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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Einstellen
der Punktgröße von mit Hilfe
eines elektrografischen Druck- oder Kopiersystems erzeugten Druckbildern,
bei denen ein mit Tonerteilchen einzufärbendes latentes Rasterbild
erzeugt und mit Tonerteilchen zu einem Druckbild eingefärbt wird.
Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt zum Durchführen des
erfindungsgemäßen Verfahrens
sowie ein Verfahren zum Regeln eines Bilderzeugungsprozesses eines
elektrografischen Druck- oder
Kopiersystems und ein solches elektrografisches Druck- oder Kopiersystem.
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Zum
Erreichen eines gewünschten
optischen Erscheinungsbilds eines mit Hilfe eines elektrografischen
Bilderzeugungsverfahrens erzeugten Druckbildes, ist es erforderlich,
die Punktgröße von mit
Tonerteilchen eingefärbten
Rasterpunkten einzustellen. Elektrografische Bilderzeugungsverfahren umfassen
beispielsweise elektrofotografische, magnetografische und ionografische
Druckverfahren.
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Die
Punktgröße kann
bei elektrografischen Bilderzeugungsverfahren insbesondere durch
eine zum Einfärben
eines latenten Rasterbildes genutzte Hilfsspannung eingestellt werden,
die als Entwicklungsschwelle dient und auch als Bias-Spannung bezeichnet
wird. Zunächst
wird auf einem Fotoleiter ein latentes Rasterbild erzeugt, das mit
Tonerteilchen eingefärbt
und dadurch entwickelt wird. Nachfolgend wird ein solches Druckbild
auf ein Trägermaterial,
wie beispielsweise Papier, umgedruckt. Aus dem Dokument
DE 101 36 259 A1 und
dem parallelen
US Patent
7 016 620 B2 sind ein Verfahren und eine Einrichtung zum
Steuern eines Bilderzeugungsprozesses einer elektrografischen Bilderzeugungseinrichtung
bekannt. Eine mit Tonerteilchen eingefärbte Tonermarke wird auf dem
Zwischenbildträger
erzeugt, wobei die Energie, mit der ein Zeichengenerator zum Erzeugen
der Tonermarke einwirkt, gegenüber
der Energie für
das Erzeugen weiterer Druckbilder bei sonst gleicher Bildstruktur
abgesenkt ist. Mit Hilfe eines Reflektionssensors wird die Farbdichte
der mit Tonerteilchen eingefärbten
Tonermarke ermittelt. Mit Hilfe der ermittelten Farbdichte wird
die Tonerkonzentration in einer Entwicklerstation eingestellt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben,
durch die die Punktgröße von mit
Hilfe eines elektrografischen Druck- oder Kopiersystems erzeugten
Druckbildern auf einfache Art und Weise einstellbar ist.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 oder des Patentanspruchs 13, durch eine Anordnung mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 11 sowie durch ein Druck- oder Kopiersystem
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind in den abhängigen
Patentansprüchen
angegeben.
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Bei
einem Verfahren zum Einstellen der Punktgröße von mit Hilfe eines elektrografischen Druck-
oder Kopiersystems erzeugten Druckbildern mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 wird mindestens ein nicht vollflächig mit
Tonerteilchen einzufärbendes
latentes Rasterbild erzeugt und mit Tonerteilchen zu einem Druckbild
eingefärbt.
Ferner wird ein Maß für die tatsächlich mit
Tonerteilchen eingefärbte
Fläche
des Druckbildes ermittelt und als Istwert mit einem Sollwert verglichen.
Ein elektrisches Feld zum Übertragen
von Tonerteilchen auf die einzufärbenden
Bereiche des latenten Rasterbildes wird abhängig vom Vergleichsergebnis
eingestellt und als Voreinstellung für weitere nachfolgend zu erzeugende
Druckbilder genutzt. Vorzugsweise wird die Übertragungshilfsspannung zum Übertragen
von Tonerteilchen auf einen Fotoleiter eingestellt, mit deren Hilfe
auf die von einer Entwicklerstation bereitgestellten Tonerteilchen
eine Kraft in Richtung der einzufärbenden Bereiche des auf dem
Fotoleiter vorhandenen latenten Rasterbildes ausgeübt wird.
Das Druckbild ist vorzugsweise ein Tonerbild.
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Mit
diesem Verfahren wird somit eine dem Sollwert entsprechende Punktgröße eingestellt, durch
die die tatsächlich
mit Tonerteilchen eingefärbte
Fläche
der dem Sollwert entsprechenden einzufärbenden Fläche entspricht. Diese Anpassung
der tatsächlich
eingefärbten
Fläche
an die einzufärbende Fläche erfolgt
durch die Änderung
der Punktgröße einzelner
Bildpunkte des Druckbildes, indem das elektrische Feld zum Übertragen
von Tonerteilchen auf die einzufärbenden
Bereiche des latenten Rasterbildes einfach auf einen dafür erforderlichen
Wert eingestellt wird. Insbesondere kann durch die Anpassung der
Punktgröße der eingefärbten Bildpunkte
die Linienbreite von zu druckenden Linien, insbesondere von relativ
schmalen zu druckenden Linien mit einer Linienbreite von einem Rasterpunkt,
zwei Rasterpunkten oder bis zu zehn Rasterpunkten, eingestellt werden,
so dass eine Einstellung der tatsächlichen und optisch wahrgenommenen
Breite der gedruckten Linie erreicht wird. Eine solche Einstellung
bzw. Änderung
ist auch bei Buchstaben im Druckbild sichtbar. Bei großen vollflächig mit
Toner einzufärbenden Flächen wirkt
sich das Vergrößern oder
Verkleinern der Punktgröße einzelner
einzufärbender
Rasterpunkte nur in Randbereichen dieser einzufärbenden Flächen aus, und bewirkt eine
optisch kaum wahrnehmbare Änderung
des Druckbildes. Die tatsächlich mit
Tonerteilchen eingefärbte
Fläche
eines Druckbildes bzw. eines Teils des Druckbildes wird auch als Flächendeckung
bezeichnet.
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Bei
einer Weiterbildung der Erfindung weist das latente Rasterbild mehrere
in einem Abstand zueinander angeordnete streifenförmige mit
Tonerteilchen einzufärbende
Bereiche auf. Diese Bereiche sind im Druckbild nebeneinander angeordnete
Linien, wodurch insbesondere die Linienbreite dieser erzeugten Linien
erfasst werden kann, indem ein geeignetes Maß für die tatsächliche mit Tonerteilchen eingefärbte Fläche des
Druckbilders ermittelt wird. Die so erfasste Linienbreite der Linien
des Druckbildes ist direkt proportional zu der tatsächlich mit
Tonerteilchen eingefärbten
Fläche
des Druckbildes. Die Linienbreite kann so insbesondere durch das
Verändern des
Sollwerts eingestellt werden. Dieses Einstellen der Linienbreite
bzw. das Einstellen der Punktgröße von Bildpunkten
eines zu erzeugenden Druckbildes kann in gleicher Weise erfolgen,
wenn das Rasterbild zusätzlich
oder alternativ zu den streifenförmigen einzufärbenden
Bereichen einzelne einzufärbende Rasterpunkte
bzw. eingefärbte
Bildpunkte und/oder aus mehreren Bildpunkten zu sogenannten Superpixeln
zusammengesetzte Bereiche von beispielsweise 2 × 2 oder 4 × 4 Bildpunkten umfasst.
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Besonders
vorteilhaft ist es, das Maß für die tatsächlich mit
Tonerteilchen eingefärbte
Fläche
des Druckbildes schichtdickenunabhängig zu ermitteln. Dadurch
kann das Einstellen und/oder die Regelung der Punktgröße unabhängig von
der tatsächlichen Schichtdicke
der Tonerteilchenschicht der mit Tonerteilchen eingefärbten Bereiche
des Druckbildes ermittelt werden. Dadurch werden Fehler beim Einstellen
bzw. Regeln der Punktgröße bzw.
Linienbreite vermieden. Ein Maß für die tatsächlich mit
Tonerteilchen eingefärbte
Fläche
kann die zum Einfärben
zumindest eines Bereichs des Druckbildes genutzte Tonermenge und/oder
die mittlere Schichtdicke einer Tonerteilchenschicht der zum Einfärben zumindest eines
Bereichs des Druckbildes genutzten Tonermenge sein. Alternativ oder
zusätzlich
kann die optische Dichte der mit Tonerteilchen eingefärbten Fläche ermittelt
werden, die als Maß für die tatsächlich mit
Tonerteilchen eingefärbten
Fläche
des Druckbildes dienen kann.
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Ferner
kann mindestens ein weiteres, vollflächig mit Tonerteilchen einzufärbendes
latentes Rasterbild erzeugt werden. Das weitere latente Rasterbild
wird mit Tonerteilchen zu einem weiteren Druckbild eingefärbt. Die
mit Tonerteilchen eingefärbte
Fläche
des Druckbildes wird dabei in Abhängigkeit des weiteren Druckbildes
ermittelt. Durch das Ermitteln der mit Tonerteilchen eingefärbten Fläche des
Druckbildes in Abhängigkeit
des weiteren Druckbildes kann ein schichtdickenunabhängiges Ermitteln
der mit Tonerteilchen eingefärbten
Fläche
des Druckbildes auch dann erreicht werden, wenn die Schichtdicke auf
Grund des verwendeten Messverfahrens Einfluss auf das Messergebnis
einer Messeinrichtung zum Ermitteln des Maßes für die tatsächlich mit Tonerteilchen eingefärbte Fläche hat.
Eine solche Messeinrichtung kann insbesondere ein kapazitiver Sensor, beispielsweise
ein kapazitiver Tonermarkensensor, sein.
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Bei
einer Weiterbildung dieser vorteilhaften Ausführungsform wird die zum Einfärben des
Druckbildes verwendete Tonerteilchenmenge im Verhältnis zu
der zum Einfärben
des weiteren Druckbildes verwendeten Tonerteilchenmenge ermittelt.
Dieses Verhältnis
der Tonerteilchenmengen des Druckbildes und des weiteren Druckbildes
geben das Verhältnis der
eingefärbten
Fläche
des Druckbildes und einer vollflächigen
Einfärbung
(vollflächig
mit Tonerteilchen eingefärbte
Fläche
des weiteren Druckbildes) an. Dabei kann dieses Verhältnis als
Sollwert angegeben werden bzw. ein voreingestellter Sollwert einer
einzufärbenden
Fläche
kann als Sollverhältnis
für ein
konkretes zu erzeugendes Rasterbild vorgegeben werden.
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Das
elektrische Feld zum Übertragen
von Tonerteilchen auf die einzufärbenden
Bereiche des latenten Rasterbildes kann dabei abhängig vom
Vergleichsergebnis so eingestellt werden, dass das elektrische Feld
zum Einfärben
latenter Rasterbilder mit Tonerteilchen vergrößert wird, wenn der Istwert
kleiner als der Sollwert ist, dass das elektrische Feld zum Einfärben latenter
Rasterbilder mit Tonerteilchen verkleinert wird, wenn der Istwert
größer als
der Sollwert ist, und dass das elektrische Feld zum Einfärben latenter
Rasterbilder mit Tonerteilchen konstant gehalten wird, wenn der
Istwert gleich dem Sollwert ist. Zwischen einem Bildträger, der
das mit Tonerteilchen einzufärbende
latente Rasterbild aufweist, und einem Transportelement zum Transport
bereitzustellender Tonerteilchen ist ein Übertragungsbereich vorgesehen.
Im Übertragungsbereich
wird durch das elektrische Feld zwischen der Mantelfläche des
Transportelements und den mit Tonerteilchen einzufärbenden Bereichen
des auf dem Bildträger
vorhandenen latenten Rasterbildes auf die im Übertragungsbereich vorhandenen
Tonerteilchen eine Kraft in Richtung der einzufärbenden Bereiche des Bildträgers ausgeübt.
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Im Übertragungsbereich
wird durch das elektrische Feld ferner zwischen der Mantelfläche des Transportelements
und den nicht mit Tonerteilchen einzufärbenden Bereichen des latenten
Rasterbilds auf die im Übertragungsbereich
vorhandenen Tonerteilchen eine Kraft in Richtung der Mantelfläche des Transportelements
ausgeübt.
Das Transportelement ist vorzugsweise ein Applikatorelement, auf
dessen Mantelfläche
eine geschlossene Tonerteilchenschicht erzeugt wird, die auf dieser
Mantelfläche
in den Übertragungsbereich
transportiert wird. Durch ein solches Applikatorelement kann eine
Schicht aus Tonerteilchen mit einer konstanten Schichtdicke auf der
Mantelfläche
des Applikatorelements erzeugt und zum Einfärben der einzufärbenden
Bereiche des Bildträgers
bereitgestellt werden. Diese Tonerschicht kann insbesondere durch
den Kontakt des Applikatorelements mit einer Magnetbürste aus
einem Zweikomponentengemisch aus Trägerteilchen und Tonerteilchen
erzeugt werden. Die Schichtdicke kann dabei insbesondere durch die Übertragungshilfsspannung
zwischen einer Magnetwalze, mit deren Hilfe die Magnetbürste erzeugt
wird, und der Mantelfläche des
Applikatorelements beeinflusst und eingestellt werden. Durch die Übertragungshilfespannung
wird ein elektrisches Feld erzeugt, dass eine Kraft auf die Tonerteilchen
des Zweikomponentengemischs der Magnetbürste hin zum Applikatorelement
ausübt.
Alternativ oder zusätzlich
kann die Schichtdicke durch die Tonerkonzentration im Zweikomponentengemisch
beeinflusst bzw. eingestellt werden.
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Mit
Hilfe derselben Druckdaten kann wiederholt ein nicht vollflächig mit
Tonerteilchen einzufärbendes
Rasterbild erzeugt werden. Die so erzeugten einzufärbenden
Rasterbilder werden jeweils mit Tonerteilchen zu einem Druckbild
eingefärbt.
Von diesen wiederholt erzeugten und mit Tonerteilchen eingefärbten Druckbildern
bzw. Tonermarken wird wiederholt der Istwert der eingefärbten Fläche ermittelt. Jeder
ermittelte Istwert wird mit dem aktuell voreingestellten Sollwert
verglichen, wobei das elektrische Feld zum übertragen der Tonerteilchen
auf die einzufärbenden
Bereiche des latenten Rasterbildes abhängig vom Vergleichsergebnis
mit Hilfe einer einstellbaren Hilfsspannung eingestellt wird. Dadurch wird
die Punktgröße der mit
Toner eingefärbten
Rasterpunkte, d. h. der eingefärbten
Bildpunkte des Druckbildes, auf eine dem voreingestellten Sollwert entsprechende
Punktgröße geregelt.
Durch diese Regelung kann die Punktgröße auch bei sich ändernden
Bedingungen im Bilderzeugungsprozess konstant auf einem bestimmten
Wert, den Sollwert, gehalten bzw. gebracht werden. Durch eine Änderung des
Sollwerts kann die Punktgröße einfach
geändert werden.
Der Sollwert ist vorzugsweise mit Hilfe mindestens eines Einstellparameters über das
Bedienfeld des Druck- oder Kopiersystems voreinstellbar. Der Einstellparameter
betrifft insbesondere die Linienbreite und/oder die Punktgröße.
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Das
Druckbild, mehrere Druckbilder, das weitere Druckbild und/oder mehrere
weitere Druckbilder können
nebeneinander oder hintereinander auf einem Fotoleiterband, einer
Fotoleitertrommel, einem Transferband und/oder einem Bildträ ger, vorzugsweise
jeweils in Form einer Tonermarke, erzeugt werden. Zumindest das
Maß für die tatsächlich mit
Tonerteilchen eingefärbte
Fläche
des Druckbildes bzw. der Druckbilder wird dort jeweils erfasst.
Dadurch ist die Auswahl eines geeigneten Erfassungsorts im Bilderzeugungsprozess
zum Ermitteln der tatsächlich mit
Tonerteilchen eingefärbten
Fläche
des Druckbildes einfach möglich.
Der Bildträger
ist beispielsweise ein als Aufzeichnungsträger dienendes Einzelblatt oder
eine als Aufzeichnungsträger
dienende Papierbahn.
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Ein
zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Anordnung zum Einstellen
der Punktgröße der mit Hilfe
eines elektrografischen Druck- oder Kopiersystems erzeugten Druckbilder.
Die Anordnung weist eine Bilderzeugungseinheit auf, die mit Hilfe
voreingestellter Druckdaten mindestens ein nicht vollflächig mit
Tonerteilchen einzufärbendes
Rasterbild erzeugt und mit Tonerteilchen zu einem Druckbild einfärbt. Ferner
umfasst die Anordnung eine Sensoreinheit, die ein Maß für die tatsächlich mit
Tonerteilchen eingefärbte
Fläche
des Druckbildes ermittelt und als Istwert ausgibt. Ferner weist
die Anordnung eine Steuereinheit auf, die den ermittelten Istwert
mit einem Sollwert vergleicht, wobei die Steuereinheit die Stärke eines
elektrischen Feldes zum Übertragen
von Tonerteilchen auf die einzufärbenden
Bereiche des latenten Rasterbildes abhängig vom Vergleichsergebnis
einstellt, insbesondere bei einer Abweichung des Istwerts vom Sollwert ändert.
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Ein
dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln eines
Bilderzeugungsprozesses eines elektrografischen Druck- oder Kopiersystems,
bei dem ein erstes Potential, auf das ein Fotoleiter des Druck-
oder Kopiersys tems aufgeladen wird, geregelt wird. Ferner wird ein
zweites Potential, auf das Bereiche des Fotoleiters entladen werden, geregelt.
Weiterhin werden die Schichtdicke einer Tonerteilchenschicht sowie
die Punktgröße von mit
Tonerteilchen eingefärbten
Rasterpunkten in einem zu erzeugenden Druckbild geregelt.
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Durch
dieses Verfahren werden vier für
die Bilderzeugung entscheidende Parameter vorzugsweise unabhängig voneinander
geregelt. Für
jede Regelung kann dabei ein geeigneter Sollwert voreingestellt
werden, auf den der tatsächliche
Wert des jeweiligen Parameters dann geregelt werden kann.
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Bei
einer Weiterbildung des Verfahrens wird die Tonerteilchenschicht
auf der Mantelfläche
eines Transportelements zum Einfärben
von aufgeladenen oder entladenen Bereichen des Fotoleiters erzeugt. Insbesondere
dadurch kann die Schichtdicke unabhängig von der Punktgröße eingestellt
und geregelt werden.
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Ein
vierter Aspekt der Erfindung betrifft ein elektrografisches Druck-
oder Kopiersystem, das eine Steuereinheit aufweist, die einen ersten
Regler zum Aufladen eines Fotoleiters auf ein voreingestelltes erstes
Potential hat, die einen zweiten Regler zum Entladen von Bereichen
eines Fotoleiters auf ein voreingestelltes zweites Potential hat,
die einen dritten Regler zum Erzeugen einer Tonerteilchenschicht mit
einer voreingestellten Schichtdicke hat und die einen vierten Regler
zum Regeln der mit Tonerteilchen eingefärbten Punktgröße von Rasterpunkten,
d. h. Bildpunkten, in einem zu erzeugenden Druckbild hat. Bei diesen
elektrografischen Druck- oder Kopiersystemen können die für den Bilderzeugungsprozess des
elektrografischen Druck- o der Kopiersystems wichtigen Parameter
Aufladepotential, Entladepotential, Schichtdicke der Tonerteilchenschicht
und Punktgröße der mit
Tonerteilchen eingefärbten
Bildpunkte, vorzugsweise unabhängig
voneinander, geregelt werden, so dass Druckbilder in einer hohen Qualität mit einer
gewünschten
einstellbaren Punktgröße erzeugt
werden können.
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Zum
besseren Verständnis
der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden auf die in den Zeichnungen
dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele Bezug
genommen, die anhand spezifischer Terminologie beschrieben sind.
Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass der Schutzumfang der Erfindung
dadurch nicht eingeschränkt
werden soll, da derartige Veränderungen
und weitere Modifizierungen an den gezeigten Vorrichtungen und/oder
den beschriebenen Verfahren sowie derartige weitere Anwendungen der
Erfindung, wie sie darin aufgezeigt sind, als übliches derzeitiges oder künftiges
Fachwissen eines zuständigen
Fachmanns angesehen werden. Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele
der Erfindung, nämlich:
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1a eine
schematische Darstellung des Aufbaus einer Vorrichtung zum Bestimmen
der Flächendeckung
einer Tonermarke;
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1b ein
Spannungs-Zeit-Diagramm mit dem prinzipiellen Verlauf eines von
der Vorrichtung nach 1a beim Durchführen einer
Tonermarke erzeugten Messsignals;
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2 ein
Diagramm mit einer Ladungsverteilung und einer aufgrund des Ladungsbildes
erzeugten Toner teilchenverteilung über den Querschnitt eines entladenen
Rasterpunktes eines Fotoleiters;
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3 eine
Skala mit möglichen
Potentialen der Oberfläche
des Fotoleiters in einem elektrografischen Bilderzeugungsprozess;
und
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4 einen
Regelkreis zum Regeln der Punktgröße eines eingefärbten Bildpunktes
in einem Druckbild.
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In 1a 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 erfindungsgemäß dazu eingesetzt,
die Flächendeckung
einer die Tonerschicht 38 bildenden Tonermarke 39 und
damit die Punktgröße von mit
Tonerteilchen eingefärbten
Rasterpunkten zu erfassen. Mit Hilfe der Messanordnung 10 wird
die mittlere Schichtdicke eines im Erfassungsbereich dieser Messanordnung 10 vorhandenen
Tonermarke 39 erfasst.
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Die
Tonermarke 39 weist ein homogenes Druckbild mit einem gleichmäßigen Einfärbemuster mit
einer vollflächigen
Einfärbung
oder mit einer 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 durch die Entwicklereinheit bereitgestellten Tonerteilchen
zum Einfärben
des latenten Rasterbildes genutzt worden sind.
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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 Entwicklerstation bereitgestellt wird, die dann durch die Bias-Spannung
nur auf die einzufärbenden
Bereiche übertragen
wird.
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Zwischen
den nicht einzufärbenden
Bereichen des latenten Rasterbildes und der Entwicklerstation wird
durch die Bias-Spannung ein weiteres elektrisches Feld erzeugt,
das auf die Tonerteilchen eine Kraft in Richtung der Entwicklerstation
ausübt, so
dass keine Tonerteilchen von der Entwicklerstation zu den nicht
einzufärbenden
Bereichen des Fotoleiterbandes 16 übertragen werden. In dem Dokument "Digital Printing-Technology
and Printing Technics auf Océ 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-Entwicklerstation dargestellt und kurz beschrieben.
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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.
Das Fotoleiterband 16 ist somit eine mit dem Bezugspotential 18 verbundene
Gegenelektrode zu den Elektroden 12, 14. 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.
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Eine
Schalteinheit 26 ist vorgesehen, um mit Hilfe von Umschaltern 46, 48 in
einem ersten Schaltzustand die Elektrode 12 mit einer zum
Bezugspotential 18 positiven Span nungsquelle 42 und
die Elektrode 14 mit einer zum Bezugspotential 18 negativen Spannungsquelle 44 zu
verbinden. Die Beträge
der von den Spannungsquellen bereitgestellten Spannungen sind vorzugsweise
gleich. Beispielsweise ist die von der Spannungsquelle 42 abgegebene
positive Spannung, beispielsweise +10 V, und von der Spannungsquelle 44 abgegebene
negative Spannung, beispielsweise –10 V, in Bezug auf das Bezugspotential 18,
beispielsweise 0 V.
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In
einem zweiten Schaltzustand trennt die Schalteinheit 26 die
Verbindungen zu den Spannungsquellen 42, 44 mit
Hilfe der Umschalter 46, 48, schließt die beiden
Elektroden 12, 14 kurz und stellt dadurch eine
Verbindung zu der Auswerteeinheit 24 her. Somit wird die
Ladungsdifferenz der Kondensatoren 13, 15 ermittelt
und der Auswerteeinheit 24 zugeführt. Durch das Umschalten in
den zweiten Schaltzustand erfolgt eine Abtastung eines durch die Ladungsdifferenz
erzeugten Messwerts. Der Schalteinheit 26 wird ein Taktsignal 34 eines
Taktgebers 32 zugeführt,
das vorzugsweise ein Rechtecksignal mit konstantem Impuls-Pausen-Verhältnis ist.
Die Taktfrequenz des Taktsignals 34 und somit die Schaltfrequenz
der Schalteinheit 26 zum Umschalten der beiden Schaltzustände bzw.
der Umschalter 46, 48 liegt vorzugsweise im Bereich
zwischen 300 Hz und 1 MHz.
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Der
Taktgeber
32 ist insbesondere Bestandteil der Steuereinheit
zum Auswerten des von der Messanordnung
10 ausgegebenen
Sensorsignals, wobei das Taktsignal
34 in der Schalteinheit
eine Änderung
des Schaltzustands der Umschalter
46,
48 bewirkt.
Das Umschalten der Kondensatoren infolge der Schaltzustände 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.
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Die
Auswerteeinheit 24 kann beispielsweise einen Filter und
einen nachgeschalteten Verstärker aufweisen.
Ein von der Auswerteeinheit 24 erzeugtes Messsignal wird
zur weiteren Verarbeitung einer Steuereinheit (nicht dargestellt)
zugeführt.
Wird, wie bereits erwähnt,
ein Filter in der Auswerteeinheit 24 zur Auswertung verwendet,
so kann der Filtertyp sowie die erforderlichen Filterparameter des
Filters abhängig
von der Schaltfrequenz und der daraus resultierenden Abtastfrequenz
voreingestellt werden.
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Wird
die Tonerteilchenschicht 38 der Tonermarke 39 durch
die Luftspalte der Elektroden 12/16 und 14/16 auf
dem Fotoleiterband 16 in Richtung des Pfeils P1 hindurchtransportiert,
so wird zu jedem Abtastzeitpunkt bzw. zu jedem Umschaltzeitpunkt
in den zweiten Betriebszustand die Kapazitätsdifferenz der beiden 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 sonst
ausschließlich
vorhandene Luft.
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Aus
der Änderung
der Kapazität
zumindest eines der Kondensatoren 13, 15 kann
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 Kon densators 13, 15 vorhanden
wäre. Somit
wird die mittlere Schichtdicke der im Erfassungsbereich des jeweiligen
Kondensators 13, 15 vorhandenen Tonerteilchen ermittelt,
da eine Tonermarke 39, die die halbe wirksame Fläche eines
Kondensators 13, 15 bedeckt und eine erste Schichtdicke
aufweist nicht von einer zweiten Tonermarke 39 unterschieden
werden kann, die die gesamte wirksame Fläche des Kondensators 13, 15 bedeckt
und die halbe Schichtdicke der ersten Schichtdicke hat.
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Anhand
des Kapazitätsverlaufs
kann jedoch bei entsprechend aufwendiger Auswertung und einer ausreichenden
Zahl von Abtastungen bezogen auf die Transportgeschwindigkeit zum
Transport des Fotoleiterbandes 16 in Richtung des Pfeils
P1 auch der exakte Schichtdickenverlauf einer Tonermarke in Transportrichtung
des Fotoleiterbandes 16 ermittelt werden.
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Die
Kapazitätsänderung
der Kondensatoren 13, 15 infolge der auf dem Fotoleiterband 16 im
Bereich der Kondensatoren 13, 15 vorhandenen Tonerteilchen
der Tonerschicht 38 resultiert aus der Änderung des Dielektrikums,
d. h. aus der Änderung
des geschichteten Dielektrikums des jeweiligen Kondensators 13, 15 beim
Hindurchtransportieren der Tonerschicht 38 zwischen der
jeweiligen Elektrode 12, 14 und der Gegenelektrode
des jeweiligen Kondensators 13, 15.
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Die
durch den Kurzschluss der Elektroden 12, 14 im
zweiten Schaltzustand abhängig
von den Kapazitäten
der Kondensatoren 13, 15 zum Abtastzeitpunkt erzeugte
Ladungsdifferenz wird mit Hilfe der Auswerteschaltung 24 weiter
verarbeitet und vorzugsweise der Steuereinheit zugeführt. Die
Steuereinheit kann erfindungsgemäß bei einer
bekannten Schicht dicke auch die Flächendeckung der jeweiligen
Tonermarke 39 ermitteln, wenn das Druckbild der jeweiligen
Tonermarke 39 nicht vollständig mit Tonerteilchen eingefärbt ist.
Insbesondere bei Tonermarken 39 mit mehreren streifen-
bzw. linienförmigen
nebeneinander angeordneten mit Tonerteilchen eingefärbten Bereichen
eines Druckbildes kann mit Hilfe eines Kondensators 13, 15 bei
konstanter bekannter Schichtdicke die mit Tonerteilchen eingefärbte Fläche und/oder
die nicht mit Tonerteilchen eingefärbte Fläche der Tonermarke 39 im
Bereich des jeweiligen Kondensators 13, 15 ermittelt
bzw. bestimmt werden. Bei vollflächig
mit Tonerteilchen eingefärbten
Tonermarken kann die Schichtdicke der Tonerteilchenschicht und dadurch
die optische Dichte der Tonermarke ermittelt bzw. bestimmt werden.
In gleicher Weise kann die eingefärbte Fläche der Tonermarke 39 ermittelt
werden, wenn die Tonermarke 39 zusätzlich oder alternativ punktförmige eingefärbte Bereiche
hat. Diese punktförmigen
eingefärbten
Bereiche können
sowohl einzelne Bildpunkte als auch aus mehreren Bildpunkten zusammengesetzte
Bereiche, sogenannte Superpixel umfassen.
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Vorteilhaft
ist es, der Anordnung 10 eine vollflächig eingefärbte Tonermarke und eine nicht
vollflächig
eingefärbte
Tonermarke in beliebiger Reihenfolge zuzuführen, deren einzufärbende Bereiche
jeweils mit derselben Schichtdicke eingefärbt sind, wodurch das Verhältnis der
Tonermenge der nicht vollflächig eingefärbten Tonermarke
in Abhängigkeit
von der Tonermenge der vollflächig
eingefärbten
Tonermarke ermittelt werden kann. Dadurch kann die relative Einfärbung bzw.
die prozentuale Fläche
der teilweise eingefärbten
Tonermarke in Bezug auf die vollflächig eingefärbte Tonermarke ermittelt werden.
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In 1b ist
ein Zeit-Spannungs-Diagramm dargestellt, in dem der prinzipielle
Signalverlauf eines von der Messanordnung nach 1a ausgegebenen Messsignals
gezeigt ist. Zur Vereinfachung ist im Zeit-Spannungs-Diagramm nach 1b ein
kontinuierlicher Signalverlauf dargestellt. Der tatsächliche Signalverlauf
setzt sich jedoch aus einer Vielzahl von Abtastwerten zusammen.
Die Abtastrate zum Ermitteln dieser Abtastwerte wird durch das vom
Taktgeber 32 ausgegebene Taktsignal 34 bestimmt.
Der Signalverlauf wird mit Hilfe der Auswerteanordnung 24 beim
Hindurchführen
der Tonermarke 39 durch die Kondensatoren 13, 15 abgetastet,
wenn das Fotoleiterband 16 mit einer konstanten Geschwindigkeit
beispielsweise im Bereich von 0,2 bis 2 m/s zwischen den Elektroden 12, 14 und
dem Fotoleiterband 16 durch die Kondensatoren 13, 15 hindurchgeführt wird.
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Die
Dielektrizitätskonstante
von Toner ist größer als
die Dielektrizitätskonstante
von Luft. Dadurch wird die Kapazität der Kondensatoren 13, 15 beim
Hindurchführen
der Tonermarke 39 durch diese Kondensatoren 13, 15 geändert. Mit
Hilfe des Fotoleiterbandes 16 wird die Tonerschicht 38 der
Tonermarke 39 in den ersten Kondensator 13 hineintransportiert.
Dadurch wird die Kapazität
des ersten Kondensators 13 erhöht. Die Kapazität des ersten
Kondensators 13 nimmt dabei so lange zu, bis die Tonerschicht 38 der
Tonermarke 39 die größtmögliche wirksame
Fläche
des ersten Kondensators 13 bedeckt. Das in 1b dargestellte
Signal steigt dadurch mit zunehmender Kapazität des ersten Kondensators 13 von
0 V bis zu einem Maximum U+ an. Durch den kontinuierlichen Antrieb
des Fotoleiterbandes 16 wird die Tonerschicht 38 der
Tonermarke 39 weiter in den zweiten Kondensator 15 hineintransportiert
und gleichzeitig aus dem ersten Kondensator 13 heraustransportiert.
Dadurch nimmt die Kapazität des
zweiten Kondensators 15 in gleichem Maße zu, wie die Kapazität des ersten
Kondensators 13 abnimmt. Dadurch ist der negative Anstieg
des Ausgangssignals der Auswerteanordnung 24 etwa doppelt
so groß,
wie beim bloßen
Herausfördern
der Tonerschicht 38 der Tonermarke 39 aus dem
ersten Kondensator 13 oder beim Hineinfördern der Tonerschicht 38 der
Tonermarke 39 in den zweiten Kondensator 15 hinein.
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Ist
die Tonerschicht 38 vollständig aus dem ersten Kondensator 13 heraustransportiert
worden und bedeckt diese Tonerschicht 38 die größtmögliche wirksame
Fläche
des zweiten Kondensators 15, so gibt die Auswerteanordnung 24 ein
Spannungssignal U– aus.
Anschließend
wird die Tonerschicht 38 aus dem zweiten Kondensator 15 herausgefördert, wodurch
das von der Auswerteanordnung 24 ausgegebene Spannungssignal
vom Wert U– auf
0 kontinuierlich ansteigt. Dieser Anstieg erfolgt bis zu dem Zeitpunkt,
zu dem die Tonerschicht 38 aus dem zweiten Kondensator 15 heraustransportiert
worden ist.
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Bei
nicht vollflächig
eingefärbten
Tonermarken, die z. B. mehrere streifenförmig nebeneinander angeordnete
eingefärbte
Bereiche aufweisen, kann mit Hilfe der Messanordnung 10 die
mittlere Schichtdicke der Tonermarke 39 ermittelt werden,
die bei einer gleichmäßigen Verteilung
der zum Einfärben
des nicht vollflächig
eingefärbten
Tonerbildes verwendeten Tonerteilchenmenge erzeugt werden würde. Mit Hilfe
der Messanordnung 10 ist zumindest mit größerem Aufwand
eine stufenweise Kapazitätsänderung in
Folge der eingefärbten
und nicht eingefärbten
Bereiche einer Tonermarke möglich,
wenn streifenförmige
eingefärbte
Bereiche der Tonermarke 39 quer zur Transportrichtung P1
des Foto leiterbandes ausgerichtet sind. Alternativ oder zusätzlich kann
die nicht vollflächig
eingefärbte
Tonermarke punktförmige
eingefärbte
Bereiche umfassen, die aus einem Bildpunkt bestehen oder bei denen
ein punktförmiger
eingefärbter
Bereich mehrere Bildpunkte umfasst, die einen sogenannten Superpixel
bilden. Der Superpixel umfasst beispielsweise 2 × 2, 2 × 3 oder 4 × 4 Bildpunkte.
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Die
durchschnittliche Einfärbung
einer Tonermarke bzw. ein Messsignal, das der mittleren Schichtdicke
einer nicht vollflächig
eingefärbten
Tonermarke entspricht, kann mit Hilfe der Messanordnung 10 einfach
ermittelt werden. Ist zusätzlich
die Schichtdicke bekannt, mit der das nicht vollflächig eingefärbte Tonerbild
eingefärbt
ist, kann auf einfache Art und Weise aufgrund der ermittelten mittleren Schichtdicke
der nicht vollflächig
eingefärbten
Tonermarke die Flächendeckung
dieser nicht vollflächig eingefärbten Tonermarke
ermittelt werden.
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Die
Schichtdicke kann dazu auf verschiedene Arten ermittelt, insbesondere
gemessen werden. Vorzugsweise wird eine vollflächig eingefärbte Tonermarke mit Hilfe der
Anordnung nach 1a erfasst, wobei die unterschiedliche Änderung
der Kapazitäten
der Kondensatoren 13, 15 durch die vollflächig eingefärbte Tonermarke
und durch die nicht vollflächig
eingefärbte
Tonermarke die Flächendeckung der
nicht vollflächig
eingefärbten
Tonermarke angibt. Dies ist dadurch möglich, dass die eingefärbten Bereiche
der vollflächig
eingefärbten
Tonermarke und der nicht vollflächig
eingefärbten
Tonermarke die gleiche Schichtdicke der zum Einfärben genutzten Tonerteilchenschicht
aufweisen.
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2 zeigt
ein Diagramm, in dem die Ladungsverteilung eines latenten Rasterbildes
in einem mit Tonerteilchen einzufärbenden Rasterpunkt und ein
Schnitt durch die aufgrund der Ladungsverteilung im Rasterpunkt
erzeugte Tonerteilchenschicht dargestellt sind. In der unteren Hälfte des
dargestellten Diagramms ist die Ladungsverteilung eines einzufärbenden
Rasterbildes über
den Querschnitt des Rasterpunkts gezeigt. Das Fotoleiterband 16 ist
mit Hilfe der bereits erwähnten
Ladeeinheit auf ein Potential X1 von –518 V negativ aufgeladen worden.
Anschließend
ist das Fotoleiterband 16 im dargestellten Rasterpunkt
mit Lichtenergie bestrahlt worden, so dass es im Zentrum des Rasterpunkts
auf ein Potential X2 von –27
V gegenüber
einem Bezugspotential (beispielsweise dem Massepotential entladen
worden ist. Eine Änderung
des Potentials des Fotoleiters 16 auf –518 V von einem höheren Potential
wird in der vorliegenden Anmeldung auch als Aufladen des Fotoleiters
bezeichnet. Ferner wird das Zuführen
von Ladungsträgern,
um eine Änderung
des Potentials im Rasterpunkt von –518 V auf –27 V zu bewirken, in der vorliegenden
Anmeldung auch als Entladen bezeichnet.
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Vom
Zentrum des entladenen Rasterpunkts auf der Fotoleitertrommel 16 sinkt
das Potential zu den Rändern
des Rasterpunkts hin bis zum Aufladepotential X1 von –518 V hin
ab, wodurch der dargestellte Potentialverlauf des Ladungsbildes
durch den Querschnitt des Rasterpunkts auf dem Fotoleiterband 16 eine
Form nach Art einer Gaußkurve
hat. Durch die Höhe
der angelegten Bias-Spannung zum Übertragen von Tonerteilchen
von der Entwicklerstation auf die einzufärbenden Bereiche des Fotoleiterbandes 16,
d. h. auf den in 2 dargestellten Rasterpunkt,
wird eine Entwicklungsschwelle eingestellt.
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In 2 sind
zusätzlich
die Entwicklungsschwellen E1 und E2 dargestellt. Nur die Bereiche des
Fotoleiterbandes 16, die unterhalb der jeweiligen mit Hilfe
der Bias-Spannung
eingestellten Entwicklungsschwelle E1, E2 liegen, werden mit Tonerteilchen
eingefärbt,
da auf die von der Entwicklerstation bereitgestellten elektrisch
geladenen Tonerteilchen eine Kraft nur in Richtung der unterhalb
der jeweiligen Entwicklungsschwelle E1, E2 entladenen Bereiche des
Fotoleiterbandes 16 ausgeübt wird. Durch diese Kraft
werden die elektrisch geladenen Tonerteilchen auf der Oberfläche des
Fotoleiterbandes 16 als Tonerteilchenschicht angelagert,
d. h. auf die Oberfläche
des Fotoleiterbandes 16 übertragen, und dadurch entwickelt.
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Durch
die jeweilige Entwicklungsschwelle E1, E2 ergibt sich ein punktförmiger Bereich
auf der Oberfläche
des Fotoleiterbandes 16, dessen Größe von der vom Potentialverlauf
des Ladungsbildes des Fotoleiters 16 im Rasterpunkt und
von dem Potential der Entwicklungsschwelle E1, E2 abhängig ist.
Für die
Entwicklungsschwelle E1 ergibt sich ein Schnitt des mit Toner einzufärbenden
Bereichs mit einer Breite B1 im dargestellten Schnitt und für die Entwicklungsschwelle
E2 mit einer Breite B2 im dargestellten Schnitt.
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Im
oberen Bereich des Diagramms nach 2 ist ein
Querschnitt des mit Tonerteilchen eingefärbten Rasterpunkts für die Entwicklungsschwelle E1
als Volllinie und für
die Entwicklungsschwelle E2 als Strichlinie dargestellt. Für einen
einzelnen eingefärbten
Rasterpunkt ergibt sich eine kegelstumpfartige Ablagerung von Tonerteilchen
auf dem Fotoleiterband 16 im dargestellten Rasterpunkt.
Die Schicht dicke der abgelagerten Tonerteilchenschicht auf dem Rasterpunkt
ist in der Mitte des Rasterpunkts jeweils 100%, wobei die Breite
des eingefärbten
Bereichs auf der Mantelfläche
des Fotoleiterbandes 16 der durch die Schnittlinie der
jeweiligen Entwicklungsschwelle E2, E1 festgelegten Breite B1, B2
festgelegt ist. Dadurch ist die Punktgröße bei einer voreingestellten
Entwicklungsschwelle E2 im dargestellten Ausführungsbeispiel bei etwa 68%
der Punktgröße bei einer
voreingestellten Entwicklungsschwelle E1. Somit kann die Punktgröße auf einfache
Art und Weise durch eine Veränderung
der Entwicklungsschwelle E1, E2 eingestellt werden. Mit der Schichtdicke nimmt
auch die optische Dichte der im Rasterpunkt erzeugten Tonerteilchenschicht
zu.
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In 3 ist
eine Skala mit Potentialen des Fotoleiterbandes 16 und
der Entwicklungsspannung (Bias-Spannung bzw. Jump DC) dargestellt,
wobei ein möglicher
Arbeitsbereich der Entwicklungshilfsspannung mit dem Bezugszeichen 100 bezeichnet ist.
Wie bereits im Zusammenhang mit 2 erläutert, wird
das Fotoleiterband 16 auf ein Potential X1 von –518 V gegenüber einem
Bezugspotential des Druck- oder Kopiersystems von 0 V aufgeladen.
In mit Tonerteilchen einzufärbenden
Bereichen einzelner Rasterpunkte wird das Fotoleiterband 16 auf
ein Entladepotential von –27
V entladen. Für
dieses konkrete Ausführungsbeispiel
liegt die Mitte des möglichen
Arbeitsbereichs der Entwicklungshilfsspannung (Bias-Spannung) bei –298 V DC.
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Der
Arbeitsbereich 100 wird nach oben zum negativen Aufladepotential
von –518
V DC durch einen minimalen Hintergrundabstand bestimmt, der erforderlich
ist, damit in nicht mit Tonerteilchen einzufärbenden Bereichen des Druckbildes
eine ausreichende Kraft auf die von der Entwicklerstation bereitgestellten
elektrisch geladenen Tonerteilchen in Richtung der Entwicklerstation
bzw. von der Oberfläche
des Fotoleiterbandes 16 weg ausgeübt wird. Dadurch werden ungewollt
Ablagerungen von Tonerteilchen auf nicht einzufärbenden Bereichen wirksam verhindert.
Solche Ablagerungen werden auch als Hintergrund eines Toner- bzw.
Druckbildes bezeichnet.
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Zwischen
dem Entladepotential von –27
V DC und der Untergrenze des möglichen
Bereichs für die Übertragungshilfsspannung
ist eine Potentialdifferenz zwingend erforderlich, um die zum Übertragen der
elektrisch geladenen Tonerteilchen von der Entwicklerstation auf
das Fotoleiterband 16 über
einen zwischen der Entwicklerstation und dem Fotoleiterband 16 vorgesehenen
Luftspalt erforderliche Kraft auf die von der Entwicklerstation
bereitgestellten Tonerteilchen auszuüben.
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Durch
eine Vergrößerung der
Potentialdifferenz des aufgeladenen Fotoleiterbandes 16 in
Bezug auf das Bezugspotential auf ein Potential von beispielsweise –600 V kann
der Arbeitsbereich 100 um die Bereiche 102 und 104 vergrößert werden,
wodurch eine größere Variation
der Größe des mit
Toner eingefärbten
Bereichs des Rasterpunkts möglich
ist. Die Bias-Spannung kann dadurch in einem aus den Arbeitsbereichen 100, 102, 104 zusammengesetzten Gesamtarbeitsbereich
verändert
werden, um die Punktgröße, d. h.
die einzufärbende
Fläche
des/eines Rasterpunktes einzustellen.
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Vorteilhaft
ist es, das Einstellen der Punktgröße mit Hilfe eines Regelkreises
zu regeln. Ein Ausführungsbeispiel
eines solchen Regelkreises ist in 4 dargestellt.
Da bei wird als Führungsgröße ein Sollwert
w1 beispielsweise über
eine Voreinstellung über
ein Bedienfeld des Druck- oder
Kopiersystems vorgegeben. Dieser Sollwert w1 wird einem Begrenzer 110 zugeführt, der
einen begrenzten Sollwert w2 ausgibt. Ferner wird je ein Istwert
x1 aus mehreren nacheinander erzeugten nicht vollflächig eingefärbten Druckbildern
ermittelt. Als Istwert x1 wird das Verhältnis der mit Hilfe der Messvorrichtung
der Anordnung nach 1a ermittelten Signale einer
nicht vollflächig
mit Tonerteilchen eingefärbten
Tonermarke 39 und einer vollflächig mit Tonerteilchen eingefärbten Tonermarke
wiederholt erfasst. Alternativ kann wiederholt der Absolutwert für ein nicht
vollflächig
eingefärbtes
Tonerbild einer Tonermarke 39 erfasst werden.
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Die
wiederholt erfassten Istwerte x1 der Regelgröße werden einem Medianfilter 122 zugeführt, der
den Median dieser Istwerte x1 als gefilterte Regelgröße x2 ausgibt,
die vom Sollwert w2 im Punkt 112 abgezogen wird, wobei
eine Regelabweichung e ermittelt und einem PI-Regler 114 zugeführt wird.
Abhängig
von der Regelabweichung e gibt der PI-Regler 114 eine unbegrenzte
Stellgröße y1 des
Entwicklungskontrastes, d. h. eine Stellgröße zum Einstellen der Bias-Spannung
aus. Diese Stellgröße y1 wird
einem Begrenzer 116 zugeführt, der eine begrenzte Stellgröße y2 zum
Einstellen der Bias-Spannung bzw. des Entwicklungskontrastes an
die Entwicklerstation 118 sowie eine begrenzte Stellgröße y3 zum Einstellen
des Potentialkontrastes an die Aufladeeinheit 120 zum Aufladen
des Fotoleiterbandes 16 ausgibt. Als Potentialkontrast
wird die Differenz zwischen Aufladepotential und Endladepotential
des Fotoleiterbandes 16 bezeichnet. Der Begrenzer 116 gibt
ferner ein Stoppsignal S aus, das bei Überschreiten des Grenzwerts
an den PI-Regler 114 ausgegeben wird.
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Als
Störgrößen z wirken
auf die Regelstrecke verschiedene den Bilderzeugungsprozess beeinflussende
Faktoren ein, wie z. B. die Gesamtflächendeckung von Druckbildern,
die Gemischalterung, Tonerkonzentrationsvariationen in der Entwicklerstation, Alterung
des Fotoleiterbandes 16 usw. Trotz dieser Störgrößen kann
durch den Regelkreis nach 4 die Punktgröße eingefärbter Bildpunkte
entsprechend dem voreingestellten Sollwert (w2) konstant gehalten
werden. Alternativ zu dem in 4 dargestellten
Regelkreis können
auch Regelkreise ohne Medianfilter 112 und/oder ohne Begrenzer 110, 112 genutzt
werden. Auch kann nur eine Stellgröße y1 zum Einstellen der Bias-Spannung
vorgesehen sein.
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Durch
die Erfindung ist es möglich,
in einem elektrografischen Druck- oder Kopiersystem eine Aufladeregelung,
eine Entladeregelung, eine Einfärberegelung
und eine Punktgrößenregelung
zeitgleich und unabhängig
voneinander durchzuführen.
Bei der Aufladeregelung wird durch die Messung des Oberflächenpotentials
mit Hilfe einer Potentialsonde die aktuelle Aufladung ermittelt
und gegebenenfalls durch Variieren des Koronarstroms eines Aufladekorotrons
zum Aufladen des Fotoleiters auf einen voreingestellten Sollwert
gebracht bzw. gehalten. Dadurch können Einflüsse von Temperaturschwankungen,
Alterungen des Fotoleiters und der Ladekorotrone sowie Toleranzabweichungen
bei der Fertigung von Fotoleitern weitgehend eliminiert werden.
Bei der Entladeregelung kann mit dem gleichen für die Aufladeregelung genutzten
Potentialsensor das Entladepotential ermittelt und bei Bedarf die
Lichtenergie des Zeichengenerators ein gestellt bzw. verändert werden.
Das Entladepotential wird auch als Kontrastpotential bezeichnet.
Bei der Einfärberegelung
wird durch Messung der Einfärbehöhe, d. h.
der Schichtdicke einer Tonermarke, die Tonernachförderung
in die Entwicklerstation so eingestellt, dass eine vorgegebene Einfärbung abhängig von
einer Voreinstellung (Hell, Normal, Dunkel, usw.) erreicht wird.
Als Tonermarken für
die Einfärbereglung
werden bei bekannten Druckern üblicherweise
vollflächig
eingefärbte
Tonermarken genutzt. Für
eine erfindungsgemäße Punktgrößenregelung
werden nicht vollflächig eingefärbte Tonermarken
genutzt, wobei zusätzlich erzeugte
vollflächig
eingefärbte
Tonermarken für
die Einfärberegelung
genutzt werden können.
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Die
tatsächlich
erzeugte Punktgröße von eingefärbten Rasterpunkten
unterliegt Schwankungen, die insbesondere durch eine Alterung der
am Bilderzeugungsprozess beteiligten Verbrauchsstoffe, durch Klimaeinflüsse, durch Änderungen
von Gemischeigenschaften sowie weiteren Einflussfaktoren bewirkt
werden. Diese Einflussfaktoren können
nicht ohne weiteres erkannt und deshalb bei der Steuerung des Bilderzeugungsprozesses
nicht berücksichtigt
werden.
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Durch
die Regelung der Punktgröße kann insbesondere
auch die Linienbreite von zu erzeugenden Linien und die Linienbreite
von zu erzeugenden Druckelementen, wie beispielsweise Buchstaben, eingestellt
werden, wodurch ein gewünschter
optischer Eindruck der darzustellenden Elemente einfach erzeugt
werden kann. Mit Hilfe der Anordnung 10 nach 1a kann
der Einfärbegrad
eines Tonerbildes bzw. einer Tonermarke auf einfache Art und Weise
ermittelt werden. Bei geeigneten Druckdaten zum Erzeugen des latenten
Rasterbildes kann damit auf einfache Art und Weise die Punktgröße bzw.
die Linienbreite im Druckbild der nicht vollflächig eingefärbten Tonermarke ermittelt
werden.
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Alternativ
zu der Anordnung nach 1a kann auch eine optische Messung,
die insbesondere auf den unterschiedlichen Reflektionseigenschaften der
eingefärbten
und der nicht eingefärbten
Bereiche der Tonermarke beruht, genutzt werden. Ferner kann ein
kapazitiver Sensor mit nur einem Kondensator 13, 15 genutzt
werden. Zusätzlich
oder alternativ kann der Einfärbegrad
der nicht vollflächig
eingefärbten
Tonermarke über
die zum Einfärben
genutzten Tonermengen ermittelt werden, wenn die zum Einfärben verwendeten
Tonermengen oder die beispielsweise auf der Oberfläche eines
Applikatorelements der Entwicklerstation zurückbleibenden Tonermenge erfasst
werden. Die nicht vollflächig
eingefärbte
Tonermarke wird auch als Rastertonermarke bezeichnet, da diese Rastertonermarke
nicht mit Tonerteilchen eingefärbte
Rasterpunkte bzw. nicht mit Tonerteilchen eingefärbte Bereiche aufweist.
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Besonders
vorteilhaft ist die kontinuierliche Regelung der Punktgröße abhängig von
einem voreingestellten Sollwert. Dazu werden wiederholt zumindest
die nicht vollflächig
eingefärbten
Tonermarken erzeugt, wodurch die Stellsignale abhängig von der
Regelabweichung erforderlichenfalls nachgestellt werden. Dadurch
kann der Bilderzeugungsprozess des Druck- oder Kopiersystems weiter
stabilisiert werden. Die mit Toner eingefärbten Bereiche der Tonermarken/Druckbilder
können
sowohl auf einem Fotoleiter (Fotoleiterband 16 bzw. Fotoleitertrommel), auf
einem weiteren Zwischenbildträger,
wie beispielsweise einem Transferband oder auf einem zu bedruckenden
Trägermaterial
erfasst werden.
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Die
nicht vollflächig
eingefärbte
Tonermarke kann vorzugsweise mehrere nebeneinander, insbesondere
parallel angeordnete Linien aufweisen, die mit Tonerteilchen eingefärbt werden
und deren Flächendeckung
bei Normaleinfärbung
beispielsweise etwa 40% der Gesamtfläche der Tonermarke mit Tonerteilchen
bedecken. Wird der Sollwert vergrößert, indem z. B. über einen
grafischen Schieberegler oder eine andere Eingabemöglichkeit
verbreiterte Linienbreite voreingestellt wird, kann der Sollwert
auf beispielsweise 45% herauf oder bei einer Verringerung der Linienbreite
auf 35% herabgesetzt werden. Daraufhin wird die Punktgröße über den
in 4 dargestellten Regler vergrößert bzw. verkleinert, so dass die
dann nachfolgend erzeugten Tonermarken eine dem Sollwert entsprechende
Flächendeckung
aufweisen.
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Vorteilhaft
ist auch eine Stufenregelung, bei der zusätzlich zu der Bias-Spannung
die Aufladespannung zum Aufladen des Fotoleiters verändert werden
kann, da dadurch der Einstellbereich der Punktgröße weiter vergrößert werden
kann, wie in 3 durch die erweiterten Arbeitsbereiche 102, 104 dargestellt.
Dabei kann der Sollwert zum Einstellen der Aufladespannung nicht
nur von –518
V DC auf bis zu –600
V DC im vorliegenden Ausführungsbeispiel vergrößert.
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Werden
zusätzlich
vollflächig
eingefärbte
Tonermarken erzeugt, können
diese insbesondere auch zum Einstellen bzw. zum Regeln der Tonerkonzentration
in der Entwicklerstation genutzt werden. Alternativ oder zusätzlich können diese
Tonermarken zum Einstellen der Schichtdicke einer Tonerteilchenschicht
in der Entwicklerstation auf der Mantelfläche eines Applikatorelements
genutzt werden. Alternativ zu dem PI-Regler 114 können auch
andere übliche Regler,
insbesondere P-, PD-, PID-Regler oder Mehrpunktregler, 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.
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Obgleich
in den Zeichnungen und in der vorhergehenden Beschreibung bevorzugte
Ausführungsbeispiele
aufgezeigt und detailliert beschrieben worden sind, sollte dies
als rein beispielhaft und die Erfindung nicht einschränkend angesehen
werden. Es sei darauf hingewiesen, dass nur die bevorzugten Ausführungsbeispiele
dargestellt und beschrieben sind und sämtliche Veränderungen und Modifizierungen,
die derzeit und künftig
im Schutzumfang der Erfindung liegen, geschützt werden sollen.
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- 10
- Anordnung
- 12,
14
- plattenförmige Elektroden
- 13,
15
- Kondensatoren
- 16
- Fotoleiterband
- 18
- Massepotential
Fotoleiterband
- 24
- Auswerteeinheit
- 26
- Schalteinheit
- 32
- Taktgeber
- 34
- Taktsignal
- 38
- Tonerschicht
- 39
- Tonermarke
- 42,
44
- Spannungsquellen
- 46,
48
- Umschalter
- E1,
E2
- Entwicklungsschwellen
- B1,
B2
- Einfärbebreite
- 100
- Arbeitsbereich
- 102,
104
- erweiterter
Arbeitsbereich
- 110,
116
- Begrenzer
- 112
- Summenpunkt
- 114
- Regler
- 118
- Bias-Spannung
zwischen Entwicklerstation und Fotoleiterband
- 120
- Aufladespannung
- 122
- Medianfilter