(57)【要約】【課題】プリント媒体の特性に基づいて電子写真撮像の品質を最適化する装置および方法を提供する。【解決手段】通常の画像転写プロセスを中断することなくプリント媒体の特性を求めるために、本発明は、センサの一部としてのローラ（３６）を用いる。プリント媒体がローラ（３６）間にあるときに、ローラおよびプリント媒体は抵抗−キャパシタンス回路を形成している。抵抗−キャパシタンス回路にパルスが印加され、抵抗−キャパシタンス回路のステップ応答が定期的にサンプリングされる。サンプルは、時間の対数をとって取得されてもよい。結果として生じる応答に基づいて、コントローラ（３０）がプリント媒体の抵抗（Ｒm）およびキャパシタンス（Ｃm）を計算し、転写バイアス電圧等の撮像パラメータを、最適の画像転写に合わせて調整する。全最適化プロセスは、プリント媒体がローラ（３６）を通過する時点と撮像転写が実行される時点との間に行われる。
2005515480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体上に画像を生成するシステムにおいて、
第１のローラおよび第２のローラであって、前記媒体は前記第１のローラと前記第２のローラとの間で搬送され、該各ローラおよび前記媒体は抵抗−キャパシタンス回路を形成する、第１のローラおよび第２のローラと、
前記第１および第２のローラに結合して、前記媒体のキャパシタンスおよび抵抗を求める監視回路であって、
前記第１のローラに結合し、前記媒体にパルスを印加する、パルス整形回路と、
前記第２のローラに結合し、前記抵抗−キャパシタンス回路のステップ応答を検知する検知回路と、を備える監視回路と、
を備える装置。
【請求項２】
前記パルス整形回路は電圧発生器を備える請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記検知回路は、
前記第２のローラに結合する第１の端子を有するコンデンサーと、
前記コンデンサーの前記第１の端子に結合する第１のボルテージフォロアと、
を備える請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１および第２のローラは導電性材料で構成されている請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第１および第２のローラはスクエアリングローラである請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記検知回路は出力信号を生成し、前記装置は、
転写ローラと、
コントローラであって、
前記検知回路に結合し、該検知回路の前記出力信号を受け取ってコンディショニング信号を生成する、コンディショニング回路と、
前記コンディショニング回路に結合し、前記抵抗−キャパシタンス回路の前記ステップ応答を測定して前記媒体のキャパシタンスおよび抵抗を計算する、システムコントローラ回路と、
前記システムコントローラ回路に結合し、前記キャパシタンスおよび前記抵抗に基づいて撮像パラメータの最適値を求める、最適化ユニットと、
前記撮像パラメータの前記最適値を前記転写ローラに適用する、転写バイアスコントローラと、を備えるコントローラと、
をさらに備える請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記コンディショニング回路はアナログデジタル変換器を備える、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記最適化ユニットは、
キャパシタンスおよび抵抗の特定の値に対する、予め計算した撮像パラメータの値を含むルックアップ表
を備える、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記最適化ユニットは、
キャパシタンスおよび抵抗の値を用いて最適の撮像パラメータを計算する、処理ユニット
を備える請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
前記転写バイアスコントローラは転写バイアス電圧を調整する請求項６に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１のボルテージフォロア出力端子に結合する電圧増幅器をさらに含む請求項３に記載の装置。
【請求項１２】
抵抗−キャパシタンス回路を形成する媒体上の電子写真画像生成を最適化する方法であって、
前記媒体にパルスを印加するステップと、
前記抵抗−キャパシタンス回路のステップ応答を監視するステップと、
前記ステップ応答に基づいて前記媒体の少なくともキャパシタンスおよび抵抗を求めること、
少なくとも前記キャパシタンスおよび抵抗に基づいて、撮像パラメータを調整して前記媒体上に電子写真画像を生成するステップと、
を含む方法。
【請求項１３】
前記パルスを印加するステップは、第１のローラが前記媒体に接触するときに電圧信号を供給することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記監視するステップは、
前記電圧信号で表される前記ステップ応答を検知するステップと、
前記検知に基づいて前記ステップ応答を測定するステップと、
を含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記媒体を第１のローラと第２のローラとの間で搬送するステップをさらに含み、前記電圧は、前記第１のローラによって生成され前記第２のローラによって感知される請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記感知されたステップ応答をデジタル信号に変換するステップをさらに含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記測定するステップは、前記ステップ応答を定期的にサンプリングすることを含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記測定するステップは、前記パルスの前、間、および後に行われる請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記調整するステップは、
前記媒体の前記キャパシタンスおよび前記抵抗に基づいて最適の撮像パラメータを取得するステップと、
前記最適の撮像パラメータを転写ローラに適用するステップと、
を含む請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
前記取得するステップは、
メモリ内に記憶されているルックアップ表から、最適の撮像パラメータの予め計算した値にアクセスするステップ
を含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記取得するステップは、
前記キャパシタンスおよび前記抵抗の値を用いて最適の撮像パラメータの値を計算するステップ
を含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記撮像パラメータは転写バイアス電圧である請求項１２に記載の方法。
【請求項２４】
前記調整するステップは、
前記媒体が転写バイアスローラに達する前にまたは達する時点で前記撮像パラメータを転写バイアスローラに適用するステップ
を含む請求項１２に記載の方法。
【請求項２５】
前記印加することおよび前記監視することは、前記媒体が静止している間に行われる、請求項１２に記載の抵抗−キャパシタンス回路を形成する媒体上の電子写真画像生成を最適化する方法。
【請求項２６】
前記印加するステップおよび前記監視するステップは、前記媒体が動いている間に行われる請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザープリンタ等の電子写真装置に関し、詳細には、電子写真装置による媒体タイプの判定に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント媒体上に画像を形成する電子写真プロセスは、当該技術分野において既知である。通常、このようなプロセスは、感光材料を有するドラムや連続ベルトの形で設けてもよい光受容体を帯電させるという、最初の段階を含む。その後、光受容体の帯電した領域を露光して光像（light image）にすることによって、または、帯電した領域をレーザー光線で走査することによって、光受容体上に静電潜像が生成される。静電潜像の光受容体上への生成に発光ダイオードアレイを用いてもよい。
【０００３】
静電潜像が上に配置されている光受容体に、トナー粒子を塗布して、トナー粒子が静電潜像に転写されるようにしてもよい。その後、トナー粒子は光受容体からプリント媒体に転写される。トナー粒子の媒体への転写を伴うこのプロセスを、本明細書において画像転写プロセスと呼ぶ。しばしば、この画像転写プロセスの後に定着プロセスが続き、トナー粒子をプリント媒体上に定着させる。次のプロセスは、次回のプリントサイクルに備えて光受容体をクリーニングするすなわち回復させることを含んでもよい。
【０００４】
媒体に供給されるトナー画像の最終的なプリント品質には、２つの撮像パラメータが大きく影響を及ぼす。この撮像パラメータとは、画像転写プロセス中に媒体に印加される電場と、定着プロセス中に加えられる熱エネルギーである。そしてまた、媒体に印加される電場および定着プロセス中に移動する熱エネルギーは、プリント媒体の坪量（basis weight）および含水率の影響を受ける。坪量と含水率とは、ある特定の環境における所与のプリント媒体についての、絶縁厚さ（dielectric thickness）、熱容量、および熱伝導率の差として現れる。
【０００５】
画像転写プロセス中に適用される撮像パラメータの最適値は、プリント媒体の抵抗およびキャパシタンスによって決まる。しかし、大部分の従来の電子写真装置は、すべてのプリント媒体について、画像転写プロセス中に所定の１組の撮像パラメータを用いる。用いる特定のプリント媒体に合わせて撮像パラメータをカスタマイズしないと、結果的に、画像品質が最適とは言えなくなってしまう可能性がある。プリント媒体の抵抗率に合わせて撮像パラメータをカスタマイズしないと、特に、製品（output）が美しくなくなる可能性が高い。プリント媒体の抵抗率は広くさまざまにわたっているからである。例えば、紙と透明シートとは、ともに一般的なプリント媒体であるが、それらの有する抵抗率は、約６桁異なる可能性がある。大部分の転写システムは、所定の設計範囲の抵抗（抵抗は、抵抗率および物理的寸法の関数である）を取り扱うよう設計されているので、紙上への画像転写を最適化するよう撮像パラメータを設定することによって、結局、透明シート上への出力の品質が最適とは言えなくなり、逆の場合も同様である。
【０００６】
したがって、電気的特性（例えば、プリント媒体のキャパシタンスおよび抵抗）を求めて高品質画像を生成することができる電子写真装置および方法が必要とされている。
【０００７】
［発明の概要］
本発明は、プリント媒体のタイプに合わせて撮像パラメータを調整し、それによってすべてのプリント媒体について最適のプリント品質を達成する電子写真撮像装置用の装置および方法を含む。本発明によれば、電子写真撮像装置における１組のローラは、装置のシャシから絶縁され監視回路に接続された導電性材料でできている。監視回路は、第１のローラに接続されたパルス形成回路と、第２のローラに接続された検知回路とを含む。パルス形成回路はコンデンサーを含み、したがって、ローラ間に媒体が配置されると、抵抗−キャパシタンス回路が形成される。パルス形成回路は、媒体にパルスを印加し、検知回路は、抵抗−キャパシタンス回路のステップ応答を測定する。測定したステップ高さおよび応答の勾配に基づいて、プリント媒体の抵抗およびキャパシタンスを計算することができる。次にこの抵抗およびキャパシタンスを用いて、転写バイアス電圧等の撮像パラメータの最適値を求める。
【０００８】
ステップ応答は、電圧検知回路からの応答電圧をサンプリングし、これらのサンプルを用いてプリント媒体の抵抗およびキャパシタンスを計算することによって、求められる。最適の撮像パラメータは、計算によってまたは予め導き出した最適値を含むルックアップ表にアクセスすることによってのどちらかで求められる。次に、求めた最適値に合わせて、撮像パラメータが調整される。この最適化プロセスは、第１のローラと第２のローラとの間をプリント媒体が通過する時点と、撮像が行われる時点との間で行われる。測定は、媒体が移動している状態で行ってもよいが、媒体が一時的に静止した状態（例えば、１２０ｍｓの間）で測定を行うことによって、結果の精度が上がる。したがって、本発明の最適化プロセスは、プリント媒体を搬送する１組のローラを用いることによる実施を容易にするだけでなく、プリント媒体が撮像装置を通って動いている間に、最適の撮像パラメータを求めて適用する方法もまた提供する。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態を、以下の添付図面を参照して以下で説明する。
【００１０】
［発明の詳細な説明］
図１は、本発明を実施する例示的な電子写真装置１０を示す。図示の電子写真装置１０は、電子写真プリンタやエレクトログラフィック（electrographic）プリンタ等の静電複写（electrostatographic）プリンタを含む。他の実施形態において、電子写真装置１０は、ファクシミリや複写機の構成等、他の構成で提供される。
【００１１】
図示の電子写真装置１０は、内部構成要素（図１には示さず）を収容するよう配置されたハウジング１２を含む。ハウジング１２の上面には、ユーザインターフェース１４が設けられている。例示的な構成において、ユーザインターフェース１４は、キーパッドおよびディスプレイを含む。ユーザは、ユーザインターフェース１４のキーパッドを利用して、電子写真装置１０の動作を制御することができる。さらに、ユーザは、ユーザインターフェース１４のディスプレイを用いて電子写真装置１０の動作を監視することができる。ハウジング１２の上部内には、アウトフィードトレイ（Outfeed tray）１６もまた設けられている。アウトフィードトレイ１６は、出力されたプリント媒体を受け取るよう整えられ配置されている。アウトフィードトレイ１６は、プリント媒体を電子写真装置１０から便利に取り出せるよう保管する。例示的なプリント媒体としては、紙、透明シート、封筒、等が含まれる。
【００１２】
図２は、電子写真装置１０の例示的な構成のさまざまな内部構成要素を示す。図示の電子写真装置１０は、媒体供給トレイ２０、イメージャ２４、現像アセンブリ２６、定着器２８、およびコントローラ３０を含む。電子写真装置１０を貫いて、媒体経路３２が設けられている。媒体経路３２に沿って複数のローラが設けられて、プリント媒体を、媒体供給トレイ２０からアウトフィードトレイ１６に向かって下流向きに案内する。すなわち、図２は、媒体経路３２に沿ってプリント媒体を案内する、ピックローラ３４と、スクエアリングローラ（squaring rollers）３６と、搬送ローラ３８と、位置決めローラ４０と、コンベア４２と、送出ローラ４４と、出力ローラ４６とを含む。スクエアリングローラ３６ａ、３６ｂは、それぞれパルス整形回路２２ａと電圧検知回路２２ｂとに接続されている。パルス整形回路２２ａと検知回路２２ｂとは、監視回路２３を構成している。スクエアリングローラ３６と監視回路２３との組合せを、本明細書においてセンサ４８と呼ぶ。
【００１３】
電子写真装置１０は、説明するプリンタ構成において画像を受け取るよう構成された、入力装置５０を含む。例示的な入力装置５０は、関連するコンピュータまたはネットワーク（図示せず）に結合したパラレル接続を含む。そのような結合したコンピュータまたはネットワークは、電子写真装置１０内で生成される画像に対応するデジタルファイル（例えば、ページ記述言語（ＰＣＬ）ファイル）を提供することができる。
【００１４】
現像アセンブリ２６は、媒体経路３２に隣接して配置され、画像を形成するトナー等の現像剤を供給する。現像アセンブリ２６は、例えば、そのような現像剤を供給する使い捨てカートリッジとして実施される。
【００１５】
センサ４８は、プリント媒体がローラ間に配置されると電圧信号（例えば、パルス）をプリントに印加し、媒体のその電圧信号への応答を監視する。電圧信号の印加と応答の監視とは、プリント媒体が一時的に、例えば１２０ｍｓの間、ローラ間で停止するときに行われてもよい。または、電圧信号の印加と応答の監視とは、プリント媒体がローラ間を動いている間に動的に行われてもよい。本発明によれば、プリント媒体の抵抗およびキャパシタンスは、センサ４８によって監視される応答に基づいて計算される。さらに、センサ４８は、プリント媒体の厚さ等の物理的寸法を監視することもできる。プリント媒体の物理的厚さの監視についてのさらなる詳細は、「Electrophotographic devices and Sensors Configured to Monitor Media,and Methods of Forming an Image Upon Media」という名称のJeffrey S.Weaver他への米国特許第６，１５７，７９３号において提供されている。米国特許第６，１５７，７９３号は、参照によりその全体が本明細書に援用される。
【００１６】
イメージャ２４は、媒体経路３２に隣接して配置され、現像剤６１をプリント媒体上にデポジットして、入力装置５０を経由して受け取られる画像を生成する。定着器２８は、電子写真装置１０内で、媒体経路３２に隣接し、イメージャ２４から下流に配置されている。定着器２８は、現像剤を媒体に定着させる。
【００１７】
図３は、電子写真装置１０内で行われる画像転写プロセスのさらなる詳細を示す。図示のイメージャ２４は、撮像ローラ５２および転写ローラ５４を含む。撮像ローラ５２は、入射光がない状態では絶縁し光が当たると導電性になる、光導電体である。他の構成において、撮像ローラ５２はベルトとして実施されてもよい。
【００１８】
撮像ローラ５２は、図３に関して時計回りの向きに回転する。回転する撮像ローラ５２の表面は、帯電ローラ５６等の帯電装置によって一様に帯電する。説明する構成において、帯電ローラ５６は、撮像ローラ５２の表面上に負の電荷を供給する。撮像ローラ５２の帯電した表面を横切ってレーザー装置５８がスキャンし、撮像ローラ５２上の、トナーをプリントする領域を選択的に放電させることによって、形成する画像を書き込む。撮像ローラ５２に隣接して、現像器（Developer）６０が現像剤６１を塗布する。負に帯電した現像剤６１は、画像に対応する、撮像ローラ５２上の放電した領域に引き寄せられ、撮像ローラ５２上の帯電した領域からは反発される。
【００１９】
媒体経路３２に沿って移動している媒体シート１８は、転写ポイント６２において撮像ローラ５２と転写ローラ５４との間を動く。転写ポイント６２において、媒体シート１８は撮像ローラ５２と転写ローラ５４とに接触する。媒体シート１８は、個々のシートを含んでもよく、連続するウェブの１シートを含んでもよい。現像剤を含む現像した画像は、転写ポイント６２において媒体シート１８に転写される。転写ローラ５４にはバイアス電圧が印加され、媒体シート１８を貫く電場を誘導する。誘導される場の大きさは、バイアス電圧、媒体シート１８の抵抗率、および媒体シート１８の絶縁厚さによって求められる。以下に詳細に説明するように、媒体タイプに合わせてバイアス電圧等の撮像パラメータを調整して、現像剤６１の最適の転写を行うことができる。
【００２０】
誘導される電場によって、現像剤６１が撮像ローラ５２から媒体シート１８に転写される。撮像ローラ５２上に残留する現像剤（図示せず）を、クリーニングステーション６４において取り除いて、撮像ローラ５２に次回の画像の備えをさせてもよい。
【００２１】
媒体シート１８は、イメージャ２４から定着器２８に移動する。定着器２８は、定着ローラ６６および加圧ローラ６８を含む。定着ローラ６６と加圧ローラ６８とは、定着ポイント６９において接触する。定着ローラ６６は、好ましくは、媒体シート１８上の現像剤６１および媒体シート１８自体に熱流動（heat flux）を与える内部加熱素子を含む。そのような熱流動を定着ローラ６６から加えることによって、現像剤６１を媒体シート１８に密着して定着させる。最適の定着を行う定着ローラ６６の温度は、現像剤６１の特性、媒体シート１８の速度、媒体シート１８の表面仕上げ、および媒体シート１８の熱伝導率と熱容量、によって決まる。媒体の特性に応答した定着プロセスの制御については、「Electrophotographic devices,Fusing Assemblies and Methods of Forming an Image」という名称で、１９９９年７月６日出願の、Michael J.Martin、Nancy Cernusak、John Hoffman、Jeffrey S.Weaver、James G.BearssおよびThomas Camisが発明者であり、出願番号が第０９／３４８，６５０号であり、参照により本明細書に援用される米国特許出願において、詳細に説明されている。
【００２２】
図４は、コントローラ３０の構成要素を示す。コントローラ３０の例示的な実施形態は、コンディショニング回路（conditioning circuitry）７０、システムコントローラ７２、最適化ユニット７３（メモリであってもよい）、定着器コントローラ７４、および転写バイアスコントローラ７６を含む。さらに、コントローラ３０はまた、アナログ電力回路（図示せず）等、他の回路も含んでもよい。図示の配置（arrangement）において、コンディショニング回路７０はセンサ４８に結合し、定着器コントローラ７４は定着ローラ６６に結合し、転写バイアスコントローラ７６は転写ローラ５４に結合している（センサ４８、定着ローラ６６、および転写ローラ５４は、図２に示す）。多数のプロセッサを用いてセンサ４８を作ることができる。例えば、コンディショニング回路７０とシステムコントローラ７２とを含むモトローラ社の６８ＨＣ０８を用いてもよい。または、フォーマッタやＤＣコントローラ等のプロセッサ等、プリンタ１０内にあるプロセッサを用いてもよい。フォーマッタは、ページ記述言語をドットに変換し、それらのドットをレーザーに送る。ＤＣコントローラは、紙供給、モータ、および電圧等、プリンタ１０の各部分を制御する。
【００２３】
説明する実施形態において、システムコントローラ７２は、プリントエンジン制御動作を実施するデジタルマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラを備える。システムコントローラ７２は、コントローラ３０のソフトウェアまたはファームウェアとして提供される１組の命令を実行するよう構成されている。定着器コントローラ７４は、定着ローラ６６を制御するよう動作し、転写バイアスコントローラ７６は転写ローラ５４を制御するよう動作する。
【００２４】
転写ローラ５４は、撮像パラメータにしたがって、現像剤６１を撮像ローラ５２から媒体シート１８に引き寄せるよう動作する。バイアス電圧等の撮像パラメータが転写ローラ５４に適用される。本発明によれば、撮像パラメータは、用いる媒体のタイプに合わせて画像転写の品質を最適化するよう、調整することができる。
【００２５】
説明する実施形態において、電圧信号に対するプリント媒体の応答を監視するセンサ４８が設けられる。本説明は信号を電圧信号として説明するが、当業者であれば、電流信号等の媒体による可測応答を生成する他のいかなるタイプの信号を用いてもよいことを理解しよう。すなわち、センサ４８は、媒体の定性的および／または定量的特性を求めまたは監視して、そのような定性的および／または定量的特性を示す特性信号を、コンディショニング回路７０を通じてコントローラ３０に出力するよう構成されている。コントローラ３０は、センサ４８から発生した特性信号を受け取り、それらの信号に応答してイメージャ２４の撮像パラメータを調整する。他の実施形態において、センサ４８はまた、周囲状態（例えば、温度、湿度等）も監視して、コントローラ３０が、撮像パラメータを調整する間に周囲状態を考慮することができるようにしてもよい。
【００２６】
コントローラ３０のコンディショニング回路７０は、センサ４８から信号を受け取り、調整した（conditioned）信号をシステムコントローラ７２に印加する。例示的なコンディショニング回路７０は、センサ４８の信号から不所望のスパイクやノイズを除去するフィルタリング回路を含んでもよい。コンディショニング回路は、例えば、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器やバッファを含んでもよい。
【００２７】
コントローラ３０の最適化ユニット７３は、ルックアップ表を記憶しているメモリであってもよい。ルックアップ表は、定着器コントローラ７４および転写バイアスコントローラ７６に適用してそれぞれ定着プロセスおよび画像転写プロセスを制御することができる、値を含む。システムコントローラ７２は、媒体シート１８の特性によって、最適化ユニット７３内に記憶されているルックアップ表にインデックスを作成する。ルックアップ表内の値は、転写バイアスコントローラ７６についての、経験的に導出した最適の撮像パラメータであってもよい。最適の撮像パラメータは、キャパシタンスおよび抵抗等、媒体の特性を用いて計算しておいてもよい。媒体シート１８がイメージャ２４に達する前に、センサ４８の信号から計算される媒体シート１８の特性に基づいて、ルックアップ表へのアクセスが行われる。アクセス時間が短いので、画像転写プロセスが行われる時点までに、転写バイアス等の撮像パラメータを調整しかつ適用することができる。最適化ユニット７３は、キャパシタンスおよび抵抗のそれぞれの組に基づいて最適の撮像パラメータを計算する、処理ユニットを含んでもよい。
【００２８】
システムコントローラ７２は、最適化ユニット７３にアクセスし、転写バイアス電圧等の最適な撮像パラメータを取得し、転写バイアスコントローラ７６に制御信号を送る。すると転写バイアスコントローラ７６は、コントローラ３０を通じて、必要な電圧を転写ローラ５４に印加する。したがって、イメージャ２４の撮像パラメータ（例えば、転写バイアス電圧）は、コントローラ３０から受け取られる制御信号に応答して調整される。
【００２９】
図５は、転写ポイント６２における撮像ローラ５２から媒体シート１８への現像剤６１の転写を含む、画像転写プロセスを示す。図５は、転写ポイント６２における、撮像ローラ５２と転写ローラ５４との間の媒体シート１８を示す。撮像ローラ５２は接地されていて、基準電圧を供給する。転写ローラ５４は、正の電圧源５３に結合している。正の電圧源５３は、いくつかの実施形態においては、コントローラ３０内に含まれていてもよい。転写バイアスコントローラ７６は、転写ローラ５４に印加される電圧バイアスを調整し、それによって、センサ４８からの応答信号に基づいて現像剤６１の転写を最適化する。
【００３０】
撮像ローラ５２と転写ローラ５４との間の電位のために、撮像ローラ５２と転写ローラ５４との間には電場が発生する。発生した電場は、接触する転写ポイント（transfer point of contact）６２において、撮像ローラ５２から転写ローラ５４に向かって媒体シート１８上に現像剤６１を引き寄せる結果につながる。
【００３１】
転写ポイント６２において発生する最適のトナー転写電界（toner transfer fields）は、媒体シート１８のキャパシタンスおよび抵抗によって決まる。したがって、転写ローラ５４に印加される転写バイアス電圧はさまざまであり、異なる媒体タイプに合わせて最適の転写レベルを提供する。所与の媒体タイプに合わせて転写レベルを最適化することによって、撮像ローラ５２から媒体シート１８への現像剤６１の転写効率が高くなる。さらに、転写電界を最適化することはまた、ＣａＣＯ3やタルク（ケイ酸マグネシウム）等の不所望のくずを、撮像ローラ５２または定着器の膜表面の上に蓄積させるのではなく、媒体シート１８上に保持するのにも役立つ。
【００３２】
図６は、本発明による、スクエアリングローラ３６、パルス整形回路２２ａ、および検知回路２２ｂを含むセンサ４８の概略図である。いくつかの実施形態において、センサ４８は、スクエアリングローラ３６の代わりに、給紙ローラ（feed rollers）またはその他のローラを含んでもよい。既に電子写真装置１０の一部であるローラを用いてプリント媒体の特性を求めることは、実施を促進し実施のコストを低減する点で有利である。スクエアリングローラは、媒体シート１８の整列を修正して媒体のスキューを最小限にし、媒体シート１８を媒体経路３２に沿って搬送する。媒体にスキューがあると、プリントした画像が媒体シート１８に対してスクエア（square）ではなくなり、製品が美しくなくなる結果になる。これに対して、給紙ローラは媒体シート１８を、整列を修正することなく媒体経路３２に沿って動かす。スクエアリングローラに関するさらなる詳細は、参照により本明細書に援用される「Apparatus for Detecting Media Leading Edge and Method for Substantially Eliminating Pick Skew in a Media Handling Subsystem」という名称の、Jason Quintanaへの米国特許第５，４６６，０７９号において提供されている。
【００３３】
本発明によれば、スクエアリングローラ３６の表面は、導電性材料でできており、電子写真装置１０のその他の部分から絶縁されている。一方のスクエアリングローラ３６の表面は金属（例えば、鋼）でできていてもよく、他方のスクエアリングローラ３６の表面は従来の導電性ゴムでできていてもよい。この導電性ゴムは、デュロメータが４５から５５（Ａスケール）であり、接触抵抗が１０ｋΩよりも低く、金属ローラとこの導電性ゴムの下にあるシャフトとの間の接触圧力が約２ポンドである、注型ウレタン（cast urethane）またはシリコーンを含んでもよい。当業者であれば、例えばニュージャージー州のＡｍｅｓ  Ｒｕｂｂｅｒ社（配合ゴム番号（compound no.）ＡＲＸ  １１８３２Ｇ）から、好適な導電性ゴムを入手することができよう。導電性ゴムは、機械的コンプライアンスがあり、媒体シート１８との電気接触が大面積になる。通常、２つのスクエアリングローラ３６のうちの小さいほう（幅が約７６ｍｍで直径が１４．２ｍｍである）が、媒体シート１８が移動する方向に沿って、他方のスクエアリングローラと２ｍｍの接触を維持する。したがって、媒体シート１８がスクエアリングローラ３６間を通過する間、スクエアリングローラ３６は、媒体シート１８との接触面積が約１．５ｃｍ2（７６ｍｍ×２ｍｍ）である。通常、媒体シート１８の前縁が最初にスクエアリングローラ３６に接触する時点から、媒体シート１８がスクエアリングローラ３６を完全に通り抜けてしまう時点まで、この１．５ｃｍ2という接触面積が維持される。
【００３４】
図６において示すように、第１のスクエアリングローラ３６ａは、パルス整形回路２２ａに電気的に結合している。パルス整形回路２２ａは、電圧発生器８０を含む。矢印３０ａで示すようにコントローラ３０からコマンドを受け取る電圧発生器８０は、接地されて基準電圧を供給する。パルス整形回路２２ａに結合している第１のスクエアリングローラ３６は、媒体シート１８がスクエアリングローラ３６を通過する間、媒体シート１８の第１の側に接触する。検知回路２２ｂに結合している第２のスクエアリングローラ３６ｂは、媒体シート１８の第２の側に接触する。図６に示すように、検知回路２２ｂは、キャパシタンスＣ（例えば、１００ｐＦ）を有するコンデンサー８２と、単位利得ボルテージフォロア８４とを含む。第２のスクエアリングローラ３６、コンデンサー８２、および単位利得ボルテージフォロア８４の非反転入力は、すべて入力ノード８８において接続している。入力ノード８８における電位を、入力電圧Ｖiと呼ぶ。単位利得ボルテージフォロアの出力は、単位利得ボルテージフォロア８４の反転入力とコントローラ３０のコンディショニング回路７０とに結合している。図６の特定の実施形態において、単位利得ボルテージフォロア８４の出力は、コンディショニング回路７０に結合している。コンディショニング回路７０は、Ａ／Ｄ変換器を含んでもよい。第１の出力ノード９０における電位を、第１の出力電圧Ｖo1と呼ぶ。
【００３５】
図７は、センサ４８の概略図である。図７において、媒体シート１８とスクエアリングローラ３６とは、抵抗−キャパシタンス回路９２の等価物として示す。抵抗−キャパシタンス回路９２は、媒体抵抗Ｒmを有する抵抗器９４と、媒体キャパシタンスＣmを有するコンデンサー９６とを、並列に配置して含む。媒体抵抗Ｒmは、媒体シート１８の組成（抵抗率を決定する）によってのみではなく、温度および湿度等の外部要因によっても影響を受ける。媒体キャパシタンスＣmは、主として、媒体シート１８の組成および物理的寸法によって決まる。コンデンサー８２は、平行板コンデンサーであってもよいが、これに限定するものではない。媒体シート１８のキャパシタンスおよび抵抗率を正確に求めるためには、スクエアリングローラ３６の抵抗は、プリント媒体１８の測定する最低抵抗（Ｒm）よりも低い、例えば少なくとも２桁低いべきである。抵抗−キャパシタンス回路９２およびコンデンサー８２は、第２の抵抗−キャパシタンス回路を形成する。したがって、入力ノード８８におけるＶiは、媒体キャパシタンスＣm、媒体抵抗Ｒm、およびＣの関数である。
【００３６】
検知回路２２ｂは、高インピーダンス入力ノード８８を作成しかつ単位利得ボルテージフォロア８４の両端の波形を一定に維持することによって、電圧発生器８０によって発生するパルスに対する媒体シート１８の応答を、確実に正確に測定することができる。入力ノード８８における入力電圧Ｖiは、例えば媒体シート１８が高抵抗（例えば、１ＴΩ）を有する場合等、特定の条件の下では、直接測定することが困難である。単位利得ボルテージフォロア８４が測定結果に影響を及ぼさないためには、入力ノード８８のインピーダンスは、媒体抵抗Ｒmよりも少なくとも１桁高くなければならない。さらに、入力ノード８８における電荷の流れが低い（low charge flow）ために、コンデンサー８２は、誘電吸収が低く漏れ特性が低いよう、選択される。コンデンサー８２は、例えば、キャパシタンスが１００ｐＦのポリプロピレンコンデンサーであってもよい。同様に、単位利得ボルテージフォロア８４を構成する演算増幅器、例えばナショナルセミコンダクター社のＬＭＣ  ６０３５、は、高入力インピーダンスを有する。ＬＭＣ  ６０３５等の演算増幅器は、高インピーダンスを維持するだけではなく、ノード９０における波形（Ｖo1）が、確実にノード８８における波形（Ｖi）と同じであるようにもする。コンデンサー８２のキャパシタンスＣは、時定数（τ）に影響を及ぼし、そしてまた時定数τは、第１の出力電圧Ｖo1の変化率に影響を及ぼす。図７の回路において、ステップ応答に関連する時定数τは、媒体抵抗Ｒmと２つのキャパシタンスの合計との積に等しい（τ＝Ｒm（Ｃm＋Ｃ））。
【００３７】
図６において示すように、センサ４８はコンディショニング回路７０に結合している。コンディショニング回路７０は、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器を含んでもよい。Ａ／Ｄ変換器が提供する分解能が低い場合には、特定の条件の下では、第１の出力電圧Ｖo1に基づいて媒体抵抗Ｒmおよび媒体キャパシタンスＣmを求めることが困難であるかもしれない。例えば、媒体抵抗Ｒmが高い場合には、第１の出力電圧Ｖo1は略平らに現れてしまうかもしれず、媒体抵抗Ｒmおよび媒体キャパシタンスＣmを求めることは困難であろう。さまざまな方法を用いて、第１の出力電圧Ｖo1の分解能を上げてもよい。例えば、高分解能Ａ／Ｄ変換器を用いてもよい。または、単位利得ボルテージフォロア８４とコンディショニング回路７０との間に電圧増幅器を付け加えてもよい。図８は、電圧増幅器１００を用いる本発明の実施形態を示す。図８において、単位利得ボルテージフォロア８４の出力は、スイッチ９９と電圧増幅器１００の非反転入力とに結合している。スイッチ９９は、図１１を参照して後述するサンプリングプロセスの前に、電圧増幅器１００を一時的に接地するのに用いる。電圧増幅器１００の利得が１００である場合には、ノード９０における２０ｍＶのデータポイント）は、第２の出力ノード１０２において２Ｖのデータポイントとして読み取られる。第２の出力ノード１０２における電圧を、Ｖo2と呼ぶ。
【００３８】
図９は、コントローラ３０の動作を説明するフローチャートを示す。媒体抵抗Ｒmおよび媒体キャパシタンスＣmを計算するために、ブロック１０４において示すように、コントローラ３０は、センサ４８の出力信号を定期的にサンプリングすることによって、データポイントを取得する。実施形態に応じて、センサ４８の出力信号は、第１の出力電圧Ｖo1であってもよく、第２の出力電圧Ｖo2であってもよく、両方であってもよい。ブロック１０６において、コントローラ３０は次式を用いて媒体抵抗Ｒmおよび媒体キャパシタンスＣmを計算する。
Ｒm＝［（Ｖ80）（Ｃ）（Δｔ）］／［（ΔＶo1）（Ｃ＋Ｃm）2］         式１
Ｃm＝（Ｖ’）（Ｃ）／（Ｖ80−Ｖ’）                                 式２
上式において、Ｖ80は電圧発生器８０によって発生する電圧を示し、Ｖ’は、Ｖ80のパルス立ち上がり直後のＶo1を示す。媒体キャパシタンスＣmおよび媒体抵抗Ｒmの計算と、画像転写プロセスの最適化とは、媒体シート１８がスクエアリングローラ３６を通過する時点と媒体シート１８がイメージャ２４に達する時点との間に行われる。ブロック１０８において示すように、媒体抵抗Ｒmおよび媒体キャパシタンスＣmの値を用いて、最適の転写電界を求める。
【００３９】
最適の転写バイアス値は、予め導き出して、最適化ユニット７３内、例えば上述のルックアップ表内、に記憶してもよい。媒体シート１８が媒体経路３２に沿って動く間に、システムコントローラ７２が最適化ユニット７３にアクセスする。ブロック１１０において、コントローラ３０が転写ローラ５４およびイメージャ２４に信号を送って、ブロック１０８において取得した転写バイアスをベースにした調整を行う。
【００４０】
図１０は、図９のブロック１０４におけるサンプリング手続き中に測定される、第１の出力電圧Ｖo1および第２の出力電圧Ｖo2のグラフを示す。図１０において、「Ｖ80」は、電圧発生器８０によって発生する電圧パルスを示す。例において、基準電圧は、例えばゼロである。パルス１１２を正の電圧パルスとして示すが、パルス１１２は、他の形状および符号の信号であってもよい。パルス１１２は、パルス立ち上がり１１４において始まり、パルス立ち下がり１１６において終わる。パルス立ち上がり１１４とパルス立ち下がり１１６との間の期間であるパルス幅Δｔは、本例において１００ｍｓである。図１０において、パルス立ち上がり１１４は、サンプリングプロセスが開始して２０ｍｓ経過したところで生じる。この２０ｍｓの待ち時間は、パルス前サンプリングに用いられて、基準電圧を取得し媒体シート１８の表面上に存在するいかなる摩擦電荷も消失させる。待ち時間は、２０ｍｓより長くても短くてもよい。
【００４１】
一般的に、抵抗−キャパシタンス回路の電圧応答は非線形である。しかし、時定数τの最初の１０％の間、この応答は略線形である。したがって、Δｔがτよりもはるかに小さい（例えば、τの１０％である）限り、そのパルスの間の電圧測定値のグラフは、図１０において勾配１１８として示す、略線形の勾配を呈する。図１０においては勾配１１８を正の勾配として示すが、勾配１１８は正の勾配に限定されるものではないことが理解されるべきである。例えば、電圧信号が基準電圧よりも低い場合には、勾配１１８は負になる。パルス立ち下がり１１６において、第１の出力電圧Ｖo1は第１の残留電圧Ｖr1へと低下する。パルス期間（pulse period）中、電流はＲmを通過してコンデンサー８２を充電していたので、第１の残留電圧Ｖr1はゼロではない。単位利得ボルテージフォロア８４内に電荷が蓄積されないようにするために、負の勾配１２０で示すように、それぞれのパルスの前に単位利得ボルテージフォロア８４を接地する。
【００４２】
同様に、パルスの前に第２の出力電圧Ｖo2を接地してもよい。Ｖo1と同様に、第２の出力電圧Ｖo2もパルス立ち上がり１１４に応答して上昇する。しかし、第１の出力電圧Ｖo1とは異なり、第２の出力電圧Ｖo2はすぐに飽和電圧Ｖsatに達し、勾配を呈することはない。媒体抵抗Ｒmが低いほど、時定数τは小さくなり、第２の出力電圧Ｖo2が飽和電圧Ｖsatに達するのが速くなる。パルス立ち下がり１１６に応答して、第２の出力電圧Ｖo2は第２の残留電圧Ｖr2へと低下する。第２の残留電圧Ｖr2は、第１の残留電圧Ｖr1と電圧増幅器１００の利得との積に等しい。したがって、たとえＶo1が略平らに現れても、Ｖr1はＶr2からの逆算によって取得することができる。
【００４３】
図１１におけるフローチャートは、媒体抵抗Ｒmおよび媒体キャパシタンスＣmの計算に必要なデータを生成するのに用いることができるサンプリングプロセスを示す。媒体抵抗Ｒmおよび媒体キャパシタンスＣmは、電圧発生器８０によって発生するパルスに対する、媒体シート１８の応答を表す。ブロック１３０は、ハードウェア設定プロセスによってサンプリングプロセスが開始するということを示す。ハードウェア設定プロセスは、コンデンサー８２を放電することと、コンデンサー８２を短絡することによって入力ノード８８を接地することとを伴う。例えば図８のスイッチ９９を閉じることによって、ハードウェア設定プロセス中に、電圧増幅器１００への入力もまた一時的に接地してもよい。スイッチ９９は、スイッチ９７およびコンデンサー９８を含む。電圧増幅器への入力を一時的に接地すると、単位利得ボルテージフォロア８４の入力オフセット電圧によって引き起こされるかもしれないいかなる誤差（error）もなくすことによって、電圧出力Ｖo2が正確に抵抗−キャパシタンス回路９２の応答を反映することを確実にする。
【００４４】
ブロック１３２、１３６、１３８は、それぞれパルスの前、間、および後に第１の出力電圧Ｖo1がサンプリングされることを示す。本明細書において、「パルスの前」とは、ブロック１３０におけるハードウェア設定プロセスとブロック１３４における電圧の上昇との間の期間のことを言う。「パルスの間」の期間とは、図１０のパルス立ち上がり１１４とパルス立ち下がり１１６との間の継続時間のことを言う。「パルスの後」の期間とは、パルス立ち下がり１１６（図１０）と次回のハードウェア設定プロセスとの間の時間のことを言う。
【００４５】
ブロック１５２は、パルス立ち上がり１１４の前に、例えばパルス立ち上がり１１４の１０μｓ前に、少なくとも１つのサンプルが採取されることを示す。ブロック１３２における第１の出力電圧Ｖo1および第２の出力電圧Ｖo2のパルス前サンプルは、基準電圧を供給する。ブロック１３４において、パルス前サンプルが採取された後、コントローラ３０が電圧発生器８０に信号を送り、それによって、Δｔの継続時間の間パルスを「高」に設定する。ブロック１６０、１６２、１６４、１６６、１６８、１７０は、パルス１１２の間に時間の対数をとって（logarithmically in time）サンプルが採取されることを示す。他の実施形態において、異なるパターンのサンプリングを用いてもよい。ブロック１３８は、パルス立ち下がり１１６の直後にサンプルが採取されることを示す。ブロック１４０は、その特定の実施形態が電圧増幅器１００を含む場合には、パルス立ち下がり１１６の直後に第２の出力電圧Ｖo2もまた測定してもよいことを示す。ブロック１４２において、パルス１１２についてすべてのサンプルが採取された後、ハードウェアは次回の測定まで停止される。測定された出力信号から、媒体キャパシタンスＣmおよび媒体抵抗Ｒmの値を取得することができる。
【００４６】
本発明を特定の実施形態で説明しているが、本発明の範囲は示し説明する特定の特徴に限定されるよう意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明とともに用いることができる電子写真装置を示す。
【図２】図１の電子写真装置の断面図である。
【図３】電子写真装置のイメージャ（imager）および定着器を示す。
【図４】電子写真装置の例示的なコントローラの機能ブロック図である。
【図５】イメージャの転写動作を示す。
【図６】撮像アセンブリの上流に設けられた例示的なセンサ構成を示す。
【図７】媒体がローラ間にある状態の、本発明の一実施形態によるセンサの回路を示す。
【図８】電圧増幅器を含む本発明の第２の実施形態によるセンサの回路を示す。
【図９】本発明によるコントローラの例示的な動作を示す。
【図１０】本発明による、単位利得ボルテージフォロアの出力における、および電圧増幅器の出力における、典型的なプリント媒体の応答を示す。
【図１１】プリント媒体の特性（例えば、抵抗およびキャパシタンス）を求めるサンプリングプロセスのフローチャートを示す。
【図１】
2005515480.tif 000003
【図２】
2005515480.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2005515480.tif 000012
【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年1月14日(2004.1.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体上に画像を生成するシステムにおいて、
第１のローラおよび第２のローラであって、前記媒体は前記第１のローラと前記第２のローラとの間で搬送され、該各ローラおよび前記媒体は抵抗−キャパシタンス回路を形成する、第１のローラおよび第２のローラと、
前記第１および第２のローラに結合して、前記媒体のキャパシタンスおよび抵抗を求める監視回路であって、
前記第１のローラに結合し、前記媒体にパルスを印加する、パルス整形回路と、
前記第２のローラに結合し、前記抵抗−キャパシタンス回路のステップ応答を検知する検知回路と、を備える監視回路と、
を備える装置。
【請求項２】
前記パルス整形回路は電圧発生器を備える請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記検知回路は、
前記第２のローラに結合する第１の端子を有するコンデンサーと、
前記コンデンサーの前記第１の端子に結合する第１のボルテージフォロアと、
を備える請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１および第２のローラは導電性材料で構成されている請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第１および第２のローラはスクエアリングローラである請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記検知回路は出力信号を生成し、前記装置は、
転写ローラと、
コントローラであって、
前記検知回路に結合し、該検知回路の前記出力信号を受け取ってコンディショニング信号を生成する、コンディショニング回路と、
前記コンディショニング回路に結合し、前記抵抗−キャパシタンス回路の前記ステップ応答を測定して前記媒体のキャパシタンスおよび抵抗を計算する、システムコントローラ回路と、
前記システムコントローラ回路に結合し、前記キャパシタンスおよび前記抵抗に基づいて撮像パラメータの最適値を求める、最適化ユニットと、
前記撮像パラメータの前記最適値を前記転写ローラに適用する、転写バイアスコントローラと、を備えるコントローラと、
をさらに備える請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記コンディショニング回路はアナログデジタル変換器を備える請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記最適化ユニットは、
キャパシタンスおよび抵抗の特定の値に対する、予め計算した撮像パラメータの値を含むルックアップ表
を備える請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記最適化ユニットは、
キャパシタンスおよび抵抗の値を用いて最適の撮像パラメータを計算する処理ユニット
を備える請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
前記転写バイアスコントローラは転写バイアス電圧を調整する請求項６に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１のボルテージフォロア出力端子に結合する電圧増幅器をさらに含む請求項３に記載の装置。
【請求項１２】
抵抗−キャパシタンス回路を形成する媒体上の電子写真画像生成を最適化する方法であって、
第１のローラに結合したパルス整形回路を用いて前記媒体にパルスを印加するステップと、
第２のローラに結合した検知回路を用いて前記抵抗−キャパシタンス回路のステップ応答を監視するステップと、
前記ステップ応答に基づいて、前記媒体の少なくともキャパシタンスおよび抵抗を求めるステップと、
少なくとも前記キャパシタンスおよび抵抗に基づいて、撮像パラメータを調整して前記媒体上に電子写真画像を生成するステップと、
を含む方法。
【請求項１３】
前記パルスを印加するステップは、第１のローラが前記媒体に接触するときに電圧信号を供給することを含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記監視するステップは、
前記電圧信号で表される前記ステップ応答を検知するステップと、
前記検知に基づいて前記ステップ応答を測定するステップと、
を含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記媒体を第１のローラと第２のローラとの間で搬送するステップをさらに含み、前記電圧は、前記第１のローラによって生成され前記第２のローラによって感知される請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記感知されたステップ応答をデジタル信号に変換するステップをさらに含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記測定するステップは、前記ステップ応答を定期的にサンプリングすることを含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記測定するステップは、前記パルスの前、間、および後に行われる請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記調整するステップは、
前記媒体の前記キャパシタンスおよび前記抵抗に基づいて最適の撮像パラメータを取得するステップと、
前記最適の撮像パラメータを転写ローラに適用するステップと、
を含む請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
前記取得するステップは、
メモリ内に記憶されているルックアップ表から、最適の撮像パラメータの予め計算した値にアクセスするステップ
を含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記取得するステップは、
前記キャパシタンスおよび前記抵抗の値を用いて最適の撮像パラメータの値を計算するステップ
を含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記撮像パラメータは転写バイアス電圧である請求項１２に記載の方法。
【請求項２３】
前記調整するステップは、
前記媒体が転写バイアスローラに達する前にまたは達する時点で前記撮像パラメータを転写バイアスローラに適用するステップ
を含む請求項１２に記載の方法。
【請求項２４】
前記印加するステップおよび前記監視するステップは、前記媒体が静止している間に行われる請求項１２に記載の方法。
【請求項２５】
前記印加するステップおよび前記監視するステップは、前記媒体が動いている間に行われる請求項１２に記載の方法。
【国際調査報告】
2005515480.tif 000014
2005515480.tif 000015