(57)【要約】【課題】感光体の帯電の均一性情報を与えるコンパクトな装置を提供する。【解決手段】ゼログラフ印刷装置において、帯電均一性検知スキャナは、感光体の長さに沿った複数の位置において表面電荷を測定するために、少なくとも１つの微小電気機械ベースの静電電圧計装置を含む。感光体の長さに沿って高速走査方向に移動可能に取り付けられた静電電圧計、又は、感光体の長さに沿って間隔を置いた位置に配置された複数の静電電圧計を含む。【選択図】図２
2006330722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電印刷装置であって、
感光体の表面の帯電強度を複数の位置において測定するように配置された、帯電均一性検知スキャナを備え、該帯電均一性検知スキャナが、少なくとも１つの微小電気機械（ＭＥＭＳ）を用いた静電電圧計（ＥＳＶ）を含む、
ことを特徴とする静電印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、静電写真印刷及び／又はゼログラフ・システムに関する。より具体的には、本開示は、ゼログラフ・システム内のマーキング・エンジンにおける感光体の帯電均一性を現場でマシン測定することに関する。
【背景技術】
【０００２】
静電写真システムにおいては、感光体は、ドラム又はベルトなどの機械的支持体によって支持されている。感光体は、該感光体を適切な帯電装置に委ねることによって、全体として均一な電荷に帯電させられる。次いで、感光体上の電荷分布は、例えばレーザなどの放射線を感光体の表面に当てることによって変化させることができる。感光体の適切に帯電した部分には、トナー粒子が静電気的に付着する。次いで、トナー粒子は、電荷の付与によって印刷用紙又は中間ベルトに転写され、該印刷用紙又は中間ベルトの上に所望の像を形成する。電荷は、感光体から印刷用紙を分離する、すなわち「引き離す」のに利用される。
【０００３】
感光体の帯電均一性は、ゼログラフ・システムの印刷物の品質に直接的な関連性を有する。均一な電荷分布のための制御システムは、感光体上に与えられた電荷を監視することが必要であり、感光体の表面電圧を測定する非接触式静電電圧計（ＥＳＶ）の進歩によって可能になった。非接触式ＥＳＶのサイズは、微小電気機械（ＭＥＭＳ）変調技術を基礎として小さくなって、ゼログラフ・システム全体のサイズの縮小化によって小さくなった感光体表面上で利用可能な設置面積の縮小に適合するようになってきた。
【０００４】
ＥＳＶに用いるための例示的な方法及び装置は、米国特許第６，１７７，８００号明細書（特許文献１）において説明されており、その全体の説明が本書に引用されて組み入れられる。特許文献１は、静電結合によって電圧を測定する複数の検出プローブを有する検出プローブ組立体を含む、ＭＥＭベースのＥＳＶ装置を開示する。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，１７７，８００号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
現在行われている研究開発の領域は、経済的で容量拡張性のある一体型プロセス・カートリッジを目標として、静電写真システムの構成要素全体のサイズを縮小して、異なる容積や容量及び消耗寿命を有する一群の小型電子写真複写機に容易に適合させて使用できるようにすることにある。さらに、タンデム（縦列）配置されたより小さな多数のマーキング・エンジンが、機械スループットを高めるように並列エンジンとして用いられる利点もある。
【０００７】
しかしながら、感光体が小さくなるに従って、ウオータフロント（すなわち海岸や水辺のような狭い場所）の制約のために、プロセス制御において用いることができるＥＳＶプローブの数には限界が生じる。感光体に沿った固定位置にＥＳＶプローブを用いることにより、平均帯電電圧に関するフィードバックを得ることはできるが、クロスプロセス（現像）の均一性情報は証明されない。緊密に統合された並列印刷（ＴＩＰＰ）アーキテクチャにおける多数の統合マーキング・エンジン（ＩＭＥ）全体の色の一致を保証するためには、プロセス制御において、感光体の長さ全体にわたる帯電均一性に関してフィードバックできることが望ましい。帯電均一性の走査が、セット・アップ時に、機械の起動中に、又は長時間運転中の所定の間隔で行われる場合には、帯電均一性を回復するためのプロセス制御能力には、以下のことが含まれる。
帯電不均一性が所定のレベルに達した場合には、コロナ発生装置をこするブラシ又はパッドを横切るモータを作動させることによって、帯電装置の自動クリーニングを働かせること；
自動クリーニングが均一性の回復に失敗した場合には、交換又はサービス、すなわち、配線の交換、顧客による交換可能ユニット（ＣＲＵ）の交換などのために、帯電装置又は交換可能ユニット（ＲＵ）をフラグを付けて停止させること；
走査式静電電圧計（ＥＳＶ）によって測定された電圧に基づいて、例えばレーザ等の放射線装置の高速走査の露光強度を修正し、高速走査方向の露光／強度レベルを増加又は減少させることによって均一性の低さを補うこと；及び／又は、
より均一なＩＭＥ（統合マーキング・エンジン）には、面積カバー（占有）率の高いジョブ、すなわち、より均一性を必要とする印刷ジョブを送信して印刷物の良好な均一性及び色一致を保証し、不均一なＩＭＥには、テキスト又はそれほど均一性を必要としないラインタイプ（線形状）のジョブを送信すること。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書において開示される、クロスプロセスの帯電均一性情報を与える装置及び方法の例示的な実施形態は、ＭＥＭＳベースのＥＳＶ装置の小さな設置面積と縮小された実装形態とを利用して、従来は利用できなかった位置及び構成でＥＳＶ装置の取り付けを可能にするものである。
【０００９】
クロスプロセス帯電均一性検知スキャナの例示的な実施形態は、ゼログラフ装置における自動帯電クリーナのスライド部分にＥＳＶを取り付けることを含むことができる。クリーニング装置は、感光体の一方の端部から他方の端部まで光放射線装置の高速走査方向に対して直角の方向にクリーニング・パッド又はブラシを横切る、当該技術分野において既知の送りねじ（リードスクリュー）又は同様の方法を組み込むことができる。プロセスを横切って移動するクリーナの部分にＥＳＶを取り付けることによって、進行中のプロセス全体について表面電圧データを記録することが可能になり、それにより、均一性走査の評価を得ることができる。
【００１０】
クロスプロセス帯電均一性検知スキャナの別の例示的な実施形態は、ＭＥＭＳベースのＥＳＶ装置の小さいサイズを利用して、感光体の長さに沿って間隔を置いた位置に配置される複数のＥＳＶ装置を感光体の低速走査方向に対して垂直な軸線に組み込むことができる。
【００１１】
このように、ゼログラフ装置に組み込まれた、ＭＥＭＳベースのＥＳＶ装置の例示的な実施形態は、ゼログラフ装置が、帯電均一性を評価し、緊密統合並列印刷アーキテクチャ（ＴＩＰＰ）における多数の画像装置全体の色一致を保証することを可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下の詳細な説明は、図１に示されるゼログラフ装置を特に参照するものであり、具体的には、ゼログラフ装置の感光体帯電均一性の測定を現場で実施し、サブシステム及びシステムの定められた設定を自動的に変更して帯電均一性の回復を試みるのに用いることができる装置及び方法に向けられる。
【００１３】
本明細書において説明される原理及び技術は、他の装置及び方法、例えば、カラー・プリンタ及びモノクロ・プリンタ、感光体ドラム及びベルト支持システム、並びに、ラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ）システム及び全幅アレイ（ＦＷＡ）ＬＥＤ像形成などの描画技術を利用する電子写真装置に使用できることを理解すべきである。説明される実施形態は、例示であり、限定的なものではない。
【００１４】
図１は、コピー機又は「レーザ・プリンタ」といった、静電写真及び／又はゼログラフのカラー・マーキング・エンジン１００の構成要素を示す。マーキング・エンジン１００は、タンデム配置された４つのプロセス・カートリッジ１０２〜１０８を含み、各々は、典型的にはシアン、マゼンタ及びイエローの三原色のうちの１つと、さらに必要に応じて黒とを提供することができる。各々のプロセス・カートリッジ１０２〜１０８は、同様に機能することができる。したがって、４つのすべてのプロセス・カートリッジを代表するものとして、１個のプロセス・カートリッジの動作を説明する。
【００１５】
各々のプロセス・カートリッジは感光体１１０を含み、この感光体は、図１〜３においてはドラム１１０として示されるが、ベルト又は他の感光性転写媒体の形態とすることができる。感光体１１０は、静電画像を形成するための電荷保持面を定めるものである。感光体１１０は、プロセス方向Ｐに回転する。
【００１６】
プロセスにおける第１ステップは、感光体１１０の該当する面を初期帯電させることである。この初期帯電は、帯電装置１１２のそばを回転して通過する感光体１１０の表面に静電気を与える帯電装置１１２によって行う。次に、帯電均一性検知スキャナ１２８が、感光体１１０の長さに沿った少なくとも１つの位置において感光体１１０の表面電荷を測定することによって、与えられた電荷の均一性を評価する。その帯電均一性の評価に基づいて、帯電均一性を回復するか、帯電装置１１２を含む顧客による交換可能ユニット（ＣＲＵ）を交換させるか、又は、警告フラグを設定することを試みるいくつかの選択肢が利用可能である。
【００１７】
次いで、感光体１１０の帯電部分は、例えばラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ：図示せず）によって、印刷されるべき所望の画像に対応した形状で選択的に放電される。ラスタ出力スキャナは、一般に、レーザ源及び回転ミラーを備え、それらは当業界で公知の態様で一緒に動作して、印刷されるべき所望の画像に従って感光体１１０表面の特定の領域を放電させる。
【００１８】
レーザを用いて感光体１１０の表面を選択的に放電させることができるが、この目的のために用いることができる他の装置として、ＬＥＤバー、又は、コピー機においては、光源・レンズ・システムを挙げることができる。レーザ源は、入力されるデジタル画像データに従って変調させる（オン・オフ作動させる）ことができ、回転ミラーは、レーザ源からの変調ビームを感光体１１０のプロセス方向Ｐに直交する高速走査方向（主走査方向）に移動させることができる。
【００１９】
感光体１１０の特定の領域が放電された後に、残りの帯電領域は、例えば乾式トナーの供給部を感光体１１０の表面に接触させるか又は接近させる、現像ユニット１１４によって、現像することができる。次いで、現像された画像は、感光体１１０の動きによって、例えば感光体１１０に付着しているトナーを共通の中間転写ベルト１１８に電気的に転写させるバイアス転写ローラすなわち転写ステーション１１６に進めることができる。感光体１１０に残るすべての残留トナーは、クリーニング・ブレード１２０又は同等の装置によって除去することができる。
【００２０】
各々のプロセス・カートリッジ１０２〜１０８が、その画像をベルト１１８に転写した後に、転写ステーション１２２において完全なカラー画像を普通紙のシート１２６などの媒体に転写して、画像を形成することができる。ベルト・クリーナ１２８は、転写ベルト１１８からすべての残留トナーを取り除くことができる。次いで、トナー画像を載せた普通紙のシート１２６は、定着装置１２４を通過させられて、例えばトナーが溶融されて、普通紙のシート１２６に定着される。
【００２１】
図１に示されるカラー・プロセス・カートリッジは、タンデム配置されたカラー・マーキング・エンジン内で作動するものであるが、対応する構成要素が、単一の感光体と単一の露光現像装置とで成るモノクロ・プリンタのように、単一の感光体と複数の露光及び現像装置を有するカラー・マーキング・エンジン内で作動するものでもよい。
【００２２】
さらに、感光体１１０及び帯電均一性検知スキャナ１２８は、より大きな印刷装置に関して、容易に取り外して交換できるカートリッジの一部として構成することができる。こうした取り外し可能なカートリッジは、マーキング材料の供給部及び／又は定着機構をさらに含むものとすることができる。
【００２３】
例示的な実施形態の以下の詳細な説明は、感光体の表面電圧を測定する微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ベースの静電電圧計（ＥＳＶ）装置を組み込んだクロスプロセス帯電均一性走査装置及び方法に特に向けられる。
【００２４】
以下の詳細な説明では、図１に示されるゼログラフ装置と、ＭＥＭＳベースのＥＳＶ装置とを特に参照する。しかしながら、本明細書において説明される原理及び技術は、他のＥＳＶ装置と共に、並びに、他の感光体の構成及び方法において、用いることができることを理解されたい。これらの構成及び方法として、例えば、カラー・プリンタ及びモノクロ・プリンタ、感光体ドラム及びベルト支持システム、並びに、ラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ）システム及び全幅アレイ（ＦＷＡ）ＬＥＤ像形成技術などの描画技術を利用する電子写真装置を挙げることができる。
【００２５】
図２は、マーキング・エンジン１０２及び帯電均一性検知スキャナ１２８の組立体部分を示す例示的な実施形態であり、ケーブル２１８及び２２０を通して帯電装置１１２及び帯電均一性検知スキャナ・インターフェース・ユニット２０６と通信するプロセッサ組立体２０２を含む。プロセッサ組立体２０２は、クリーニング組立体１２０や現像ユニット１１４を含む他の多くの組立体の動作を制御することができる。ゼログラフ装置１００の代替的な実施形態においては、帯電均一性検知スキャナ１２８の動作を制御する個別のプロセッサを含む分散プロセッサを備えるものであってもよい。
【００２６】
単一プロセッサ及び分散プロセッサの両方を組み込むデジタル回路設計は、当業者に知られており、本明細書において説明される例示的な実施形態は限定的なものではない。
【００２７】
図１の帯電均一性検知スキャナ１２８は、スライド可能に取り付けられたＥＳＶ装置２０４をさらに備え、ＥＳＶ装置２０４が感光体１１０を高速走査方向２０１（感光体１１０の長さ方向）に移動する際に、感光体１１０の表面２１２の帯電の強度を測る。ＥＳＶ装置２０４が感光体１１０の長さを横切るようにする方法は、ゼログラフ装置１００に既に配置された構成要素を利用することができる。帯電装置クリーニング組立体１２０は、上述のように、帯電装置１１２のコロナ発生部分からトナー又は他の汚染物質を取り除くのに用いられ、クリーニング・パッド又はブラシを高速走査方向２０１に進めるためのモータとリード・スクリューとして知られるスクリュー・ドライブ等の駆動機構を含む。それと同様に、ＥＳＶ装置２０４は、ケーブル２２２によってプロセッサ組立体２０２に接続されたモータ２１４によって駆動されるスクリュー・ドライブ２１６にスライド可能に取り付けられ、ＥＳＶ装置２０４が高速走査方向２０１に進む際に、感光体１１０の長さに沿って帯電した電荷を測るようにすることができる。なお、モータ２１４及びスクリュー・ドライブ２１６は、クリーニング組立体１２０のパッド又はブラシを駆動させるものと兼用であってもよい。
【００２８】
プロセッサ組立体２０２は、セット・アップ時に、機械のパワーアップ時に、又は長時間運転中の所定の間隔で、感光体１１０の均一性評価走査を開始し、それによりスクリュー・ドライブ２１６を回転させ、ＥＳＶ装置２０４が感光体１１０の長さを横切るようにし、同時に感光体１１０の表面２１２の複数の位置において帯電強度を測定することができる。
【００２９】
次いで、複数の位置において測定された帯電強度は、ケーブル２０８を通してインターフェース・ユニット２０６に送信することができる。ケーブル２０８は、ＥＳＶ装置２０４が感光体１１０の長さ全体にわたって前後に自由に横切ることが可能になるように、十分な長さ及び可撓性をもつものとすることができる。
【００３０】
ＥＳＶ装置２０４の出力信号はデジタル信号とすることができ、デジタル信号は、インターフェース・ユニット２０６によって受信され、次いでプロセッサ組立体２０２に提供される。代替的に、ＥＳＶ装置２０４は、インターフェース・ユニット２０６内のＡ／Ｄコンバータ（図示せず）によってデジタル信号に変換されるアナログ信号を出力することができる。Ａ／Ｄコンバータは当業者には既知であり、Ａ／Ｄコンバータの特定の実装形態は、限定的なものではない。ＥＳＶ装置２０４の出力がアナログであるかデジタルであるかに関わらず、感光体表面上の間隔を置いた位置において測定された複数の電圧測定値は、感光体１１０の帯電均一性を判断するプロセッサ組立体２０２への入力となる。
【００３１】
図３は、図１の帯電均一性検知スキャナ１２８の別の例示的な実施形態を示すものであり、間隔を置いた配置された、複数のＥＳＶ装置３０４〜３１０からの入力を受信するインターフェース・ユニット３１２を備える。各々のＥＳＶ装置は、感光体１１０の長さに沿った所定の位置において約３〜６ｍｍの極めて狭い設置面積(waterfront footprint)を呈する。図３に示される例示的な実施形態は、移動可能な単一のＥＳＶ装置を実装するには適さないか、望ましくないか、又はコストがかかる可能性のある特定の用途において有利な場合がある。こうした用途として、例えば、駆動機構を有する自動クリーニング装置を持たない電子写真装置、又は、ＥＳＶ装置の単価が多数のＥＳＶ装置を設置することができるようなものである場合を挙げることができる。
【００３２】
図２におけるプロセッサ組立体２０２と同様に、プロセッサ組立体３０２は、複数の電圧測定値に基づいて帯電均一性を評価する。しかしながら、図２に示される実施形態とは異なり、複数の電圧測定値は、間隔を置いた複数のＥＳＶ装置３０４〜３１０から得られる。ＥＳＶ装置３０４〜３１０の各々の出力は、電線３１４でインターフェース・ユニット３１２に送られ、プロセッサ制御の下で、インターフェース・ユニット３１２内のアナログ・ゲート及びＡ／Ｄコンバータによってゲート制御され、測定された電圧をＥＳＶ装置３０４〜３１０の各々からプロセッサ組立体３０２に選択的に出力することができる。
【００３３】
別の例示的な実施形態は、図２に示される移動可能なＥＳＶ装置２０４からの可撓性ケーブル２０８のために固定された取り付け箇所を必要とすることなく、インターフェース・ユニット３１２内に含まれるアナログ・ゲート、Ａ／Ｄコンバータ、及び残りの論理回路をプロセッサ組立体３０２に配置することができる。本明細書において説明される帯電均一性の診断機能を実施するのに必要な構成要素の物理的な位置は、製造上の分析に基づくものであり、限定的なものではない。
【００３４】
図４は、図２に示されるような帯電均一性検知スキャナの実施形態の例示的な機能ブロック図を示す。上述のように、プロセッサ組立体２０２は、均一性検知スキャナ１２８、帯電装置１１２、クリーニング組立体１２０、及び現像ユニット１１４を制御することができる。プロセッサ組立体２０２は、プロセッサ４０２と、該プロセッサ４０２にアクセス可能なメモリ４０４と、帯電装置１１２及び駆動機構２１４を含む他の部分組立体への制御リード線２１８、２２２とを含む。
【００３５】
メモリ４０４に格納されるプログラム命令コードは、感光体１１０の評価された帯電均一性に基づいて、プロセッサ４０２が、帯電均一性検知スキャナ１２８、帯電装置１１２及び駆動機構２１４の動作を制御するように構成することができる。具体的には、プログラム命令コードは、ＥＳＶ装置２０４によって取得された、感光体１１０の間隔を置いた複数の測定値に基づいて、帯電均一性を評価するようにプロセッサ４０２に命令することができる。帯電均一性は、例えば、間隔を置いた電圧測定値の統計的平均として求めることができる。低い均一性と、特定の位置における平均からの偏差を含むものとすることができる他の計算結果とにより、均一性を回復したり診断及びＣＲＵ交換を始めたりする試みを自動的に開始させることができる。
【００３６】
上述のように、プロセッサ４０２及びメモリ４０４の実装形態は、限定的なものではなく、帯電均一性検知スキャナ１２８の機能を実行するプログラム命令コードは、別のメモリ装置内に組み込むか、又はゼログラフ装置１００内の別のプロセッサによってアクセスすることができる。
【００３７】
帯電均一スキャナ１２８の例示的な実装形態は、装置のセット・アップ時に、装置のパワーアップ時に、又は長時間運転中の所定の間隔で行われる均一性走査を含むことができる。プログラム命令コードは次の構成にすることができる。すなわち、ＥＳＶ装置２０４が、時間的な間隔をおいて感光体の長さを横切って電圧レベルを測定するように駆動機構２１４を作動させること；複数の測定値に基づいて帯電均一性を評価すること；評価された帯電性に基づいて、制御プロセッサ４０２がさらに帯電均一性を回復しようと試みること；を行う構成にでき、前記制御プロセッサ４０２の、帯電均一性の回復の試みは、付与した電荷の強度を制御すること及び／又は光放射線装置によって与えられる放電レベルを調整すること、帯電装置１１２の自動クリーニングを指示すること、及び、保守フラグを設定すること及び／又は顧客による交換ユニット（ＣＲＵ）の交換の必要性を指摘する保守レポート又はメッセージを生成すること、のうちの１つ又は複数によって行うようにできる。
【００３８】
図３において具体化される均一性検知スキャナを示すブロック図は、単一のＥＳＶ装置を複数のＥＳＶ装置に置換するともに、駆動機構を作動させる制御論理回路／プログラムを含まないものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】感光体のクロスプロセス帯電均一性を求めるための帯電均一性検知スキャナを含む静電写真プリンタ又はゼログラフ・プリンタの構成要素を示すゼログラフ装置の立面図である。
【図２】感光体の長手方向に沿った方向に移動可能な微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ベースの静電電圧計（ＥＳＶ）装置を含む、図１のゼログラフ装置の例示的な実施形態を示す図である。
【図３】感光体の長さに沿って間隔を置いた複数のＭＥＭＳベースのＥＳＶ装置を含む、図１のゼログラフ装置の例示的な実施形態を示す図である。
【図４】図１〜図３の帯電均一性検知スキャナの例示的な機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００４０】
１００：カラー・マーキング・エンジン
１０２〜１０８：プロセス・カートリッジ
１１０：感光体
１１２：帯電装置
１１４：現像ユニット
１１６：転写ステーション
１１８：転写ベルト
１２０：クリーニング組立体
１２２：転写ステーション
１２６：普通紙のシート
１２４：定着装置
１２８：帯電均一性検知スキャナ
２０１：高速走査方向（主走査方向）
２０２：プロセッサ組立体
２０４：ＥＳＶ装置
２０６：インターフェース・ユニット
２０８：ケーブル
２１２：感光体表面
２１４：駆動機構
２１６：スクリュー・ドライブ
２１８：ケーブル
２２０：ケーブル
２２２：ケーブル
３０２：プロセッサ組立体
３０４〜３１０：ＥＳＶ装置
３１２：インターフェース・ユニット
３１４：電線
４０２：プロセッサ
４０４：メモリ
【図１】
2006330722.tif 000003
【図２】
2006330722.tif 000004
【図３】
2006330722.tif 000005
【図４】
2006330722.tif 000006