DE102007009070A1

DE102007009070A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen eines elektrischen Potentials sowie von elektrischen Ladungen ein einem Drucker oder Kopierer

Info

Publication number: DE102007009070A1
Application number: DE102007009070A
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl.-Ing. Zollner; Markus Dipl.-Ing. Jeschonek (FH)
Original assignee: Oce Printing Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2007-02-23
Filing date: 2007-02-23
Publication date: 2008-08-28
Also published as: US20100321047A1; US8384403B2; WO2008101954A1

Abstract

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

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen eines elektrischen Potentials sowie von elektrischen Ladungen, bei denen ein kapazitiver Sensor als Messanordnung genutzt wird, der eine erste Elektrode oder mindestens eine der ersten Elektrode gegenüberliegende zweite Elektrode aufweist. Auf der Mantelfläche eines endlosen Zwischenbildträgers wird ein Toner- oder Ladungsbild erzeugt. Eine Antriebseinheit treibt den Zwischenbildträger an, sodass die Mantelfläche umlaufend an der der Mantelfläche gegenüberliegenden ersten Elektrode vorbeigeführt wird. Die erste Elektrode ist elektrisch mit einer Auswerteeinheit verbunden, die die Messsignale der Messanordnung auswertet. Die zweite Elektrode kann insbesondere durch eine niederohmige elektrisch leitfähige Schicht des Zwischenbildträgers gebildet sein, die vorzugsweise mit einem Bezugspotential des Druckers oder Kopierers verbunden ist.
Bekannte Vorrichtungen in elektrografischen Druckern oder Kopierern, die einen kapazitiven Sensor als Messanordnung nutzen, werden insbesondere zum Erfassen der Schichtdicke einer Tonerteilchenschicht und des Feuchtegehalts eines Trägermaterials genutzt. Eine solche Vorrichtung und ein zugehöriges Messverfahren sind aus dem Dokument DE 101 51 703 A1 bekannt.
Aus dem Dokument US 3,918,395 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum kontinuierlichen Steuern der Bias-Spannung einer elektrografischen Entwicklereinheit bekannt, bei denen eine Messanordnung eingesetzt wird, die eine der Mantelfläche eines Fotoleiters gegenüberliegende elektrisch leitfähige Platte aufweist. In diese Platte wird beim Vorbeiführen des elektrostatischen Bildes eine Spannung induziert, die zum Einstellen der Bias-Spannung genutzt wird.
Aus dem Dokument WO 91/18287 und aus dem Dokument DE P 43 36 690 C2 sind Potentialsensoren zum Ermitteln der Ladung eines Fotoleiters bekannt, die eine der Mantelfläche des Fotoleiters gegenüberliegende Elektrode aufweisen.
Der Inhalt der genannten Dokumente wird hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung aufgenommen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, durch die ein elektrisches Potential sowie elektrische Ladungen in einem Drucker oder Kopierer auf einfache Art und Weise ermittelt werden können.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Mit Hilfe des durch die Auswerteeinheit erfassten elektrischen Stroms kann das elektrische Potential der Mantelfläche des Zwischenbildträgers in einem der ersten Elektrode gegenüberliegenden Erfassungsbereich und/oder die Ladung von im Erfassungsbereich angeordneten Tonerteilchen auf einfache Art und Weise wiederholt ermittelt werden. Dadurch können Potentialänderungen und Ladungsänderungen ermittelt werden. Die ermittelte Potentialänderung kann zum Einstellen des Ladepotentials und/oder eines Entladepotentials eines Fotoleiters genutzt werden. Mit einer Information über die elektrische Ladung der Tonerteilchen eines eingefärbten Tonerbildes kann bei einer Abweichung der ermittelten elektrischen Ladung von einer voreingestellten Sollladung auf geeignete Art und Weise in den elektrografischen Bilderzeugungsprozess eingegriffen werden, um die Druckqualität eines erzeugten Druckbildes konstant hoch zu halten und die sich aus der Abweichung der tatsächlichen ermittelten Ladung von der voreingestellten Sollladung ergebende Verschlechterung der Druckqualität durch eine Veränderung anderer Parameter des Bilderzeugungsprozesses zu kompensieren. Alternativ oder zusätzlich können Maßnahmen ergriffen werden, um den Ladungszustand der Tonerteilchen zu verbessern, d. h. die elektrische Ladung der Tonerteilchen zu erhöhen. Insbesondere kann durch Nachfördern von weiterem Toner aus einem Tonervorrat in die Entwicklereinheit und dem gegebenenfalls erforderlichen Abfördern von Tonermaterial mit einer nicht gewünschten bzw. nicht ausreichenden Ladung, beispielsweise durch das gezielte Drucken von voll mit Toner eingefärbten Druckbildern zum Generieren eines hohen Tonerverbrauchs, erfolgen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erfassen eines elektrischen Potentials sowie von elektrischen Ladungen in einem Drucker oder Kopierer weist die gleichen Vorteile auf, wie die Vorrichtung nach Patentanspruch 1. Auch lässt sich das Verfahren insbesondere in gleicher Weise weiterbilden, wie für die Vorrichtung in den abhängigen Patentansprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung angegeben ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Messanordnung zum Bestimmen der Schichtdicke einer Tonermarke sowie der elektrischen Ladung der Tonerteilchen der Tonermarke mit Hilfe eines kapazitiven Messverfahrens;
2 ein Diagramm mit den bei dem Transport der Tonermarke von der kapazitiven Messanordnung nach 1 ermittelten Signalverläufen nach einer Strom-Spannungs-Wandlung des Messsignals;
3 eine schematische Darstellung der Elektroden der Messanordnung nach 1 sowie den unterschiedlichen Potentialen des Fotoleiterbandes in geladenen und entladenen Bereichen sowie in einem mit Toner eingefärbten Bereich;
4 ein Diagramm mit den Signalverläufen der durch die Messanordnung nach 1 beim Vorbeiführen eines zwischen zwei geladenen Bereichen angeordneten entladenen Bereichs an der ersten und zweiten Elektrode der Messanordnung nach
1 nach einer Strom-Spannungs-Wandlung des Messsignals;
5 ein Integrierglied zum Integrieren des von einem Strom-Spannungs-Wandler ausgegebenen Messsignals;
6 ein Tiefpassfilter zum Filtern des von dem Strom-Spannungs-Wandler ausgegebenen Messsignals wobei das Tiefpassfilter alternativ oder zusätzlich zum Integrierglied nach 5 eingesetzt wird; und
7 ein Diagramm, in dem die Schaltsignale zum Ansteuern der Umschalter der Messanordnung nach 1 für einen ersten Betriebsmodus zum Ermitteln der Schichtdicke der Tonermarke und für einen zweiten Betriebsmodus zum Ermitteln der elektrischen Ladung der Tonerteilchen dargestellt sind.
In 1 ist eine Messanordnung 10 zum Erfassen einer mit Hilfe eines elektrografischen Bilderzeugungsprozesses als Tonerteilchenschicht 38 erzeugten Tonermarke 39 gezeigt. Diese Messanordnung 10 wird in einem elektrografischen Drucker oder Kopierer dazu eingesetzt, die Einfärbung des Druckbildes und/oder die Punktgröße von mit Tonerteilchen eingefärbten Rasterpunkten zu erfassen. Mit Hilfe der Messanordnung 10 wird die mittlere Schichtdicke einer im Erfassungsbereich dieser Messanordnung 10 vorhandenen Tonermarke 39 erfasst.
Die Tonermarke 39 weist ein homogenes Druckbild mit einem gleichmäßigen Einfärbemuster, mit einer vollflächigen Einfärbung oder mit einer definierten nicht vollflächigen Einfärbung auf. Die Tonerschicht 38 der Tonermarke 39 ist auf einem mit Hilfe einer Aufladeeinrichtung, beispielsweise einer Korotroneinrichtung, aufgeladenen Fotoleiterband 16 mit Hilfe eines Zeichengenerators, wie beispielsweise einem LED-Zeichengenerator oder einem Laserzeichengenerator, als latentes Rasterbild in Form eines Ladungsbildes erzeugt worden. Dieses latente Rasterbild ist anschließend mit Hilfe einer nicht dargestellten Entwicklereinheit entwickelt worden, indem die einzufärbenden Bereiche mit Hilfe der durch die Entwicklereinheit bereitgestellten Tonerteilchen zum Einfärben des latenten Rasterbildes eingefärbt worden sind.
Das Entwickeln des latenten Rasterbildes mit Tonerteilchen erfolgt vorzugsweise mit Hilfe einer sogenannten Tribo-Jump-Entwicklung, bei der von der Entwicklereinheit bereitgestellte elektrisch geladene Tonerteilchen durch die von einem elektrischen Feld auf diese in Richtung der einzufärbenden Bereiche des latenten Rasterbildes ausgeübte Kraft von der Entwicklereinheit zu diesen einzufärbenden Bereichen übertragen werden. Die zum Erzeugen des elektrischen Feldes erforderliche Spannung wird auch als Bias-Spannung bezeichnet. Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Schicht aus Tonerteilchen mit einer im Wesentlichen konstanten Schichtdicke durch die Entwicklereinheit bereitgestellt wird, die dann durch die Bias-Spannung nur auf die einzufärbenden Bereiche übertragen wird. Durch das Einstellen einer geeigneten Bias-Spannung ist dann die Intensität der Einfärbewirkung einfach steuerbar.
Zwischen den nicht einzufärbenden Bereichen des latenten Rasterbildes und der Entwicklereinheit wird durch die Bias-Spannung ein weiteres elektrisches Feld erzeugt, das auf die Tonerteilchen eine Kraft in Richtung der Entwicklereinheit ausübt, so dass keine Tonerteilchen von der Entwicklereinheit zu den nicht einzufärbenden Bereichen des Fotoleiterbandes 16 übertragen werden. In dem Dokument "Digital Printing – Technology and printing techniques of Oce digital printing presses", 9. Auflage, Februar 2005; ISBN 3-00-001081-5, ist auf Seite 222 in 8.22 beispielhaft ein Schema einer Tribo-Jump-Entwicklereinheit dargestellt und beschrieben.
Die Entwicklereinheit ist vorzugsweise schaltbar ausgeführt, sodass die Entwicklereinheit in einem ersten Schaltzustand ein Ladungsbild mit Tonerteilchen entwickelt und Tonerteilchen auf die mit Tonerteilchen einzufärbenden Bereiche des Ladungsbildes überträgt und in einem zweiten Schaltzustand unabhängig von dem Ladungsbild keine Tonerteilchen auf das Fotoleiterband 16 überträgt.
Das Fotoleiterband 16 ist ein umlaufendes endloses Band, das mit Hilfe von Umlenkwalzen (nicht dargestellt) geführt ist. Das Fotoleiterband 16 enthält elektrisch leitende Bestandteile, die mit einem Bezugspotential 18 elektrisch leitend verbunden sind. Auf der Mantelfläche 40 des Fotoleiterbandes 16 sind die Tonerschicht 38 der erzeugten Tonermarken 39 sowie Tonerschichten von Druckbildern angeordnet. Parallel zu der Mantelfläche 40 sind eine erste Elektrode 12 und eine zweite Elektrode 14 angeordnet, die im Ausführungsbeispiel als plattenförmige Elektroden 12, 14 ausgebildet sind. Die wirksamen Flächen der Elektroden 12, 14 und das als Gegenelektrode dienende Fotoleiterband 16 sind einander zugewandt, wobei die erste und die zweite Elektrode 12 und 14 vorzugsweise dieselbe wirksame Fläche aufweisen. Die erste Elektrode 12 und die Gegenelektrode bilden einen ersten Kondensator 13 und die zweite Elektrode 14 und die Gegenelektrode bilden einen zweiten Kondensator 15. Bei gleicher wirksamer Fläche der Elektroden 12, 14 und einem gleichen Abstand der Elektroden 12, 14 zur Gegenelektrode haben der erste Kondensator 13 und der zweite Kondensator 15 dieselbe Kapazität, wenn zwischen dem Fotoleiterband 16 keine Tonerschicht 38 und keine Tonerreste oder jeweils die gleiche Tonermenge vorhanden sind. Der Abstand zwischen Fotoleiterband 16 und den Elektroden 14, 16 wird auf einen Wert im Bereich 0,2 mm und 10 mm voreingestellt. Vorzugsweise beträgt dieser Abstand etwa 1 mm.
Die Messanordnung 10 weist weiterhin eine Schalteinheit 26 mit Umschaltern 46, 48 auf. In einem ersten Betriebsmodus der Messanordnung 10 verbinden die Umschalter 46, 48 in einem ersten Schaltzustand die Elektrode 12 mit einer zum Bezugspotential 18 positiven Spannungsquelle 42 und die Elektrode 14 mit einer zum Bezugspotential 18 negativen Spannungsquelle 44. Die Beträge der von den Spannungsquellen bereitgestellten Spannungen sind vorzugsweise gleich. Der Betrag der von der Spannungsquelle 42 abgegebenen positiven Spannung ist beispielsweise +10 V und der Betrag der von der Spannungsquelle 44 abgegebenen negativen Spannung ist beispielsweise –10 V in Bezug auf das Bezugspotential 18. Der erwähnte erste Betriebsmodus der Messanordnung 10 dient zum Ermitteln der Schichtdicke der Tonerteilchenschicht 38 und/oder zum Ermitteln der Flächendeckung der Tonerteilchenschicht 38 bei nicht vollflächig eingefärbten Tonermarken 39, insbesondere zum Einstellen der Punktgröße einzelner Bildpunkte im Druckbild bzw. zum Einstellen der Linienbreite.
Ein zweiter Betriebsmodus der Messanordnung 10 dient zum Ermitteln der Ladung der Tonerteilchen der Tonerteilchenschicht 38, wobei die Tonerteilchenschicht 38 zum Ermitteln der Ladung vorzugsweise eine vollflächig eingefärbte Tonermarke 39 mit einer bekannten gleichmäßigen Schichtdicke oder einer bekannten ungleichmäßigen Schichtdicke ist. Ferner kann im zweiten Betriebsmodus das Potential des Fotoleiterbandes 16 sowie eine Potentialänderung zwischen unterschiedlich geladenen und entladenen Bereichen ermittelt werden. Im zweiten Betriebsmodus sind die Spannungsquellen 42, 44 vorzugsweise so geschaltet, dass sie beide eine positive Gleichspannung von beispielsweise 10 V in Bezug auf das Bezugspotential 18 haben. Die Beträge der durch die Spannungsquellen 42, 44 im ersten und im zweiten Betriebsmodus bereitzustellenden Gleichspannungen sind insbesondere von der Form und der wirksamen Fläche der Elektroden 12, 14 und dem Abstand der Elektroden 12, 14 zur Gegenelektrode abhängig.
In einem zweiten Schaltzustand trennt die Schalteinheit 26 sowohl im ersten als auch im zweiten Betriebsmodus die Verbindungen zu den Spannungsquellen 42, 44 mit Hilfe der Umschalter 46, 48, schließt die beiden Elektroden 12, 14 kurz und stellt eine elektrische Verbindung zwischen den kurzgeschlossenen Elektroden 12, 14 und der Auswerteeinheit 24 her. Dadurch wird beim beschriebenen Ausführungsbeispiel im ersten Betriebsmodus die Ladungsdifferenz und im zweiten Betriebsmodus die Ladungssumme der Kondensatoren 13, 15 gebildet und der Auswerteeinheit 24 zugeführt. Durch das Umschalten in den zweiten Schaltzustand erfolgt jeweils eine Abtastung eines Messwerts. Dieser abgetastete Messwert wird einem Strom-Spannungs-Wandler 27 zugeführt, der den durch das abgetastete Messsignal bewirkten Stromfluss I in eine Spannung Ux wandelt. Diese Spannung Ux wird einer Auswerteeinheit 28 als Messsignal Ux zugeführt.
Der Schalteinheit 26 wird ein Taktsignal 34 eines Taktgebers der Auswerteeinheit 28 zugeführt. Die Taktfrequenz des Taktsignals 34 und somit die Schaltfrequenz f1, f2 der Umschalter 46, 48 der Schalteinheit 26 zum Umschalten der beiden Schaltzustände liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 300 Hz und 1 MHz. In Verbindung mit 7 wird nachfolgend ein für den jeweiligen Betriebsmodus geeignetes Impuls-Pausen-Verhältnis, bzw. ein geeignetes Tastverhältnis des Taktsignals 34 näher erläutert.
Das Umschalten der Kondensatoren 13, 15 infolge der Schaltzustände der Umschalter 46, 48 wird auch als Switched Capacitor-Technik bezeichnet. Weitere Einzelheiten zum Aufbau und weitere Ausführungen der Messanordnung 10 sind aus dem Dokument DE 101 51 703 A1 sowie dem parallelen US Patent 6 771 913 B2 bekannt, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung aufgenommen wird.
Die Auswerteeinheit 28 kann beispielsweise einen Filter, vorzugsweise einen Tiefpassfilter, und einen nachgeschalteten Verstärker aufweisen sowie alternativ oder zusätzlich ein Integrierglied. Ein von der Auswerteeinheit 28 erzeugtes Messsignal wird zur weiteren Verarbeitung einer weiteren Steuereinheit des Druckers oder Kopierers zugeführt. Wird, wie bereits erwähnt, ein Filter in der Auswerteeinheit 28 zur Auswertung verwendet, so kann der Filtertyp sowie die erforderlichen Filterparameter des Filters abhängig von der Schaltfrequenz und der daraus resultierenden Abtastfrequenz voreingestellt werden.
Wird die Tonerteilchenschicht 38 der Tonermarke 39 durch die Luftspalte der Kondensatoren 13, 15 auf dem Fotoleiterband 16 in Richtung des Pfeils 21 hindurchtransportiert, so wird zu jedem Abtastzeitpunkt bzw. zu jedem Umschaltzeitpunkt in den zweiten Schaltzustand im ersten Betriebsmodus die Kapazitätsdifferenz der beiden Kondensatoren 13, 15 und im zweiten Betriebsmodus die Summe der Kapazitäten der bei den Kondensatoren 13, 15 ermittelt. Die ohne Tonermarken im Erfassungsbereich der Messanordnung 10 gleichen Kapazitäten der Kondensatoren 13, 15 ändern sich, wenn Tonerteilchen im Bereich zwischen der jeweiligen Elektrode 12, 14 und der Gegenelektrode vorhanden sind, da die Tonerteilchen eine andere Dielektrizitätskonstante haben als die zwischen den Elektroden 12/16, 14/16 vorhandene Luft. Aus der Änderung der Kapazität zumindest eines der Kondensatoren 13, 15 kann im ersten Betriebsmodus die Schichtdicke der Tonerteilchenschicht ermittelt werden, die bei einer gleichmäßigen Verteilung der im jeweiligen Kondensator 13, 15 vorhandenen Tonerteilchen auf die wirksame Fläche des jeweiligen Kondensators 13, 15 vorhanden ist oder wäre. Auch die elektrische Ladung der Tonerteilchen der Tonerteilchenschicht 38 und die Ladung bzw. das Potential des Fotoleiterbandes 16 haben Einfluss auf das Messsignal Ux und können von der Auswerteeinheit 28 auf Grund des Verlaufs der abgetasteten Messwerte, d. h. des Messsignals Ux, bestimmt werden. Insbesondere kann die elektrische Ladung der Tonerteilchen der Tonerteilchenschicht 38 ermittelt werden, wenn die Tonermenge bzw. die Schichtdicke der Tonermarke im Erfassungsbereich bekannt ist.
In 2 ist ein Diagramm mit Signalverläufen 50, 52, 54 von mit Hilfe der Messanordnung 10 nach 1 abgetasteten Messwerten dargestellt, die in einem ersten Betriebsmodus zum Ermitteln der Schichtdicke der Tonerteilchenschicht 38 der Tonermarke 39 abgetastet worden sind. Die in 2 dargestellten Signalverläufe 50, 52, 54 geben einen theoretischen Signalverlauf des jeweiligen Messsignals an. Auf Grund der Messgenauigkeit der Messanordnung 10 und von Störeinflüssen sowie von Varianzen der Schichtdicke der Tonerteilchenschicht 38 weicht der tatsächliche Signalverlauf vom theoretischen Signalverlauf ab.
Der Signalverlauf 50 zeigt den Anteil am Gesamtsignalverlauf 54, der durch die von der ersten Elektrode 12 abgeführten Ladungsträger im zweiten Schaltzustand der Schalteinheit 26 bewirkt werden würde, wenn nur diese erste Elektrode 12 im zweiten Schaltzustand mit dem Eingang des Strom-Spannungs-Wandlers 27 verbunden wäre. In gleicher Weise gibt der Signalverlauf 52 den Anteil am Gesamtsignalverlauf 54 an, der durch die von der zweiten Elektrode 14 im zweiten Schaltzustand zum Strom-Spannungs-Wandler übertragenen Ladungsträgern bewirkt werden würde, wenn nur diese zweite Elektrode 14 im zweiten Schaltzustand mit dem Strom-Spannungs-Wandler 27 verbunden wäre. Durch die elektrische Verbindung zwischen den bzw. durch den Kurzschluss der beiden Elektroden 12, 14 im zweiten Schaltzustand wird jedoch die Differenz der Signalverläufe 50, 52 erzeugt, wodurch sich der Gesamtsignalverlauf 54 ergibt, der vom Strom-Spannungs-Wandler 27 als Messsignal Ux ausgegeben wird. Die vom Strom-Spannungs-Wandler 27 ausgegebenen Signalverläufe 50, 52, 54 der Ausgangsspannung Ux (Messsignal) entsprechen im Wesentlichen dem Signalverlauf des dem Strom-Spannungs-Wandler 27 zugeführten Stroms I. Die in 2 dargestellten Signalverläufe 50, 52, 54 werden erzeugt, wenn die Tonerteilchenschicht 38 zwischen den Elektroden 12, 14 und der Gegenelektrode bei einer Bewegung des Fotoleiterbandes 16 in Richtung des Pfeils 21 hindurchgeführt werden.
Bei einer solchen Bewegung des Fotoleiterbandes 16 wird die Tonermarke 39 zuerst in den Erfassungsbereich zwischen der Elektrode 12 und dem Fotoleiterband 16 eingebracht, wobei durch die kontinuierliche Transportbewegung des Fotoleiterbandes 16 der von der Tonermarke 39 bedeckte Anteil des Erfassungsbereichs kontinuierlich steigt, bis ein Maximum erreicht ist. Das Maximum kann z. B. erreicht sein, wenn die Tonermarke 39 den gesamten Erfassungsbereich bedeckt. Durch ein weiteres Bewegen des Fotoleiterbandes 16 in Transportrichtung 21 wird dann die Tonermarke 39 kontinuierlich aus dem Erfassungsbereich der Elektrode 12 herausgefördert, wodurch die vom Strom-Spannungs-Wandler 27 ausgegebene Spannung Ux wieder sinkt.
Ein gleicher Signalverlauf 52 ergibt sich durch das Transportieren der Tonermarke 39 in den Erfassungsbereich der Elektrode 14 und das nachfolgende Heraustransportieren der Tonermarke 39 aus dem Erfassungsbereich der Elektrode 14. Zumindest im ersten Betriebsmodus ist es vorteilhaft, wenn die Spannungsquellen 42, 44 unterschiedliche Spannungen bzw. eine unterschiedliche Polarität in Bezug auf das Bezugspotential haben, wobei die Spannungsquelle 42 eine positive Spannung und die Spannungsquelle 44 eine negative Spannung in Bezug auf das Bezugspotential 18 erzeugen. Durch die Differenzbildung der Signalverläufe 50, 52 ergibt sich der Signalverlauf 54, den der Strom-Spannungs-Wandler 27 als Signal Ux der Auswerteeinheit 28 zuführt. Weisen die Spannungsquellen 42, 44 unterschiedliche Polaritäten auf, werden die Signalverläufe 50, 52 addiert. Alternativ können die Signalverläufe 50, 52 subtrahiert werden, wenn die Spannungsquellen 42, 44 dieselbe Polarität aufweisen.
In 3 sind die Elektroden 12 und 14 der Messanordnung 10 nach 1 und der Potentialverlauf eines geladenen und eines entladenen Bereichs des Fotoleiterbandes 16 schematisch dargestellt. Beim Antrieb des Fotoleiterbandes 16 in Richtung des Pfeils P1 werden die geladenen und der entladene Bereich des Fotoleiterbandes 16 an den Elektroden 12, 14 vorbeigeführt, wie dies durch die Anordnung der Elektroden und des Potentialverlaufs für eine Erfassungsposition in 3 beispielhaft gezeigt ist.
Wie bereits in Verbindung mit 1 erläutert, wird das Fotoleiterband 16 auf ein Potential von beispielsweise –450 V in Bezug auf das Bezugspotential des Druckers oder Kopierers aufgeladen. Die mit Toner einzufärbenden Bereiche werden bei dem Aufzeichnungsverfahren des Ausführungsbeispiels auf etwa –50 V entladen. Die zum Einfärben der einzufärbenden Bereiche von der Entwicklereinheit bereitgestellten Tonerteilchen sind beispielsweise auf ein Potential von –100 bis –200 V geladen. Dadurch hat ein mit Tonerteilchen eingefärbter, einzufärbender bzw. entladener Bereich des Fotoleiterbandes 16 ein von der elektrischen Ladung der Tonerteilchen abhängiges Potential im Bereich von beispielsweise –150 V bis –250 V. Der vom Signalverlauf 56 des einzufärbenden Bereichs abweichende Signalverlauf des eingefärbten Bereichs des Potentials ist mit Hilfe einer Strichlinie 58 dargestellt.
Die Sollwerte für die Potentiale werden insbesondere durch voreingestellte Parameter zum Steuern und Regeln des elektrografischen Bilderzeugungsprozesses beeinflusst und/oder festgelegt. Insbesondere kann der Wert des Potentials, auf den das Fotoleiterband 16 geladen wird sowie der Wert des Potentials, auf das die einzufärbenden Bereiche des Fotoleiterbandes 16 entladen werden, geändert werden. Die Änderungen haben jeweils Einfluss auf das durch die elektrisch geladenen Tonerteilchen in den mit Tonerteilchen eingefärbten Bereichen des Fotoleiterbandes 16 geänderte Potential.
Mit Hilfe der Messanordnung 10 nach 1, d. h. mit einer solchen oder ähnlich aufgebauten kapazitiven Messanordnung, können somit sowohl die Schichtdicke als auch das Potential des Fotoleiters 16 und die elektrische Ladung der Tonerteilchen der Tonerschicht 38 ermittelt werden. Insbesondere wird durch die Messanordnung 10 der Potentialunterschied zwischen den geladenen Bereichen des Fotoleiterbandes 16 und den entladenen Bereichen des Fotoleiterbandes 16 sowie zwischen den geladenen Bereichen des Fotoleiterbandes 16 und den mit Tonerteilchen eingefärbten Bereichen des Fotoleiterbandes 16 ermittelt. Der Fotoleiter 16 kann durch eine unterschiedliche Lichtintensität und/oder durch eine unterschiedliche Lichteinwirkdauer auf ein gewünschtes Potential entladen werden.
Es ist vorteilhaft, zum Kalibrieren der Messanordnung 10 für den zweiten Betriebsmodus einen Kalibriermodus vorzusehen, bei dem mehrere auf unterschiedliche Potentiale entladene Bereiche erzeugt werden, die mit Hilfe der Messanordnung 10 nach 1 nacheinander erfasst werden. Dabei können sowohl die Potentialunterschiede zwischen den geladenen Bereichen des Fotoleiters 16 und jeweils einem entladenen Bereich des Fotoleiters 16 und/oder die Potentialunterschiede zwischen den unterschiedlich entladenen Bereichen ermittelt werden. Die entladenen Bereiche des Fotoleiters 16 bzw. die mit Tonerteilchen eingefärbten entladenen Bereiche werden aufgrund ihres geringeren Potentials auch als Potentialtopf bezeichnet.
In 4 sind die Signalverläufe 60, 62, 64, 66 beim Betrieb der Messanordnung 10 im zweiten Betriebsmodus dargestellt. Im zweiten Betriebsmodus erzeugen die Spannungsquellen 44, 46 die gleiche Spannung, vorzugsweise erzeugen die erste und die zweite Spannungsquelle 44 jeweils eine positive Spannung in Bezug auf das Bezugspotential 18 des Druckers oder Kopierers. Dadurch werden beide Kondensatoren 13, 15 im ersten Schaltzustand der Schalter 46, 48 mit der gleichen Ladespannung elektrisch verbunden.
Durch das Umschalten der Schalter 46, 48 in den zweiten Schaltzustand wird die Summe der Ladungen der Kondensatoren 13, 15 gebildet, die den Strom I bewirken, der zwischen den Elektroden 12, 14 und dem Strom-Spannungs-Wandler 27 fließt. Der Signalverlauf 60 wird bei einer Bewegung des Fotoleiterbandes 16 in Richtung P1 erzeugt, wenn der Potentialtopf an der ersten Elektrode 12 vorbeigeführt wird. Der Signalverlauf 62 wird erzeugt, wenn der Potentialtopf an der Elektrode 14 vorbeigeführt wird. Die Signalverläufe 60, 62 sind in gleicher Weise, wie die Signalverläufe 50, 52 nur zur Verdeutlichung des resultierenden Signalverlaufs 64 gezeigt. Der resultierende Signalverlauf wird vom Strom-Spannungs-Wandler 27 als Messsignal Ux ausgegeben, wenn der Potentialtopf nacheinander an der ersten Elektrode 12 und anschließend an der Elektrode 14 vorbeigeführt wird.
Die Elektroden 12, 14 haben nur einen relativ geringen seitlichen Abstand zueinander, der kürzer ist, als die Länge des entladenen Bereichs auf der Mantelfläche 40 des Fotoleiterbandes 16. Daraus resultierend wird dem Strom-Spannungs-Wandler 27 bei jeder Umschaltung der Schalter 46, 48 in den zweiten Schaltzustand ein Strom I zugeführt, der in eine Spannung Ux gewandelt wird. Dadurch ergibt sich ein aus einer Vielzahl von Stromabtastwerten erzeugter Signalverlauf 64 der Spannung Ux, der bzw. die als Messsignal ausgegeben und der Auswerteeinheit 28 zugeführt wird. Insbesondere mit Hilfe der ermittelten Maximalspannung des Signalverlaufs Ux sowie des Anstiegs des Signalverlaufs Ux in einzelnen Zeitbereichen kann das Potential der elektrischen Ladung der Tonerteilchen mit Hilfe der Auswerteeinheit 28 ermittelt werden.
Durch Störeinflüsse können einzelne Abtastwerte stark vom korrekten Signalverlauf abweichen, wodurch sich eine fehlerhafte Messwerterfassung ergeben könnte. Es ist vorteilhaft, den Strom-Spannungs-Wandler 27 mit einem Tiefpassfilter und/oder einem Integrierglied zu kombinieren oder diesen/diese nachgeschaltet anzuordnen. Das Tiefpassfilter bzw. das Integrierglied kann auch in der Auswerteeinheit 28 angeordnet sein. Der mit Hilfe eines Tiefpassfilters aus dem Signalverlauf 64 erzeugte Signalverlauf ist in 4 als Signalverlauf 66 beispielhaft dargestellt.
In 5 ist beispielhaft ein Integrierglied zum Integrieren des vom Strom-Spannungs-Wandler 27 ausgegebenen Signals Ux dargestellt. Das vom Integrierglied ausgegebene integrierte Signal ist in 5 mit Uy bezeichnet. Das Signal Uy ergibt sich nach folgender Gleichung: Uy(t) ~ ∫Ux(t)dt = ∫k·i(t)dt = ∫k·C dPotdt dt =k·C·Pot
Hierbei ist:

Pot: = die Spannung die am Kondensator angelegt wird (Potential der Oberfläche),
C: = die Kapazität der Kondensatoren 13, 15,
k: = ein konstanter Faktor,
i(t): = der Verschiebestrom des Kondensators,
Ux: = die Ausgangsspannung des Strom-Spannungs-Wandlers, und
Uy: = das erhaltene Messsignal nach der Integration.

Der Verschiebestrom i(t) ist der durch die in den Kondensatoren 13, 15 gespeicherten Ladungen bewirkte Strom, der in 1 mit I bezeichnet ist. Bei jedem Umschalten der Umschalter 46, 48 in den zweiten Schaltzustand wird dieser Verschiebestrom erneut erzeugt. Die Ladung der Kondensatoren 13, 15 und der von der Ladung abhängige Verschiebestrom ist vom Oberflächenpotential des Fotoleiterbandes 16 und von den gegebenenfalls darauf angeordneten elektrisch geladenen Tonerteilchen abhängig. Durch die Abtastvorgänge wird der Verschiebestrom wiederholt erzeugt und erfasst. Die wiederholt erfassten Verschiebeströme können mit Hilfe der Integration des Messsignals nach der Strom-Spannungs-Wandlung aufintegriert werden, wodurch das Stromsignal bzw. das Messsignal vervielfacht werden kann.
Beim reinen Erfassen unterschiedlicher Oberflächenpotentiale des Fotoleiterbandes 16 sind die Kapazitäten der Kondensatoren 13, 15 konstant. Beim Ermitteln der elektrischen Ladung der Tonerteilchen wird von einer konstanten bekannten Schichtdicke und somit einer bekannten Kapazitätsänderung des Kondensators bzw. der Kondensatoren 13, 15 ausgegangen, die beim Ermitteln der elektrischen Ladung der Tonerteilchen durch die Auswerteeinheit 28 berücksichtigt wird. Bei der Schichtdickenmessung im ersten Betriebsmodus ist das Messsignal I bzw. Ux ebenfalls proportional zur Schichtdicke. Das Messsignal wird dabei jedoch durch die Änderung der Kapazität des jeweiligen Kondensators 13, 15 durch das Hinein- bzw. Heraustransportieren der Tonerteilchenschicht 38 bewirkt, da sich durch die Tonerteilchenschicht das Dielektrikum im jeweiligen Kondensator 13, 15 und somit die Ladung des Kondensators ändert. Die im jeweiligen Kondensator 13, 15 gespeicherte Ladung Q ergibt sich aus der folgenden Gleichung: Q = U × C
Bei gleicher Ladespannung U speichert der jeweilige Kondensator 13, 15 eine der Kapazität entsprechende Ladung, die beim Entladen einen Entladestromfluss (Verschiebestrom) bewirkt. Die Summe der Ladungen Q des ersten Kondensators 13 und des zweiten Kondensators 15 bewirkt einen Stromfluss I zum Strom-Spannungs-Wandler 27. Ausgehend vom Verlauf des Stromflusses I bzw. des Messsignals Ux ermittelt die Auswerteeinheit 28 als Messergebnis das Ladepotential des Fotoleiters 16, das Entladepotential des Fotoleiters 16, die Schichtdicke der Tonerteilchenschicht 38, die Flächendeckung der Tonerteilchenschicht 38 und/oder die elektrische Ladung der Tonerteilchen der Tonerteilchenschicht 38. Dazu analysiert die Auswerteeinheit 28 insbesondere den qualitativen Verlauf des Messsignals sowie das zeitliche Auftreten bestimmter Signaländerungen und absolute Signalunterschiede. Bei einer Integration des Signalverlaufs Ux tritt das Problem auf, dass der Integrator keinen definierten Nullpunkt besitzt. Durch einen kurzzeitigen Leckstrom wird das Ausgangssignal Uy des Integrators dauerhaft verfälscht. Daher sollte ein Integrator eingesetzt werden, bei dem der integrierte Wert Uy zurückgesetzt oder gelöscht werden kann.
Alternativ zu dem in 5 gezeigten Integrator kann der in 6 dargestellte Tiefpassfilter verwendet werden, der insbesondere eine große Zeitkonstante aufweist. Durch die große Zeitkonstante wirkt der Tiefpass wie ein Integrator mit dem Unterschied, dass das Signal Uy zumindest in größeren Messpausen immer wieder auf einen Ausgangswert, insbesondere auf "0", zurückgeführt wird.
In 7 ist der Verlauf des Signals 34 zum Ansteuern der Schalter 46, 48 im ersten Betriebsmodus als Verlauf 34A und im zweiten Betriebsmodus als Verlauf 34B dargestellt. Die Elektroden 12, 14 sind durch die Umschalter 46, 48 mit dem Strom-Spannungs-Wandler 27 verbunden, wenn das Signal 34 in den dargestellten Verläufen 34A und 34B den Signalzustand 1 hat. Im ersten Betriebsmodus sind die Schalter für den Zeitraum Δt1 mit den Spannungsquellen 42, 44 und für einen Zeitraum Δt2 im zweiten Schaltzustand mit dem Strom-Spannungs-Wandler 27 verbunden. Im zweiten Betriebsmodus verbinden die Umschalter 46, 48 die Elektroden 12, 14 für jeweils eine Zeit Δt2 mit den Spannungsquellen 42, 44 und für jeweils eine Zeit Δt1 mit dem Strom-Spannungs-Wandler 27. Die Umschalter 46, 48 werden somit im ersten Betriebsmodus mit einem umgekehrten Tastverhältnis, d. h. in einem umgekehrten Impuls-Pausen-Verhältnis, angesteuert wie im zweiten Betriebsmodus. Das Tastverhältnis gibt dabei das Verhältnis der Zeitdauer Δt1 bzw. Δt2 des eingeschalteten Zustands (Impulsdauer) zur Gesamtzeitdauer T des eingeschalteten und ausgeschalteten Zustands an, wobei T = Δt1 + Δt2 ist. Die Gesamtzeitdauer T ist somit die Zeitdauer T eines Schaltzyklus. Im eingeschalteten Zustand verbinden die Umschalter 46, 48 die Elektroden 12, 14 mit dem Strom-Spannungs-Wandler 27 und im ausgeschalteten Zustand verbinden die Umschalter 46, 48 die Elektroden 12, 14 mit den Spannungsquellen 42, 44. Beim Verlauf 34A ist das Tastverhältnis = Δt1/T, d. h. 0,1, und beim Verlauf 34B ist das Tastverhältnis = Δt2/T, d. h. 0,9.
Mit Hilfe der beschriebenen Vorgehensweise kann die Messanordnung 10 sowohl als Tonermarkensensor zum Ermitteln der Schichtdicke und/oder des Einfärbegrades einer Tonermarke 39 als auch zur Potentialmessung sowie zur Messung der elektrischen Ladung der Tonerteilchen genutzt werden. Wie in 7 dargestellt, werden zur Potentialmessung und zum Ermitteln der elektrischen Ladung der Tonerteilchen ein Tastverhältnis von < 0,5 und zur Schichtdickenmessung ein Tastverhältnis von > 0,5 gewählt. Dadurch sind bei der Potentialmessung die Elektroden 12, 14 der Kondensatoren 13, 15 für einen relativ großen Zeitraum mit dem Eingang des Strom-Spannungs-Wandler 27 verbunden.
Im ersten Betriebsmodus ist ein relativ geringes Tastverhältnis, vorzugsweise im Bereich zwischen 0,001 und 0,2, und im zweiten Betriebsmodus ist ein relativ großes Tastverhältnis, vorzugsweise im Bereich von 0,8 bis 0,999, sinnvoll. Es kann auch ein anderes wesentlich geringeres bzw. höheres Tastverhältnis gewählt werden, wenn mit Hilfe der Umschalter 46, 48 eine entsprechend hohe Umschaltfrequenz f1, f2 bei einer ausreichend genauen Abtastung des Signalverlaufs möglich ist.
Die Erfindung kann auch mit kapazitiven Messanordnungen durchgeführt werden, die nur einen Kondensator 13, 15 aufweisen. Dann wird nicht die Differenz bzw. die Summe der Ladung der Kondensatoren gebildet, sondern die Ladung des nur einen Kondensators wird zur Auswertung herangezogen.
Im zweiten Betriebsmodus ist es auch möglich, dass die Elektroden 12, 14 bzw. bei kapazitiven Messanordnungen mit nur einer Elektrode nur die eine Elektrode dauerhaft mit dem Eingang des Strom-Spannungs-Wandler 27 verbunden ist. Die Änderung des Potentials bewirkt dann eine Änderung des Stroms I, der zwischen der Elektrode/den Elektroden 12, 14 und dem Strom-Spannungs-Wandler 27 fließt. Durch die Erfindung können sowohl die Schichtdicke und damit die Tonermenge der Tonermarke 39 als auch das Potential bzw. die elektrische Ladung der zum Einfärben von einzufärbenden Bereichen des Fotoleiters 16 verwendeten Tonerteilchen mit demselben Sensor (Messanordnung 10) erfasst werden. Dadurch können verschiedenartige Messungen mit nur einem Sensor durchgeführt werden. Dies ist kostengünstig und erfordert nur einen relativ geringen Platzbedarf im Drucker oder Kopierer.
Mit Hilfe der ermittelten elektrischen Ladung der Tonerteilchen kann die Auswerteeinheit 28 den Ladungszustand der Tonerteilchen in der Entwicklereinheit auf einfache Art und Weise bestimmen. Insbesondere kann ermittelt werden, ob die elektrische Ladung der Tonerteilchen für einen qualitativ hochwertigen Bilderzeugungsprozess ausreichend ist. Erforderlichenfalls kann durch das Aktivieren von Antriebselementen der Entwicklereinheit eine triboelektrische Aufladung der Tonerteilchen in der Entwicklereinheit durch einen mechanischen Mischvorgang eines aus Trägerteilchen und Tonerteilchen bestehenden Zweikomponentengemischs durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann Toner aus der Entwicklereinheit abgeführt werden, sodass neue Tonerteilchen aus einem Tonervorratsbehälter in die Entwicklereinheit nachgefördert werden, die bessere triboelektrische Ladungseigenschaften aufweisen. Zum Abführen von einer großen Menge Toner aus der Entwicklereinheit können beispielsweise vollflächig eingefärbte Druckbilder erzeugt und auf ein Trägermaterial umgedruckt werden. Dieses Trägermaterial wird dann als Makulatur abgeführt.
Alternativ oder zusätzlich können Bilderzeugungsparameter des Druckers oder Kopierers entsprechend angepasst werden, um die Auswirkungen von einem von einem Sollzustand abweichenden Ladungszustand der Tonerteilchen zumindest teilweise zu kompensieren.
Die Erfindung ist beispielhaft in Verbindung mit einem Fotoleiterband 16 beschrieben worden. Anstelle des Fotoleiterbandes 16 kann jedoch auch ein anderer Zwischenbildträger, insbesondere eine Fotoleitertrommel, ein Transferband und/oder eine Transfertrommel eingesetzt werden.
Die Erfindung kann vorteilhaft bei elektrografischen Druck- oder Kopiergeräten eingesetzt werden, deren Aufzeichnungsverfahren zur Bilderzeugung insbesondere auf dem elektrofotografischen, magnetografischen oder ionografischen Aufzeichnungsprinzip beruhen. Ferner können die Druck- oder Kopiergeräte ein Aufzeichnungsverfahren zur Bilderzeugung nutzen, bei dem ein Bildaufzeichnungsträger direkt oder indirekt elektrisch punktweise angesteuert wird. Die Erfindung ist jedoch nicht auf solche elektrografischen Druck- oder Kopiergeräte beschränkt.

10: Messanordnung
12, 14: Elektroden
13, 15: Kondensatoren
16: Fotoleiterband
18: Bezugspotential
24: Auswerteeinheit
26: Schalteinheit
27: Strom-Spannungs-Wandler
28: Auswerteeinheit
34: Taktsignal
38: Tonerteilchenschicht
40: Mantelfläche
42, 44: Spannungsquellen/Ladespannungen
46, 48: Umschalter
50 bis 66: Signalverläufe
58: Strichlinie
f1, f2: Schaltfrequenz
Ux, I, Uy: Messsignale

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10151703 A1 [0002, 0030]
- US 3918395 [0003]
- WO 91/18287 [0004]
- DE 4336690 C2 [0004]
- US 6771913 B2 [0030]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- "Digital Printing – Technology and printing techniques of Oce digital printing presses", 9. Auflage, Februar 2005; ISBN 3-00-001081-5 [0023]

Claims

Vorrichtung zum Erfassen eines elektrischen Potentials sowie von elektrischen Ladungen in einem Drucker oder Kopierer, mit einer Messanordnung (10), die eine erste Elektrode (12, 14) und mindestens eine der ersten Elektrode (12, 14) gegenüberliegende zweite Elektrode aufweist, mit einem endlosen Zwischenbildträger (16), auf dessen Mantelfläche (40) ein Tonerbild erzeugbar ist, mit einer Antriebseinheit, die den Zwischenbildträger (16) antreibt, sodass dessen Mantelfläche (40) umlaufend an der dieser gegenüberliegenden ersten (12, 14) Elektrode vorbeigeführt wird, mit einer mit der ersten Elektrode (12, 14) elektrisch verbundenen Auswerteeinheit (27, 28), wobei die Auswerteeinheit (27, 28) einen zwischen der ersten Elektrode (12, 14) und der Auswerteeinheit (27, 28) fließenden elektrischen Strom (I) erfasst, und wobei die Auswerteeinheit (27, 28) mit Hilfe des erfassten Stroms (I) eine Potentialänderung des elektrischen Potentials der Mantelfläche (40) des Zwischenbildträgers (16) in einem der ersten Elektrode (12, 14) gegenüberliegenden Erfassungsbereich und/oder die Ladung von im Erfassungsbereich angeordneten Tonerteilchen ermittelt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Zwischenbildträger ein Fotoleiter (16) dient, dessen Mantelfläche (40) auf ein erstes Potential aufladbar und mit Hilfe eines Zeichengenerators bereichsweise auf ein zweites Potential entladbar ist, wobei mindestens ein auf das erste Potential geladener und mindestens ein auf das zweite Potential entladener oder mindestens ein auf das zweite Potential entladener und mindestens ein auf das erste Potential geladener Bereich des Fotoleiters (16) durch den Antrieb des Fotoleiters (16) den Erfassungsbereich nacheinander passieren, wobei vorzugsweise mindestens eine Schicht des Fotoleiters (16) die zweite Elektrode bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Entwicklereinheit den mindestens einen entladenen oder den mindestens einen geladenen Bereich mit einer Schicht (38) aus elektrisch geladenen Tonerteilchen einfärbt, wobei mindestens ein geladener Bereich und ein mit Tonerteilchen eingefärbter Bereich (39) oder mindestens ein entladener und ein mit Tonerteilchen eingefärbter Bereich (39) des Fotoleiters (16) durch den Antrieb des Fotoleiters (16) den Erfassungsbereich passierten.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe einer Bilderzeugungseinheit auf dem Zwischenbildträger (16) mindestens ein mit Tonerteilchen eingefärbter Bereich (39), vorzugsweise als Tonermarke, erzeugbar ist, und dass mindestens ein mit Tonerteilchen eingefärbter Bereich (39) und ein nicht mit Tonerteilchen eingefärbter Bereich oder ein nicht mit Tonerteilchen eingefärbter Bereich und ein mit Tonerteilchen eingefärbter Bereich (39) des Zwischenbildträgers (16) den Erfassungsbereich durch den Antrieb des Zwischenbildträgers (16) jeweils nacheinander passierten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (27, 28) mit Hilfe des erfassten Stroms (I) die Ladung der Tonerteilchen der eingefärbten Bereiche (39), die Schichtdicke der erzeugten Tonerteilchenschicht (38) und/oder der Potentialunterschied zwischen dem entladenen und dem geladenen Bereich, vorzugsweise das Potential des entladenen und/oder des geladenen Bereichs, ermittelt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (27, 28) mindestens einen Tiefpassfilter und/oder ein Integrierglied umfasst, und dass vorzugsweise die Summe der in mehreren Erfassungszyklen ermittelten Ströme gebildet wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (27, 28) mit Hilfe mindestens eines ersten Messvorgangs die Schichtdicke der Tonerteilchen im eingefärbten Bereich (39) ermittelt und dass die Auswerteeinheit (27, 28) mit Hilfe mindestens eines zweiten Messvorgangs die elektrische Landung der Tonerteilchen ermittelt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (27, 28) den Strom zu Abtastzeitpunkten wiederholt ermittelt, und dass die Auswerteeinheit (27, 28) einen ersten Teil der Messwerte dem ersten Messvorgang und einen zweiten Teil der Messwerte dem zweiten Messvorgang zuordnet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messanordnung (10) mindestens einen kapazitiven Sensor umfasst, der vorzugsweise zwei in Umlaufrichtung (21) des Zwischenbildträgers (16) hintereinander angeordnete Kondensatoren (13, 15) aufweist, dass die Kondensatoren (13, 15) zum Erzeugen eines Abtastwerts mit in Bezug auf ein Bezugspotential (18) entgegengesetzten Polaritäten aufweisende Ladespannungen (42, 44) zum Aufladen der Kondensatoren (13, 15) beaufschlagt werden, wobei die Kondensatoren (13, 15) nach einem Aufladevorgang kurzgeschlossen werden, wodurch eine Ladungsdifferenz erzeugt wird, die als Abtastwert weiterverarbeitet wird, indem diese Ladungsdifferenz den Stromfluss (I) zwischen den kurzgeschlossenen Elektroden (12, 14) und der Auswerteeinheit (27, 28) bewirkt, oder wobei die Kondensatoren nach dem Aufladevorgang jeweils mit einem Eingang der Auswerteeinheit (27, 28) verbunden werden, die die Ladungsdifferenz der Kondensatoren (13, 15) ermittelt, oder dass die Kondensatoren (13, 15) zum Erzeugen eines Abtastwertes in Bezug auf ein Bezugspotential (18) dieselbe Polarität aufweisenden Ladespannungen zum Aufladen der Kondensatoren (13, 15) beaufschlagt werden, wobei die Kondensatoren nach dem Aufladevorgang jeweils mit einem Eingang der Auswerteeinheit (27, 28) verbunden werden, die die Ladungsdifferenz der Kondensatoren (13, 15) ermittelt.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Tastverhältnis beim ersten Messvorgang > 0,5 ist und beim zweiten Messvorgang < 0,5; wobei das Tastverhältnis das Verhältnis der Zeitdauer (Δt1, Δt2) der Verbindung der ersten Elektrode (12, 14) mit der Auswerteeinheit (27, 18) zur Gesamtzeitdauer (T) eines Schaltzyklus angibt.
Verfahren zum Erfassen eines elektrischen Potentials sowie von elektrischen Ladungen in einem Drucker oder Kopierer, bei dem auf einer Mantelfläche (40) eines endlosen Zwischenbildträgers (16) ein Ladungsbild mit unterschiedlich geladenen Bereichen erzeugt wird, ein einer ersten Elektrode (12, 14) einer Messanordnung gegenüberliegender Erfassungsbereich erfasst wird, wobei die eine Messanordnung (10), die eine erste Elektrode (12, 14) und mindestens eine der ersten Elektrode (12, 14) gegenüberliegende zweite Elektrode aufweist und wobei der Erfassungsbereich zwischen der ersten und der zweiten Elektrode liegt, wobei der Zwischenbildträger (16) angetrieben wird, sodass dessen Mantelfläche (40) umlaufend an der der Mantelfläche (40) gegenüberliegend angeordneten ersten Elektrode (12, 14) vorbeigeführt wobei ein zwischen einer Auswerteeinheit (27, 28) und der ersten Elektrode (12, 14) fließender elektrischer Strom (I) durch die Auswerteeinheit (27, 28) erfasst wird, und wobei mit Hilfe der Auswerteeinheit (27, 28) durch den erfassten Strom eine Potentialänderung des elektrischen Potentials der Mantelfläche (40) des Zwischenbildträgers (16) in dem der ersten Elektrode (12, 14) gegenüberliegenden Erfassungsbereich und/oder die Ladung von der im Erfassungsbereich angeordneten Tonerteilchen ermittelt wird.