JP2008158519A

JP2008158519A - バイアスされた荷電／転写ローラーをその場の電圧計及び光受容体厚み検出器として使用する方法並びにその結果でゼログラフィックプロセスを調整する方法

Info

Publication number: JP2008158519A
Application number: JP2007324404A
Authority: JP
Inventors: Christopher A Dirubio; エイディルビオクリストファー; Michael F Zona; エフゾナマイケル; Charles A Radulski; エイラダルスキーチャールズ; Aaron M Burry; エムバリーアーロン; Palghat S Ramesh; エスラメッシュパルガット
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2007-12-17
Publication date: 2008-07-10
Anticipated expiration: 2027-12-17
Also published as: US20080152369A1; US7747184B2; JP4902515B2

Abstract

【課題】ゼログラフィック装置において光受容体の厚みを決定する方法を提供する。
【解決手段】光受容体の誘電体厚みは、スレッシュホールド電圧と誘電体厚みとの関係を使用し、誘電体厚みと、バイアスされた転写ローラー電圧と光受容体表面電位との差との間の関係を使用し、誘電体厚みとバイアスされた荷電ローラーインピーダンスとの間の関係を使用し、誘電体厚みと、バイアスされた転写ローラー又は荷電ローラーに対するＤＣ電流・対・電圧曲線の傾斜との間の関係を使用し、誘電体厚みと、ゼロ電流でのバイアスされた転写ローラー電圧との間の関係を使用することを含む種々の仕方で決定される。スレッシュホールド電圧は、バイアスされた荷電ローラーのＤＣ電流・対・電圧曲線の傾斜を使用し、荷電膝より下の複数のターゲット電圧に対して光受容体表面電位を測定して切片値を得るか、又は荷電膝の実際の値を見つけることで、見出すことができる。
【選択図】図９

Description

本発明は、ゼログラフィック装置において光受容体の厚みを決定する方法に係る。

本発明の実施形態は、バイアスされた荷電ローラーを使用して光受容体表面電位（Ｖ_OPC）及び光受容体誘電体厚み（Ｄ_OPC）の両方を測定することにより非常に正確な測定値を与える。他の現在のマーキングエンジンは、コストの高い静電電圧計（ＥＳＶ）を使用して光受容体表面電位（Ｖ_OPC）を測定し、表面電位を測定している。例えば、図１に見られる４つの光受容体を使用するタンデムのマーキングエンジンの場合には、少なくとも４つのＥＳＶが必要となり、マーキングエンジンのコストを著しく高める。従って、この実施形態では、既存のサブシステムコンポーネントを使用して、電源に対する僅かな変更のみで光受容体表面電位を測定することにより、僅かなコスト増加で測定、制御及び調整を行うことができる。

この実施形態の測定ルーチンを、周期的に、例えば、サイクルアップ又はサイクルダウン中に実行して、それが使用されたゼログラフィック装置の一貫した出力を確保することができる。Ｖ_OPCは、この実施形態では、バイアスされた荷電ローラーを一定ＤＣ電流モードで動作し、そして電源によってシャフトに印加されるＤＣ電圧であってＶ_OPCに応答してシフトするＤＣ電圧を測定することにより、測定される。Ｄ_OPCは、この実施形態では、最初に、ＤＣバイアスされたＡＣモードで動作するバイアスされた荷電ローラーで光受容体を荷電し、次いで、そのバイアスされた荷電ローラーでＶ_OPCを測定することにより、測定される。双極Ｖ_p-p荷電膝より上及びそれより下のＡＣバイアス荷電ローラーピーク−ピーク電圧（Ｖ_p-p）の多数の値に対して、荷電と測定を繰り返すのが好ましい。次いで、Ｄ_OPCの尺度である膝の位置を計算することができる。ゼログラフィックプロセスの安定性は、その後、ＲＯＳ、荷電、現像、消去、転写及び他のゼログラフィック制御ファクタを、Ｄ_OPC及びＶ_OPCの測定結果に基づいて調整することにより達成される。

従って、エンジンの既存のハードウェアを使用して光受容体表面電位Ｖ_OPCを直接測定するこの実施形態を利用すると、より進歩したプロセス制御及びマシンの自己診断を可能にし、しかも、この機能を付加するために、製造コストを著しく増加せず、且つバイアスされた荷電ローラーの電源に僅かな変更しか要求しない。光受容体の荷電に影響するサブシステムの性能（消去、前転写、転写、放電、現像、等）は、サブシステムアクチュエータを使用して評価し及び／又は調整することができる。同様に、光受容体の荷電により影響されるサブシステムの性能、例えば、消去、前転写、転写、放電、現像、及び他の要素も、サブシステムアクチュエータを使用して評価し及び／又は調整することができる。更に、サブシステムの故障を検出することができ、コントローラは、エラーメッセージを発生するか、又はリモート診断を通してサービスコールを開始することができる。更に、この実施形態を使用して、自動光誘起放電曲線を発生することができる。

この実施形態では、エンジンにおける既存のハードウェアを使用して、光受容体誘電体厚みＤ_OPC、ひいては、光受容体厚みの直接的な測定を行うことができる。多くのゼログラフィックマシンが、現在、光受容体のサイクル数に基づいてＯＰＣ誘電体厚みを推定する予想方程式を使用しているので、この実施形態を利用すると、非常に正確な厚み決定を行うことができ、より進歩したプロセス制御及びマシン自己診断を行なうことができる。従って、マーキングシステムの性能は、サブシステムアクチュエータ（現像、荷電、放電、転写、消去、等）をＤ_OPCに基づいて調整することによって最適化することができる。更に、光受容体／ＣＲＵは、現在、固定サイクル数の後に交換されるので、Ｄ_OPCのより正確な測定は、光受容体の年齢及び性能を良好に推定し、ユニットが交換される頻度を潜在的に減少することで運転コストを低減することができる。この実施形態を利用する他の利点は、マーキングの安定性及び像の一貫性を改善することを含む。この実施形態は、ＢＣＲを使用するエンジンにより安価に利用することができる。ＢＣＲは、ゼログラフィックエンジンの全ての大手製造者によりカラー及び白黒の事務機に広く使用されている。

図１を参照すれば、実施形態の特徴を組み込んだ複写機又はレーザプリンタのようなゼログラフィック装置１００が概略的に示されている。図示された実施形態を参照して詳細に説明するが、多数の別の実施形態も使用できることを理解されたい。更に、本発明の精神から逸脱せずに、適当なサイズ、形状、又は形式の要素又は材料を使用することができる。

図１に示すように、ゼログラフィック装置１００は、一般に、カラー（又はブラック）トナーを付与できる各々実質的に同の一構造の少なくとも１つの像形成装置１１０を備えている。図１の例では、４つの像形成装置１１０があって、例えば、シアン、マゼンタ、イエロー及び／又はコパ／ブラックのトナーを付与することができる。像形成装置１１０は、トナーを中間転写ベルト１１１へ付与する。この中間転写ベルト１１１は、少なくとも１つの張力ローラー１１３、操向ローラー１１４、及び駆動ローラー１１５の周りに取り付けられる。駆動ローラー１１５が回転すると、中間転写ベルト１１１を矢印１１６の方向に移動し、中間転写ベルト１１１の経路に沿って配置された種々の処理ステーションを通して中間転写ベルト１１１を前進させる。各像形成装置１１０により適宜トナーを付着させることでベルト１１１上にトナー像が完成されると、完成したトナー像は、転写ステーション１２０へ移動される。転写ステーション１２０は、搬送システム１４０によりこの転写ステーションへ運ばれたペーパー又は他の媒体１３０にトナー像を転写する。この媒体は、次いで、溶融ステーション１５０へ通され、トナー像を媒体１３０に定着させる。多くのゼログラフィック装置１００は、図示されたようにそしてこの実施形態により、シート型媒体１３０へ像トナーを転写するために少なくとも１つのバイアスされた転写ローラー１２４を使用しているが、この実施形態では、その広い観点から逸脱せずに、連続する媒体ロール又は他の形態の媒体を使用できることも理解されたい。

図１に示すように、転写ステーション１２０は、中間転写ベルト１１１の片側に少なくとも１つのバックアップローラー１２２を備えている。このバックアップローラー１２２は、バイアスされた転写ローラー１２４とでベルト１１１に挟み部を形成し、従って、媒体１３０は、中間転写ベルト１１１の完成したトナー像に密接接近するか又はそれに接触して転写ローラー１２４上を通過する。転写ローラー１２４は、バックアップローラー１２２と共に動作して、例えば、スチールローラーのような転写ローラー１２４の表面に高電圧を印加することによりトナー像を転写する。バックアップローラー１２２は、接地されたシャフト１２６に取り付けられ、これは、トナー像を中間転写ベルト１１１から基板１３０へ引っ張る電界を生成する。シート搬送システム１４０は、次いで、媒体１３０を溶融ステーション１５０へ、そして取り扱いシステム、捕獲トレー、等（図示せず）へ向ける。

或いは又、この実施形態において、バックアップローラー１２２は、バイアスされたシャフトに取り付けることができる。上述したように、バイアスされた転写ローラー１２４は、最初に、接地されたシャフト１２６に取り付けられ、これは、中間転写ベルト１１１から基板１３０へトナー像を引っ張る電界を生成する。或いは又、バックアップローラー１２２のシャフトをバイアスする一方、バイアスされた転写ローラー１２４のシャフト１２６を接地してもよい。シート搬送システム１４０は、次いで、媒体１３０を溶融ステーション１５０へ、そして取り扱いシステム、捕獲トレー、等（図示せず）へ向ける。

一例として図２に示す１つの像形成装置１１０を参照すれば、各像形成装置１１０は、光受容体２００（ＯＰＣとも称される）と、荷電ステーション又はサブシステム２１０と、レーザスキャニング装置又はサブシステム２２０、例えば、ラスタ化出力スキャナ（ＲＯＳ）と、トナー付着／現像ステーション又はサブシステム２３０と、前転写ステーション又はサブシステム２４０と、転写ステーション又はサブシステム２５０と、前清掃ステーション又はサブシステム２６０と、清掃／消去ステーション２７０とを備えている。この実施形態の光受容体２００は、ドラムであるが、他の形式の光受容体もおそらく使用できる。この実施形態の光受容体ドラム２１０は、光伝導層２０４の表面２０２を含み、その上に静電荷を形成することができる。光導電層２０４は、暗い状態では誘電体のように振舞い、そして光に露出されると、伝導体のように振舞う。光伝導層２０４は、シリンダー２０６上に取り付け又は形成することができ、シリンダーは、シャフト２０８において矢印２０９の方向に回転するように取り付けられる。

この実施形態の荷電ステーション２１０は、高電圧電源（図３に示す）により供給されるＤＣバイアスのＡＣ電圧を使用して光受容体２００を荷電するバイアスされた荷電ローラー２１２を備えている。このバイアスされた荷電ローラー２１２は、スチールシリンダーのような内部シリンダー２１６上に形成されるか又は取り付けられた１つ以上のエラストマー層２１５の表面２１４を含むが、適当な伝導性材料を使用することができる。ローラー２１２は、ローラー２１２の長手軸に沿って延びるシャフト２１８と共に回転するように取り付けられるのが好ましい。

この実施形態のレーザスキャニング装置２２０は、ダイオードレーザのようなレーザ２２４の出力を変調するコントローラ２２２を備え、その変調されたビームは、モータ２２８により回転される回転ミラー又はプリズム２２６を照らす。ミラー又はプリズム２２６は、その変調されたレーザビームを荷電ＯＰＣ表面２０２へ反射し、ＯＰＣ表面２０２の巾を横切ってそれをパンし、従って、変調されたビームは、ＯＰＣ表面２０２にプリントされるべき像の線２２１を形成することができる。このようにして、トナー像を受け取るべきエリアを選択的に放電することにより潜像が生成される。プリントされるべき像の描写部分は、トナー付着ステーション２３０へと進み、ここで、トナー２３２が像の描写／放電部分に接着する。接着トナーを伴う像の描写部分は、次いで、前転写ステーション２４０へ通過し、次いで、転写ステーション２５０へ通過する。前転写ステーション２４０は、転写性能を最適化するためにトナー及び光受容体の荷電状態の調整に使用される。

転写ステーション２５０は、中間転写ベルト１１１にトナー像を転写するためにＯＰＣ２００とで中間転写ベルト１１１に挟み部２５３を形成するように構成されたバイアスされた転写ローラー２５２を備えている。この実施形態では、バイアスされた転写ローラー２５２は、内側シリンダー２５６上に形成され又は取り付けられる１つ以上のエラストマー層２５４を備え、そしてローラー２５２は、ローラー２５２の長手軸に沿って延びるシャフト２５８に取り付けられる。バイアスされた転写ローラー２５２は、図３に示すような高電圧電源３５２により供給されるＤＣ電位を保持する。ローラー２５２に印加される電圧は、光受容体表面２０２から中間転写ベルト１１１へトナー像２３１を引き出す。転写の後に、ＯＰＣ表面２０２は、前清掃サブシステム２６０へ回転し、次いで、清掃／消去サブステーション２７０へ回転し、そこで、ブレード２７２がＯＰＣ表面２０２から過剰トナーを削り取り、そして消去ランプ２７４がＯＰＣ表面上の静電荷を減少させる。

図３を参照すれば、ゼログラフィック装置１００の電子制御システム３１０は、少なくとも１つの各サブシステムに接続された少なくとも１つのサブシステムコントローラを含むことができる。図３に示す例では、３つのサブシステムコントローラ３４０、３４０’、及び３４０”が、ローカル転写サブシステム２５０、メイン転写サブシステム１２０、及び荷電サブシステム２１０に各々接続される。この実施形態の少なくとも１つのサブシステムコントローラ３４０、３４０’、３４０”の各々は、動作モード装置３４４、３４４’、３４４”と、診断モードで選択的に動作する装置３４６、３４６’、３４６”及びベースラインモードで選択的に動作する装置３４８、３４８’、３４８”とを備えている。コントローラ３１０は、更に、マイクロプロセッサ３５６を備え、これは、メモリ装置３６０を含むことができると共に、コード及び電圧評価装置３５４、３５４’、３５４”に応答して診断メッセージ３６４、３６４’、３６４”を発生することができる。これら診断メッセージは、ゼログラフィック装置のユーザインターフェイス（図示せず）に表示することができる。マイクロプロセッサ３５６は、第１転写サブシステム２５０、第２転写サブシステム１２０、及び荷電サブシステム２１０の高電圧電源３５２、３５２’、３５２”に各々接続されるのが好ましい。１つの電源は、制御電流及び／又は制御電圧をメイン転写サブシステムのバイアスされた転写ローラー１２２へ供給し、別の電源は、制御電流及び／又は制御電圧を１つの又は各バイアスされた荷電ローラー２１２へ供給し、そして別の電源は、制御電流及び／又は制御電圧を１つの又は各ローカルのバイアスされた転写ローラー２５２へ供給する。バイアスされた荷電ローラー２１２は、ＤＣバイアスのＡＣ高電圧電源３５２”によりしばしば給電される。バイアスされた荷電ローラー２１２に与えられるＤＣ成分は、通常、一定制御電圧に維持され、ＡＣ成分は、通常、一定制御電流で作用される。バイアスされた転写ローラー２５２は、一定制御電流或いは一定制御電圧モードのいずれかで動作されるＤＣ高電圧電源３５２’によりしばしば給電される。荷電又は転写ローラーの電圧又は電流設定点は、時間と共に変化し得る。

図９から１２に示す実施形態は、バイアスされた荷電ローラー（ＢＣＲ）２１２を使用して、光受容体表面２０２の電位（Ｖ_OPC）と、光受容体誘電体２０４の厚み（Ｄ_OPC）の両方を測定することができる。ＯＰＣ電位Ｖ_OPCは、ＢＣＲを一定のＤＣ電流モードで動作し、そして電源によりシャフト２１８に印加されるＤＣ電圧を測定することにより決定することができる。シャフト２１８の電圧は、Ｖ_OPCに応答してシフトし、このシフトを使用して、ＯＰＣ電圧の値を決定することができ、従って、ＢＣＲを電気力学電圧計として使用することができる。

より詳細には、ＤＣバイアスされた荷電ローラーのための簡単な分析モデルによれば、ＢＣＲ２１２の電圧は、光受容体表面２０２の電位に正比例する。数学的には、これは、ΔＶ_BCR∝ΔＶ⁰ _OPCと表わされ、ここで、Ｖ⁰ _OPCは、バイアスされた荷電ローラーの挟み部に入る光受容体表面の電位であり、そしてＶ_BCRは、一定ＤＣ電流モードで動作されるときに、バイアスされた荷電ローラー２１２に印加される電圧である。２つの値は、直接比例するので、バイアスされた荷電ローラーの電源電圧のシフトは、光受容体表面電位のシフトに比例する。

Ｖ_BCRをＶ⁰ _OPCに関係付ける全方程式は、バイアスされた荷電ローラー２１２が、負の荷電モードで動作するか、正の荷電モードで動作するかに依存する。ＢＣＲ２１２が負の荷電モードで動作するときには、次の式になるが、

ＢＣＲ２１２が正の荷電モードで動作するときには、次の式になる。

両方のケースでは、Ｖは、エアブレークダウンの電圧スレッシュホールドであり、そしてβは、次のように決定され、

ここで、Ｄ_OPCは、光受容体の誘電体厚みで、これは、実際の厚みｄを誘電体層の誘電率κで除算する（ｄ／κ）ことにより決定できる。Ｌ_BCRは、バイアスされた荷電ローラーのインボードからアウトボードの長さであり、ｖ_processは、プロセス速度であり、そしてε₀は、自由空間の誘電率である。エアブレークダウンのスレッシュホールドは、次の式で与えられ、

これは、バイアスされた荷電ローラーのエラストマー２１４内の電荷弛緩が挟み部のドウェルタイムと迅速比較され、そしてＤ_OPCがミクロン単位で方程式に入力されると仮定している。

特に、図１１に示す概略フローチャートを参照すれば、ＢＣＲをＥＤＶとして使用する方法１１００が開始され（ボックス１１１０）、光受容体を完全に放電し、Ｖ⁰ _OPC＝０とする（１１１１）。これは、消去ランプ２７４で実行できる（ボックス１１１３）。或いは又、これは、バイアスされた荷電ローラー２１２がＶ_BCR,DC＝０の通常のＤＣバイアスＡＣモードで動作された状態で、ＯＰＣ表面２０２を荷電することにより、達成することもできる（ボックス１１１２）。光受容体の電位がゼロにされると、この実施形態では、バイアスされた荷電ローラー２１２が一定ＤＣ電流モードで動作され（ボックス１１１４）、そして電源３５２によりシャフト２１８に印加された第１電圧Ｖ_BCR1が測定される（ボックス１１１５）。次いで、この実施形態では、光受容体表面２０２が、テストされるべき動作条件により要求される値に荷電され（ボックス１１１６）、そしてバイアスされた荷電ローラー２１２が一定ＤＣ電流モードで再び動作される（ボックス１１１７）。電源３５２によりシャフト２１８に印加される第２の電圧Ｖ_BCR2が測定され（ボックス１１１８）、この第２の電圧は、テストされる動作条件を表わす。次いで、この実施形態では、第１の電圧を第２の電圧から減算することにより実際の光受容体電位Ｖ⁰ _OPCが決定され（ボックス１１１９）、従って、次のようになる。
Ｖ⁰ _OPC＝Ｖ_BCR2−Ｖ_BCR1＝ΔＶ_BCR (5)
その後、この方法は、終了となる（ボックス１１２０）。理想的な性能ではないために、Ｖ⁰ _OPCは、１の傾斜でΔＶ_BCRに厳密に比例しないことがある。このケースでは、校正曲線を使用して、Ｖ_BCR1及びＶ_BCR2の測定値からＶ⁰ _OPCを計算することができる。

図９に示す実施形態により誘電体の厚みを決定する方法９００を説明するために、ゼログラフィックプロセスの他の変数に対する光受容体の表面電圧の振舞いを考えるのが有用である。例えば、ＡＣバイアスされた荷電ローラーの特性荷電曲線、即ち図４に見られる光受容体表面電圧・対・バイアスされた荷電ローラー電圧成分のＡＣピーク−ピーク電圧のグラフについて考える。この曲線は、最大印加電圧と、挟み部に入るＯＰＣの初期表面電圧との間の差の絶対値がスレッシュホールド電圧Ｖ_THを越えるまで、傾斜をもたない。数学的に、これは、光受容体表面が負に荷電された場合には、次のように表わされる。

この条件が満足されると、Ｖ_OPCは、最大のＯＰＣ電圧が得られるまで一定の傾斜で増加し、この点の後は、荷電ローラーのピーク−ピーク電圧を増加しても、ＯＰＣ表面電圧は不変であり、Ｖ_OPC＝Ｖ_DCである。傾斜から最大ＯＰＣ電圧へのこの遷移点は、曲線の「膝(knee)」であり、通常、荷電ローラーに印加されるＤＣ電圧に等しい。この実施形態では、ピーク−ピークＢＣＲ電圧の膝値と、光受容体誘電体層２０４の厚みとの間のこの新たに発見された実質的に線形の、又は少なくとも単調な関係を利用して、光受容体２００の誘電体層２０４の厚み及び誘電体厚みを決定する。

最も簡単なモデルでは、Ｖ_OPC・対・Ｖ_p-p曲線における高電圧の膝が２＊Ｖ_THに等しく、但し、エアブレークダウンのスレッシュホールドＶ_THは、次のように決定される。

但し、Ｄ_OPCは、光受容体の誘電体厚みであり、そしてＤ_BCR,EQは、バイアスされた荷電ローラーの等価誘電体厚みである。典型的に、Ｄ_BCR,EQは、Ｄ_OPCより非常に小さくて、無視することができ、従って、式（４）で明らかなように、Ｖ_THの測定値は、光受容体誘電体厚みの直接的な尺度となる。Ｄ_BCREQが顕著なものであって且つ温度及びＲＨに依存性する場合には、以下に述べる技術を依然適用できるが、Ｄ_BCREQを独立して決定する必要がある。これは、センサで空洞の温度及びＲＨを測定し、この情報を使用して、式（７）に使用するためにルックアップテーブル（ＣＰＵメモリに位置する）からＤ_BCREQの値を選択することができる。スレッシュホールド電圧のこのような測定は、図１０に示して以下に説明する方法１０００で達成することができる。上述したように、バイアスされた荷電ローラーを電気力学電圧計として使用し（１１００）、膝より下の（１０２０）及び膝より上の（１０２３）ピーク−ピーク電圧Ｖ_p-pの複数の値に対して光受容体の表面電圧Ｖ_OPCを測定することができる。もちろん、ゼログラフィック装置にＥＳＶが装備されている場合には、ＥＳＶを使用して、光受容体の表面電位のこれら測定を行うことができる（１０２１）。値の各セットに対して最良適合線が決定され（１０２２、１０２５）、そして最良適合線の交点が膝の位置を決定する（１０２６）。膝の位置が分ると、スレッシュホールド電圧Ｖ_TH、ひいては、光受容体誘電体厚みＤ_OPCを決定することができる（１０２７）。

それ故、例えば、図９に見られる実施形態により光受容体誘電体厚みＤ_OPCを決定する方法９００は、例えば、図１０に示す方法１０００でスレッシュホールド電圧を見出すステップ９２０を備え、これについては以下に述べる。スレッシュホールド電圧が分ると、この実施形態は、式（７）を使用してスレッシュホールド電圧Ｖ_THから誘電体厚みＤ_OPCを直接決定し（９２１）、この点において、誘電体厚みの決定が終了する（９３０）。この実施形態は、光受容体の誘電率をｋとすれば、ｄ_OPC＝Ｄ_OPC＊ｋから光受容体の実際の厚みを決定するステップを含むことができる。システムが理想的な性能を示さない場合には、校正曲線を使用して、Ｄ_OPC及び／又はｄ_OPCをＶ_THから計算することができる。

この実施形態では、図９を再び参照すれば、スレッシュホールド電圧を決定する必要がない。むしろ、この誘電体厚み決定方法は、ＢＣＲ又はＢＴＲで表面電位を測定することにより開始でき（９１０）、これは、例えば、前記バイアスされた荷電ローラーに使用された同じ手順で表面電位Ｖ_OPCを決定し（９４０）、ＢＴＲ電流Ｉ_BTRの固定値においてＢＴＲ電圧Ｖ_BTRを測定し（９４１）、次いで、Ｄ_OPCが増加するにつれてＶ_BTR−Ｖ_OPCが単調に増加するので、ＢＴＲ電圧と表面電位との間の差を誘電体厚みの尺度として使用する（９４２）ことにより、行うことができる。例えば、誘電体厚み・対・電圧差のルックアップテーブルを使用して、Ｖ_BTR−Ｖ_OPCをＤ_OPCへ変換することができる。又、このテーブルは、温度及びＲＨ情報を使用して、ＢＴＲ等価誘電体厚みＤ_BTR,EQ及びＩＴＢ（中間転写ベルト）誘電体厚みＤ_ITB,EQの変動により導入されるノイズ及び不正確さを減少することもできる。

或いは又、光受容体誘電体厚みは、ＢＴＲスレッシュホールド電圧Ｖ_TH,BTRより高い図７に示すような動的Ｉ−Ｖ（電流・対・電圧差、即ちＩ_BTR・対・Ｖ_BTR−Ｖ_OPC）曲線の傾斜を測定することにより決定できる。Ｖ_TH,BTRは、ここでは、ＢＴＲ動的Ｉ−Ｖ曲線のＩ_BTR＝０切片として定義される。Ｖ_OPCを一定に保持しながら、動的Ｉ−Ｖ曲線のＢＴＲスレッシュホールド電圧より上で２つ以上の点を測定することにより、傾斜を決定することができる。Ｖ_OPCが各点においてＢＣＲ、ＢＴＲ又はＥＳＶのいずれかで測定される場合には、ＢＴＲ動的Ｉ−Ｖ曲線に適合する直線のＩ_BTR＝０切片からＢＴＲスレッシュホールド電圧を決定することができる。ＢＴＲスレッシュホールド電圧Ｖ_TH,BTR及び動的Ｉ−Ｖ曲線の傾斜は、両方とも、全誘電体厚みの関数であり、従って、次のようになる。
ΣＤ＝Ｄ_OPC＋Ｄ_ITB,EQ＋Ｄ_BTR,EQ (8)
但し、Ｄ_ITB,EQは、弛緩し得る中間転写ベルトの等価誘電体厚みであり、そしてＤ_BTR,EQは、弛緩し得るＢＴＲの等価誘電体厚みである。Ｄ_BTR,EQは、典型的なエンジンにおける優勢な項であり、従って、この技術は、エージング、温度シフト及び相対湿度シフトで誘起されるＢＴＲエラストマーの抵抗率シフトによるこの項のシフトに敏感である。測定しようとする量であるＤ_OPCに対するこの技術の敏感さは、実験により裏付けられ、その結果が、図８の対応電圧差・対・ＢＴＲ電流曲線に示されている。従って、Ｄ_OPCは、ＢＴＲ電流・対・電圧特性曲線（Ｉ_BTR・対・Ｖ_BTR−Ｖ_OPC）から少なくとも３つの方法で抽出することができる。曲線の傾斜を測定し（９７０）、そしてプロセスパラメータと共に使用して、誘電体厚みを決定することができる（９７１）。更に、Ｉ_BTR＝０切片（ＢＴＲスレッシュホールド電圧Ｖ_TH,BTR）を測定し（９７２）、これを使用して誘電体厚みを決定することができる（９７３）。更に、差Ｖ_BTR−Ｖ_OPCは、ブロック９４０から９４３について上述したように、固定Ｉ_BTRにおいて測定することができる。Ｄ_OPCに対する特性曲線の３つの全特徴の敏感さが、図７に示す分析モデリング結果により示される。

又、図９に示すように、スレッシュホールド電圧を決定せずに厚みを決定する別の方法は、ＢＣＲインピーダンスを決定するステップ９５０を備えている。誘電体厚みＤ_OPCを決定するためのこの別の方法は、ピーク−ピーク電圧・対・ＡＣ電流曲線（Ｖ_p-p・対・Ｉ_AC曲線）の傾斜を測定することを含む。これは、一般に、ノイズが多く、上述した技術及びその代替物より正確さに欠ける測定方法である。この曲線の傾斜は、ＢＣＲのインピーダンスを与え、一般に、光受容体の誘電体厚みＤ_OPCに直線的に関係している。例えば、図６において、印刷数の関数として光受容体を荷電するバイアスされた荷電ローラーに対してＡＣ傾斜／インピーダンスがプロットされている。誘電体の厚みは、理想的には、印刷数と共に単調に減少するので、この曲線は、Ｄ_OPCに対する傾斜／インピーダンスの敏感さを示す。この実施形態による手順は、ＢＣＲをＡＣ定電圧又はＡＣ定電流モードで動作し、２つ以上の電圧又は電流設定点においてＡＣ電流又は電圧を測定し、測定されたデータから線の傾斜を決定し、そしてルックアップテーブルからＤ_OPCを推論することを含み、これは、例えば、ＢＣＲのＡＣ電流及びピーク−ピーク電圧を測定し、そしてルックアップテーブルのような、インピーダンスと厚みとの間の関係を使用する（９５１）ことにより行なわれる。

誘電体厚みを決定するための更に別の方法は、上述したように、ＢＣＲＤＣＩ−Ｖ曲線の傾斜βを測定し（９６０）、そしてこの傾斜β、プロセスパラメータ、及び前記式（３）を使用して誘電体厚みを決定すること（９６１）を含む。

上述したように、バイアスされた荷電ローラーを電気力学電圧計として使用する方法１１００は、膝より低い（１０２０）及び膝より高い（１０２３）ピーク−ピーク電圧Ｖ_p-pの複数の値に対して光受容体表面電圧Ｖ_OPCを測定するのに使用できる。もちろん、ゼログラフィック装置にＥＳＶが装備されている場合には、ＥＳＶを使用して、光受容体の表面電位のこれら測定を行うことができる（１０２１）。値の各セットに対して最良適合線が決定され（１０２２、１０２５）、そして最良適合線の交点が膝の位置を決定する（１０２６）。膝の位置が分ると、スレッシュホールド電圧Ｖ_TH、ひいては、光受容体誘電体厚みＤ_OPCを決定することができる（１０２７）。

電気力学電圧計として働くバイアスされた荷電ローラーは、光受容体が交差処理方向に一定表面電位を有するときに最良に機能することに注意されたい。従って、この実施形態では、これらの測定中に、ＢＴＲ、消去、現像及び放電がディスエイブルされるのが好ましい。

図５は、関係を確認するために実際の実験により決定された膝値・対・光受容体厚みのグラフである。光受容体厚みは、渦電流プローブを使用して測定され、そして膝の位置は、上述した手順を使用して決定された。このグラフは、膝の位置（Ｖ_P-P,KNEE）と、光受容体厚みとの間の明確な相関を示し、この実施形態の方法の有効性を確認するものである。

上述したように、最良適合線の交点を見出すのとは別に、図１０を再び参照すれば、光受容体表面電圧・対・ピーク−ピーク電圧曲線の傾斜部分（膝より下）のｙ切片を決定することによりスレッシュホールド電圧Ｖ_TH値を測定することができる（１０２８）。この別の形態では、この方法は、膝より下の複数の点について表面電圧を測定し（１０２０）、次いで、最良適合線を見出し（１０２２）、そして表面電圧軸上の切片値を決定する（１０２８）だけでよい。次いで、切片値Ｖ_{OPC(intercept)}を使用し、式Ｖ_TH＝Ｖ_{OPC(intercept)}−Ｖ_DCを使用してスレッシュホールド電圧を見出すことができ（１０２９）、ここで、Ｖ_DCは、バイアスされた荷電ローラーシャフトに印加されるＤＣバイアスである。

更に別の態様として、図１０を見れば、バイアスされた荷電ローラーを純粋なＤＣモードで動作し、光受容体電位Ｖ⁰ _OPCをゼロに保持しながら、ＢＣＲ電流の少なくとも２つの値に対してＢＣＲ電圧の値を測定することにより、スレッシュホールド電圧及び誘電体厚みを測定することができる（１０４０）。バイアスされた荷電ローラーを使用して、光受容体表面電位Ｖ_OPCを測定するセクションで述べたように、Ｖ_OPCは、前記式（２）により、バイアスされた荷電ローラー電流Ｉ_BCRに、次のように直線的に関係している。

又は次のように書き直される。

Ｉ_BCR及びＶ_BCRが、Ｖ⁰ _OPC＝０となるように光受容体が放電した状態で電源により２つ以上の値において測定された場合には、測定点に線を適合することができ（１０４１）、そして直線適合から傾斜βを決定することができる（１０４２）。次いで、式（９）によりスレッシュホールド電圧を決定することができる（１０４３）。この場合も、好ましい実施形態によれば、前記手順において、各電源値に対してＶ⁰ _OPCを一定、例えば、０ボルトに保持しなければならない。従って、この実施形態は、ＯＰＣを既知の値、好ましくは、０ボルトに荷電し、ＤＣ電源を第１電流値Ｉ_BCRにセットし、そしてＶ_BCRを測定することを含む。又、この実施形態は、Ｉ_BCRの１つ以上の付加的な異なる値について電流値の設定を繰り返し、式（２）に適合する直線を計算し、傾斜βを決定し、そして傾斜βからＯＰＣの誘電体厚みＤ_OPCを直接計算することを含むのが好ましい。或いは又、式（８）に適合する直線のＩ_BCRから、

スレッシュホールド電圧を決定することができ、そしてスレッシュホールド電圧から光受容体誘電体厚みＤ_OPCを決定することができる（９２０）。Ｖ⁰ _OPC＝０の設定が好ましいが、必要ではないことに注意されたい。Ｖ_BCRに加えて、各電流設定点でＶ⁰ _OPCが測定される場合には、Ｖ_THを傾斜又は切片から決定することができる。Ｖ⁰ _OPCは、測定プロセス中に光受容体の電荷を変更することのないＥＳＶ又は他の装置により測定されるのが好ましい。

光受容体の誘電体厚みが分ると、ゼログラフィックマシンの出力は、例えば、ＲＯＳ、荷電、現像、消去、転写、及び他のゼログラフィック制御ファクタを順次に調整することにより、最適化することができる。変形態様では、Ｖ_OPC・対・Ｖ_p-p曲線のｙ切片を使用するか、又はＢＣＲ電流とＢＣＲ電圧と光受容体表面電位との間の関係から、スレッシュホールド電圧が決定される。更に別の変形態様では、ＢＣＲのインピーダンスと、光受容体によりなされた印刷の回数との間の単調な関係に依存することにより、スレッシュホールド電圧の決定が排除される。

エンジンの既存のハードウェアを使用して光受容体表面電位Ｖ_OPCを直接測定するこの実施形態を利用すると、より進歩したプロセス制御及びマシンの自己診断を可能にし、しかも、この機能を付加するために製造コストを著しく増加せず、且つバイアスされた荷電ローラーの電源に僅かな変更しか要求しない。光受容体の荷電に影響するサブシステムの性能（消去、前転写、転写、放電、等）は、サブシステムアクチュエータを使用して評価し及び／又は調整することができる。更に、サブシステムの故障を検出することができ、コントローラは、エラーメッセージを発生するか、又はリモート診断を通してサービスコールを開始することができる。

この実施形態では、エンジンにおける既存のハードウェアを使用して、光受容体誘電体厚みＤ_OPC、ひいては、光受容体厚みの直接的な測定を行うことができる。多くのゼログラフィックマシンが、現在、光受容体のサイクル数に基づいてＯＰＣ誘電体厚みを推定する予想方程式を使用しているので、この実施形態を利用すると、非常に正確な厚み決定を行うことができ、より進歩したプロセス制御及びマシン自己診断を行なうことができる。従って、マーキングシステムの性能は、サブシステムアクチュエータ（現像、荷電、放電、転写、消去、等）をＤ_OPCに基づいて調整することによって最適化することができる。更に、光受容体／ＣＲＵは、現在、固定サイクル数の後に交換されるので、Ｄ_OPCのより正確な測定は、光受容体の年齢及び性能を良好に推定し、ユニットが交換される頻度を潜在的に減少することで運転コストを低減することができる。この実施形態を利用する他の利点は、マーキングの安定性及び像の一貫性を改善することを含む。この実施形態は、ＢＣＲを使用するエンジンにより安価に利用することができる。ＢＣＲは、ゼログラフィックエンジンの全ての大手製造者によりカラー及び白黒の事務機に広く使用されている。転写のためにＢＴＲを使用するが、荷電のためにＢＣＲを使用しないマーキングエンジンは、本発明から依然利益を得ることができる。というのは、Ｖ_OPCは、既知の方法でＢＴＲにより測定することができ、そしてＤ_OPCは、本発明において教示されたようにＢＴＲを使用して測定できるからである。

実施形態を使用できるゼログラフィック装置の概略図である。実施形態を使用できる像形成装置であって、図１に示すようなゼログラフィック装置の一部分である像形成装置の概略図である。実施形態に使用されるコンポーネントの概略図である。光受容体の表面電位・対・ピーク−ピークバイアス荷電ローラー電圧Ｖ_p-pを示すグラフである。Ｖ_p-pの膝値・対・光受容体厚みのグラフである。バイアスされた荷電ローラーのＡＣインピーダンス・対・光受容体により完成される印刷の数、の傾斜を示すグラフである。バイアスされた転写ローラーの電流・対・バイアスされた転写ローラーの電圧と光受容体の表面電位との差を示すグラフである。縦軸上のバイアスされた転写ローラー電圧と光受容体表面電位との間の差・対・横軸上のバイアスされた転写ローラー電流の実験値のグラフで、２つの既知の光受容体厚みに対応する２セットのデータポイントを示すグラフである。実施形態により光受容体の誘電体厚みを決定する方法の概略フローチャートである。実施形態によりスレッシュホールド電圧を決定する方法の概略フローチャートである。実施形態によりバイアスされた荷電ローラーを電気力学電圧計として使用する方法の概略フローチャートである。実施形態によりバイアスされた転写ローラーを電気力学電圧計として使用する方法の概略フローチャートである。

符号の説明

１００：ゼログラフィック装置
１１０：像形成装置
１１１：中間転写ベルト
１２０：転写ステーション
１２２：バックアップローラー
１２４：バイアスされた転写ローラー
１２６：シャフト
１３０：媒体
１４０：シート搬送システム
１５０：溶融ステーション
２００：光受容体（ＰＣ）
２０４：光伝導層
２０６：シリンダー
２０８：シャフト
２１０：荷電ステーション
２１２：バイアスされた荷電ローラー
２１５：エラストマー層
２１６：内側シリンダー
２１８：シャフト
２２０：レーザスキャン装置
２２２：コントローラ
２２４：レーザ
２２６：回転ミラー
２２８：モータ
２３０：トナー付着ステーション
２４０：前転写ステーション
２５０：転写ステーション
２５２：バイアスされた転写ローラー
２５３：挟み部
２６０：前清掃ステーション
２７０：清掃／消去ステーション
３１０：電子制御システム

Claims

光受容体と、光受容体荷電サブシステムと、像形成サブシステムと、転写サブシステムとを備えたゼログラフィック装置において、光受容体厚み決定方法が、
スレッシュホールド電圧を見出すステップと、
前記スレッシュホールド電圧と誘電体厚みとの関係に基づいて誘電体厚みを決定するステップと、
を備え、スレッシュホールド電圧を見出す前記ステップは、
ピーク−ピーク電圧の膝(knee)より低いターゲット電位で前記光受容体を荷電する段階、
実際の表面電位を測定する段階、
前記荷電及び測定を繰り返し、前記膝より低い複数の実際の表面電位点を得る段階、
前記膝より低い前記複数の点に第１の線を適合させる(fitting)段階、
表面電位・対・ピーク−ピーク電圧空間においてピーク−ピーク電圧の特定値に表面電位軸が位置する状態で前記第１の線の切片値(intercept value)を決定する段階、及び
前記切片値と、前記荷電サブシステムのコンポーネントに印加されるＤＣ電圧との間の差として前記スレッシュホールド電圧を決定する段階、
を含むような方法。
光受容体と、光受容体荷電サブシステムと、像形成サブシステムと、転写サブシステムとを備えたゼログラフィック装置において、光受容体厚み決定方法が、
スレッシュホールド電圧を見出すステップと、
前記スレッシュホールド電圧と誘電体厚みとの関係に基づいて誘電体厚みを決定するステップと、
を備え、スレッシュホールド電圧を見出す前記ステップは、
ピーク−ピーク電圧の膝より低いターゲット電位で前記光受容体を荷電する段階、
実際の表面電位を測定する段階、
前記荷電及び測定を繰り返し、前記膝より低い複数の実際の表面電位点を得る段階、
前記膝より低い前記複数の点に第１の線を適合させる段階、
ピーク−ピーク電圧の膝より高いターゲット電位で前記光受容体を荷電する段階、
実際の表面電位を測定する段階、
前記荷電及び測定を繰り返し、前記膝より高い複数の実際の表面電位点を得る段階、
前記膝より高い前記複数の点に第２の線を適合させる段階、
前記第１及び第２の線の交点を見出して、実際のピーク−ピーク電圧の膝値を見出す段階、及び
前記実際のピーク−ピーク電圧の膝値の半分として前記スレッシュホールド電圧を決定する段階、
を含むような方法。
少なくとも１つの光受容体と、少なくとも１つの光受容体荷電サブシステムと、少なくとも１つの像形成サブシステムと、少なくとも１つの転写サブシステムとを備えたゼログラフィック装置において、光受容体厚み決定方法が、
光受容体を第１の所定値に荷電するステップと、
サブシステムのコンポーネントへ第１の所定の電流値で電流を供給するステップと、
前記コンポーネントの電圧を測定して、第１コンポーネント電圧を得るステップと、
少なくとも第２の所定荷電値及び少なくとも第２の所定電流値に対して荷電、設定及び測定を繰り返して、少なくとも第２コンポーネント電圧を得るステップと、
前記第１及び少なくとも第２電圧値に対して最良適合線を計算するステップと、
前記最良適合線の傾斜を決定するステップと、
前記傾斜に基づいて誘電体厚みＤ_OPCを計算するステップと、
を備え、前記誘電体厚みを計算するステップは、
前記コンポーネントに対するＤＣ電流・対・ＤＣ電圧曲線を表わす線の傾斜を決定する段階、
コンポーネント電流値がゼロの場合のコンポーネント電圧の切片値を見出す段階、
前記コンポーネント電圧切片値と前記光受容体表面電位との間の関係から前記スレッシュホールド電圧を決定する段階、及び
前記スレッシュホールド電圧とＤ_OPCとの関係からＤ_OPCを決定する段階、
によって行なわれる方法。
少なくとも１つの光受容体と、少なくとも１つの光受容体荷電サブシステムと、少なくとも１つの像形成サブシステムと、少なくとも１つの転写サブシステムとを備えたゼログラフィック装置において、サブシステムのコンポーネントで光受容体表面電位を測定する方法が、
前記光受容体を放電するステップと、
前記コンポーネントを一定ＤＣ電流モードで動作するステップと、
前記一定電流動作から生じる前記コンポーネントにまたがる(across)第１電圧を測定するステップと、
ターゲット表面電位を使用して前記光受容体を荷電するステップと、
前記コンポーネントを前記一定ＤＣ電流モードで動作するステップと、
前記一定電流動作から生じる前記コンポーネントにまたがる第２電圧を測定するステップと、
前記ターゲット電位に対する実際の表面電位が、前記第２電圧と第１電圧との間の差となるように決定するステップと、
を備えた方法。
少なくとも１つの光受容体と、少なくとも１つの光受容体荷電サブシステムと、少なくとも１つの像形成サブシステムと、少なくとも１つの転写サブシステムとを備えたゼログラフィック装置において、光受容体厚み決定方法が、
ターゲット電位を使用して前記光受容体を荷電するステップと、
前記荷電サブシステム、転写サブシステム及びＥＳＶの少なくとも１つを使用して実際の光受容体表面電位Ｖ_OPCを見出すステップと、
前記光受容体の誘電体厚みを決定するステップと、
を備え、前記誘電体厚みを決定するステップは、
転写サブシステムのコンポーネントを一定ＤＣ電流モードで動作し、そして誘電体厚みと、前記転写サブシステムにより使用されるＤＣ転写電圧と実際の光受容体表面電位との差との間の関係を使用するか、又は
少なくとも２つの転写サブシステムコンポーネント電流値に対する転写サブシステムコンポーネント印加電圧及び光受容体表面電位を測定し、転写サブシステムコンポーネント電圧及び表面電位値の各対間の差を決定し、電流及び差の値により表わされた点を結ぶ線の傾斜を決定し、そしてその傾斜を使用して前記誘電体厚みを見出すか、又は
少なくとも２つの転写サブシステムコンポーネント電流値に対する転写サブシステムコンポーネント印加電圧及び光受容体表面電位を測定し、転写サブシステムコンポーネント電圧及び表面電位値の各対間の差を決定し、電流及び差の値により表わされた点を結ぶ線の傾斜を決定し、転写サブシステムコンポーネント電流に対する転写サブシステムコンポーネント電圧の切片値を見出し、この切片値は、スレッシュホールド電圧を表わすものであり、そして前記スレッシュホールド電圧から誘電体厚みを決定する、
ことにより行なわれる方法。
少なくとも１つの光受容体と、少なくとも１つの光受容体荷電サブシステムと、少なくとも１つの像形成サブシステムと、少なくとも１つの転写サブシステムとを備えたゼログラフィック装置において、光受容体厚み決定方法が、荷電サブシステム及び転写サブシステムの一方のコンポーネントにおける電流に伴う電圧の変動を表わす曲線の傾斜を決定するステップを備えた方法。