JP4102562B2 - Esv変調器の自動変調制御 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動振幅の制御に関し、詳しくは電子写真式複写機におけるESVs(静電電圧計)で用いられるその種の制御に関する。
【0002】
【従来の技術】
CFR1.97および1.98の下で開示された情報:
電子写真式複写機においては、質の高いコピーを達成するためにフォトレセプター(光電感受器)の電位を測定することが望まれる。これは、ESVを用いて行われる。しかし、標準的な“フィードバック”ESVは二次フィードバック・システムである。ESVの“応答速度”は、システムの開放ループ利得に依存し、それは感知ヘッドの間隔と機械的振動変調(この間隔の変化)の両方に依存する。システム利得が“高い”場合、出力が最終値を超えて行き過ぎてしまう。システム利得が“低い”場合、出力が遅くなり、過度に制動されてしまう。システム利得が“最適化された”場合、出力は“臨界”制動される、すなわち、出力は可能な限り速く進み、しかも行き過ぎることがない。実際には、電子的利得制御があって、工場での組み立てのプロセスで、校正間隔を用い、変調の量は一定にとどまると仮定して望ましい出力応答を与えるようにそれが調整される。
【0003】
実は、振動変調は安定な変調構造、例えば標準的音叉やもっと新しいASIC(用途特定集積回路)ESV“振動ビーム”など、に依存している。また、その構造を取り付けるための安定な取り付けシステムが必要であり、この取り付けシステムは十分な剛性と質量を有し、駆動装置から供給される変調器を動かすエネルギーが全て変調器を動かすことに向けられ、取り付け構造によって吸収されたり、プローブ全体又は変調器アセンブリを振動させることに吸収されたりしないことが必要である。
【0004】
高い変調周波数及び高い信号対雑音比のためには大きな変調振幅が望ましいということが注意される。良い取り付け構造(マウント)があればこの問題は解決されるが、大量に生産される製品でそれを達成することは困難であり費用が高くなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
一定の振幅を維持するためにフィードバック回路を利用することは公知であるが、この種の回路は、ピーク電圧を測定するためには、普通、速い時定数を有する。この用途では、その結果としてフィードバック電圧が周波数の関数になり、これは望ましくない。キャパシタ及び/又は抵抗の値を大きくすることは放電時間を長くする効果しかない。ESVsでは、充電時間と放電時間が等しいことが望ましいので、これは望ましくない。
【0006】
したがって、マウント(取り付けシステム)への要求を緩和し、最適の利得を達成して一定の最適応答速度を達成するために、周波数に依存しない一定振幅の機械的振動変調を実現することが望ましい。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電子写真装置用静電電圧計の検出部に用いられる物体に振動を与え、当該物体の振動を一定に制御する方法であって、機械的振動に応じた電気信号を出力するトランスジューサを用いることによって、前記物体の振動の振れ幅に応じた電気信号を提供するステップと、前記電気信号を光源に与えるステップと、前記光源から放出される光を、当該光の変調周波数に対して遅い応答時間を有し、受信光に応じて抵抗値が変化する抵抗器に照射するステップと、前記光源に与える前記電気信号と同一の電気信号を取得し、取得した電気信号のレベルを前記抵抗器の抵抗値に応じて変化させ、駆動信号を生成するステップと、前記駆動信号に基づいて前記物体に振動を与えるステップと、を含む。また、本発明に係る方法においては、前記物体の振動の振れ幅を遠隔的に制御するステップを含むことが好適である。また、本発明に係る方法においては、前記物体が電子写真装置のフォトレセプタに隣接して配置された振動ビームを備えることが好適である。また、本発明に係る方法においては、前記トランスジューサが圧電トランスジューサを含むことが好適である。
【0008】
また、本発明は、電子写真装置用静電電圧計の検出部に用いられる物体に振動を与え、当該物体の振動を一定に制御する装置であって、前記物体に振動を与える駆動部と、
前記物体の振動の振れ幅に応じた電気信号を出力するトランスジューサと、前記電気信号を取得する光源と、前記光源から放出される光を受信し当該光の変調周波数に対して遅い応答時間を有する、受信光に応じて抵抗値が変化する抵抗器と、前記抵抗器の抵抗値に基づいて前記駆動部を制御することにより前記物体の振動の振れ幅を制御する制御回路と、を備え、前記駆動部は、前記光源が取得する前記電気信号と同一の電気信号を取得し、取得した電気信号のレベルを変化させて駆動信号を生成する駆動増幅部と、
前記駆動信号に基づいて前記物体に振動を与える駆動デバイスと、を備え、前記制御回路は、前記抵抗器の抵抗値の変化に応じて前記駆動増幅部を制御し、前記駆動信号のレベルを制御する。また、本発明に係る装置においては、前記トランスジューサが圧電トランスジューサを含むことが好適である。また、本発明に係る装置においては、前記光源がLEDを含むことが好適である。また、本発明に係る装置においては、前記駆動増幅部は、前記トランスジューサから出力された電気信号のレベルをそれぞれが変化させ出力する第1および第2増幅デバイスを備え、前記駆動デバイスは、前記第1増幅デバイスの出力端子と前記第2増幅デバイスの出力端子との間に接続されたコイルを含み、当該コイルが発生する磁界によって前記物体に振動を与え、前記制御回路は、前記第1増幅デバイスまたは前記第2増幅デバイスのいずれか一方の電源電力の大きさを制御することが好適である。
【0009】
LED/LDRの基本システムは、オーディオ産業では信号過負荷を防止する手段として何年も前から採用されているということが注意される;適切な回路を選択することにより、リミティングを“丸めた”又は“ソフト”なものにすることができ、これは固体素子システムによる“荒々しい”リミティングに比べてはるかに良く耳に許容される。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明が、イオノグラフィー印刷機及び放電エリア現像システムなどの多種多様な印刷システム、ならびに多数の又は多様な出力を提供する他のもっと一般的な非印刷システム、に使用するのに等しく適しており、本発明は本明細書に示された特定システムへの適用に必ずしも限定されないということは、以下の説明から明らかになるであろう。
【0011】
まず図1を参照して、本発明の個々の特徴を詳しく記述する前に、電子写真複写装置の例について記述する。例として用いる電子写真システムは、例えば最近導入されたゼロックス社の“5775”複写機などのような多色コピー機であってもよい。コピー・プロセスをスタートさせるには、多色の原稿文書38が、全体が参照符号10で示されているラスター入力スキャナー(RIS)に置かれる。RIS10は、文書照明ランプと、光学系と、機械的走査ドライブと、原稿文書38から画像全体を取り入れるための電荷結合素子(CCDアレー)とを含む。RIS10は、画像を一連のラスター走査線に変換し、原色濃度の組、すなわち、赤、緑、および青の濃度、を原稿文書の各点で測定する。この情報は、全体が参照符号12で示された画像処理システム(IPS)に電気信号として送られ、画像処理システム(IPS)12は、赤、緑、および青の濃度信号の組を測色座標の組に変換する。
【0012】
IPSは、全体が参照符号16で示されたラスター出力スキャナー(ROS)への画像データの流れを準備し管理するための制御エレクトロニクスを含む。 全体が参照符号14で示されたユーザー・インターフェース(UI)がIPS12とコミュニケートするために設けられている。UI14は、オペレーターが調整できるいろいろな機能をオペレーターがコントロールすることを可能にし、これによりオペレーターはUI14の適当な入力キーを操作してコピーのパラメータを調整する。UI14は、タッチ・スクリーンであることも、オペレーターがシステムとインターフェースするための他の適当な装置であることもある。UI14からの出力信号はIPS12に伝送され、IPS12は所望の画像に対応する信号をROS16に伝送する。
【0013】
ROS16は、回転する多角形ミラー・ブロックを含むレーザーを備えている。ROS16は、全体が参照符号18で示されたプリンター又はマーキング・エンジンの光導電ベルト20の帯電部分をミラー37によって照明する。好ましくは、多面的な多角形ミラーを用いてフォトレセプター・ベルト20を1インチ当たり約400画素の割合で照射する。ROS16は光導電ベルト20を露光して、IPS12から送られた信号に対応する三つの減法混色原色潜像の組をそこに記録する。
【0014】
一つの潜像はシアン現像剤で現像され、別の潜像はマジェンタ現像剤で現像され、第三の潜像はイエロー現像剤で現像される。これらの現像された画像はその後コピー用紙に、互いに重なるように位置合わせして転写され、コピー用紙上に多色の画像が形成され、それが定着されてカラー・コピーとなる。以下でこのプロセスをさらに詳しく説明する。
【0015】
やはり図1を参照して説明すると、マーキング・エンジン18は、電子写真式印刷機であって、移動ローラー24および26、張力ローラー28,および駆動ローラー30の周りで動かされる光導電ベルト20を備えている。駆動ローラー30は、モーターによって、又はベルト・ドライブ32など適当な手段によって駆動ローラー30に結合された他の適当なメカニズムによって、回転される。ローラー30が回転すると、光導電ベルト20を矢印22の方向に前進させ、光導電ベルト20の引き続く部分をその運動経路のまわりに配置されたいろいろな処理ステーションを順次通過するように前進させる。
【0016】
まず、光導電ベルト20のある部分が、全体が参照符号Aで表された帯電ステーションを通過する。帯電ステーションAでは、コロナ発生装置34又はその他の帯電装置が光導電ベルト20を比較的高い、実質的に一様な電圧ポテンシャルに帯電させるための帯電電圧を発生する。コロナ発生装置34は、コロナ発生電極と、電極を一部囲むシールドと、ベルト20と囲まれていない電極部分の間に配置されたグリッドとを備える。電極は、ベルト20の光導電性表面をコロナ放電によって帯電させる。ベルト20の光導電性表面に印加される電圧ポテンシャルはワイヤ・グリッドの電圧ポテンシャルを制御することによって変えられる。
【0017】
次に、帯電した光導電性表面は回されて、全体が参照符号Bで表された露光ステーションに来る。露光ステーションBは、多色の原稿文書38が置かれたRIS10から得られる情報に対応して変調された光ビームを受ける。変調された光ビームは光導電ベルト20の表面に入射し、光導電ベルト20の帯電した表面を選択的に照明してその上に静電潜像を形成する。光導電ベルト20は3回露光されて各カラーを表す3つの潜像を記録する。
【0018】
光導電ベルト20に静電潜像が記録された後、ベルトは、全体が参照符号Cで表された現像ステーションの方へ進められる。しかし、現像ステーションCに到達する前に光導電ベルト20は電圧モニター、好ましくは静電電圧計33,の下方を通過して、光導電ベルト20の表面の電圧ポテンシャルが測定される。
【0019】
本発明の静電電圧計は(以下で詳しく記述されるように)プローブ電極とベルト20の間の静電界が当業者には公知の仕方で検知される測定条件を提供する。光導電ベルト20の電圧ポテンシャル測定を用いて、フォトレセプタ表面での所定のポテンシャルを維持するための特定パラメータが決定される。
【0020】
現像ステーションCは、参照符号40,42,44,および46で表される4つの個別現像ユニットを含む。現像ユニットは、当業者が一般に“磁気ブラシ現像ユニット”と呼んでいるタイプである。普通、磁気ブラシ現像システムは、トナー粒子が摩擦電気によって付着している磁性キャリア粒子を含む磁化可能な現像剤を用いる。この現像剤は、方向性のある流れの場によって絶えず運ばれて現像剤のブラシを形成する。現像剤は絶えず動いており、ブラシに新鮮な現像剤を供給し続ける。現像は、この現像剤のブラシを光導電表面に接触させることによって実行される。現像ユニット40,42,および44は、それぞれ、ある特定カラーの補色に対応する特定カラーのトナー粒子を光導電表面に記録された別々の静電潜像に塗布する。
【0021】
トナー粒子の色は、各々、電磁波スペクトルのあるあらかじめ選ばれたスペクトル領域内の光を吸収する。例えば、光導電ベルト上で原稿文書の緑の領域に対応する部分の電荷を放電させることによって形成された静電潜像は、赤や青の部分を光導電ベルト20の上で比較的電荷密度が比較的高い区域として記録し、他方、緑の区域は現像が無効な電圧レベルにまで低下する。次に、帯電した区域は、現像ユニット40に緑を吸収する(マジェンタ)トナー粒子を光導電ベルト20に記録された静電潜像に塗布させることによって目に見えるようになる。同様に、分離した青の潜像は現像ユニット42によって青を吸収する(イエロー)トナー粒子を用いて現像され、分離した赤の潜像は現像ユニット44によって赤を吸収する(シアン)トナー粒子を用いて現像される。
【0022】
現像ユニット46は、黒のトナー粒子を含んでおり、白黒の原稿文書から形成される静電潜像を現像するのに用いることができる。図1で、現像ユニット40は動作位置で示されており、現像ユニット42,44、および46は非動作位置で示されている。
【0023】
現像の後、トナー画像は、全体が参照符号Dで表されている転写ステーションに移動する。転写ステーションDは、全体が参照符号64で表され、トナー画像をサポート物質のシート(これはただの紙のシートであっても、他の適当なサポート基質でもよい)に転写する位置を定める転写ゾーンを含む。全体が参照符号48で表されるシート輸送装置が、シートを移動させて光導電ベルト20に接触させる。シート輸送装置48は、一対の実質的に円筒状のローラー50および52の周りで運ばれるベルト54を有する。シート輸送装置48の動きと同期してシートをシート輸送装置48に進めるために、摩擦遅れフィーダー58が積み重ねられたスタック56から一番上のシートをプレ移動輸送装置60に進めて、シートの先端エッジがあらかじめ選ばれた位置、すなわち、積み込みゾーンに到達するようにする。シートはシート輸送装置48によって受け取られ、一緒に再循環パスで移動する。シート輸送装置48のベルト54が矢印62の方向に動くと、シートは動いて光導電ベルト20に接触してそこに現像されたトナー画像と同期して動く。
【0024】
転写ゾーン64では、コロナ発生装置66がシートの裏側にイオンをスプレー散布して、トナー画像を光導電ベルト20からシートに引きつけるのに適切な強さおよび極性で帯電させる。シートは再循環パスを3サイクル動くようにシート・グリッパーに固定されたままである。こうして、3つの異なる色のトナー画像が互いに位置合わせして重なるようにシートに転写される。
【0025】
光導電表面に記録された静電潜像の各々は適当な色のトナーで現像され、互いに位置合わせして重なるようにシートに転写されて、カラーの原稿文書の多色コピーが形成される。
【0026】
最後の転写作業の後、シート輸送システムは、シートを、全体が参照符号68で表された真空コンベヤーに導く。真空コンベヤー68は、シートを矢印70の方向に、全体が参照符号Eで表された定着ステーションまで輸送する。そこで、転写されたトナー画像が永久的にシートに定着される。定着ステーションは、熱定着ロール74と圧力ロール72を含む。シートは定着ロール74と圧力ロール72によって画定される隙間を通過する。トナー画像は定着ロール74と接触してシートに定着される。その後、シートは一対のロール76でトレイ78まで進められ、あとで機械オペレーターによってそこから取り出される。矢印22で表されたベルト20の移動方向の最後の処理ステーションは、全体が参照符号Fで表されたクリーニング・ステーションである。
【0027】
ランプ80が光導電ベルト20の表面を照らして、そこに残っている電荷を除去する。その後、回転可能に取り付けられた繊維ブラシ82がクリーニング・ステーションに定位され、光導電ベルト20と接触した状態に保たれて転写作業から残っている残留トナー粒子を除去して、引き続く次の画像形成サイクルのスタートに備える。
【0028】
上の記述は、本発明の特徴を組み込んだ電子写真式の印刷機の一般的な動作を説明するという本出願の目的に十分であろう。上述のように、電子写真式の印刷システムは、いくつかの周知の装置又はシステムのどの形態をとることもできる。個々の電子写真処理サブシステム又はプロセスのバリエーションは本発明の動作に何も影響しないと考えてよい。
【0029】
図2は、ESV33の第一の実施の形態を示している。振動ビーム200は、好ましくはPh青銅で作られており、ベルト20の近くに配置され、ビーム・ウエブ端202が硬く取り付けられている。第一の端には、L−字型のブラケット204が取り付けられ、それがベルト20と電極206の間に配置されている。ビーム200の第二の端にはカウンタウエイト208がある。ビーム200が非磁性材料で作られている場合、ウエイト208は、磁気ドライブ・パスを閉じるために磁性物質、例えばFe、でなければならない。ウエイト208に隣接して永久磁石のコア駆動コイル210が配置されている。永久磁石はビーム200の位置を付勢している。当業者には分かるように、コイル210を流れるAC電流は、ビーム200を振動させ、それによりブラケット204を振動させる。さらに、それはベルト20と電極206の間の容量を変化させる。これからベルト20の電圧を決定できる。
【0030】
振動の振幅を一定に保つために、フィードバック回路が用いられる。フィードバック回路は、圧電結晶センサ212を備え、圧電結晶センサ212はビーム200に、好ましくは感度を最大にするために図2に見られるように右中心の左に、取り付けられる。分かり易いように、センサ212は概念図の部分にも示されている。
【0031】
センサ212からの出力はオペアンプA1の電流−電圧変換器およびフィードバック抵抗器R1に供給される。A1からの出力電圧は、R3,R4,R5,R6のレベル移動回路に、そして次にA3aおよびA3bのプッシュ・プル増幅器に印加される。
【0032】
A1からの出力電圧は、また、整流器214にも印加される。図示されているように、整流器214は、最大の感度、正確さ、速いスタート時間、及びLED(以下で記述される)の寿命、を考慮して全波ブリッジ・タイプであることが好ましいが、半波タイプも使用できる。可変抵抗器R2が、整流器214を通る、したがって光源、例えば発光ダイオード(LED)216を通るバイアス電流を調整する。
【0033】
光依存的抵抗器(LDR)R9は、LED216と光学的に結合し、抵抗器R10と電気的に結合している。抵抗器R9およびR10は電圧分割器を構成して電界効果トランジスタ(FET)Q3にバイアス電圧をかける。望むならば、Q3はバイポーラ・トランジスタであってもよい。この電流はR7,R8,Q1,およびQ2を含む電流ミラーに印加され、このミラーはさらにA3bの電力入力ピン218に結合している。当業者には公知のように、これはA3bからコイル210への電力を前記Q3のソース−ドレイン電流に制限する。
【0034】
動作時には、振動の振幅がR2によって決められる値より減少すると、増幅器A1がそれを感知してピン218により大きな電流を印加させる。これにより、コイル210により大きな電流が流れて振動の振幅が増加する。同様に、振動の振幅がR2によって決められる値より増加すると、ピン218により小さな電流が印加される。これにより、コイル210に流れる電流が小さくなり、振動の振幅が減少する。
【0035】
フィードバック回路におけるLDRの使用によって、正確で、信頼できる、周波数に依存しない振動振幅の制御が高い信号対雑音比で得られることが理解されるであろう。これが可能になるのは、周波数、例えば1KHzの変調信号、に比べて応答時間が遅く、その結果フィードバック電圧のピーク値ではなく平均電力が測定されることになるためである。また、ダイナミック・レンジが約3桁あるので、制御範囲が大きくなる。さらに、LED216とLDR R9は互いに電気的に絶縁されているので、グラウンド・ループがなく回路設計が単純になる。
【0036】
図3(A)は、抵抗器R2が固定抵抗器R2aとディジタルに可変な可変抵抗器R2bの直列回路であり、回路のその他の部分は図2と同じである図2の変型例を示している。図3(B)は、抵抗器R2が固定抵抗器R2aとLDR R2bの直列回路であり、LDR R2bがLED220と光学的に結合している図2の第二の変型例を示している。図3(A)および図3(B)の変型例は、R2の遠隔調整が容易にできる。
【0037】
図4は、本発明の第二の実施の形態を示している。簡単のためにベルト20,L−字型のブラケット204,および電極206は図4に示されていないが、実際には図2に示されたように存在する。この第二の実施の形態は、光学的な結合からの電気的に絶縁されていることを利用してQ1,Q2,R7,およびR8をなくし、その代わりにもっと少数のツェナー・ダイオードD5を用いている。ダイオードD5はQ3の破壊を防ぐ防護を与える。図2の第一の実施の形態と同様に、抵抗器R2は固定抵抗器とディジタル可変抵抗器との、又はLEDとLDRとの、直列回路であってもよい。
【0038】
なお、上記実施の形態で説明された図において、対応する要素は対応する参照符号で表されている。
【0039】
本発明を好ましい実施の形態について具体的に記述してきたが、本発明はこれら特定の好ましい実施の形態、プロセス・ステップ、シーケンス、あるいは図面に示された最終構造、に限定されるものでないことは言うまでもない。反対に、本発明は添付された特許請求の範囲によって明確にされる本発明の精神と範囲に含まれるようなあらゆる代替、変更、および同等物を含めることを意図している。特に、本発明の範囲には、例えば、そのような装置および方法を含めることを意図している。さらに、他の方法及び/又は装置も同様な結果を与える本発明の方法および装置で用いることができる。
【0040】
[関連情報]
(1)関連出願への相互参照
本出願は、Xerox Docket No. : 0741 (IP/A00103)と関連している。
【0041】
(2)連邦援助を受けた研究開発に関する言明
該当なし
【図面の簡単な説明】
【図1】 ある複写装置の全体図である。
【図2】 本発明の第一の実施の形態の概略図である。
【図3】 図2で示した抵抗R2の変型例を示す図である。
【図4】 本発明の第二の実施の形態の概略図である。
【符号の説明】
33 静電電圧計(ESV)、210 コイル、212 圧電結晶センサ、216 発光ダイオード(LED)、218 電力入力ピン。
Claims (8)
- 電子写真装置用静電電圧計の検出部に用いられる物体に振動を与え、当該物体の振動を一定に制御する方法であって、
機械的振動に応じた電気信号を出力するトランスジューサを用いることによって、前記物体の振動の振れ幅に応じた電気信号を提供するステップと、
前記電気信号を光源に与えるステップと、
前記光源から放出される光を、当該光の変調周波数に対して遅い応答時間を有し、受信光に応じて抵抗値が変化する抵抗器に照射するステップと、
前記光源に与える前記電気信号と同一の電気信号を取得し、取得した電気信号のレベルを前記抵抗器の抵抗値に応じて変化させ、駆動信号を生成するステップと、
前記駆動信号に基づいて前記物体に振動を与えるステップと、
を含む方法。 - さらに、前記物体の振動の振れ幅を遠隔的に制御するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記物体が電子写真装置のフォトレセプタに隣接して配置された振動ビームを備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記トランスジューサが圧電トランスジューサを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 電子写真装置用静電電圧計の検出部に用いられる物体に振動を与え、当該物体の振動を一定に制御する装置であって、
前記物体に振動を与える駆動部と、
前記物体の振動の振れ幅に応じた電気信号を出力するトランスジューサと、
前記電気信号を取得する光源と、
前記光源から放出される光を受信し当該光の変調周波数に対して遅い応答時間を有する、受信光に応じて抵抗値が変化する抵抗器と、
前記抵抗器の抵抗値に基づいて前記駆動部を制御することにより前記物体の振動の振れ幅を制御する制御回路と、
を備え、
前記駆動部は、
前記光源が取得する前記電気信号と同一の電気信号を取得し、取得した電気信号のレベルを変化させて駆動信号を生成する駆動増幅部と、
前記駆動信号に基づいて前記物体に振動を与える駆動デバイスと、
を備え、
前記制御回路は、
前記抵抗器の抵抗値の変化に応じて前記駆動増幅部を制御し、前記駆動信号のレベルを制御する装置。 - 前記トランスジューサが圧電トランスジューサを含むことを特徴とする請求項5に記載の装置。
- 前記光源がLEDを含むことを特徴とする請求項5に記載の装置。
- 前記駆動増幅部は、
前記トランスジューサから出力された電気信号のレベルをそれぞれが変化させ出力する第1および第2増幅デバイスを備え、
前記駆動デバイスは、
前記第1増幅デバイスの出力端子と前記第2増幅デバイスの出力端子との間に接続されたコイルを含み、当該コイルが発生する磁界によって前記物体に振動を与え、
前記制御回路は、
前記第1増幅デバイスまたは前記第2増幅デバイスのいずれか一方の電源電力の大きさを制御することを特徴とする請求項5に記載の装置。
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