JP4855379B2 - 荷電装置設定の能動的制御による光伝導体の寿命の改善 - Google Patents

Description

本発明は、ゼログラフィックエンジンにおける光伝導体の寿命の改善に係る。

ゼログラフィック複写装置は、ドラム又はベルトの形態の光受容体を使用して静電像を生成し、その上にトナーを付着して、別のベルト又はドラムへ転写する。トナー像が転写されると、ほとんどのゼログラフィック装置は、表面を研磨する仕方で光受容体を清掃し、時間と共に光受容体の厚みを変化させる。このような研磨を行なわなくても、光受容体の厚みは、通常、システム内の種々の他の装置、例えば、転写ローラーとの接触摩擦を通じて、時間に伴う使用により減少する。例えば、電荷搬送層の厚み減少・対・印刷回数のグラフである図６の「公称」曲線を参照されたい。光受容体の性質上、その厚みが変化すると、その静電性能も変化する。

光伝導体の表面層が著しく磨耗すると、通常、印刷クオリティの欠陥が現れ始める。例えば、有機光伝導体ドラムでは、電荷搬送層（ＣＴＬ）である光伝導体外側層が著しく磨耗した後に、電荷欠乏スポット（ＣＤＳ）が出力プリントに現れる。このような種類の欠陥を回避するために、あるゼログラフィック装置は、ページカウンタを使用して、所定数のプリントが行われた後に、光伝導体の使用を単に停止するか、或いは光伝導体を交換すべきであることを少なくとも知らせる。光伝導体は、通常、交換費用が若干高いために、これら装置の寿命は、プリントエンジンの全体的な運転コストに著しく影響し得る。実際に、これは、多くのタンデムカラーゼログラフィックマシンの部品コストに最も貢献するものの１つである。

多くのゼログラフィックエンジン、特に、カラーゼログラフィックエンジンは、図１ないし３に示すように、バイアス式荷電ローラー（ＢＣＲ）のような接触及び／又は密接接近型ＡＣ荷電装置を使用する。接触及び／又は密接接近型荷電装置は、通常、プリントエンジンの特定の幾何学形状と共に変化するエアブレークダウンに対する所要スレッシュホールド電圧Ｖ_THを越えるようにＤＣオフセットバイアスを伴うＡＣ波形を使用して、希望の光受容体荷電特性を発生する。装置自体は、光受容体に接触してもよいが、接触は、コロナが光受容体に接触するか又は密接接近状態にあるための必要な条件ではなく、高い速度で光受容体の磨耗を招く。それ故、ここに開示する実施形態から、装置表面と光受容体との間にエアギャップをもつ荷電装置が有益である。

ＡＣピーク−ピーク電圧荷電アクチュエータの関数としての光伝導体の電位の典型的な応答が、図４に示されている。この曲線におけるアクチュエータ飽和点の位置は、通常、荷電曲線の「膝(knee)」（アクチュエータを更に増加しても光伝導体の出力荷電電圧に著しく影響しない点）と称される。通常、ＡＣ荷電装置の場合に、ＡＣピーク−ピークアクチュエータがこの膝値より低い状態で動作されるときには、得られる印刷クオリティが非均一になる。更に、ある条件の下では、荷電曲線の膝に近いが、依然それより若干高いアクチュエータ値の場合に、ある程度の印刷クオリティの欠陥が生じ得る。この発生し得る欠陥の一形式は、荷電膝と、背景消滅点（ＢＤＰ）として知られたＶ_p-p値との間に生じる明暗スポットパターン（ごま塩ノイズと同様の）である。ＢＤＰ欠陥の結果として現れる斑点は、通常、ＢＤＰスポットと称される。ＢＤＰスポットの発生を防止するために、ＡＣ荷電アクチュエータをＢＤＰより上の安全な値に維持することが必要である。従って、接触及び／又は密接接近型ＡＣ荷電装置を使用するほとんどのゼログラフィックエンジンでは、荷電アクチュエータが、曲線の膝より充分に高い値で作動され、プロセスに変動があっても、受け容れられる出力プリントのクオリティが確保される。

ＢＤＰスポット欠陥は、特定のゼログラフィックエンジン及び／又は光伝導体にもよるが、数百回以上の多数のプリントが実行された後に発生が止むと思われるが、最初のプリントから欠陥を排除するのが好ましい。エージングに関係した作用は、ＡＣアクチュエータを光伝導体の寿命の早期にＢＤＰ値より若干高く操縦する必要があるが、印刷回数の特定のスレッシュホールドに到達すると、ＡＣ荷電アクチュエータを荷電曲線の膝に向けて減少することができる。

接触及び／又は密接接近ＡＣ荷電装置を使用するゼログラフィックシステムでは、荷電装置による光伝導体表面への正イオン付着の結果として光伝導体の磨耗率が加速される。これらの正イオンは、光伝導体の表面と相互作用し、研磨及び磨耗をより受け易くなると考えられる。荷電中に光伝導体の表面に付着される正イオンの数が多いほど、光伝導体の表面物質がより迅速に磨耗する。更に、荷電膝電圧を越える量が大きいほど、荷電波形の各サイクル中に発生される正及び負の両イオンの数が多くなる。これが、例えば、図５に示されており、この図は、荷電アクチュエータ電圧が膝値より増加するときの光伝導体への正電荷付着の量を指示するシミュレーション結果を示している。従って、荷電装置に印加されるＡＣ荷電電圧の大きさは、光伝導体の表面に生じる正電荷付着の量に著しく影響し得る。所与のＤＣオフセット電圧に対して、荷電膝より上の印加ＡＣ電圧のピーク−ピーク振幅が大きいほど、通常、各荷電サイクル中にＰＣ表面に付着される正電荷の量が多くなる。この場合も、荷電装置により光伝導体の表面に付着される正電荷の量が多いほど、ＰＣ表面は、より迅速に磨耗する。従って、荷電曲線の膝より上の荷電アクチュエータの距離を常に最小にすることが強く望まれる。

接触及び／又は密接接近のＡＣ荷電装置を使用する多くのゼログラフィックシステムでは、ＡＣ荷電アクチュエータが能動的に調整されない。ＡＣ荷電アクチュエータとは、通常、定電圧モード荷電の場合はＡＣ電圧波形の振幅であり、又は定電流モード荷電の場合はＡＣ電流設定である。しかしながら、ＡＣ荷電装置のＤＣオフセット電圧は、多くのエンジンでは、一貫した出力を維持する上で助けとなるように、通常のプロセス制御の一部分として調整される。多くのゼログラフィックプリントエンジンのＡＣ荷電アクチュエータ値が決定され、そしてエンジンの初期設計の一部分としてセットされる。従って、ＡＣ荷電アクチュエータは、固定されたままであり、通常のオペレーション中に能動的に調整されない。印刷クオリティの欠陥は、荷電アクチュエータ値が膝に近いか又はそれより低い場合に発生することが分かっているので、プロセスの振舞いの変化が荷電出力電圧の変化を招くことがないように確保するために、通常、ＡＣアクチュエータの大きな設計値が選択される。しかしながら、これらの大きなアクチュエータ値では、より多くの正のイオンが各荷電サイクル（ＡＣ波形の各サイクル）中に光伝導体の表面に付着されることになる。この場合も、光伝導体の磨耗率は、その表面への正の電荷付着の量に関係し、正の電荷付着量が増加すると、光伝導体の予想寿命の短縮を生じる。従って、設計時点で、荷電アクチュエータの印刷クオリティの寛容度と、光伝導体の表面に付着される余計な正電荷の量、ひいては、装置の予想磨耗率との間で兼ね合いがなされる。

本発明の実施形態は、ゼログラフィックエンジンに使用される接触及び／又は密接接近荷電装置のＡＣ荷電設定を、荷電スレッシュホールドＶ_kneeの測定値に基づくと共に、おそらく印刷クオリティに関係したパラメータの測定値にも基づいて、能動的に調整することにより、ゼログラフィックエンジンにおける光伝導体の寿命を著しく改善する。これら実施形態では、ＡＣ荷電アクチュエータ（ピーク−ピーク電圧又はＡＣ電流）を能動的に調整して、光伝導体の表面に付着される正の電荷の量を減少し、これにより、図６の「減少ＢＣＲ」曲線で示すようにその寿命を延長する一方、アクチュエータ設定と、荷電曲線の膝及び／又は必要な印刷クオリティの欠陥スレッシュホールドとの間に許容距離を維持し、荷電に関係した印刷クオリティ欠陥のおそれを最小にする。

接触及び／又は密接接近ＡＣ荷電アクチュエータ動作値（アクチュエータ）の選択は、光伝導体装置寿命の観点から非常に重要である。というのは、ＰＣ表面上に正電荷が付着すると、接触及び／又は密接接近ＡＣ荷電装置をもつ多くのゼログラフィックシステムにおいてＰＣ磨耗率を推し進めるからである。荷電アクチュエータ動作値は、定電圧荷電装置の場合は荷電波形のピーク−ピーク電圧値であり、定電流荷電装置の場合はＡＣ電流値である。ＡＣ荷電アクチュエータ設定の選択に関する別の問題は、光伝導体上に得られる荷電電圧Ｖ_highの均一性である。Ｖ_highの非均一性は、ゼログラフィック装置の出力における望ましからぬ非均一性へと換算される。ＡＣ荷電アクチュエータ値が低過ぎると、荷電からＶ_high出力にこの形式の非均一性を招く傾向となる。従って、これら実施形態によりＡＣ荷電アクチュエータの適切な値を選択することで、光伝導体の寿命の延長に加えて、印刷クオリティの欠陥の発生を防止することができる。

これら実施形態を達成するために、光伝導体の表面電位の測定が有用である。表面電位は、静電電圧計（ＥＳＶ）を使用して測定することができ、及び／又はＢＣＲ又はＢＴＲ、高電圧電源からの測定値を使用して光伝導体の厚みを推定することができる。しかしながら、ＥＳＶは、ＥＳＶを予め含んでいないエンジン、特に、多数の光伝導体及び／又はマーキングエンジンを含むカラーゼログラフィック装置において実施するのにコストがかかる。又、システム判断及び閉ループプロセス制御のために動的な静電電圧計としてバイアス転写ロールを使用する別の形態は、ＢＴＲに使用されるエラストマーの予想し得ないエージング作用及び他のファクタのために不正確さを被っている。従って、参考としてここに援用する米国特許出願第１１／６４４，２７７号（ゼロックスドケットＮｏ．２００５１６０８−ＵＳ−ＮＰ）に開示されたバイアス荷電ローラーを使用する方法が、可能なときには精度のために好ましい。光伝導体の表面電位（Ｖ_PC）の測定値を使用して、膝の位置を決定することができ、そしてこれら実施形態では、それに応じてＡＣアクチュエータを調整することができる。これら実施形態のルーチンを、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、或いは多数のプリントごとに実行して、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。

これら実施形態を達成するために、荷電に関係した印刷クオリティの欠陥の発生及び／又はレベルの測定も有用である。これらの測定は、種々の技術及びセンサを使用して得ることができる。例えば、ゼログラフィックプリントエンジンでは、ＣＤＳ及びＢＤＰ欠陥のような構造化映像の印刷クオリティの欠陥を検出するために、その場の(in situ)スキャンバーセンサーを使用することができる。これらのセンサは、このような印刷クオリティの欠陥に関係した発生、サイズ及び他の特性を検出するのに使用できる。

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（ＰＣ）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２１０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ＰＣ表面２０２へ反射し、ＰＣ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、ＰＣ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。プリントされるべき像の露光された部分は、トナー付着ステーション２３０へと進み、ここで、トナー２３２が光伝導体の露光された部分に接着する。接着トナーを伴うＰＣの像領域は、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。

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ＰＣ２００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、通常、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、ＰＣ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ＰＣ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ＰＣ表面上の残留電荷をイコライズする。

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。

前記で一般的に述べたように、この実施形態では、ゼログラフィックプリントエンジンのＡＣ荷電アクチュエータが能動的に調整される。図１ないし４に例示する装置では、ＡＣバイアスされる荷電ローラー２１２を定電流又は定電圧モードのいずれかで使用することができ、そしてこれらのいずれかを必要に応じて調整して、ゼログラフィック出力及び光受容体寿命を同時に最適化することができる。この実施形態は、上述したように、接触及び／又は密接接近ＡＣ荷電装置の適切な状態に使用できることに注意されたい。注目すべきことに、荷電装置は、この種類の装置では光受容体に接触する必要がなく、コロナ放電それ自体を、光受容体の表面に対して、例えば、５００μｍ以下に密接接近させることができる。

ＡＣ荷電アクチュエータを適切に調整するために、この実施形態では、ＡＣピーク−ピーク電圧・対・光受容体表面電位曲線上の荷電膝を最初に決定するのが好ましい。このような曲線が図４に一例として示され、これは、膝値を決定する種々の方法の説明を助けるためにマーキングを含む。設計膝値又はＤＣバイアス電圧値を使用して、所与の一連のピーク−ピーク電圧に対する表面電圧を測定できる範囲を確立し、実際の膝値を決定することができる。実際の膝値が分ると、印刷クオリティに関係した欠陥の測定を行い、これを使用して、荷電アクチュエータの適切な選択を誘導することができる。従って、この実施形態では、荷電膝値及び印刷クオリティ欠陥測定値を使用して、光伝導体の寿命を延長すると同時に印刷クオリティを向上できる適当な動作アクチュエータ電圧を確立することができる。

図４の例示的曲線に見られるように、ＡＣピーク−ピーク電圧曲線の傾斜は、荷電バイアス電圧がエアブレークダウンのスレッシュホールド電圧Ｖ_THを越えるまでゼロのままである。スレッシュホールド電圧に達すると、出力光伝導体電圧が、入力ＡＣ荷電アクチュエータと共に直線的に増加する。この関係は、最大光受容体電圧に到達するまで続き、その後、荷電ローラーのピーク−ピーク電圧を増加しても、光受容体表面電圧は著しく変化しない。最大ＰＣ電圧へのこの遷移点が曲線の「膝(knee)」である。最大ＰＣ荷電電圧は、通常、荷電ローラーに印加されるＤＣバイアス電圧に等しいか又はそれより若干低い。又、荷電曲線の膝におけるアクチュエータ値は、エアブレークダウンが生じるスレッシュホールド電圧の２倍に実質的に等しい。

図８に示すように、ピーク−ピーク電圧Ｖ_p-pは、荷電膝Ｖ_p-p、kneeの各側の荷電アクチュエータ（電流）と実質的に直線関係を有する。傾斜は、膝の各側で異なり、これは、以下に述べるように、Ｖ_p-p、kneeの値を決定するための付加的な方法を許す。

従って、図９を参照すれば、ＡＣ荷電アクチュエータを調整する方法９００は、９１０でスタートし、膝電圧値を決定し（９２０）、次いで、動作荷電アクチュエータを、ある所定インターバルで膝値より高く設定する（９２１）。荷電膝と、荷電アクチュエータ値の選択との間の望ましい電圧差は、均一な荷電出力を確保すると共に、望ましからぬ印刷欠陥の発生を防止するように選択される。例えば、ＢＤＰスポット欠陥は、ある小さなデルタ内又は荷電膝より上の範囲内の荷電アクチュエータ値に対して生じることが知られている。この実施形態では、荷電膝と望ましいアクチュエータ設定との間の選択されたデルタは、ＢＤＰスポット欠陥の発生のスレッシュホールドより若干高くなるように選択される。更に、荷電膝と、選択されたアクチュエータ設定との間のこのデルタは、膝値と共に可変であるか、又はプロセスの他の測定値と共に可変であるのが好ましい。例えば、ＢＤＰスポット欠陥の発生のスレッシュホールドは、ＰＣの厚みと共に変化することが知られている。従って、光伝導体の推定厚みの関数として膝と荷電アクチュエータ値との間の希望の距離を入念に調整することで、荷電アクチュエータをＢＤＰスポットのスレッシュホールドのすぐ上にのせることができ、これにより、最小のアクチュエータ値を確保し且つＰＣ寿命を最大にすることができる。簡単な実施形態では、この解決策は、プリントエンジンによりなされたプリントの回数のみに基づいてＰＣ厚みを推定し、そしてプリントの回数をＰＣ厚みに関係付ける実験的に導出された方程式を使用するだけで実施することができる。同様の実施形態では、光伝導体のサイクル数を、ＰＣ厚みを導出するための指示子として使用することができる。光受容体の厚みは、前記方法を使用してＢＴＲ又はＢＣＲと共にその場で決定されるのが好ましい。このように、荷電膝と、選択された荷電アクチュエータとの間のデルタは、受け容れられる出力印刷クオリティを達成しながら最小値を維持するように適切に調整することができる。他の実施形態では、荷電膝電圧は、その場の静電電圧計（ＥＳＶ）を使用し、又は荷電装置を上述したようにＥＳＶとして使用することを含む種々の感知機構を使用して、直接測定することができる。

又、他の実施形態において荷電装置コントローラのためのフィードバック感知の好ましい方法は、出力印刷均一性の直接的な尺度である。この形式の感知は、例えば、スキャンバー等の光学的アレーセンサを使用して、印刷されたシート、或いはＩＴＢ、光伝導体又は他の像保持部材のような像保持部材に印刷された像をスキャンすることで達成できる。このセンサは、ＢＤＰスポット欠陥の直接的な測定を行うことができ、それ故、充分なフィードバック情報を与えて、出力印刷クオリティに影響せずに荷電装置設定を最小にすることができる。膝アクチュエータ電圧値、及び荷電均一性又は出力印刷クオリティ性能の幾つかの測定値が分ると、この実施形態により、ＡＣ荷電アクチュエータを調整し、ゼログラフィックマシンの出力印刷クオリティを維持する一方、光受容体の寿命を延長することができる。

上述したように、荷電曲線の膝の位置は、種々の障害の関数として変化する。例えば、ＰＣ表面が磨耗し、薄くなるにつれて、荷電曲線の膝の位置が変化することが知られている。更に、ＰＣ及びＢＣＲの温度のような他の障害も、荷電曲線の膝の位置に影響を及ぼす。同様に、ＢＤＰスポットのような荷電に関係した印刷クオリティ欠陥の発生に対するスレッシュホールドの位置も、通常、印刷システムの寿命及び動作全体にわたって静的ではない。これらのファクタが、荷電膝の位置、及び荷電に関係した印刷クオリティ欠陥に対するアクチュエータスレッシュホールドの位置に影響するために、荷電アクチュエータの最適な静的値を設計時に決定することができない。むしろ、この開示において要約したように、荷電アクチュエータは、プリンタが動作しているときに、最大のＰＣ寿命を確保する一方、受け容れられる出力印刷クオリティも保証するために、能動的に調整しなければならない。荷電の振舞い、ひいては、荷電膝の位置及び荷電に関係した印刷クオリティ欠陥の発生に影響するほとんどの障害は、その性質が非常に低速であり、通常、荷電の膝が明らかに移動するには数百回又は数千回の印刷を要する。荷電の膝位置の変化が低速である結果、この実施形態を具現化するために、荷電コントローラは、荷電性能をサンプリングし、そして非常に低い割合でアクチュエータ値に対する調整を行なわねばならない。

膝電圧値を直接測定し、それを、必要な荷電アクチュエータ設定を計算するための基礎として使用するのではなく、標準偏差で示されるＶ_high電圧のノイズレベルを使用して、ＡＣ荷電アクチュエータに対する望ましい動作点を決定することができる。これは、ＥＳＶがもしあれば、これで行うこともできるし、或いは上述したＢＴＲ又はＢＣＲで行うことができる。図９を再び参照すれば、ＡＣアクチュエータのスイープ（ブロック９４０）は、図４に示したものと同様の光受容体表面電圧応答を発生する。このデータにおいて、報告された電圧値を非常に大きなエリアにわたって平均化して、得られる信号のノイズレベルを下げることができる。しかしながら、電圧センサにより見られる非均一性を除去するために平均化するのではなく、この非均一性情報を、標準偏差を使用して当該信号として使用することができる。電圧検出信号の標準偏差をＡＣ荷電アクチュエータの関数としてプロットすることで（９４１）、図７に示したものと同様の曲線が得られる。図７における垂直の点線は、静電電圧計（ＥＳＶ）を使用して測定された荷電曲線の膝の位置を指示する。このプロットから、膝の値において電圧検出器により測定されたＰＣ電荷レベルの非均一性に段階的変化があることが明らかである。標準偏差曲線の分析によりどんな電圧値で段が生じるかの決定（９４２）をコントローラにより使用して、ＡＣ荷電アクチュエータが作用すべき最適なポイントを決定することができる。この実施形態のコントローラは、標準偏差センサのノイズレベルが実質的に増加するのを防止するために充分大きなアクチュエータ設定を維持しながら、荷電アクチュエータを最小にするように試みるのが好ましい。この形式の感知機構は、非常に安価なセンサを使用して得ることができる。というのは、荷電曲線の膝の位置の入念な測定が必要とされないので、センサの絶対的精度があまり重要でないからである。この種の技術を使用すると、出力印刷に非均一性が生じるのを防止するために充分な荷電アクチュエータを維持することが依然必要である。ＢＤＰスポットは、比較的小さな欠陥であるために、電圧検出器がそれらの存在を感知する前に非常に多数のスポットがおそらく存在することになろう。従って、ＢＤＰスポット欠陥を最小にするために、ＰＣの寿命において早期に、電圧検出器のデータにより暗示されるものより若干控え目な設定をとることがおそらく必要である。しかしながら、この控え目な設定は、多くのケースにおける典型的なＡＣ荷電アクチュエータ動作ポイントより、依然として、実質的に低いものである。更に、ＢＤＰスポット欠陥の発生は、光伝導体装置の年齢に関係していると思われ、古いＰＣ装置ほど、ＢＤＰスポット欠陥をあまり受けないと思われるので、当該ＰＣ装置についてページ計数のスレッシュホールドに到達すると、ＡＣアクチュエータ設定を更に減少することができる。

いずれの形式の電圧検出器も使用せずに荷電コントローラに対するフィードバックを得るための別の方法は、種々のＡＣ荷電設定に対してマシンの出力を分析することである。例えば、マシンは、ユーザから直接フィードバックを得ることができる。図９を再び参照すれば、マシンは、各ページを印刷するために種々のＡＣ荷電設定を使用して校正シートのセットを印刷することができる（９５０）。マシンは、ユーザの評価と、最も受け容れられるシートの入力、好ましくは、ユーザが受け容れられる印刷クオリティを生じたと思われる最低の荷電設定とを要求することができる（９５１）。コントローラは、次いで、選択されたシートに関連した値にアクチュエータをセットすることができる（９５２）。

ユーザの介入を回避するために、線形光学アレーセンサ、或いは全巾アレー（ＦＷＡ）と時々称されるものは、ここに提案する荷電コントローラと共に使用するための別の考えられる感知機構である。その場のスキャンバー形式のセンサを使用して、マシン内の望ましい位置で質量パターンの像を得ることができる。これは、中間転写ベルトのような中間基板上にあってもよいし、又はマシンから出る前の媒体上に直接あってもよい。従って、システムは、シートを印刷した後（９５０）、又は少なくともプリントエンジン内で中間基板上にそれらを像形成した後、ＦＷＡでシート／像をスキャンする（９５３）。システムは、ＦＷＡからのデータを分析し、ＢＤＰスポット欠陥を含む種々の種類の荷電関係非均一性を、記憶された所定の基準に対して検出し（９５４）、そして最も受け容れられるスキャン像に関連した設定を使用する（９５２）。この形式のセンサを使用して、荷電に関係した欠陥の発生を自動的に感知して追跡し、そしてユーザの支援を要求せずに荷電アクチュエータを適切に調整することができる。

荷電膝値が使用されるときには、図１０を参照すれば、膝値を見出す方法１０００は、１０１０でスタートし、膝より低いピーク−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を決定する（１０２０）。これらの測定は、バイアスされる荷電ローラー１０２１、バイアスされる転写ローラー１０２２、ＥＳＶ１０２３、又は表面電圧の適度に正確な測定値を与える他の方法を使用して行なうことができる。膝より低い測定値を使用すると、表面電位・対・Ｖ_p-p曲線の傾斜部分を表わす最良適合線を「描く」ことができる（１０２４）。膝より上で付加的な表面測定を行うことができ（１０２５）、そして膝より上の値に対して最良の適合線を「描く」ことができる（１０２６）。最良適合線の交点は、膝の位置を決定し（１０２７）、決定ルーチンを終了させる（１０４０）。上述したように、光受容体の表面電圧Ｖ_PCを測定する方法を使用して、ＢＣＲをエレクトロ・ダイナミック電圧計として使用することができる。或いは又、上述したように、ＢＴＲを使用して、表面電圧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、このＥＳＶを使用して、光受容体表面電位のこれら測定を行うことができる。

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４に見られる光受容体表面電圧・対・ピーク−ピーク電圧曲線の傾斜部分（膝より下）のｙ切片を使用して見出すことのできるスレッシュホールド電圧Ｖ_p-p、kneeから膝電圧を決定することができる。この別の態様では、膝より下の最良適合線１０２４が、表面電圧軸上で膝より下の最良適合線の切片値を決定するよう拡張される（１０２８）。次いで、切片値Ｖ_{PC(intercept)}を使用し、式Ｖ_TH＝２＊（Ｖ_DC−Ｖ_{PC(intercept)}）を使用してスレッシュホールド電圧膝電圧を見出すことができ（１０２９）、但し、Ｖ_DCは、バイアスされた荷電ローラーのシャフトに印加されるＤＣバイアスである。次いで、式Ｖ_knee＝２＊Ｖ_TH10３０を使用して膝値が計算される。

Ｖ_p-p、kneeを見出すための付加的な別の仕方が、図８を参照して、図１０に示されている。図８は、アクチュエータ電流・対・Ｖ_p-pを示す。この別の仕方が開始されると、膝より下の荷電アクチュエータの少なくとも２つの電流値に対してＶ_p-pを測定し（１０６０）、そして膝より上の少なくとも２つの電流値を測定する（１０６１）。それに続いて、膝より上及び下の測定値に対して線を適合させる（１０６２）。線の交点を見出すと（１０６３）、Ｖ_p-p、kneeの値が得られる（１０４０）。

要約すれば、本発明の実施形態は、ＡＣ荷電装置設定の能動的な調整を介してゼログラフィックシステムにおけるＰＣの寿命を改善する方法を提供する。特に、ＰＣ表面の磨耗率に著しく影響する接触及び／又は密接接近ＡＣ荷電装置からの望ましからぬ種子の電荷付着を、本発明の実施形態によりＡＣ荷電アクチュエータの攻撃的作用の低減により著しく減少することができる。従って、本発明の実施形態は、光伝導体の磨耗を実質的に減少するようにＡＣ荷電アクチュエータを能動的に調整する一方、望ましからぬ印刷クオリティ又は他の副作用を必要に応じて防止し、常に健全な荷電性能を確保するようにする。

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。 正電荷付着・対・Ｖ_p-pとＶ_kneeとの差を示すグラフである。 典型的なゼログラフィックマシンの場合の光受容体／電荷搬送層厚みロス・対・印刷回数を、実施形態によるＡＣアクチュエータ調整を使用するゼログラフィックマシンの場合と比較したグラフである。 検出電圧・対・ＡＣ荷電アクチュエータ（電圧）の標準偏差を示すグラフである。 実施形態によるＡＣ荷電アクチュエータ（電流）・対・Ｖ_p-pを示すグラフである。 実施形態によりＡＣアクチュエータを調整する方法のフローチャートである。 実施形態によりＶ_p-p、kneeを決定する方法のフローチャートである。 実施形態によりＶ_p-p、kneeを決定する方法の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
３００：電子制御システム

Claims (2)

1. 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、を含むゼログラフィック装置において、光受容体の寿命を延長し、出力を最適化する方法であって、
   印刷クオリティ欠陥を実質的に排除しつつ正電荷付着を最小にする最適電圧値に、前記ゼログラフィック装置のＡＣ荷電アクチュエータを調整するステップ、
   を含み、
   前記調整するステップが、
   光受容体表面電位・対・ピークトゥピーク電圧曲線の膝電圧値を決定する段階と、
   前記光受容体の厚みに基づいて導出したインターバルを前記膝電圧値に追加する段階と、
   前記膝電圧値に前記インターバルを追加した電圧値を前記荷電アクチュエータの前記最適電圧値として設定する段階と、
   を含む、
   ことを特徴とする方法。
2. 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、を含むゼログラフィック装置において、光受容体の寿命を延長し、出力を最適化する方法であって、
   正電荷付着を最小にして、印刷欠陥を誘起せずに光受容体の磨耗率を減少させる最適電圧値に、前記ゼログラフィック装置のＡＣ荷電アクチュエータを調整するための方法であって、
   前記ＡＣ荷電アクチュエータが、
   光受容体表面電位・対・ピークトゥピーク電圧曲線の膝電圧値を決定する段階と、
   前記膝電圧値に前記光受容体の厚みに基づいて導出された所定のインターバルを追加する段階と、
   前記所定インターバルを追加した前記膝電圧値に前記インターバルを追加した電圧値を前記荷電アクチュエータの第１の最適電圧値として記憶する段階と、
   前記ＡＣ荷電アクチュエータのスイープについて光受容体表面電位・対・ピークトゥピーク電圧曲線を作成する段階と、
   標準偏差・対・ＡＣ荷電アクチュエータ値を決定してプロットする段階と、
   得られたプロットから前記標準偏差値における著しいシフトの位置を決定する段階と、
   前記標準偏差値における前記著しいシフトの位置に対応するＡＣ荷電アクチュエータ値を決定する段階と、
   前記対応するＡＣ荷電アクチュエータ値に前記光受容体の厚みに基づいて導出された所定のインターバルを追加した電圧値を、第２の最適電圧値として得る段階と、
   前記第２の最適電圧値を記憶する段階と、
   前記ＡＣ荷電アクチュエータの各値において複数の印刷像を生成する段階と、
   前記印刷像をその許容性について評価する段階と、
   最小のＡＣ荷電アクチュエータ値を有する最も受け容れ可能な像を選択する段階と、
   前記最小のＡＣ荷電アクチュエータ値を第３の最適電圧値として選択する段階と、
   前記第１の最適電圧値、前記第２の最適電圧値及び前記第３の最適電圧値のうちの最小値を、前記ＡＣ荷電アクチュエータの最適電圧値として選択する段階と、
   により決定される、ことを特徴とする方法。

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