DE69216957T2 - Überwachung der Farb-Entwicklungseinheit in einem drei-Niveau-Bilderzeugungsgerät mit Hervorhebung der Farbe - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft allgemein die Bilderzeugung mit Farbhervorhebung und insbesondere die Bildung von Drei-Niveau-Bildem mit Farbhervorhebung in einem Durchgang.
• Die Erfindung kann auf dem Gebiet der elektrostatographischen Bilderzeugung oder des Druckens verwendet werden. Es ist in der Praxis der herkömmlichen, elektrostatographischen Bilderzeugung das allgemeine vorgehen, elektrostatische Ladungsbilder auf einer elektrostatographischen Oberfläche zu erzeugen, indem ein Photorezeptor zuerst gleichförmig aufgeladen wird. Der Photorezeptor umfaßt eine ladungenzurückhaltende Oberfläche. Die Ladung wird nach Maßgabe eines Musters von Anregungsstrahlung selektiv zerstreut, das den ursprünglichen Bildern entspricht. Die selektive Zerstreuung der Ladung läßt ein latentes Ladungsmuster auf der Bilderzeugungsoberfläche zurück, das den durch die Strahlung nicht belichteten Bereichen entspricht.
• Dieses Ladungsmuster wird durch Entwickeln mit Toner sichtbar gemacht. Der Toner ist allgemein ein farbiges Pulver, das durch elektrostatische Anziehung an dem Ladungsmuster anhaftet.
• Das entwickelte Bild wird dann an der Bilderzeugungsoberfläche fixiert oder auf einen Empfangsträger, wie unbehandeltes Papier, übertragen, auf dem es durch geeignete Einschmelztechniken fixiert wird.
• Der Grundgedanke der elektrostatographischen Drei-Niveau-Bilderzeugung mit Farbhervorhebung ist in US-A-4,078,929 beschrieben, das auf den Namen von Gundlach erteilt worden ist. Das an Gundlach erteilte Patent lehrt die Verwendung von elektrostatographischer Drei-Niveau-Bilderzeugung als ein Mittel, eine Bilderzeugung mit Farbhervorhebung in einem einzigen Durchgang zu erzielen. Wie es darin geoffenbart ist, wird das Ladungsmuster mit Tonerteilchen einer ersten und einer zweiten Farbe entwickelt. Die Tonerteilchen von einer der Farben sind positiv geladen und die Tonerteilchen der anderen Farbe sind negativ geladen. Bei einer Ausführungsform werden die Tonerteilchen einem Entwickler zugeführt, der eine Mischung aus reibungselektrisch relativ positiven und relativ negativen Trägerteilchen umfaßt. Die Trägerteilchen tragen jeweils die relativ negativen und relativ positiven Tonerteilchen. Ein solcher Entwickler wird allgemein dem Ladungsmuster zugeführt, indem er über die Bilderzeugungsoberfläche geschüttet wird, die das Ladungsmuster trägt. Bei einer anderen Ausführungsform werden die Tonerteilchen dem Ladungsmuster durch ein Paar Magnetbürsten dargeboten. Jede Bürste führt einen Toner einer Farbe und einer Ladung zu. Bei einer noch anderen Ausführungsform sind die Entwicklungssysteme auf ungefähr die Hintergrundspannung vorgespannt Solches Vorspannen ergibt ein entwickeltes Bild verbesserter Farbschärfe.
• Bei der elektrostatographischen Bilderzeugung mit Farbhervorhebung, wie sie durch Gundlach gelehrt wird, wird der elektrostatographische Kontrast auf der ladungenzurückhaltenden Oberfläche oder dem Photorezeptor auf drei Niveaus unterteilt, statt zwei Niveaus, wie es der Fall bei der herkömmlichen, elektrostatographischen Bilderzeugung ist. Der Photorezeptor wird typischerweise auf -900 Volt aufgeladen. Er wird bildweise belichtet, so daß ein Bild, das geladenen Bildbereichen entspricht (die nachfolgend durch Entwicklung des geladenen Bereiches entwickelt werden, d.h. CAD), auf dem vollen Photorezeptorpotential (Vcad oder Vddp) bleibt. Vddp ist die Spannung auf dem Photorezeptor aufgrund des Spannungsverlustes, während der Photorezeptor (P/R) bei Abwesenheit von Licht aufgeladen bleibt, was sonst als Dunkelzerfall bekannt ist. Das andere Bild wird belichtet, den Photorezeptor auf sein Restpotential, d.h. Vdad oder VC (typischerweise -100 Volt) zu entladen, das den entladenden Bereichen des Bildes entspricht, die nachfolgend durch Entwicklung der entladenen Bereiche (DAD) entwikkelt werden, und der Hintergrundbereich wird so belichtet, daß das Photorezeptorpotential auf den halben Wert zwischen den Vcad und dem Vdad Potential (typischerweise -500 Volt) verringert wird, und wird als Vweiß oder VW bezeichnet. Der Entwickler zum Entwickeln der aufgeladenen Bereiche ist typischerweise ungefähr 100 Volt näher an Vcad als Vweiß (ungefähr -600 Volt) vorgespannt, und das Entwicklersystem für die Entwicklung der entladenen Bereiche ist auf ungefähr -100 Volt näher an Vdad als an Vweiß (ungefähr 400 Volt) vorgespannt. Wie man erkennt, muß die Hervorhebungsfarbe keine verschiedene Farbe sein, sondern kann andere unterscheidende Eigenschaften aufweisen, beispielsweise kann ein Toner magnetisch und der andere nichtmagnetisch sein.
• Die vorliegende Erfindung schafft in einem Verfahren zum Erzeugen von Drei-Niveau-Bildern auf einer ladungenzurückhaltenden Oberfläche, während des Betriebs einer Drei-Niveau-Bilderzeugungsvorrichtung, wobei die Schritte einschließen: Bewegen der genannten ladungenzurückhaltenden Oberflächen an einer Mehrzahl von Arbeitstationen vorbei, die einschließen eine Aufladestation, wo die genannte ladungenzurückhaltende Oberfläche gleichförmig aufgeladen wird, eine Mehrzahl von Entwicklungsbaueinheiten zum Entwickeln latenter Bilder und eine Beleuchtungsstation zum Entladen der genannten ladungenzurückhaltenden Oberfläche; gleichförmiges Aufladen der genannten ladungenzurückhaltende Oberfläche; Bilden mindestens eines Spannungsprüfmusters auf der genannten ladungenzurückhaltenden Oberfläche, wobei das oder jedes Prüfmuster ein Spannungsniveau hat, das einem entsprechenden Niveau der genannten Drei- Niveau-Bilder entspricht; Verwenden eines ersten Meßfühlers, Erfassen des Spannungsniveaus von einem der genannten Prüfmuster vor der Entwicklung; gekennzeichnet durch Entwickeln des genannten einen Prüfmusters; Verwenden eines zweiten Meßfühlers, der nach einer genannten Entwicklungsbaueinheiten angeordnet ist, Erfassen des Spannungsniveaus des genannten einen Prüfmusters nach Entwicklung; Vergleichen der Differenz bei den genannten Spannungsniveaus zu einem Sollwert; und Initiieren eines Vorrichtungszyklusstillstands, wenn die Differenz zwischen den genannten Spannungsniveaus größer als der genannte Sollwert ist.
• Vorzugsweise umfassen die Schritte, einen ersten und einen zweiten Meßfühler zu verwenden, elektrostatische Voltmeter.
• Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung zum zum Erzeugen von Drei-Niveau-Bildern auf einer ladungenzurückhaltenden Oberfläche während des Betriebs einer Drei-Niveau- Bilderzeugungsvorrichtung, wobei die genannte Vorrichtung umfaßt: eine Vorrichtung zum Bewegen der genannten ladungenzurückhaltenden Oberfläche an einer Mehrzahl von Arbeitsstationen vorbei, die einschließen eine Aufladestation, wo die genannte ladungenzurückhaltende Oberfläche gleichförmig aufgeladen wird, eine Mehrzahl von Entwicklungsbaueinheiten zum Entwickeln von latenten Bildern und eine Beleuchtungsstation zum Entladen der genannten ladungenzurückhaltenden Oberfläche; eine Einrichtung zum gleichförmigen Aufladen der genannten ladungenzurückhaltenden Oberfläche; eine Einrichtung zum Bilden von mindestens einem Spannungsprüfmuster auf der genannten ladungenzurückhaltenden Oberfläche, wobei das oder jedes Prüfmuster ein Spannungsniveau hat, das einem entsprechenden Niveau der genannten Drei-Niveau-Bilder entspricht; eine Einrichtung zum Erfassen des Spannungsniveaus von einem der genannten Prüfmuster vor der Entwicklung; gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Entwickeln des genannten einen Prüfmusters; eine Einrichtung, die nach einer der genannten Entwicklungsbaueinheiten angeordnet ist, zum Erfassen des Spannungsniveaus des genannten einen Prüfmusters nach der Entwicklung; eine Einrichtung zum Vergleichen der Differenz bei den genannten Spannungsniveaus mit einem Sollwert; und eine Einrichtung zum Initiieren eines Vorrichtungszyklusstillstands, wenn der Unterschied zwischen den genannten Spannungsniveaus größer als der genannte Sollwert ist.
• Vorzugsweise umfaßt die genannte Einrichtung zum Erfassen des spannungsniveaus von einem der genannten Muster vor und nach der Entwicklung elektrostatische Voltmeter.
• Das unrichtige Arbeiten des Farbgehäuses einer Drei-Niveau- Bilderzeugungsvorrichtung oder eine unzureichende Tonerkonzentration in dem Farbentwicklungsgehäuse ergibt eine unangemessene Entwicklung von Farbbildern. In solchen Fällen wird sehr wenig des zur Verfügung stehenden Entwicklungsfeldes (d.h., die Differenz zwischen VDAD und VFarbvorbpannung) der Farbbilder neutralisiert, und Spannungsmessungen der Farbbilder sind weit unterhalb der Vorspannung, die an das Farbgehäuse angelegt wird. Ein Maschinenzyklusstillstand wird initiiert, wenn das Farbentwicklungsgehäuse unrichtig arbeitet oder wenn die Tonerkonzentration unzureichend ist.
• Hierfür wird das Spannungsniveau des Farbbildes vor seiner Entwicklung gemessen, wobei ein elektrostatisches Voltmeter (ESV) verwendet wird. Das Spannungsniveau davon wird auch nach der Entwicklung durch ein anderes elektrostatisches Voltmeter gelesen. Die Differenz zwischen diesen zwei Messungen wird mit einem beliebigen Sollwert verglichen, und es wird ein Maschinenzyklusstillstand initiiert, wenn die Differenz größer als der Sollwert ist.
• Fig. 1a ist eine graphische Darstellung eines Photorezeptor- Potentials als Funktion der Belichtung bei einem latenten Drei-Niveau-Ladungsbild.
• Fig. 1b ist eine graphische Darstellung des Photorezeptor-Potentials, die die Eigenschaften eines latenten Bildes mit Farbhervorhebung und Einzeldurchlauf darstellt;
• Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Druckgeräts, die die elektrostatographischen Bauteile einer elektrostatographischen Verfahrensbaugruppe zeigt; und
• Fig. 3 ist ein Diagramm der elektrostatographischen Arbeitsstationen des Druckgeräts, das in Fig. 2 gezeigt ist, die die aktiven Teile zur Bilderzeugung sowie Steuerelemente einschließen, die betriebsmäßig damit verbunden sind.
• Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das die Wechselwirkung zwischen den aktiven Bauteilen der elektrostatographischen Verfahrensbaugruppe und den Steuerungseinrichtungen darstellt, die verwendet werden, um sie zu steuern.
• Zum besseren Verständnis des Konzepts der Drei-Niveau-Bilderzeugung mit Farbhervorhebung wird nun eine Beschreibung davon unter Bezugnahme auf die Fig. 1a und 1b gegeben. Fig. 1a zeigt eine photomduzierte Entladungskurve (PIDC) für ein latentes Drei-Niveau-Ladungsbild gemäß der vorliegenden Erfindung. Hier ist V&sub0; das anfängliche Ladungsniveau, Vddp (VCADD) das Dunkelentladungspotential (unbelichtet), VW (VMod) das weiße oder Hintergrundentladungsniveau und Vc (VDAD) das Restpotential des Photorezeptors (volle Belichtung unter Verwendung einer Drei-- Niveau-Rasterausgangsabtastvorrichtung ROS). Die nominalen Spannungswerte für VCAD, VMod und VDAD sind beispielsweise 788, 423 bzw. 123.
• Eine Farbunterscheidung bei der Entwicklung des latenten Ladungsbildes wird erreicht, wenn der Photorezeptor durch zwei hintereinander angeordnete Entwicklungsgehäuse oder in einem einzigen Durchlauf hindurchgeht, indem die Gehäuse auf Spannungen elektrisch vorgespannt werden, die gegenüber der Hintergrundspannung VMod verschoben sind, wobei die Verschiebungsrichtung von der Polarität oder dem Vorzeichen des Toners in dem Gehäuse abhängt. Ein Gehäuse (zum Zweck der Darstellung das zweite) enthält Entwickler mit schwarzem Toner, der reibungselektrische Eigenschaften (positiv geladen) derart hat, daß der Toner zu den am höchsten aufgeladenen (Vddp) Bereichen des latenten Bildes durch das elektrostatische Feld zwischen dem Photorezeptor und den Entwicklungswalzen bewegt wird, die auf Vschwarze Vorspannung (Vbb) vorgespannt sind, wie es in Fig. 1b gezeigt ist. Im Gegensatz wird die reibungselektrische Ladung (negative Ladung) bei dem gefärbten Toner in dem ersten Gehäuse so gewählt, daß der Toner in Richtung zu Teilen des latenten Bildes auf Restpotential VDAD durch das elektrostatische Feld bewegt wird, das zwischen dem Photorezeptor und den Entwicklungswalzen in dem ersten Gehäuse vorhanden ist, die auf Vfarbvorspannung (Vcb) vorgespannt sind. Die nominalen Spannungswerte für Vbb und Vcb sind 641 bzw. 294.
• Wie es in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, umfaßt ein Farbhervorhebungs-Drucker 2, in dem die Erfindung verwendet werden kann, eine elektrostatographische Verarbeitungseinheit 4, eine elektronische Einheit 6, eine Papierhandhabungseinheit 8 und eine Benutzerschnittstelle (IC) 9. Ein ladungenzurückhaltendes Element in der Form eines Photorezeptorbandes 10 mit aktiver Matrix (AMAT) ist zur Bewegung auf einem Endlosweg an einer Aufladestation A, einer Belichtungsstation B, einer Prüfmuster- Erzeugungsstation C, einer ersten elektrostatischen Voltmeterstation (ESV) D, einer Entwicklungsstation E, einer zweiten, elektrostatischen Voltmeterstation F innerhalb der Entwicklungsstation E, einer Vorübertragungsstation G, einer Tonermuster-Erfassungsstation H, wo entwickelte Tonermuster erfaßt werden, einer Übertragungsstation J, einer Vorreinigungsstation K, einer Reinigungsstation L und einer Einschmelzstation M vorbei angebracht. Das Band 10 bewegt sich in der Richtung des Pfeils 16, um aufeinanderfolgende Abschnitte davon der Reihe nach durch die verschiedenen Arbeitsstationen fortzubewegen, die auf dem Bewegungsweg davon angeordnet sind. Das Band 10 wird um eine Mehrzahl von Walzen 18, 20, 22, 24 und 25 herum angetrieben, wobei die erstere von ihnen als eine Antriebswalze verwendet werden kann und die letzteren verwendet werden können, geeignetes Spannen für das Photorezeptorband 10 zu schaffen. Der Motor 26 dreht die Walze 18, um das Band 10 in Richtung des Pfeils 16 fortzubewegen. Die Walze 18 ist mit dem Motor 26 durch eine geeignete Einrichtung, wie einen Riemenantrieb, der nicht gezeigt ist, verbunden. Das Photorezeptorband kann einen flexiblen Bandphotorezeptor umfassen. Typische Bandphotorezeptoren sind in US-A-4 990 995, US-A-4,588,667, US-A-4,654,284 und US-A-4,780,385 geoffenbart.
• Wie man weiter unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 sehen kann, laufen anfangs aufeinanderfolgende Abschnitte des Bandes 10 durch die Aufladestation A. In der Aufladestation A lädt eine primäre Koronaaufladevorrichtung in der Form einer Dielektrikum-Koronaaufladevorrichtung, die im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 28 bezeichnet ist, das Band 10 auf ein selektiv hohes, gleichförmiges, negatives Potential V&sub0; auf. Wie es oben angemerkt worden ist, zerfällt die Anfangsladung auf eine Dunkelzerfallentladungsspannung Vddp(VCAD). Die Dielektrikum-Aufladevorrichtung ist eine Koronaaufladevorrichtung, die eine Koronaaufladeelektrode 30 und eine leitende Abschirmung 32 einschließt, die der Elektrode benachbart angeordnet ist. Die Elektrode ist mit einem relativ dicken dielektrischem Material beschichtet. Eine Wechselspannung wird an die dielektrisch beschichtete Elektrode über die Stromquelle 34 angelegt und eine Gleichspannung wird an die Abschirmung 32 über eine Stromversorgung 36 angelegt. Die Lieferung von Ladung zu der photoleitenden Oberfläche wird mittels eines Verschiebestroms oder einer kapazitiven Kopplung durch das dielektrische Material durchgeführt. Der Ladungsfluß zu dem Photorezeptor P/R 10 wird mittels der Gleichvorspannung geregelt, die an die Abschirmung der Dielektrikum-Koronaaufladevorrichtung angelegt wird. Mit anderen Worten wird der Photorezeptor auf die an die Abschirmung 32 angelegte Spannung aufgeladen. Wegen weiterer Einzelheiten der Konstruktion und Arbeitsweise der Dielektrikum-Koronaaufladevorrichtung wird auf US-A-4,086,650 Bezug genommen, das an Davis u.a. am 25. April 1978 erteilt worden ist.
• Eine Rückkopplungs-Dielektrikum-Koronaaufladevorrichtung 38, die eine dielektrisch beschichtete Elektrode 40 und leitende Abschirmung 42 umfaßt, wechselwirkt betriebsmäßig mit der Dielektrikum-Koronaaufladevorrichtung 28, um eine integrierte Aufladeeinrichtung (ICD) zu bilden. Eine Wechselstromversorgung 44 ist betriebsmäßig mit der Elektrode 40 verbunden, und eine Gleichstromversorgung 46 ist betriebsmäßig mit der leitenden Abschirmung 42 verbunden.
• Als nächstes werden die aufgeladenen Abschnitte der Photorezptoroberfläche durch die Belichtungsstation B hindurchbewegt. In der Belichtungsstation B wird der gleichförmig aufgeladene Photorezeptor oder die ladungenzurückhaltende Oberfläche 10 einer Eingangs- und/oder Ausgangsabtastvorrichtung 48 auf Lasergrundlage ausgesetzt, die bewirkt, daß die ladungenzurückhaltende Oberfläche nach Maßgabe des Ausgangs von der Abtastvorrichtung entladen wird. Vorzugsweise ist die Abtastvorrichtung eine Drei-Niveau-Laser-Rasterausgangsabtastvorrichtung (ROS). Alternativ könnte die Rasterausgangsabtastvorrichtung durch eine herkömmliche, elektrostatographische Belichtungsvorrichtung ersetzt werden. Die Rastausgangsabtastvorrichtung umfaßt Optik, Meßfühler, eine Laserröhre und eine residente Steuerungs- oder Bildelementschaltungskarte.
• Der Photorezeptor, der anfangs auf eine Spannung V&sub0; aufgeladen wird, unterliegt einem Dunkelzerfall auf ein Niveau Vddp oder VCAD, das ungefähr -900 Volt ist, um Bilder mit Entwicklung geladener Bereiche zu bilden. Wenn in der Belichtungsstation B belichtet wird, wird er auf Vc oder VDAD von ungefähr gleich -100 Volt entladen, um ein Bild mit Entwicklung entladener Bereiche zu bilden, was nahe Null- oder Massepotential in den Farbhervorhebungsteilen (d.h. eine von schwarz verschiedene Farbe) des Bildes ist. Vergleiche Fig. 1a. Der Photorezeptor wird auch auf Vw oder Vmod von ungefähr gleich minus 500 Volt in den Hintergrundbereichen (weißen Bereichen) entladen.
• Ein Mustergenerator 52 (Fig. 3 und 4) in der Form einer herkömmlichen Belichtungseinrichtung, die für einen solchen Zweck verwendet wird, ist an der Mustererzeugungsstation C angeordnet. Er dient dazu, Tonerprüfmuster in dem Vorlagenzwischenbereich zu erzeugen, die in einem entwickelten und einem unentwickelten Zustand zum Steuern verschiedener Verfahrensfunktionen verwendet werden. Ein Infrarotdensitometer (IRD) 54 wird verwendet, um das Reflexionsvermögen der Prüfmuster zu erfassen oder zu messen, nachdem sie entwickelt worden sind.
• Nach der Mustererzeugung wird der Photorezeptor durch eine erste, elektrostatische Voltmeterstation (ESV) D bewegt, wo ein elektrostatisches Voltmeter (ESV&sub1;) 55 angeordnet ist, um gewisse, elektrostatische Ladungsniveaus (d.h. VDAD, VCAD, VMod und Vtc) auf dem Photorezeptor vor der Bewegung dieser Bereiche des sich durch die Entwicklungsstation E bewegenden Photorezeptors zu erfassen oder abzulesen.
• In der Entwicklungsstation E bewegt ein Magnetbürstenentwicklungssystem, das allgemein mit dem Bezugszeichen 56 bezeichnet ist, Entwicklermaterialien in Berührung mit den latenten Ladungsbildern auf dem Photorezeptor. Das Entwicklungssystem 56 umfaßt eine erste und eine zweite Entwicklungsgehäusebaueinheiten 58 und 60. Vorzugsweise schließt jedes Magnetbürsten- Entwicklungsgehäuse ein Paar von Magnetbürsten-Entwicklungswalzen ein. Somit enthält das Gehäuse 58 ein Paar Walzen 62, 64, während das Gehäuse 60 ein Paar Magnetbürstenwalzen 66, 68 enthält. Jedes Paar Walzen bewegt sein entsprechendes Entwicklermaterial in Berührung mit dem latenten Bild vorwärts. Eine geeignete Entwicklervorspannung wird über Stromversorgungen 70 und 71 durchgeführt, die elektrisch mit dem entsprechenden Entwicklungsgehäuse 58 und 60 verbunden sind. Ein Paar Tonernachfülleinrichtungen 72 und 73 (Fig. 2) ist vorgesehen, um Toner zu ersetzen, wenn er von den Entwicklungsbaueinheitenen 58 und 60 entleert wird.
• Eine Farbunterscheidung bei der Entwicklung des latenten Ladungsbildes wird erzielt, indem der Photorezeptor an den zwei Entwicklungsgehäusen 58 und 60 in einem einzigen Durchlauf vorbei bewegt wird, wobei die Magnetbürstenwalzen 62, 64, 66 und 68 elektrisch auf Spannungen vorgespannt sind, die gegenüber der Hintergrundspannung VMod verschoben sind, wobei die Verschiebungsrichtung von der Polarität des Toners in dem Gehäuse abhängt. Ein Gehäuse, beispielsweise 58 (zum Zweck der Darstellung das erste) enthält roten, leitenden Magnetbürsten entwickler (CMB) 74, der solche reibungselektrischen Eigenschaften (d.h., negative Ladung) aufweist, daß er zu den am wenigsten hoch aufgeladenen Bereichen auf dem Potential VDAD der latenten Bilder durch das elektrostatische Entwicklungsfeld (VDAD-VFarbvorspannung) zwischen dem Photorezeptor und den Entwicklungswalzen 62, 64 bewegt wird. Diese Walzen sind vorgespannt, wobei eine zerhackte Gleichvorspannung über die Stromversorgung 70 verwendet wird.
• Reibungselektrische Ladung auf dem leitenden, schwarzen Magnetbürstenentwickler 76 in dem zweiten Gehäuse wird so gewählt, daß der schwarze Toner in Richtung zu den Teilen der latenten Bilder auf dem am höchsten aufgeladenen Potential VCAD durch das elektrostatische Entwicklungsfeld (VCAD - Vschwarze Vorspannung) bewegt wird, das zwischen dem Photorezeptor und den Entwicklungswalzen 66, 68 vorhanden ist. Diese Walzen werden ebenso wie die Walzen 62, 64 vorgespannt, indem eine zerhackte Gleichvorspannung über die Stromversorgung 71 verwendet wird. Mit zerhackter Gleichvorspannung (CDC) ist gemeint, daß die an das Entwicklungsgehäuse angelegte Gehäusevorspannung zwischen zwei Potentialen abgewechselt wird, einem, das grob die normale Vorspannung für den Entwickler zur Entwicklung entladener Bereiche darstellt, und dem anderen, das eine Vorspannung darstellt, die beträchtlich negativer als die normale Vorspannung ist, wobei erstere mit V Vorspannung niedrig und letztere mit VVorspannung hoch gekennzeichnet ist. Dieser Wechsel der Vorspannung findet auf periodische Weise mit einer gegebenen Frequenz statt, wobei die Periode von jedem Zyklus zwischen zwei Vorspannungswerten mit einem Tastverhältnis von 5-10% (Prozent des Zyklus bei VVorspannung hoch) und 90-95% bei VVorspannung niedrig aufgeteilt ist. In dem Fall des Bildes mit Entwicklung der geladenen Bereiche sind die Amplituden von VVorspannung niedrig und von Vvorspannung hoch ungefähr die gleichen wie in dem Fall des Gehäuses für die Entwicklung von entladenen Bereichen, aber die Wellenform ist in dem Sinn umgekehrt, daß die Vorspannung bei dem Gehäuse zur Entwicklung geladener Bereiche auf VVorspannung hoch bei einem Tastverhältnis von 90-95% ist. Das Umschalten der Entwicklervorspannung zwischen VVorspannung hoch und VVorspannung niedrig wird automatisch über die Stromversorgungen 70 und 71 ausgeführt. Wegen weiterer Einzelheiten, die die zerhackte Gleichvorspannung betreffen, wird auf EP-A- 0429309, veröffentlicht am 29. Mai 1991, Bezug genommen, die der US Patentanmeldung Aktenzeichen Nr. 440,913 entspricht, die am 22. November 1989 im Namen von Germain u.a. eingereicht worden ist.
• Im Gegensatz zu der herkömmlichen Drei-Niveau-Bilderzeugung, wie sie oben angegeben worden ist, werden die Vorspannungen der Entwicklungsgehäuse für die Entwicklung der geladenen Bereiche und die Entwicklung der entladenen Bereiche auf einen einzigen Wert gesetzt, der von der Hintergrundspannung um ungefähr -100 Volt verschoben ist. Während der Bildentwicklung wird eine einzige Entwicklervorspannung fortlaufend an jede der Entwicklungsbaueinheiten angelegt. Anders ausgedrückt, hat die Vorspannung für jede Entwicklungsbaueinheit ein Tastverhältnis von 100%.
• Da das zusammengesetzte Bild, das auf dem Photorezeptor entwickelt ist, aus positivem und negativem Toner besteht, wird ein negatives Vorübertragungs-Dielektrikum-Koronaaufladeglied 100 an der Vorübertragungsstation G vorgesehen, um den Toner zur wirksamen Übertragung auf einen Träger unter Verwendung einer positiven Koronaentladung vorzubereiten.
• Nach der Bildentwicklung wird ein Blattträgermaterial 102 (Fig. 3) in Berührung mit dem Tonerbild in der Übertragungsstation J bewegt. Das Blattträgermaterial wird zu der Übertragungsstation J durch eine herkömmliche Blattzuführvorrichtung befördert, die einen Teil der Papierhandhabungseinheit B umfaßt. Vorzugsweise schließt die Blattzuführvorrichtung eine Zuführrolle ein, die das oberste Blatt eines Kopierblattstapels berührt. Die Zuführrolle dreht sich, um das oberste Blatt von dem Stapel zu einer Rutsche zu befördern, die das sich fortbewegende Blattträgermaterial in Berührung mit der photoleitenden Oberfläche des Bandes 10 in zeitlich abgestimmter Abfolge bringt, so daß das Tonerpulverbild, das darauf entwikkelt ist, das sich fortbewegende Blattträgermaterial an der Übertragungsstation J berührt.
• Die Übertragungsstation J schließt eine Übertragungs-Dielektrikum-Koronaaufladevorrichtung 104 ein, die positive Ionen auf die Rückseite des Blattes 102 sprüht. Dies zieht negativ geladene Tonerpulverbilder von dem Band 10 auf das Blatt 102 an. Eine Ablöse-Dielektrikum-Koronaaufladevorrichtung 106 ist auch zum Erleichtern des Abstreifens der Blätter von dem Band 10 vorgesehen.
• Nach der Übertragung fährt das Blatt fort, sich in Richtung des Pfeils 108 auf einem Förderer (nicht gezeigt) zu bewegen, der das Blatt zu der Einschmelzstation M vorwärtsbewegt. Die Einschmelzstation M schließt eine Einschmelzvorrichtung ein, die allgemein mit dem Bezugszeichen 120 bezeichnet ist und das übertragene Pulverbild dauerhaft auf dem Blatt 102 fixiert. Vorzugsweise umfaßt die Einschmelzvorrichtung 120 eine geheizte Einschmelzwalze 122 und eine Gegendruckwalze 124. Das Blatt 102 läuft zwischen der Einschmelzwalze 122 und der Gegendruckwalze 124 hindurch, wobei das Tonerpulverbild die Einschmelzwalze 122 berührt. Auf diese Weise wird das Tonerpulverbild dauerhaft auf dem Blatt 102 fixiert, nachdem man es hat abkühlen lassen. Nach dem Einschmelzen leitet eine Rutsche, nicht gezeigt, die sich fortbewegenden Blätter 102 zu Auffangkörben 126 und 128 (Fig. 2) zur anschließenden Entnahme von dem Druckgerät durch die Betriebsperson.
• Nachdem das Blattträgermaterial von der photoleitenden Oberfläche des Bandes 10 getrennt worden ist, werden die restlichen Tonerteilchen, die von den bildfreien Bereichen auf der photoleitenden Oberfläche getragen werden, von ihr entfernt. Diese Teilchen werden in der Reinigungsstation L entfernt. Ein Reinigungsgehäuse 130 trägt darin zwei Reinigungsbürsten 132, 134, die zur Gegendrehung in bezug zueinander gelagert sind und jeweils in Reinigungsbeziehung zu dem Photorezeptorband 10 gehalten sind. Jede Bürste 132, 134 hat eine allgemein zylindrische Form, wobei die lange Achse allgemein parallel zu dem Photorezeptorband 10 und quer zu der Bewegungsrichtung 16 des Photorezeptors angeordnet ist. Bürsten 132, 134, von denen jede eine große Anzahl Isolierfasern hat, sind an einem Grundelement angebracht, wobei jedes Grundelement jeweils zur Drehung gelagert ist (Antriebselemente sind nicht gezeigt). Der Toner wird typischerweise von den Bürsten entfernt, indem eine Abstreifstange verwendet wird, und der derart entfernte Toner wird mit Luft, die durch eine Unterdruckquelle (nicht gezeigt) bewegt wird, durch den Zwischenraum zwischen dem Gehäuse und dem Photorezeptorband 10 durch die Isolierfasern hindurchbefördert und durch einen Kanal ausgeblasen, der nicht gezeigt ist. Eine typische Bürstendrehzahl ist 1300 UpM (136 rad s&supmin;¹), und die Bürsten-Photorezeptor-Wechselwirkung ist üblicherweise ungefähr 2 mm. Die Bürsten 132, 134 schlagen gegen Abstreifstangen (nicht gezeigt) zum Entfernen von Toner, der von den Bürsten getragen wird, und zum Durchführen einer geeigneten Reibungsaufladung der Bürstenfasern.
• Nach dem Reinigen flutet eine Entladungslampe 140 die photoleitende Oberfläche 10 mit Licht, um jegliche restlichen, negativen, elektrostatischen Ladungen, die verblieben sind, vor deren Aufladung für die nachfolgenden Bilderzeugungszyklen abzuleiten. Hierfür ist ein Lichtleiter 142 vorgesehen. Ein weiterer Lichtleiter 144 dient dazu, die Rückseite des Photorezeptors stromabwärts von der Übertragungs-Dielektrikum-Koronaaufladevorrichtung 100 zu beleuchten. Der Photorezeptor wird auch einer Flutbeleuchtung von der Lampe 140 über einen Lichtkanal 146 ausgesetzt.
• Fig. 4 zeigt die Verbindung zwischen den aktiven Bauteilen der elektrostatographischen Verarbeitungsbaugruppe 4 und den Meßfühlern oder Meßeinrichtungen, die verwendet werden, sie zu steuern. Wie es hier dargestellt ist, sind ESV&sub1;, ESV&sub2; und IRD 54 betriebsmäßig mit einer steuerungsschaltungsplatte 150 durch einen Analog/Digitalwandler 152 verbunden. ESV&sub1; und ESV&sub2; erzeugen analoge Messungen in dem Bereich von 0 bis 10 Volt, die durch einen Analog/Digitalwandler 152 in digitale Werte im Bereich von 0-255 umgewandelt werden. Jedes Bit entspricht 0,040 Volt (10/255), was Photorezeptorspannungen im Bereich von 0-1500 äquivalent ist, wo ein Bit gleich 5,88 Volt (1500/ 255) ist.
• Der digitale Wert, der den analogen Messungen entspricht, wird in Verbindung mit einem nichtflüchtigen Speicher (NVM) 156 durch Firmware verarbeitet, der Teil der Steuerungsschaltungskarte 150 ist. Die dort eingetroffenen, digitalen Werte werden durch einen Digital/Analogwandler 158 zur Verwendung beim Steuern der Rasterausgangsabtastvorrichtung 48, der Dielektrikum-Koronaaufladevorrichtungen 28, 90, 104 und 106 umgewandelt. Tonerabgabevorrichtungen 160 und 162 werden durch die digitalen Werte gesteuert. Sollwerte zum Verwenden beim Setzen und Einstellen des Betriebs der aktiven Maschinenbauteile werden in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert.
• Die elektrostatographische Drei-Niveau-Bilderzeugung verlangt eine ziemlich genaue elektrostatische Steuerung bei der schwarzen und der farbigen Entwicklungsstation. Deshalb ist es wünschenswert, sicherzustellen, daß die primäre Elektrostatik (Aufladung, VCAD, Entladung, VDAD und Hintergrund VMod) ausreichend nahe bei ihren richtigen Werten sind, bevor Drucke erzeugt werden. Dieses Verfahren wird manchmal in elektrostatographischen Maschinen verwendet, insbesondere, wenn die Ergebnisse von Ruhewiederherstellungsalgorithmen nicht ausreichend genau sind. Das Verfahren, sicherzustellen, daß die primäre Elektrostatik ausreichend nahe bei den richtigen Werten ist, wird als elektrostatische Konvergenz bezeichnet und findet während des Maschineneinschaltzyklus statt.
• Das Farbgehäuse 58 muß währen der anfänglichen, elektrostatischen Konvergenz aufgrund von Spannungsverlusten bei der Bildentwicklung von geladenen Bereichen arbeiten. Während dieser Zeit können, wenn die Reinigungsfeldspannung (Differenz zwischen der Farbgehäusespannung Vcb und dem Hintergrundspannungsniveau VMod) zum Steuern der Farbhintergrundentwicklung unrichtig eingestellt ist, übermäßige Mengen an Toner schnell von dem Farbentwicklungsgehäuse entfernt werden.
• Ferner muß, da die Verwendung von unterschiedlichen Farbgehäusen (d.h. rot, blau, grün) in Betracht gezogen wird, der Strom, das Entwicklungsgehäuse zu treiben, richtig jedesmal verbunden werden, wenn ein neues Entwicklungsgehäuse in die Maschine eingesetzt wird. Ein Fehler, das Entwicklungsgehäuse anzusteuern, ergibt einen Fehler, ausreichenden Toner auf dem Photorezeptor zu entwickeln.
• Unrichtiges Arbeiten des Farbgehäuses oder unzureichende Tonerkonzentration in dem Farbentwicklungsgehäuse ergibt eine unangemessene Entwicklung von Farbbildern. In solchen Fällen wird sehr wenig des zur Verfügung stehenden Entwicklungsfeldes (d.h., die Differenz zwischen VDAD und VFarbvorbpannung) der Farbbilder neutralisiert, und Spannungsmessungen der Farbbilder werden weit unterhalb der Vorspannung sein, die an das Farbgehäuse angelegt wird.
• Während des Einschaltzyklus werden volle Konvergenzfarbmuster zweimal in jedem Bild geschrieben. ESV&sub1; Messungen werden verwendet, den vollen Belichtungspegel der Rasterausgangsabtastvorrichtung einzustellen, um die richtige Musterspannung zu erreichen. ESV&sub2; Messungen werden verwendet, die Leistung des Farbgehäuses auf der Grundlage der Differenz zwischen der Farbgehäusevorspannung und der Spannung nach der Entwicklung des vollen Bildmusters zu überwachen. Eine unzureichende Neutralisierung der Musterspannung führt zu einer Fehlermitteilung und einem Maschinenzyklusstillstand. Diese Prüfung wird auch während der normalen Laufzeitsteuerung gemacht, indem die vollen Farbbildmuster überwacht werden, die in die Zwischenvorlagenzonen geschrieben sind.
• ESV&sub1; mißt das Vorentwicklungs-Spannungsniveau von VDAD, während ESV&sub2; das Spannungsniveau von VDAD nach der Entwicklung mißt. Analogsignale, die für dieses Spannungsniveau repräsentativ sind, werden in digitale Werte durch den Analog/Digitalwandler 152 umgewandelt. Die Differenz zwischen diesen digitalen Werten wird mit einem Sollwert auf der Steuerungsschaltungskarte 150 verglichen. Dieser Sollwert wird beliebig gewählt und kann beispielsweise 6 Bit sein, was gleich 36 Volt sind. Dies ist eine grobe Prüfung, die angibt, ob das Gehäuse zum Entwickeln entladener Bereiche richtig arbeitet. Wenn der 6 Bit Sollwert nicht überschritten wird, wird ein Signal erzeugt, das verwendet wird, einen Maschinenzyklusstillstand zu initiieren.

Claims (10)

1. Ein Verfahren zum Erzeugen von Drei-Niveau-Bildern auf einer ladungenzurückhaltenden Oberfläche (10), während des Betriebs einer Drei-Niveau-Bilderzeugungsvorrichtung (2), wobei die Schritte einschließen:

Bewegen der genannten ladungenzurückhaltenden Oberflächen (10) an einer Mehrzahl von Arbeitstationen (A-M) vorbei, die einschließen eine Aufladestation (A), wo die genannte ladungenzurückhaltende Oberfläche (10) gleichförmig aufgeladen wird, eine Mehrzahl von Entwicklungsbaueinheiten (58, 60) zum Entwickeln latenter Bilder und eine Beleuchtungsstation (140, 146) zum Entladen der genannten ladungenzurückhaltenden Oberfläche (10);

gleichförmiges Aufladen der genannten ladungenzurückhaltende Oberfläche (10);

Bilden mindestens eines Spannungsprüfmusters auf der genannten ladungenzurückhaltenden Oberfläche (10), wobei das oder jedes Prüfmuster ein Spannungsniveau hat, das einem entsprechenden Niveau der genannten Drei-Niveau- Bilder entspricht;

Verwenden eines ersten Meßfühlers (ESV&sub1;), Erfassen des Spannungsniveaus (VDAD@ESV&sub1;) von einem der genannten Prüfmuster vor der Entwicklung;

gekennzeichnet durch

Entwickeln des genannten einen Prüfmusters;

Verwenden eines zweiten Meßfühlers (ESV&sub2;), der nach einer (58) genannten Entwicklungsbaueinheiten angeordnet ist, Erfassen des Spannungsniveaus (VDAD@ESV&sub2;) des genannten einen Prüfmusters nach Entwicklung;

Vergleichen der Differenz bei den genannten Spannungsniveaus (VDAD@ESV&sub1;, VDAD@ESV&sub2;) zu einem Sollwert; und

Initiieren eines Vorrichtungszyklusstillstands, wenn die Differenz zwischen den genannten Spannungsniveaus größer als der genannte Sollwert ist.

2. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, worin der genannte Schritt Spannungsprüfmuster zu bilden, das Bilden von Mustern mit geladenen und entladenen Bereichen und ein Muster eines Hintergrundbereiches umfaßt.

3. Das Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, worin die genannten Schritte die Spannungsniveaus des genannten einen der genannten Muster zu erfassen, das Erfassen des Spannungsniveaus eines Musters eines entladenen Bereiches umfaßt.

4. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, worin die genannten Schritte während der Einschaltzykluskonvergenz der genannten Vorrichtung (2) oder während der Zykluseinschaltlaufzeit der genannten Vorrichtung durchgeführt werden.

5. Das Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, worin ein Muster mit entladenern Bereich in der Vorlagenzone der genannten ladungenzurückhaltenden Oberfläche (10) während der Zykluseinschaltkonvergenz ist, oder ein Muster mit entladenem Bereich in der Zwischenvorlagenzone der genannten ladungenzurückhaltenden Oberfläche (10) während der Laufzeit ist.

6. Vorrichtung zum Erzeugen von Drei-Niveau-Bildern auf einer ladungenzurückhaltenden Oberfläche (10) während des Betriebs einer Drei-Niveau-Bilderzeugungsvorrichtung (2), wobei die genannte Vorrichtung umfaßt:

eine Vorrichtung (18-26) zum Bewegen der genannten ladungenzurückhaltenden Oberfläche (10) an einer Mehrzahl von Arbeitsstationen (A-M) vorbei, die einschließen eine Aufladestation (A), wo die genannte ladungenzurückhaltende Oberfläche (10) gleichförmig aufgeladen wird, eine Mehrzahl von Entwicklungsbaueinheiten (58, 60) zum Entwickeln von latenten Bildern und eine Beleuchtungsstation (140, 146) zum Entladen der genannten ladungenzurückhaltenden Oberfläche (10);

eine Einrichtung (A) zum gleichförmigen Aufladen der genannten ladungenzurückhaltenden Oberfläche (10);

eine Einrichtung (48, 52) zum Bilden von mindestens einem Spannungsprüfmuster auf der genannten ladungenzurückhaltenden Oberfläche (10), wobei das oder jedes Prüfmuster ein Spannungsniveau hat, das einem entsprechenden Niveau der genannten Drei-Niveau-Bilder entspricht;

eine Einrichtung (ESV&sub1;) zum Erfassen des Spannungsniveaus (VDAD@ESV&sub1;) von einem der genannten Prüfmuster vor der Entwicklung;

gekennzeichnet durch

eine Einrichtung (58, 60) zum Entwickeln des genannten einen Prüfmusters;

eine Einrichtung (ESV&sub2;), die nach einer (58) der genannten Entwicklungsbaueinheiten angeordnet ist, zum Erfassen des Spannungsniveaus (VDAD@ESV&sub2;) des genannten einen Prüfmusters nach der Entwicklung;

eine Einrichtung (150-158) zum Vergleichen der Differenz bei den genannten Spannungsniveaus (VDAD ESV&sub1;, VDAD ESV&sub2;) mit einem Sollwert; und

eine Einrichtung (150-158) zum Initiieren eines Vorrichtungszyklusstillstands, wenn der Unterschied zwischen den genannten Spannungsniveaus größer als der genannte Sollwert ist.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, worin die genannte Einrichtung (48, 52) zum Bilden von Spannungsprüfmustern eine Einrichtung (48, 52) umfaßt, um Muster mit geladenem und entladenem und einem Hintergrundbereich zu bilden.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 6 oder 7, worin das genannte eine der genannten Muster ein Muster mit entladenem Bereich umfaßt.

9. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, 7 oder 8, worin die genannte Einrichtungen (ESV&sub1;, ESV&sub2;) zum Erfassen während einer Zykluseinschaltkonvergenz der genannten Vorrichtung (2) oder während der Laufzeit der genannten Vorrichtung (2) verwendet werden.

10. Vorrichtung gemäß irgendeinem der genannten Ansprüche 6 bis 9, worin ein Muster mit entladenem Bereich in der Vorlagenzone der genannten ladungenzurückhaltenden Oberfläche (10) während der Einschaltzykluskonvergenz vorhanden ist, oder ein Muster mit entladenem Bereich in der Zwischenvorlagenzone der genannten ladungenzurückhaltenden Oberfläche (10) während der Laufzeit vorhanden ist.