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WO1998006011A1 - Verfahren zum optimieren einer halbtondarstellung auf einem fotoleiter von elektrofotografischen druck- und kopiereinrichtungen - Google Patents

Verfahren zum optimieren einer halbtondarstellung auf einem fotoleiter von elektrofotografischen druck- und kopiereinrichtungen Download PDF

Info

Publication number
WO1998006011A1
WO1998006011A1 PCT/DE1997/001405 DE9701405W WO9806011A1 WO 1998006011 A1 WO1998006011 A1 WO 1998006011A1 DE 9701405 W DE9701405 W DE 9701405W WO 9806011 A1 WO9806011 A1 WO 9806011A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
toner
bias potential
optical density
value
photoconductor
Prior art date
Application number
PCT/DE1997/001405
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Volkhard Maess
Martin Schleusener
Original Assignee
Oce Printing Systems Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to US09/230,898 priority Critical patent/US6081677A/en
Application filed by Oce Printing Systems Gmbh filed Critical Oce Printing Systems Gmbh
Priority to EP97932732A priority patent/EP0916113B1/de
Priority to DE59708627T priority patent/DE59708627D1/de
Publication of WO1998006011A1 publication Critical patent/WO1998006011A1/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/50—Machine control of apparatus for electrographic processes using a charge pattern, e.g. regulating differents parts of the machine, multimode copiers, microprocessor control
    • G03G15/5033—Machine control of apparatus for electrographic processes using a charge pattern, e.g. regulating differents parts of the machine, multimode copiers, microprocessor control by measuring the photoconductor characteristics, e.g. temperature, or the characteristics of an image on the photoconductor
    • G03G15/5041—Detecting a toner image, e.g. density, toner coverage, using a test patch

Definitions

  • the invention relates to a method for optimizing a halftone display by optimizing the toner deposition intensity on a photoconductor of electrophotographic printing and copying devices.
  • a photoconductor which is preferably designed as a drum.
  • a photoconductor is charged to a defined charging potential and then, depending on the method used, the areas which appear white or black in the printout are exposed. The exposed areas then have a lower discharge potential than the charging potential.
  • the latent image produced is then developed by applying toner to the exposed or unexposed areas, depending on the method used, so that these areas appear black in the printout.
  • the toner usually used is preferably a two-component toner which consists of a carrier component and micro-toner.
  • the Two-component toner in turn, is positively or negatively charged depending on the method used.
  • the image developed on the photoconductor is then transferred to paper or another recording medium and then melted into the recording medium by heating in the recording medium or connected to it by means of adhesive forces which arise when the toner image melts.
  • the record holder becomes the photoconductor in preparation for
  • Such fluctuations can be caused, for example, by
  • Process parameters such as the charging potential to which the photoconductor is charged at the beginning of each printing process, are caused by the discharging potential which certain areas of the photoconductor have after exposure, and by fluctuations in the exposure intensity.
  • the charging and / or discharging potential of the photoconductor can be dependent in particular on the manufacturing batch, the period of use, the temperature and the cyclic loading of the photoconductor.
  • a toner deposition intensity ie the amount of toner deposited on the photoconductor in an area to be blackened is essentially dependent on the air humidity and the toner concentration in the two-component toner, ie the mixing ratio between the micro-toner and the carrier component.
  • the toner deposition intensity is from the triboelectric excitation state of the
  • Two-component toner which in turn is dependent, for example, on the temperature, the air humidity, the duration of use, the intensity and the duration of the mixing of the two-component toner and on the amount of fresh toner supplied to the mixture.
  • toner marks are understood to mean areas which are arranged outside the printed image on the photoconductor and are exposed and developed for process monitoring and control.
  • Print quality is not sufficient, especially with a halftone display.
  • DE-Al-38 .3 672 discloses a method for optimizing a toner deposition intensity in copiers operating in an analog manner, in which, depending on an optical density of a toner mark, a bias potential and / or a toner concentration is changed. An unscreened "image pattern" with full-surface coloring is used as the toner mark.
  • the object of the invention is to provide a method for optimizing the halftone halftone display in electrophotographic printing and copying devices, in which the quality of printed images is independent of process parameter fluctuations, so that a stable printed image results for the halftone reproduction.
  • a halftone toner mark with fine halftone elements is generated on a photoconductor and its integral optical density averaged over the surface determined.
  • a bias voltage is changed and / or a toner concentration is changed.
  • Bias voltage applied to the developer station can influence the amount of toner deposited at the corresponding points. If, for example, the bias voltage is increased in printing devices which operate according to the “Discharged Area Development” (DAD method), ie in which the areas are inked with toner that were previously exposed, the amount of toner attracted by the photoconductor increases Thus, by appropriately regulating the bias voltage within predetermined limits, the one applied to the photoconductor during the development process
  • Amount of toner and thus the optical density of a toner mark can be influenced.
  • Another way to influence the toner deposition intention or the optical density of a toner mark is to vary the toner concentration, i.e. the mixing ratio of microtoner and carrier component.
  • the toner deposition intensity on a photoconductor can be increased, for example, by adding microtoner to the two-component developer.
  • increasing the toner concentration is a slower process compared to changing the bias voltage, since the two components have to be mixed and brought into a corresponding triboelectric excitation state. Therefore, increasing the toner concentration is a long-lasting influence on the toner deposition intensity
  • toner concentration simply by adding toner to the two-component Developer can be increased, but a reduction in the toner concentration can only be achieved by more complex "printing".
  • Print is understood to mean carrying out several printing or copying processes, which should be images that are colored as much as possible, if possible quickly remove as much toner as possible from the two-component developer.
  • Possibilities of changing the bias voltage and the toner concentration are linked to one another, as a result of which a fluctuation in the toner deposition intensity or the optical density of a toner mark and thus the quality of a halftone image is kept within extremely small limits.
  • the method according to the invention thus has the particular advantage that fluctuations in other parameters acting on the system are compensated for by the targeted modification of two parameters. These are the process parameters described at the outset, such as the manufacturing batch of the photoconductor, its duration of use, the temperature and the cyclic loading of the photoconductor and the air humidity.
  • the bias voltage is increased as soon as the optical density of the toner mark has fallen below a target value. At the same time, however, the optical density of the toner mark must not have fallen below a minimum value and the bias voltage must be below a predetermined upper limit value.
  • the bias voltage is reduced.
  • the bias voltage is only reduced if the bias voltage is greater than a predetermined lower limit value.
  • the current bias voltage is set to a desired value at the time of increasing the toner concentration or shortly after this time, in order to prevent the optical density from briefly exceeding the upper limit value due to the time-delaying effect of the increase in the toner concentration .
  • Such an overshoot of the optical density can also be avoided by, for example, providing additional comparison values between the minimum value of the bias potential and the maximum value of the bias potential.
  • neither the bias voltage nor the toner concentration is changed if the optical density of the toner mark corresponds exactly to the required target value.
  • Fig.la a course of the optical density dependence on printing or copying cycles when using a preferred embodiment of the inventive method
  • Fig.lb a curve of a bias voltage as a function of printing or copying cycles when using a preferred embodiment of the method according to the invention
  • Fig.ld a course of the toner concentration as a function of printing or copying cycles when using a preferred embodiment of the inventive method
  • FIG. 3 shows an example of a detail of a halftone toner mark for use in the method according to the invention.
  • the optical density OD has a maximum value OD max . Since the optical density OD should ideally be reduced to a desired value OD s and in the present example the toner deposition intensity on a photoconductor and thus also the optical density OD of a toner mark can be reduced by keeping the bias voltage V B as low as possible in the present case the bias voltage V B at the time to a lower limit u man VB
  • a toner requirement is shown as a function of printing or copying cycles, which does not occur at time to is carried out because, as can be seen from Fig.la, the optical density is above the nominal value OD s .
  • the toner concentration in the two-component developer is also illustrated in Fig.ld as a function of printing or copying cycles.
  • the bias voltage V B is raised by one step above the minimum value V b min (see FIG. 1b), in order thereby to reduce the photoconductor Increase toner deposit intensity. As can be seen from Fig.la and lb, the bias voltage V B is increased by a further voltage level as soon as the optical density OD of the toner mark has dropped below the target value of the optical density OD s .
  • the toner delivery is activated, as can be seen in FIG. 1c.
  • the bias voltage V B is kept at its maximum value V B max at time t 3 .
  • the toner concentration increases from time t 3 .
  • the optical density OD (FIG. 1) also increases and is already above the setpoint OD s at a time t 4 ; the bias voltage V B (Fig.lb) is therefore reduced again.
  • the optical density OD is above the maximum value OO ax at point in time t 5 .
  • Such overshoot could be counteracted, for example, by supplying a smaller amount of toner, by adding bias comparison voltages between the maximum and minimum bias voltages or by automatically reducing the bias voltage V B at or shortly after the time when the toner was conveyed.
  • the bias voltage V B is reduced until the optical density OD falls below the target value OD s .
  • the bias voltage V B is increased or maintained as a function of the value of the optical density OD from a time t 6 . From time tg, the method according to the invention thus proceeds analogously to the above steps carried out from time ti.
  • Step 2 shows a flow diagram of a preferred embodiment of the method according to the invention for optimizing a toner deposition intensity in electrophotographic printing and copying devices.
  • the photoconductor is charged to a charging potential and exposed exclusively to an adjusted or regulated exposure energy, so that a discharging potential reaches a predetermined target value.
  • the bias potential is set to a standard value V B S.
  • Step 2 asks whether the printing or copying device is in the printing mode or not. If the printing or copying device is not yet in printing operation, but is still in a warm-up phase, for example, a raster toner mark is exposed on the photoconductor and then developed (step 3). During the printing operation, in addition to the halftone toner mark, a printed page on the photoconductor is also exposed and developed (step 3 ').
  • step 4 the optical density OD of the screen toner mark generated in step 3 or 3 'is measured. If the decision in step 5 is "yes", since the optical density OD of the halftone toner mark corresponds to the desired target value OD s , further regulation of the toner deposition intensity or the optical density OD is not necessary, so that steps 6 to 10 or 6 ' to 10 'are omitted and steps 11a to 11c are carried out, in which the photoconductor is cleaned, the photoconductor charge is erased and the photoconductor is subsequently recharged. Following steps 11a to 11c, step 2 is returned to for the next printing process.
  • step 5 If the decision made in step 5 is "no", ie the optical density OD of the halftone toner mark does not correspond to the target value OD s , it is determined in step 6 whether or not the optical density OD of the halftone toner mark is greater than the target value OD s the target value OD s larger, it is examined in step 7 whether or not the optical density OD of the halftone toner mark is larger than a maximum value OD a> . If the optical density is larger than the maximum value 0D ma ⁇ , the toner concentration is reduced in step 8, by printing out toner, for example.
  • step 9 If the optical density OD in step 7 is not greater than a maximum value OD max , it is determined in step 9 whether the bias potential V B is greater than a minimum value V B min or not.
  • the bias potential V B is greater than the minimum value V ⁇ , the bias potential V B can be reduced in step 10 to reduce the optical density OD or the toner deposition intensity.
  • steps 11a to 11c are carried out, ie the photoconductor is cleaned
  • step 2 is continued again.
  • step 6 If the decision in step 6 is "no", ie the optical density OD of the halftone toner mark is not greater than the target value OD s , steps 7 'to 10' are carried out instead of steps 7 to 10.
  • step 7 'it is determined whether or not the optical density OD is less than a minimum value OD ⁇ n . If the optical density is smaller than the minimum value OD min , the toner concentration is increased in step 8 'by supplying toner to the two-component developer. However, if the optical density OD is not less than the minimum value OD ⁇ un , a decision is made in step 9 'as to whether the bias potential V B is less than a maximum value V B ax . If the decision is "yes", then the bias potential V B is raised in step 10 '.
  • step 11c shows a detail of a halftone toner mark as used in an electrophotographic printer with a resolution of 600 dpi and an LED character generator.
  • the halftone toner mark is made up of micropixels MIP and macropixels MAP.
  • a micropixel MIP with an edge length a defines the smallest colorable spot that corresponds to the image of a single LED light spot on the photoconductor in the LED character generator used.
  • the length a is also called the micropixel pitch.
  • Several micropixels MIP form a macropixel MAP (1,1) (basic cell).
  • a raster structure S is now represented in the macropixel MAP, which corresponds to a fine gray value in the gray value scale (halftone display).
  • This fine structure S is dimensioned such that in the macropixel MAP (1,1) at least any micropixel is not colored with toner.
  • the structure S is colored and the surrounding micropixels remain toner-free or vice versa. In the example shown with reverse development in which the charged photoconductor is discharged depending on the character, the structure S remains toner-free.
  • the toner mark consists of 15 x 15 macro pixels with a
  • a raster tone mark can also be used, which consists of individual lines extending in the Y direction.
  • the lines then have a width in the X direction corresponding to the width a of a micropixel and any length.
  • a line macropixel then has a width b in the X direction and a length in the Y direction which can be a multiple of b.
  • a. consists of repetitions of macropixels (basic cells),
  • a macropixel MAP is at least one dimension larger than the micropixel grid dimension a (i.e. at least 2 x a) and smaller than 0.5 mm,
  • the pattern S contained in the macropixel is constructed such that it has at least one micropixel not colored with toner and at least one micropixel colored with toner.

Landscapes

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Developing For Electrophotography (AREA)

Abstract

Zum Optimieren einer Halbtondarstellung durch Optimierung der Tonerablagerungsintensität bei elektrofotografischen Druck- und Kopiereinrichtungen wird nach Einstellen von Grundwerten vor und während einem Druck- oder Kopiervorgang auf einem Fotoleiter eine Rastertonermarke erzeugt, und die optische Dichte der Rastertonermarke ermittelt. Danach wird ein Bias-Potential bezüglich eines aktuellen Werts gesenkt, wenn die optische Dichte einen Sollwert überschreitet und das Bias-Potential größer als ein Minimalwert ist. Der Fotoleiter wird entladen, gereinigt und wieder aufgeladen und es wird auf den Anfangszustand zurückgegangen.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Optimieren einer Halbtondarstellung auf einem Fotoleiter von elektrofotografischen Druck- und Kopiereinrichtungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Optimieren einer Halbtondarstellung durch Optimierung der Tonerablagerungsmtensitat auf einem Fotoleiter von elektrofotografischen Druck- und Kopiereinrichtungen.
An mittels elektrofotografischen Druck- bzw.
Kopiereinrichtungen erstellte Ausdrucke und Kopien werden vom Benutzer äußerst hohe Qualitätsanforderungen gestellt. Um diesen hohen Anforderungen gerecht zu werden, ist es erforderlich, die zulässigen Toleranzbereiche bei elektrofotografischen Prozessen zu verringern.
Bei elektrofotografischen Druck- und Kopiereinrichtungen werden beispielsweise Einzelblatter oder Endlospapier bedruckt, indem auf einem vorzugsweise als Trommel ausgebildeten Fotoleiter ein latentes Bild erzeugt wird. Hierzu wird ein Fotoleiter auf ein definiertes Aufladepotential aufgeladen und anschließend werden in Abhängigkeit von dem eingesetzten Verfahrens die im Ausdruck weiß oder schwarz erscheinenden Bereiche belichtet. Die belichteten Bereiche weisen dann ein gegenüber dem Aufladepotential niedrigeres Entladepotential auf. Das erzeugte latente Bild wird dann entwickelt, indem in Abhängigkeit von dem eingesetzten Verfahren auf die belichteten oder unbelichteten Bereiche Toner aufgebracht wird, so daß diese Bereiche im Ausdruck schwarz erscheinen.
Bei dem üblicherweise verwendeten Toner handelt es sich vorzugsweise um Zweikomponententoner, der aus einer Tragerkomponente und Mikrotoner besteht. Der Zweikomponententoner wiederum ist in Abhängigkeit von dem angewendeten Verfahren positiv oder negativ geladen.
Das auf dem Fotoleiter entwickelte Bild wird anschließend auf Papier oder einen anderen Aufzeichnungstrager übertragen und anschließend in einer Fixierstation durch Erwarmen in den Aufzeichnungstrager eingeschmolzen oder mit diesem durch beim Schmelzen des Tonerbildes entstehende Adhäsionskräfte verbunden .
Nach Übertragen des Bildes von dem Fotoleiter auf den
Aufzeichnungstrager wird der Fotoleiter als Vorbereitung zur
Erzeugung des nächsten Bildes gereinigt und vollständig entladen.
Die infolge von Schwankungen der Prozeßparameter von Druck- und Kopiereinrichtungen hervorgerufenen Unterschiede im Schwarzungsgrad verschiedener Ausdrucke werden insbesondere dann deutlich, wenn eine große Anzahl gleicher Bilder nacheinander erzeugt wird. Handelt es sich bei diesen Bildern beispielsweise um Bilder mit grauen Flachen, die eine feine Grauwert-Abstufung aufweisen, so werden bereits geringe Schwankungen im Grauwert vom menschlichen Auge wahrgenommen.
Solche Schwankungen können beispielsweise durch
Prozeßparameter, wie das Aufladepotential, auf welches der Fotoleiter zu Beginn eines jeden Druckvorgangs aufgeladen wird, durch das Entladepotential, welches bestimmte Bereiche des Fotoleiters nach dem Belichten aufweisen, sowie durch Schwankungen in der Belichtungsintensitat hervorgerufen werden. Das Auflade- und/oder Entladepotential des Fotoleiters kann insbesondere von der Herstell-Charge, der Einsatzdauer, der Temperatur und der zyklischen Belastung des Fotoleiters abhangig sein.
Eine Tonerablagerungsintensität, d.h. die Menge Toner, die m einem emzuschwarzenden Bereich auf dem Fotoleiter abgelagert wird, ist im wesentlichen von der Luftfeuchtigkeit und der Tonerkonzentration im Zweikomponententoner, d.h. dem Mischungsverhältnis zwischen Mikrotoner und Tragerkomponente, abhangig. Zusätzlich ist die Tonerablagerungsmtensitat von dem triboelektrischen Anregungszustand des
Zweikomponententoners abhangig, der beispielsweise wiederum von der Temperatur, der Luftfeuchtigkeit, der Einsatzdauer, der Intensität und der Dauer der Durchmischung des Zweikomponententoners sowie von der Menge des dem Gemisch zυgefuhrten frischen Toners abhangig ist.
Zur Eingrenzung vorstehend beschriebener Parameter-Schwankungen bei elektrofotografischen Prozessen ist bekannt, die Fotoleitertemperatur konstant zu halten, das Aufladepotential des Fotoleiters zu regeln, die Entladetiefe, d.h. die
Differenz zwischen dem Auflade- und dem Entladepotential des Fotoleiters, zu regeln, d e Belichtungsenergie zur Erzeugung des Entladepotentials konstant zu halten, die Tonerkonzentration im Zweikomponenten-Entwickler zu regeln oder beispielsweise eine Tonermarken-Regelung durchzufuhren. Hierbei werden unter Tonermarken Bereiche verstanden, die außerhalb des Druckbildes auf dem Fotoleiter angeordnet sind, und zur Prozeßuberwachung und -Steuerung belichtet und entwickelt werden.
Die vorstehend beschriebenen Regelungen zum Verringern der Parameter-Schwankungen werden entweder einzeln oder m Kombinationen durchgeführt. Einzeln bewirken vorstehende Regelverfahren lediglich eine Teilstabilisierung, die jedoch für die hohen Ansprüchen hinsichtlich der geforderten
Druckqualitat insbesondere bei einer Halbtondarstellung nicht ausreichend ist.
Aus der DE-Al-38 .3 672 ist ein Verfahren zum Optimieren einer Tonerablagerungsmtensitat bei analog arbeitenden Kopiergeraten bekannt, bei dem in Abhängigkeit von einer optischen Dichte einer Tonermarke ein Bias-Potential und/oder eine Tonerkonzentration verändert wird. Als Tonermarke wird ein ungerastertes „Bildmuεter" mit Vollflächeneinfärbung verwendet .
Durch die Verwendung einer Tonermarke mit
Vollflächeneinfärbung in Verbindung mit der analogen Funktion des Kopiergerätes ist diese Regelung zur Optimierung eines Halbtonbildes nicht geeignet.
Wird hingegen eine grob gerasterte Tonermarke verwendet, die im Gegensatz zur Vollfächen-Tonermarke sowohl geschwärzte als auch auch nicht geschwärzte Bereiche aufweist, so kann eine stabile Regelung der Tonerablagerungsintensität nur erreicht werden, wenn hochohmiger Zweikomponenten-Entwickler eingesetzt wird. Da hochohmige Zweikomponenten-Entwickler beim Einsatz moderner leitfähiger Entwicklerbürsten nicht verwendet werden können, ist dieses Verfahren bei modernen Druck- bzw. Kopiereinrichtungen nicht einsetzbar.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Optimieren der Raster-Halbtondarstellung bei elektrofotografischen Druck- und Kopiereinrichtungen zu schaffen, bei welchem die Qualität von Druckbildern unabhängig von Prozeßparameter- Schwankungen ist, so daß daraus ein stabiles Druckbild für die Halbtonwiedergabe resultiert.
Gemäß der Erfindung ist dies bei einem Verfahren zum Optimieren einer Halbtondarstellung durch Optimierung der Tonerablagerungsintensität bei elektrofotografischen Druck- und Kopiereinrichtungen durch die Merkmale in Anspruch 1 oder 10 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der auf den Anspruch 1 oder 10 unmittelbar oder mittelbar rückbezogenen Ansprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird auf einem Fotoleiter eine Raster-Tonermarke mit feinen Rasterelementen erzeugt und deren integrale, über die Fläche gemittelte optische Dichte ermittelt. In Abhängigkeit von der so ermittelten optischen Dichte wird eine Bias-Spannung geändert und/oder eine Tonerkonzentration verändert.
Durch Andern der zwischen dem Fotoleiter und der
Entwicklerstation anliegenden Bias-Spannung kann die an den entsprechenden Stellen abgelagerte Tonermenge beeinflußt werden. Wird bei Druckeinrichtungen, die nach dem „Discharged Area Development" (DAD-Verfahren) arbeiten, d.h. bei welchem die Bereiche mit Toner eingefarbt werden, die zuvor belichtet wurden, die Bias-Spannung beispielsweise erhöht, so erhöht sich die von dem Fotoleiter angezogene Tonermenge. Somit kann durch geeignete Regelung der Bias- Spannung innerhalb vorgegebener Grenzen die beim Entwicklungsvorgang auf den Fotoleiter aufgebrachte
Tonermenge und damit die optische Dichte einer Tonermarke beeinflußt werden.
Eine weitere Möglichkeit, die Tonerablagerungsintentisitat bzw. die optische Dichte einer Tonermarke zu beeinflussen, ist ein Variieren der Tonerkonzentration, d.h. des Mischungsverhältnisses von Mikrotoner und Tragerkomponente. In Abhängigkeit von der ermittelten optischen Dichte kann somit beispielsweise durch Zugabe von Mikrotoner zu dem Zweikomponenten-Entwickler die Tonerablagerungsintensitat auf einem Fotoleiter erhöht werden. Hierbei ist allerdings zu berücksichtigen, daß das Erhohen der Tonerkonzentration, verglichen mit dem Andern der Bias-Spannung, ein trägerer Prozeß ist, da beide Komponenten gemischt und in einen entsprechenden tribo- elektrischen Anregungszustand gebracht werden müssen. Dafür handelt es sich bei dem Erhohen der Tonerkonzentration um einen langer anhaltenden Einfluß auf die Tonerablagerungsintensitat
Zu berücksichtigen ist außerdem, daß die Tonerkonzentration einfach durch Zugeben von Toner in den Zweikomponenten- Entwickler erhöht werden kann, jedoch ein Verringern der Tonerkonzentration nur durch ein aufwendigeres „Ausdrucken" erreicht weren kann. Unter „Ausdrucken" wird hierbei ein Durchfuhren von mehreren Druck- oder Kopiervorgangen verstanden, wobei es sich um möglichst stark eingefärbte Bilder handeln sollte, um möglichst schnell eine möglichst große Menge Toner aus dem Zweikomponenten-Entwickler zu entfernen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind die
Veranderungsmöglichkeiten der Bias-Spannung und der Tonerkonzentration miteinander verknüpft, wodurch ein Schwanken der Tonerablagerungsintensitat bzw. der optischen Dichte einer Tonermarke und damit die Qualität eines Halbtonbildes innerhalb äußerst geringer Grenzen gehalten wird. Das erfindungsgemäße Verfahren hat somit insbesondere den Vorteil, daß bereits durch das zielgerichtete Verändern von zwei Parametern Schwankungen anderer auf das System einwirkender Parameter ausgeglichen werden. Hierbei handelt es sich um die eingangs beschriebenen Prozeßparameter, wie beispielsweise die Herstell-Charge des Fotoleiters, dessen Einsatzdauer, die Temperatur und die zyklische Belastung des Fotoleiters sowie die Luftfeuchtigkeit.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird beispielsweise die Bias-Spannung erhöht, sobald die optische Dichte der Tonermarke einen Zielwert unterschritten hat. Gleichzeitig darf die optische Dichte der Tonermarke jedoch einen Minimalwert nicht unterschritten haben und die Bias- Spannung muß unterhalb eines vorgegebenen oberen Grenzwerts liegen.
Ferner wird, sobald die optische Dichte der Tonermarke den Zielwert überschreitet und unterhalb eines oberen Grenzwerts liegt, die Bias-Spannung gesenkt. Ein Senken der Bias- Spannung wird allerdings nur durchgeführt, wenn die Bias- Spannung größer als ein vorgegebener unterer Grenzwert ist. Wenn bei den vorstehend beschriebenen Verfahrensschritten die optische Dichte der Tonermarke den oberen Grenzwert überschreitet, wird die Tonerkonzentration des Zweikomponenten-Entwicklers verringert, indem Toner ausgedruckt wird. Entsprechend wird die Tonerkonzentration erhöht, sobald die optische Dichte der Tonermarke einen unteren Grenzwert unterschreitet.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung wird zum Zeitpunkt des Erhohens der Tonerkonzentration oder kurz nach diesem Zeitpunkt die aktuelle Bias-Spannung auf einen Sollwert gesetzt, um zu verhindern, daß die optische Dichte den oberen Grenzwert aufgrund der zeitverzogernden Wirkung der Erhöhung der Tonerkonzentration kurzfristig übersteigt .
Ein solches Uberschwingen der optischen Dichte kann auch vermieden werden, indem beispielsweise zwischen dem Minimalwert des Bias-Potential und dem Maximalwert des Bias- Potentials zusatzliche Vergleichswerte vorgesehen werden.
Erfindungsgemaß wird weder die Bias-Spannung noch die Tonerkonzentration verändert, wenn die optische Dichte der Tonermarke genau dem geforderten Sollwert entspricht.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:
Fig.la einen Verlauf der optischen Dichte Abhängigkeit von Druck- oder Kopierzyklen bei Verwenden einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungs- ge aßen Verfahrens;
Fig.lb einen Verlauf einer Bias-Spannung in Abhängigkeit von Druck- oder Kopierzyklen bei Verwenden einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens;
Fig.lc Zeitpunkte einer Tonerforderung in Abhängigkeit von Druck- oder Kopierzyklen bei Verwenden einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens;
Fig.ld einen Verlauf der Tonerkonzentration in Abhängigkeit von Druck- oder Kopierzyklen bei Verwenden einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens;
Fig.2 ein Ablaufdiagrarnm einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens, und
Fig.3 beispielhaft eine Ausschnittsdarstellung einer Raster-Tonermarke zum Verwenden bei dem erfindungsgemaßen Verfahren.
Im folgenden wird anhand der Fig.la bis Id das erfindungsgemäße Verfahren prinzipiell beschrieben. In Fig.la bis Id ist beispielhaft ein Regelstart bei zu hoher Tonerkonzentration beschrieben.
Zu einem Zeitpunkt to hat die optische Dichte OD einen maximalen Wert ODmax. Da die optische Dichte OD im Idealfall auf einen Sollwert ODs gesenkt werden soll und im vorliegenden Beispiel die Tonerablagerungsintensitat auf einem Fotoleiter und somit auch die optische Dichte OD einer Tonermarke gesenkt werden kann, indem die Bias-Spannung VB möglichst niedrig gehalten wird, hat im vorliegenden Fall die Bias-Spannung VB zum Zeitpunkt to einen unteren Grenzwert u man VB
In Fig.lc ist m Abhängigkeit von Druck- bzw. Kopierzyklen eine Tonerforderung dargestellt, die zum Zeitpunkt to nicht durchgeführt wird, da, wie aus Fig.la zu entnehmen ist, die optische Dichte oberhalb des Sollwerts ODs liegt. Die Tonerkonzentration im Zweikomponenten-Entwickler ist zur Verdeutlichung in Fig.ld ebenfalls in Abhängigkeit von Druck- bzw. Kopierzyklen dargestellt.
Es werden nun bis zu einem Zeitpunkt ti ein oder mehrere Druck- bzw. Kopierzyklen bei minimaler Bias-Spannung VB παn (Fig.lb) ohne Tonerförderung (Fig.lc) durchgeführt. Dadurch sinkt die optische Dichte OD auf einen Wert unterhalb des Sollwerts der optischen Dichte 0DS. Die Tonerförderung (Fig.lc) ist noch nicht aktiviert. Entsprechend der optischen Dichte OD nimmt auch die Tonerkonzentration (Fig.ld) ab.
Da zum Zeitpunkt ti die optische Dichte OD unterhalb des Sollwerts der optischen Dichte ODs liegt, wird die Bias- Spannung VB um eine Stufe über den Minimalwert Vb mιn an-gehoben (Siehe Fig.lb), um dadurch auf dem Fotoleiter die Tonerablagerungsintensitat zu erhöhen. Wie Fig.la und lb zu entnehmen ist, wird die Bias-Spannung VB jeweils um eine weitere Spannungsstufe erhöht, sobald die optische Dichte OD der Tonermarke unter den Sollwert der optischen Dichte ODs abgesunken ist.
Diese Schritte werden bis zu einem Zeitpunkt t2 durchgeführt. Da zu dem Zeitpunkt t2 die optische Dichte OD der Tonermarke unterhalb des Sollwert ODs liegt, aber die Bias-Spannung VB nicht mehr erhöht werden kann, da sie bereits einen Maximalwert VB max erreicht hat (Fig.lb), wird die Bias- Spannung VB auf dem Maximalwert VB max gehalten.
Unterschreitet die optische Dichte OD beispielsweise zu einem Zeitpunkt t3 einen vorgegebenen Minimalwert der optischen Dichte ODmιn, so wird die Tonerförderung aktiviert, wie Fig.lc zu entnehmen ist. Die Bias-Spannung VB wird zum Zeitpunkt t3 weiterhin auf ihrem Maximalwert VB max gehalten. Wie Fig.ld zu entnehmen ist, steigt die Tonerkonzentration ab dem Zeitpunkt t3 an.
Aufgrund der steigenden Tonerkonzentration nimmt auch die optische Dichte OD (Fig.l) zu und liegt zu einem Zeitpuntk t4 bereits oberhalb des Sollwerts ODs; die Bias-Spannung VB (Fig.lb) wird daher wieder gesenkt.
Da die Tonerkonzentration bis zu einem Zeitpunkt t5 (dem Ende der Tonerförderung) steigt (Fig.la), liegt zum Zeitpunkt t5 die optische Dichte OD über dem Maximalwert OO ax . Einem solchen Uberschwingen konnte beispielsweise durch Zufuhren einer geringeren Tonermenge, durch zusatzliche Bias- Vergleichs-Spannungen zwischen der maximalen und minimalen Bias-Spannung oder durch automatisches Herabsetzen der Bias- Spannung VB zu oder kurz nach dem Zeitpunkt der Tonerförderung entgegengewirkt werden.
Wie Fig.lb zu entnehmen ist, wird die Bias-Spannung VB solange gesenkt, bis die optische Dichte OD den Sollwert ODs unterschreitet. Entsprechend dem Zeitabschnitt zwischen ti und t2 wird ab einem Zeitpunkt t6 die Bias-Spannung VB in Abhängigkeit von dem Wert der optischen Dichte OD erhöht oder beibehalten. Somit verlauft das erfindungsgemäße Verfahren ab dem Zeitpunkt tg analog zu den vorstehenden, ab dem Zeitpunkt ti durchgeführten Schritten.
Fig.2 zeigt ein Ablaufdiagramm einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens zum Optimieren einer Tonerablagerungsintensitat bei elektrofotografischen Druck- und Kopiereinrichtungen. In vorbereitenden Schritten la bis lc wird nach einem Druckstart der Fotoleiter auf ein Aufladepotential aufgeladen und ausschließlich mit einer eingestellten bzw. eingeregelten Belichtungsenergie belichtet, so daß ein Entladepotential einen vorgegebenen Zielwert erreicht. Beim Schritt lc wird das Bias-Potential auf einen Standardwert VB S eingestellt. Beim Schritt 2 wird abgefragt, ob sich die Druck- oder Kopiereinrichtung im Druckbetrieb befindet oder nicht. Befindet sich die Druck- oder Kopiereinrichtung noch nicht in Druckbetrieb, sondern beispielsweise noch in einer Warmlaufphase, so wird auf dem Fotoleiter eine Rastertonermarke belichtet und anschließend entwickelt (Schritt 3) . Wahrend des Druckbetriebs wird zusätzlich zu der Rastertonermarke auch eine Druckseite auf dem Fotoleiter belichtet und entwickelt (Schritt 3').
Beim Schritt 4 wird die optische Dichte OD der beim Schritt 3 bzw. 3' erzeugten Rastertonermarke gemessen. Lautet die Entscheidung beim Schritt 5 „ja", da die optische Dichte OD der Rastertonermarke dem angestrebten Sollwert ODs entspricht so ist ein weiteres Regeln der Tonerablagerungsintensitat bzw. der optischen Dichte OD nicht erforderlich, so daß die Schritte 6 bis 10 bzw. 6' bis 10' entfallen und die Schritte 11a bis 11c durchgeführt werden, bei welchen der Fotoleiter gereinigt, die Fotoleiterladung geloscht und der Fotoleiter anschließend erneut aufgeladen wird. Im Anschluß an die Schritte 11a bis 11c wird für den nächsten Druckvorgang auf den Schritt 2 zurückgegangen.
Lautet die beim Schritt 5 getroffene Entscheidung „nein", d.h. die optische Dichte OD der Rastertonermarke entspricht nicht dem Sollwert ODs, so wird beim Schritt 6 festgestellt, ob die optische Dichte OD der Rastertonermarke großer als der Sollwert ODs ist oder nicht. Ist der Sollwert ODs großer, wird beim Schritt 7 untersucht, ob die optische Dichte OD der Rastertonermarke großer als ein Maximalwert ODa> ist oder nicht. Wenn die optische Dichte großer als der Maximalwert 0Dmaλ ist, wird beim Schritt 8 die Tonerkonzentration verringert, indem beispielsweise Toner ausgedruckt wird.
Ist die optische Dichte OD beim Schritt 7 nicht großer als ein Maximalwert ODmax, wird beim Schritt 9 festgestellt, ob das Bias-Potential VB größer als ein Minimalwert VB min ist oder nicht.
Ist das Bias-Potential VB größer als der Minimalwert V^, so kann zur Verringerung der optischen Dichte OD bzw. der Tonerablagerungsintensitat beim Schritt 10 das Bias-Potential VB gesenkt werden.
Ist das Bias-Potential VB jedoch nicht größer als ein Minimalwert VB min, werden die Schritte 11a bis 11c, durchgeführt, d.h. der Fotoleiter wird gereinigt, die
Fotoleiterladung gelöscht und der Fotoleiter anschließend wieder aufgeladen. Im Anschluß an die Schritte 11a bis 11c wird wieder auf den Schritt 2 übergegangen.
Lautet die Entscheidung beim Schritt 6 „nein", d.h. die optische Dichte OD der Rastertonermarke ist nicht größer als der Sollwert ODs, so werden statt der Schritte 7 bis 10 die Schritte 7' bis 10' durchgeführt.
Beim Schritt 7' wird festgestellt, ob die optische Dichte OD kleiner als ein Minimalwert ODπαn ist oder nicht. Ist die optische Dichte kleiner als der Minimalwert ODmιn, so wird beim Schritt 8' die Tonerkonzentration erhöht, indem dem Zweikomponenten-Entwickler Toner zugeführt wird. Ist die optische Dichte OD jedoch nicht kleiner als der Minimalwert ODπun, wird beim Schritt 9' entschieden, ob das Bias-Potential VB kleiner als ein Maximalwert VB ax ist. Lautet die Entscheidung „ja", so wird das Bias-Potential VB beim Schritt 10' angehoben.
Hat das Bias-Potential VB jedoch bereits den vorgegebenen Maximalwert VB a erreicht, werden die Schritte 11a bis 11c, wie vorstehend beschrieben, durchgeführt. Im Anschluß an den Schritt 11c wird ebenfalls das Optimierungsverfahren wieder ab dem Schritt 2 wiederholt. Die Fig.3 zeigt eine Ausschnittsdarstellung einer Rastertonermarke wie sie in einem elektrofotografischen Drucker mit einer Auflösung von 600 dpi und einem LED- Zeichengenerator Anwendung findet.
Die Rastertonermarke ist aus Mikropixeln MIP und aus Makropixeln MAP aufgebaut. Ein Mikropixel MIP mit der Kantenlänge a (in diesem Fall 42 μm) definiert den kleinsten einfärbbaren Fleck, der bei dem verwendeten LED- Zeichengenerator der Abbildung eines einzelnen LED- Lichtpunktes auf dem Photoleiter entspricht. Die Länge a wird auch als Mikropixel-Rastermaß bezeichnet. Mehrere Mikropixel MIP bilden ein Makropixel MAP (1,1) (Grundzelle). Bei dem dargestellten Beispiel besteht ein Makropixel MAP mit der Kantenlänge b aus 8 x 8 = 64 Mikropixeln, d.h. die
Kantenlänge b des Makropixels beträgt 8 x 42 μm = 0,336 mm.
Mit den Mikropixeln MIP wird nun im Makropixel MAP eine Rasterstruktur S dargestellt, die einem feinen Grauwert in der Grauwertskala (Halbtondarstellung) entspricht. Diese feine Struktur S ist so bemessen, daß im Makropixel MAP (1,1) mindestens ein beliebiges Mikropixel nicht mit Toner eingefärbt wird. In Abhängigkeit von dem verwendeten Entwicklungsverfahren (Umkehrentwicklung, positive Entwicklung) wird entweder die Struktur S eingefärbt und die umgebenden Mikropixel bleiben tonerfrei oder umgekehrt. Bei dem dargestellten Beispiel mit Umkehrentwicklung bei dem der aufgeladene Photoleiter zeichenabhängig entladen wird, bleibt die Struktur S tonerfrei.
Da beim elektrofotografischen Druck die elektrischen Einfärbungsverhältnisse in Drehrichtung der Fotoleitertrommel und quer dazu unterschiedlich sind, ist es entsprechend der Darstellung der Figur 3 im Makropixel MAP (1,1) vorteilhaft eine linienförmige Struktur S auszubilden und zwar mit einer definierten Ausdehnung in X-Richtung (Abszisse) und in Y- Richtung (Ordinate) . Damit ist es möglich beim Aufbau einer Rastertonermarke aus einer Vielzahl von Makropixeln MAP (1,1) bis MAP (n,n) die Makropixel z.B. MAP (1,1) und MAP (1,2) bzw. MAP (2,1) und damit die Struktur S jeweils um 180° gedreht zueinander darzustellen. So ergibt sich eine' Tonermarke mit in X oder Y-Richtung besonders sensibler Struktur.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Tonermarke aus 15 x 15 Makropixeln mit einer
Gesamtkantenlänge von 15 x 0,336 mm = 5 mm. Die Größe dieser Tonermarke ist jedoch beliebig. Sie hängt von dem Einsatzort und der Art der Abtastung ab.
Anstelle einer Rastertonmarke, aufgebaut aus quadratischen
Makropixeln, ist auch eine Rastertonmarke verwendbar, die aus einzelnen sich in Y-Richtung erstreckenden Linien bes-teht. Die Linien haben dann eine Breite in X-Richtung entsprechend der Breite a eines Mikropixels und eine beliebige Länge. Ein Linienmakropixel hat dann eine Breite b in X-Richtung und eine Länge in Y-Richtung die ein Vielfaches von b sein kann.
Allgemein gilt deshalb für eine zur Optimierung von Halbtonbildern geeignete Tonermarke, daß sie
a. aus Wiederholungen von Makropixeln (Grundzellen) besteht,
b. ein Makropixel MAP mindestens eine Dimension größer ist als das Mikropixel-Rastermaß a (also mindestens 2 x a) und kleiner als 0,5 mm,
c. das im Makropixel enthaltene Muster S derart aufgebaut ist, daß es mindestens ein nicht mit Toner eingefärbtes und mindestens ein mit Toner eingefärbtes Mikropixel aufweist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Optimieren der Halbtondarstellung bei elektrofotografischen Druck- und Kopiereinrichtungen, bei welchem in Abhängigkeit von einer integral über die Fläche ermittelten optischen Dichte OD einer Raster-Tonermarke ein Bias-Potential VB und/oder eine Tonerkonzentration verändert werden, wobei die Tonermarke aus Wiederholungen von Makropixeln MAP besteht, ein Makropixel MAP mindestens eine Dimension größer ist als das Mikropixel-Rastermaß a und kleiner als 0,5 mm und das Makropixel MAP mindestens ein nicht mit Toner eingefärbtes sowie mindestens ein mit Toner eingefärbtes Mikropixel MIP enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Bias-Potential VB bezüglich eines aktuellen Werts erhöht wird, wenn die optische Dichte OD einen Sollwert ODs unterschreitet und die optische Dichte OD größer als ein Minimalwert ODmιn ist, und das Bias-Potential VB unter einen Maximalwert VB max liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Bias-Potential VB unverändert bleibt, wenn die optische Dichte OD dem Sollwert ODs entspricht .
4. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Bias-Potential VB bezüglich des aktuellen Werts gesenkt wird, wenn die optische
OD einen Sollwert ODs überschreitet und kleiner als ein Maximalwert ODmax ist, und das Bias-Potential VB größer als ein Minimalwert VB π,in ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Tonerkonzentration erhöht wird, wenn die optische Dichte OD kleiner als der Minimalwert ODπün ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem wahrend oder kurz nach dem Zeitpunkt des Erhohens der Tonerkonzentration das Bias-Potential VB gesenkt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, bei welchem die
Tonerkonzentration gesenkt wird, wenn die optische Dichte OD großer als ein Maximalwert ODmax ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem zwischen dem Minimalwert des Bias-Potential VB *lun und dem Maximalwert des Bias-Potentials VB ma zusatzliche Vergleichswerte vorgesehen sind.
9. Verfahren zum Optimieren einer Halbtondarstellung bei elektrofografischen Druck- und Kopiereinrichtungen, bei welchem a) Grundwerte eingeregelt werden, b) vor und wahrend einem Druck- oder Kopiervorgang auf einem Fotoleiter eine Rastertonermarke erzeugt wird, wobei die Tonermarke aus Wiederholungen von Makropixeln MAP besteht, ein Makropixel MAP mindestens eine Dimension größer ist als das Mikropixel-Rastermaß a und kleiner als 0,5 mm und das Makropixel MAP mindestens ein nicht mit Toner eingefarbtes sowie mindestens ein mit Toner eingefarbtes Mikropixel MIP aufweist, c) eine integral über die Flache gemessene optische Dichte OD der Rastertonermarke ermittelt wird, d) ein Bias-Potential VB bezuglich eines aktuellen Werts gesenkt wird, wenn die optische Dichte OD einen Sollwert 0DS überschreitet, und das Bias-Potential VB großer als ein Minimalwert VB mn ist, e) der Fotoleiter entladen, gereinigt und wieder aufgeladen wird, und f) anschließend die Schritte b) bis f) wiederholt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem anstatt des Schrittes d) bei einem Schritt di) das Bias-Potential VB und die Tonerkonzentration bezüglich des aktuellen Werts gesenkt werden, wenn die optische Dichte OD größer als ein Maximalwert 0Dax ist, und das Bias- Potential VB größer als ein Minimalwert VB πun ist.
11. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem anstatt des Schritts d) bei einem Schritt d2) das Bias-Potential VB angehoben wird, wenn die optische Dichte OD einen Sollwert ODs unterschreitet und größer als ein Minimalwert 0Dmιn ist, und das Bias-Potential VB kleiner als ein Maximalwert VB raax ist.
12. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem anstatt des Schritts d) bei einem Schritt d3) das Bias-Potential VB und die Tonerkonzentration angehoben werden, wenn die optische Dichte OD kleiner als ein Minimalwert ODπαn ist, und das Bias-Potential VB kleiner als ein Maximalwert VB max ist.
13. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem anstatt des Schritts d) bei einem Schritt d- ) die Tonerkonzentration gesenkt wird, wenn die optische Dichte OD größer als ein Maximalwert 0Dmax ist, und das Bias- Potential VB kleiner oder gleich einem Minimalwert VB mιnist.
14. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem anstatt des Schritts d) bei einem Schritt d5) die Tonerkonzentration angehoben wird, wenn die optische Dichte OD kleiner als ein Minimalwert 0Dιn ist, und das Bias- Potential VB größer oder gleich einem Maximalwert VB max ist.
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