[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft Diagnose- und Steuerungsmittel für die Anwendung
von elektrischen Vorspannungen in elektrofotografischen Abbildungssystemen und insbesondere
derartige Systeme, die zur Spannungsregelung eine Rückkopplung von Vorspannungen an
Lasten einsetzen.
[0002] In elektrofotografischen Abbildungssystemen wird die Bewegung des Toners zum Teil
durch elektrostatische Kräfte gesteuert. An die Komponenten des Systems werden verschiedene
elektrische Vorspannungen angelegt, um elektrostatisch geladene Tonerpartikel anzuziehen
oder abzustoßen. Der Verlust an Vorspannung oder eine falsche Vorspannung an Teilen
des Systems kann die Qualität des von dem System erzeugten Bildes beeinträchtigen.
[0003] Eine Fehlerquelle in den elektrisch vorgespannten Systemen betrifft die Lichtbogenbildung
zwischen Oberflächen mit verschiedenen Potentialen. Hierdurch wird das Vorspannungspotential
beeinträchtigt. Einige Hochspannungssysteme erkennen Lichtbogenbildung und erzeugen
eine Fehleranzeige. Andere Systeme überwachen den Ausgang der Vorspannungs-Stromversorgung,
um Spannungsstörungen zu überwachen. Obwohl diese Systeme nach dem Stand der Technik
für den vorgesehenen Zweck grundsätzlich verwendbar sind, lassen sie eine Hauptfehlerquelle
außer Acht, die in rotierenden, mit einer elektrischen Vorspannung versehenen Komponenten
auftritt. Fehler treten bei Kontakt mit rotierenden, vorgespannten Komponenten auf.
Diese Fehler können durch Verschleiß der Bürsten verursacht werden, die zur Vorspannung
der rotierenden Komponenten dienen. In Systemen, in denen rotierende, elektrisch vorgespannte
Komponenten regelmäßig ausgebaut werden, verschleißen elektrische Kontakte und unterliegen
Ausfällen in besonderem Maße. Bei Systemen mit mehreren Abbildungseinheiten, die zur
Erzeugung mehrfarbiger Bilder dienen, kann die Fehlersuche und Fehlerlokalisierung
sehr aufwendig sein. Fehler nach deren Auftreten einfach zu bewerten, ist keine praktikable
Lösung. Es besteht Bedarf nach einem Diagnosewerkzeug zur Beurteilung von Problemen
mit der elektrischen Vorspannung, bevor diese zu Fehlern führen. Sobald der Fehler
aufgetreten ist, ist es zu spät.
[0004] Ein Beispiel zur Steuerung von elektrischen Spannungen in Abbildungsvorrichtungen
nach dem Stand der Technik ist die US-A-5,132,869. Diese Schrift beschreibt ein Verfahren
zur Steuerung von elektrischen Spannungen, die an Komponenten in elektrofotografischen
Vorrichtungen angelegt werden, indem der Strom auf einem vorbestimmten Wert gehalten
wird. Dies geschieht durch zeitliche Steuerung der Steuerimpulsbreitenmodulation in
Ansprechen auf die erfasste Ausgangsspannung. Die tatsächliche Komponente, an die
Strom angelegt wird, unterliegt jedoch keiner engen Überwachung. Statt dessen wird
die Spannung über der Komponente beobachtet. Die US-A-5,132,869 beschreibt ein Verfahren
zur Stromregelung von Coronaladern, die durch Überwachen des tatsächlichen Trommelstroms
an Erde über ein Messelement geregelt werden, das zwischen Trommel und Erde angeordnet
ist. Der an diesem Messelement anliegende Strom wird dann periodisch mittels Maschinensteuerung
überwacht, wobei die konstante Spannungsausgabe der Coronalader-Stromversorgung entsprechend
eingestellt wird. Der von Maschinenerde zur Stromversorgung zurückführende Strom wird
gemessen (oder die Gittervorspannung des primären Laders). Die Ausgabespannung wird
stetig eingestellt, um den vom Lader gelieferten Strom zu regeln. (Spalte 6, Zeile
15 von US-A-5,132,869 beschreibt dies als Bestandteil der Stromregelung). Dies ist
nach dem Stand der Technik für stromgeregelte Coronalader-Stromversorgungen üblich.
Während US-A-5,132,869 Ausgabespannungen innerhalb bestimmter Grenzen wirksam einstellt,
berücksichtigt die genannte Beschreibung nach dem Stand der Technik kaum Probleme
mit Komponenten unter Verwendung rotierender Kontakte.
[0005] Mit Blick auf die vorausgehende Beschreibung ist ersichtlich, dass nach dem Stand
der Technik ein Bedarf nach einem System besteht, das zur Erkennung potenzieller Probleme
in rotierenden, elektrisch vorgespannten Komponenten dienen kann. Es ist daher wünschenswert,
Diagnosemittel für diese mit rotierenden, elektrisch vorgespannten Komponenten ausgestatteten
Systeme zu verwenden, um der Maschinensteuerung eine Zustandsrückmeldung bereitzustellen,
wenn ein beliebiger Vorspannungsfehler aufgetreten ist. Das System könnte dann auf
dieses Fehlersignal ansprechen und eine Unterbrechung des Abbildungsvorgangs vorsehen
und den Maschinenbenutzer darüber informieren, dass elektrische Vorspannungsfehler
die Bildqualität der erzeugten Drucke beeinträchtigen können.
[0006] Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Erkennung von elektrischen Vorspannungsfehlern in Komponenten für elektrofotografische
Geräte zu schaffen.
[0007] Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und
einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9.
[0008] In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird an eine Maschinensteuerung ein digitales
Signal gegeben, das einen elektrischen Vorspannungszustand in einer Komponente anzeigt.
Die Maschinensteuerung kann das Signal entweder durch Interrupt- oder Abfrage-Verfahren
erfassen. Das erfasste Signal lässt sich mithilfe von Software entsprechend filtern.
Auf diese Weise lassen sich alle elektrischen Vorspannungsfehler automatisch durch
die Maschinensteuerung ermitteln, wodurch die Herstellung weiterer Drucke mit schlechterer
Bildqualität verhindert wird. Das System sieht zudem ein Verfahren vor, um dem Benutzer-
oder Wartungspersonal anzuzeigen, welcher Bereich der Maschine einer Wartung bedarf.
Dies ist insbesondere sinnvoll, um es dem Benutzer zu ermöglichen, Patronen in der
Maschine zu ersetzen, die aufgefüllt werden müssen. In einer Maschine mit mehreren
Abbildungsmodulen, die jeweils unterschiedlich vorgespannt sind, ist ein Fehleranalysesystem
erforderlich, das eine effiziente Wartung der Maschine ermöglicht. Die vorliegende
Erfindung löst nach dem Stand der Technik auftretende Probleme, indem auf ein aufgetretenes
Problem hingewiesen wird, um dann eine Maßnahme zur Vermeidung von Bildqualitätsfehlern
ergreifen zu können.
[0009] Vorteilhafterweise wird das Vorspannungspotential eines Lastwiderstandes an die Potenzialquelle
zwecks Regelung der Vorspannung rückgekoppelt. Die Rückkopplung ist für eine Vielzahl
von Lastwiderständen und Quellen innerhalb eines Systems wiederholbar. Die Rückkopplung
des Vorspannungspotentials von dem Lastwiderstand wird mit der erwarteten Ausgabe
der Vorspannungsquelle verglichen. Wenn die Differenz zwischen der erwarteten Vorspannung
und der Potentialrückkopplung einen vorbestimmten Bereich übersteigt, sendet die Vorspannungsquelle
ein Signal an die Maschinensteuerung, um anzuzeigen, dass ein Vorspannungsfehler aufgetreten
ist. Die Erfindung ermöglicht die automatische Einstellung des Vorspannungspotentials
in der Maschine und die Einstellung der Fehlererkennungsgrenzwerte auf einen neuen
Sollpunkt.
[0010] Die vorliegende Erfindung überwacht die Ausgangsspannung der stromgeregelten Ausgänge
durch Abtastung einer skalierten, analogen Darstellung des Signals. Wenn die Spannung
einen softwareseitig festgelegten Bereich unter- oder überschreitet, erkennt dies
die Maschinensteuerung als einen Fehler. In einem solchen Fall wird die Maschine dann
heruntergefahren, und der Benutzer/das Wartungspersonal wird darüber informiert, welches
System einen Fehlerzustand gemeldet hat.
[0011] Die Erfindung wird im folgenden anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Darstellung der Hardware des Abbildungssystems mit den vorgespannten Komponenten;
- Fig. 2
- eine Darstellung einer spannungsgeregelten Vorspannungsteuerung und Vorspannungsdiagnose;
- Fig. 3
- eine Darstellung einer stromgeregelten Vorspannungsteuerung und Vorspannungsdiagnose.
[0012] Fig. 1 zeigt die Hardware eines elektrofotografischen Abbildungssystems mit den elektrisch
vorgespannten Komponenten, wobei an mehreren Komponenten verschiedene elektrische
Vorspannungen angelegt sind. Das System umfasst eine Fotoleitertrommel 1 mit einer
Tonerstation 5, die ein tonergestütztes Bild auf der Fotoleitertrommel 1 platziert,
und eine elektrostatische Reinigungsstation 3, die Resttoner von der Fotoleitertrommel
1 entfernt. Eine elektrisch vorgespannte Zwischenübertragungstrommel 2, die ebenfalls
mit einer elektrostatischen Reinigungsstation 4 ausgestattet ist, ist benachbart zur
Fotoleitertrommel 1 angeordnet und bildet mit dieser einen Übertragungsspalt. Das
tonergestützte Bild wird von der Fotoleitertrommel 1 zur Zwischenübertragungstrommel
2 übertragen. Das in Fig. 1 gezeigte System besitzt acht Komponenten, die jeweils
mit einer anderen Vorspannung elektrisch vorgespannt sind, um ihre jeweiligen Funktionen
wahrzunehmen.
[0013] Die Fotoleitertrommel 1 wird von dem primären Lader 8 negativ geladen. Der Druckkopf
9 schreibt ein Bild auf die Fotoleitertrommel 1 durch Belichten der Fotoleitertrommel
1 mittels Licht von Leuchtdioden, die am Druckkopf 9 angeordnet sind. An der Tonerstation
5 wird eine Mischung aus negativ geladenem Toner mit positiv geladenen Trägerpartikeln
auf die Fotoleitertrommel 1 aufgetragen, um ein tonergestütztes Bild auszubilden.
Diese Mischung wird auf dem Gehäuse einer Walze 10 transportiert, die mit einem (nicht
gezeigten) negativ versetzten Wechselstromsignal vorgespannt ist. Der Toner wird elektrostatisch
von dem Bild angezogen. Ein gewisser Anteil Toner, Trägerpartikel und andere Verunreinigungen
werden möglicherweise von dem (nicht entladenen) Hintergrundbereich der Fotoleitertrommel
angezogen. Eine Reinigungslamelle 11 ist mit einem negativ versetzten Wechselstromsignal
vorgespannt. Die Reinigungslamelle 11 zieht den positiven Träger von der Fotoleitertrommel
1 elektrostatisch an und hinterlässt das tonergestützte Bild auf der Fotoleitertrommel
1.
[0014] Die Zwischenübertragungstrommel 2 ist elektrisch positiv vorgespannt, um das tonergestützte
Bild von der Fotoleitertrommel 1 anzuziehen. Das tonergestützte Bild wird auf der
Zwischenübertragungstrommel 2 zu einem zweiten Übertragungsspalt transportiert, der
zwischen der Zwischenübertragungstrommel 2 und der Übertragungswalze 12 ausgebildet
ist. Ein Bildempfangselement 18 wird dann auf der Transportbahn 19 derart transportiert,
dass das Bildempfangselement 18 zwischen der Zwischenübertragungstrommel 2 und der
Übertragungswalze 12 durch den zweiten Übertragungsspalt tritt. Die Übertragungswalze
ist elektrisch positiv vorgespannt, um die Zwischenübertragungstrommel mit einem Konstantstrom
anzusteuern. Die Übertragungswalze 12 unterstützt die elektrostatische Übertragung
des Tonerbildes auf das Bildempfangselement 18.
[0015] In dem zuvor beschriebenen Prozess und nach Übertragen eines tonergestützten Bildes
werden die Oberfläche der Fotoleitertrommel 1 sowie deren Verunreinigungen von einem
Vorrreinigungs-Coronalader 13 negativ geladen und dann von einer Vorreinigungs-Lichtquelle
14 vor der eigentlichen Reinigung entladen. Die elektrostatische Reinigungsstation
3 umfasst eine leitende Bürste 6, die mit einem positiven Potential in Bezug zur Oberfläche
der Fotoleitertrommel 1 elektrisch vorgespannt ist. Diese bildet ein elektrostatisches
Gefälle, das Verunreinigungen von der Oberfläche der Fotoleitertrommel 1 zur Bürste
6 anzieht. Die elektrostatische Reinigungsstation 3 umfasst zudem eine Walze 7, die
in Bezug zur Bürste 6 elektrisch positiv vorgespannt ist. Die Vorspannung zieht die
negativ geladenen Verunreinigungen von der Bürste 6 zur positiver geladenen Walze
7 an. Die Verunreinigungen werden zudem mithilfe einer nicht dargestellten Schaberlamelle
von der Walze entfernt.
[0016] Die Oberfläche der Zwischenübertragungstrommel 2 wird mithilfe eines ähnlichen Vorgangs
wie für die Fotoleitertrommel 1 beschrieben gereinigt. Die Oberfläche der Zwischenübertragungstrommel
2 und darauf befindliche Verunreinigungen werden von einem Vorreinigungs-Coronalader
15 negativ geladen. Eine Entladung der Zwischenübertragungstrommel 2 vor der Reinigung
ist nicht erforderlich, weil die Zwischenübertragungstrommel 2 leitend ist. Die Reinigungsstation
4 für die Zwischenübertragungstrommel umfasst eine leitende Bürste 16, die in Bezug
zur Oberfläche der Zwischenübertragungstrommel 2 mit einem positiven Potential versehen
ist. Aufgrund dieses Potentialgefälles werden Verunreinigungen von der Trommeloberfläche
zur Bürst angezogen. Die Reinigungsstation für die Zwischenübertragungstrommel umfasst
zudem eine Walze 17, die in Bezug zur Bürste positiv vorgespannt ist. Die Vorspannung
zieht die negativ geladenen Verunreinigungen zur stärker positiv geladenen Walze 7
an. Die Verunreinigungen werden zudem mithilfe einer nicht dargestellten Schaberlamelle
von der Walze entfernt.
[0017] Aus den bisherigen Ausführungen ist ersichtlich, dass die richtige elektrische Vorspannung
der Komponenten in einem elektrofotografischen System von großer Bedeutung ist. Die
vorliegende Erfindung betrifft daher die Lösung der Probleme nach dem Stand der Technik
zur Erkennung möglicher Probleme mit rotierenden, vorgespannten Komponenten. Aus der
Beschreibung zu Fig. 1 ist zu ersehen, dass es zahlreiche rotierende Komponenten gibt,
die rotationsbedingt einem Verschleiß unterliegen. Das erfindungsgemäße System nutzt
daher Diagnosemittel direkt an dem Ort der rotierenden, elektrisch vorgespannten Komponenten,
um der Maschinensteuerung einen Zustand zurückzumelden. Die elektrische Vorspannung
ist dann nach vorbestimmten Vorspannungswerten einstellbar. Für den Fall, dass der
Zustand einen Vorspannungsfehler anzeigt, spricht das System auf dieses Fehlersignal
an und ermöglicht ein Anhalten des Abbildungsvorgangs und eine Benachrichtigung des
Maschinenbenutzers.
[0018] Fig. 2 zeigt eine typische Vorspannungsteuerung, Vorspannungsquelle sowie Rückopplungs-
und Diagnosesignale für die spannungsgeregelten Lastwiderstände in dem erfindungsgemäßen
System. Die spannungsgeregelten Lastwiderstand entsprechen den folgenden Komponenten:
der Zwischenübertragungstrommel, den Bürsten und den Walzen in dem Fotoleiter sowie
den Reinigungsvorrichtungen der Zwischenübertragungstrommel und der Walze sowie der
Reinigungslamelle in der Tonerstation.
[0019] Die Maschinensteuerung 23 erzeugt analoge Spannungssignale für die Wechselstromkomponente
26 und für die Gleichstromkomponente 27, die dazu dienen, das Vorspannungspotential
für den zu überwachenden Lastwiderstände einzustellen. Am Ausgang der Vorspannungs-Stromversorgung
24 befinden sich Ausgabe- und Rückkopplungsbahnen für die Vorspannung. In alternativen
Ausführungsbeispielen könnte das Signal ein Parallelsignal sein, ein serielles, digitales
Signal oder ein pulsbreitenmoduliertes Signal. Die Vorspannungs-Stromversorgung 24
erzeugt die entsprechende elektrische Vorspannung für den Lastwiderstand. Das bevorzugte
Ausführungsbeispiel in Fig. 2 stellt eine Ausgabe der Vorspannungs-Stromversorgung
24 mit einer Wechselstromkomponente 26 und einer Gleichstromkomponente 27 dar. Daraus
ergibt sich ein Vorspannungsausgang in Form eines Wechselstrom-Ausgabesignals, das
auf einem Gleichstromgefälle aufsitzt, das dann an die Tonerwalze 25 angelegt wird.
[0020] Die Maschinensteuerung 23 erzeugte getrennte Steuersignale für die Wechselstrom-
und Gleichstromkomponente 26, 27 der elektrischen Vorspannung. Der Wechselspannungs/Gleichspannungsumsetzer
29 legt eine Gleichspannung an den Gleichspannungsumsetzer 30 und/oder an den Wechselspannungs-/Gleichspannungsumsetzer
31 der Vorspannungs-Stromversorgung 24 an. Das Rückkopplungssignal von den Lastwiderständen
hat ebenfalls Wechselstrom- und Gleichstromkomponenten, die von den Wechselstrom-
und Gleichstromkomparatoren zur Bestimmung des Vorspannungs-Fehlereingangs 22 verwendet
werden. Als Ergebnis des Vorspannungs-Fehlereingangs 22 führt die Maschinensteuerung
23 eine digitale Filterung des Signals durch, um zu ermitteln, ob der Fehlerzustand
für eine programmierte Zahl aufeinanderfolgender Abtastungen besteht. Wenn der Fehlerzustand
die programmierte Abtastgrenze erreicht, gibt die Maschinensteuerung die Anweisung
an das vernetzte Steuerungssystem aus, die Maschine abzuschalten und den Benutzer/das
Wartungspersonal darüber zu informieren, dass das Vorspannungssystem für die jeweilige
Komponente fehlerhaft ist.
[0021] In der Maschinensteuerung 23 besitzt der Vorspannungs-Fehlereingang 22 eine Schnittstelle
zu den Wechselstrom- und Gleichstromkomponenten 26 der Steuerung, so dass ein Softwarefilter
ermitteln kann, ob der Fehler gravierend ist, wenn das Vorspannungs-Fehlereingangssignal
"low" wird. Das Softwarefilter vergleicht den Vorspannungsfehler mit einem vorbestimmten
Wert. Wenn sich aus dem Vergleich des Softwarefilters ergibt, dass ein gravierender
Fehler aufgetreten ist, dann wird per Software die Anweisung ausgegeben, das System
herunterzufahren. Während des kontrollierten Herunterfahrens werden auch die Komponenten
26 und 27 der Steuerung abgeschaltet, da die Stromversorgung heruntergefahren wird.
[0022] Die Komponenten 26 und 27 erzeugen analoge Signale, um die Ausgangswerte des Gleichspannungsumsetzers
30 und des Wechselspannungs-/Gleichspannungsumsetzers 31 einzustellen. Die Werte werden
dann als Teil der elektrofotografischen Prozesssteuerung eingestellt. Die Gleichstromkomponente
27 stellt den Gleichstrom-Vorspannungswert der Tonerwalze ein, um die Tonerdichte
zu steuern. Die Wechselstromkomponente 26 stellt den Wechselstrom-Vorspannungswert
über ein vorbestimmtes Verhältniss zum Gleichstrom-Vorspannungswert ein. Die Tonerdichte
wird durch ein Durchlichtdensitometer in der Maschine überwacht. Der Wechselspannungs/Gleichspannungsumsetzer
29 ist die Niederspannungsquelle für die Hochspannungs-Stromversorgungen. Die einzige
Interaktion mit der Maschinensteuerung besteht darin, die Eingangsspannung bereitzustellen.
[0023] Die Vorspannungs-Stromversorgung 24 liefert die Vorspannung über eine rotierende
Verbindung zum Lastwiderstand, beispielsweise über eine federgespannte Kontaktkohle
20. Eine zweite federgespannte Kontaktkohle 21 greift das Hochspannungs-Rückführsignal
von dem Lastwiderstand ab. Diese Bürste ist mit der Stromversorgung rückgekoppelt,
wo das Rückkopplungssignal in seine Wechselstrom- und Gleichstromkomponenten getrennt
wird. Die Komponenten werden mit dem entsprechenden Steuersignal verglichen. Wenn
das Rückkopplungssignal außerhalb eines festgelegten Toleranzbereichs in Bezug zum
Steuersignal liegt, wird ein digitales Fehlersignal (22) erzeugt und zur Maschinensteuerung
gesendet. Die Spitze-Spitze-Amplitude der Wechselstromkomponente ist in dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel gesteuert und überwacht. Andere Charakteristika der Wechselstromkomponente,
wie der effektive Mittelwert der Spannung oder die Schwingungsfrequenz, könnten von
dem Rückkopplungskomparator ebenfalls überwacht werden. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird ein Signal gesendet, das den Fehlerzustand von beiden Komponenten miteinander
kombiniert. Wenn in einer der beiden Komponenten ein Fehler vorliegt, wird das Fehlersignal
gesendet. Alternativ hierzu könnten für beide Komponenten getrennte Fehlersignale
erzeugt werden.
[0024] Die Maschinensteuerung kann entweder die digitalen Fehlersignale abfragen oder diese
auf Interrupt-Basis behandeln. Die hier beschriebene Anwendung ist die des bevorzugten
Ausführungsbeispiels, das sich des Abfrageverfahrens bedient. Um unnötige Fehlersignale
zu vermeiden, werden die Signale einer Softwarefilterung unterzogen. Das Softwarefilter
bedient sich bestimmter Parameter, um zu ermitteln, ob es notwendig ist, eine Fehlermeldung
für den Benutzer oder das Wartungspersonal zu erzeugen. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
umfassen diese Parameter die Abtastrate und die erforderliche Anzahl aufeinanderfolgender
Fehlerzustandsabfragen. Sobald ein vorbestimmter Schwellenwert dieser Parameter erreicht
ist, wird eine Fehlermeldung erzeugt. Das Abtastfilter umfasst zudem einen Parameter,
um die Fehlerprüfung für eine festgelegte Zeitdauer auszusetzen, nachdem die Stromversorgung
aktiviert oder das Vorspannungspotential eingestellt worden ist, damit sich die Stromversorgung
einregeln kann. Wenn von der Maschinensteuerung ein Vorspannungsfehler ermittelt worden
ist, wird der Benutzer und/oder das Wartungspersonal zu dem Subsystem geleitet, an
dem das Problem festgestellt worden ist. In einer Maschine mit mehreren Abbildungsmodulen
können mehrere Steuereinheiten 28 über ein Computernetz 32 verbunden werden, wie beispielsweise
ein Arcnet. Eine oder mehrere dieser vernetzten Steuereinheiten 28 können eine Schnittstelle
zum Maschinenbenutzer oder zum Wartungspersonal bereitstellen, um den elektrischen
Vorspannungsfehler zu melden.
[0025] Fig. 3 zeigt eine typische Vorspannungsteuerung, Vorspannungsquelle sowie Rückkopplungs-
und Diagnosesignale für die stromgeregelten Lastenwiderstände in dem erfindungsgemäßen
System. Die in Fig. 1 beschriebenen, stromgeregelten Lastenwiderstände entsprechen
den Übertragungswalzen 12 und den Coronalader 13 und 15.
[0026] Fig. 3 zeigt die für die Übertragungswalze 12 verwendete Vorspannungssteuerung. Die
Maschinensteuerung 23 legt ein analoges Steuersignal von der Wechselstromkomponente
35 an den Gleichspannungsumsetzer 37 in der stromgeregelten Stromversorgung 36 an,
um den geregelten Stromwert festzulegen. Der Wechselspannungs-/Gleichspannungsumsetzer
29 liefert das Eingangssignal für die stromgeregelte Stromversorgung 36. Der Gleichspannungsumsetzer
37 stellt die Spannung am Ausgang der Stromversorgung auf den Ausgangswert ein, der
von der Maschinensteuerung 23 angefordert wird. Der Ausgabestrom wird dann zu der
Vorspannungskomponente geleitet, in diesem Fall über eine Bürste 41 an die Übertragungswalze
12. Der Signaldämpfer 38 teilt die Ausgabespannung auf einen Wert von 9-10 V Gleichspannung.
Dieser geteilte Spannungswert wird über den Analogspannungseingang 39 an die Maschinensteuerung
23 zurückgeführt. Am Analogspannungseingang 39 wird eine Analog-/Digitalumwandlung
durchgeführt. Die Maschinensteuerung 23 umfasst eine Software, die den digitalisierten
Wert des Analogspannungseingangs 39 abtastet. Die Software unterzieht den abgetasteten
Wert einem Vergleich, um festzustellen, ob dieser in den vorbestimmten, annehmbaren
Bereich fällt. Um unnötige Fehlersignale zu vermeiden, werden die Signale einer Softwarefilterung
unterzogen. Das Softwarefilter bedient sich bestimmter Parameter, um zu ermitteln,
ob es notwendig ist, eine Fehlermeldung für den Benutzer oder das Wartungspersonal
zu erzeugen. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfassen diese Parameter die Abtastrate,
die erforderliche Anzahl aufeinanderfolgender Fehlerzustandsabfragen und den akzeptablen
Spannungsbereich. Sobald ein vorbestimmter Schwellenwert dieser Parameter erreicht
ist, wird eine Fehlermeldung erzeugt. Das Abtastfilter umfasst zudem einen Parameter,
um die Fehlerprüfung für eine festgelegte Zeitdauer auszusetzen, nachdem die Stromversorgung
aktiviert oder das Vorspannungspotential eingestellt worden ist, damit sich die Stromversorgung
einregeln kann. Wenn von der Maschinensteuerung ein Vorspannungsfehler ermittelt worden
ist, wird der Benutzer und/oder das Wartungspersonal zu dem Subsystem geleitet, an
dem das Problem festgestellt worden ist. In einer Maschine mit mehreren Abbildungsmodulen
können mehrere Steuereinheiten 28 über ein Computernetz 32 verbunden werden, wie beispielsweise
ein Arcnet. Eine oder mehrere dieser vernetzten Steuereinheiten 28 können eine Schnittstelle
zum Maschinenbenutzer oder zum Wartungspersonal bereitstellen, um den Vorspannungsfehler
zu melden.
[0027] Die vorliegende Erfindung stellt Vorteile in einem Verfahren und einer Vorrichtung
zur Erkennung von unterbrochenen Stromkreisen, Überlastungen, Kurzschlüssen und intermittierenden
Kontakten oder Lichtbogenbildung sowie fehlerhaften Ausgaben einer Stromversorgung
in einem Vorspannungssystem bereit. Das der Maschinensteuerung bereitgestellte digitale
Signal kann durch Interrupt- oder Abtastverfahren erfasst und durch Software entsprechend
gefiltert werden. Auf diese Weise lassen sich alle diese Vorspannungsfehler automatisch
durch die Maschinensteuerung ermitteln, wodurch die Herstellung weiterer Drucke mit
schlechterer Bildqualität verhindert wird. Das System sieht zudem ein Verfahren vor,
um dem Benutzer oder dem Wartungspersonal anzuzeigen, welcher Bereich der Maschine
einer Wartung bedarf. Dies ist insbesondere sinnvoll, um den Benutzer zu ermöglichen,
Patronen in der Maschine zu ersetzen, die aufgefüllt werden müssen. In einer Maschine
mit mehreren Abbildungsmodulen, das jeweils mehrere vorgespannte Komponenten und diesen
entsprechenden Lastenwiderständen umfasst, ist ein derartiges System notwendig, um
eine effiziente Wartung der Maschine zu ermöglichen. Ohne Nutzung des hier beschriebenen
Systems ist die Verschlechterung der Bildqualität der einzige Hinweis, dass ein Problem
aufgetreten ist. In einem System, das mehrere Abbildungseinheiten zum Erzeugen mehrfarbiger
Bilder verwendet, kann es sehr schwierig sein, allein anhand der Bildfehler zu erkennen,
wo ein Fehler aufgetreten ist.
[0028] Obwohl die Erfindung mit besonderem Bezug auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern es können innerhalb
des Schutzbereichs der nachstehenden Ansprüche Änderungen und Abwandlungen vorgenommen
werden.
[0029] Bezugszeichen
- 1
- Fotoleitertrommel
- 2
- Zwischenübertragungstrommel
- 3
- elektrostatische Reinigungsstation
- 4
- elektrostatische Reinigungsstation
- 5
- Tonerstation
- 6
- leitende Bürste
- 7
- Walze
- 8
- primärer Lader
- 9
- Druckkopf
- 10
- Walze
- 11
- Reinigungslamelle
- 12
- Übertragungswalze
- 13
- Coronalader
- 14
- Lichtquelle
- 15
- Coronalader
- 16
- leitende Bürste
- 17
- Walze
- 18
- Bildempfangselement
- 19
- Transportmechanismus für das Abbildungsmaterial
- 20
- federgespannte Kontaktkohle
- 21
- federgespannte Kontaktkohle
- 22
- digitales Fehlersignal
- 23
- Maschinensteuerung
- 24
- Vorspannungs-Stromversorgung
- 25
- Tonerwalze
- 26
- Wechselstromkomponente
- 27
- Gleichstromkomponente
- 28
- Steuereinheiten
- 29
- Wechselspannungs-/Gleichspannungsumsetzer
- 30
- Gleichspannungsumsetzer
- 31
- Wechselspannungs-/Gleichspannungsumsetzer
- 32
- Computernetz
- 35
- Wechselstromkomponente
- 36
- stromgeregelte Stromversorgung
- 37
- Gleichspannungsumsetzer
- 38
- Signaldämpfer
- 39
- Analogspannungseingang
- 40
- Übertragungswalze
- 41
- Bürste
1. Verfahren zum automatischen Einstellen mehrerer elektrischer Vorspannungspotentiale
mit folgenden Schritten:
Bereitstellen eines Systems, das eine Stromversorgung umfasst, die in der Lage ist,
elektrisch vorgespannte Komponenten zu überwachen, die mit der Stromversorgung elektrisch
verbunden sind;
Anlegen einer elektrisch vorgespannten Komponente an ein Rückkopplungssignal, um das
Potential anhand des der Komponente entsprechenden vorgespannten Lastwiderstandes
zu beobachten;
Vergleichen des Rückkopplungssignals mit einem erwarteten Vorspannungspotential; und
Steuern eines Ausgangs der Stromversorgung in Ansprechen auf ein Rückkopplungssignal
durch Einstellen des Ausgangs der Stromversorgung in Ansprechen auf das Rückkopplungssignal.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Vergleichsschritt zudem das Vergleichen des Rückkopplungssignals mit einem Bereich
von Potentialen, wie dem erwarteten Vorspannungspotential, umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Rückkopplungssignal vor dem Vergleichsschritt einer Digitalisierung und softwaregestützten
Filterung unterzogen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schritt des Anlegens zudem das Anlegen des Rückkopplungssignals an eine rotierende
Verbindung an den vorgespannten Lastwiderstand umfasst.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schritt des Anlegens zudem das Verwenden einer federgespannten Kontaktkohle (20,
21) als rotierende Verbindung umfasst.
6. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,dass der Schritt des Bereitstellens zudem das Bereitstellen des Systems als vernetztes
System umfasst.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schritt des Bereitstellens zudem das Bereitstellen des Systems mit mehreren Abbildungsmodulen
umfasst, die über mehrere Rückkopplungssignale mit der Stromversorgung verbunden sind.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schritt des Anlegens zudem das Anlegen der Rückkopplungssignale an mehrere elektrisch
vorgespannte Komponenten in jedem der Module umfasst.
9. Vorrichtung zur Steuerung und Diagnose eines Vorspannungspotentials zur Verwendung
in elektrofotografischen Geräten, die eine automatische Einstellung mehrerer elektrischer
Vorspannungspotentiale und das Erkennen dieser Potentiale zum Zwecke der Steuerung
und Überwachung der Funktion des Abbildungsmoduls ermöglicht, mit:
einem vernetzten System mit Einrichtungen zum Steuern und Überwachen mindestens eines
Abbildungsmoduls mit mindestens einer elektrisch vorgespannten Komponente;
einer Stromversorgung mit mindestens einem Steuersignal, das in Wirkbeziehung mit
der Rückkopplung des Vorspannungslastwiderstandes verbunden ist;
einer mit dem vorgespannten Lastwiderstand verbundenen Rückkopplungsverbindung;
Vergleichsmitteln, die in Wirkbeziehung mit der Stromversorgung verbunden sind, um
das Vorspannungs- Rückkopplungssignal mit einem erwarteten
Vorspannungspotential zu vergleichen; und
Mitteln, die auf die Vergleichsmittel ansprechen, um Abhilfemaßnahmen zu ergreifen,
wenn das Vorspannungs- Rückkopplungssignal nicht mit dem erwarteten Vorspannungspotential
übereinstimmt.
10. System nach Anspruch 9, das zudem folgendes umfasst:
die auf die Vergleichsmittel ansprechenden Mittel mit zudem einem Vorspannungs-Fehlersignal,
das von der Stromversorgung an eine Maschinensteuerung angelegt wird; und
ein Modul zur softwaregestützten Filterung, das einen vorbestimmten Parametersatz
an das Vorspannungs-Fehlersignal anlegt, um zu ermitteln, ob eine Fehlermeldung erzeugt
werden soll.
11. Verfahren zum Erfassen von Fehlerzuständen in einer vorgespannten Last mit folgenden
Schritten:
Bereitstellen eines Systems, in dem eine Stromversorgung in Wirkbeziehung zur Überwachung
der Vorspannung von Komponenten ausgelegt ist;
Anlegen eines Rückkopplungssignals an die Stromversorgung, das den Stromfluss von
der Stromversorgung und durch die vorgespannte Komponente überwacht;
Vergleichen des Rückkopplungssignals mit einem Satz vorbestimmter Parameter; und
Ansprechen auf den Vergleichsschritt, um zu bestimmen, ob ein unerwünschter Zustand
vorliegt.
12. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schritt des Ansprechens zudem das Bestimmen umfasst, ob einer der folgenden Zustände
als unerwünschter Zustand vorliegt: unterbrochener Stromkreis, Überlastung, Kurzschluss,
intermittierender Kontakt in dem Lastwiderstand, Lichtbogenbildung oder Ausfall der
Stromversorgung.
13. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schritt des Ansprechens zudem das Steuern einer Ausgabe der Stromversorgung in
Ansprechen auf ein Rückkopplungssignal umfasst, indem die Ausgabe der Stromversorgung
in Ansprechen auf das Rückkopplungssignal einstellbar ist.
14. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schritt des Vergleichens zudem das Erfassen des Rückkopplungssignal entweder
nach Interrupt- oder nach Abtastverfahren vor dem Vergleichen umfasst.
15. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schritt des Ansprechens zudem ein softwaregestütztes Filtern des Rückkopplungssignals
umfasst.
16. Verfahren nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schritt des softwaregestützten Filterns zudem einen Schritt des digitalen Filterns
des Rückkopplungssignals umfasst, um zu bestimmen, ob ein Fehlerzustand vorliegt,
wobei der Schritt des digitalen Filterns zudem das Abtasten des Rückkopplungssignals
für eine vorbestimmte Anzahl aufeinanderfolgender Abtastungen umfasst.
17. Verfahren nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schritt des softwaregestützten Filterns zudem den Schritt des Abtastens des Rückkopplungssignals
umfasst, um zu bestimmen, ob ein Vorspannungsfehler vorliegt, und um zu bestimmen,
ob der Vorspannungsfehler wesentlich ist, in welchem Fall das System angewiesen wird,
abzuschalten.
18. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schritt des Bereitstellens zudem als eine der überwachten Komponenten eine Tonerwalze
(25) umfasst, und dass der Schritt des Ansprechens zudem das Einstellen des Vorspannungspotentials
umfasst, um eine Tonervorspannung für die Tonerwalze (25) zu steuern.
19. Verfahren nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorspannungswerte als Teil der elektrofotografischen Verfahrenssteuerung einstellbar
sind, einschließlich einer Gleichstrom-Vorspannung der Tonerwalzenvorspannung zur
Steuerung der Tonerdichte sowie einer Wechselstromkomponente der Vorspannung nach
einem vorbestimmten Verhältnis zum Einstellwert der Gleichstrom-Vorspannung.
20. Verfahren nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Tonerdichte durch ein Durchlichtdensitometer in dem System überwacht wird.