwischen den kurzgeschlossenen Elektroden (12, 14) und der Auswerteeinheit (27, 28) bewirkt, oder wobei die Kondensatoren nach dem Aufladevorgang jeweils mit einem Eingang der Auswerteeinheit (27, 28) verbunden werden, die die Ladungsdifferenz der Kondensatoren (13, 15) ermittelt, oder dass die Kondensatoren (13, 15) zum Erzeugen eines Abtastwertes in Bezug auf ein Bezugspotential (18) dieselbe Polarität aufweisenden Ladespannungen zum Aufladen der Kondensatoren (13, 15) beaufschlagt werden, wobei die Kondensatoren nach dem Aufladevorgang jeweils mit einem Eingang der Auswerteeinheit (27, 28) verbunden werden, die die Ladungsdifferenz der Kondensatoren (13, 15) ermittelt .
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Tastverhältnis beim ersten Messvorgang >0,5 ist und beim zweiten Messvorgang <0,5; wobei das Tastverhältnis das Verhältnis der Zeitdauer (Δtl, Δt2) der Verbindung der ersten Elektrode (12, 14) mit der Auswerteeinheit (27, 18) zur Gesamtzeitdauer (T) eines Schaltzyklus angibt.
15. Verfahren zum Erfassen eines elektrischen Potentials sowie von elektrischen Ladungen in einem Drucker oder Kopierer,
bei dem auf einer Mantelfläche (40) eines endlosen Zwischenbildträgers (16) ein Ladungsbild mit unterschiedlich geladenen Bereichen erzeugt wird,
ein einer ersten Elektrode (12, 14) einer Messanordnung gegenüberliegender Erfassungsbereich erfasst wird, wobei die eine Messanordnung (10), die eine erste Elektrode (12, 14) und mindestens eine der ersten Elektrode (12, 14) gegenüberliegende zweite Elektrode aufweist und wobei der Erfassungsbereich zwischen der ersten und der zweiten Elektrode liegt,
wobei der Zwischenbildträger (16) angetrieben wird, sodass dessen Mantelfläche (40) umlaufend an der der Mantelfläche (40) gegenüberliegend angeordneten ersten Elektrode (12, 14) vorbeigeführt wird,
wobei ein zwischen einer Auswerteeinheit (27, 28) und der ersten Elektrode (12, 14) fließender elektrischer
Strom (I) durch die Auswerteeinheit (27, 28) erfasst wird,
und wobei mit Hilfe der Auswerteeinheit (27, 28) durch den erfassten Strom das elektrische Potential der Mantelfläche (40) des Zwischenbildträgers (16) in dem der ersten Elektrode (12, 14) gegenüberliegenden Erfassungsbereich und/oder die Ladung von der im Erfassungsbereich angeordneten Tonerteilchen ermittelt wird.
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