DE68908240T2

DE68908240T2 - Verfahren und Gerät zur Steuerung der elektrostatischen Betriebsbedingungen einer elektrofotografischen Vervielfältigungsvorrichtung.

Info

Publication number: DE68908240T2
Application number: DE89480040T
Authority: DE
Inventors: Saied Abd-Elrahman Mabrouk; Gerald Lee Wheeler
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1988-04-19
Filing date: 1989-03-14
Publication date: 1994-03-17
Anticipated expiration: 2009-03-15
Also published as: DE68908240D1; EP0338962A3; EP0338962A2; CA1321231C; EP0338962B1; JPH01307770A; US4879577A

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der elektrofotografischen Vervielfältigung, und im besonderen Verfahren und vorrichtungen für die Aufstellung und Steuerung von elektrostatischen Parametern für Vervielfältigungsvorrichtungen.

Hintergrund der Erfindung

Der Begriff elektrostatische Parameter einer Vervielfältigungs-Vorrichtung, wie er hier verwendet wird, ist definiert als die Spannungsverhältnisse zwischen der Spannung, mit der der Fotoleiter anfänglich aufgeladen wird, der Spannung des Fotoleiters in seinen verschiedenen entladenen Bereichen, wie den Abbildungsbereichen, und/oder der Entwicklerelektrodenspannung der Entwicklerstation. Diese Spannungsverhältnisse werden in den FIG. 1, 3, 4 und 5 dargestellt.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Aufstellung und Steuerung von elektrostatischen Parametern einer DAD-Vervielfältigungsvorrichtung (DAD = Discharged Area Development) als einer Funktion der Sättigungsspannung des Fotoleiters bereit.
Die Sättigungsspannung des Fotoleiters ist definiert als diejenige Spannung, auf die der Fotoleiter durch Hochintensitätsbelichtung entladen wird, und über die hinaus der Fotoleiter durch weitere Verstärkung der Belichtungsintensität nicht nennenswert entladen wird.
Elektrostatische Vervielfältigungsvorrichtungen können in zwei Kategorien unterteilt werden; in diejenigen (bekannt als CAD- Vorrichtungen) , die den aufgeladenen Bereich eines wiederverwendbaren Fotoleiters entwickeln (d.h. Toner darauf ablagern), sowie in diejenigen, die den entladenen Bereich eines Fotoleiters entwickeln (bekannt als DAD-Vorrichtungen).
Bei CAD-Vorrichtungen ist die Qualität des Hintergrundsbereichs des vervielfältigten Dokuments abhängig von der Höhe der Sättigungsspannung des Fotoleiters; bei DAD-Vorrichtungen dagegen ist die Qualität des lesbaren Bildes des Dokuments von der Sättigungsspannung des Fotoleiters abhängig. Folglich ist bei DAD- Vorrichtungen die Sättigungsspannung des Fotoleiters ein kritischerer Faktor für die Vervielfältigungsbildqualität als bei CAD-Vorrichtungen.
Die vorliegende Erfindung betrifft DAD-Vervielfältigungsvorrichtungen sowie die Optimierung der Vervielfältigung durch die Steuerung der elektrostatischen Parameter der Vorrichtung als einer Funktion der Sättigungsspannung des Fotoleiters. Ein Xeroxdrucker dient als Beispiel einer DAD-Vervielfältigungsvorrichtung.
Bei DAD-Vervielfältigungsvorrichtungen werden die lesbaren Bildbereiche eines mit Gleichstrom aufgeladenen Fotoleiters durch eine Abbildungsstation, beispielsweise einen Druckkopf mit einer lichtemittierenden Diode (LED) oder einen oder mehrere Abtastlaserstrahlen, entladen. Diese Abbildungsstation entlädt selektiv diejenigen Bereiche des Fotoleiters, die dem auf einem Substratmaterial zu erzeugenden visuellen Bild entsprechen. Üblicherweise wird ein schwarzes Tonerbild auf weißem Papier erzeugt.
Durch Aktivieren der Abbildungsstation des Druckers wird ein negatives, entladenes (d.h. üblicherweise eher mit einer relativ niedrigen Aufladung als mit einer Nullaufladung aufgeladenes) latentes Bild auf dem Fotoleiter erzeugt. Die entladenen Latentbildbereiche des Fotoleiters sind umgeben vom stark aufgeladenen Hintergrundbereich des Fotoleiters. Bei DAD-Vorrichtungen entspricht der Hintergrundbereich des Fotoleiters dem weißen Hintergrundbereich des Papiers.
Der Fotoleiter durchläuft anschließend eine Entwicklerstation, wobei Toner mit einer Aufladung mit derselben Polarität wie der aufgeladene Hintergrundbereich des Fotoleiters auf dem entladenen Bildbereich des Fotoleiters abgelagert wird.
Eine derartige Entwicklerstation umfaßt üblicherweise eine Entwicklermischung, die aus verhältnismäßig großen Trägertropfen und verhältnismäßig kleinen Partikelns aus polymerem Tonerstaub bestehen. Der polymere Bestandteil des Toners wird im Hinblick darauf ausgewählt, die gewünschte Gleichspannung des Toners relativ zu der Aufladung des Fotoleiters zu erhalten, üblicherweise durch triboelektrische Interaktion mit den Trägertropfen. Bei manchen Magnetbürstenentwicklern ist der Toner selbst magnetisch, so daß keine Trägertropfen in der Entwicklermischung erforderlich sind.
Entwicklerstationen umfassen üblicherweise eine Entwicklerelektrode. Das heißt, es gibt für die Entwicklung eine Berührungsstelle mit dem sich bewegenden Fotoleiter, so daß in einem von der Entwicklerelektrode erzeugten elektrischen Feld Toner von der Entwicklerstation auf das latente Bild des Fotoleiters übertragen wird. Bei diesem elektrischen Feld kann es sich um ein Wechselstrom-, ein Gleichstromfeld oder um ein Feld handeln, das Wechselstrom- und Gleichstromkomponenten enthält.
Eine bekannte Entwicklerstation stellt ein Magnetbürstenentwickler dar. Dieser Entwickler umfaßt üblicherweise eine sich drehende zylindrische Walze mit einem damit verbundenen Magnetfeld. Eine Spannungsquelle für die Entwicklerelektrode wird an die Walze angelegt, um das oben beschriebene elektrische Feld der Entwicklerrelektrode zu erzeugen.
In einer exemplarischen DAD-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in den FIG. 1 und 2 beispielhaft dargestellt, wird der Fotoleiter 31 mit einer negativen Gleichspannung von 550 V aufgeladen (Spannung Vd in FIG. 1) und dann auf eine negative Gleichspannung von ungefähr 100 V (Vs) in den vollständig entladenen Latentbildbereichen entladen. Der Toner dieser exemplarischen Vorrichtung ist negativ aufgeladen. Als Folge davon wird Toner auf den relativ dazu entladenen Latentbildbereichen des Fotoleiters abgelagert. Die Entwicklerelektrodenspannung (Vbias) beträgt für diese exemplarische DAD-Vorrichtung ungefähr -300 V Gleichspannung.
FIG. 1 zeigt darüber hinaus zwei weitere Fotoleiterbildspannungen, Vc und Vp. Die Spannung Vc ist die Fotoleiterspannung in den kleinen Bereichen des Fotoleiters. Beispiele solcher kleinen Bildbereiche sind alphanumerische Zeichen, die einen Teilbereich des zu vervielfältigenden Gesamtbildes ausmachen. Diese kleinen Latentbildbereiche erscheinen tiefschwarz auf dem bedruckten Blatt weißen Papiers. Aufgrund ihrer kleinen Oberfläche muß die Fotoleiterspannung nicht auf das Spannungsniveau von Vs reduziert werden, um diesen Grad an Tonerschwärze zu erreichen. Die Spannung Vs ist die Sättigungsspannung des Fotoleiters. Dies ist die Fotoleiterspannung, die für größere tiefschwarze Bildbereiche verwendet wird. Auch diese größeren Bereiche erscheinen tiefschwarz auf dem Papier. Aufgrund ihrer großen Oberfläche muß die Fotoleiterspannung hier auf das niedrigere (d.h. weniger negative) Spannungsniveau von Vs reduziert werden, um den gewünschten Grad an Tonerschwärze zu erreichen.
Die Spannung Vp ist die Fotoleiterspannung, die für die Erzeugung eines Teilbereiches mit einem Grauwerttonerpegel verwendet wird. Dieser Teilbereich des Fotoleiters ist verhältnismäßig groß und wird mit einem Steuerungsnetz für die Tonerkonzentration 35, 36 (FIG.2) verwendet, wie weiter unten beschrieben.
Zusammenfassend beträgt die Spannung Vd des Fotoleiters im Hintergrundbereich ungefähr -550 V, seine Bildbereichspannung Vs in großen Bildbereichen ungefähr -100 V, während seine Bildbereichspannung Vc in kleinen Bildbereichen negativer als Vs und seine Bildbereichspannung Vp im verhältnismäßig größeren Teilbereich ebenfalls negativer als Vs ist.
Der Entwicklungsspannungsvektor 12 (d.h. das Entwicklungsspannungsfeld, dem ein negativ aufgeladener Tonerpartikel 20 ausgesetzt ist, während das Tonerpartikel auf dem vollständig ausgefüllten Bildbereich des Fotoleiters Vs abgelagert wird) beträgt ungefähr +200 V. Als ein Resultat fließen die negativ aufgeladenen Tonerpartikel 20 von der Entwicklerelektrodenumgebung mit -300 V (1) den weniger negativen großen Bildbereichen Vs, um ein Schwarzwertbild zu erzeugen, (2) den weniger negativen und verhältnismäßig kleinen Zeichenbildbereichen Vc, um ein Schwarzwertbild zu erzeugen, sowie (3) dem weniger negativen aber verhältnismäßig großen Teilbereichbild Vp, um ein Grauwertbild zu erzeugen. Der Toner 20 fließt nicht zum mit -550 V stärker negativ aufgeladenen Hintergrundbereich Vd des Fotoleiters.
Es ist bekannt, daß in derartigen DAD-Vervielfältigungsvorrichtungen die Spannungsgröße, mit der der Fotoleiter 31 (FIG. 2) beispielsweise durch die Verwendung einer gitterartig angelegten Aufladungskorona aufgeladen ist, sich als eine Funktion einer Anzahl von Betriebsparametern, wie der bisherigen Verwendungsgeschichte des Fotoleiters, einer Veränderung in den Betriebsmerkmalen der Stromversorgungseinheit der Aufladungskorona sowie der Verschmutzung der Aufladungskorona, auf eine nicht vorhersagbare Weise ändern kann.
Ebenfalls ist bekannt, daß die Spannung, auf die der Fotoleiter bei der Erzeugung eines latenten Bildes entladen wird, sich auf nicht vorhersagbare Weise ändern kann, beispielsweise als eine Funktion einer Veränderung in den Betriebsmerkmalen des Fotoleiters und/oder einer Veränderung in den Betriebsmerkmalen der Abbildungsstation 33. Die Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung bereit für die Aufstellung und Steuerung der elektrostatischen Parameter einer DAD-Vervielfältigungsvorrichtung als Funktion der Sättigungsspannung Vs des Fotoleiters.
Anordnungen zur Kompensation der Veränderungen in den Betriebsmerkmalen von CAD-Vervielfältigungsvorrichtungen sind in der Fachwelt bereits bekannt.
US-Patentschrift 4,542,981 beschreibt einen Fotokopierer, d.h. eine CAD-Vorrichtung, wobei der Verschleiß des Fotoleiters geschätzt wird und Schritte durchgeführt werden, um die Aufladung des Fotoleiters auf eine Weise zu steuern, so daß dieser Verschleiß möglichst ausgeglichen werden kann. Genauer ausgedrückt wird der Fotoleiter dieser Vorrichtung durch eine Belichtungsquelle gleichzeitig aufgeladen und belichtet. Die an diese Belichtungsquelle angelegte Spannung wird proportional zu der geschätzten Verschlechterung der Lichtempfindlichkeit des Fotoleiters variiert.
US-Patentschrift 3,788,739 beschreibt eine CAD-Kopiervorrichtung, wobei ein Elektrometer zur Messung des Oberflächenpotentials des Fotoleiters in einem Fotoleiterbereich vorgesehen ist, der sich am Rand des Bereichs befindet, welcher durch eine Bildbelichtungsquelle belichtet wird. Dieser Randbereich empfängt stets ein maximales Strahlungsniveau. Daher zeigt der Elektrometer ein Bildpotential an, das den maximalen Hintergrundniveaus entspricht, welche von der Bildbelichtungsquelle innerhalb des Bildbereichs des Fotoleiters erzeugt werden. Die Ausgabe des Elektrometers kann zur Steuerung von Maschinenfunktionen wie Aufladen, Belichten, Übertragen und Entwickeln verwendet werden.
US-Patentschrift 4,583,839 beschreibt einen weiteren CAD-Fotokopierer, wobei ein Oberflächenpotentiometer verwendet wird, um das Aufladungsniveau des Fotoleiters sowohl in seinem entladenen Hintergrundbereich als auch in seinem aufgeladenen Latentbildbereich zu messen. Die Aufladung des Fotoleiters in seinem entladenen Bereich rührt von Licht, das von einer standardmäßigen weißen Platte reflektiert wird sowie von Licht, das von einem Originaldokument reflektiert wird. Die Ausgabe des Oberflächenpotentiometers wird für die Steuerung einer Anzahl der Betriebsparameter des Fotokopierers verwendet, wie (1) die Intensität der Belichtungsleuchte des Fotokopierers für die Belichtung des Originaldokuments, (2) die Spannung der primären Aufladungskorona, (3) die Spannung der Belichtungsstationskorona, (4) die Spannung der Übertragungsstationskorona, (5) die Spannung der Entladungskorona und (6) die Stärke des Entwicklerelektrodenfeldes der Entwicklerstation. US-Patentschrift 4,466,731 beschreibt einen weiteren CAD-Fotokopierer, wobei eine elektrostatische Sonde verwendet wird, um bestimmte Betriebsparameter des Fotokopierers zu steuern. Genauer beschreibt diese Patentschrift eine Methode zur Steuerung der Tonerkonzentration, wobei eine elektrostatische Sonde die Aufladung des Fotoleiters an einem Versuchsbildteilbereich mißt und die Stärke des Entwicklerelektrodenfelds so einstellt, daß die Einstellung der Tonerkonzentration auf der Basis von Toner durchgeführt wird, der auf einem Versuchsbereich des Fotoleiters mit einem Grauwertspannungsniveau abgelagert wird.
US-Patentschrift 3,835,380 beschreibt eine weitere CAD-Kopiervorrichtung mit einem Elektrometer für die Messung des Oberflächenpotentials des Fotoleiters. In dieser Patentschrift wird vorgeschlagen, die Ausgabe des Elektrometers für die Steuerung verschiedener Funktionen des Kopierers zu verwenden.
Während bisher versucht wurde, bestimmte elektrostatische Parameter zu steuern, betreffen die beschriebenen Ansätze eine CAD- Vorrichtung, bei welcher die Spannung des entladenen Fotoleiterbereichs nicht direkt mit der Qualität des aufgeladenen Bildes zusammenhängt, das mittels einer Entwicklerstation getont werden soll.
US-Patentschrift US-A-4,408,871 beschreibt eine elektrofotografische DAD-Druckvorrichtung mit einem Oberflächenpotentiometer für die Messung des Oberflächenpotentials des Fotoleiters sowohl im aufgeladenen Hintergrundbereich als auch im entladenen Latentbildbereich, wobei die dabei gemessenen Werte zur Steuerung der Spannung einer Aufladestation zur Aufladung des Fotoleiters, der Entwicklervorspannung, welche an die Entwicklerstation angelegt wird und/oder der Belichtungsintensität einer Abbildungsstation verwendet werden. In dem zuletzt genannten Dokument wird jedoch die Messung der Sättigungsspannung des Fotoleiters nicht erwähnt.
Die vorliegende Erfindung steuert die elektrostatischen Parameter andererseits als eine Funktion der Sättigungsspannung des Fotoleiters, und diese Spannung ist entscheidend für die Qualität des Bildes, das in einer DAD-Vorrichtung getont werden soll.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Aufstellung und Steuerung von elektrostatischen Parametern einer DAD-Vervielfältigungsvorrichtung bereit, gemäß den beigefügten Ansprüchen 1 bzw. 12, unabhängig von Änderungen der Betriebsmerkmale, die im Verlauf der Zeit auftreten, wie Veränderungen der Lichtempfindlichkeit des Fotoleiters aufgrund von Verschleißerscheinungen desselben.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den dazugehörigen Ansprüchen beschrieben.
Zusammenfassend werden ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitgestellt, wobei der Fotoleiter zunächst auf eine vorbestimmte Gleichstromstärke aufgeladen wird. Diese kann beispielsweise eine Standardstärke sein, die als eine optimale Stromstärke vorbestimmt wurde, auf die der Fotoleiter üblicherweise während der Vervielfältigung aufgeladen wird.
Ein Versuchsbereich des aufgeladenen Fotoleiters wird nun auf eine Weise belichtet, von der bekannt ist, daß sie die Spannung dieses Versuchsbereichs auf das Sättigungsspannungsniveau reduziert. Dieses Sättigungsspannungsniveau ist diejenige Fotoleiterspannung, die üblicherweise Bildern mit einer großen Oberfläche zugeordnet ist.
Gemäß Definition ist das Sättigungsspannungsniveau des Fotoleiters die niedrigste Spannung, auf die der Fotoleiter durch eine Belichtungsquelle entladen werden kann, d.h. eine minimale Fotoleiterspannung, welche durch die auf den Fotoleiter auffallende Belichtungsintensität nicht nennenswert reduziert wird.
Während Normalbetrieb der DAD-Vervielfältigungsvorrichtung erreichen diejenigen Teilbereiche des entladenen Bildbereichs, die als große schwarze Bereiche auf dem Papier erscheinen sollen, üblicherweise dieses Sättigungsspannungsniveau (Vgl. Vs in den FIG. 1, 3, 4 und 5).
Verhältnismäßig große Bildbereiche, die jedoch kleiner als die obengenannten Bereiche sind, und die auf dem Papier grau erscheinen sollen, werden nicht auf dieses niedrige Niveau entladen. Siehe hierzu beispielsweise das Spannungsniveau Vp in den FIG. 1, 4 und 5. Das Spannungsniveau Vp ist z.B. für einem Grauwerttonerbereich zugeordnet, der erzeugt wird, um eine notwendige Tonerkonzentration in der Entwicklerstation aufrechtzuerhalten.
Kleine Bildbereiche, die auf dem Papier schwarz erscheinen sollen, wie die feinen Linien von alphanumerischem Text, werden ebenfalls nicht auf das Sättigungsniveau Vs, sondern auf den Wert Vc entladen (dargestellt in den FIG.1, 4 und 5); aufgrund ihrer geringen Größe und der Menge an Toner, die darauf abgelagert wird, erscheinen diese Bereiche auf dem Papier jedoch schwarz.
Vorzugsweise wird der oben erwähnte Versuchsbereich des Fotoleiters belichtet, um das Sättigungsspannungsniveau Vs zu erreichen, indem die Abbildungsstation 33 der Vorrichtung bei ihrer maximalen Lichtausgabe verwendet wird. Auf diese Weise können die abweichenden Betriebsmerkmale der Abbildungsstation ausgeglichen werden. Beispielsweise ist für eine Abbildungsstation, die eine LED-Gruppierung umfaßt, bekannt, daß die zahlreichen LEDs der Gruppierung nicht alle dieselbe Lichtausgabe für dasselbe elektrische Erregungsniveau bereitstellen. Ist die Vervielfältigungsvorrichtung so konstruiert und angeordnet, daß die LED(s) mit der geringsten Intensitätsausgabe den Fotoleiter auf seine Sättigungsspannung bringen, wird die Abweichung in der LED-Strahlungsintensität ausgeglichen. Das Sättigungsspannungsniveau des Versuchsbereichs des Fotoleiters wird z.B. durch die Verwendung eines Elektrometers 37 ermittelt, das direkt neben dem sich bewegenden Fotoleiter angeordnet ist.
Während der Nutzlebensdauer eines Fotoleiters ändert sich die Sättigungsspannung Vs des Fotoleiters wahrscheinlich auf eine nicht vorhersagbare Weise, abhängig z.B. vom Alter des Fotoleiters und seiner bisherigen Verwendungsgeschichte. Tritt dieser Fall ein, wird der veränderte Wert der Sättigungsspannung dazu verwendet, die elektrostatischen Parameter der Vervielfältigungsvorrichtung erneut aufzustellen.
Für den Fall, daß sich die Lichtempfindlichkeit des Fotoleiters und/oder die Lichtausgabe der Abbildungsstation (d.h. des Druckkopfs) ändert, wird die elektrische Erregung der Abbildungsstation geändert, um, wie im folgenden beschrieben wird, dieselbe Teilbereichsspannung Vp und dieselbe Spannung Vc in kleinen Bildbereichen aufrechtzuerhalten.
Auf diese Weise werden gewünschte elektrostatische Verhältnisse zwischen (1) der Sättigungsspannung Vs des Fotoleiters, (2) der Fotoleiterspannung Vd in stark aufgeladenen Bildhintergrundbereichen, (3) der Entwicklerelektrodenspannung Vbias sowie (4) den verschiedenen anderen Fotoleiterspannungen für entladene Bilder Vc und Vp so hergestellt und aufrechterhalten, daß eine optimale DAD-Leistung der Vervielfältigungsvorrichtung bereitgestellt wird.
Die vorstehenden sowie weitere Aspekte der Erfindung werden aus der folgenden ausführlicheren Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung deutlich, wie sie in der dazugehörigen Zeichnung dargestellt sind.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

FIG. 1 zeigt die relativen Spannungsgrößen für eine erfindungsgemäße DAD-Vervielfältigungsvorrichtung, nämlich die Entwicklerelektrodenspannung Vbias, die Spannung Vd des Fotoleiters im bildfreien Hintergrundbereich, die Fotoleiterspannung Vs in vollständig entladenen Bildbereichen, wie sie großen, vollständig ausgefüllten Bildbereichen zugeordnet sind, die Fotoleiterspannung Vc in kleinen Bildbereichen, und die Fotoleiterspannung Vp in einem verhältnismäßig großen Teilbereich zur Erfassung der Tonerkonzentration, der auf einen Grauwerttonerpegel getont werden soll;
FIG. 2 zeigt eine DAD-Vervielfältigungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
FIG. 3 ist die graphische Darstellung der verschiedenen elektrostatischen Parameter der DAD-Vervielfältigungsvorrichtung aus FIG. 2, wobei diese Figur dazu dient, zu erläutern, wie die elektrostatischen Parameter der Vorrichtung durch die Erfindung aufgestellt und aufrechterhalten werden, basierend auf einer anfänglichen charakteristischen Kurve 17 des Fotoleiters, die sich nach Zustand 17' verschiebt, und die durch die Wirkungsweise der Erfindung wieder in Zustand 17'' zurückgeführt wird;
FIG. 4 zeigt die Wirkungsweise der Erfindung, um die elektrostatischen Parameter der Vervielfältigungsvorrichtung aus FIG. 2 in einer Situation wiederherzustellen, in der die Veränderung eines physikalischen Parameters, z.B. der Temperatur, die charakteristische Kurve des Fotoleiters vom ursprünglichen Zustand 17 zu einem Zustand 17''' verschoben hat; und
FIG.5 zeigt die Wirkungsweise der Erfindung, um die elektrostatischen Parameter der Vervielfältigungsvorrichtung aus FIG. 2 in einer Situation wiederherzustellen, in der die Veränderung eines physikalischen Parameters, z.B. der Temperatur, die Belichtungsmerkmale der Abbildungsstation vom ursprünglichen Zustand 15 zu einem Zustand 15'''' verschoben hat.
Die bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung werden mit Bezug auf den in FIG. 2 schematisch dargestellten DAD-Xeroxdrucker beschrieben. Da der Fachmann mit DAD-Vervielfältigungsvorrichtungen vertraut ist, wird die Vorrichtung aus FIG. 2 nicht detaillierter beschrieben.
Der Drucker aus FIG. 2 umfaßt eine gitterartig angelegte Aufladungskorona 30 zur Aufladung des zylinderförmigen Fotoleiters 31, während dieser Zylinder sich mit einer annähernd gleichbleibenden Geschwindigkeit in der durch den Pfeil 32 angezeigten Richtung dreht. Eine Abbildungsstation, die den LED-Druckkopf 33 umfaßt, dient zur Entladung ausgewählter Bereiche des Fotoleiters 31 gemäß dem darauf angewandten binären Druckbild, wodurch auf dem Fotoleiter 31 ein entladenes Latentbild erzeugt wird. Eine Entwicklerstation, die einen Magnetbürstenentwickler 34 umfaßt, dient zur Tonung des latenten Bildes des Fotoleiters. Die Entwicklerstation 34 umfaßt eine Spannungsquelle 55 für die Entwicklerelektrode.
Das aus einer Vielzahl von Zeilen bestehende Bild der gedruckten Seite wird im RAM-Speicher 57 als eine Vielzahl von Zeilen aus vielstelligen binären Wörtern gespeichert. Dieser Bereich des Speichers 57 enthält ein elektronisches Seitenbild.
Der Drucker ist so konstruiert und angeordnet, daß jede einzelne LED des Druckkopfes 33 selektiv erregt wird, gemäß der Art des Bildes, das auf einem gegebenen LED-Bildelementbereich (PEL-Bereich) des Fotoleiters 31 erzeugt wird. Ein LED-Steuerungsalgorithmus, enthalten im ROM-Speicher 56, kann dazu verwendet werden, zu bestimmen, ob ein gegebener einzelner PEL-Bereich einem kleinen Bildbereich, wie einem Textzeichen, zugeordnet ist, oder ob der PEL-Bereich einem großen Bildbereich zugeordnet ist.
Ist ein PEL einem kleinen Bildbereich zugeordnet, wird die LED erregt, um die Belichtungsintensität 16 der FIG. 3, 4 und 5 zu erzeugen, woraufhin die Fotoleiterspannung Vc (Zeichenspannung genannt) im entsprechenden PEL-Bereich des Fotoleiters erzeugt wird (vorausgesetzt, daß die Elektrostatik für die Kurve 17 initialisiert wurde, wie weiter unten beschrieben wird) . Der Spannungsvektor 11 ist die Differenz zwischen den Fotoleiterspannungen Vs und Vc.
Ist das obengenannte PEL einem großen Bildbereich zugeordnet, wird die LED auf ein Maximalniveau 14 erregt, und in dem entsprechenden PEL des Fotoleiters 31 wird das Sättigungsspannungsniveau Vs erzeugt.
Wie bekannt ist, weisen die einzelnen LEDs nicht die gleichen Ausgabemerkmale auf (d.h. wenn die LED-Lichtausgabe als eine Funktion der LED-Erregungsstärke aufgetragen wird). Um die unerwünschten Effekte der Abweichung in der LED-Lichtintensität zu reduzieren, müssen große Bildbereiche auf (oder annähernd auf) das Sättigungsniveau Vs des Fotoleiters entladen werden. Andernfalls treten innerhalb eines Bereichs, der vollständig schwarz erscheinen soll, möglicherweise Abtönungen von schwarz und grau auf (vorausgesetzt, es wird schwarzer Toner verwendet).
Die vorliegende Erfindung gewährleistet, daß die elektrostatischen Parameter des Druckers so gesetzt und aufrechterhalten werden, daß derartige graue Bereiche in großen schwarzen Bildbereichen nicht auftreten, und daß die Größe der Spannungsvektoren 11 bis 13 nicht von den Werten abweicht, die vom Hersteller der Vervielfältigungsvorrichtung festgelegt wurden. Die Erfindung erreicht dieses Ergebnis unabhängig von der Verschiebung der charakteristischen Kurve des Fotoleiters, z.B. der Verschiebung der Kurve von Zustand 17 in Zustand l7' in FIG. 3, oder der Verschiebung von Zustand 17 in Zustand 17''' in FIG. 4.
Der Drucker aus FIG. 2 umfaßt ein Mittel 35, 36 zur Steuerung der Tonerkonzentration, das über einen lichtreflektierenden Teilbereichssensor 36 verfügt. Dieses Steuerungsmittel dient zur Steuerung der Tonerkonzentration in der Entwicklerstation 34. Ein derartiges Mittel wird in der oben erwähnten US-Patentschrift 4,466,731 beschrieben, auf die hier Bezug genommen wird.
Ein ESP-Mittel (elektrostatische Sonde) 37, 38 (ESP = Electrostatic Probe), das über eine Abtastsonde 37 verfügt, dient zur Messung oder Erfassung des Spannungsniveaus ausgewählter Bereiche des Fotoleiters 31. Ein derartiges Mittel wird in der US- Patentschrift 4,625,176 beschrieben, auf die hier Bezug genommen wird.
Der Hauptteilbereich des getonten Bildes des Fotoleiters wird an der Übertragungsstation 137 auf ein Papiersubstrat übertragen, während sich das Papier entlang der Bahn 39 bewegt. Eine Reinigungsstation 40 dient der anschließenden Reinigung des Fotoleiters 31 von Tonerrückständen, bevor der Fotoleiter einen erneuten Vervielfältigungsdurchgang durchläuft.
Bei derartigen DAD-Vervielfältigungsvorrichtungen bleiben die Hintergrundbereiche des Fotoleiters stark aufgeladen, und Toner wird durch die Entwicklerstation 34 lediglich auf den entladenen Latentbildbereichen des Fotoleiters abgelagert.
FIG. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung; der Erfindungsgedanke beschränkt sich jedoch nicht auf diese spezifische Konstruktion und Anordnung.
Bei diesem Drucker wird das auf Papier zu vervielfältigende Bild als ein binäres elektronisches Bild in einem Seitenspeicher wie dem RAM-Speicher 57 gespeichert. Beispielsweise umfaßt der Seitenspeicher eine Speicherzelle für jedes einzelne PEL. Eine binäre "1" in einer Speicherzelle bedeutet, daß das zugehörige PEL mit Toner getont werden soll sowie, daß das zugehörige Fotoleiter-PEL entladen werden soll. Dieses elektronische Bild wird an den Druckkopf 33 weitergeleitet, um die zahlreichen LEDs des Druckkopfes synchron mit der Bewegung des Fotoleiters 31 entlang des Druckkopfes zu aktivieren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die elektrostatischen Parameter des Druckers auf Werte gesetzt, die auf dem Niveau Vs der Sättigungsspannung oder Aufladung des Fotoleiters 31 basieren.
Jede einzelne LED des Druckkopfes 33 belichtet bei ihrer Erregung ein kleines Fotoleiter-PEL und entlädt dieses PEL gemäß der Erregungsstärke der LED. Generell gilt, je stärker die LED-Erregung, desto stärker die Entladung des Fotoleiter-PELs.
In den FIG. 3, 4 und 5 zeigt die Kurve 17 in repräsentativer Darstellung, wie der Mehrschicht-Fotoleiter 31 des Druckers, der anfänglich auf einen Spannungswert Vd aufgeladen wird, durch die zunehmende LED-Belichtungsintensität auf immer niedrigere Spannungen entladen wird. Die Größe der anfänglichen Aufladungsspannung Vd des Fotoleiters wird beispielsweise durch die Spannung gesteuert, die durch die Maschinensteuerung 50 an das Gitter der Aufladungskorona 30 angelegt wird.
In diesen Figuren sind die Spannungsvektoren 12 und 13 vorbestimmte Bezugspunktvektoren. Diese beiden Vektoren definieren die gewünschte Spannungsdifferenz, die aufrechterhalten werden soll (1) zwischen der Sättigungsspannung Vs des Fotoleiters und der Spannung Vd, auf die der Fotoleiter durch die Aufladungskorona 30 des Druckers aufgeladen wird, und (2) zwischen der Sättigungsspannung Vs des Fotoleiters und der Entwicklerelektrodenspannung Vbias der Entwicklerstation. Die Größen dieser beiden Vektoren sind im ROM-Speicher 56 gespeichert.
Eine Aufgabe der Erfindung ist die Steuerung und Aufrechterhaltung der Spannungsvektoren 12 und 13.
Die Spannungsvektoren 10 und 11 sind ebenfalls vorbestimmte Bezugspunktvektoren, deren Größen im ROM-Speicher 56 gespeichert sind. Diese beiden Vektoren definieren die gewünschte Spannungsdifferenz, die aufrechterhalten werden soll (1) zwischen der Sättigungsspannung Vs des Fotoleiters und der Spannung Vp, auf die der Fotoleiter durch den Druckkopf 33 in dem verhältnismäßig großen Tonerteilbereich entladen wird, und (2) zwischen der Sättigungsspannung Vs des Fotoleiters und der Spannung Vc, auf die der Fotoleiter durch den Druckkopf 33 für diejenigen Fotoleiter-PELs, die einem kleinen Bildbereich zugeordnet sind, entladen wird. Die Kurve 17 hat stets die allgemeine Form, wie sie in diesen Figuren dargestellt ist. Die exakte Form der Kurve 17 ist jedoch abhängig von Faktoren wie dem Verschleiß und der bisherigen Verwendungsgeschichte des Fotoleiters 31. Die Kurve 17 kann bei zunehmendem Verschleiß des Fotoleiters beispielsweise die Form 17' annehmen, wie in FIG. 3 dargestellt (es ist darauf hinzuweisen, daß der Wert Vd für die Kurve 17' unverändert bleibt).
Die Kurve 17 kann beispielsweise auch die Form 17''' annehmen, wie in FIG. 4 dargestellt, wenn der Fotoleiter sich im Zustand eines Kaltstarts befindet, gefolgt von einer Aufwärmphase während des Betriebs der Vervielfältigungsvorrichtung.
Ein anderer exemplarischer Zustand ist in FIG. 5 dargestellt, wo sich die Kurve 17 nicht ändert, während der Fotoleiter sich im Zustand eines Kaltstarts befindet, gefolgt von einer Aufwärmphase während des Betriebs der Vervielfältigungseinrichtung.
Die Sättigungsspannung Vs des Fotoleiters ist definiert als diejenige Spannung, unterhalb welcher der Fotoleiter durch eine weitere Erhöhung der auf dem Fotoleiter auftreffenden Belichtung nicht merklich entladen wird.
Die Sättigungsspannung Vs ist die Sättigungsspannung eines Fotoleiters, dessen Spannungs-/Belichtungscharakteristik durch die Kurve 17 repräsentiert wird. Die Belichtungsintensität, welche die Fotoleiterspannung von der anfänglichen Spannungsgröße Vd auf das Spannungsniveau Vs reduziert oder treibt, ist diejenige Belichtung, die durch eine Erregung von ungefähr 100 % (d.h. die maximale Erregung) des LED-Druckkopfes 33 erzeugt wird. Dieser Zustand der maximalen Druckkopferregung ist in FIG. 3 durch zwei übereinstimmende Belichtungsintensitäten 14 und 14' dargestellt. Wie abgebildet haben die Kurven 17 und 17' aus FIG. 3 verschiedene Sättigungspannungswerte Vs und Vs' für dasselbe Niveau 14 und 14' der maximalen LED-Belichtung. Wie ersichtlich ist, ist das Sättigungsspannungsniveau Vs' für die Kurve 17' höher (d.h. weniger negativ) als das Sättigungsspannungsniveau Vs für die Kurve 17.
Das Sättigungsspannungsniveau des Fotoleiters ist generell unabhängig von der Spannung Vd, auf welche der Fotoleiter 31 anfänglich durch die Aufladungskorona 30 aufgeladen wird. Vergleiche hierzu beispielsweise Vs und Vs' für die Kurven 17 und 17' in FIG. 3.
Die Erfindung macht von dieser Tatsache Gebrauch, um die elektrostatischen Parameter der Vorrichtung aufrechtzuerhalten, wenn die Betriebsmerkmale des Fotoleiters 31 sich vom in Kurve 17 dargestellten Zustand verschieben und wenn die Betriebsmerkmale des Druckkopfes 33 sich, wie in FIG. 5 gezeigt, ändern.
In FIG. 3, 4 und 5 ist die als Vbias bezeichnete Spannungsgröße die Spannung der Entwicklerelektrode, die durch die Stromversorgungseinheit 55 an die Entwicklerwalze(n) innerhalb der Magnetbürsten-Entwicklerstation 34 des Druckers angelegt wird.
Der Spannungsvektor 12 ist die Differenz zwischen den Spannungen Vs und Vbias. Dieser Vektor wird als Entwicklervektor für den Schwarzbildbereich oder auch großen Bildbereich bezeichnet. Die Größe dieses Vektors wurde vom Hersteller des Druckers bei der Druckerkonstruktion und -entwicklung festgesetzt. Die Größe dieses Vektors ist im ROM-Speicher 56 gespeichert.
Bei dem in FIG. 2 abgebildeten Drucker wird die Tonerkonzentration (d.h. der Prozentsatz an Toner in der Entwicklermischung) des Magnetbürstenentwicklers 34 durch das Mittel zur Abtastung der Teilbereiche 35, 36 gesteuert. Bei diesem Steuerungssystem zur Tonerkonzentration wird ein als Versuchsteilbereich bezeichneter, verhältnismäßig großer Bereich des Fotoleiters, der sich zwischen den angrenzenden Seitenbildbereichen des Fotoleiters befindet, durch bestimmte LEDs des Druckkopfes 33 mit einer Belichtungsintensität 15 belichtet. Diese Belichtungsintensität erzeugt ein verhältnismäßig großes Versuchsbild (d.h. groß im Verhältnis zu den feinen Linien, aus denen ein Textzeichen besteht) , welches bei der Tonung grau erscheint. Das von diesem grauen Teilbereich reflektierte Licht wird mittels des aus einer reflektierenden Fotozelle und einer Lichtquelle bestehenden Systems 36 mit dem Licht verglichen, das von einem ungetonten, freiliegenden Bereich des Fotoleiters 31 reflektiert wird. Auf diese Weise wird ermittelt, ob zusätzlich Toner zu der Entwicklermischung in der Entwicklerstation 34 hinzugefügt werden muß.
Die Fotoleiterspannung in diesem Versuchsteilbereich wird als Vp (Teilbereichsspannung) bezeichnet. Der Spannungsvektor 10 ist die Differenz zwischen den Fotoleiterspannungen Vs und Vp.
Mit den folgenden Verfahrensschritten der Erfindung werden die anfänglichen elektrostatischen Parameter des Druckers festgesetzt, um die Kurve 17 zu erhalten. So wird beispielsweise das folgende Verfahren bei jedem Einschalten des Druckers aktiviert.
1) Die Entwicklerstation 34 wird vorübergehend in Ruhestellung versetzt, um Toner auf dem Fotoleiter 31 abzulagern.
2) Der Wert der Gitterspannung der Aufladungskorona wird auf einen im ROM-Speicher 56 gespeicherten, vorbestimmten Standardwert gesetzt, und der Fotoleiter 31 wird anschließend aufgeladen. Der Standardwert der Gitterspannung der Aufladungskorona kann beispielsweise ein Wert sein, der in einer Aufladung des Fotoleiters 31 auf einen vorbestimmten Sollwert von 550 V (d.h. Vd = 550 V) resultieren sollte.
3) Der resultierende Istwert Vd wird abgetastet, indem der aufgeladen Fotoleiter sich an dem ESP-Mittel 37 entlangbewegt.
4) Die Schritte 2 und 3 werden wiederholt, und die Gitterspannung der Aufladungskorona wird eingestellt, bis die oben erwähnte vorbestimmte Sollgröße für Vd tatsächlich erreicht ist.
5) Der nun auf den Sollwert von Vd aufgeladen Fotoleiter 31 wird anschließend durch den Druckkopf 33 belichtet, um den Fotoleiter auf sein Sättigungsniveau Vs zu entladen. Bei dem oben erwähnten Versuchsteilbereich wird beispielsweise eine Erregung von 100 % bzw. die maximale Erregung der zugeordneten Druckkopf-LEDs verwendet. Diese hohe LED-Erregung reduziert bekanntermaßen den Fotoleiter ungefähr auf sein Sättigungsspannungsniveau Vs, unabhängig von der genauen Form der Kurve 17. Wie bereits erwähnt, wird dieser Wert der LED-Erregung (d.h. eine Erregung von 100 %) und der resultierende Sättigungswert Vs des Fotoleiters 31 dazu verwendet, um PEL-Bereiche des Fotoleiters zu erzeugen, die großen schwarzen Bildbereichen zugeordnet sind.
6) Die resultierende Größe von Vs wird nun mittels des ESP- Mittels 37 gemessen und im RAM-Speicher 57 gespeichert.
7) Die bekannte Größe des Bezugspunktspannungsvektors 13, z.B. 450 V, wird nun für die Berechnung des gewünschten Werts von Vd verwendet (d.h. Vd = Vs aus Schritt 6 + die Bezugsgröße des Vektors 13), und die Schritte 2 und 3 werden wiederholt, während die Gitterspannung der Aufladungskorona auf einen Wert geändert wird, der für den Fotoleiter 31 diesen berechneten Wert von Vd erzielt, während diese Aufladung durch das ESP-Mittel 37 gemessen wird.
Zu diesem Zeitpunkt hat die vorliegende Erfindung den Spannungsvektor 13 mit seiner gewünschten Größe aufgestellt, abhängig von der gemessenen Größe der Sättigungsspannung Vs des Fotoleiters.
Als weiterer Bestandteil der Erfindung wird die Größe des Vektors 12 durch den folgenden Schritt festgesetzt.
8) Die bekannte Bezugsgröße des Spannungsvektors 12, z.B. 200 V, wird nun für die Festsetzung der Größe von Vbias verwendet (d.h. Vbias = Vs in Schritt 6 + die Bezugsgröße des Vektors 12), wobei die Maschinensteuerung 50 verwendet wird, um die Stromversorgungseinheit für die Vorspannung 55 entsprechend einzustellen.
Zu diesem Zeitpunkt hat die vorliegende Erfindung sowohl Vektor 13 als auch Vektor 12 auf dem Niveau ihrer Bezugswerte aufgestellt. Als ein weiterer Bestandteil der Erfindung wird nun das LED-Erregungsniveau 15, das auf der Bezugsgröße des Vektors 10 basiert, durch die folgenden Schritte hergestellt.
9) Die bekannte Bezugsgröße des Spannungsvektors 10 wird nun für die Berechnung des Wertes der Fotoleiterspannung Vp verwendet (d.h. Vp = Vs aus Schritt 6 + die Bezugsgröße des Vektors 10).
10) Anschließend wird das Niveau der LED-Belichtung 15 ermittelt (d.h. das LED-Erregungsniveau, das vom Mittel zur Erfassung der Teilbereiche 35, 36 verwendet wird), indem das Erregungsniveau bestimmter Druckkopf-LEDs geändert wird, bis das Fotoleiter-Spannungsniveau Vp im Versuchsteilbereich des Fotoleiters erreicht ist, während diese Aufladung durch das ESP-Mittel 37 gemessen wird. Dieses Niveau der LED-Erregung wird im RAM-Speicher 57 gespeichert und wird anschließend bei der Belichtung des Tonerversuchsteilbereiches verwendet.
Zu diesem Zeitpunkt hat die Erfindung die Spannungsvektoren 13, 12 und 10 festgelegt. Als ein weiterer Bestandteil der Erfindung wird die LED-Erregung 16 wie folgt festgelegt.
11) Das Niveau der LED-Erregung 16 wird nun festgesetzt. Dieses LED-Erregungsniveau wird anschließend dazu verwendet, LEDs für PELs zu erregen, die kleinen Bildbereichen zugeordnet sind, und dabei ein Fotoleiterspannungsniveau Vs für diese kleinen Bildbereiche zu erzeugen. Dies wird durch die Verwendung des in Schritt 10 ermittelten LED-Erregungswertes 15 erreicht. Der Wert des LED-Erregungsniveaus 16 ist gleich dem Niveau 15 multipliziert mit einer Konstanten, d.h. das Verhältnis von 15 zu 16 ist eine Konstante, wobei die Konstante größer oder kleiner 1 sein kann. Dieser Wert der LED-Erregung wird ebenfalls im RAM-Speicher 57 gespeichert.
Zu diesem Zeitpunkt wurden alle elektrostatischen Parameter des Druckers festgesetzt, basierend auf der charakteristischen Kurve 17 des Fotoleiters und auf dem Sättigungsspannungsniveau Vs des Fotoleiters. Die Entwicklerstation 34 wird nun aktiviert, und der Druckvorgang kann beginnen.
Das obige Verfahren zur Initialisierung der elektrostatischen Parameter des Druckers wird vorzugsweise bei jedem Einschalten des Druckers wiederholt sowie eventuell jedes Mal, wenn der Drucker, ausgehend vom Ruhezustand, eine Anforderung für einen neuen Druckvorgang bekommt. Im letztgenannten Fall werden die elektrischen Parameter des Druckers mehrmals täglich initialisiert.
Der obige Vorgang wird als Initialisierung der Elektrostatik bezeichnet.
Im Verlauf des weiteren Betriebs des Druckers nach Abschluß der Initialisierung der Elektrostatik kann sich die charakteristische Kurve des Fotoleiters 17 (gewöhnlich sehr langsam) zu dem Zustand verschieben, wie er in 17' (FIG. 3) dargestellt ist. In diesem Fall verschiebt sich der Istwert von Vs nach oben (d.h. in den weniger negativen Bereich) zu Vs'. Zu diesem Zeitpunkt haben sich weder der Wert von Vd noch Vbias oder die Belichtungsniveaus 15 und 16 geändert. Als ein Ergebnis dieser Verschiebung der charakteristischen Kurve des Fotoleiters von 17 zu 17' erhöhen sich die Werte der Fotoleiterspannungen Vc und Vp ausgehend von den Werten, die ursprünglich auf der Basis der Kurve 17 gesetzt worden waren.
Insbesondere werden die Fotoleiterspannungen Vc und Vp stärker negativ, da die Größe dieser Spannungen nun von der Kurve 17' bestimmt wird.
Dieser Zustand wird durch das ESP-Mittel 37 erfaßt, welches beispielsweise die Änderung der Größe der Spannung Vp im Fotoleiterteilbereich mißt. Daraufhin werden korrigierende Schritte wie weiter unten beschrieben durchgeführt.
Wie aus FIG. 3 hervorgeht, wird der Wert von Vp stärker negativ, wenn sich die charakteristische Kurve des Fotoleiters von 17 zu 17' ändert. Dies ist der Fall, da das Niveau der LED-Erregung 15 auf dem zuvor initialisierten Wert bleibt, während die Auswirkung dieses Belichtungsniveaus auf den Fotoleiter jedoch nun in der Entladung des Fotoleiters gemäß der Kurve 17' besteht und nicht gemäß der anfänglichen Kurve 17.
Wird diese Änderung der Spannung Vp durch das ESP-Mittel 37, 38 erfaßt, interpretiert die Maschinensteuerung 50 diese Änderung als einen Anstieg des Sättigungsspannungsniveaus des Fotoleiters von Vs auf Vs', da bekannt ist, daß Vd gleich geblieben ist.
Als Folge davon implementiert die Maschinensteuerung 50 eine Erhöhung von Vd beispielsweise auf den Wert Vd'. Dies resultiert in einer Verschiebung der charakteristischen Kurve des Fotoleiters zu der Kurve 17''. Zusätzlich werden nun alle weiteren elektrostatischen Parameter neu berechnet und entsprechend verschoben. Es ist zu beachten, daß das Sättigungsspannungsniveau Vs' für die Kurven 17' und 17'' identisch ist, da das Sättigungsspannungsniveau des Fotoleiters nicht als eine Funktion des Aufladungsniveaus Vd' des Fotoleiters variiert.
Als Folge davon erzeugen die neuen LED-Belichtungsniveaus 15' und 16' weiterhin die Vektoren 10' und 11' für den Fotoleiterteilbereich bzw. die Zeichenbereiche. Wie zuvor wird eine Erregung der Druckkopf-LEDs von 100 % für große Bildbereiche verwendet, wodurch die Bezugskurve 17'' der Fotoleiterspannung Vs' erzeugt wird.
FIG. 4 und 5 zeigen zwei zusätzliche Situationen, in denen die vorliegende Erfindung Anwendung findet.
Im einzelnen zeigt FIG. 4 eine Situation, in der die Elektrostatik der Vervielfältigungsvorrichtung auf die Kurve 17 initialisiert wird, wie weiter oben beschrieben, und in der die Temperatur des Fotoleiters während der Initialisierung verhältnismäßig niedrig ist. Im weiteren Verlauf erwärmt sich der Fotoleiter und stellt dabei die charakteristische Kurve 17''' des Fotoleiters her.
In FIG. 5 ist eine Veränderung der Betriebsmerkmale der Abbildungsstation, beispielsweise durch einen LED-Druckkopf, aufgetreten, so daß das Niveau der elektrischen Erregung, die anfänglich die Belichtungsintensität 15 erzeugt hatte, nun die Intensität 15'''' erzeugt, und daß entsprechend die Intensität 16 nun auf die Intensität 16'''' reduziert worden ist. Die Situation der FIG. 5 kann ebenfalls auf einen Kaltstart der Vervielfältigungsvorrichtung zutreffen.
Zum Ausgleich dieser Auswirkungen wird die Spannung Vp des Fotoleiterteilbereichs von Zeit zu Zeit während eines Vervielfältigungsdurchgangs gemessen; üblicherweise geschieht dies alle 50 bis 100 Vervielfältigungvorgänge.
Vp wird gemessen, indem der Tonerteilbereich des Fotoleiters belichtet wird, während der Druckkopf unter Verwendung des aktuellsten Erregungssteuerungswertes 15, der im RAM-Speicher 57 gespeichert ist, erregt wird. Die Größe des resultierenden Teilbereichvektors (z.B. Vektor 10''' aus FIG. 4 und Vektor 10'''' aus FIG. 5) wird nun unter Verwendung des ESP-Mittels 37 gemessen. Wird eine Abweichung der Vektorgröße von dem im ROM-Speicher 56 gespeicherten Wert festgestellt (d.h. eine Änderung von Vektor 10 aus FIG. 4 zu Vektor 10''' oder eine Änderung von Vektor 10 aus FIG. 5 zu Vektor 10'''' ist aufgetreten), wird mittels der Maschinensteuerung 50 der Belichtungsintensitätswert des Druckkopfes geändert (d.h. die Belichtungsintensität wird für FIG. 4 zu Wert 15''' und für FIG. 5 zu Wert 15'''' geändert), um so die Bezugsgröße des Vektors Vp für den Grauwertteilbereich aufrechtzuerhalten.
Da der Vektor 11 für kleine Bereiche oder Zeichen von Vektor 10 abgeleitet wird, wird dieser Vektor ebenfalls neu aufgestellt (d.h. auf einen Wert 16''' für FIG. 4 und einen Wert 16'''' für FIG. 5).
Obschon FIG. 3, 4 und 5 drei getrennt voneinander auftretende Situationen zeigen, in denen die vorliegende Erfindung Anwendung findet, ist durchaus bekannt, daß weitere Situationen dieser Art existieren könnten, und daß diese Situationen gleichzeitig auftreten könnten. Zur Vereinfachung wurden diese Situationen einzeln und getrennt voneinander beschrieben.
Auf die oben beschriebene Art und Weise dienen das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung dazu, die elektrostatischen Parameter einer DAD-Vervielfältigungsvorrichtung während der Lebensdauer dieser Vorrichtung auf dem Niveau ihrer optimalen Werte aufrechtzuerhalten.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf bevorzugte und beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, ist der Umfang der Erfindung nicht hierauf beschränkt, sondern wird durch die nachstehenden Ansprüche definiert.

Claims

l. Ein Verfahren zur Aufstellung und Steuerung von elektrostatischen Abbildungs- und Entwicklerparametern einer elektrografischen DAD-Vervielfältigungsvorrichtung (DAD = Discharge Area Development), bestehend aus einem Fotoleiter (31), einer Aufladestation (30) zur Aufladung des Fotoleiters, einer Abbildungsstation (33) zur Erzeugung eines latenten Bildes des entladenen Bereichs auf dem Fotoleiter gemäß dem zu reproduzierenden Bild sowie einer Entwicklerstation (34) zur Ablagerung von Toner (35, 36) auf dem latenten Bild, das folgende Schritte umfaßt:

Messen der Sättigungsspannung (14), bei der der Fotoleiter durch Hochintensitätsbelichtung entladen wird, und über die hinaus der Fotoleiter durch weitere Verstärkung der Belichtungsintensität nicht nennenswert weiter entladen wird; sowie Aufstellen und Steuern von mindestens einem elektrostatischen Abbildungs- und Entwicklerparameter als einer Funktion der gemessenen Sättigungsspannung (14).
2. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Sättigungsspannung (14) des Fotoleiters (31) durch die folgenden Schritte ermittelt wird: Aufladen des Fotoleiters mit Hilfe der Aufladestation (30); Entladen mindestens eines Teilbereichs des Fotoleiters mit Hilfe der Abbildungsstation (30) bei ungefähr der maximalen Entladungsabgabe; sowie Verwenden von ladungsempfindlichen Mitteln (37, 38) zur Messung der resultierenden Ladung des Fotoleiterteilbereichs.
3. Das Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Spannung, mit der der Fotoleiter (31) aufgeladen ist, als eine Funktion der ermittelten Sättigungsspannung so geändert wird, daß eine vorbestimmte Spannungsdifferenz zwischen der Ladung des Fotoleiters und der ermittelten Sättigungsladung resultiert.
4. Das Verfahren nach Anspruch 3, das den Schritt der periodischen Wiederholung der Schritte dieses Verfahrens einschließt, um Abweichungen der Betriebsmerkmale der Vervielfältigungsvorrichtung periodisch auszugleichen.
5. Das Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Entwicklerstation (34) eine Entwicklerelektrode umfaßt, die an eine Spannungsquelle für die Entwicklerelektrode (55) angeschlossen ist, das den folgenden Schritt umfaßt: Einstellen der Spannung der Entwicklerelektrode (12) als einer Funktion der ermittelten Sättigungsspannung (14) dahingehend, daß eine vorbestimmte Spannungsdifferenz zwischen der Spannung der Entwicklerelektrode und der ermittelten Sättigungsspannung resultiert.
6. Das Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5, das den Schritt, die Entwicklerstation (34) vorübergehend in Ruhestellung zu versetzen, einschließt, um während der Implementierung des Verfahrens Toner auf dem Fotoleiter abzulagern.
7. Das Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, das folgende Schritte umfaßt: Bereitstellen eines Referenzspannungsvektors (13) für die Ermittlung der Spannung, mit der der Fotoleiter während der Vervielfältigungsdurchgänge aufgeladen wird; Aufladen mindestens eines Teilbereichs des Fotoleiters mit einer vorbestimmten Spannung; Entladen des Fotoleiters bis zum Erreichen der Sättigungsspannung (14) dieser vorbestimmten Spannung; Ermitteln der Sättigungsspannung (14); sowie anschließend während der darauffolgenden Vervielfältigungsdurchgänge Aufladen des Fotoleiters mit einer Spannung, die eine Funktion der ermittelten Sättigungsspannung (14) und des Referenzspannungsvektors (13) darstellt.
8. Das Verfahren nach Anspruch 7, das folgende Schritte umfaßt: Bereitstellen einer Entwicklerstation (34) zur Ablagerung von Toner auf dem latenten Bild, wobei die Entwicklerstation über eine Entwicklerelektrode verfügt, an die eine Vorspannungsquelle für die Entwicklerelektrode (55) angelegt ist; Bereitstellen eines Referenzvorspannungsvektor (12) zur Ermittlung der Größe der während der nachfolgenden Vervielfältigungsdurchgänge zu verwendenden Vorspannung; sowie anschließend während der darauffolgenden Vervielfältigungsdurchgänge Bereitstellen einer Vorspannung für die Entwicklerelektrode (Vbias), die eine Funktion der ermittelten Sättigungsspannung (14) und des Referenzvorspannungsvektors (12) darstellt.
9. Das Verfahren nach Anspruch 8, das folgende Schritte umfaßt: Bereitstellen eines Referenzspannungsvektors des latenten Grauwertbildes (10) für ein Bild, das mit Hilfe der Entwicklerstation (34) während der darauffolgenden Vervielfältigungsdurchgänge auf einen Grauwerttonerpegel getont werden soll; Ermitteln einer Grauwertspannungsgröße (Vp) des Fotoleiters, die eine Funktion der ermittelten Sättigungsspannung (14) und des Referenzspannungsvektors des latenten Grauwertbildes (10) darstellt, Ermitteln der Belichtungsintensität der Abbildungsstation (33), die zur Erzeugung der Grauwertspannungsgröße (Vp) erforderlich ist; sowie anschließend während der darauffolgenden Vervielfältigungsdurchgänge Erregen der Abbildungsstation (33) auf einem Grauwertintensitätsniveau, um die ermittelte Grauwertspannungsgröße (Vp) zu erzeugen.
10. Das Verfahren nach Anspruch 9, das folgende zusätzliche, während der nachfolgenden Vervielfältigungsdurchgänge durchzuführende Schritte umfaßt: Erfassen der Grauwertspannung des Fotoleiters, die während eines Vervielfältigungsdurchgangs durch die Abbildungsstation (33) erzeugt wird, während die Abbildungsstation auf dem Grauwertintensitätsniveau erregt wird; Vergleichen der Grauwertspannung des Fotoleiters während des Vervielfältigungsdurchgangs mit der ermittelten Grauwertspannungsgröße (Vp); sowie Einstellen der Erregung der Abbildungsstation dahingehend, daß der Referenzspannungsvektor des latenten Grauwertbildes (10) erhalten bleibt.
11. Das Verfahren entsprechend irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Abbildungsstation (33) aus einem LED-Druckkopf besteht, und wobei der Entladungsschritt den Betrieb des LED-Druckkopfs auf seinem annähernd höchsten Belichtungsintensitätsniveau umfaßt.
12. Eine DAD-Vervielfältigungsvorrichtung, bestehend aus:

einem wiederverwendbaren Fotoleiter (31), der während des Verfahrens der Erzeugung von Vervielfältigungen eine Reihe von Verfahrensstationen durchläuft, wobei die Verfahrensstationen in der Reihenfolge ihrer Implementierung bestehen aus:

einer steuerbaren Aufladestation (30) zur Aufladung des Fotoleiters auf ein Bildhintergrundspannungsniveau;

einer steuerbaren Intensitätsabbildungsstation (33) zur selektiven Entladung des Fotoleiters auf ein Latentbildspannungsniveau der Fotoleitersättigung in einem Bildbereich des Fotoleiters sowie auf ein relativ höheres Spannungsniveau eines Teilbereichs des latenten Bildes in einem Teilbereich des Fotoleiters, wobei das Latentbildspannungsniveau der Fotoleitersättigung als diejenige Spannung definiert wird, mit der der Fotoleiter durch Hochintensitätsbelichtung aufgeladen wird, und über die hinaus der Fotoleiter durch Verstärken der Belichtungsintensität nicht weiter nennenswert entladen wird; ladungsempfindliche Mittel zur Erfassung des Sättigungsniveaus der Fotoleiterspannung (14);

einer Entwicklerstation (34) mit einer steuerbaren Vorspannungsquelle (55) für die Entwicklerelektrode zur Ablagerung einer großen Menge an Toner auf dem Bildbereich des Fotoleiters sowie einer geringeren Menge an Toner auf dem Teilbereich des Fotoleiters; sowie

Mitteln zur Steuerung der Tonerkonzentration (36) zur Bestimmung der Tonermenge, die auf dem Teilbereich des Fotoleiters abgelagert wird; Referenzmitteln (56) zur Bereitstellung einer Referenzladung des Fotoleiters und einer Referenzentwicklervorspannung;

Mitteln (50) zur Steuerung der Ladungsquelle als einer Funktion des Sättigungsniveaus der Fotoleiterspannung (14) und der Referenzladung; sowie

Mitteln (50) zur Steuerung der Vorspannungsquelle (55) als einer Funktion des Sättigungsniveaus der Fotoleiterspannung (14) und der Referenzvorspannung (12).
13. Die Vervielfältigungsvorrichtung nach Anspruch 12, umfassend:

zusätzliche Referenzmittel zur Bereitstellung eines Referenzspannungsvektors des latenten Grauwertbildes (10); sowie

Mittel zur Steuerung der Belichtungsintensität der Abbildungsstation (33) als einer Funktion des Sättigungsniveaus der Fotoleiterspannung (14) und des Referenzspannungsvektors des latenten Grauwertbildes (10).