EP0403523B1 - Electrophotographic printing device with regulated electrophotographic process - Google Patents

Electrophotographic printing device with regulated electrophotographic process Download PDF

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EP0403523B1
EP0403523B1 EP89903096A EP89903096A EP0403523B1 EP 0403523 B1 EP0403523 B1 EP 0403523B1 EP 89903096 A EP89903096 A EP 89903096A EP 89903096 A EP89903096 A EP 89903096A EP 0403523 B1 EP0403523 B1 EP 0403523B1
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EP
European Patent Office
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photoconductor
electrophotographic
control
charge
character generator
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP89903096A
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German (de)
French (fr)
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EP0403523A1 (en
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Hans Manzer
Rainer Koefferlein
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Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Original Assignee
Wincor Nixdorf International GmbH
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Publication date
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    • G03G15/50Machine 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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    • G03G15/5037Machine 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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    • G03G15/14Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for transferring a pattern to a second base
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    • G03G15/163Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for transferring a pattern to a second base of a toner pattern, e.g. a powder pattern, e.g. magnetic transfer using the force produced by an electrostatic transfer field formed between the second base and the electrographic recording member, e.g. transfer through an air gap
    • G03G15/1635Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for transferring a pattern to a second base of a toner pattern, e.g. a powder pattern, e.g. magnetic transfer using the force produced by an electrostatic transfer field formed between the second base and the electrographic recording member, e.g. transfer through an air gap the field being produced by laying down an electrostatic charge behind the base or the recording member, e.g. by a corona device
    • G03G15/1645Arrangements for controlling the amount of charge
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G21/00Arrangements not provided for by groups G03G13/00 - G03G19/00, e.g. cleaning, elimination of residual charge
    • G03G21/06Eliminating residual charges from a reusable imaging member
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G2215/00Apparatus for electrophotographic processes
    • G03G2215/00025Machine control, e.g. regulating different parts of the machine
    • G03G2215/00029Image density detection
    • G03G2215/00033Image density detection on recording member
    • G03G2215/00037Toner image detection
    • G03G2215/00042Optical detection

Definitions

  • the invention relates to an electrophotographic printing device according to the features of claim 1.
  • Electrophotographic printing devices are generally used in connection with EDP systems and the possibility of influencing the print quality is low or the operator expects the printer to deliver an optimal printing result under all conditions. This results in different demands on the quality of the electrophotographic process between printers and copiers.
  • the quality of the consumables such as toner and developer, and the manufacturing quality of the photoconductor, respectively, also have a significant influence on the print quality.
  • the printer manufacturer has less influence on the quality of these materials when operating the printing device.
  • a control method for an electrophotographic copier is described in Patent Abstracts of Japan, Volume 7, No. 184 (P-216) (1329) August 13, 1983 and JP-A-58 86 562.
  • the toner density and the residual charge on the surface of a photoconductor are scanned using a toner image generated using a standard image.
  • the values thus detected and calculated are compared with predetermined standard values and, depending on this, a developer circuit, an exposure circuit, a toner supply circuit and a developer process are controlled via a microcomputer circuit.
  • a reflection density measuring device and a surface charge sensor are used as sensors.
  • a standard template is imaged on the photoconductor and the developer station is regulated depending on the values of the standard template.
  • the norm template ensures average norm values of the electrophotographic process and, based on these norm values, different templates are copied in relation to these norm values.
  • the aim of the invention is to provide an electrophotographic printing device which, regardless of quality fluctuations in the consumables and independent of changing operating conditions, delivers optimum print quality.
  • Another object of the invention is to design an electrophotographic printing device in such a way that the tolerances in the electrophotographic process can be significantly reduced in order to achieve maximum print quality. The entire process should run automatically if possible.
  • the process-controlled, multi-stage control arrangement for optimizing the electrophotographic process depending on the process results and the process flow of the individual process steps results in a guaranteed constant print quality even when the process itself changes. Closed internal control loops first stabilize the electrophotographic process itself and then the operating parameters the printing device, including the process parameters, is controlled for optimum print quality.
  • a single sheet page printer shown schematically in FIG. 1 and working according to the principle of electrophotography contains three paper storage containers V1, V2 and V3 with different capacities for holding single sheets.
  • the paper storage containers V1, V2 and V3 are constructed in a conventional manner and are connected to a pressure channel DK via the paper feed channels 11 Printing device in connection.
  • the pressure channel DK contains the actual printing station DS with a motor-driven photoconductor drum 12 around which the individual units of the electrophotographic printing station are arranged.
  • An aggregate is a character generator 13 with a character-dependent controllable LED comb with individual controllable lighting elements, not shown here, which can be constructed, for example, in accordance with US Pat. No.
  • a charging sensor SL is connected to the exposure station 13, which measures the surface potential on the photoconductor drum and emits a signal as a function thereof.
  • the charge image generated on the photoconductor with the character generator 13 depending on the character is colored using a developer station 14.
  • the developer station 14 contains a toner reservoir TV for receiving toner and a metering device D in the form of a metering roller. Depending on the toner consumption, the metering roller D supplies toner to the actual developer station.
  • the toner is mixed by means of two mixing screws MS and the developer mixture of ferromagnetic carrier particles and toner particles is then fed to a developer roller E.
  • the developer roller E acts as a so-called magnetic brush roller and consists of a hollow roller with magnetic strips arranged therein.
  • the developer roller transports the developer mixture of ferromagnetic carrier particles and toner particles to the development gap ES between the photoconductor drum 12 and developer roller E. Excess developer is transported back to the developer station 14 via the developer roller E.
  • a toner mark scanner TA Immediately downstream of the developer station 14 is a toner mark scanner TA in the form of a reflection scanner.
  • This scanning device TA is described later and is used when scanning a test routine or to scan test marks generated and colored automatically and regularly on the photoconductor and to evaluate these test patterns, for example with regard to color density and color saturation.
  • the inked charge image is then transferred to a recording medium, in this case to single sheets, in a transfer printing station 15.
  • the transfer printing station 15 has a transfer printing corona device UK.
  • the transfer printing corona device UK loosens the colored charge image on the photoconductor drum 12 so that it can be transferred to the recording medium (single sheet).
  • the single sheet is then transported via a suction table S to a fixing station with electrically heated fixing rollers FX, which are driven by an electric motor, and the toner image on the recording medium is thermally fixed.
  • a cleaning station 16 follows in the direction of rotation of the photoconductor drum 12.
  • the cleaning device 16 is constructed in a conventional manner and contains e.g. a stripping element RE, which removes the excess toner or the carrier particles from the photoconductor drum 12. This cleaning process is supported by a corona device KR.
  • This exposure device contains a light source which is homogeneous over its entire spatial length and whose intensity can be controlled in a targeted manner.
  • the surface of the photoconductor drum discharged by the discharge exposure is uniformly recharged in a charging device 18 with a charging corotron arranged therein.
  • the pressure channel DK contains paper transport elements in the form of a belt-shaped suction table S and paper transport rollers P.
  • a paper transport element P in the form of a return channel RF containing motor-driven roller pairs.
  • the return channel RF has a turning device W1, in which in the so-called duplex mode the front and back of the single sheets are described, the single sheets are turned before being fed back to the pressure channel DK.
  • a paper transport channel system PK is connected to the pressure channel DK and feeds the single sheets, not shown here, printed in the simplex or duplex process.
  • paper scanning sensors LS shown as black triangles
  • light barriers For reasons of clarity, only a few light barriers are shown here.
  • the page printer shown schematically in FIG. 1 is controlled with the aid of a control arrangement as shown in FIGS. 2 and 3.
  • the controller for the page printer is basically divided into a controller part C and the actual device controller G.
  • the controller C is principally constructed in accordance with US Pat. No. 4,593,407. It has the task of accepting the print data coming in from a computer H, preparing them page by page and controlling the character generator 13 of the printing station as a function of the characters to be displayed.
  • the device control G in turn serves for the coordinated execution of all printer functions. It has a modular structure and consists of a main processor HP and various submodules SUB1 to SUB5, which ensure independent monitoring of the assigned printer units. Communication between the individual control parts takes place via a hardware / software interface that is uniform for all parts (network-like coupling, serial bus).
  • Each submodule SUB1 to SUB5 has its own Processor equipped and can operate the associated unit of the printing device independently and is itself testable.
  • This self-test capability means that independent test routines are carried out both when the device is switched on and when requested by the main processor HP.
  • All control boards of the printer in the device control are registered with regard to their status in a non-volatile memory. The controller can access these values.
  • the contents of the non-volatile memory can be printed out if necessary. There are also interfaces for additional devices.
  • FIGS. 2 and 3 show the basic structure of the device control in the form of a block diagram. 3 shows a block diagram of the structure of the main processor HP.
  • All submodules SUB1 to SUB5 and the main processor HP are connected to one another with a serial interface INT1, which is controlled via line drivers.
  • the serial interface INT1 is controlled under the control of the main processor HP via a BIT bus.
  • the interface protocol corresponds to the usual HDLC / SDLC description (fast data transfer).
  • the units are controlled by the associated submodules SUB1 to SUB5 directly via power amplifiers (not shown here).
  • the main processor HP periodically checks the function of the individual submodules SUB1 to SUB5.
  • a monitoring circuit (hardware / watchdog) checks the process in the main processor.
  • the sequence control is synchronized with the peripheral speed of the photoconductor drum 12 via the output signals of a rotary pulse generator DI.
  • the output of this rotary pulse generator DI (FIG. 1) is connected to all submodules SUB1 to SUB5 and supplies a synchronization signal F at cyclical intervals.
  • the main processor has the following structure: A central processing unit CPU is connected to three memories SP1 to SP3 and an input / output unit EA.
  • the memory SP1 is a read-write memory
  • the memory SP2 is an electrically programmable read-only memory
  • the memory SP3 is a non-volatile data memory.
  • the input / output unit EA detects, among other things, the synchronization pulse F.
  • non-volatile memory SP3 In the non-volatile memory SP3, consumption metabolism, printed / fixed page, maintenance intervals, error statistics and deviations from guide values etc. entered by the operator are stored.
  • controller C The connection to controller C is established via a common interface INT2.
  • the main processor HP has the task of coordinating all messages, commands and measurement data from the outdoor stations SUB1 to SUB4, checking for plausibility and forwarding them. It also establishes the connection to controller C via the interface INT2 and the system bus BUS2. In doing so, bidirectional commands and messages are transferred. The correct program sequence in the device control is continuously monitored via the monitoring circuit U (watchdog noise).
  • each submodule has its own processor with an input buffer that transmits the data supplied via input I to the processor and power levels that drive the associated units via output O.
  • the submodules can be tested themselves, ie test routines are carried out independently when the device is switched on or when requested by the main processor HP.
  • the submodule SUB1 monitors all sensors LS of the storage containers V1 to V3, the feed channels 11 and the pressure channel DK and in particular the pressure start signal of the sensor LS SYN.
  • the submodule SUB1 controls all units in this area. It detects and reports paper run errors.
  • the submodule SUB2 detects all sensors LS in the paper output area, i.e. in the area of the dispensing container and in the dispensing channel AK. Paper run errors are detected and reported to the main processor HP.
  • the submodule SUB3 monitors the sensors LS in the paper channel system and in the feedback channel RF. It controls the paper flow in these channels and detects paper flow errors.
  • the SUB4 submodule controls a control panel AZ on the printer.
  • the control panel AZ contains a keyboard and a display device, the display showing the paper flow in the printer or, in the event of a paper transport fault, the fault location.
  • the sub module SUB4 in connection with the control panels AZ represents the interface between the operator or maintenance technician and the printing device. All operator inputs and all information from the device are made via the control panel. This essentially consists of a display for displaying the information and a keyboard for entering various commands and parameters. In addition, it has some special controls and indicators.
  • the submodule SUB5 detects the sensors of the printing station DS and the fixing station FX. These sensors are, for example, the charge sensor SL for detecting the surface potential of the photoconductor 12, transport monitoring sensors in the developer station 14, temperature sensors and microswitches in the fixing station FX, the toner mark sensor TA between the developer station 14 and transfer printing station UK.
  • the submodule SUB5 controls the units, the fixation lamps, Motors, fans, charging corotrons etc. The errors that occur are reported to the main processor HP.
  • the submodule SUB5 in connection with the main processor HP also contains the process-controlled control arrangement according to the invention for detecting and regulating the essential operating parameters of the electrophotographic process.
  • This control arrangement is a process-controlled control arrangement which is constructed in several stages and in principle consists of three blocks (control stages) CC1, CC2, CC3.
  • the entire electrophotographic process is first subdivided into a sequence of process steps which take place or mesh with one another, namely the photoconductor process, the development process and the transfer printing process.
  • an attempt is made to regulate the individual process steps independently using individual control blocks, based on the result of the individual process step and the course of the process in the process step.
  • the aim is to stabilize the individual process steps with regard to their operating parameters, in order to build up the next process step on the continuous stabilized process step.
  • the electrophotographic parameters are stabilized as a prerequisite for optimizing the development process.
  • the electrophotographic parameters are understood in particular to be the parameters influencing the charge balance on the photoconductor.
  • the first regulating stage contains a regulating circuit shown in FIG. 4 for regulating the charging potential on the photoconductor.
  • the interrogation arrangement AF compares the measured values obtained with stored reference measured values and corrects the charging current at the charging corotron 18. After a time delay of approx. This cyclical detection enables an almost instantaneous correction of the charging current of the charging corotron 18.
  • the regulation of the charging potential is very important for the print quality. Fluctuations in the charging potential have a direct impact on the print quality.
  • the constant automatic detection and correction of the charging potential enables safe operation within the permissible bandwidth.
  • Control arrangement it is possible to reduce the tolerance of the charging potential that occurs by a factor of 5, for example from absolutely 400 V to approximately 80 V.
  • the remaining 80 V potential tolerances are mainly due to the non-adjustable charge fluctuations on the circumference of the photoconductor drum.
  • An achievable reduction in tolerance from 400 V to 80 V already leads to considerable quality stabilization and assurance. For example, it is possible to increase the pretension at the developer station for better coloring of large areas and at the same time to ensure sufficient security against background coloring.
  • the light output of the discharge lamps 17 is controlled in the exposure station.
  • the light output of the discharge lamps strongly depends on the lamp aging, the number of specimens and the temperature. In order to become independent of these tolerances, the light output is e.g. detected by a photo sensor PS arranged in the light channel of the discharge lamp 17 and corrected by raising or lowering the lamp current.
  • a light source that is homogeneous over its entire length and whose intensity can be specifically controlled is used.
  • the contrast or residual potential of the photoconductor drum 12 has a further significant influence on the print quality when it is discharged from, for example, a regulated charging potential with a defined exposure.
  • a regulated charging potential there are very clear deviations in the residual potential and the discharge capacity from the photoconductor spectra. Some of these tolerances correspond to deviations that can arise with uncontrolled charging.
  • the overall tolerances of the residual or contrast potential also depend on fluctuations in the performance of the writing light and, under certain circumstances, also on the influences of the toner (developer mixture). This ensures a constant quality of the print result, especially of full surfaces or not always guaranteed when printing bar codes.
  • the residual potential can, however, be detected with the aid of a monitoring device.
  • This monitoring device uses two sensors, namely the charging sensor SL, which is also used to measure the charging potential, and the toner mark sensor TA.
  • the charging sensor SL and the toner mark sensor TA are located in the area of the photoconductor 12 on a single movement track. In this way, a test mark that is preferably generated outside the actual writing area on the photoconductor first reaches the area of the charge sensor SL and then the area of the toner mark sensor TA.
  • the charging sensor SL has several functions: It is initially used in the manner described to measure the charging potential, wherein it detects the unexposed areas after charging.
  • an elongated full-area mark 31 is produced outside the writing area 29 by exposure at the edge of the photoconductor drum. All the LEDs of the character generator required to generate the full-area mark are activated with a predetermined light output, this light output being dependent on the type and temperature of the photoconductor. If the full-area mark 31 is produced by exposure, but has not yet been colored, the charging sensor SL measures in the area of the full area the residual potential.
  • the elongated full-area mark is necessary, among other things, because the charge sensor SL has a certain inherent inertia and, because of the rotational speed of the photoconductor drum, a reliable measurement is only possible after a certain time and thus after a certain pass through the full-area mark.
  • the optical scanner TA in the form of a reflection light barrier is located in the same movement track of the photoconductor 12, downstream of the developer station.
  • the reflection light barrier is constructed in the usual way and consists of a light source and a photo transistor as a receiver.
  • the output signal of the phototransistor depends on the degree of reflection of the toner mark applied to the photoconductor and now colored by the developer station and thus on the color saturation, i.e. the optical density of the mark applied and colored by the developer station.
  • the wavelength of the reflection light barrier is chosen so that the scanning light has no influence on the function of the photoconductor drum. This is necessary because the light barrier is constantly activated and therefore also scans areas that have not been exposed.
  • test routines for generating the described full-area marks are called up from time to time via test programs stored in the control arrangement. Then the residual potential is determined in the exposed and non-inked full-area mark via the charge sensor SL and this signal is compared with a limit value stored in the storage device and, depending on this comparison process, a warning signal is then triggered on the display device AZ when the residual potential is exceeded.
  • the maintenance personnel can now stabilize the residual potential, for example, by changing the pretension at the developer station (BIAS voltage) or by other measures. However, this regulation can also be carried out automatically by the control arrangement.
  • the intensity of the writing light of the character generator 13 is changed depending on the comparison process. This is done by changing the control current or the control voltage of the LED.
  • a character generator with a laser beam is used instead of a character generator with activatable single points (LED comb), it is necessary to change the intensity of the laser beam, this can e.g. also take place via filters or other measures.
  • the development device for securing and optimizing the development of the charge pattern is regulated with a second control stage CC2.
  • a toner mark 30 is constantly generated on the photoconductor 12 outside the actual writing area via the character generator 13 in short time intervals, specifically with a defined exposure intensity and this toner mark 30 is colored via the developer station .
  • the colored toner mark 30 is then scanned on the photoconductor 12 with the aid of the optical scanning device TA and, depending on the degree of inking of this brand, the regulation of the conveyance of the toner from the storage container TV via the metering device D to the developer station 14 takes place. Depletion of the developer supply in the developer station 14 is directly reflected in the color density of the toner marking. If the developer supply in the developer station is used up, the color density of the toner marking is changed significantly, this cannot be compensated for by additional funding. This state of consumption is recognized by the control arrangement and a warning signal is activated on the display device AZ.
  • a test pattern can be generated via the control panel, e.g. can consist of a bar extending over the entire width of the record carrier.
  • This test pattern can also be scanned on the photoconductor using the optical scanning device TA.
  • several scanners can be arranged side by side. However, this can also be done using a single scanner, e.g. an elongated bar corresponding to the full-area mark 31 is used as the test pattern, which is arranged outside the actual writing zone, a continuous scanning being carried out as the test mark passes through. However, this scanning can also take place in sections at short intervals.
  • a value for the large area coloring can be derived from this.
  • the degree of coloring of the test pattern is too low, the coloring of the background areas on the photoconductor drum and / or on the paper must first be checked. If this is too high, this indicates a device malfunction or a very aged developer mix. Appropriate activities to compensate for this can then be undertaken.
  • the background area of printed images can also be monitored via the scanning device TA. This background monitoring can be done continuously. If the background coloring exceeds a permissible level, the degree of coloring of the large area is first checked again. If this is within the permissible limits, it can be corrected as described for the measurement of the large area coloring.
  • Another way to check the print quality is to capture raster reproduction.
  • a defined raster reproduction can be impaired. For example, a very easily unloadable photoconductor layer changes a raster to higher or darker values, while a somewhat poorly unloadable photoconductor layer hinders raster printing. Since the human eye is very sensitive on this point and therefore high demands have to be made in this regard, it is necessary to correct this tolerance.
  • the image-based representation with electrophotographic printers takes place in the dot pattern in different gray values, the gray value representation being carried out by corresponding configuration of the individual dots having the same size.
  • the raster mark In order to be able to check this gray value display, it is possible to generate a raster mark at certain time intervals by calling a test routine via the control arrangement.
  • the raster mark consists of a raster area which has a 50% optical density (black area), i.e. 50% black, 50% white. However, this can vary in a range from 25 to 75% area coverage.
  • the raster mark is generated via the character generator 13 and colored via the developer station 14. It is then scanned in the manner described using the optical scanner TA.
  • the sampled value is compared with a stored target value and the light intensity of the character generator 13 is changed in accordance with the deviation, for example by increasing or decreasing the LED voltage.
  • the stored setpoint can, however, also be changed as a function of various machine parameters, in order to achieve an adjustment, for example, depending on the recording medium material used, the photoconductor drum used or the type of recording medium itself.
  • the corresponding correction values or characteristic data can be entered via the display device AZ, or corresponding sensors independently detect these values.
  • the transfer station is controlled in principle with a third control stage CC3 for securing and optimizing the transfer printing.
  • the control panel AZ is used to Entered the paper width and the paper thickness into his keyboard-like input device and set the assigned optimal transfer corotron current determined from empirical values via the device software. This can also be done automatically with a detection device, not shown here, which e.g. when the individual sheets leave the feed channels 11, the thickness and size of the paper are detected by an optoelectronic scanning device.
  • the three control levels capture and stabilize all parameters that are important for print quality. This makes it possible to place the working points of the various parameters in optimal areas without considering the worst case conditions and thus to ensure the maximum achievable quality at all times.
  • FIG. 5 The structure of this control process, referred to as program-guided electrophotography, is listed in FIG. 5. An overall overview of the control concept can be seen in FIG. 6.
  • the control loops shown in FIG. 6 are largely self-contained in order to rule out a clear and undefined control behavior.
  • the individual control loops are influenced depending on the results of the individual process steps, for example changing a parameter.
  • microprocessor-controlled control arrangement essential functions of the microprocessor-controlled control arrangement are the following:
  • the information about whether the conditions in the electrophotographic printing process are still regular is available via the setting value of the charging corotron current determined in the microprocessor for diagnostic purposes.
  • a strong reduction or increase in the charging capacity of the photoconductor drum, caused by external influences such as temperature, toner, etc., can be recognized, evaluated and corrected.
  • test programs can run routinely or on command for diagnostic and remote diagnosis purposes, gray fog test, background test.
  • the information about the residual potential of the photoconductor drum provides valuable information about the current state of the electrophotographic printing unit.
  • the residual potential can be regulated within limits via the light output of the character generator.
  • the value of the residual potential can provide information as to whether the printing of sophisticated programs (barcode) or raster printing with high quality is possible.
  • the light output of the character generator can also be regulated by scanning the raster marks. Is e.g. the grid mark is too dark, the light output is reduced and the mark becomes brighter.
  • the information about the degree of coloring can be used to different parameters such as adjust the bias of the developer station within certain limits.

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Abstract

An electrophotographic printing device has a closed-cycle regulator for acquiring and regulating the essential operational parameters of the electrophotographic process. It includes a first regulating step for stabilising the electrophotographic process on the photoconductor (12) by regulating the charging potential (18) and the discharge exposure (17), and by acquiring and monitoring the residual potential (SL). It further includes a second regulating step for ensuring and optimising the development of the charge image by regulating the toner supply to the development region (14) and the inking of the charge image; and a third regulating step for ensuring and optimising duplication by acquiring the specific values of the recording media and regulating the corona device (UK).

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrofotografische Druckeinrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1.The invention relates to an electrophotographic printing device according to the features of claim 1.

Zwischen der Akzeptanz des Kopierergebnisses von elektrofotografischen Kopiergeräten und dem Druckergebnis von nach dem Prinzip der Elektrofotografie arbeitenden Druckeinrichtungen durch die Bedienpersonen besteht ein wesentlicher Unterschied: Während bei Kopiergeräten das Kopierergebnis an der Kopiervorlage gemessen wird und die Bedienperson im allgemeinen auch schlechtere Kopien akzeptiert, ist dies bei elektrofotografischen Druckeinrichtungen nicht der Fall.There is a significant difference between the acceptance of the copying result of electrophotographic copying machines and the printing result of printing devices working according to the principle of electrophotography by the operators: While in copying machines the copying result is measured on the master copy and the operator generally also accepts poorer copies, this is the case with electrophotographic printing devices are not the case.

Elektrofotografische Druckeinrichtung werden im allgemeinen im Zusammenhang mit EDV-Anlagen verwendet und die Einflußmöglichkeit auf die Druckqualität ist gering bzw. die Bedienperson erwartet, daß unter allen Bedingungen der Drucker ein optimales Druckergebnis liefert. Daraus ergeben sich unterschiedlich hohe Anforderungen an die Qualität des elektrofotografischen Prozesses zwischen Druckern und Kopiergeräten.Electrophotographic printing devices are generally used in connection with EDP systems and the possibility of influencing the print quality is low or the operator expects the printer to deliver an optimal printing result under all conditions. This results in different demands on the quality of the electrophotographic process between printers and copiers.

Um diese hohe Anforderung bezüglich Druckqualität bei Druckern zu erreichen, ist es notwendig, die Toleranzen im elektrofotografischen Prozeß zu minimieren.In order to achieve this high requirement with regard to print quality for printers, it is necessary to minimize the tolerances in the electrophotographic process.

Von wesentlichem Einfluß auf die Druckqualität ist außerdem die Qualität der Verbrauchsmaterialien wie Toner und Entwickler bzw. die Fertigungsqualität des Fotoleiters. Auf die Qualität dieser Materialien hat der Druckerhersteller beim Betrieb der Druckeinrichtung weniger Einfluß.The quality of the consumables, such as toner and developer, and the manufacturing quality of the photoconductor, respectively, also have a significant influence on the print quality. The printer manufacturer has less influence on the quality of these materials when operating the printing device.

Bei Kopiergeräten ist es bekannt über Regeleinrichtungen die einzelnen am elektrofotografischen Prozeß beteiligten Aggregate auf vorgegebenen Normwert hin zu regeln.In the case of copying machines, it is known to regulate the individual units involved in the electrophotographic process to predetermined standard values via control devices.

So ist es aus Patent Abstracts of Japan, Band 10, Nr. 288 (P-502)(2344) 30.Sept.1986 und JP-A-61 105 578 bekannt, die Ladeeinrichtung für eine Fotoleitertrommel für einen bestimmten Zeitabschnitt während und nach der Einschaltphase so zu steuern, daß die Schwankungen des erzeugten Oberflächenpotentials durch den Einschaltvorgang ausgeglichen werden.It is known from Patent Abstracts of Japan, Volume 10, No. 288 (P-502) (2344), Sept. 30, 1986 and JP-A-61 105 578, the charging device for a photoconductor drum for a certain period of time during and after to control the switch-on phase so that the fluctuations in the surface potential generated are compensated for by the switch-on process.

Weiterhin ist es aus Patent Abstracts of Japan, Band 7, Nr. 101 (P-194)(1246) 28.April 1983 JP-A-58 25 677 bekannt, mit Hilfe einer mehrstufigen Vergleichseinrichtung vor der Umdruckstation den Widerstandswert der Papierbahn zu erfassen und in Abhängigkeit davon die Koronaentladung der Transferkorona in der Umdruckstation stufenweise zu steuern.Furthermore, it is known from Patent Abstracts of Japan, Volume 7, No. 101 (P-194) (1246) April 28, 1983 JP-A-58 25 677 to determine the resistance value of the paper web with the aid of a multi-stage comparison device in front of the transfer printing station and to control the corona discharge of the transfer corona in the transfer printing station in stages.

In der Literaturstelle Patent Abstracts of Japan, Band 7, Nr. 184 (P-216)(1329) 13.August 1983 und JP-A-58 86 562 ist ein Regelverfahren für ein elektrofotografisches Kopiergerät beschrieben. Dabei wird die Tonerdichte und die Restladung auf der Oberfläche eines Fotoleiters mit Hilfe eines Standardbildes erzeugten Tonerbildes abgetastet. Die so erfaßten und errechneten Werte werden mit vorgegebenen Standardwerten verglichen und in Abhängigkeit davon wird über einen Mikrocomputerschaltkreis ein Entwicklerschaltkreis, ein Belichtungsschaltkreis, ein Tonerzufuhrschaltkreis und ein Entwicklerablauf gesteuert. Als Sensoren werden unter anderem eine Reflektionsdichtemeßeinrichtung und ein Oberflächenladungssensor verwendet.A control method for an electrophotographic copier is described in Patent Abstracts of Japan, Volume 7, No. 184 (P-216) (1329) August 13, 1983 and JP-A-58 86 562. The toner density and the residual charge on the surface of a photoconductor are scanned using a toner image generated using a standard image. The values thus detected and calculated are compared with predetermined standard values and, depending on this, a developer circuit, an exposure circuit, a toner supply circuit and a developer process are controlled via a microcomputer circuit. Among other things, a reflection density measuring device and a surface charge sensor are used as sensors.

Mit der bekannten Anordnung wird eine Standardvorlage auf dem Fotoleiter abgebildet und in Abhängigkeit von den Werten der Standardvorlage wird die Entwicklerstation geregelt. Dies bedeutet, es werden über die Normvorlage mittlere Normwerte des elektrofotografischen Prozesses sichergestellt und ausgehend von diesen Normwerten werden unterschiedliche Vorlagen in Bezug auf diese Normwerte kopiert.With the known arrangement, a standard template is imaged on the photoconductor and the developer station is regulated depending on the values of the standard template. This means that the norm template ensures average norm values of the electrophotographic process and, based on these norm values, different templates are copied in relation to these norm values.

Dies hat den Nachteil, daß eine Anpassung an unterschiedliche Vorlagen nicht möglich ist. Schlechte Vorlagen werden als schlechte Vorlagen ausgebildet, eine Regelung der Normwerte selbst in Abhängigkeit vom Kopierergebnis ist nicht vorgesehen.This has the disadvantage that an adaptation to different templates is not possible. Bad templates are considered bad originals formed, regulation of the standard values even depending on the copying result is not provided.

Es ist weiterhin aus der US-A-3 788 739 eine elektrofotografische Einrichtung bekannt, bei der auf einer Fotoleitertrommel im Schreibbereich ein Abschnitt mit maximaler Belichtungsintensität belichtet und dann mit Hilfe eines Ladungsdetektors abgetastet wird. Das gemessene Potential wird dann mit einem vorgegebenen Wert verglichen. Über eine Steuereinrichtung erfolgt in Abhängigkeit von dem gemessenen Potential eine Anpassung der Potentialwerte bei der Aufladung, der Belichtung und der Umdruckkorona.From US-A-3 788 739 an electrophotographic device is also known, in which a section with maximum exposure intensity is exposed on a photoconductor drum in the writing area and then scanned with the aid of a charge detector. The measured potential is then compared with a predetermined value. The potential values during charging, exposure and the transfer pressure corona are adjusted via a control device depending on the measured potential.

Auch bei elektrofotografischen Druck- und Kopiergeräten wie sie beispielsweise in der JP-A-58115453 und der JP-A-58221858 beschrieben sind, werden zwar die für die Bilderzeugung wesentlichen Betriebsparameter ermittelt, jeder Betriebsparameter wird dann aber mit einer vorgegebenen festen Stellgröße verglichen und daraus die Stellgröße für den Bilderzeugungsvorgang bestimmt.In the case of electrophotographic printing and copying devices such as are described, for example, in JP-A-58115453 and JP-A-58221858, the operating parameters which are essential for image generation are determined, but each operating parameter is then compared with a predetermined fixed manipulated variable and from it determines the manipulated variable for the image generation process.

Ziel der Erfindung ist es, eine elektrofotografische Druckeinrichtung bereitzustellen, die unabhängig von Qualitätsschwankungen des Verbrauchsmateriales und unabhängig von sich verändernden Betriebsbedingungen eine optimale Druckqualität liefert.The aim of the invention is to provide an electrophotographic printing device which, regardless of quality fluctuations in the consumables and independent of changing operating conditions, delivers optimum print quality.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine elektrofotografische Druckeinrichtung so auszugestalten, daß zur Erzielung einer maximalen Druckqualität die Toleranzen im elektrofotografischen Prozeß wesentlich reduziert werden können. Der gesamte Prozeß soll dabei nach Möglichkeit automatisch ablaufen.Another object of the invention is to design an electrophotographic printing device in such a way that the tolerances in the electrophotographic process can be significantly reduced in order to achieve maximum print quality. The entire process should run automatically if possible.

Diese Aufgabe wird bei einer elektrofotografischen Druckeinrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.This object is achieved in an electrophotographic printing device according to the features of patent claim 1.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the invention are characterized in the dependent claims.

Durch die prozeßgesteuerte mehrstufige Regelanordnung zur Optimierung des elektrofotografischen Prozesses in Abhängigkeit von den Prozeßergebnissen und dem Prozeßverlauf der einzelnen Prozeßschritte ergibt sich eine garantiert gleichbleibende Druckqualität auch bei Veränderungen des Prozesses selbst. Über geschlossene innere Regelkreise wird zunächst der elektrofotografische Prozeß selbst stabilisiert und dann werden die Betriebsparameter der Druckeinrichtung einschließlich der Prozeßparameter auf optimale Druckqualität hin geregelt.The process-controlled, multi-stage control arrangement for optimizing the electrophotographic process depending on the process results and the process flow of the individual process steps results in a guaranteed constant print quality even when the process itself changes. Closed internal control loops first stabilize the electrophotographic process itself and then the operating parameters the printing device, including the process parameters, is controlled for optimum print quality.

Veränderungen der Betriebsbedingungen und Schwankungen der Verbrauchsmaterialien können sich nicht auswirken. Dies erhöht die Druckqualität und die gesamte Druckeinrichtung wird betriebssicher.Changes in operating conditions and fluctuations in the consumables cannot have any effect. This increases the print quality and the entire printing device becomes operationally reliable.

Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden beispielsweise näher beschrieben.Embodiments of the invention are shown in the drawings and are described in more detail below, for example.

Es zeigen

  • FIG 1 eine schematische Schnittdarstellung einer elektrofotografischen Druckeinrichtung für Einzelblätter mit Duplex- und Simplexdruck
  • FIG 2 ein schematisches Blockschaltbild einer Ansteueranordnung für die Druckeinrichtung
  • FIG 3 ein schematisches Blockschaltbild des in der Ansteueranordnung der FIG 2 verwendeten Hauptprozessors
  • FIG 4 eine Prinzipdarstellung des Regelkreises zur Regelung des Aufladepotentials
  • FIG 5 eine schematische Darstellung der Struktur der Regelanordnung zur programmgeführten Elektrofotografie
  • FIG 6 eine schematische Darstellung einer Gesamtübersicht des Regelkonzeptes
  • FIG 7 ein schematisches Blockschaltbild der Regelanordnung zur programmgeführten Elektrofotografie und
  • FIG 8 eine schematische Darstellung der auf dem Fotoleiter erzeugten Testmarken und Testmuster.
Show it
  • 1 shows a schematic sectional view of an electrophotographic printing device for single sheets with duplex and simplex printing
  • 2 shows a schematic block diagram of a control arrangement for the printing device
  • 3 shows a schematic block diagram of the main processor used in the control arrangement of FIG
  • 4 shows a schematic diagram of the control circuit for regulating the charging potential
  • 5 shows a schematic representation of the structure of the control arrangement for program-guided electrophotography
  • 6 shows a schematic representation of an overall overview of the control concept
  • 7 shows a schematic block diagram of the control arrangement for program-guided electrophotography and
  • 8 shows a schematic representation of the test marks and test patterns generated on the photoconductor.

Ein schematisch in der Fig. 1 dargestellter, nach dem Prinzip der Elektrofotografie arbeitender Einzelblattseitendrucker enthält drei Papiervorratsbehälter V1, V2 und V3 mit unterschiedlicher Kapazität zur Aufnahme von Einzelblätter. Die Papiervorratsbehälter V1, V2 und V3 sind in üblicher Weise aufgebaut und stehen über Papierzuführkanäle 11 mit einem Druckkanal DK der Druckeinrichtung in Verbindung. Der Druckkanal DK enthält die eigentliche Druckstation DS mit einer über einen Motor angetriebenen Fotoleitertrommel 12 um die die einzelnen Aggregate der elektrofotografischen Druckstation angeordnet sind. Ein Aggregat ist ein Zeichengenerator 13 mit einem hier nicht dargestellten zeichenabhängig ansteuerbaren LED-Kamm mit einzelnen ansteuerbaren Leuchtelementen, der z.B. entsprechend der US-PS 4 780 731 aufgebaut sein kann und der durch Variation der Ansteuerspannung bzw. des Ansteuerstromes in seiner Lichtintensität regelbar ist. An die Belichtungsstation 13 schließt sich ein Ladesensor SL an, der das Oberflächenpotential auf der Fotoleitertrommel mißt und in Abhängigkeit davon ein Signal abgibt. Das auf dem Fotoleiter zeichenabhängig mit dem Zeichengenerator 13 erzeugte Ladungsbild wird mit Hilfe einer Entwicklerstation 14 eingefärbt. Die Entwicklerstation 14 enthält einen Tonervorratsbehälter TV zur Aufnahme von Toner und eine Dosiereinrichtung D in Form einer Dosierwalze. Abhängig vom Tonerverbrauch führt die Dosierwalze D der eigentlichen Entwicklerstation Toner zu. Der Toner wird mit Hilfe von zwei Mischschnecken MS durchgemischt und das Entwicklergemisch aus ferromagnetischen Trägerteilchen und Tonerteilchen dann einer Entwicklerwalze E zugeführt. Die Entwicklerwalze E wirkt als sogenannte magnetische Bürstenwalze und besteht aus einer Hohlwalze mit darin angeordneten Magnetleisten. Die Entwicklerwalze transportiert das Entwicklergemisch aus ferromagnetischen Trägerteilchen und Tonerteilchen zu dem Entwicklungsspalt ES zwischen Fotoleitertrommel 12 und Entwicklerwalze E. Überschüssiger Entwickler wird über die Entwicklerwalze E wieder in die Entwicklerstation 14 zurücktransportiert.A single sheet page printer shown schematically in FIG. 1 and working according to the principle of electrophotography contains three paper storage containers V1, V2 and V3 with different capacities for holding single sheets. The paper storage containers V1, V2 and V3 are constructed in a conventional manner and are connected to a pressure channel DK via the paper feed channels 11 Printing device in connection. The pressure channel DK contains the actual printing station DS with a motor-driven photoconductor drum 12 around which the individual units of the electrophotographic printing station are arranged. An aggregate is a character generator 13 with a character-dependent controllable LED comb with individual controllable lighting elements, not shown here, which can be constructed, for example, in accordance with US Pat. No. 4,780,731 and whose light intensity can be regulated by varying the control voltage or the control current. A charging sensor SL is connected to the exposure station 13, which measures the surface potential on the photoconductor drum and emits a signal as a function thereof. The charge image generated on the photoconductor with the character generator 13 depending on the character is colored using a developer station 14. The developer station 14 contains a toner reservoir TV for receiving toner and a metering device D in the form of a metering roller. Depending on the toner consumption, the metering roller D supplies toner to the actual developer station. The toner is mixed by means of two mixing screws MS and the developer mixture of ferromagnetic carrier particles and toner particles is then fed to a developer roller E. The developer roller E acts as a so-called magnetic brush roller and consists of a hollow roller with magnetic strips arranged therein. The developer roller transports the developer mixture of ferromagnetic carrier particles and toner particles to the development gap ES between the photoconductor drum 12 and developer roller E. Excess developer is transported back to the developer station 14 via the developer roller E.

Der Entwicklerstation 14 unmittelbar nachgeordnet ist eine Tonermarkenabtasteinrichtung TA in Form eines Reflexionsabtasters. Diese Abtasteinrichtung TA wird später beschrieben und dient dazu bei Aufruf einer Testroutine oder automatisch und regelmäßig auf dem Fotoleiter erzeugte und eingefärbte Testmarken abzutasten und diese Testmuster z.B. hinsichtlich Einfärbungsdichte und Farbsättigung auszuwerten.Immediately downstream of the developer station 14 is a toner mark scanner TA in the form of a reflection scanner. This scanning device TA is described later and is used when scanning a test routine or to scan test marks generated and colored automatically and regularly on the photoconductor and to evaluate these test patterns, for example with regard to color density and color saturation.

In einer Umdruckstation 15 wird dann das eingefärbte Ladungsbild auf einen Aufzeichnungsträger, in diesem Fall auf Einzelblätter übertragen. Zu diesem Zwecke weist die Umdruckstation 15 eine Umdruckkoronaeinrichtung UK auf. Die Umdruckkoronaeinrichtung UK lockert das eingefärbte Ladungsbild auf der Fotoleitertrommel 12, so daß es auf den Aufzeichnungsträger (Einzelblatt) übertragen werden kann.The inked charge image is then transferred to a recording medium, in this case to single sheets, in a transfer printing station 15. For this purpose, the transfer printing station 15 has a transfer printing corona device UK. The transfer printing corona device UK loosens the colored charge image on the photoconductor drum 12 so that it can be transferred to the recording medium (single sheet).

Das Einzelblatt wird dann über einen Saugtisch S zu einer Fixierstation mit elektrisch beheizten Fixierwalzen FX, die elektromotorisch angetrieben sind transportiert und das auf dem Aufzeichnungsträger befindliche Tonerbild thermisch fixiert.The single sheet is then transported via a suction table S to a fixing station with electrically heated fixing rollers FX, which are driven by an electric motor, and the toner image on the recording medium is thermally fixed.

Eine Reinigungsstation 16 schließt sich in Umlaufrichtung der Fotoleitertrommel 12 an. Die Reinigungseinrichtung 16 ist in üblicher Weise aufgebaut und enthält z.B. ein Abstreifelement RE, das den überschüssigen Toner bzw. die Trägerteilchen von der Fotoleitertrommel 12 entfernt. Unterstützt wird dieser Reinigungsprozeß durch eine Koronaeinrichtung KR.A cleaning station 16 follows in the direction of rotation of the photoconductor drum 12. The cleaning device 16 is constructed in a conventional manner and contains e.g. a stripping element RE, which removes the excess toner or the carrier particles from the photoconductor drum 12. This cleaning process is supported by a corona device KR.

Die Oberfläche der Fotoleitertrommel 12 wird dann mit Hilfe einer Belichtungseinrichtung 17 entladen. Diese Belichtungseinrichtung enthält eine über ihre gesamte räumliche Länge homogene Lichtquelle, die in ihrer Intensität gezielt ansteuerbar ist.The surface of the photoconductor drum 12 is then discharged using an exposure device 17. This exposure device contains a light source which is homogeneous over its entire spatial length and whose intensity can be controlled in a targeted manner.

Danach wird die durch die Entladebelichtung entladene Oberfläche der Fotoleitertrommel in einer Ladeeinrichtung 18 mit einem darin angeordneten Ladekorotron erneut gleichmäßig aufgeladen.Thereafter, the surface of the photoconductor drum discharged by the discharge exposure is uniformly recharged in a charging device 18 with a charging corotron arranged therein.

Zum Transport der Einzelblätter durch den Druckkanal, enthält der Druckkanal DK Papiertransportelemente in Form eines bandförmig umlaufenden Saugtisches S sowie Papiertransportwalzen P.To transport the single sheets through the print channel, the pressure channel DK contains paper transport elements in the form of a belt-shaped suction table S and paper transport rollers P.

Mit dem Druckkanal DK ein- und ausgangsseitig gekoppelt ist ein Papiertransportelemente P in Form von motorisch angetriebenen Walzenpaaren enthaltener Rückführkanal RF. Der Rückführkanal RF weist eine Wendeeinrichtung W1 auf, in der im sogenannten Duplexbetrieb bei dem Vor- und Rückseite der Einzelblätter beschrieben werden, die Einzelblätter vor erneuter Zuführung zum Druckkanal DK gewendet werden.Coupled to the pressure channel DK on the input and output sides is a paper transport element P in the form of a return channel RF containing motor-driven roller pairs. The return channel RF has a turning device W1, in which in the so-called duplex mode the front and back of the single sheets are described, the single sheets are turned before being fed back to the pressure channel DK.

An den Druckkanal DK schließt sich über eine Papierweiche angesteuert ein Papiertransportkanalsystem PK an, das die im Simplex- oder Duplexverfahren bedruckten Einzelblätter hier nicht dargestellten Ablagebehältern zuführt.Controlled by a paper switch, a paper transport channel system PK is connected to the pressure channel DK and feeds the single sheets, not shown here, printed in the simplex or duplex process.

Zur Ermittlung der Position der durchlaufenden Einzelblätter und zur Steuerung der Papiertransportelemente P weisen sämtliche Papierkanäle Papierabtastsensoren LS auf (als schwarze Dreiecke dargestellt), die aus Lichtschranken bestehen. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind hier nur einige Lichtschranken dargestellt.To determine the position of the continuous single sheets and to control the paper transport elements P, all paper channels have paper scanning sensors LS (shown as black triangles), which consist of light barriers. For reasons of clarity, only a few light barriers are shown here.

Gesteuert wird der in der Fig. 1 schematisch dargestellte Seitendrucker mit Hilfe einer Steuerungsanordnung, wie sie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist.The page printer shown schematically in FIG. 1 is controlled with the aid of a control arrangement as shown in FIGS. 2 and 3.

Steuerungcontrol

Die Steuerung für den Seitendrucker gliedert sich prinzipiell in einen Controllerteil C und die eigentliche Gerätesteuerung G. Der Controller C ist prinzipiell entsprechend der US-PS 4 593 407 aufgebaut. Er hat die Aufgabe, die von einem Rechner H eingehenden Druckdaten zu übernehmen, seitenweise aufzubereiten und in Abhängigkeit der darzustellenden Zeichen den Zeichengenerator 13 der Druckstation anzusteuern. Die Gerätesteuerung G wiederum dient dem koordinierten Ablauf sämtlicher Druckerfunktionen. Sie ist modular aufgebaut und besteht aus einem Hauptprozessor HP und verschiedenen Submodulen SUB1 bis SUB5, die eine eigenständige Überwachung der zugeordneten Druckeraggregate gewährleisten. Die Kommunikation zwischen den einzelnen Steuerungsteilen erfolgt über eine für alle Teile einheitliche Hard/Software-Schnittstellung (netzförmige Koppelung, serieller Bus). Jedes Submodul SUB1 bis SUB5 ist mit einem eigenen Prozessor ausgestattet und kann das zugehörige Aggregat der Druckeinrichtung selbständig bedienen und ist selbst testfähig. Diese Selbsttestfähigkeit bedeutet, daß sowohl beim Einschalten des Gerätes als auch auf Anforderung des Hauptprozessors HP selbständige Testroutinen durchgeführt werden. Alle Steuerungsflachbaugruppen des Druckers in der Gerätesteuerung werden bezüglich ihres Status in einem nicht flüchtigen Speicher registriert. Der Controller kann auf diese Werte zugreifen. Außerdem kann der Inhalt des nicht flüchtigen Speichers soweit erforderlich, ausgedruckt werden. Weiterhin bestehen Schnittstellen für Zusatzgeräte.The controller for the page printer is basically divided into a controller part C and the actual device controller G. The controller C is principally constructed in accordance with US Pat. No. 4,593,407. It has the task of accepting the print data coming in from a computer H, preparing them page by page and controlling the character generator 13 of the printing station as a function of the characters to be displayed. The device control G in turn serves for the coordinated execution of all printer functions. It has a modular structure and consists of a main processor HP and various submodules SUB1 to SUB5, which ensure independent monitoring of the assigned printer units. Communication between the individual control parts takes place via a hardware / software interface that is uniform for all parts (network-like coupling, serial bus). Each submodule SUB1 to SUB5 has its own Processor equipped and can operate the associated unit of the printing device independently and is itself testable. This self-test capability means that independent test routines are carried out both when the device is switched on and when requested by the main processor HP. All control boards of the printer in the device control are registered with regard to their status in a non-volatile memory. The controller can access these values. In addition, the contents of the non-volatile memory can be printed out if necessary. There are also interfaces for additional devices.

Die Fig. 2 und 3 zeigen den prinzipiellen Aufbau der Gerätesteuerung in Form eines Blockschaltbildes. Die Fig. 3 stellt dabei ein Blockschaltbild des Aufbaues des Hauptprozessors HP dar.2 and 3 show the basic structure of the device control in the form of a block diagram. 3 shows a block diagram of the structure of the main processor HP.

Sämtliche Submodule SUB1 bis SUB5 und der Hauptprozessor HP sind mit einer seriellen Schnittstelle INT1, die über Leitungstreiber angesteuert wird, untereinander verbunden. Die Steuerung der seriellen Schnittstelle INT1 erfolgt unter Kontrolle des Hauptprozessors HP über einen BIT-Bus. Das Schnittstellenprotokoll entspricht dabei der üblichen HDLC/ SDLC-Beschreibung (schnelle Datenübertragung). Um die Schnittstelle zu entlasten und um die Kabelführung zu den einzelnen Aggregaten zu vereinfachen, werden die Aggregate von den dazugehörigen Submodulen SUB1 bis SUB5 direkt über hier nicht dargestellte Leistungsverstärker angesteuert. Der Hauptprozessor HP überprüft in periodischen Abständen die Funktion der einzelnen Submodule SUB1 bis SUB5. Eine Überwachungsschaltung (Hardware/ Watchdog) überprüft den Ablauf im Hauptprozessor. Die Synchronisierung der Ablaufsteuerung mit der Umfangsgeschwindigkeit der Fotoleitertrommel 12 erfolgt über die Ausgangssignale eines Drehimpulsgebers DI. Der Ausgang dieses Drehimpulsgebers DI (Fig. 1) ist mit allen Submodulen SUB1 bis SUB5 verbunden und liefert in zyklischen Abständen ein Synchronisiersignal F.All submodules SUB1 to SUB5 and the main processor HP are connected to one another with a serial interface INT1, which is controlled via line drivers. The serial interface INT1 is controlled under the control of the main processor HP via a BIT bus. The interface protocol corresponds to the usual HDLC / SDLC description (fast data transfer). To relieve the load on the interface and to simplify the cable routing to the individual units, the units are controlled by the associated submodules SUB1 to SUB5 directly via power amplifiers (not shown here). The main processor HP periodically checks the function of the individual submodules SUB1 to SUB5. A monitoring circuit (hardware / watchdog) checks the process in the main processor. The sequence control is synchronized with the peripheral speed of the photoconductor drum 12 via the output signals of a rotary pulse generator DI. The output of this rotary pulse generator DI (FIG. 1) is connected to all submodules SUB1 to SUB5 and supplies a synchronization signal F at cyclical intervals.

Gemäß Fig. 3 weist der Hauptprozessor folgenden Aufbau auf:
   Eine Zentraleinheit CPU steht mit drei Speichern SP1 bis SP3 und einer Ein-Ausgabeeinheit EA in Verbindung. Bei dem Speicher SP1 handelt es sich um einen Schreib-Lesespeicher, bei dem Speicher SP2 um einen elektrisch programmierbaren Festwertspeicher und um bei dem Speicher SP3 um einen nichtflüchtigen Datenspeicher. Die Ein-Ausgabeeinheit EA erfaßt unter anderem den Synchronisierimpuls F.
3, the main processor has the following structure:
A central processing unit CPU is connected to three memories SP1 to SP3 and an input / output unit EA. The memory SP1 is a read-write memory, the memory SP2 is an electrically programmable read-only memory and the memory SP3 is a non-volatile data memory. The input / output unit EA detects, among other things, the synchronization pulse F.

In dem nicht flüchtigen Speicher SP3 werden Verbrauchsstoffwechsel, gedruckte/fixierte Seite, Wartungsintervalle, Fehlerstatistiken sowie vom Operator eingegebenen Abweichungen von Richtwerten usw. abgespeichert. Die Verbindung zum Controller C erfolgt über eine übliche Schnittstelle INT2.In the non-volatile memory SP3, consumption metabolism, printed / fixed page, maintenance intervals, error statistics and deviations from guide values etc. entered by the operator are stored. The connection to controller C is established via a common interface INT2.

Der Hauptprozessor HP hat die Aufgabe sämtliche Meldungen, Befehle und Meßdaten der Außenstationen SUB1 bis SUB4 zu koordinieren, auf Plausibilität zu kontrollieren und weiterzuleiten. Weiterhin stellt er die Verbindung zum Controller C über die Schnittstelle INT2 und den Systembus BUS2 her. Dabei werden bidirektionale Kommandos und Meldungen übergeben. Der ordnungsgemäße Programmablauf in der Gerätesteuerung wird laufend über die Überwachungsschaltung U (Watch-Dog Schallung) überwacht.The main processor HP has the task of coordinating all messages, commands and measurement data from the outdoor stations SUB1 to SUB4, checking for plausibility and forwarding them. It also establishes the connection to controller C via the interface INT2 and the system bus BUS2. In doing so, bidirectional commands and messages are transferred. The correct program sequence in the device control is continuously monitored via the monitoring circuit U (watchdog noise).

Wie bereits erläutert, übernehmen fünf Submodule SUB1 bis SUB5 die eigenständige Überwachung und Steuerung der ihnen zugeordneten Aggregate. Die Kommunikation zwischen den einzelnen Modulen SUB1 bis SUB5 und dem Hauptprozessor HP erfolgt über eine für alle Teile einheitliche Hard/Software-Schnittstelle INT1. Jedes Submodul hat einen eigenen Prozessor mit Eingangspuffer, der die über den Eingang I gelieferte Daten dem Prozessor übermittelt und Leistungsstufen, die die zugehörigen Aggregate über den Ausgang O treiben. Die Submodule sind selbst testfähig, d.h. es werden sowohl beim Einschalten des Gerätes als auch auf Anforderung des Hauptprozessors HP selbständig Testroutinen durchgeführt.As already explained, five submodules SUB1 to SUB5 independently monitor and control the aggregates assigned to them. Communication between the individual modules SUB1 to SUB5 and the main processor HP takes place via a hardware / software interface INT1 which is uniform for all parts. Each submodule has its own processor with an input buffer that transmits the data supplied via input I to the processor and power levels that drive the associated units via output O. The submodules can be tested themselves, ie test routines are carried out independently when the device is switched on or when requested by the main processor HP.

Das Submodul SUB1 überwacht alle Sensoren LS der Vorratsbehälter V1 bis V3, der Zuführkanäle 11 und des Druckkanales DK und dabei insbesondere das Druckanfangssignal des Sensors LS SYN. Das Submodul SUB1 steuert sämtliche Aggregate in diesem Bereich. Es erkennt und meldet Papierlauffehler.The submodule SUB1 monitors all sensors LS of the storage containers V1 to V3, the feed channels 11 and the pressure channel DK and in particular the pressure start signal of the sensor LS SYN. The submodule SUB1 controls all units in this area. It detects and reports paper run errors.

Das Submodul SUB2 erfaßt alle Sensoren LS im Papierausgabebereich d.h. im Bereich der Ausgabebehälter sowie im Ausgabekanal AK. Papierlauffehler werden erkannt und dem Hauptprozessor HP mitgeteilt.The submodule SUB2 detects all sensors LS in the paper output area, i.e. in the area of the dispensing container and in the dispensing channel AK. Paper run errors are detected and reported to the main processor HP.

Das Submodul SUB3 überwacht die Sensoren LS im Papierkanalsystem sowie im Rückführkanal RF. Es steuert den Papierlauf in diesen Kanälen und erkennt Papierlauffehler.The submodule SUB3 monitors the sensors LS in the paper channel system and in the feedback channel RF. It controls the paper flow in these channels and detects paper flow errors.

Das Submodul SUB4 steuert ein Bedienfeld AZ am Drucker. Das Bedienfeld AZ enthält eine Tastatur und eine Anzeigeeinrichtung, wobei über die Anzeigeeinrichtung der Papierlauf im Drucker bzw. bei einer Papiertransportstörung die Störungsstelle dargestellt wird.The SUB4 submodule controls a control panel AZ on the printer. The control panel AZ contains a keyboard and a display device, the display showing the paper flow in the printer or, in the event of a paper transport fault, the fault location.

Das Submodul SUB4 in Verbindung mit der Bedienungspanele AZ stellt die Schnittstelle zwischen Operator bzw. Wartungstechniker und der Druckeinrichtung dar. Alle Eingaben des Operators sowie alle Informationen vom Gerät erfolgen über das Bedienfeld. Dieses besteht im wesentlichen aus einem Display zur Anzeige der Informationen sowie einer Tastatur zur Eingabe diverser Befehle und Parameter. Darüberhinaus verfügt es über einige Sonderbedien- und Anzeigeelemente.The sub module SUB4 in connection with the control panels AZ represents the interface between the operator or maintenance technician and the printing device. All operator inputs and all information from the device are made via the control panel. This essentially consists of a display for displaying the information and a keyboard for entering various commands and parameters. In addition, it has some special controls and indicators.

Das Submodul SUB5 erfaßt die Sensoren der Druckstation DS und der Fixierstation FX. Diese Sensoren sind z.B. der Ladungssensor SL zur Erfassung des Oberflächenpotentials des Fotoleiters 12, Transportüberwachungssensoren in der Entwicklerstation 14, Temperaturfühler und Mikroschalter in der Fixierstation FX, den Tonermarkensensor TA zwischen Entwicklerstation 14 und Umdruckstation UK. Das Submodul SUB5 steuert die Aggregate, die Fixierlampen, Motoren, Lüfter, Ladecorotrons usw. Die auftretenden Fehler werden dem Hauptprozessor HP mitgeteilt.The submodule SUB5 detects the sensors of the printing station DS and the fixing station FX. These sensors are, for example, the charge sensor SL for detecting the surface potential of the photoconductor 12, transport monitoring sensors in the developer station 14, temperature sensors and microswitches in the fixing station FX, the toner mark sensor TA between the developer station 14 and transfer printing station UK. The submodule SUB5 controls the units, the fixation lamps, Motors, fans, charging corotrons etc. The errors that occur are reported to the main processor HP.

Das Submodul SUB5 in Verbindung mit dem Hauptprozessor HP enthält auch die erfindungsgemäße prozeßgesteuerte Regelanordnung zur Erfassung und Regelung der wesentlichen Betriebsparameter des elektrofotografischen Prozesses.The submodule SUB5 in connection with the main processor HP also contains the process-controlled control arrangement according to the invention for detecting and regulating the essential operating parameters of the electrophotographic process.

Bei dieser Regelanordnung handelt es sich um eine prozeßgesteuerte Regelanordnung die mehrstufig aufgebaut ist und im Prinzip aus drei Blöcken (Regelstufen) CC1, CC2, CC3 besteht. Entsprechend der der Regelung zugrundeliegenden Regelungsstrategie wird der gesamte elektrofotografische Prozeß zunächst in eine Folge von Prozeßschritten unterteilt, die nacheinander ablaufen bzw. ineinandergreifen, nämlich den Fotoleiterprozeß, den Entwicklungsprozeß und den Umdruckprozeß. Nun wird versucht, die einzelnen Prozeßschritte über einzelne Regelungsblöcke selbständig zu regeln und zwar ausgehend von dem Ergebnis des einzelnen Prozeßschrittes und dem Verlauf des Prozesses im Prozeßschritt. Ziel ist es dabei, die einzelnen Prozeßschritte hinsichtlich ihrer Betriebsparameter zu stabilisieren, um so auf den durchlaufenden stabilisierten Prozeßschritt den nächsten Prozeßschritt aufzubauen.This control arrangement is a process-controlled control arrangement which is constructed in several stages and in principle consists of three blocks (control stages) CC1, CC2, CC3. In accordance with the control strategy on which the control is based, the entire electrophotographic process is first subdivided into a sequence of process steps which take place or mesh with one another, namely the photoconductor process, the development process and the transfer printing process. Now an attempt is made to regulate the individual process steps independently using individual control blocks, based on the result of the individual process step and the course of the process in the process step. The aim is to stabilize the individual process steps with regard to their operating parameters, in order to build up the next process step on the continuous stabilized process step.

Bei dieser Optimierung des gesamten elektrofotografischen Prozesses wird also zunächst von den Ergebnissen der Einzelschritte ausgegangen. Dies kann jedoch nur als Grundlage für eine erste Näherungsoptimierung dienen, denn die drei Regelungsblöcke CC1, CC2, CC3 bilden wiederum ein eigenes Regelungssystem, z.B. hat eine Veränderung der Lichtintensität des Zeichengenerators 13 einen unmittelbaren Einfluß auf das Restpotential der Oberflächenladung des Fotoleiters 12, dies wiederum führt zur Kontrastveränderung bei der Einfärbung in der Entwicklerstation 14. Wird also in dem Prozeßschritt "Entwickeln" eine auszuregelnde Veränderung festgestellt, kann es notwendig sein Parameter zu regeln, deren Änderungen Auswirkungen auf den Prozeßschritt "Fotoleiter" hat.When optimizing the entire electrophotographic process, the results of the individual steps are used as the starting point. However, this can only serve as the basis for a first approximation optimization, because the three control blocks CC1, CC2, CC3 in turn form their own control system, e.g. a change in the light intensity of the character generator 13 has a direct influence on the residual potential of the surface charge of the photoconductor 12, in turn leads to a change in contrast during the coloring in the developer station 14. If a change to be corrected is found in the process step "development", it may be necessary to regulate parameters whose changes have an effect on the process step "photoconductor".

In der ersten Regelstufe CC1 erfolgt eine Stabilisierung der elektrofotografischen Parameter als Voraussetzung für eine Optimierung des Entwicklungsprozesses. Unter den elektrofotografischen Parametern werden dabei insbesondere die Einflußgrößen auf den Ladungshaushalt auf den Fotoleiter verstanden. Um diesen Ladungshaushalt im Fotoleiter sicher regeln zu können, enthält die erste Regelstufe einen in der Fig. 4 dargestellten Regelkreis zur Regelung des Aufladepotentiales auf dem Fotoleiter.In the first control stage CC1, the electrophotographic parameters are stabilized as a prerequisite for optimizing the development process. The electrophotographic parameters are understood in particular to be the parameters influencing the charge balance on the photoconductor. In order to be able to safely regulate this charge balance in the photoconductor, the first regulating stage contains a regulating circuit shown in FIG. 4 for regulating the charging potential on the photoconductor.

Testläufe und Erfahrungen im Betrieb haben ergeben, daß besonders die Toleranzen der Aufladung der Fotoleitertrommel stark qualitätsmindernd und Anlaß zu Störungen sein können. Einflußgrößen sind dabei insbesondere Trommelexemplarstreuungen, Temperatur- und Luftfeuchtigkeit, Fotoleiterermüdung, Alterungszustand des Toners, Einfluß der Reinigungsstation, Gerätejustage und Korotronzustand in der Ladestation 18. Um von diesen Einflußgrößen unabhängig zu werden, ist es notwendig, das Aufladepotential des Fotoleiters zu regeln. Zu diesem Zwecke befindet sich unmittelbar vor der Entwicklerstation ein Ladungssensor SL z.B. in Form eines Elektrovoltmeters, mit der das Aufladepotential der Fotoleitertrommel ständig erfaßt werden kann. Das Ausgangssignal dieser Meßsonde wird in definierten Abständen über eine übliche Abfrageanordnung AF abgefragt. Die Abfrageanordnung AF vergleicht die eingeholten Meßwerte mit gespeicherten Richtmeßwerten und korrigiert den Ladestrom am Ladekorotron 18. Der ausgegebene Korrekturwert wird nach einer Zeitverzögerung von ca. 1 Sekunde entsprechend der Umlaufgeschwindigkeit der Fotoleitertrommel 12 erneut von der Meßwerterfassungseinrichtung AF erfaßt. Diese zyklische Erfassung ermöglicht eine nahezu verzögerungsfreie Korrektur des Ladestromes des Ladekorotrons 18. Die Regelung des Aufladepotentials ist dabei von sehr großer Wichtigkeit für die Druckqualität. Schwankungen des Aufladepotentials wirken sich unmittelbar auf die Druckqualität aus. Die ständige automatische Erfassung und Korrektur des Aufladepotentials ermöglicht einen sicheren Betrieb innerhalb der zulässigen Bandbreite. Mit der erfindungsgemäßen Regelanordnung ist es möglich, die auftretende Toleranz des Aufladepotentials um den Faktor 5 z.B. von absolut 400 V auf ca. 80 V zu verringern. Die verbleibenden 80 V Potentialtoleranzen haben ihre Ursache vor allem in den nichtausregelbaren Aufladungsschwankungen am Fotoleitertrommelumfang. Eine erreichbare Toleranzverkleinerung von 400 V auf 80 V führt jedoch bereits zu einer beträchtlichen Qualitätsstabilisierung und Sicherung. So ist es z.B. möglich, die Vorspannung an der Entwicklerstation zur besseren Großflächeneinfärbung anzuheben und gleichzeitig genügend Sicherheit gegen Hintergrundeinfärbung zu gewährleisten.Test runs and experience in operation have shown that the tolerances of the charging of the photoconductor drum, in particular, can greatly reduce quality and give rise to faults. Influencing factors are, in particular, drum specimen scatter, temperature and air humidity, fatigue of the photoconductor, aging of the toner, influence of the cleaning station, device adjustment and corotron condition in the charging station 18. In order to become independent of these influencing variables, it is necessary to regulate the charging potential of the photoconductor. For this purpose, a charge sensor SL is located directly in front of the developer station, for example in the form of an electro-volt meter, with which the charging potential of the photoconductor drum can be continuously detected. The output signal of this measuring probe is queried at defined intervals using a conventional interrogation arrangement AF. The interrogation arrangement AF compares the measured values obtained with stored reference measured values and corrects the charging current at the charging corotron 18. After a time delay of approx. This cyclical detection enables an almost instantaneous correction of the charging current of the charging corotron 18. The regulation of the charging potential is very important for the print quality. Fluctuations in the charging potential have a direct impact on the print quality. The constant automatic detection and correction of the charging potential enables safe operation within the permissible bandwidth. With the invention Control arrangement, it is possible to reduce the tolerance of the charging potential that occurs by a factor of 5, for example from absolutely 400 V to approximately 80 V. The remaining 80 V potential tolerances are mainly due to the non-adjustable charge fluctuations on the circumference of the photoconductor drum. An achievable reduction in tolerance from 400 V to 80 V already leads to considerable quality stabilization and assurance. For example, it is possible to increase the pretension at the developer station for better coloring of large areas and at the same time to ensure sufficient security against background coloring.

In einem weiteren der ersten Regelstufe zugeordneten Regelkreis wird die Lichtleistung der Entladelampen 17 in der Belichtungsstation geregelt. Die Lichtleistung der Entladelampen hängt stark ab von der Lampenalterung, der Exemplarstreuung und der Temperatur. Um unabhängig von diesen Toleranzen werden zu können, wird die Lichtleistung z.B. durch einen im Lichtkanal der Entladelampe 17 angeordneten Fotosensor PS erfaßt und durch Anheben oder Absenken des Lampenstromes ausgeregelt. Um die Lichtleistung besser regeln zu können, wird eine über ihre gesamte Länge homogene Lichtquelle verwendet, die in ihrer Intensität gezielt ansteuerbar ist.In a further control circuit assigned to the first control stage, the light output of the discharge lamps 17 is controlled in the exposure station. The light output of the discharge lamps strongly depends on the lamp aging, the number of specimens and the temperature. In order to become independent of these tolerances, the light output is e.g. detected by a photo sensor PS arranged in the light channel of the discharge lamp 17 and corrected by raising or lowering the lamp current. In order to be able to better regulate the light output, a light source that is homogeneous over its entire length and whose intensity can be specifically controlled is used.

Einen weiteren wesentlichen Einfluß auf die Druckqualität hat das Kontrast- oder Restpotential der Fotoleitertrommel 12, wenn sie aus z.B. einem geregeltem Aufladepotential mit definierter Belichtung entladen wird. Trotz geregeltem Aufladepotential ergeben sich über das Fotoleiterexemplarspektrum sehr deutliche Abweichungen im Restpotential bzw. der Entladefähigkeit. Diese Toleranzen entsprechen zum Teil Abweichungen wie sie bei ungeregelter Aufladung entstehen können. Außer von Exemplarstreuungen der Fotoleitertrommel hängen die Gesamttoleranzen des Rest- bzw. Kontrastpotentiales auch von Leistungsschwankungen des Schreiblichtes und unter Umständen auch von Einflüssen durch den Toner (Entwicklergemisch) ab. Damit ist eine konstante Qualität des Druckergebnisses insbesondere von Vollflächen bzw. beim Abdruck von Balkencodes (Barcode) nicht immer gewährleistet.The contrast or residual potential of the photoconductor drum 12 has a further significant influence on the print quality when it is discharged from, for example, a regulated charging potential with a defined exposure. Despite the regulated charging potential, there are very clear deviations in the residual potential and the discharge capacity from the photoconductor spectra. Some of these tolerances correspond to deviations that can arise with uncontrolled charging. In addition to the scatter of specimens of the photoconductor drum, the overall tolerances of the residual or contrast potential also depend on fluctuations in the performance of the writing light and, under certain circumstances, also on the influences of the toner (developer mixture). This ensures a constant quality of the print result, especially of full surfaces or not always guaranteed when printing bar codes.

Ein zu hohes Restpotential führt zu einer ungenügenden Großflächeneinfärbung.Too high a residual potential leads to insufficient large-scale coloring.

Eine Regelung des Restpotentiales ist jedoch schwierig. Außerdem ist eine Ausregelung nicht ohne Gefahr für z.B. die Druckqualtität möglich. Das Restpotential kann jedoch mit Hilfe einer Überwachungseinrichtung erfaßt werden.However, it is difficult to regulate the residual potential. In addition, regulation is not without risk for e.g. printing quality possible. The residual potential can, however, be detected with the aid of a monitoring device.

Diese Überwachungseinrichtung nutzt dabei zwei Sensoren nämlich den Ladesensor SL der auch zur Messung des Aufladepotentials verwendet wird und den Tonermarkensensor TA.This monitoring device uses two sensors, namely the charging sensor SL, which is also used to measure the charging potential, and the toner mark sensor TA.

Ladesensor SL und Tonermarkensensor TA befinden sich im Bereich des Fotoleiters 12 auf einer einzigen Bewegungsspur. Damit gelangt eine vorzugsweise außerhalb des eigentlichen Schreibbereiches auf dem Fotoleiter erzeugte Testmarke zunächst in den Bereich des Ladungssensors SL und dann in den Bereich des Tonermarkensensors TA.The charging sensor SL and the toner mark sensor TA are located in the area of the photoconductor 12 on a single movement track. In this way, a test mark that is preferably generated outside the actual writing area on the photoconductor first reaches the area of the charge sensor SL and then the area of the toner mark sensor TA.

Der Ladesensor SL hat dabei mehrere Funktioner:
   Er dient zunächst in der beschriebenen Weise zur Messung des Aufladepotentials, wobei er die nichtbelichteten Bereiche nach der Aufladung erfaßt.
The charging sensor SL has several functions:
It is initially used in the manner described to measure the charging potential, wherein it detects the unexposed areas after charging.

Weiterhin dient er zur Messung der Restladung des Restladungspotentials. Dies geschieht dadurch, daß entsprechend der Darstellung der FIG 8 außerhalb des Schreibbereiches 29 durch Belichtung eine langgestreckte Vollflächenmarke 31 am Rand der Fotoleitertrommel erzeugt wird. Dabei werden sämtliche zur Erzeugung der Vollflächenmarke notwendigen LED's des Zeichengenerators mit vorgegebener Lichtleistung aktiviert, wobei diese Lichtleistung abhängig ist von Art und Temperatur des Fotoleiters. Wenn die Vollflächenmarke 31 durch Belichtung erzeugt, aber noch nicht eingefärbt ist, mißt der Ladesensor SL im Bereich der Vollfläche das Restpotential. Die langgestreckte Vollflächenmarke ist unter anderem deswegen notwendig, weil der Ladungssensor SL eine gewisse Eigenträgheit aufweist und infolge der Umlaufgeschwindigkeit der Fotoleitertrommel erst nach einer bestimmten Zeit und damit nach einem bestimmten Durchlauf der Vollflächenmarke eine sichere Messung möglich ist.It also serves to measure the residual charge of the residual charge potential. This is done in that, as shown in FIG. 8, an elongated full-area mark 31 is produced outside the writing area 29 by exposure at the edge of the photoconductor drum. All the LEDs of the character generator required to generate the full-area mark are activated with a predetermined light output, this light output being dependent on the type and temperature of the photoconductor. If the full-area mark 31 is produced by exposure, but has not yet been colored, the charging sensor SL measures in the area of the full area the residual potential. The elongated full-area mark is necessary, among other things, because the charge sensor SL has a certain inherent inertia and, because of the rotational speed of the photoconductor drum, a reliable measurement is only possible after a certain time and thus after a certain pass through the full-area mark.

In der gleichen Bewegungsspur des Fotoleiters 12 befindet sich - der Entwicklerstation nachgeordnet - der optische Abtaster TA in Form einer Reflexionslichtschranke. Die Reflexionslichtschranke ist in üblicher Weise aufgebaut und besteht aus einer Lichtquelle und einem Fototransistor als Empfänger. Das Ausgangssignal des Fototransistors ist abhängig vom Reflexionsgrad der auf dem Fotoleiter aufgebrachten und über die Entwicklerstation nunmehr eingefärbten Tonermarke und damit von der Farbsättigung d.h. der optischen Dichte der aufgebrachten und durch die Entwicklerstation eingefärbten Marke (Muster). Die Wellenlänge der Reflexionslichtschranke ist so gewählt, daß das Abtastlicht keinen Einfluß auf die Funktion der Fotoleitertrommel hat. Dies ist notwendig, weil die Lichtschranke beständig aktiviert ist und somit auch Bereiche abtastet, die nicht belichtet wurden.The optical scanner TA in the form of a reflection light barrier is located in the same movement track of the photoconductor 12, downstream of the developer station. The reflection light barrier is constructed in the usual way and consists of a light source and a photo transistor as a receiver. The output signal of the phototransistor depends on the degree of reflection of the toner mark applied to the photoconductor and now colored by the developer station and thus on the color saturation, i.e. the optical density of the mark applied and colored by the developer station. The wavelength of the reflection light barrier is chosen so that the scanning light has no influence on the function of the photoconductor drum. This is necessary because the light barrier is constantly activated and therefore also scans areas that have not been exposed.

Zur Erfassung des Restpotentiales werden über in der Ansteueranordnung gespeicherte Testprogramme von Zeit zu Zeit Testroutinen zur Erzeugung der beschriebenen Vollflächenmarken aufgerufen. Dann wird in der belichteten und nichteingefärbten Vollflächenmarke über den Ladungssensor SL das Restpotential ermittelt und dieses Signal mit einem in der Speichereinrichtung gespeicherten Grenzwert verglichen und in Abhängigkeit von diesem Vergleichsvorgang wird dann auf der Anzeigeeinrichtung AZ bei Überschreitung des Restpotentials ein Warnsignal ausgelöst. Das Wartungspersonal kann nun z.B. durch Veränderung der Vorspannung an der Entwicklerstation (BIAS-Spannung) oder durch andere Maßnahmen das Restpotential stabilisieren. Dieses Ausregeln kann jedoch auch von der Regelungsanordnung automatisch übernommen werden.To detect the residual potential, test routines for generating the described full-area marks are called up from time to time via test programs stored in the control arrangement. Then the residual potential is determined in the exposed and non-inked full-area mark via the charge sensor SL and this signal is compared with a limit value stored in the storage device and, depending on this comparison process, a warning signal is then triggered on the display device AZ when the residual potential is exceeded. The maintenance personnel can now stabilize the residual potential, for example, by changing the pretension at the developer station (BIAS voltage) or by other measures. However, this regulation can also be carried out automatically by the control arrangement.

Es ist jedoch auch möglich das Restpotential durch Veränderung der Lichtintensität des Zeichengenerators 13 zu beeinflussen und so das Restpotential auszuregeln. Hierzu wird in Abhängigkeit von dem Vergleichsvorgang die Intensität des Schreiblichtes des Zeichengenerators 13 verändert. Dies erfolgt durch Veränderung des Ansteuerstromes bzw. der Ansteuerspannung der LED.However, it is also possible to influence the residual potential by changing the light intensity of the character generator 13 and thus to regulate the residual potential. For this purpose, the intensity of the writing light of the character generator 13 is changed depending on the comparison process. This is done by changing the control current or the control voltage of the LED.

Wird anstelle eines Zeichengenerators mit aktivierbaren Einzelpunkten (LED-Kamm) ein Zeichengenerator mit einem Laserstrahl verwendet, so ist es notwendig die Intensität des Laserstrahles zu verändern, dies kann z.B. auch über Filter oder andere Maßnahmen erfolgen.If a character generator with a laser beam is used instead of a character generator with activatable single points (LED comb), it is necessary to change the intensity of the laser beam, this can e.g. also take place via filters or other measures.

Mit einer zweiten Regelstufe CC2 wird die Entwicklungseinrichtung zur Sicherung und Optimierung der Entwicklung des Ladungsbildes geregelt.The development device for securing and optimizing the development of the charge pattern is regulated with a second control stage CC2.

Zur Regelung der Tonerförderung aus dem Vorratsbehälter TV über die Dosiereinrichtung D zur Entwicklerstation 14 wird beständig in kurzen Zeitabschnitten auf dem Fotoleiter 12 außerhalb des eigentlichen Schreibbereiches über den Zeichengenerator 13 eine Tonermarke 30 erzeugt und zwar mit einer definierten Belichtungsintensität und diese Tonermarke 30 über die Entwicklerstation eingefärbt. Die eingefärbte Tonermarke 30 wird dann auf dem Fotoleiter 12 mit Hilfe der optischen Abtasteinrichtung TA abgetastet und abhängig vom Einfärbegrad dieser Marke erfolgt die Regelung der Förderung des Toners aus dem Vorratsbehälter TV über die Dosiereinrichtung D zur Entwicklerstation 14. Eine Verarmung des Entwicklervorrates in der Entwicklerstation 14 schlägt sich unmittelbar in der Farbdichte der Tonermarkierung nieder. Ist der Entwicklervorrat in der Entwicklerstation verbraucht, wird die Farbdichte der Tonermarkierung stark verändert, dies kann durch zusätzliche Förderung nicht mehr ausgeglichen werden. Dieser Verbrauchszustand wird durch die Regelanordnung erkannt und ein Warnsignal auf der Anzeigeeinrichtung AZ aktiviert.In order to regulate the conveyance of toner from the storage container TV via the metering device D to the developer station 14, a toner mark 30 is constantly generated on the photoconductor 12 outside the actual writing area via the character generator 13 in short time intervals, specifically with a defined exposure intensity and this toner mark 30 is colored via the developer station . The colored toner mark 30 is then scanned on the photoconductor 12 with the aid of the optical scanning device TA and, depending on the degree of inking of this brand, the regulation of the conveyance of the toner from the storage container TV via the metering device D to the developer station 14 takes place. Depletion of the developer supply in the developer station 14 is directly reflected in the color density of the toner marking. If the developer supply in the developer station is used up, the color density of the toner marking is changed significantly, this cannot be compensated for by additional funding. This state of consumption is recognized by the control arrangement and a warning signal is activated on the display device AZ.

In weiteren größeren Zeitabständen kann durch Aufruf einer Testroutine "Großflächeneinfärbung" z.B. über das Bedienfeld ein Testmuster generiert werden, das z.B. aus einem sich über die gesamte Breite des Aufzeichnungsträgers erstreckenden Balken bestehen kann. Dieses Testmuster läßt sich ebenfalls über die optische Abtasteinrichtung TA auf dem Fotoleiter abtasten, dazu können z.B. auch mehrere Abtaster nebeneinander angeordnet sein. Dies läßt sich jedoch auch über einen einzigen Abtaster bewerkstelligen, wenn z.B. als Testmuster ein langgestreckter Balken entsprechend der Vollflächenmarke 31 verwendet wird, der außerhalb der eigentlichen Schreibzone angeordnet ist, wobei beim Durchlauf der Testmarke eine kontinuierliche Abtastung erfolgt. Diese Abtastung kann jedoch auch abschnittsweise in kurzen Abständen erfolgen. Daraus läßt sich ein Wert für die Großflächeneinfärbung ableiten. Ist der Einfärbegrad des Testmusters zu gering, so ist zunächst die Einfärbung der Hintergrundbereiche auf der Fotoleitertrommel und/oder auf dem Papier zu prüfen. Ist diese zu hoch, so weist dies auf eine Gerätestörung oder auf ein stark gealtertes Entwicklergemisch hin. Entsprechende Aktivitäten um dieses auszugleichen können daraufhin ergriffen werden.In other larger time intervals by calling a test routine "large area coloring" e.g. a test pattern can be generated via the control panel, e.g. can consist of a bar extending over the entire width of the record carrier. This test pattern can also be scanned on the photoconductor using the optical scanning device TA. also several scanners can be arranged side by side. However, this can also be done using a single scanner, e.g. an elongated bar corresponding to the full-area mark 31 is used as the test pattern, which is arranged outside the actual writing zone, a continuous scanning being carried out as the test mark passes through. However, this scanning can also take place in sections at short intervals. A value for the large area coloring can be derived from this. If the degree of coloring of the test pattern is too low, the coloring of the background areas on the photoconductor drum and / or on the paper must first be checked. If this is too high, this indicates a device malfunction or a very aged developer mix. Appropriate activities to compensate for this can then be undertaken.

Im Falle eines korrekten Einfärbegrades des Hintergrundbereiches kann durch Korrektur der Entwicklerwalzenvorspannung oder des Arbeitspunktes der Tonerförderregelung erneut eine Verbesserung der Großflächenfärbung erreicht werden.In the case of a correct degree of coloring of the background area, an improvement in the large-area coloring can be achieved again by correcting the developer roller bias or the operating point of the toner delivery control.

Über die Abtasteinrichtung TA läßt sich ebenfalls der Hintergrundbereich von Druckbildern überwachen. Diese Hintergrundüberwachung kann dabei beständig erfolgen. Überschreitet die Hintergrundeinfärbung ein zulässiges Maß, so wird zunächst wieder der Einfärbegrad der Großfläche überprüft. Ist dieser innerhalb der zulässigen Grenzen, so kann er wie bei der Messung der Großflächeneinfärbung beschrieben korrigiert werden.The background area of printed images can also be monitored via the scanning device TA. This background monitoring can be done continuously. If the background coloring exceeds a permissible level, the degree of coloring of the large area is first checked again. If this is within the permissible limits, it can be corrected as described for the measurement of the large area coloring.

Eine weitere Möglichkeit, die Druckqualität zu überprüfen, besteht in der Erfassung von der Rasterwiedergabe.Another way to check the print quality is to capture raster reproduction.

Aufgrund von im Feinbereich unterschiedlichen Entladecharakteristiken des fotoempfindlichen Aufzeichnungsmaterials kann eine definierte Rasterwiedergabe beeinträchtigt werden. So verändert beispielsweise eine sehr gut entladbare Fotoleiterschicht ein Raster zur höheren bzw. dunkleren Werten, während eine etwas schlechter entladbare Fotoleiterschicht den Rasterdruck behindert. Da das menschliche Auge in diesem Punkt sehr empfindlich ist und deshalb in dieser Hinsicht hohe Anforderungen gestellt werden müssen, ist es notwendig, diese Toleranz zu korrigieren.Because of the different discharge characteristics of the photosensitive recording material in the fine range, a defined raster reproduction can be impaired. For example, a very easily unloadable photoconductor layer changes a raster to higher or darker values, while a somewhat poorly unloadable photoconductor layer hinders raster printing. Since the human eye is very sensitive on this point and therefore high demands have to be made in this regard, it is necessary to correct this tolerance.

Die bildmäßige Darstellung mit elektrofotografischen Druckern erfolgt im Punktemuster in verschiedenen Grauwerten, wobei die Grauwertedarstellung durch entsprechende Konfiguration der in ihrer Größe gleichen Einzelpunkte erfolgt.The image-based representation with electrophotographic printers takes place in the dot pattern in different gray values, the gray value representation being carried out by corresponding configuration of the individual dots having the same size.

Um diese Grauwertdarstellung überprüfen zu können, ist es möglich in gewissen Zeitabständen durch Aufruf einer Testroutine über die Regelanordnung eine Rastermarke zu erzeugen. Die Rastermarke besteht entsprechend der Darstellung der FIG 8 aus einer Rasterfläche, die eine 50 % optische Dichte (Schwarzfläche) aufweist, d.h. 50 % schwarz, 50 % weiß. Diese kann jedoch in einem Bereich von 25 bis 75 % Flächendeckung variieren. Die Rastermarke wird über den Zeichengenerator 13 erzeugt und über die Entwicklerstation 14 eingefärbt. Sodann wird sie in der beschriebenen Weise über den optischen Abtaster TA abgetastet.In order to be able to check this gray value display, it is possible to generate a raster mark at certain time intervals by calling a test routine via the control arrangement. As shown in FIG. 8, the raster mark consists of a raster area which has a 50% optical density (black area), i.e. 50% black, 50% white. However, this can vary in a range from 25 to 75% area coverage. The raster mark is generated via the character generator 13 and colored via the developer station 14. It is then scanned in the manner described using the optical scanner TA.

Der abgetastete Wert wird mit einem gespeicherten Sollwert verglichen und entsprechend der Abweichung die Lichtintensität des Zeichengenerators 13 z.B. durch Erhöhung oder Erniedrigung der LED-Spannung verändert. Der gespeicherte Sollwert kann jedoch auch selbst in Abhängigkeit von verschiedenen Maschinenparametern verändert werden, um so z.B. eine Anpassung in Abhängigkeit vom verwendeten Aufzeichnungsträgermaterial, der verwendeten Fotoleitertrommel oder der Art des Aufzeichnungsträgers selbst zu erreichen. Hierzu können die entsprechenden Korrekturwerte oder charakteristischen Daten über die Anzeigeeinrichtung AZ eingegeben werden oder aber entsprechende Sensoren erfassen diese Werte selbständig.The sampled value is compared with a stored target value and the light intensity of the character generator 13 is changed in accordance with the deviation, for example by increasing or decreasing the LED voltage. The stored setpoint can, however, also be changed as a function of various machine parameters, in order to achieve an adjustment, for example, depending on the recording medium material used, the photoconductor drum used or the type of recording medium itself. For this purpose, the corresponding correction values or characteristic data can be entered via the display device AZ, or corresponding sensors independently detect these values.

Mit einer dritten Regelstufe CC3 zur Sicherung und Optimierung des Umdruckes wird die Umdruckstation prinzipiell geregelt.The transfer station is controlled in principle with a third control stage CC3 for securing and optimizing the transfer printing.

Es hat sich herausgestellt, daß die Einstellung eines optimalen Umdruckkorotronstromes in der Koronaeinrichtung UK der Umdruckstation 15 stark abhängig ist von der verwendeten Papiergewichtsklasse sowie von der Papierbreite, außerdem von der Korotronverschmutzung selbst. Um die Umdruckkoronaeinrichtung optimal einstellen zu können, wird über das Bedienfeld AZ mit seiner tastaturartig ausgestalteten Eingabeeinrichtung die Papierbreite und die Papierdicke eingegeben und über die Gerätesoftware der vorher aus Erfahrungswerten ermittelte zugeordnete optimale Umdruckkorotronstrom eingestellt. Dies läßt sich auch mit einer hier nicht dargestellten Erfassungseinrichtung automatisch bewerkstelligen, die z.B. beim Verlassen der Einzelblätter über die Zuführkanäle 11 über eine optoelektronische Abtasteinrichtung die Dicke und Größe des Papiers erfaßt.It has been found that the setting of an optimal transfer corotron current in the corona device UK of the transfer station 15 is strongly dependent on the paper weight class used and on the paper width, and also on the corotron contamination itself. In order to be able to set the transfer corona device optimally, the control panel AZ is used to Entered the paper width and the paper thickness into his keyboard-like input device and set the assigned optimal transfer corotron current determined from empirical values via the device software. This can also be done automatically with a detection device, not shown here, which e.g. when the individual sheets leave the feed channels 11, the thickness and size of the paper are detected by an optoelectronic scanning device.

Durch die drei Regelstufen werden alle für die Druckqualität wichtigen Parameter erfaßt und stabilisiert. Hierdurch ist es möglich, die Arbeitspunkte der verschiedenen Parameter ohne Betrachtung der Worst-Case-Bedingungen in optimale Bereiche zu legen und somit die maximal erreichbare Qualität ständig sicher zu gewährleisten.The three control levels capture and stabilize all parameters that are important for print quality. This makes it possible to place the working points of the various parameters in optimal areas without considering the worst case conditions and thus to ensure the maximum achievable quality at all times.

Des weiteren können die im Verlauf der Regelprozesse erfaßten und ermittelten Daten für Prüf- und Servicezwecke genutzt werden.Furthermore, the data recorded and determined in the course of the control processes can be used for testing and service purposes.

Die Struktur dieses als programmgeführte Elektrofotografie bezeichneten Regelprozesse ist in der Fig. 5 aufgelistet. Eine Gesamtübersicht des Regelkonzeptes ist aus der Fig. 6 entnehmbar. Die dargestellten Regelkreise der Fig. 6 sind weitgehend in sich geschlossen um ein übersichtliches und undefiniertes Regelverhalten auszuschließen. Die Beeinflussung der einzelnen Regelkreise erfolgt in Abhängigkeit von den Ergebnissen der einzelnen Prozeßschritte z.B. der Änderung eines Parameters.The structure of this control process, referred to as program-guided electrophotography, is listed in FIG. 5. An overall overview of the control concept can be seen in FIG. 6. The control loops shown in FIG. 6 are largely self-contained in order to rule out a clear and undefined control behavior. The individual control loops are influenced depending on the results of the individual process steps, for example changing a parameter.

Zusammengefaßt sind wesentliche Funktionen der mikroprozessorgesteuerten Regelanordnung die folgenden:In summary, essential functions of the microprocessor-controlled control arrangement are the following:

Regelung des Aufladepotentials der FotoleitertrommelRegulation of the charging potential of the photoconductor drum

Neben einer deutlichen Toleranzverkleinerung liegt über den im Mikroprozessor ermittelten Einstellwert des Ladecorotronstromes für Diagnosezwecke die Information vor, ob die Verhältnisse im elektrofotografischen Druckprozeß noch regulär sind.In addition to a clear reduction in tolerance, the information about whether the conditions in the electrophotographic printing process are still regular is available via the setting value of the charging corotron current determined in the microprocessor for diagnostic purposes.

So kann eine starke Verminderung oder Erhöhung der Aufladefähigkeit der Fotoleitertrommel, bewirkt durch äußere Einflüsse wie Temperatur, Toner usw. erkannt, ausgewertet und ausgeregelt werden.A strong reduction or increase in the charging capacity of the photoconductor drum, caused by external influences such as temperature, toner, etc., can be recognized, evaluated and corrected.

Weiterhin können für Diagnose- und Ferndiagnosezwecke verschiedene Testprogramme routinemäßig oder auf Befehl ablaufen, Grauschleiertest, Hintergrundtest.Furthermore, various test programs can run routinely or on command for diagnostic and remote diagnosis purposes, gray fog test, background test.

Erfassung des Restpotentials (Entladepotential) bzw. Regelung des Restpotentiales z.B. über die Lichtleistung des Zeichengenerators.Detection of the residual potential (discharge potential) or regulation of the residual potential e.g. about the light output of the character generator.

Die Information über das Restpotential der Fotoleitertrommel liefert wertvolle Hinweise über den aktuellen Zustand des elektrofotografischen Druckwerkes. Das Restpotential läßt sich in Grenzen über die Lichtleistung des Zeichengenerators regeln.The information about the residual potential of the photoconductor drum provides valuable information about the current state of the electrophotographic printing unit. The residual potential can be regulated within limits via the light output of the character generator.

So kann der Wert des Restpotentiales beispielsweise Aufschluß darüber geben, ob der Druck von anspruchsvollen Programmen (Barcode) oder Rasterdruck mit hoher Qualität möglich ist. Durch Abtastung der Rastermarken ist ebenso eine Regelung der Lichtleistung des Zeichengenerators möglich. Ist z.B. die Rastermarke zu dunkel, wird die Lichtleistung reduziert und die Marke wird heller.For example, the value of the residual potential can provide information as to whether the printing of sophisticated programs (barcode) or raster printing with high quality is possible. The light output of the character generator can also be regulated by scanning the raster marks. Is e.g. the grid mark is too dark, the light output is reduced and the mark becomes brighter.

Weiterhin kann z.B. durch Toner bewirkte Verschlechterung der Entladefähigkeit erkannt und überwacht werden.Furthermore, deterioration of the discharge capacity caused by toner can be recognized and monitored.

Regelung der EinfärbefähigkeitRegulation of the coloring ability

Angesichts der relativ großen Schwankungen der Einfärbung von Großflächen kann die Information über den Einfärbegrad dazu benutzt werden, verschiedene Parameter wie z.B. die Vorspannung der Entwicklerstation in gewissen Grenzen anzupassen.In view of the relatively large fluctuations in the coloring of large areas, the information about the degree of coloring can be used to different parameters such as adjust the bias of the developer station within certain limits.

Claims (8)

  1. Electrophotographic printer in which during an electrophotographic process charge images are generated on a photoconductor (12) by means of a character generator (13) in a sequence of process steps which occur successively or overlap one another, developed in a developer station (14) and transferred onto a recording medium in a print transfer station (15), having
    - a process-controlled control arrangement (SUB5) for optimising the various operating parameters of the electrophotographic process by stabilising the individual process steps with respect to their operating parameters, the next process step building on a completed stabilised process step;
    - control stages (CC1, CC2, CC3) which are assigned to the individual process steps and arranged one behind the other for independent control of the individual process steps based on the operating parameters of the individual process step and the preceding process steps;
    - sensors (SL, TA, PS) for detecting the operating parameters of the individual process steps and input means (AZ) for specific characteristic variables of the electrophotographic process; and having
    - means for generating test marks and/or test patterns of process-relevant structures on the photoconductor (12) outside the actual printing region by means of the character generator (13) as a function of the operating state of the printer, the charge state of said structures being detected after exposure and their inking density being detected after development on the photoconductor (12) by means of sensors (SL, TA).
  2. Electrophotographic printer according to Claim 1, having a first control stage (CC1) for stabilising the electrophotographic process on the photoconductor (12) by controlling and/or monitoring the operating parameters of the photoconductor (12) such as charging potential (18), discharge exposure (17) and residual potential (SL), having a second control stage (CC2) for safeguarding and optimising the development of the charge image by controlling and/or monitoring the operating parameters of the developer station (14) such as toner supply to the development region (ES), inking of the charge image, cleaning of the photoconductor (12) and light intensity of the character generator (13) and having a third control stage (CC3) for safeguarding and optimising the print transfer by controlling and/or monitoring the operating parameters of the print transfer station (15) by detecting the specific recording medium variables and adaptation of the corona device (UK).
  3. Electrophotographic printer according to Claim 1, having a charge sensor (SL), arranged between character generator (13) and developer station (14), and having an optical sensor (TA) arranged downstream of the developer station (14) in the direction of movement of the photoconductor (12), charge sensor (SL) and optical sensors (TA) being arranged one behind the other in a motion track of the photoconductor (12).
  4. Electrophotographic printer according to Claim 3, the optical sensor (TA) being constructed as a reflection light barrier whose scan light has such a wavelength that the scan light does not photoelectrically influence the photoconductor (12).
  5. Electrophotographic printer according to Claim 1, a toner test mark (30) being generated at regular time intervals, the inking density of which mark being sensed by an optical sensor (TA) and being communicated to the control arrangement which controls the supply of toner to the developing region (ES) as a function of the inking density and/or actuates a warning device (AZ).
  6. Electrophotographic printer according to Claim 1, a solid-area test mark (31) being first generated by exposure, after call-up of a test routine via the control arrangement, with an exposure intensity that, on the one hand, permits the residual charge potential to be identified by means of a charge sensor (SL) and, on the other hand, then permits the inking density to be sensed by means of an optical sensor (TA) after inking of the solid-area mark (31) as required.
  7. Electrophotographic printer according to Claim 1, screen marks (32) with a defined optical density being generated after call-up of a test routine by means of the control arrangement and being sensed by an optical sensor (TA), and the control arrangement preferably setting, in addition to other control parameters, the light power of the character generator as a function of the output signal of the optical sensor (TA).
  8. Electrophotographic printer according to one of Claims 1 to 7, the character generator (13) being constructed as a character generator (13) whose light intensity is controllable.
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