JP4582900B2

JP4582900B2 - 画像形成装置及びノイズ影響修正方法

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Publication number: JP4582900B2
Application number: JP2000364048A
Authority: JP
Inventors: エー．シェウアーマーク; エム．グロスエリック; ジョウウェンジン
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1999-12-01
Filing date: 2000-11-30
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2020-11-30
Also published as: US6223006B1; EP1107072A2; DE60020803D1; EP1107072B1; BR0005689A; EP1107072A3; DE60020803T2; JP2001188391A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーイメージングプロセッサに係わり、特に、製造プロセスの結果として生じる感光体（フォトレセプタ）に固有の感光体ばらつきの悪影響を未然に防ぐ感光体帯電制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多くの電子写真複写機およびプリンタは、結果として生じた電荷を静電電圧計を使用してサンプリングすることにより、フィードバック制御を介して感光体上の帯電レベルを維持する。これらのインタドキュメントゾーン(IDZ)もしくはインタページゾーン(IPZ)読み出し値は、感光体の周囲で取得される。多くの感光体は、一般にランアウト（run-out）と呼ばれる誘電体厚ばらつきに主に起因して、１周りで帯電レベルが変化することが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
まず、ゼロックス１０７５^TMにおいては、反射赤外線濃度計を用いてわずかに現像された画像の濃度を検査することにより、帯電制御が行なわれた。これらの画像は、現像電界およびトナー濃度の両方（トナー濃度は、高密度パッチを検査することによって制御される）に対して敏感であった。その後のゼロックス^TM機械（１０６５^TM，５０９０^TM，５１００^TM，４８９０^TM，５７７５^TM）では、感光体上の帯電レベルを直接に検出するために、１または複数のコンパクトな静電電圧計（ＥＳＶ）が使用された。これらの各機械において、画像すなわちテストパッチは、カスタマーズプリント同士間の小さな領域内で感光体上に置かれる。そのような領域は、一般に、ＩＤＺもしくはＩＰＺとして知られている。このような画像の帯電レベルはＥＳＶによって読み出される。時としてフィルターがかけられるこれらの読み出し値は予め定められた帯電目標と比較され、読み出し値が目標となるように帯電システムが調整される。これらの読み出し値は感光体の周囲の様々な点で取得されるため、感光体の帯電レベルの任意の周方向ばらつきによって読み出し値が影響を受ける可能性がある。一般的なばらつきの源は、感光体の製造に使用されるコーティングロールのランアウトに起因して感光体製造中に生じる誘電層厚のばらつきである。幾つかの感光体において、このノイズは、受け入れることができない３０ボルトのピークピーク振幅を超える可能性がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的および意図は、感光体の平均帯電レベルを変化させる電圧を修正して、感光体１周りの電圧のプロファイルに従う代わりに電圧レベルを一定に維持することによって達成される。これは、帯電出力レベルが一定に維持される機械のセットアップルーチン中における５つの画像分解に対応して、５つのＥＳＶを使用して、１周りのベルト特徴や電圧プロファイル、感光体の帯電電圧Ｖを読み出し或は測定することにより、実行される。各ＥＳＶの読み出し値は平均化され（平均値を見出すために）、低周波数のベルト特徴を維持しつつ高周波数の読み出しスパイクを適切に除去する４１項の重み関数を使用して、平均値からの偏りが平坦化される。４１個の点（ｎ，…ｎ±２０）の中央加重平均化は、感光体の継ぎ目の後２〜３ｍｍで始まり、継ぎ目の前２〜３ｍｍで終了する。この場合、ｎは、前の２０個の読み出し値と次の２０個の読み出し値とを用いて平均化される感光体上の１つの測定点である。これにより、センサ読み出し位置とフィルタ修正との間に位相シフトが生じない。読み出し値は、感光体の周囲で約３ｍｍ毎に取得される。
【０００７】
ＥＳＶは、スポットカラー（Ｓ）、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、の各々に対して一個に各現像剤ハウジング上に装着されるとともに、感光体のランアウトをより密接に反映する電圧プロファイルの特徴付けを行なうために、感光体の幅（すなわち、感光体の動作方向に対して垂直な方向）を横切る５つの異なる位置に配置される。
【０００８】
本発明の第１の態様は、循環する電荷保持面と、前記電荷保持面を均一に帯電する手段と、電荷保持面上に潜像を形成するために、電荷保持面を選択的に放電する手段と、前記潜像を可視化させる手段と、前記電荷保持面を均一に帯電させる手段のようなシステムプロセスを制御するための手段と、システム診断の目的で、製造誤差の影響の大きさを特徴付けるために、前記電荷保持面の１周りの電圧特徴を検出する手段と、前記システムプロセス制御の性能に対する前記影響を最小限にする手段と、を備えていることを特徴とする画像形成装置である。
【０００９】
本発明の第２の態様は、コントローラと、電荷保持画像形成面と、複数のセンサと、前記電荷保持面上に電荷を供給するための帯電部材とを有するトナー画像処理機において、感光体の１周りのノイズの影響を修正するための方法であって、前記電荷保持面の１周りの電圧特徴を検出するステップと、システム診断の目的で、製造誤差の影響の大きさを特徴付けるステップと、システムプロセス制御の性能に対する前記影響を最小限にするステップと、を有することを特徴とするノイズ影響修正方法である。
【００１０】
１９９９年１０月５日付けでBudnikらに特許付与された米国特許第５，９６３，７６１号は、領域カバレージセンサ較正と、継ぎ目を有する感光体上の継ぎ目検出ノイズ除去装置のためのアルゴリズムとに関するものである。この発明は、ランダムノイズを除去するとともに、電子写真印刷機の継ぎ目検出センサを較正する装置および方法を開示している。検出されたセンターラインが許容ウインドウに残存している場合には、通常通りアルゴリズムは進行する。しかしながら、殆どの場合、センターラインは、２〜−Ｘもしくは＋Ｘ〜Ｎ−１のいずれかで、許容ウインドウの外側にシフトする。センターラインがこれら２つの範囲内にある場合には、アルゴリズムは、この事実を認めて、ランダムノイズ状態が生じたと見なす。その後、先のセンターライン（Ｃ）が取得されるとともに、それに現在の感光体ベルトの長さが加えられる。これは、理論的に、まさにセンターラインがノイズを有していない場所である。この状態が３つの連続するベルト循環の間に続けられて、機械がその実行しているジョブを完了すると、アルゴリズムは、機械に、次のサイクルアップで、継ぎ目を検索させる。センターラインが位置１または位置Ｎとなるように演算されると、アルゴリズムは幾つかの大幅な変化が生じたと見なし、即刻に故障を指摘する。センサを較正するため、較正アルゴリズムは各較正パルスの持続時間を８０ｍｓまで増加させて、パルス毎に２つの読み出しが実行される。その後、アルゴリズムは、個々のステップで、２つの読み出し値のうち大きい方を選択し、これにより、較正スキームに悪影響を及ぼす可能性のある継ぎ目の任意の読み出し値を除去する。
【００１１】
１９９９年３月２３日付けでRobert E. Graceに特許付与された米国特許第５，８８７，２２１号は、ドナーロールを用いた最適なトナー制御のための特徴検出を開示している。その後に長い中密度及び低密度領域（ソリッドもしくはハーフトーン）が続く短い（プロセス方向で）高密度ソリッド領域パッチから成るテスト画像を生成するために、ドナーロールのような現像ステーション材のリロード特性は、機械露光システム（ＲＯＳまたはＬＥＤバー）を使用することによってモニタされる。この場合、中密度及び低密度領域は、現像部材によって示されるリロード欠陥(RD)に対応している。テスト画像の一般的な寸法は、１５ｍｍ²の高密度パッチであり、その後に、２００×１５ｍｍの中密度および低密度領域が続く。このテスト画像の電圧プロファイルは、長いジョブに挿入されるスキップ画像フレーム内に置かれ、あるいは、短い走行を伴うサイクルアウト／ダウン中に実行され、稀な定期的間隔、例えば２０００プリント毎に予定されている。感光体上に結果として生じる現像されたトナーパターンは、４７００ＴＭ、４８５０ＴＭ、５７７５ＴＭ画像製品で使用されるトナー領域カバレージ(TAC)センサや広域トナー領域カバレージ(ETAC)センサのような反射率センサや透過濃度センサを用いてモニタされる。現像システム内の最適なレベルのトナー濃度に対応する現像トナーパターンの所望のレベルのリロード欠陥を得るために、トナー分配レート率が調整される。
【００１２】
１９９８年７月７日付けでThomas A. Hendersonに特許付与された米国特許第５，７７７，６５６号は、静電写真印刷機のためのトーン再生メンテナンスシステムを開示している。この特許に開示されているように、感光体の表面は平滑度において非常に大きな変化を示し、したがって、剥き出しのドラムの最適化カラー濃度計(OCD)の読み出し値には、不均一性すなわち特徴(signature)がある。この特許の図５に示されるように、特徴に起因して、感光体上の所定位置にある５０％ハーフトーンパッチは、他の位置で測定される剥き出しのドラムよりもトナーが少ないように見える。１ページ上にある複数のパッチを明瞭に測定するためには、その特徴を説明しなければならない。また、領域カバレージが増大するにつれて特徴が曖昧になり、約６０％のハーフトーンカバレージまで、ＯＣＤ鏡面反射測定に対する特徴からの寄与がないという事実が示されている。これらの問題を解決する測定技術は、１つの基準として作用する特徴上の１点を選択する。その後、特徴に沿う任意のパッチ位置で、基準に対するオフセット量が演算される。これは、例えば、剥き出しのドラムの測定値と等しくされる。すなわち、０％のパッチは、それがページ上のどこに現れようとも、同じ読み出し値を有する。ハーフトーンを測定するため、ハーフトーンパッチを形成したピクセル値から知られるおよその領域カバレージが使用される。このピクセル値を使用して、領域カバレージに応じて、６０％の限界まで、特徴オフセットを測定値から割り引くことができる。特徴を修正しなければ、トーン曲線は大きな変化を示し、一方、修正を施せば、トーン曲線は安定する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態において、原稿１２は、一般に符号１６で示されるラスタインプットスキャナ (ＲＩＳ)上のドキュメントハンドラ１４に位置決めされ得る。しかしながら、ＲＩＳ１６の代わりに他のタイプのスキャナが使用されても良い。ＲＩＳ１６は、原稿全体を捕らえて、それを一連のラスター走査線すなわち画像信号に変換する。この情報は、電子サブシステム（ＥＳＳ）すなわちコントローラ１８に伝えられる。あるいは、コンピュータネットワーク２０によって画像信号がコントローラ１８に供給されても良い。画像処理コントローラ２２は、コントローラ１８から原稿情報を受けるとともに、この原稿情報をラスターアウトプットスキャナで使用される電気信号に変換する。
【００１４】
プリント機は、種々の電子写真プロセスステーションを介して連続的に前進するために、矢印２６で示される方向に移動するように支持された感光体ベルト２４の形態で、電荷保持面を有していることが好ましい。感光体ベルト２４は、駆動ローラ２８とテンションローラ３０と固定ローラ３２の周囲に掛け渡されて走行する。電子写真ステーションを介して感光体ベルト２４が移動するように、駆動ローラ２８は駆動モータ３４に動作上に接続されている。作動時、感光体ベルト２４が帯電ステーションＡを通り過ぎると、一般に参照符号３６で示されるコロナ形成装置は、感光体ベルト２４の光導電性の表面を、好ましくは比較的高く且つ略均一な電位に帯電させる。コロナ放電装置は、適当な電圧が印加されるグリッド素子を有するＤＣジコロトロンとＡＣスコロトロンとを備えていることが好ましい。
【００１５】
次に、感光体ベルト２４は画像形成／露光ステーションＢを通じて走行する。感光体が画像形成／露光ステーションＢを通り過ぎると、コントローラ１８は、ラスターインプットスキャナ１６またはコンピュータネットワーク２０から所望の出力画像を示す画像信号を受けるとともに、これらの信号を処理して様々な画像の色分解に変換する。所望の出力画像はレーザを基本とした出力走査装置に送信され、これにより、均一に帯電された感光体ベルト２４の表面は、走査装置からの出力にしたがって放電される。レーザベースの走査装置はレーザラスターアウトプットスキャナ（ＲＯＳ）３８であることが好ましい。また、ＲＯＳ３８に代えて、ＬＥＤアレイのような他の電子写真露光装置を使用することも可能である。
【００１６】
最初にＶ₀の電圧まで帯電された感光体ベルト２４は、約−５００ボルトに等しいレベルまで暗放電する。感光体ベルト２４は、露光ステーションＢで露光されると、約−５０ボルトに等しい残留電圧レベルまで放電される。そのため、露光後、感光体ベルト２４は、高電圧部と低電圧部とから成る単極の電圧プロファイルを成すようになる。この場合、高電圧部は帯電領域に対応しており、また、低電圧部は放電領域に対応している。感光体の高電圧部は現像されないバックグランド領域であり、一方、低電圧部は放電領域現像を使用して現像される。
【００１７】
第１の分解画像が現像される第１の現像ステーションＣにおいては、任意のタイプの現像システム、さらには磁気ブラシ現像システムからなる第１の現像ステーションＣを使用しても良い。好ましくは、現像剤構造体４０を有するハイブリッド・スカベンジレス現像システムが使用される。このハイブリッド・スカベンジレス現像システムは、上流側の分解画像の現像によって感光体上に既に付着されたトナーを清掃することなく、下流側でトナーを現像する能力を提供する。無論、第１の現像ステーションでスカベンジレス現像システムを使用する必要はない。これは、第１の現像ステーションでは、次の現像構造体が行なうように、既に現像された画像との相互作用がないからである。
【００１８】
先に現像された画像との相互作用を回避するために、ハイブリッド・スカベンジレス現像は、現像ステーションＣの次の現像ステーションで使用される。ハイブリッド・スカベンジレス現像システムは、標準的な磁気ブラシ現像システムを使用して、帯電されたトナーを２つのドナーロール上に付着させる。一組のワイヤがドナーロールと感光体との間に配置される。感光体の近傍にトナーのパウダークラウドを形成するために、ドナーロールおよびワイヤ上にＡＣおよびＤＣ領域が形成される。クラウド内のトナーが感光体と接触しないようにＡＣ周波数が設定される。その代わり、感光体上の画像領域がパウダークラウド内に達してクラウドからトナーを引き付ける。このような構成は、先に現像されたトナー画像の清掃を妨げる場合に非常に有効である。スカベンジレス現像システムについての詳細な説明に関しては、米国特許第５，１４４．３７１号を参照すれば良い。
【００１９】
現像剤構造体４０は、例えば、マゼンタトナー粒子４２を有している。帯電されたマゼンタトナー粒子４２は、パウダークラウドによって、静電潜像に引き付けられる。また、パウダー供給（図示せず）によって、適当な現像剤バイアスが成される。このタイプの現像システムは、トナー粒子（例えばマゼンタ）だけを潜像に引き付け且つ先に現像されて固定されていない像を乱すトナー供給装置と感光体ベルト２４との間の機械的な接触がないハイブリッド・スカベンジレスタイプである。トナー濃度センサ４４は、現像剤構造体４０内のトナー濃度を検出する。ディスペンサ４６は、マゼンタトナーを現像剤構造体４０内に分配して、適当なトナー濃度を維持する。ディスペンサ４６はコントローラ１８によって制御される。
【００２０】
現像されて固定されていない即ち定着されていない画像は、その後、第２の帯電装置４８を通り過ぎて搬送される。この帯電装置４８において、先に現像されたマゼンタトナー画像領域を保持した感光体ベルト２４は、所定のレベルまで再び帯電される。帯電装置４８は、直流帯電装置および交流帯電装置の両者が使用されたスプリット・リチャージシステムを備えている。スプリット・チャージ装置は、図では単一の部材として示されているが、実際には、ＤＣおよびＡＣ機能を成す別個の構成要素から成る。スプリット・リチャージングは、先に現像されたトナー画像とは無関係に、均一な帯電領域を感光体上に形成する。スプリット・リチャージシステムでは、画像分解内で、各分解のための静電制御が帯電、露光、現像の各ステップ内で維持されることが必要である。スプリット・リチャージシステムについての詳細な説明に関しては、米国特許第５，６００，４３０号を参照すれば良い。
【００２１】
５つの別個のＥＳＶ４９，５０，５２，５４，５６は、帯電電圧および露光電圧をモニタするために使用される。各現像ハウジング構造体に対して１つのＥＳＶが設けられている。各ＥＳＶは、１つの目的として、画像現像の前に感光体の電圧を検出するために、対応する現像剤ハウジング構造体の上流側に装着されている。ＥＳＶは、露光電圧をモニタするが、露光電圧を直接に制御しない。ＥＳＶ４９は、現像剤ハウジング構造体４０の一部を形成する現像剤ロールとＲＯＳ３８との中間位置で、現像剤ハウジング構造体４０の一端に装着されている。図５に示されるように、ＥＳＶの位置は感光体に対して千鳥状になっており、これにより、ＥＳＶは、この機械の様々なプロセスステーションを通じた連続する経路内を感光体が移動する際に、感光体の幅を横切るように延びている。
【００２２】
第２の露光／画像形成は、好ましくはレーザを基本とする出力構造体を備えた装置５８によって実行される。装置５８は、処理される画像情報に基づいて、感光体ベルト２４をそのトーン画像領域やトーンを有さない画像（アントーン画像）領域上で選択的に放電するために使用される。装置５８は、コントローラ１８やネットワークコンピュータ２０によって制御されるラスターアウトプットスキャナやＬＥＤバーであっても良い。ここで、感光体ベルト２４は、比較的高い電圧レベルのトーン画像領域およびアントーン画像領域と、比較的低い電圧レベルのトーン画像領域およびアントーン画像領域とを有していても良い。低い電圧領域は、放電領域現像(DAD)を使用して現像される画像領域であり、一方、高い電圧領域は依然としてアントーンのままである。第２のカラートナー、好ましくはイエロートナーから成る、適切に帯電された現像剤６４が使用される。第２のカラートナーは、第２の現像ステーションＤに配置された現像剤構造体６２内に収容されており、第２の現像剤システムによって感光体ベルト２４上の静電潜像に供給される。電源（図示せず）は、帯電されたイエロートナー粒子６４を用いて適当な画像領域を現像できる有効なレベルまで、現像剤構造体６２を電気的にバイアスする。また、トナー濃度センサ６６は、現像剤構造体６２内のトナー濃度を検出する。トナーディスペンサ６８は、現像剤構造体６２内にイエロートナーを分配して、適当なトナー濃度を維持する。ディスペンサ６８はコントローラ１８によって制御される。
【００２３】
以上の動作は、現像剤構造体７２（現像ステーションＥ）内に収容されたシアン７０のような適当な第３のカラートナーによって現像される第３の画像、および、現像剤構造体（現像ステーションＦ）内に収容されたブラック７８のような適当な第４のカラートナーによって現像される第４の画像のために繰り返される。トナーディスペンサ７６，８２は、それらの各現像システムを補給するものとして機能する。
【００２４】
第５の画像形成ステーションＧには現像剤構造体８２が設けられており、この現像剤構造体８２には、この画像プロセッサの色域(gamut)を広げるために使用される任意の適当な色のスポットトナー８４が収容されている。トナー補給はトナーディスペンサ８６を使用して行なわれる。現像剤システム４２，６２，７２，８０，８２は構造的に同一もしくは類似していることが好ましい。また、ディスペンサ４６，６８，７６，８２，８６も構造的に同一もしくは類似していることが好ましい。
【００２５】
各ＥＳＶ４９，５０，５２，５４，５６は、現像ステーションに示されるように、それが対応する現像剤ハウジング構造体の現像剤ロールとＲＯＳとの間に配置されている。
【００２６】
感光体ベルト２４上で現像された合成画像は、高帯電トナー粒子と低帯電トナー粒子とから成る。したがって、プレ転写コロナ放電ステーション８８は、所望の極性の所定の放電を行なうコロナ放電装置を使用して、全トナーの状態を、基材９０への転写に有効な適切な帯電レベルにする。
【００２７】
画像現像に引き続いて、転写ステーションＨでは、支持材料シート９０がトナー画像と接触するように移動される。基材（支持材料）シート９０は、矢印９４の方向で供給ユニット９２から転写ステーションＨへと送られる。その後、支持材料シート９０は、所定のタイミングで感光体ベルト２４の光導電性の表面と接触され、その結果、転写ステーションＨで、感光体ベルト２４上で現像されたトナー粉画像が、送られてきた支持材料シート９０に接触される。
【００２８】
転写ステーションＨは、支持材料９０の背面にイオンを噴射する転写コロナ放電装置９６を有している。これらのイオンの極性は、プレ転写コロナ放電装置８８によって示されるイオンの極性と反対である。したがって、感光体ベルト２４上で現像画像を形成する帯電されたトナー粉粒子は、シート９０に引き付けられる。デタック・ジコロトロン９８は、感光体ベルト２４がローラ３２を超えて移動する際に、シートを感光体ベルト２４から容易に剥離するために設けられている。
【００２９】
転写後、支持材料シート９０は、シートを定着ステーションへと送るコンベア（図示せず）上で移動し続ける。定着ステーションは一般に参照番号１００で示される加熱／加圧定着アセンブリを有しており、この加熱／加圧定着アセンブリは、転写された粉状画像をシート９０に対して永久的に付着させる。好ましくは、この加熱／加圧定着アセンブリ１００は、加熱定着ローラ１０２と、バックアップローラすなわち加圧ローラ１０４とを備えている。シート９０は、トナー粉画像が加熱定着ローラ１０２に接触した状態で、定着ローラ１０２とバックアップローラ１０４との間を通過する。このようにして、トナー粉画像はシート９０に永久的に付着される。定着後、図示しないシュートは、その後にオペレータによって印刷機からシート９０を取り出せるように、送られてきたシート９０を、キャッチトレイ、スタッカ、フィニッシャや他の出力装置（図示せず）へと案内する。
【００３０】
支持材料シート９０が感光体ベルト２４の光導電面から分離された後、転写後に光導電面に残存する残留トナー粒子は、感光体の表面から除去される。これらの粒子は、クリーナーハウジング構造体１０６内に収容されたクリーニングブラシまたは複数のブラシ構造体を使用して、クリーニングステーションで除去される。クリーナハウジング構造体は、トナー画像がシートすなわち基材９０に転写された後に残留トナーを感光体から除去するために感光体と接触する複数のブラシ１０８を有している。
【００３１】
コントローラ１８は様々なプリンタ機能を調整する。また、コントローラ１８は、前述したプリンタ機能を制御する１または複数のプログラム可能なコントローラを有していることが好ましい。また、コントローラ１８は、コピーシートの比較カウント、再循環される文書（原稿）の数、オペレータによって選択されるコピーシートの数、時間遅延、ジャム修正等を提供しても良い。前述した多くの電子写真システムの制御は、自動的に、あるいは、オペレータによって選択された印刷機コンソールのユーザ・インターフェイスの使用を通じて行なわれても良い。従来のシート経路センサもしくはスイッチは、文書（原稿）やコピーシートの位置経路を維持するために使用されても良い。
【００３２】
前述したタイプの全てのプリントエンジンと同様に、感光体２４は、複数のインターページゾーン(IPZ)フレーム１２０（図２）を有している。ＩＰＺは、感光体２４上に形成される連続するカスタマー画像間の空間である。各ＩＰＺは、５つのＥＳＶ４９，５０，５２，５４，５６と３つのＥＴＡＣＳ１２２，１２４，１２６によって読み出されるパッチを有している。ＥＴＡＣＳは、最後の現像剤構造体８２の下流側で且つプレ転写コロナ装置８８の上流側に配置されている。
【００３３】
ＥＴＡＣＳによって行なわれる読み出し値は、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１３０を使用して、マスター入出力プロセッサ(MIOP)またはコントローラ１３２（図４参照）内にあるソフトウエアアルゴリズムを通じて使用されるデジタル情報に変換される。ＭＩＯＰからの出力は、デジタル・アナログ（Ｄ／Ａ）変換器１３４を介して、制御時に例えばコロナ放電装置３６，４８によって使用されるアナログ信号情報に変換される。感光体上において必要な帯電電位の範囲は、スコロトロンおよびジコロトロン電源への０〜５ボルトのアナログ入力に対して、約０〜１３００ボルトの出力である。１０ビットＤ／Ａは約１．２５ボルト／ステップ解像度（分解能）を与える。適切な目標値は、ＭＩＯＰの一部を形成する非揮発性メモリ内に記憶される。静電制御アルゴリズムは、ＥＳＶ読み出し間の測定エラーや帯電目標に基づいてＡＣスコロトロングリッド電圧を調整するアンチワインドアップを有するＰＩ（比例積分）フィードバックループから成る。
【００３４】
ＤＣジコロトロングリッド電圧は、ＡＣスコロトロングリッド電圧と２つのグリッド間のスプリット電圧とを使用して設定される。スプリット電圧は、感光体上の実際の電圧が各装置を個別に使用して測定されるセットアップルーチン中に定められる。感光体上の望ましいスプリット電圧はＮＶＭ値であり、２つのグリット電圧間の差はこの目標を達成するように設定される。
【００３５】
一組の内限値と外限値は帯電目標の近傍で規定される。内限値の内側での読み出し値は、次のＥＴＡＣＳ読み出し値の取得を可能とする「収束された(converged)」帯電制御を指定するために使用される。決められた数の試みの範囲内で帯電を収束しなければ、システム障害に繋がる。
【００３６】
外限値の外側での読み出しは、ユーザーのジョブを一時中断し且つできる限り速く帯電を集中させるデッドサイクルモードにプリントエンジンを設定するために使用される。ＡＣスコロトロングリッドがその動作制限値にある時に外限値を超えると、システム障害に繋がる。
【００３７】
階層制御法の使用はサブシステム制御を分離させ、これによって、効率的なアルゴリズムデザイン分析と、ＭＩＯＰの一部を形成するアルゴリズムの実行とが可能になる。コロナ帯電装置のためのレベル１Ｖ_cコントローラについてだけ説明してきたが、レベル１サブシステムのために他のコントローラを使用できることは言うまでもない。他のレベル１コントローラは、以下のコントローラ、すなわち、チャージングコントローラ、レーザパワーコントローラ、トナー濃度コントローラ、転写効率コントローラ、定着温度コントローラ、クリーニングコントローラ、デカーラー（カール除去）コントローラ、定着剥離コントローラのうちの幾つか或は全てを含んでいても良い。
【００３８】
指定のＩＯＴのマーキングエンジンを制御して所望のＴＲＣを維持するために、開示された機械のアーキテクチャの階層制御法は、２つの別個のコントローラレベル、すなわち、レベル２とレベル３とに分割される。３つのレベルの各コントローラは、センサと、コントローラアルゴリズムと、検出されたパラメータに応じてコントローラによって制御されるプロセスを調整するアクチュエータとを備えている。レベル１コントローラは、各レベル１サブシステムのために設けられた単一のセンサからのデータ出力を使用するとともに各レベル１サブシステムのためのアクチュエータを直接に調整することによって、局所的に画像を形成する個々のプロセスステップを安定化させる。レベル２コントローラは、中間プロセス出力の局所的な制御というよりもむしろ中間プロセス出力の特定領域の制御を行なう。レベル２コントローラは、制御される中間プロセス出力のセンサ読み出し値の他、レベル１コントローラからの一組のスカラー値を受ける。レベル２の作動は、レベル１コントローラのアルゴリズムパラメータ（通常、セットポイント）に関して生じる。すなわち、レベル２は、少なくとも１つのレベル１コントローラのための少なくとも１つのパラメータを変化させることにより、センサ出力に基づいて作動もしくは調整する。レベル１およびレベル２は、僅かな数の別個の点でＴＲＣの安定化を図るため、画像出力に含まれるプロセスや物理的な構成要素を調整する。ＴＲＣにおけるこれらの点間では、全システムの出力を測定するとともにプロセスへの入力時に画像の判読を調整するレベル３コントローラによって、安定化が図られる。
【００３９】
各フレームすなわち各ＩＰＺは、５つのＥＳＶのそれぞれとともに使用される２つのアントーンすなわち未現像のパッチ領域と、合計１９個のパッチに対する３つのＥＴＡＣＳの各々とともに使用されるトーンすなわち現像されたパッチ領域とを有している。アントーンすなわち未現像のＥＳＶパッチは、ブラックのための２つのパッチ１４０と、シアンのための２つのパッチ１４２と、イエローのための２つのパッチ１４４と、マゼンタのための２つのパッチ１４６と、スポットカラーのための２つのパッチ１４８とから成る。
【００４０】
例えば、ＥＴＡＣＳによって検出されるトーンパッチは、イエロートナーだけから成るトーンパッチ１５０と、ブルー（マゼンタ＋シアン）パッチおよびダークスポット（ブラック＋スポット）パッチからそれぞれ成る２つの相補的なトーンパッチ１５２，１５４とを備えた３つのパッチの１つのセットを有していても良い。３つのトーンパッチの第２のセットは、マゼンタトナーから成るパッチ１６０と、グリーン（シアン＋イエロー）パッチ１６２およびダークスポット（ブラック＋スポット）パッチ１６４から成る一対の相補的なトーンパッチとを備えていても良い。３つのパッチの第３のセットは、シアントナーから成るパッチ１６６と、レッド（マゼンタ＋イエロー）パッチ１６８およびダークスポット（ブラック＋スポット）パッチ１７０から成る一対の相補的なパッチとを備えていても良い。これらのパッチは、フルカラー画像領域１７２，１７４間のＩＰＺ１２０内に配置される。
【００４１】
図２に示されるように、個々のパッチ領域の内容は、例えば、ＭＩＯＰの一部を形成するランタイム・パッチ・スケジューラ・アルゴリズムにしたがって、連続するＩＰＺ内で変化する。各ＩＰＺ内のパッチの配置は、画像形成プロセッサの自動セットアップに従い固定されたままである。各ＩＰＺフレームの長さは各ＲＯＳによって必要とされる距離である約４３ｍｍであり、これによって、各電子写真モジュール内の画像を互いに位置合わせする（リフェージングと呼ばれるプロセスを使用して）ための時間を十分に確保することができる。ＲＯＳリフェーズプロセスは、ＥＴＡＣＳやＥＳＶ視野に匹敵するスケールにおいて、制御パッチ画像構造体に影響を及ぼさない。感光体ベルト構造体２４上におけるＩＰＺの数は、ベルトが全てのプロセスステーションをワンパス間にベルト上に配置される画像の数に応じて決まる。ＩＰＺの数は機械毎に異なる。
【００４２】
ＩＰＺ内の各パッチの位置および寸法は、自動セットアップ中における診断タイミングルーチンによって確立される。各センサのためのパッチは、各センサの物理的な装着寸法および各センサ内の検出素子の内寸法によって決まる各センサの視野にしたがって配置される。このプロセスによって、制御パッチのサイズを最小限にすることができるとともに、トナーの消費を最小限に抑えることが可能になる。
【００４３】
階層制御法は、効率的なアルゴリズムのデザイン、分析、実行のため、サブシステム制御を分離させる方法である。したがって、この方法およびアーキテクチャサポートは、３つのレベル（すなわち、１，２，３）に分割されることが好ましく、また、サブシステム分離機能および信頼性保証機能を提供する制御スーパーバイザを有していることが好ましい。この方法によれば、ＩＯＴの動作を制御して、出力画像のトナー再生産曲線を入力画像のトーン再生産曲線と一致させることにより、出力画像のトーン再生産曲線を変化させる制御不可能な複数の変数があるにもかかわらず、画像出力ターミナルすなわちＩＯＴの出力画像の画質が向上する。階層制御法についての詳細な説明に関しては、米国特許第５，４７１，３１３号を参照すれば良い。
【００４４】
本発明を実行する第１のステップは、Ｖ_cベルト特徴を測定することである。ベルト特徴を測定する目的は２つある。すなわち、（１）システム診断の目的で、これらの影響の大きさを特徴付けるため、（２）システムのプロセス制御動作に対するそれらの影響を最小限にするためである。
【００４５】
第１の目的は、セットアップ及び、プリント品質調整 (PQA)の診断中にベルト特徴を測定してベースラインを定め、カスタマのプリントジョブの開始前にそのベースラインをチェックすることによって達成される。許容できない変化によって、故障が生じたり、ディスプレイパネル（図示せず）を通じてカスタマにＰＱＡを実行するようメッセージを与えたり、感光体を交換することによってシステムを修理するようにサービスマンにメッセージを与えたりする。第２の目的は、次のプロセス制御センサ読み出しから前記変化を除去することによって達成される。プロセス制御が、センサ読み出し値辺りの所定の制限内での制御であると見なす場合には、１周りのプロファイルにしたがうよりもむしろ、システムの平均的な性能を中心とする帯域を有することが明らかに好ましい。
【００４６】
Ｖｃベルト制御特徴の測定は、以下のようにして達成される。
【００４７】
１．感光体の周囲で、継ぎ目から継ぎ目へと、２０マシーンクロック（感光体表面の３．１ｍｍ）毎に、要求されるセンサ／チャネル（ＥＳＶ＃）を連続的にサンプリングすることによって、入力が行なわれる。全体で９３４の読み出しが行なわれる。
【００４８】
２．読み出しを平坦化するために、前述した４１の要素、加重平均フィルタが使用される。フィルタ係数が以下の表に示されている。平均電圧が決定され、平均値からのデルタ電圧（電圧の増分）と感光体周りの位置との間の関係に関するルックアップテーブル（ＬＵＴ）がＭＩＯＰ内で構成される。静電制御下におけるその後の全ての読み出しのため、ＥＳＶの連続的なＶｃ読み出しは、感光体周りの平均値からの偏りが修正される。
【００４９】
【表１】

【００５０】
前記表に記載された値を使用して、以下の式にしたがってフィルタ処理値が計算される。
ｌ＝２１〜９１４に対して
【数１】

【００５１】
３．その後、以下の式にしたがって平均値が計算される。
【数２】

【００５２】
４．不足しているフィルタ要素が補充される。
ｉ＝１〜２０に対して
フィルタ処理ｉ＝フィルタ処理（２１）
ｌ＝９１５〜９３４に対して
フィルタ処理ｉ＝フィルタ処理９１４
【００５３】
５．ユーザによる印刷ジョブ前の各サイクルアップで、ベルト特徴が測定されて現在の特徴表と比較される。重大な偏りが生じている場合には、欠陥が指摘され、その後、特徴の再度の特徴付けがなされるＰＱＡが行なわれる。フィルタ値が平均値から大きく離れている場合には、以下のようにしてフィルタ値が検査される。
最小値（フィルタ処理）＜平均値−最大デルタ（最大増分）
または、最大値（フィルタ処理）＞平均値＋最大デルタ（最大増分）
である場合には、
欠陥を指摘してＰＱＡを実行し、感光体を再び特徴付け、
他に、
ユーザのジョブを続行する。
【００５４】
テーブルを用いたランタイム制御
ＭＩＯＰによって予定された全てのＥＳＶによる帯電電圧Ｖの読み出しにおいては、継ぎ目に対する読み出し位置に基づいて、適当なインデックスｉを決定し、ＥＳＶによって取得された帯電読み出し値を修正する。
【００５５】
マスタープロセスコントロールスイッチ
Ｖ_cベルト特徴マスタープロセスコントロールスイッチがＯＮされた場合には、全てのＶ_cＩＰＺ読み出しが修正される。
【００５６】
Ｖ_cベルト特徴マスタープロセスコントロールスイッチがＯＦＦされた場合には、Ｖ_cＩＰＺ読み出しは修正されない。
【００５７】
１．インデックスｌの決定
ｌ＝概数（整数）（ＥＳＶによる帯電電圧Ｖのマシンクロック位置／２０）
この場合、マシンクロック位置は帯電パッチの中央に等しい。
【００５８】
２．帯電読み出し値の修正
帯電電圧Ｖ＃＝ＥＳＶによる帯電電圧Ｖの読み出し値＃−デルタ（増分）＃（ｌ）
【００５９】
３．読み出し値をＮＶＭ（測定されたＶｃ＃）で保存し、修正された読み出し値を帯電制御アルゴリズムで使用する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用可能な電子写真プリントエンジンの概略図である。
【図２】感光体１周りの感光体位置と電圧との間の関係を示すプロットであって、未修正の特徴データと一定の状態を示す修正データとを示す図である。
【図３】感光体のＩＰＺ内に形成されるＥＳＶおよびＥＴＡＣＳ制御パッチを示す図である。
【図４】開示された機械のコロナ帯電装置のための制御部の概略図である。
【図５】感光体に対する５つのＥＳＶの位置を示す概略図である。

Claims

電荷保持面を有し、循環移動する感光体ベルトと、
前記電荷保持面を帯電させるグリッド素子を有する複数の帯電装置と、
前記電荷保持面上に潜像を形成するために、前記電荷保持面を選択的に放電する走査装置と、
前記感光体ベルトの一周分の前記電荷保持面上の個別の箇所における帯電電圧を測定する、各々が前記複数の帯電装置の１つに設けられた複数の静電電圧計と、
前記複数の帯電装置の前記グリッド素子を制御するマスター入出力プロセッサと、
を備える、画像形成装置であって、
前記マスター入出力プロセッサは、
各前記静電電圧計毎に、測定された前記帯電電圧の平均電圧を求め、
前記平均電圧と測定された前記帯電電圧との前記感光体ベルト上の位置との関係を示す、前記複数の帯電装置の各々に対応する複数のルックアップテーブルを構成し、
対応する前記ルックアップテーブルに基づいて、各々の前記帯電装置の前記グリッド素子によって、連続して測定される電圧を調整する、
ことを含む、画像形成装置。