JP5366408B2 - チャージャ設定の能動的な制御のための、帯電ニーの質量ベース検出 - Google Patents

Description

本出願は、「インサイチュ電圧計および感光体厚検出器としてのバイアス帯電／転写ローラを用いる方法（Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｕｓｉｎｇ Ｂｉａｓｅｄ Ｃｈａｒｇｉｎｇ／Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｒｏｌｌｅｒ ａｓ Ｉｎ−Ｓｉｔｕ Ｖｏｌｔｍｅｔｅｒ ａｎｄ Ｐｈｏｔｏｒｅｃｅｐｔｏｒ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）」という名称でクリストファー・エー・ディルビオ（Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ Ａ．ＤｉＲｕｂｉｏ）、マイク・ゾナ（Ｍｉｋｅ Ｚｏｎａ）、チャールズ・エー・ラダルクシ（Ｃｈａｒｌｅｓ Ａ．Ｒａｄｕｌｋｓｉ）、アーロン・エム・バリー（Ａａｒｏｎ Ｍ．Ｂｕｒｒｙ）、およびパルガト・エス・ラメシュ（Ｐａｌｇｈａｔ Ｓ．Ｒａｍｅｓｈ）らにより２００６年１２月２２日に出願された米国特許出願番号第（１１／６４４，２７７）、ゼロックス整理番号２００５１６０８−ＵＳ−ＮＰ、「チャージャ設定の能動的制御による寿命が改善された光導電体（Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌｉｆｅ Ｔｈｒｏｕｇｈ Ａｃｔｉｖｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅｒ Ｓｅｔｔｉｎｇｓ）」という名称でアーロン・エム・バリー（Ａａｒｏｎ Ｍ．Ｂｕｒｒｙ）、クリストファー・エー・ディルビオ（Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ Ａ．ＤｉＲｕｂｉｏ）、ポール・シー・ジュリアン（Ｐａｕｌ Ｃ．Ｊｕｌｉｅｎ）、エリック・エス・ハムビー（Ｅｒｉｃ Ｓ．Ｈａｍｂｙ）、パルガト・エス・ラメシュ（Ｐａｌｇｈａｔ Ｓ．Ｒａｍｅｓｈ）、マイク・ゾナ（Ｍｉｋｅ Ｚｏｎａ）、およびウィリアム・シー・ディーン（Ｗｉｌｌｉａｍ Ｃ．Ｄｅａｎ）らにより２００６年１２月２２日に出願された米国特許出願番号第（１１／６４４，２７６）、ゼロックス整理番号２００５１６１３−ＵＳ−ＮＰ、ならびに「診断システムおよび閉ループプロセス制御システム用の動的静電電圧計としてバイアス転写ロールを用いた方法および装置（Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｂｉａｓｅｄ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｒｏｌｌ ａｓ ａ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｖｏｌｔｍｅｔｅｒ ｆｏｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ ａｎｄ Ｃｌｏｓｅｄ Ｌｏｏｐ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ）」という名称でクリストファー・エー・ディルビオ（Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ Ａ．ＤｉＲｕｂｉｏ）、チャールズ・エー・ラダルクシ（Ｃｈａｒｌｅｓ Ａ．Ｒａｄｕｌｋｓｉ）、およびアレクサンダー・ジェイ・フィオラバンティ（Ａｌｅｘａｎｄｅｒ Ｊ．Ｆｉｏｒａｖａｎｔｉ）らにより２００２年１月１８日に出願された米国特許第６，６１１，６６５号に関連している。これらの関連出願の開示内容はその全体が参照により組み込まれている。

本開示は、概して、コピー機およびレーザプリンタなどの電子写真マーキングエンジンの制御に関する。

電子写真撮像装置に使用される基本的な電子写真プロセスには、一般的に、光導電部材をほぼ均一な電位Ｖ_{ｃｈａｒｇｅ}に帯電させる初期ステップが伴う。その後、この光導電部材の帯電表面は、本来の文書の光像で露光され、この光像により照射された選択領域内で帯電表面上の電荷を選択的に消失させる。この処置によって、作製される文書内に含まれる情報領域に対応した光導電部材上に静電潜像が記録される。次いで、キャリア顆粒に摩擦電気で付着したトナー粒子を含む現像材を潜像に接触させることによって、この静電潜像が現像される。これらのトナー粒子は、キャリア顆粒から離れて潜像まで引き寄せられ光導電部材上にトナー像を形成する。その後、このトナー像はコピー用紙に転写される。次いで、その上面にトナー像を有したコピー用紙は、このトナー像をコピー用紙に画像の形で永久的に固着させるための定着ステーションに送られる。

米国特許第６，６１１，６６５号 米国特許第６，８０７，３９０号 米国特許第６，９１７，７７０号 米国特許第６，０２４，１２５号

初期電界強度Ｖ_{ｃｈａｒｇｅ}の制御と光導電部材上の帯電の均一性とは極めて重要である。というのは、光導電部材上で所定の大きさの均一な帯電が得られるときに、常に高品位の再生が最もよく得られるからである。放電領域現像では、この光導電部材が過帯電すると、露光により得られる静電潜像は比較的弱くなり、その結果、得られる現像材料の付着はこれに対応して減少する。その結果、過帯電した光導電体により生成されるコピーは薄くなる。また、光導電部材が過度に過帯電すると、この光導電部材は永久的に損傷され得る。しかし、光導電部材が十分なレベルに帯電しないと、この光導電部材上に過剰な現像材が付着する。帯電が不十分な光導電部材により生成されたコピーでは、コピー用紙が白の背景色の代わりに灰色または暗い背景色となる。さらに、灰色に意図された領域は黒くなり階調再現が悪くなる。

電子写真マーキングエンジンでの光導電体の寿命は、一般的に、この光導電体に関係するいくつかの形態の印刷品質欠陥の発生によって制限される。典型的な故障機構の１つは、光導電体の表面層の緩慢なすり減りである。最終的に、この表面層が十分にすり減った後で、印刷品質欠陥が、このすり減った光導電体を用いて生成された画像印刷物に現れ始める。このタイプの欠陥の例には、約１０〜１２μｍの光導電体の外層、すなわち、電荷輸送層（ＣＴＬ）がすり減った後に、いくつかの印刷エンジンで見られる電荷欠損点（ＣＤＳ）欠陥がある。

光導電体は、一般的に交換するには幾分高価なので、印刷エンジンの光導電体の寿命は、この印刷エンジンの総合的な運用コストに大きな影響を与え得る。

多くの電子写真マーキングエンジンでは、バイアス帯電ロール（ＢＣＲ）などの接触式交流バイアス帯電装置が利用される。このタイプのバイアス帯電装置は、直流オフセットバイアスを有する交流波形を用いる。このタイプの接触式帯電装置を用いるシステムの場合、光導電体の摩耗率は、大部分、光導電体の表面に付着した正電荷種（たとえば、イオン）の量によって決まる。これらの正電荷種は光導電体の表面層と相互作用し、その結果、表面材料の摩耗を加速させる。帯電装置に加えられる交流ピーク間帯電電圧または交流ピーク間帯電電流によって、光導電材料上で生じる正電荷の付着量が大部分決定される。すなわち、所与の直流オフセット電圧の場合、一般的に、加えられる交流電圧または交流電流のピーク間振幅が大きくなるほど、各帯電サイクルで光導電体の表面上に付着される正電荷の量が多くなる。光導電体の表面に付着される、これらの正電荷の量が多くなることによって光導電体の表面がより急激に摩耗する。

交流バイアス帯電装置を駆動するのに用いられる交流ピーク間駆動電圧または交流ピーク間駆動電流は、一般的に、能動的には調節されない。むしろ、この交流帯電アクチュエータ値は、エンジンの初期設計の一部として決定され、その後は固定されたままである。交流バイアス帯電装置用の直流オフセット電圧は、多くのエンジンでは、出力された現像質量が一貫性を維持するのを助ける通常の工程制御の一部として調節される。しかし、交流帯電アクチュエータは、通常の動作時には能動的に調節されない。したがって、予期される動作寿命および光導電体の性能、ならびに光導電体の交流バイアス帯電装置に用いられる交流帯電アクチュエータ値および光導電体表面に付着する余剰な正電荷の許容量に関して設計時にトレードオフがなされる。

光導電体の表面電圧のプロットは、最初は適用される交流帯電アクチュエータ値に比例して増大し、次いで「ニー」として識別される点の先で漸近的になる。通常の印刷動作では、交流帯電アクチュエータは、この「ニー」より高い値に固定される。この値によって光導電体上に均一な帯電電圧が与えられ、この帯電電圧の値は直流オフセットにより決まる。近年、電子写真マーキングエンジンにおいて、光導電体を帯電させる交流バイアス帯電装置を駆動する交流帯電アクチュエータの能動的な調節によって、この光導電体の寿命を有意に向上させ、したがって、その運用コストパフォーマンスを向上させる戦略が提案されている。より具体的には、この交流帯電アクチュエータは、２つの制約、すなわち、光導電体の表面上に付着された正電荷の量を減少させて光導電体の寿命を延ばすことと、帯電が関与する印刷品質特性の欠陥の発生可能性を最小にするためにアクチュエータ設定と帯電曲線のニーとの間に許容可能な隔たりを保つこととを満足させるために能動的に調節してよい。接触型交流バイアス帯電装置についての交流帯電アクチュエータ設定をこのように能動的に制御することによって、光導電体の寿命が２．５倍に向上することが分かった。

この制御戦略には、光導電体の帯電曲線のニーの位置を求める方法が含まれる。この方法は、周期的に実施すべきである。というのは、帯電曲線は、光導電体の使用年数だけでなく、動作環境と共にシフトするからである。光導電体の帯電曲線中のニーの位置を求める一手法は、静電電圧計を用いて光導電体の帯電曲線を直接測定するものである。このような静電電圧計は、一般的に、光導電体の移動表面に隣接した複製マシーンに堅く固定され、静電電圧計の探針を移動させながら光導電体の表面の電圧レベルを測定する。光導電体の交流バイアス帯電装置に適用される交流帯電アクチュエータ値の範囲に応答して光導電体表面の電荷を測定することによって、光導電体の帯電曲線が決定でき、光導電体の帯電曲線中のニーに対応する交流帯電アクチュエータ値が識別できる。

他の代替の電荷検出方法、たとえば、バイアス帯電ロールまたはバイアス転写ロールを静電電圧計として用いる方法も考察されてきた。たとえば、その全体が参照により組み込まれているディルビオ（ＤｉＲｕｂｉｏ）らの上記特許文献１には、バイアス転写ロール装置を静電電圧計のセンサとして用いる方法が概説されている。

本開示には、光導電体の帯電曲線中のニーの位置を決める質量ベースの検知技法が提案されている。より具体的には、この方法では、エクステンデッドトナーエリアカバレッジ（ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｔｏｎｅｒ ａｒｅａ ｃｏｖｅｒａｇｅ）（ＥＴＡＣ）センサまたはエリア密度カバレッジ（ａｒｅａ ｄｅｎｓｉｔｙ ｃｏｖｅｒａｇｅ）（ＡＤＣ）センサの使用が提案されている。これらの２つのうちの１つ、すなわち、ＥＴＡＣかまたはＡＤＣのどちらかは、一般的に、それぞれの光電導体の近くまたは中間ベルト上に位置する。この中間ベルトは各光電導体に隣接して位置し、各光電導体のそれぞれから階調の付いた像を受け取る。例示的な技法には、交流帯電アクチュエータ値の領域中で交流バイアス帯電装置を動作させることと、各交流帯電アクチュエータ値のそれぞれの印刷エンジンによって生成されるソリッドエリアパッチ（ｓｏｌｉｄ ａｒｅａ ｐａｔｃｈ）のトナー密度を測定することとを含む。光導電体のトナー密度のニーは、同じ光導電体の帯電曲線中のニーとよい相関が観察されている。このようなトナー密度曲線ベースの技法を用いて、トナー密度曲線中のニーに関連した交流帯電アクチュエータ値を電子写真印刷機内に用いられる光導電体のそれぞれについて識別することができる。このようなトナー密度曲線中のニーに関連した交流帯電アクチュエータ値は、光導電体の帯電曲線中のニーに関連した交流帯電アクチュエータ値と密接に対応する。したがって、このようなトナー密度曲線中のニーに関連して求められた交流帯電アクチュエータ値を用いて電子写真印刷機の交流バイアス帯電装置の駆動に用いる交流帯電アクチュエータ値を決定することができる。この交流バイアス帯電装置は、生成されたトナー密度曲線と関連して光導電体上に電荷Ｖ_{ｃｈａｒｇｅ}を載置する。

交流バイアス帯電装置用の交流帯電アクチュエータ値は、以前に交流帯電アクチュエータ値を設定してから印刷された所定の印刷ページ数、および／または、以前に交流帯電アクチュエータ値を設定してから経過した所定の時間周期に基づいて、電子写真印刷機により周期的に呼び出されるような方法で診断モードの際に決定することができる。

本開示では、マーキングエンジンによるマーキングの際に用いる交流帯電アクチュエータ値を求める方法が説明されている。この方法には、複数の交流帯電アクチュエータ値で交流バイアス帯電装置に電力を供給することと、複数の交流帯電アクチュエータ値のそれぞれで電力を供給された交流バイアス帯電装置で光導電体にバイアス電荷を印加することと、複数の交流帯電アクチュエータ値のそれぞれで所定の露光強度レベルを用いて帯電した光導電体表面上のソリッドエリアパッチ（１００％のエリアカバレッジで）を露光することと、各複数の交流帯電アクチュエータ値のそれぞれで所定の現像電極電圧を用いて露光されたソリッドエリアパッチをトナーで現像することと、複数の交流帯電アクチュエータ値のそれぞれにつきトナーパッチの密度を測定することと、測定されたトナーパッチ密度のプロット中のニーに対応した、交流バイアス帯電装置に適用される交流帯電アクチュエータ値を決定することと、測定されたトナーパッチ密度のプロット中のニーに対応した交流帯電アクチュエータ値に基づき、マーキング動作の際に交流バイアス帯電装置に電力を供給するのに使用される交流帯電アクチュエータ値を設定することとが含まれる。

さらに本開示には、診断モードを支援するマーキングエンジンが説明されており、この診断モードで通常の動作モード中に使用される電力レベルが決定される。このマーキングエンジンには、複数の電力レベルを選択する診断モードコントローラと、選択された電力のそれぞれを、供給された電力レベルに基づいて光導電体上に電荷を生じるバイアス電荷アクチュエータに供給する帯電装置コントローラと、該複数の電力レベルのそれぞれにつき、帯電した光導電体上に所定の階調付きパッチを配設するマーキングエンジンと、該複数の電力レベルのそれぞれにつき用いられた階調付きパッチの密度を測定するトナー質量センサと、用いられた階調付きパッチの測定密度のプロット中のニーに対応する帯電バイスアクチュエータに適用される電力レベルを決定するニー評価ユニットと、用いられた階調付きのパッチの測定密度中のニーに対応する電力レベルに基づいてマーキングエンジンの通常動作モードの際に帯電バイアスアクチュエータに電力を供給するのに用いる電力レベルの値を設定するチャージャ設定点ユニットとが含まれる。

例示的な実施形態では、交流帯電アクチュエータ値、たとえば、交流バイアス帯電装置用の交流ピーク間駆動電圧または交流バイアス帯電装置用の交流ピーク間駆動電流が、エリアカバレッジ（ａｒｅａ ｃｏｖｅｒａｇｅ）センサまたは密度カバレッジ（ｄｅｎｓｉｔｙ ｃｏｖｅｒａｇｅ）センサを用いてなされたトナーパッチ密度の測定に基づいて能動的に調節される。光導電体用のトナー密度曲線中のニーの位置が位置決めされると、光導電体の表面上に付着される正電荷の量を減少させる交流帯電アクチュエータ値を決定することができる。したがって、光導電体の寿命が延び、交流帯電アクチュエータ設定と帯電曲線のニーとの間に許容可能な隔たりが保たれて帯電が関与する印刷品質の欠陥の発生可能性を最小にする。

添付の図面を参照して例示的な実施形態を説明する。図面中同じ参照番号で同じ部品を表す。

図１を参照しつつ、白黒または多色のコピー機、あるいは白黒または多色のレーザプリンタに使用することができる例示的な電子写真マーキングユニット１００を説明する。たとえば、このような電子写真マーキングユニット１００がカラーのコピー機に用いられる場合、多色の原文書がラスタ入力スキャナ（ＲＩＳ）上に置かれて、それに原文書の全画像が取り込まれ、次いで、この取り込まれた画像がラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ）１３７に転送される。このラスタ出力スキャナ１３７は光を発生する。この光はコリメーティングレンズ１３９を通過し、回転する多面ミラー１４１で反射されて、電子写真マーキングユニット１００の、感光ドラム（ＯＰＣ）１３８の光導電体１６４の帯電部または感光ドラム１３８を照らす。なお、感光ドラム１３８は、図示例は一例であり、光導電体の表面１６４は一種のベルト構造または他の構造であってもよい。ラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ）１３７は、カラーシステムの場合は感光ドラム１３８をそれぞれ露光して減法的な原色潜像のうちの１つを記録し、白黒の場合は単一の光導電体を露光する。

引き続き図１を参照すると、１つの潜像がトナー１２４の一種であるシアン現像材で現像される。別の潜像がマゼンタ現像材で現像され、３つ目の潜像が黄の現像材で現像され、４つ目の潜像が黒の現像材で現像され、これらの潜像はそれぞれの感光ドラム１３８上で現像される。これらの現像された画像１５２は、予備転写サブシステム１５１で帯電され、その後中間ベルト１１８に転写され、その後レジストレーションが互いに重ね合わさっている状態のコピー用紙（図１に示さず）に転写され、コピー用紙上に多色画像を形成し、次いで、この多色画像がコピー用紙上に定着されて、カラーコピーが形成される。感光ドラム１３８は、転写後に予備洗浄サブシステム１４８と洗浄サブシステム１４９と消去ランプ１５０とを用いて洗浄される。

図１を参照すると、先ず、感光ドラム１３８のそれぞれの一部分が帯電ステーション１６０を通過する。この帯電ステーション１６０で、接触式交流バイアス帯電装置、たとえば、バイアス帯電ローラまたは他の帯電装置が、帯電電圧を発生して、それぞれの感光ドラム１３８の光導電体表面１６４を比較的高くほぼ均一な電位（Ｖ_ＯＰＣ）にまで帯電させる。

図１に示すように、帯電した感光ドラム１３８のそれぞれが露光ステーション１６５まで回転される。露光ステーション１６５のそれぞれは、そこに位置決めされた多色の原文書を有するラスタ入力スキャナによって導かれた情報に対応して変調された光ビームを受け取る。あるいは、レーザ印刷の用途では、ディジタル文書の内容によって露光を決定することができる。この変調された光ビームは感光ドラム１３８それぞれの表面１６４に衝突し、帯電表面１６４を選択的に照射して、その表面上に静電潜像を形成する。感光ドラム１３８それぞれの光導電性表面１６４によって、シアン、マゼンタおよび黄のそれぞれの色を表す３つの画像のうちの１つが記録される。４つ目の感光ドラム１３８によって黒画像が記録される。白黒印刷モードでは、この４つ目の感光ドラム１３８だけが使用される。

引き続き図１を参照すると、静電潜像が４つの電子写真ユニット１００のそれぞれの感光ドラム１３８上に記録された後で、４つの第１転写ステップにおいて、中間転写ベルト１１８が１５８方向に進行するとともに、この中間転写ベルト１１８上に、トナー原色それぞれの完全な色画像が構築される。各電子写真ユニットはそれぞれ、感光ドラム１３８のそれぞれの光導電体表面１６４上に固有の色のトナー粒子を塗布する。

図２は、例示的な電子写真印刷機システムのシステムレベルの概略図である。図２に示すように例示的な電子写真印刷機システム２００には、システムコントローラ２０２とマーキングエンジン２０３とを含んでよい。このシステムコントローラには、いくつかある特徴のうちで特にマイクロプロセッサ２０４と帯電装置コントローラ２１２とを含んでよい。

マイクロプロセッサ２０４には、メモリ２０６と、このマイクロプロセッサ２０４によって実行できる格納された実行可能な命令と、を含んでよい。この命令は、実行可能な命令のソフトウェア、ファームウェア、または他の形態で格納されている。たとえば、図２に示すように、他の実行可能な命令セットに加えて、マイクロプロセッサ２０４は、ニー評価器ユニット２１０と更新チャージャ設定点ユニット２０８とを含むか、またはそれらへのアクセスを有してよい。

帯電装置コントローラ２１２には、動作モードコントローラ２１４と診断モードコントローラ２１６とを含んでよい。

電子写真マーキングエンジン２０３には、複数の電子写真マーキングユニット１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃおよび１００Ｄを含んでよい。これらのユニットのそれぞれは、図１に関して上記で説明されており、単一色のトナーで潜像の印刷を支援するように構成されている。それぞれの電子写真マーキングユニットには、帯電装置２２０，２２４，２２８および２３２を含んでよい。これらの帯電装置は、たとえば、帯電装置コントローラ２１２から交流帯電アクチュエータを受け入れるバイアス帯電ローラである。さらに、マーキングエンジン２０３には、画像転写ベルト２３６を含んでよい。この画像転写ベルトは、診断モードの際は各電子写真マーキングユニット１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃおよび１００Ｄからトナーパッチ２３８を受け取り、動作モードの際は階調付けられた画像を受け取る。さらに、マーキングエンジン２０３には、ＥＴＡＣまたはＡＤＣなどのトナー質量センサ２１８を含んでおり、それぞれの電子写真マーキングユニットにより中間転写ベルトに塗布されたトナーパッチの質量を決定できるようにしてもよい。

システムコントローラのマイクロプロセッサ２０４は、動作中に、メモリ２０６中に格納された１つまたは複数のパラメータの値に基づいて診断モードを開始することができる。これらの値は、内部時計および／またはシステムコントローラ２０２によってモニタされる１つまたは複数の印刷機エンジン性能パラメータに基づいて周期的に更新することができる。たとえば、以下で詳細に述べるように、診断モードは、最大ページ計数値を超える印刷ページ計数値および／または最後に診断モードを実行してから最大許容時間周期を超えたことに基づいて開始してよい。

以下で、図３に関してより詳細に述べるように、マイクロプロセッサ２０４からの信号を受信して直ぐにＡＣ帯電アクチュエータ設定点診断モードに入ることによって、帯電装置コントローラ２１２は、所定の範囲内の複数の交流帯電アクチュエータ値でそれぞれのバイアス帯電装置２２０，２２４，２２８および２３２を駆動することができる。それぞれの適用された交流帯電アクチュエータ値についてマーキングエンジン２０３は、質量密度の測定結果を出すことができる。この質量密度測定は、診断モードの際に受け取った新たな交流帯電アクチュエータ値のそれぞれに応答して電子写真マーキングユニットにより出されたトナーパッチのＥＴＡＣの測定結果またはＡＤＣの測定結果に基づいて出される。

ニー評価器ユニット２１０は、トナー質量センサ２１８から受け取ったそれぞれの質量密度測定結果をメモリ２０６に格納することができる。適用した範囲に関連する最後の交流帯電アクチュエータ値が完了し、適用した範囲に関連して出された全てのトナー質量センサ２１８測定結果を受け取り格納した後で、ニー評価器２１０はメモリから格納されたトナーパッチ質量密度値を読み出して、得られた質量ベースの帯電曲線中のニーに関連した交流帯電アクチュエータ値を決定する。

次いで、更新チャージャ設定点ユニット２０８が、質量ベースの帯電曲線中のニーと関連した交流帯電アクチュエータ値の推定値を受け取り新たな設定点値を決定することができる。この新たな設定点値は、マイクロプロセッサ２０４から通常の動作モードで動作しているときにマーキングエンジン２０３中の各バイアス帯電装置のそれぞれに適用される交流帯電アクチュエータ値の制御に用いられる帯電装置コントローラ２１２まで転送することができる。

図３は、本開示による印刷機システムでそれぞれの光導電体用の新たな交流帯電アクチュエータ値を決定する例示的な方法のフロー図である。図３に示すようにこの方法の工程は、電子写真印刷機の立ち上げを有するステップＳ３００で始まりステップＳ３０２に進む。

ステップＳ３０２では、電子写真マーキングエンジン内の光導電体の表面上に電荷Ｖ_{ｃｈａｒｇｅ}を載置するバイアス帯電ローラまたは他の帯電装置を駆動するのに使用される交流帯電アクチュエータピーク間電圧の値、または、交流電流の値を電子写真マーキングシステムコントローラによりアクセス可能な非揮発性メモリに格納された値に設定する。この方法の工程はステップＳ３０４に続く。

ステップＳ３０４では、交流帯電アクチュエータ値が更新されてからの時間を追跡するのに用いるパラメータＴをゼロに設定し、および／または、帯電設定点が更新されてから電子写真印刷機によって生成された印刷ページ数の計数値を保持するページ計数パラメータＰａｇｅＣｏｕｎｔをゼロに設定する。この方法の工程はステップＳ３０６に続く。

ステップＳ３０６では、Ｔが所定の最大持続時間値Ｔ_ｍａｘより少ない持続時間値を保持すれば、または、ＰａｇｅＣｏｕｎｔが最大計数値ＰａｇｅＣｏｕｎｔ_ｍａｘより少ない印刷ページ計数値を保持すれば、この方法の工程はステップＳ３０８まで続く。そうでない場合は、この方法の別の工程がステップＳ３１２に続く。

ステップＳ３０８では、電子写真印刷機が動作する動作モードを決定する格納されたモードパラメータが「動作モード」に設定される。「動作モード」の間は、電子写真印刷機はユーザの要求に応答して印刷出力を生成する。次にステップＳ３１０では、Ｔ値および／またはＰａｇｅＣｏｕｎｔ値が、計数器値および／または電子写真印刷機システムコントローラにより維持されるタイマーに基づいて増大する。この方法の工程はステップＳ３０６に続く。

ステップＳ３１２では、電子写真印刷機が動作する動作モードを決定する格納されたモードパラメータが「診断モード」に設定される。「診断モード」の間は、電子写真印刷機システムコントローラは診断ルーチンをおこなう。この診断ルーチンでは、電子写真印刷機内のそれぞれの光導電体用の新たな交流帯電アクチュエータ値が決定され格納される。この方法の工程はステップＳ３１４に続く。

ステップＳ３１４では、帯電装置コントローラは、所定の範囲内の複数の交流帯電アクチュエータ値によってスイープを開始する。具体的には、ステップＳ３１６で、この帯電装置コントローラは、交流帯電アクチュエータ値の範囲内の次の電圧を選択し、電子写真印刷機内の１つまたは複数の光導電体に命令してステップＳ３１８でトナーパッチを生成させる。このトナーパッチの密度は、ＥＴＡＣセンサまたはＡＤＣセンサなどのトナー質量センサを用いて測定され、この決定された値はシステムコントローラにアクセス可能なメモリストアに格納される。この方法の工程はステップＳ３２０に続く。

ステップＳ３２０で、所定の範囲での最後の帯電値が適用されたと判断されると、この方法の工程はステップＳ３２２に続く。そうでない場合は、この方法の工程はステップＳ３１６に続き、上記で述べたように、所定の範囲での次の帯電値が適用される。

ステップＳ３２２では、システムコントローラは、所定の範囲を通る上記で述べたスイープの際にメモリに格納された複数の格納パッチ密度測定値を読み出し、格納されたパッチトナー質量の測定値に基づいてトナー質量の測定値中のニーを決定する。このトナー質量の測定値は、バイアス帯電装置の交流帯電アクチュエータ値のスイープに対する電子写真マーキングユニット中の光導電体の応答を表す。この方法の工程はステップＳ３２４に続く。

ステップＳ３２４では、システムコントローラが、以下により詳細に述べるようにこの決定したニー値に基づいて新たな交流帯電アクチュエータ値を決定し、電子写真マーキングシステムコントローラがアクセス可能な不揮発性メモリ内にこの新たな交流帯電アクチュエータ値を格納する。これらの新たな交流帯電アクチュエータ値（すなわち、１つの交流帯電アクチュエータ値が電子写真印刷機内のそれぞれの光導電体につき決定される）は、ステップＳ３２６でシステムコントローラによって帯電装置コントローラに与えられる。この帯電装置コントローラは、電子写真印刷機内のそれぞれの光導電体に関連したバイアス帯電装置の制御に用いられる。この方法の工程はステップＳ３２８に続く。

ステップＳ３２８では、帯電設定点が更新されてからの時間を追跡するのに用いるパラメータＴをゼロにリセットし、および／または、帯電設定点が更新されてから電子写真印刷機によって作製された印刷ページ数の計数値を保持するページ計数パラメータＰａｇｅＣｏｕｎｔもゼロにリセットする。この方法の工程はステップＳ３０６に続く。

図３に関して上記で説明したプロセスは、電子写真システムの電源を切るまでシステムコントローラによって周期的に繰り返すことができる。帯電設定点を更新する上記のプロセスの実行間隔は、ユーザ設定可能な値でよく、かつ／またはルックアップテーブルに基づいてダイナミックに更新できるＴ_ｍａｘ値とＰａｇｅＣｏｕｎｔ_ｍａｘ値とに基づいて制御することができる。このルックアップテーブルによって、光導電体のタイプまたはモデル、および／または光導電体の使用年数、および／または電子写真印刷機のシステムコントローラによってモニタされる他の因子などの因子に基づいて、Ｔ_ｍａｘ値および／またはＰａｇｅＣｏｕｎｔ_ｍａｘ値が提供される。

図４は、バイアス帯電装置の交流帯電アクチュエータ値のスイープに応答して生成された光導電体表面電圧の測定プロットである。具体的には、図４では、光導電体上で測定された電圧が、測定された電荷を光導電体上に載置するのに用いられるバイアス帯電ローラ（ＢＣＲ）に供給される交流ピーク間電圧信号の関数としてｙ軸上に示される。図４で示されるデータはＢＣＲの交流ピーク間電圧をスイープし静電電圧計センサで光導電体の表面電圧（Ｖ_{ｃｈａｒｇｅ}）を測定することによって得られた。

図４に見られるように、光導電体の表面電圧のプロットは、初期には適用された交流帯電アクチュエータ値に比例して増大し、次いで、「ニー」として識別される点の先では漸近的になる。以下でより詳細に述べる理由によって、動作モードで印刷されたページの生成に用いるために選択された交流帯電アクチュエータ値は、帯電曲線のニーでの交流帯電アクチュエータ値より大きくなければならない。例示的な実施形態では、この交流帯電アクチュエータは、質量ベース帯電曲線のニーでの交流帯電アクチュエータ値より大きな約１５０〜約２５０ボルトの交流ピーク間電圧とならなければならない。

正電荷の表面上への付着によって、接触型ＡＣ帯電装置を備える電子写真システム中の光導電体の摩耗率が加速されることが知られているので、接触型交流帯電アクチュエータについての作動値の選択は、この光導電体装置の寿命の観点から極めて重要である。したがって、交流帯電アクチュエータの設定を選択するための第２のパラメータは、光導電体上で得られる帯電電圧の均一性である。光導電体上の不均一性によって、出力される印刷物に望まない不均一性が移されることがある。したがって、印刷品質不良の発生を防止するには、交流帯電アクチュエータの値をどう選択するかに関して注意を払わなければならない。

たとえば、図５は、光導電体表面上に付着される正電荷の推測値を、様々なＣＴＬ厚の光導電体のニーより大きな交流帯電アクチュエータ値の関数としてプロットしたものである。図５によって実証したように光導電体上への正電荷の付着量は全ての厚の光導電体表面について劇的に増大する。しかし、より薄い光導電体、たとえば、約９μｍ厚のものは、より厚い光導電体よりも正電荷の付着量がさらに大きく増大する。正電荷がより多く付着することによって各光導電体の劣化率が大きくなる。このような劣化によって最終的に印刷欠陥がもたらされる。したがって、図５に示された結果に基づいて、好ましくは、交流帯電アクチュエータ値をニーに近接して設定して正電荷の不要な蓄積およびこれに対応する光導電体表面の摩耗率の増大を防ぐ。

しかし、プリンタ装置によって出力されるトナーレベルでの一致を実現するために、交流帯電アクチュエータ値は、好ましくは、ニーの右側に設定される。たとえば、図６に、モットル（Ｍｏｔｔｌｅ）周波数ノイズ（ＮＭＦ）基準値を用いて測定したトナー密度の不均一性のプロットをニーより小さな交流帯電アクチュエータ値とニーより大きな交流帯電アクチュエータ値との関数として示す。図６に実証したように、ニーより低いバイアス帯電ローラ電圧の場合に不均一なトナー密度が観察されるが、ニーより高いバイアス帯電ローラ電圧の場合に一致した、すなわち均一なトナー密度が観察される。

それ故、図６および図６に提示したデータを基にして、印刷結果を最適にし、光導電体上の不要な電荷および不要な摩耗を低減させるために、交流帯電アクチュエータ値は、光導電体の帯電結果におけるニーに対応する交流帯電アクチュエータ値に近いがそれより高い値に設定すべきである。

別の考慮すべき考察としては、ニーに対応する交流帯電アクチュエータ値が、湿度、温度、トナーの使用年数、光導電体によって処理されたページ数、および／または光導電体の使用年数などの構成部品の摩耗と環境条件の故に変化することである。

ニーより僅かに大きな交流帯電アクチュエータ値を選択することにより、作製された印刷物に印刷欠陥を伴わずに様々な理由によってニーの位置が僅かに変化することがある。しかし、交流帯電アクチュエータ値をニーに対して相対的に近づけることによって余剰な正電荷を避けることができ、それ故余剰な摩耗を避けることができる。たとえば、例示的な実施形態では、交流帯電アクチュエータ値をニーで設定された交流帯電アクチュエータ値より高く約１００ボルト〜約２００ボルトの交流ピーク間電圧に設定することによって、印刷品質性能と摩耗との両方に関して十分な性能が提供される。

図７は、バイアス帯電ローラ電圧のスイープに応答して生成されたトナー質量測定値のプロットである。

図７に示すように、ＥＴＡＣまたはＡＤＣトナー質量センサによって測定したときの光導電体上に作製されたソリッドパッチ（ｓｏｌｉｄ ｐａｔｃｈ）密度を、適用された交流帯電アクチュエータ値の関数としてプロットすることができる。その挙動は、図１の帯電スイープデータに類似している。

光導電体の質量ベース帯電曲線中のニーの位置は、対応する交流帯電アクチュエータ値として識別することができる。この対応する値からトナー質量センサの読取り値が漸近的になる。図８に、質量ベースの検知技法を用いたニーの位置決めと感光ドラム上の静電電圧計センサを用いたより伝統的な技法を用いたニーの位置決めとの比較を示す。図８に実証したように２つの技法は極めてよい相関関係にある。

たとえば、図８に提示したデータに基づいて、２つの測定技法間には比例関係がある。さらに、図８に提示したデータに基づいて、信頼限界解析をおこなうと、±３６Ｖの信頼限界が９５％であることを示す。したがって、この質量ベースの検知技法は、追加のセンサを追加し、それによって、複雑さとコストのどちらも増大させることなくニーの妥当な（「十分によい」）推定値を与える。

たとえば、例示的な実施形態では、交流帯電アクチュエータ値を質量ベース帯電ニーで設定された交流帯電アクチュエータ値より高く約１５０ボルト〜約２５０ボルトの交流ピーク間電圧に設定することによって、印刷品質性能と摩耗とのどちらに関しても十分な性能が提供される。これらの交流帯電アクチュエータ値の範囲には、決定された交流帯電アクチュエータ値の精度に関する±３６Ｖの信頼限界が考慮されており、また、追加のバッファが付与されて交流帯電アクチュエータ値がニーよりも十分に大きく設定されていない場合、マーキングシステムの印刷出力中の欠陥として現れることがある使用年数および動作条件における変化に対応している。

ニー位置上の±３６Ｖの信頼区間によって、アクチュエータ値の設定でもう少し保守的な手法が提案されて印刷欠陥が残っても、より正確なニー検出技法での２．５倍の向上と比べた推定で光導電体の寿命は２倍の向上が実現できる。このニー検出技法は、たとえば、静電電圧計センサを使用して異なる交流帯電アクチュエータ値に応答して光導電体の帯電をモニタすることである。しかし、感光ドラムそれぞれの上に静電電圧計センサを搭載することによって複雑になるばかりかコストがかさむはずである。

この交流帯電アクチュエータ値は、様々な技法を用いる上記で説明した手法に従って設定してよい。たとえば、例示的な一実施形態では、図２および図３に関して上記で説明した更新チャージャ設定点ユニット２０８は、交流帯電アクチュエータ値を、ニーに対応する交流帯電アクチュエータ値より大きく、１５０ボルトと２５０ボルトとの間の値に設定してよい。別の例示的な実施形態では、この更新チャージャ設定点ユニットは、交流帯電アクチュエータ値を、光導電体の使用年数、光導電体の厚さ、温度、および湿度の関数に基づいたニーに対応する交流帯電アクチュエータ値より大きな値に設定してよい。さらに別の例示的な実施形態では、この更新チャージャ設定点ユニットは、交流帯電アクチュエータ値を、選択された印刷品質属性と選択された運用コスト属性とのうちの少なくとも１つに合致するニーに対応する交流帯電アクチュエータ値より大きな値に設定してよい。さらに別の例示的な実施形態では、この更新チャージャ設定点ユニットは、交流帯電アクチュエータ値を、インラインのトナー均一性センサまたはオフラインのトナー均一性センサを用いたトナー密度均一性の測定に基づいたニーに対応する前記交流帯電アクチュエータ値より大きな値に設定してよい。追加の例示的な実施形態では、前記技法および／または他の技法のうちの１つを実装するいくつかのモードうちの１つからユーザが選択できるようにしてよい。このような実施形態は、単に例示的なものに過ぎない。

例示的な電子写真ユニットの詳細図である。 図１の例示的な電子写真ユニットを取り入れた例示的な電子写真システムのシステムレベルの概略図である。 交流帯電アクチュエータ値を決定する例示的な方法を示すフロー図である。 交流バイアス帯電装置に適用される様々な交流帯電アクチュエータ値に応答して生成された光導電体表面電圧の測定値のプロットである。 様々な光導電体ＣＴＬ厚の場合の、光導電体の帯電曲線中のニーに対応した交流帯電アクチュエータ値以上の交流帯電アクチュエータ値の関数である、光導電体の表面上に付着した正電荷のプロットである。 ニーより小さな交流帯電アクチュエータ値とニーより大きな交流帯電アクチュエータ値との関数である、トナー密度の不均一性のプロットである。 交流帯電アクチュエータ値のスイープに応答して生成されたＡＤＣセンサを用いたトナー質量の測定値のプロットである。 トナーパッチの質量ベースのニー位置データと荷電ベースのニー位置データとの比較である。

符号の説明

１００ 電子写真マーキングユニット、１１８ 中間転写ベルト、１２４ トナー、１３７ ラスタ出力スキャナ、１３８ 感光ドラム、１３９ コリメーティングレンズ、１４１ 多面ミラー、１４８ 予備洗浄サブシステム、１４９ 洗浄サブシステム、１５０ 消去ランプ、１５１ 予備転写サブシステム、１５２ 現像済み画像、１６０ 帯電ステーション、１６４ 光導電体、１６５ 露光ステーション、２００ 電子写真印刷機システム、２０２ システムコントローラ、２０３ マーキングエンジン、２０４ マイクロプロセッサ、２０６ メモリ、２０８ 更新チャージャ設定点ユニット、２１０ ニー評価器ユニット、２１２ 帯電装置コントローラ、２１４ 動作モードコントローラ、２１６ 診断モードコントローラ、２１８ 質量センサ、２２０，２２４，２２８，２３２ 帯電装置、２３６ 画像転写ベルト、２３８ トナーパッチ。

Claims (2)

1. マーキングエンジンによるマーキングの際に用いる交流帯電アクチュエータ値を求める方法であって、
   複数の交流帯電アクチュエータ値で交流バイアス帯電装置に電力を供給することと、
   前記複数の交流帯電アクチュエータ値のそれぞれで電力を供給された前記交流バイアス帯電装置でバイアス電荷を光導電体に印加することと、
   前記複数の交流帯電アクチュエータ値のそれぞれにつき、帯電した前記光導電体上でトナーパッチを現像することと、
   前記各複数の交流帯電アクチュエータ値のそれぞれにつき、塗布された前記トナーパッチ密度を測定することと、
   前記測定されたトナーパッチ密度のプロットの軌跡が急激に折れ曲がる折れ点であるニー（ｋｎｅｅ）に対応する、前記交流バイアス帯電装置に適用される交流帯電アクチュエータ値を決定することと、
   前記測定されたトナーパッチ密度のプロット中のニーに対応する前記交流帯電アクチュエータ値に基づいてマーキング動作をする際に前記交流バイアス帯電装置に電力を供給するのに用いる交流帯電アクチュエータ値を設定することと、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 通常動作モードの際に用いる電力レベルが決定される診断モード支援するマーキングエンジン装置であって、
   複数の電力レベルを選択する診断モードコントローラと、
   前記供給された電力レベルに基づいて光導電体上に電荷を生じさせるバイアス電荷アクチュエータに前記選択された電力レベルのそれぞれを供給する帯電装置コントローラと、
   前記複数の電力レベルのそれぞれにつき、帯電した光導電体上に所定の階調付きパッチを配設するマーキングエンジンユニットと、
   前記複数の電力レベルのそれぞれにつき、前記塗布された階調付きパッチの密度を測定するトナー質量センサと、
   前記塗布された階調付きパッチの測定密度のプロットの軌跡が急激に折れ曲がる折れ点であるニーに対応する帯電バイスアクチュエータに適用される電力レベルを決定するニー評価器ユニットと、
   前記塗布された階調付きパッチの測定密度中のニーに対応する電力の前記レベルに基づいて前記マーキングエンジンユニットの通常の動作モードの際に前記帯電バイアスアクチュエータに電力を供給するのに用いる電力の前記レベルにつき値を設定するチャージャ設定点ユニットと、
   を含むことを特徴とするマーキングエンジン装置。
   

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