(57)【要約】【課題】複数個の荷電デバイスを備える荷電システムにおけるグリッド電圧を自動的に且つ適切に設定可能にする。【解決手段】タンデムピン荷電デバイスにおけるグリッド電圧を設定するため、まず第１荷電ユニットにおける電荷発生エミッタ比（勾配）を決定して第１グリッド電圧を設定し（Ｓ２００）、第２荷電ユニットにおける勾配を決定して第２グリッド電圧を設定し（Ｓ４００）、フォトレセプタにおける最終電圧を目標最終電圧と比較することにより第１荷電ユニット第２荷電ユニット間電圧オフセットを調整する（Ｓ６００）。【選択図】図２
2005182059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンデムピン荷電デバイスにおけるグリッド電圧設定方法であって、
第１荷電ユニットにおける電荷発生エミッタ比を決定するステップと、
第１荷電ユニットにおける決定した電荷発生エミッタ比に基づき第１グリッド電圧を設定するステップと、
第２荷電ユニットにおける電荷発生エミッタ比を決定するステップと、
第２荷電ユニットにおける決定した電荷発生エミッタ比に基づき第２グリッド電圧を設定するステップと、
フォトレセプタにおける最終電圧を目標最終電圧と比較するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
タンデムピン荷電デバイスにおけるグリッド電圧設定プロセスを制御する荷電システム制御システムであって、
第１荷電ユニットについてその目標電圧を決定する第１荷電ユニット目標電圧決定回路、ルーチン又はアプリケーションと、
第２荷電ユニットについてその目標電圧を決定する第２荷電ユニット目標電圧決定回路、ルーチン又はアプリケーションと、
第１及び第２荷電ユニットのうち少なくとも一方についてその電荷発生エミッタ比を決定する電荷発生エミッタ比決定回路、ルーチン又はアプリケーションと、
フォトレセプタに印加される最終電圧を目標最終電圧と比較する最終電圧比較回路、ルーチン又はアプリケーションと、
を備えるシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真印刷マシン用プロセスパラメータ制御システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトレセプタ及び荷電デバイスを用いた電子写真印刷マシンは当業界において周知であり、この種の電子写真印刷マシンにて使用される荷電デバイスの典型例としては、コロトロン、ジコロトロン、ピンコロトロン、スコロトロン、ジスコロトロン、ピンスコロトロン等を掲げることができる。電子写真印刷マシンにおいては、こういった荷電デバイスを単独で或いは組み合わせて用いて、フォトレセプタに荷電する。また、荷電デバイスには通常チャンバが設けられており、このチャンバには電荷発生エミッタが何個か設けられている。電荷発生エミッタとしては、例えば、ワイヤ、誘電ワイヤ、ピンアレイ等がある。更に、荷電デバイスには、光感知部材に供給される電荷を調整及び制御する手段たる制御グリッド（以下単に「グリッド」と称する）を設けることができ、設けたグリッドを使用することによって、光感知部材を所望のポテンシャルにて均一荷電することができる。
【０００３】
当業界において知られているように、荷電デバイスを理解する上で鍵となる特性は、ｄｉ／ｄＶ比、即ち当該荷電デバイスを構成する電荷発生エミッタにおける電荷発生放出レートである。ｄｉ／ｄＶ比は荷電デバイス、エミッタ、又はスクリーン若しくはグリッドにおける電荷発生エミッタ比（以下通例に従い「勾配」と称する）としても知られており、一般にＡ／（Ｖ・ｍ）の単位で表される。通常、荷電デバイスにおける勾配が大きいと、その荷電デバイスからの出力におけるオーバシュート電圧は高くなり、その結果グリッド電圧よりも高い電圧がフォトレセプタ上に生じることとなるため、荷電均一性は貧弱なものとなる。例えばピンスコロトロンにおいては、コロノードにて発生したイオンが、スクリーン乃至グリッドからフォトレセプタ表面へと通過するとき電界により加速され、その結果としてフォトレセプタの表面電位がグリッド電圧を超えてしまう。
【０００４】
フォトレセプタ表面電位がスクリーン乃至グリッド電位と同電位であるときは、スクリーンとフォトレセプタとの間に電界は存在しない。しかし、その場合でも、コロノード側からグリッドへと到達したときイオンが引き続き保持している運動量が高い水準であることから、イオンはグリッドを通り抜け続ける。通り抜けたイオンは空間電荷を形成し、更にこの余剰空間電荷はフォトレセプタ表面上にある種のイオンを発生させ、フォトレセプタ表面電位を更に上昇させる。この上昇は、電界による反発力がイオン転送を阻止するに足るほど大きくなるまで続く。先に述べたオーバシュート電圧は、イオン転送を阻止するに至るのに必要とされるフォトレセプタ表面電位として、特にグリッド電圧を超える顕著な電位差として、規定しうる性質の電圧である。
【０００５】
各ピンに流れる電流がピン毎に異なることから、最終オーバシュート電圧に達するのに要する時間もピン毎に異なるものになる。また、フォトレセプタ表面に荷電するのに要する時間は、荷電に用いている荷電デバイスの幅及び荷電対象たるフォトレセプタ表面のプロセス速度によって決まり、実際上の制約を受ける。そのため、全てのピンが最終的なオーバシュート電圧に達する必要はない。これらの事項は、いずれも、現実のピンデバイスにおける電圧均一性を制約する傾向をもたらすものである。
【０００６】
しかしながら、高品質の電子写真出力を得るには、フォトレセプタにおける荷電均一性が必要とされる。そのため、所望水準の荷電均一性を達成するのに必要な様々なやり方が考案され、公に知られるに至っている。例えばSong et al.に付与された米国特許たる下記特許文献１には、複数の荷電デバイスを用いてフォトレセプタを所望電圧まで荷電するＤＣピンスコロトロン荷電装置が、開示されている。この荷電装置においては、第１ＤＣピンスコロトロン荷電デバイスがフォトレセプタに中間的オーバシュート電圧にて初期荷電し、その結果中間電位まで荷電されたフォトレセプタに、更に第２ＤＣピンスコロトロン荷電デバイスが最終電圧まで均一荷電する。これら第１及び第２ＤＣピンスコロトロン荷電デバイスのうち、第１荷電デバイスにより提供されるグリッド開口エリアは通常は大きなパーセンテージを占め、エミッタ勾配は大きく、エミッタピン電流は大きくなる。これに対して、第２荷電デバイスにより提供されるグリッド開口エリアは通常は小さなパーセンテージを占め、エミッタ勾配は小さく、エミッタピン電流は小さくなる。
【０００７】
第１荷電デバイスの目的は、フォトレセプタに対する荷電イオンの大部分を提供することにある。そのため、第１荷電デバイスは、その勾配が大きくなるよう、またそのスクリーン開口エリアが広く、コロノード電圧が高く（電流が大きく）、ピン・スクリーン間の間隙が小さくなるよう、設計される。この設計は、オーバシュート電圧が高くなる傾向をもたらす。そこで、スクリーン電圧は所望の荷電電圧に対して意図的に低く設定される。第１荷電デバイスと第２荷電デバイスとの間のグリッド電圧差として定義される電圧オフセットは、重要なことに、第１荷電デバイスのオーバシュート電圧よりも高くなければならない。
【０００８】
他方、第２荷電デバイスの目的は、わずかな荷電、即ち表面全体の電圧を所望のフォトレセプタ電位まで“持ち上げ”可能な限り均一化するのに必要とされるわずかな荷電によって、荷電レベルを均一化することである。フォトレセプタに対する荷電イオンの大部分は第１荷電デバイスにより提供されているため、言い換えれば第２荷電デバイスに対する荷電能力上の要求が第１荷電デバイスにより顕著に緩和されているため、第２荷電デバイスは低勾配、低オーバシュート電圧でよい。この特性を実現するには、第１荷電デバイスのそれに比し、第２荷電デバイスにおけるスクリーン開口エリアを例えば５０〜６０％未満に減らし、コロノード電圧を下げ（電流を小さくし）、或いはピン・グリッド間の間隙を広げればよい。これらはいずれも第１荷電デバイスにより得られるものに比して第２荷電デバイスにより得られる荷電均一性を良くする設計乃至設定である。従って、最終的に得られるフォトレセプタ電位は、第２荷電デバイス上で印加されたスクリーン電圧に近く且つそのオーバシュートがわずかなものとなる。
【０００９】
【特許文献１】米国特許第６４５９８７３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
複数の荷電デバイスをそれぞれユニットとして用いてフォトレセプタを最終電圧まで荷電する画像形成デバイスにおいては、電圧オフセット、即ち荷電デバイス間のグリッド電圧差を、適切な値に設定するのが望ましい。もし電圧オフセットが小さすぎると、第１荷電デバイスにおけるオーバシュート電圧によって、フォトレセプタ荷電電位が第２荷電デバイスにおけるグリッド電圧よりも高くなり、第２荷電デバイスが実質的にシャットオフしてしまう。このようなシステム欠損が生じると、第２荷電デバイスによってもたらされるはずの荷電均一性が得られなくなる。即ち、フォトレセプタ上における荷電均一性は貧弱なものとなる。逆に、もし電圧オフセットが大きすぎると、第２荷電デバイスに対して過大な荷電性能を要求せざるを得なくなる。第２荷電デバイスは勾配が小さなデバイスであるから、フォトレセプタ上における最終的な所要荷電電位をピンエミッタ全てから得られなくなり、フォトレセプタ上における荷電均一性が損なわれてしまう。
【００１１】
第１及び第２荷電デバイスのグリッド電圧に関しては、通常、ある定まった点に設定することはできない。それは、そのように静的に設定してしまうと、フォトレセプタ荷電に関する性能上の要求を満足できなくなるためである。荷電性能上の変化変動は、例えば、機械公差における偏差、環境条件（例えば温度、圧力、湿度）の変動等によって生じうるし、これらは更に時間と共に変動する。従って、機械及び環境変動の結果として最終的複写品質が時間的に変動することとなり、ひいてはコピー品質を問題としたサービスコールの増大を招いてしまう。そのため、電圧オフセットを制御する手法、特に低コストで以てそれを達成する手法が、求められている。
【００１２】
本発明の目的は、複数例えば２個の荷電デバイスをユニットとして備えたデュアルチャージャ荷電システムについて、そのグリッド電圧を自動的に設定するシステム及び方法を提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、機械的影響要因及び環境的影響要因を自動的に補償しつつデュアルチャージャ荷電システムにおける好適な設定点を確保する方法を、提供することにある。
【００１４】
本発明の更に他の目的は、デュアルチャージャ荷電システムを構成する第２荷電ユニットによりもたらされる利益を最大限に利用することにより、荷電均一性を実質的に改善するシステム及び方法を提供することにある。
【００１５】
本発明の更なる目的は、高コストデバイスに代えてピンスコロトロン等の低コストデバイスを荷電ユニットとして使用しつつも、複写品質を改善し品質問題にからんだサービスコールの頻度を下げることが可能な、システム及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的のうち１個又は複数個を達成するために、本願においては、（複数の荷電ユニットをタンデムに使用する）タンデムピン荷電デバイスにおけるグリッド電圧設定方法であって、第１荷電ユニットにおける勾配を決定するステップと、第１荷電ユニットにおける決定した勾配に基づき第１グリッド電圧を設定するステップと、第２荷電ユニットにおける勾配を決定するステップと、第２荷電ユニットにおける決定した勾配に基づき第２グリッド電圧を設定するステップと、フォトレセプタにおける最終電圧を目標最終電圧と比較するステップと、を有する方法を提案する。
【００１７】
また、上記目的のうち１個又は複数個を達成するために、本願においては、タンデムピン荷電デバイスにおけるグリッド電圧設定プロセスを制御する荷電システム制御システムであって、第１荷電ユニットについてその目標電圧を決定する第１荷電ユニット目標電圧決定回路、ルーチン又はアプリケーション（以下括弧付きで「回路」と称する）と、第２荷電ユニットについてその目標電圧を決定する第２荷電ユニット目標電圧決定「回路」と、第１及び第２荷電ユニットのうち少なくとも一方についてその勾配を決定する勾配決定「回路」と、フォトレセプタに印加される最終電圧を目標最終電圧と比較する最終電圧比較「回路」と、を備えるシステムを提案する。
【００１８】
本発明のある実施形態においては、理想最終フォトレセプタ電位と第２荷電デバイス（以下「ユニット」とも呼称）における所望グリッド電圧とが同一電圧に設定される。第１荷電デバイスを通過した後の一時的なフォトレセプタ想定電位は、最終フォトレセプタ想定電位に対して例えば５０〜７０Ｖ低くすることができる。第１荷電ユニットはオーバシュート能力が高いことから、そのグリッド電圧を幾分低く設定する。
【００１９】
本発明のある実施形態に係るシステム及び方法は、機械公差或いは環境条件による条件状態変動の補償に、使用することができる。例えば、マシンウォームアップ中は、デュアル・ピンスコロトロンシステムの第１荷電ユニットを可動化しつつ第２荷電ユニットを不可動化する。その上で、第１荷電ユニットのグリッド電圧を低レベルに設定し、所望の増加速度で以て増加させていく。更に、第１荷電デバイスによりフォトレセプタが荷電された後フォトレセプタ電位即ち中間フォトレセプタ電位を、例えば静電電圧計（ＥＳＶ）によって計測する。ＥＳＶから得られる中間フォトレセプタ電位計測値は、第１グリッド電圧（第１荷電ユニットのグリッド電圧）を調整するための閉ループフィードバックシステムにて、使用される。本発明のある実施形態においては、この閉ループフィードバック調整システム（複数でもよい）及び調整方法によって、第１荷電デバイスを通過した後に得られる中間フォトレセプタ電位が、第２グリッド電圧（第２荷電ユニットのグリッド電圧）従って最終フォトレセプタ電位に比して、４０Ｖ低くなるようにしている。即ち、第１荷電デバイスを通過した後に得られる中間フォトレセプタ電位は、第２荷電デバイスがフォトレセプタに追加荷電し荷電乃至電圧不均一性を低減する上で好ましい点となる。
【００２０】
以上述べた利点以外にも、本発明にはいくつかの利点がある。それらについては、本発明に係るシステム及び方法に関する以下の説明により、明らか又は自明となろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１に、一例として、第１荷電ユニット１１０及び第２荷電ユニット１２０を備えたデュアル・ピンスコロトロンシステム１００の構成を示す。同図中、グラフ１５０は、これら第１荷電ユニット１１０及び第２荷電ユニット１２０を通過するフォトレセプタ１３０上における電圧計測結果を示している。典型的なデュアルピンスコロトロンシステム１００においては、第１荷電ユニット１１０のピンスコロトロン１１２にて発生したイオン１１６が、電界により加速されて第１グリッド１１４を通過し、フォトレセプタ１３０へと到達する。これによって、フォトレセプタ１３０の表面電位が上昇する。フォトレセプタ１３０の表面電位Ｖ1Cが第１グリッド１１４の電圧Ｖgrid1と同じ電圧（電位）であるときは、第１グリッド１１４とフォトレセプタ１３０との間には電界は存在していない。しかしながら、第１荷電ユニット１１０から第１グリッド１１４に到達したイオン１１６には高いレベルで運動量が残留していることから、当該イオン１１６は引き続き第１グリッド１１４を通り抜け続け空間電荷を形成する。この余剰空間電荷によって幾ばくかのイオン１１６がフォトレセプタ１３０の表面へと押しやられるため、フォトレセプタ１３０の表面電位Ｖ1Cは更に上昇する。この上昇は、電界による反発力が増大し、第１グリッド１１４を通じたイオン１１６の転送が妨げられるに至るまで、継続する。なお、先にも述べたように、オーバシュート電圧Ｖ1Oは、フォトレセプタ１３０の表面電位Ｖ1Cが第１グリッド１１４の電圧Ｖgrid1に対して上回っている電圧分として、定義されている。
【００２２】
第１荷電ユニット１１０は、フォトレセプタ１３０に対して供給されるイオン１１６の大部分を供給する。第１荷電ユニット１１０は、典型的には、スクリーン開口エリアが広く、電圧仕様が高く、ピン・グリッド間の間隙が狭い高勾配デバイスである。そのため、第１荷電ユニット１１０のオーバシュート電圧は高めになる傾向がある。即ち、第１グリッド１１４のグリッド電圧Ｖgrid1は、第１荷電ユニット１１０に対し要求されている荷電電圧Ｖ1tに比べ意図的に低く、設定される。なお、先に述べたように、電圧オフセットＶOは、第１荷電ユニット１１０におけるグリッド電圧と第２荷電ユニット１２０におけるグリッド電圧との差として、定義されている。
【００２３】
グラフ１５０中の曲線１５８は、第１荷電ユニット１１０及び第２荷電ユニット１２０を通過していくときにフォトレセプタ１３０の表面に現れる電位の変化を示すものである。図中、直線１５２は、第１荷電ユニット１１０を通過した後の時点におけるフォトレセプタ１３０の中間目標表面電位（フォトレセプタ表面電位の中間目標値）Ｖ1t、例えば５００Ｖである。曲線１５８によって示されているように、第１荷電ユニット１１０を通過した時点では、まだ、フォトレセプタ１３０の表面電位ＶCは不均一であり、むしろ非常に大きく変化していると言ってよい。しかしながら、フォトレセプタ１３０が第２荷電ユニット１２０を通過した後は、電圧ＶCは非常に均一となる。即ち、フォトレセプタ１３０が第２荷電ユニット１２０を通過した後の電圧ＶCは、図中に直線１５４として示されている最終目標電圧ＶFtに非常に近くまたその変動も小さい。この最終目標電圧ＶFtは、例えば６５０Ｖである。
【００２４】
第２荷電ユニット１２０は、例えばその勾配が小さく、オーバシュート電圧が低いデバイスである。第１荷電ユニット１１０におけるそれに比べ、そのスクリーン開口エリアは小さく、電圧仕様は低く、ピン・グリッド間の間隔は広い。即ち、第２荷電デバイス１２０は荷電均一性という点で言えば第１荷電ユニット１１０よりも秀でている。本実施形態では、最終フォトレセプタ電位Ｖ2Cは、例えば、第２荷電デバイス１２０を構成する第２グリッド１２４上への印加電圧Ｖgrid2に近い値を採る。
【００２５】
本実施形態における第１荷電ユニット１１０は、そのグリッド開口エリアが例えば７０％と広く、そのピン電流が例えば９．９μＡ／ピンと大きいデバイスとすることができる。第１荷電ユニット１１０における勾配は、例えば１．８μＡ／（Ｖ・ｍ）以上とすることができる。このような第１荷電ユニット１１０におけるオーバシュート電圧は、通常、約１００〜１７０Ｖ程にもなる。他方、第２荷電ユニット１２０は、そのグリッド開口エリアが例えば５０％と狭く、そのピン電流が例えば７．５μＡ／ピンと小さいデバイスとすることができる。更に、フォトレセプタ１３０における最終目標荷電電位ＶFtは、例えば６５０Ｖである。このことと、第１荷電ユニット１１０のオーバシュート電圧Ｖ1Oが例えば約１００〜１２０Ｖであることとから、第１グリッド１１４における電圧Ｖgrid1を例えば約５００Ｖに設定できることがわかる。この場合、第１荷電ユニット１１０を通過した後のフォトレセプタ電位（フォトレセプタ１３０上の電圧Ｖ1C）は、およそ６００〜６２０Ｖになろう。
【００２６】
先にも述べたように、装置のパフォーマンスは、コロノード表面状態・条件や、デバイス入り口部におけるフォトレセプタ表面初期電位における相違といった、様々な要因の影響をうけ、またこれらの要因によって、第１荷電ユニット１１０を通過した時点における荷電均一性も貧弱なものとなる。第１荷電ユニット１１０によって荷電電流の大部分が生成されフォトレセプタ表面電位が目標電位ＶFt（例えば６５０Ｖ）に近いところまで上昇することから、第２荷電デバイス１２０に対して要求される荷電レンジは例えば約１００〜３０Ｖにとどまる。即ち、第２荷電ユニット１２０は低勾配且つ低オーバシュートなデバイスでよい。オーバシュート電圧が低ければ、フォトレセプタ電位Ｖ2Cは最終目標電圧ＶFt（例えば６５０Ｖ）から離れずその近くにとどまる。実際の最終電位Ｖ2Cは、第２グリッド１２４の電圧Ｖgrid2と、第１荷電ユニット１１０を通過した後のフォトレセプタ電位Ｖ1Cとに依存する。しかし、その他の要因に対しては不感受的である。また、第２荷電ユニット１２０用のピンスコロトロン１２２に対して要求される最小電流は、フォトレセプタ１３０のプロセス速度に依存する。
【００２７】
本実施形態に係るデュアルピンスコロトロンシステム１００においては、旧型の低コストピンスコロトロンを第１荷電ユニット１１０及び第２荷電ユニット１２０として使用することができる。それでいて、本実施形態に係るデュアルピンスコロトロンシステム１００によれば、旧型のシングル荷電ユニットデバイスに比べて顕著に高度な荷電均一性を実現することができる。そのため、本発明に係るデュアルチャージャ荷電システムを用いると、フォトレセプタ初期電圧と第２荷電ユニットインターセプト電圧との差が小さくなる。即ち、第２荷電ユニット１２０における勾配が比較的小さくてさえも、高度な均一性を得ることができる。
【００２８】
図２に、本発明に係るデュアルピンスコロトロンシステムにおけるグリッド電圧Ｖgrid1及びＶgrid2の自動設定方法の一例を示す。この図に示す動作はステップＳ１００にて始まりステップＳ２００へと続いている。ステップＳ２００においては、第１グリッド乃至第１荷電デバイスの作用により電荷保持面（フォトレセプタ表面）上に現れた電荷乃至電圧Ｖ1Cに対する電圧Ｖgrid1の勾配が決定される。そして、ステップＳ４００においては、第２グリッド乃至第２荷電デバイスの作用により電荷保持面上に現れた電荷乃至電圧に対する電圧Ｖgrid2の勾配に基づき、所望の目標電圧オフセットΔＶgridが決定される。ここでいう目標電圧オフセットΔＶgridとは、第１荷電デバイスのグリッド上における電圧の目標値Ｖ1tと、第１荷電デバイス及び第２荷電デバイスの共同作用により電荷保持面上に生じる電荷乃至電圧の目標値（以下「組合せ」目標等と称する）ＶFtと、の間の差のことである。次に、ステップＳ６００においては、組合せ目標電圧ＶFtに対し所望の許容範囲内となるよう、最終電圧Ｖ2C乃至ＶFが調整される。無論、最終電圧Ｖ2Cが既に当該許容範囲内にあるのであれば、最終電圧Ｖ2Cの設定乃至調整は不要である。動作は更にステップＳ８００へと移行し、そこで本発明に係る設定動作は終了する。
【００２９】
図３に表したフローチャートは、本発明に係る方法のうち、ステップＳ２００にて第１荷電グリッドに係る電圧勾配（Ｖ1Cに対するＶgrid1の勾配）、ひいては第１荷電ユニット乃至第１グリッドの応答曲線を決定する手法を、より詳細に示したものである。この図に示す動作は、ステップＳ２００にて始まりステップＳ２１０へと続いている。ステップＳ２１０においては、第１グリッドにより電荷保持面上に付与すべき電圧乃至電荷の目標値Ｖ1tが、決定、選択又は入力される。その後、ステップＳ２２０においては、第１荷電デバイス及び第２荷電デバイスの共同作用により電荷保持面上に付与すべき電圧乃至電荷の組合せ目標値ＶFtが、決定される。本発明の好適な実施形態においては、電荷保持面上における目標電圧Ｖ1t及びＶ2tはそれぞれ５００Ｖ及び６５０Ｖであり、従って第１及び第２荷電デバイスの共同作用により電荷保持面上に付与される合計電荷Ｖ2Cは６５０Ｖである。そして動作はステップＳ２３０へと続く。
【００３０】
ステップＳ２３０においては、環境センサデータが入力され又は読み込まれる。本発明の好適な実施形態においては、入力され又は読み込まれた環境センサデータがメモリ内に格納される。このメモリは、例えば不揮発性メモリによって実現できるがそれに限られるものではなく、現在知られているのかこれから開発されるのかを問わず、様々な種類のメモリデバイスにより実現可能である。また、環境センサデータの例としては、温度や湿度を掲げることができる。次に、ステップＳ２４０においては、第１グリッド電圧が、第１テスト電圧Ｖgrid1a、例えば第１グリッド電圧の目標値Ｖ1tより１００Ｖ低い電圧に、選択・設定される。更に、ステップＳ２５０においては、第２グリッド電圧が最小値例えば０Ｖに設定される。そして、動作はステップＳ２６０へと続く。
【００３１】
ステップＳ２６０においては、選択したテスト電圧Ｖgrid1aが第１グリッドに印加され、第１荷電デバイスにより電荷保持面に電荷が付与される。更に、ステップＳ２７０においては、第１グリッド電圧Ｖgrid1aにより電荷保持面上に付与された電荷乃至電圧Ｖ1Caが、例えば電子電圧計又は静電電圧計（ＥＳＶ）により読み込まれ、メモリ内に格納される。次に、ステップＳ２８０においては、第１グリッド電圧が、第２テスト電圧Ｖgrid1b、例えば第１グリッド電圧の目標値Ｖ1tより１００Ｖ高い電圧に、選択・設定される。動作は更にステップＳ２９０へと続く。
【００３２】
ステップＳ２９０においては、第２荷電ユニットのグリッド電圧Ｖgrid2が最小値、例えば０Ｖに設定される。次に、ステップＳ３００においては、選択した第２テストグリッド電圧Ｖgrid1bが第１グリッドに印加され、第１荷電デバイスにより電荷保持面上にグリッド電荷が付与される。そして、ステップＳ３１においては、第１グリッド電圧（この場合第２テスト電圧）Ｖgrid1bにより電荷保持面上に付与された電荷乃至電圧Ｖ1Cbが、読み込まれてメモリ内に格納される。動作はステップＳ３２０へと続く。
【００３３】
ステップＳ３２０においては、第１グリッドに第１テスト電圧Ｖgrid1a及び第２テスト電圧Ｖgrid1bを順に印加することにより得られ既に格納されている電荷値Ｖ1Ca及びＶ1Cbを用いて、Ｖ1Cに対するＶgrid1の勾配が決定される。決定される勾配の単位は例えばＡ／（Ｖ・ｍ）である。電荷保持面を所望の目標電圧Ｖ1tに荷電する第１荷電ユニットのグリッド上における電圧レベルＶgrid1は、以上のようにして決定された当該第１荷電グリッドについての応答曲線に基づき、決定することができる。そして、動作はステップＳ３４０に進み、この図に示した手順は終了してステップＳ４００に戻る。
【００３４】
図４は、本発明に係る方法のうち、第２荷電グリッドの応答曲線を決定する手順の一例をより詳細に示すフローチャートである。この図に示す動作はステップＳ４００にて始まりステップＳ４１０へと続いている。ステップＳ４１０においては、Ｖ1Cに対するＶgrid1の勾配に基づき、第１荷電ユニットのグリッド上におけるグリッド電圧が、電荷保持面上に電荷Ｖ1t即ち中間目標電圧を付与できる電圧レベルに、設定される。更に、ステップＳ４２０においては、電圧オフセットΔＶgridが第１テスト電圧ΔＶgrida、例えば中間目標電圧Ｖ1tに対して１００Ｖ“余計な”（＝絶対値が大きい）電圧に設定される。電荷保持面を負に荷電する例では、ΔＶgridaは例えば−１００Ｖとする（即ちＶgrid1より１００Ｖ低くする）。次に、ステップＳ４３０においては、ΔＶgridaを以て電荷保持面が荷電される。更に、ステップＳ４４０においては、電荷保持面に付与される荷電レベルＶ2Caが検知されメモリに格納される。動作は更にステップＳ４５０に続く。
【００３５】
ステップＳ４５０においては、電圧オフセットΔＶgridが第２テスト電圧ΔＶgridbに設定される。ΔＶgridbは、例えば中間目標電圧Ｖ1tに対して２００Ｖ“余計な”電圧に設定される。電荷保持面を負に荷電する例では、ΔＶgridbは例えば−２００Ｖとする。更に、ステップＳ４６０においては、電荷保持面が、中間目標電圧Ｖ1tを達成できるよう設定されている第１荷電グリッド並びに電圧オフセット（この場合第２テスト電圧）ΔＶgridbを達成できるよう設定されている第２荷電グリッドにより、荷電される。次に、ステップＳ４７０においては、電荷保持面に付与された電荷乃至電圧Ｖ2Cbが検知されメモリ内に格納される。動作はステップＳ４８０へと進む。
【００３６】
ステップＳ４８０においては、それぞれ電圧オフセットΔＶgrida及びΔＶgridbに対応する格納済みの荷電レベルＶ2Ca及びＶ2Cbに基づき、Ｖ2Cに対する電圧オフセットΔＶgridの勾配が決定される。動作はステップＳ４９０へと進み、処理はステップＳ６００に戻る。
【００３７】
図５は、本発明に係る図２に示した手順のうち、最終フォトレセプタ電圧Ｖ2Cが目標最終電圧ＶFtに対し許容可能な範囲内に収まっているか否かを判別する手順について、その一例をより詳細に示すフローチャートである。この図に示す動作はステップＳ６００にて始まりステップＳ６１０へと続いている。ステップＳ６１０においては、第１荷電デバイスにおけるグリッド電圧Ｖgrid1及び第２荷電デバイスにおけるグリッド電圧Ｖgrid2が、目標電圧ＶFtが得られるようＶgrid1及びΔＶgridについて決定されている勾配に基づき、設定される。次のステップＳ６２０においては、そのグリッド電圧がＶgrid1及びΔＶgridに基づき設定されている第１及び第２荷電デバイスを用いて、電荷保持面が荷電される。更に、ステップＳ６３０においては、上述のように設定されている第１及び第２グリッドにより電荷保持面上にもたらされた実際の最終電圧ＶFaが、読み込まれて格納される。動作は更にステップＳ６４０へと続く。
【００３８】
ステップＳ６４０においては、実際の最終電圧ＶFaが目標電圧ＶFtに対して所定の許容範囲内にあるか否かが判別される。ここで利用する「許容範囲」は、例えば、目標電圧ＶFtに対して±１０Ｖの範囲とする。もし、ステップＳ６４０において、最終電圧ＶFaが目標電圧ＶFtに対し許容範囲内にあるとの判別が下されたなら、動作はステップＳ７１０へとジャンプし、さもなければ、処理はステップＳ６５０へと進む。
【００３９】
ステップＳ６５０においては、ある変分ずつ変化させて電圧オフセットΔＶgridが調整される。例えば、実際の電圧ＶFaが高すぎるときは電圧オフセットΔＶgridを当該変分ずつ増加させ、逆に低すぎるときは減少させる。ここでいう「変分」は所定値であってもよいし動的に決定される値であってもよいし一時的に設定される値であってもよい。また、この「変分」は、例えば、実際の最終電圧ＶFaと目標最終電圧ＶFtとの差に基づき決定できる。本実施形態においては、この「変分」を所定値例えば５Ｖとする。次のステップＳ６６０においては、そのグリッド電圧がＶgrid1及びΔＶgridに基づき設定され直した第１及び第２荷電デバイスを用いて、即ち先にそのグリッド電圧が設定されている第１荷電デバイス並びに新たな値のΔＶgridに基づいてそのグリッド電圧が設定された第２荷電デバイスを用いて、電荷保持面に荷電される。動作は更にステップＳ６７０へと続く。
【００４０】
ステップＳ６７０においては、新たな値のΔＶgridに基づいて電荷保持面に付与された電圧値ＶFaが、再び検知及び格納される。更に、ステップＳ６８０においては、電圧オフセットΔＶgridについてなされた調整の回数を示すループカウンタが、インクリメントされる。次のステップＳ６９０においては、ループカウンタ値が最大可能繰り返し回数と等しいか否かが判別される。調整回数が最大可能繰り返し回数に達していると判別された場合は、動作はステップＳ７００に進んで外部に“フォールト”（調整失敗）と通知され、そうでない場合は、動作はステップＳ６４０に戻る。ステップＳ７００実行後及びステップＳ６４０にて“電荷保持面上の電圧計測値ＶFaは目標電圧ＶFtに対して許容範囲内”との判別が下された後は、ステップＳ７１０に進み、図示した処理を終了してステップＳ８００に戻る。
【００４１】
図６は、本発明の一実施形態に係る荷電システム制御システム２００を示すブロック図である。この図に示す荷電システム制御システム２００は入出力インタフェース２１０を備えており、この入出力インタフェース２１０は、リンク３１０を介して静電電圧計乃至電子電圧計３００（又はこれに類する荷電検知デバイス）とリンクしている。入出力インタフェース２１０は、更に、リンク４１０を介して環境データ源４００と、リンク５１０を介して第１荷電ユニット電圧設定デバイス５００と、またリンク６１０を介して第２荷電ユニット電圧設定デバイス６００と、それぞれリンクしている。荷電システム制御システム２００は、更にコントローラ２２０、メモリ２３０、第１荷電ユニット目標電圧決定「回路」２４０、第２荷電ユニット目標電圧決定「回路」２６０、勾配決定「回路」２７０、並びに最終電圧比較「回路」２７０を、備えている。
【００４２】
リンク３１０、４１０、５１０及び６１０は、接続しようとしているデバイスと荷電システム制御システム２００とに接続できる限りにおいて、既知の又は今後開発される様々な種類の接続システム乃至構造により、実現することができる。無論、リンク３１０、４１０、５１０及び６１０が同一のものである必要もない。
【００４３】
メモリ２３０は、揮発性若しくは不揮発性の書換可能メモリや、書換不可能乃至固定メモリといった、様々な種類のメモリ又はその好適な組合せにより、実現することができる。ここでいう書換可能メモリは、揮発性か不揮発性かによらず、スタティック若しくはダイナミックＲＡＭ、フロッピー（登録商標）ディスク及びそのドライブ、書込可能若しくは書換可能な光学ディスク及びそのドライブ、ハードドライブ、フラッシュメモリ等、様々な種類のデバイスを１個又は複数個用いて実現することができる。同様に、書換不可能乃至固定メモリは、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、光学ＲＯＭディスク（ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤＲＯＭ等）及びそのドライブ等、様々な種類のデバイスを１個又は複数個用いて実現することができる。
【００４４】
本発明の一実施形態に係る荷電システム制御システム２００においては、環境データ源４００によって環境データが読み込まれる。読み込まれた環境データは環境データ源４００からリンク４１０を介して荷電システム制御システム２００へと送られる。環境データは入出力インタフェース２１０を用いて受信され、メモリ２３０内に格納される。更に、第１荷電ユニット目標電圧が第１荷電ユニット目標電圧決定「回路」２４０により、また第２荷電ユニット目標電圧が第２荷電ユニット目標電圧決定「回路」２６０により、それぞれ決定される。そして、第１荷電ユニット電圧設定デバイス５００は、コントローラ２２０からの制御信号に基づき、第１荷電デバイスにおけるグリッド電圧を、決定された第１荷電ユニット目標電圧より低い第１の値に設定する。
【００４５】
次に、第１荷電デバイスによって、フォトレセプタその他の電荷保持面に荷電する。第１荷電デバイスによって電荷保持面に付与された電荷乃至電圧は、電子電圧計３００によって読み込まれ、リンク３１０を介して荷電システム制御システム２００へと入力される。この電荷乃至電圧値は入出力インタフェース２１０を用いて受信され、メモリ２３０内に格納される。
【００４６】
第１荷電ユニット電圧設定デバイス５００は、コントローラ２２０からの制御信号に基づき、第１荷電デバイスのグリッド電圧を第２の値に設定する。この第２の値は上述した第１荷電ユニット目標電圧より高い値である。次に、第１荷電デバイスによって、再び、フォトレセプタその他の電荷保持面に荷電する。第１荷電デバイスによって電荷保持面に付与された電荷乃至電圧は、またもや電子電圧計３００によって読み込まれ、リンク３１０を介して荷電システム制御システム２００へと入力される。この電荷乃至電圧値は入出力インタフェース２１０を用いて受信され、メモリ２３０内に格納される。そして、第１荷電ユニットにおける勾配が、勾配決定「回路」２５０により、第１荷電デバイスのグリッド電圧として設定された第１及び第２の値と、電圧計３００により読み取られメモリ２３０内に格納されている高低２種類の電圧値とに基づき、決定される。
【００４７】
勾配決定「回路」２５０により決定された第１グリッドの勾配に基づき、第１荷電ユニット目標電圧決定「回路」２４０は、セットバック目標電圧を決定してメモリ２３０内に格納する。そして、コントローラ２２０からの制御信号に基づき第１荷電ユニット電圧設定デバイス５００により、このセットバック電圧が第１グリッド電圧として設定される。更に、第２荷電ユニット電圧設定デバイス６００は、コントローラ２２０からの制御信号に基づき、第２荷電デバイスのグリッドに最終目標電圧より１００Ｖ低い電圧を設定する。そして、第１及び第２荷電デバイスによって、電荷保持面が荷電される。電子電圧計３００は電荷保持面上の電圧を読み取り、読み取られた電圧はメモリ２３０内に格納される。第２荷電ユニット電圧設定デバイス６００は、更に、コントローラ２２０からの制御信号に基づき、第２荷電デバイスのグリッドに最終電圧より１００Ｖ高い電圧を設定する。そして、第１及び第２荷電デバイスにより電荷保持面が荷電される。更に、電子電圧計３００は電荷保持面上の電圧を読み取り、読み取られた電圧はメモリ２３０内に格納される。勾配決定「回路」２５０は、電圧計３００により読み取られメモリ２３０内に格納されている高低２種類の電圧値に基づき、第２荷電デバイスの勾配を決定する。そして、第２荷電ユニット目標電圧決定「回路」２６０は、第２荷電ユニットにおける第２目標電圧を決定する。
【００４８】
最終電圧比較「回路」２７０は、実際の最終フォトレセプタ電圧（電荷保持面上の電圧）が最終目標電圧に対して許容範囲内にあるか否かを判別する。即ち、設定プロセスが完了したか否かを判別する。第２荷電デバイスのグリッド電圧には、決定されている第２目標電圧が第２荷電ユニット電圧設定デバイス６００により設定される。そして、第１及び第２荷電デバイスにより電荷保持面が荷電される。更に、電荷保持面上の電圧が電子電圧計３００により読み取られ、メモリ２３０内に格納される。最終電圧比較「回路」２７０は、更に、実際の最終電圧が最終目標電圧に対してある許容範囲内にあるか否かを判別する。もし実際の最終電圧が最終目標電圧に対して当該許容範囲内にあれば、設定プロセスは完了する。もし実際の最終電圧が最終目標電圧に対して当該許容範囲内になければ、第２荷電ユニット目標電圧決定「回路」２６０や第２荷電ユニット目標電圧設定デバイス６００により第２目標電圧がある変分ずつ調整される。この調整は、実際の最終電圧が最終目標電圧に対して上記許容範囲内になるまで、或いは繰り返し回数が所定回数に達するまで、繰り返される。繰り返し回数が当該所定回数に達した場合は、最終電圧比較「回路」２７０によりフォールト通知が出力される。
【００４９】
なお、容易に理解できるように、図６中に示した各「回路」は、適切にプログラムされた汎用コンピュータにより又はその部分若しくは実行プログラムとして実現できるだけでなく、ＤＳＰ(digital signal processor)やディスクリート論理素子やディスクリート回路素子を持ちいた物理的に別体のハードウエアとしても実現できる。図６に示した各「回路」をどのような形態で実現するかはいわば設計的な事項であり、この分野における習熟者にとっては自明乃至予測可能な事項である。また、図６に示した各「回路」を互いに同様の形態で実現する必要もない。
【００５０】
以上、本発明に関しその特定の実施形態を用いて説明を行った。本発明に関しては、説明した実施形態に代わる他の実施形態による実施も可能であるし、様々な変形、置換、修正を施して実施することも可能である。言い換えれば、以上の説明に用いた実施形態は本発明の一実施形態乃至一説明材料に過ぎない。本発明は、別紙特許請求の範囲により定義されている技術的範囲及び発明の本質を離れることなく、様々な形態での実施が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係るシステム乃至方法と併用可能なデュアル・ピンスコロトロンシステムの一例を示す図及び対応するフォトレセプタ電位測定結果グラフである。
【図２】デュアルチャージャ荷電システムにおけるグリッド電圧自動設定方法の一例を示すフローチャートである。
【図３】図２における第１グリッド勾配決定方法の一例をより詳細に示すフローチャートである。
【図４】図２におけるオフセット電圧決定方法の一例をより詳細に示すフローチャートである。
【図５】図２におけるデュアルチャージャ荷電システムグリッド電圧設定方法の一例をより詳細に示すフローチャートである。
【図６】複数荷電デバイス型荷電システム用荷電グリッド電圧の決定に使用可能なチャージャシステム制御システムの一例を示すブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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