KR101307771B1 - 하전기 설정들의 능동적 제어를 위한 하전 니의 질량 기반감지 - Google Patents

하전기 설정들의 능동적 제어를 위한 하전 니의 질량 기반감지 Download PDF

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Abstract

정전복사 마킹 엔진은 예를 들면 토너 패치 밀도 센서를 사용한 토너 패치 밀도 측정들에 기초하여, 이를테면 AC 피크-피크 전압 또는 AC 피크-피크 AC 전류와 같은 하전 액츄에이터를 조정한다. 센서는 AC 피크-피크 전압 또는 AC 피크-피크 전류를 스위핑(sweep)함으로써 얻어진 토너 질량 밀도 곡선에서 니(knee)를 검출하는데 사용된다. 일단 니가 찾아지면, 광전도체의 표면에 피착되는 양 전하량을 감소시켜 수락가능한 프린트 질을 유지하면서도 수명을 연장시키는 AC 하전 액츄에이터 피크-피크 전압 또는 AC 피크-피크 전류가 결정된다. 기술된 방법은 생성 비용들 또는 복잡성을 현저하게 증가시킴이 없이 광전도체 수명을 향상시킬 수 있다.
정전복사, 복사기, 레이저 프린터, 하전기

Description

하전기 설정들의 능동적 제어를 위한 하전 니의 질량 기반 감지{Mass-based sensing of charging knee for active control of charger settings}
관련 출원의 참조
본 출원은 발명의 명칭 "전압계 및 광수용기 두께 검출기내 바이어스된 충전/트랜스퍼 롤러의 사용 방법(Method of Using Biased Charging/Transfer Roller as In-Situ Voltmeter and Phtoreceptor Thickness Detector)"로 크리스토퍼 에이. 디루비오(Christopher A. DiRubio), 마이크 조나(Mike Zona), 찰스 에이. 래덕시(Charles A. Radulksi), 아론 엠. 버리(Aaron M. Burry), 및 팔가트 에스. 라메시(Palghat S. Ramesh)에 의해 2006년 12월 22일 출원된 제록스 관리 번호 20051608-US-NP인, 미국 특허 출원 번호 제11/ 호, 발명의 명칭 "충전기 설정들의 액티브 제어를 통한 개선된 광전도체 수명(Improved Photoconductor Life Through Active Control of Charger Settings)"로 아론 엠. 버리, 크리스토퍼 에이. 디루비오, 폴 시. 줄리앙(Paul C. Julien), 에릭 시. 햄비(Eric S. Hamby), 팔가트 에스. 라메시, 마이크 조나, 및 윌리암 시. 딘(William C. Dean)에 의해 2006년 12월 22일 출원된 제록스 관리 번호 20051613-US-NP인, 미국 특허 출원 제11/ 호, 및 발명의 명칭 "폐쇄 루프 프로세서 제어들 및 시스템 진단법을 위한 동 적 정전기 전압계로서 바이어스된 트랜스퍼 롤을 사용하는 방법 및 장치(Method and Apparatus Using a Biased Transfer Roll as a Dynamic Electrostatic Voltmeter for System Diagnostics and Closed Loop Process Controls)"로 찰스 에이. 래덕시, 및 알렉산더 제이. 피오라반티(Alexander J. Fioravanti)에 의해 출원된 미국 특허 번호 제6,611,665호와 관련된다. 관련 출원들의 공개들이 그 전체가 참조 문헌으로 본원에 포함된다.
본 발명은 일반적으로 복사기들 및 레이저 프린터들과 같은, 정전복사(xerographic) 마킹 엔진들의 제어에 관한 것이다.
정전복사 이미지 형성 디바이스에서 사용되는 기본적인 정전복사 프로세스는 일반적으로 광전도 부재를 실질적으로 균일한 전위 Vcharge로 하전시키는 초기 단계를 수반한다. 그후에 광전도 부재의 하전된 표면은 광 이미지에 의해 조사되는 선택된 영역들에 전하를 선택적으로 분산시키기 위해 원 문서의 광 이미지에 노출된다. 이 절차는 생성되는 문서 내에 내포된 정보 영역들에 대응하는 광전도 부재상에 정전 잠상(latent image)을 기록한다. 이어서 잠상은 캐리어 그래뉼들(carrier granules)에 마찰전기적으로 부착한 토너 입자들을 포함하는 현상제 물질을 잠상과 접촉하게 함으로서 현상된다. 토너 입자들은 캐리어 그래뉼들로부터 떨어져 잠상에 이끌려, 광전도 부재 상에 토너 이미지를 형성하며 이것은 이어서 복사지에 전송된다. 이어서 토너 이미지를 갖는 복사지는 토너 이미지를 이미지 구성에서 복사지에 영구적으로 고착시키기 위한 용화 스테이션에 보내진다.
초기 필드 강도 Vcharge 및 광전도 부재 상에 전하의 균일성의 제어는, 미리 결정된 크기를 갖는 균일한 전하가 광전도 부재 상에 얻어질 때 일관하여 고 품질의 복사물들이 최상으로 나오기 때문에 매우 중요하다. 방전(discharge) 영역 현상에서, 광전도 부재가 과도하게 하전된다면, 노출시 얻어지는 정전 잠상은 비교적 약해질 것이며 현상 물질의 결과적인 피착은 대응하여 감소될 것이다. 결국, 광전도 부재가 과도하게 과잉으로 하전된다면, 광전도 부재는 영구적으로 손상을 입을 수 있게 된다. 그러나, 광전도 부재가 충분한 레벨로 하전되지 않는다면, 너무 많은 현상제 물질이 광전도 부재 상에 피착될 것이다. 하전되지 않은 광전도체에 의해 생성되는 복사는 복사지의 백색 배경이 아니라 회색 또는 어두운 배경을 갖게 될 것이다. 또한, 회색이 되도록 의도된 영역들은 흑색이 될 것이며 톤 복사는 조악하게 될 것이다.
정전복사 마킹 엔진에서 광전도체의 수명은 전형적으로 광전도체에 관계된 어떤 형태의 프린트 질 결함의 발생에 의해 제한된다. 전형적인 고장 메커니즘들 중 하나는 광전도체의 표면층이 서서히 마모되는 것이다. 결국, 표면층이 충분히 마모되어 없어진 후에, 마모된 광전도체를 사용하여 생성되는 이미지 프린트들에 프린트 질 결함들이 나타나기 시작한다. 이러한 유형의 예는 광전도체의 외층, 즉 전하 수송층(charge transport layer; CTL)의 대략 10-12㎛가 마모되어 없어진 후에 일부 프린트 엔진들에서 나타나는 전하 부족 스폿들(charge deficient spots; CDS) 결함이다.
광전도체들은 통상적으로 교체하기가 다소 비용이 들기 때문에, 프린트 엔진 의 광전도체의 수명은 프린트 엔진의 전체 동작 비용들에 상당한 영향을 미칠 수 있다.
많은 정전복사 마킹 엔진들은 바이어스된 하전(charging) 롤들(biased charging rolls; BCR)과 같은 접촉 AC-바이어스 하전 디바이스들을 이용한다. 이러한 유형의 하전 디바이스는 DC 오프셋 바이어스된 AC 파형을 사용한다. 이러한 유형의 접촉 하전 디바이스를 사용하는 시스템들에 있어서, 광전도체의 마모율은 대부분, 광전도체의 표면에 피착되는 양 전하 종들(예를 들면, 이온들)의 량에 의해 결정된다. 이들 양 전하 종들은 광전도체의 표면층과 상호작용하여 표면물질의 마모가 가속이 된다. 하전 디바이스에 인가되는 AC 피크-피크 하전 전압 또는 AC 피크-피크 하전 전류의 크기는 대부분, 광전도체 표면에서 발생하는 양 전하 피착 량을 결정한다. 즉, 주어진 DC 오프셋 전압에 대해서, 인가된 AC 전압 또는 인가된 AC 전류에 대한 피크-피크 진폭들이 클수록 각 하전 사이클에 있어서 광전도체에 피착되는 양 전하의 양들이 더 커지게 된다. 광전도체 표면에 인가되는 양 전하의 보다 큰 량들은 광전도체 표면이 보다 빠르게 마모되게 한다.
AC-바이어스 하전 디바이스를 구동하는데 사용되는 AC 피크-피크 구동전압 또는 AC 피크-피크 구동 전류는 통상적으로 능동적으로 조정되지 않는다. 그보다는, 이러한 AC 하전 액츄에이터 값은 엔진의 초기 설계의 일부로서 결정되고 이어서 고정되어 있게 된다. AC-바이어스 하전 디바이스를 위한 DC 오프셋 전압은, 많 은 엔진들에서, 대량 현상된 일관된 출력을 유지할 수 있게, 정규 프로세스 제어들의 일부로서 조정된다. 그러나, AC 하전 액츄에이터는 정규 동작 동안 능동적으로 조정되지 않는다. 이에 따라 설계할 때 예상 동작 수명과 광전도체의 성능, 광전도체의 AC-바이어스 하전 디바이스에 적용되는 AC 하전 액츄에이터 및 광전도체 표면에 피착되는 과도한 양 전하의 수락가능한 량에 관하여 절충이 행해진다.
광전도체 표면 전압의 도표(plot)는 초기에는 적용된 AC 하전 액츄에이터 값들에 선형으로 증가하고 이어서 "니(knee)"로서 확인되는 점을 넘어서는 점근선(asymptotic)이 된다. 정규 프린트 동작에서, AC 하전 액츄에이터는 값이 DC 오프셋에 의해 결정되는 광전도체에 균일한 하전 전압을 제공하는 "니"를 넘는 값으로 일정하게 유지된다. 최근에, 광전도체를 하전시키는 AC-바이어스 하전 디바이스를 구동하는 AC 하전 액츄에이터의 능동적 조정을 통해 정전복사 마킹 엔진에서, 광전도체의 수명과, 따라서 이 광전도체의 동작 비용 수행을 현저하게 향상시키기 위한 전략이 제안되었다. 보다 구체적으로, AC 하전 액츄에이터는, 광전도체의 표면에 피착되는 양 전하량을 감소시켜 수명을 늘리는 것과, 하전에 관계된 프린트 질 결함들의 발생 가능성을 최소화하기 위해 액츄에이터 설정과 하전 곡선의 니(knee) 간에 수락가능한 거리를 유지하여야 하는 2가지 제약들을 만족시키기 위해서 능동적으로 조정될 수 있다. 접촉 AC-바이어스 디바이스들을 위한 AC 하전 액츄에이터 설정들의 이러한 능동적 제어는 2.5 배만큼 광전도체 수명을 향상시키는 것으로 알려졌다.
이러한 제어 전략은 광전도체의 하전 곡선의 니의 위치를 얻는 방법을 포함 한다. 이것은 동작 환경뿐만 아니라 광전도체의 경년(age)에 의해 하전 곡선이 시프트하기 때문에 주기적으로 수행되어야 한다. 광전도체 하전 곡선에서 니의 위치를 얻는 한 방법은 광전도체의 하전 곡선을 직접 측정하기 위해 정전전압계를 사용하는 것이다. 이러한 정전전압계들은 일반적으로 광전도체의 이동하는 표면에 인접하여 복사기에 견고하게 고정되어 광전도체 표면이 정전전압계 프로브를 지날 때 광전도체 표면의 전압 레벨을 측정한다. 광전도체의 AC-바이어스 하전 디바이스에 인가되는 한 범위의 AC 하전 액츄에이터 값들에 응하여 광전도체 표면상의 전하를 측정함으로써, 광전도체의 하전 곡선이 결정될 수 있고, 광전도체의 하전 곡선에서 니에 대응하는 AC 하전 액츄에이터 값이 확인될 수 있다.
정전 전압계로서 바이어스된 하전 롤 또는 바이어스된 전송 롤과 같은 다른 대안적인 전하 감지 방법들이 고찰되었다. 예를 들면, 앞에서 디루비오 등의 미국특허 출원 제6,611,665호는 정전전압계 센서로서 바이어스된 전송 롤을 사용하는 방법을 개괄한다.
본 개시에서는 광전도체의 하전 곡선에서 니를 찾아내는 질량(mass) 기반 감지 기술을 제안한다. 보다 구체적으로, 방법은 확장된 토너 영역 커버리지(extended toner area coverage; ETAC) 센서 또는 영역 밀도 커버리지(area density coverage; ADC) 센서를 사용하는 것을 제안한다. 이들 2개의 센서들 중 하나, 즉, ETAC 또는 ADC는 통상적으로, 각 광전도체 근처에 위치되거나, 각각의 광전도체들에 근접하여 위치되고 각각의 광전도체들 각각으로부터 색조(toned) 이미 지들을 받는 중간 벨트 상에 위치된다. 대표적인 기술은 한 범위의 AC 하전 액츄에이터 값들을 통해 AC-바이어스 하전 디바이스를 동작시키고 각각의 AC 하전 액츄에이터 값들 각각에 대해 프린터 엔진에 의해 생성되는 솔리드 영역 패치의 토너 밀도를 측정하는 것을 포함한다. 광전도체에 대한 토너 밀도 곡선에서 니(knee)는 동일 광전도체에 대한 하전 곡선에서 니와 잘 상관하는 것이 관찰되었다. 이러한 토너 밀도 곡선 기반의 기술을 사용함으로써, 토너 밀도 곡선에 니에 연관된 AC 하전 액츄에이터 값은 정전복사 프린터 내에서 사용되는 각각의 광전도체마다 확인될 수 있다. 이러한 토너 밀도 곡선에서 니에 연관된 AC 하전 액츄에이터 값은 광전도체 하전 곡선에서 니에 연관된 AC 하전 액츄에이터 값에 밀접하게 대응한다. 그러므로, 이러한 토너 밀도 곡선에서 니에 연관된 결정된 AC 하전 액츄에이터 값은 발생된 토너 밀도 곡선에 연관된 광전도체에 전하 Vcharge를 두는 정전복사 프린터 AC-바이어스 하전 디바이스를 구동하는데 사용하기 위한 AC 하전 액츄에이터 값을 결정하기 위해 사용될 수 있다.
AC-바이어스 하전 디바이스를 위한 AC 하전 액츄에이터 값은 이전에 AC 하전 액츄에이터 값을 설정한 이후에 프린트된 미리 결정된 수의 페이지들에 기초하여 및/또는 이전에 AC 하전 액츄에이터 값을 설정한 이후에 경과한 기간에 기초하여, 정전복사 프린터에 의해 주기적으로 실시될 수 있도록, 진단 모드 동안에, 결정될 수 있다.
본 개시된 바는 마킹 엔진에 의한 마킹 동안 사용하기 위해 AC 하전 액츄에이터 값을 얻는 방법을 기술하며, 방법은 복수의 AC 하전 액츄에이터 값들로 AC-바 이어스된 하전 디바이스에 전력을 공급하는 단계; 상기 AC-바이어스된 하전 디바이스가 상기 복수의 AC 하전 액츄에이터 값들 각각에서 전력을 공급받아 광전도체에 바이어스 전하를 인가하는 단계; 각각의 복수의 AC 하전 액츄에이터 값들 각각에서 미리 결정된 노출 세기 레벨을 사용하여 상기 하전된 광전도체 표면상에 솔리드 영역 패치(100% 영역 커버리지)를 노출시키는 단계; 상기 복수의 AC 하전 액츄에이터 값들 각각에서 미리 결정된 현상 전극 전압을 사용하여 토너로 상기 노출된 솔리드 영역 패치를 현상하는 단계; 상기 각각의 복수의 AC 하전 액츄에이터 값들 각각에 대해 토너 패치의 밀도를 측정하는 단계; 상기 측정된 토너 패치 밀도들의 도표에서 니에 대응하는 AC-바이어스 하전 디바이스에 적용되는 AC 하전 액츄에이터 값을 결정하는 단계; 및 상기 측정된 토너 패치 밀도들의 도표에서 니에 대응하는 AC-바이어스 하전 액츄에이터 값에 기초하여 마킹 동작 동안 상기 AC-바이어스 하전 디바이스에 전력을 공급하는데 사용하기 위해 AC 하전 액츄에이터 값을 설정하는 단계를 포함한다.
또한, 본 개시되는 바는 전력 레벨이 정규 동작 모드 동안 사용하기 위해 결정되는 진단 모드를 지원하는 마킹 엔진을 기술하며, 이 마킹 엔진은, 복수의 전기 전력 레벨들을 선택하는 진단 모드 제어기; 상기 공급된 전력 레벨에 기초하여 광전도체 상에 전하를 수립하는 바이어스 전하 액츄에이터에 상기 선택된 전력 레벨들 각각을 공급하는 전하 디바이스 제어기; 상기 복수의 전력 레벨들 각각에 대해, 상기 하전된 광전도체 상에 미리 결정된 색조 패치를 배치하는 마킹 엔진; 상기 복수의 전력 레벨들의 각각에 대해 상기 적용된 색조 패치의 밀도를 측정하는 토너 질량 센서; 상기 적용된 색조 패치의 측정된 밀도들의 도표에서 니에 대응하는 상기 전하 바이어스 액츄에이터에 적용되는 전력 레벨을 결정하는 니 평가기 유닛; 및 상기 마킹 엔진의 정규 동작 모드 동안 상기 전하 바이어스 액츄에이터에 전력을 공급하는데 사용하기 위한 상기 전력 레벨에 대한 값을, 상기 적용된 색조 패치의 상기 측정된 밀도들에서 니에 대응하는 전력 레벨에 기초하여 설정하는 하전기 설정점(setpoint) 유닛을 포함한다.
본 실시예들은 AC 하전 액츄에이터 값, 예를 들면, AC-바이어스 하전 디바이스를 위한 AC 피크-피크 구동전압 또는 AC-바이어스 하전 디바이스를 위한 AC 피크-피크 구동전류를, 영역 커버리지 또는 밀도 커버리지 센서와 같은 센서를 사용하여 행해지는 토너 패치 밀도 측정들에 기초하여, 능동적으로 조정한다. 일단 광전도체에 대한 토너 밀도 곡선에 니가 찾아지면, 광전도체의 표면에 피착되는 양 전하량을 감소시켜, 수명을 연장시키고, 관계된 프린트 질 결함들의 발생 가능성을 최소화하기 위해서 AC 하전 액츄에이터 설정과 하전 곡선의 니 간의 수락가능한 거리를 유지하는 AC 하전 액츄에이터 값이 결정될 수 있다.
예시적인 실시예들이 첨부 도면들을 참조하여 설명되고, 동일한 도면 부호들은 동일한 부분을 나타낸다.
도 1을 참조하여, 흑백 또는 다색 복사기 또는 레이저 프린터 내에 사용될 수 있는 정전복사 마킹 유닛(100)이 기술될 것이다. 예를 들면, 이러한 정전복사 마킹 유닛(100)이 컬러 복사기 내에서 사용될 때, 다색 원 문서는 래스터 출력 스캐너(raster output scanner; ROS)(137)에 보내질 원 문서로부터 전체 이미지를 캡처하는 래스터 입력 스캐너(raster input scanner; RIS) 상에 위치된다. 래스터 출력 스캐너(137)는 시준 렌즈(collimating lens; 139)를 통과하는 광을 발생하고 회전하는 다면 거울(141)로부터 반사되어 정전복사 마킹 유닛(100)의 광전도체 드럼(photoconductor drum; OPC)(138) 또는 광전도체 드럼들(138)의 광전도체(164)의 하전된 부분을 조명한다. 광전도체 드럼(138)이 도시 및 기술되었지만, 광전도체 표면(164)은 벨트형 또는 그 외 다른 구조일 수 있다. 래스터 출력 스캐너(137)는 컬러 시스템의 경우엔 삼원색 잠상들 중 하나를 기록하기 위해 각각의 광전도체 드럼(138)을 또는 흑백의 경우엔 단일 광전도체를 노출시킨다.
도 1을 계속하면, 한 잠상은 토너(124) 유형인 시안(cyan) 현상제 물질에 의해 현상될 것이다. 각각의 광전도체 드럼들(138) 상에서 각각, 또 다른 잠상이 마젠타 현상제 물질에 의해 현상되는데, 제3 잠상은 옐로우 현상제 물질에 의해 현상되고, 제4 잠상은 블랙 현상제 물질에 의해 현상된다. 이들 현상된 이미지들(152)은 사전-전송 서브-시스템(151)에 하전되어 중간 벨트(118)에 전송되고, 이어서 복사지(도 1에 도시없음) 상에 복수 컬러의 이미지를 형성하기 위해 서로 포개어 일치시켜 복사지에 전송되고 이어서 복사지에 용화되어 컬러 복사를 형성한다. 광전도체 드럼(138)은 전송 후에 사전-소제 서브-시스템(148), 소제 서브-시스템(149) 및 제거 램프(150)를 사용하여 소제된다.
도 1을 참조하면, 초기에, 광전도체 드럼들(138) 각각의 부분은 하전 스테이 션(160)을 통과한다. 하전 스테이션(160)에서, 접촉 AC-바이어스 하전 디바이스, 예를 들면, 바이어스 하전 롤러, 또는 이외 다른 하전 디바이스는 각 광전도체 드럼(138)의 광전도성 표면(164)을 비교적 높고, 실질적으로 균일한 전압 전위(VOPC)로 하전시키기 위한 하전 전압을 발생한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 하전된 광전도체 드럼(138)은 노출 스테이션(165)까지 회전된다. 각각의 노출 스테이션(165)은 복수 컬러의 원 문서가 놓여진 래스터 입력 스캐너에 의해 나온 정보에 대응하는 변조된 광빔을 수신한다. 대안적으로, 레이저 프린트 애플리케이션에서, 노출은 디지털 문서의 콘텐트에 의해 결정될 수도 있다. 변조된 광빔은 각 광전도체 드럼(138)의 표면에 부딪쳐, 하전된 표면(164)에 선택적으로 조명하여 정전 잠상을 형성한다. 각각의 광전도체 드럼(138)의 광전도성 표면(164)은 각각의 컬러 시안, 마젠타 및 옐로우를 나타내는 3개의 이미지들 중 하나를 기록한다. 제4 광전도체 드럼(138)은 블랙 이미지를 기록한다. 흑백 인쇄 모드에서는 제4 광전도체 드럼(138)만이 사용된다.
도 1을 계속하여 참조하면, 4개의 정전복사 유닛들(100) 각각에 대한 정전 잠상들이 광전도체 드럼(138) 상에 기록된 후에, 중간 전송 벨트(118)가 방향(158)으로 진행할 때, 주 토너 컬러들의 각각마다 하나씩 4개의 제1의 전송 단계들로 중간 전송 벨트(118) 상에 풀 컬러 이미지가 조립된다. 정전복사 유닛들(100)은 각각, 각각의 광전도체 드럼(138)의 광전도성 표면(164) 상에 특정 컬러의 토너 입자들을 도포한다.
도 2는 정전복사 프린터 시스템의 시스템 레벨에서 개략도이다. 도 2에 도시 된 바와 같이, 정전복사 프린터 시스템(200)은 시스템 제어기(202), 및 마킹 엔진(203)을 포함할 수 있다. 시스템 제어기는, 다른 특징들 중에서도, 마이크로프로세서(204) 및 전하 디바이스 제어기(212)를 포함할 수 있다.
마이크로프로세서(204)는 메모리(206), 및 소프트웨어, 펌웨어 형태의 저장된 실행가능한 명령들, 또는 마이크로프로세서(204)에 의해 실행될 수 있는 다른 형태의 저장된 실행가능한 명령들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 다른 세트들의 실행가능한 명령들 외에도, 마이크로프로세서(204)는 니 평가기 유닛(210) 및 업데이트 하전기(charger) 설정점 유닛(208)을 포함하거나 이에 액세스할 수 있다.
전하 디바이스 제어기(212)는 동작 모드 제어기(214) 및 진단 모드 제어기(216)를 포함할 수 있다.
정전복사 마킹 엔진(203)은 각각이 도 1에 관하여 위에 기술되고 단일 컬러의 토너로 잠상들의 프린트를 지원하게 구성된, 복수의 정전복사 마킹 유닛들(100A, 100B, 100C, 100D)을 포함할 수 있다. 각각의 정전복사 마킹 유닛은 하전기 디바이스 제어기(212)로부터, AC 하전 액츄에이터를 수신하는, 바이어스 하전 롤러와 같은 하전 디바이스(220, 224, 228, 232)를 포함할 수 있다. 또한, 마킹 엔진(203)은, 진단모드 동안에는 각각의 정전복사 마킹 유닛들(100A, 100B, 100C, 100D)로부터 토너 패치들(238)을 수신하고 동작 모드 동안에는 색조(toned) 이미지들을 수신하는 이미지 전송 벨트(236)를 포함할 수 있다. 또한, 마킹 엔진(203)은 각각의 정전복사 마킹 유닛들에 의해 중간 전송 벨트에 적용되는 대량의 토너 패치 들을 결정하기 위해서, ETAC 또는 ADC와 같은, 토너 질량 센서(218)를 포함할 수 있다.
동작에서, 시스템 제어기 마이크로프로세서(204)는 메모리(206)에 저장된 하나 이상의 파라미터들의 값들에 기초하여 진단모드를 개시할 수 있다. 이들 값들은 주기적으로, 내부 클럭에 기초하고 및/또는 시스템 제어기(202)에 의해 모니터된 하나 이상의 프린터 엔진 수행 파라미터들에 기초할 수 있다. 예를 들면, 이하 상세히 기술되는 바와 같이, 진단 모드는 최대 페이지 카운트를 초과하는 프린트된 페이지 카운터에 기초하여 및/또는 진단 모드가 마지막 실행되었던 이후에 최대 허용 기간을 초과하는 것에 기초하여 개시될 수 있다.
이하, 도 3에 관하여 상세히 기술되는 바와 같이, 마이크로프로세서(204)로부터의 신호를 수신하여 AC 하전 액츄에이터 설정점 진단 모드에 진입하였을 때, 전하 디바이스 제어기(212)는 미리 결정된 범위 내에서 복수의 AC 하전 액츄에이터 값들로 각각의 바이어스 하전 디바이스들(220, 224, 228, 232)을 구동할 수 있다. 각각의 적용된 AC 하전 액츄에이터 값에 대해서, 마킹 엔진(203)은 진단모드 동안 수신된 각각의 새로운 AC 하전 액츄에이터 값에 응하여 정전복사 마킹 유닛에 의해 생성된 토너 패치의 ETAC 또는 ADC 측정들에 기초하여 질량 밀도 측정을 생성할 수 있다.
니 평가기 유닛(210)은 토너 질량 센서(218)로부터 수신된 각각의 질량 밀도 측정들을 메모리(206)에 저장할 수 있다. 적용된 범위에 연관된 마지막 AC 하전 액츄에이터 값의 완료시, 그리고 적용된 범위에 관련하여 생성될 모든 토너 질량 센서(218) 측정들을 수신하여 저장한 후에, 니 평가기 유닛(210)은 저장된 토너 패치 질량 밀도 값들을 메모리로부터 검색하고 결과적인 질량 기반 전하 곡선에서 니에 연관된 AC 하전 액츄에이터 값을 결정할 수 있다.
업데이트 하전기 설정점 유닛(208)은 질량 기반 전하 곡선에 니에 연관된 추정된 AC 하전 액츄에이터 값을 수신하여, 정규 동작 모드에서 동작할 때 마킹 엔진(203)에서 각각의 바이어스 하전 디바이스들 각각에 적용되는 AC 하전 액츄에이터 값들을 제어하는데 사용하기 위해 마이크로프로세서(204)로부터 전하 디바이스 제어기(212)에 전송될 수 있는 새로운 설정점 값을 결정할 수 있다.
도 3은 이 개시에 따라 프린터 시스템 내 각 광전도체를 위한 새로운 AC 하전 액츄에이터 값을 결정하기 위한 방법의 흐름도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 방법의 동작은 단계 S300에서 정전복사 프린터의 기동부터 시작하여 단계 S302로 진행한다.
단계 S302에서, 정전복사 마킹 엔진 내 광전도체의 표면에 전하 Vcharge를 두는 바이어스 하전 롤러 또는 그외 다른 하전 디바이스를 구동하는데 사용되는 AC 하전 액츄에이터 피크-피크 전압, 또는 AC 전류의 값은, 정전복사 마킹 시스템 제어기에 의해 액세스될 수 있는 비휘발성 메모리에 저장된 값으로 설정된다. 방법의 동작은 단계 S304로 계속된다.
단계 S304에서, AC 하전 액츄에이터 값이 업데이트된 이후 기간을 추적하는데 사용되는 파라미터 T는 제로로 설정되고, 및/또는 하전 설정점이 업데이트된 이후로 정전복사 프린터에 의해 발생된 프린트된 페이지들의 수의 카운트를 유지하는 페이지 카운트 파라미터 PageCount는 제로로 설정된다. 방법의 동작은 단계 S306으로 계속된다.
단계 S306에서, T가 미리 결정된 최대 기간 값 Tmax 미만의 기간 값을 유지하거나 PageCount가 최대 카운트 PageCountmax 미만의 프린트된 페이지들의 카운트를 유지한다면, 방법의 동작은 단계 S308로 계속된다. 그렇지 않다면, 방법의 동작은 S312로 계속된다.
단계 S308에서, 정전복사 프린터가 동작하는 동작 모드를 결정하는 저장된 모드 파라미터는 "동작 모드"로 설정된다. "동작 모드"에 있는 동안 정전복사는 사용자 요청들에 응하여 프린트된 출력을 발생한다. 다음에, 단계 310에서, T값 및/또는 PageCount 값은 카운터 값들에 기초하여 및/또는 정정복사 프린터 시스템 제어기에 의해 유지된 타이머들에 기초하여 증분된다. 방법의 동작은 단계 S306으로 계속된다.
단계 S312에서, 정전복사 프린터가 동작하는 동작 모드를 결정하는 저장된 모드 파라미터는 "진단 모드"로 설정된다. "진단 모드"에 있는 동안 정전복사 프린터 시스템 제어기는 정전복사 프린터 내 각 광전도체에 대한 새로운 AC 하전 액츄에이터 값을 결정하여 저장하는 진단 루틴을 수행한다. 방법의 동작은 단계 S314로 계속된다.
단계 S314에서, 전하 디바이스 제어기는 스위핑, 즉 미리 결정된 범위 내 복수의 AC 하전 액츄에이터 값들을 통해 개시한다. 구체적으로, 단계 316에서, 전하 디바이스 제어기는 한 범위의 AC 하전 액츄에이터 값들 내에서 다음 전압을 선택하고 정전복사 프린터 내 하나 이상의 광전도체들에, 단계 318에서, 토너 패치를 발생할 것을 지시한다. 토너 패치의 밀도는 ETAC 또는 ADC 센서와 같은 토너 질량 센서를 사용하여 측정되고, 결정된 값은 시스템 제어기에 의해 액세스될 수 있는 메모리에 저장된다. 방법의 동작은 단계 S320으로 계속된다.
단계 S320에서, 미리 결정된 범위 내 마지막 전하 값들이 인가된 것으로 판정된다면, 방법의 동작은 단계 S322로 계속되고, 그렇지 않다면, 방법의 동작은 단계 S316에서 재개하여 위에 기술된 바와 같이, 미리 결정된 범위 내 다음 전하 값이 적용되었다.
단계 S322에서, 시스템 제어기는 미리 결정된 범위를 통해 위에 기술된 스위핑 동안 메모리에 저장된 복수의 저장된 패치 밀도 측정들을 검색하고, 바이어스 하전 디바이스 AC 하전 액츄에이터 값들의 스위핑에 대한 정전복사 마킹 유닛 내 광전도체의 응답을 나타내는 토너 질량 측정들에서 니를, 저장된 패치 토너 질량 측정들에 기초하여, 결정한다.
단계 S324에서, 시스템 제어기는 이하 상세히 기술되는 바와 같이, 결정된 값에 기초하여 새로운 AC 하전 액츄에이터 값을 결정하고, 정전복사 마킹 시스템 제어기에 의해 액세스될 수 있는 비휘발성 메모리 내 새로운 AC 하전 액츄에이터 값을 저장한다. 이들 새로운 AC 하전 액츄에이터 값(들), 즉, 하나의 AC 하전 액츄에이터 값은 정전복사 프린터 내 각 광전도체마다 결정되고, 단계 S326에서, 정전복사 프린터 내 각각의 광전도체들 각각과 연관된 바어이스 하전 디바이스를 제어 하는데 사용하기 위해 전하 디바이스 제어기에 시스템 제어기에 의해 제공될 수 있다.
단계 S328에서, 하전 설정점이 업데이트된 이후에 기간을 추적하는데 사용되는 파라미터 T는 제로로 재설정되고, 및/또는 하전 설정점 이후에 정전복사 프린터에 의해 발생된 프린트된 페이지들의 수의 카운트를 유지하는 페이지 카운트 파라미터 PageCount는 제로로 재설정된다. 방법의 동작은 단계 S306으로 계속된다.
도 3에 관하여 위에 기술된 프로세스는 정전복사 시스템에 전원을 끌 때까지 시스템 제어기에 의해 주기적으로 반복될 수 있다. 하전 설정점을 업데이트하기 위해 위에 프로세스의 실행간 간격들은, 사용자가 구성할 수 있는 값들일 수 있는 Tmax 및 PageCountmax의 값들에 기초하여 제어될 수 있고 및/또는 광전도체의 유형, 또는 모델 및/또는 광전도체의 경년과 같은 인자들 및/또는 정전복사 프린터 시스템 제어기에 의해 모니터되는 다른 인자들이 기초하여 Tmax의 값 및/또는 PageCountmax에 대한 값을 제공하는 룩업 데이터들에 기초하여 동적으로 업데이트될 수 있다.
도 4는 바이어스 하전 디바이스 AC 하전 액츄에이터 값들의 스위핑에 응하여 발생되는 측정된 광전도체 표면 전압들의 도표이다. 구체적으로, 도 4는 광전도체에 측정된 전하를 두는데 사용되는 바이어스 전하 롤러(BCR)에 공급되는 AC 피크-피크 전압 신호의 함수로서, y축에 광전도체에 관해 측정되는 전압을 나타낸다. 도 4에 나타낸 데이터는 BCR AC 피크-피크 전압을 스위핑하고 정전전압계 센서로 광전 도체 표면 전압(Vcharge)을 측정함으로써 얻어졌다.
도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 광전도체 표면 전압의 도표는 초기에는 적용된 AC 하전 액츄에이터 값들에 따라 선형으로 증가하고 이어서 "니"로서 확인되는 점을 넘어서는 점근적이 된다. 이하 상세히 기술된 이유로, 동작 모드에서 프린트된 페이지들을 생성하는데 사용하기 위해 선택된 AC 하전 액츄에이터 값은 전하 곡선 니에서 AC 하전 액츄에이터 값보다 더 커야 한다. 실시예에서, AC 하전 액츄에이터는 질량 기반의 전하 곡선 니에서 AC 하전 액츄에이터 값보다 큰 약 150 내지 약 250 볼트 AC 피크-피크이어야 한다.
표면에 양 전하 피착은 접촉 AC 하전 디바이스들에 정전복사 시스템들 내 광전도체의 마모율을 야기하는 것으로 알려져 있기 때문에, 접촉 AC 하전 액츄에이터에 대한 동작 값의 선택은 광전도체 디바이스 수명의 견지에서 매우 중요하다. 그러므로, AC 하전 액츄에이터 설정의 선택을 위한 제2 파라미터는 광전도체에 결과적인 하전된 전압의 균일성이다. 광전도체에 비-균일성들은 출력 프린트들에 바람직하지 못한 비-균일성들로 전환될 수 있다. 따라서, 프린트 질 결함들의 발생을 방지 또는 감소시키기 위해 AC 하전 액츄에이터 값이 어떻게 선택될 것인가에 관하여 주의해야 한다.
예를 들면, 도 5는 여러 CTL 두께들의 광전도체들에서 니보다 큰 AC 하전기 액츄에이터 값들의 함수로서 광전도체 표면상에 추정된 양의 전하 피착의 도표이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 광전도체 상의 양의 전하의 피착은 모든 두께의 광전도체 표면들에 있어서는 극적으로 상승하나, 예를 들면 근사적으로 9㎛ 두께의 보다 얇은 광전도체들은 보다 두꺼운 광전도체들보다 양 전하 피착이 훨씬 더 크게 증가된다. 보다 큰 양 전하 피착은 각각의 광전도체들의 악화율을 증가시킬 것이다. 이러한 악화는 결국 프린트 결함들을 유발할 것이다. 그러므로, 도 5에 나타낸 결과들에 기초하여, AC 하전 액츄에이터 값들은 바람직하게는 양 전하의 불필요한 누적 및 대응하여 광전도체 표면들의 높은 마모율을 방지하기 위해서 니에 가깝게 되게 설정된다.
그러나, 프린터 디바이스에 의해 출력되는 토너 레벨들에 일관성을 달성하기 위해서, AC 하전 액츄에이터 값은 바람직하게는 니의 우측에 설정된다. 예를 들면, 도 6은 니 미만의 AC 하전 액츄에이터 값들 및 니 이상의 AC 하전 액츄에이터 값들의 함수로서, NMF(Noise at Mottle Frequency) 메트릭을 사용하여 측정되는, 토너 밀도 비-균일도의 도표를 나타낸다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 니 미만의 바이어스 하전 롤러 전압들에 대해서 비-균일한 토너 밀도들이 관찰되나, 니 이상의 바이어스 하전 롤러 전압들에 대해서는 일관된, 즉, 균일한 토너 밀도들이 관찰된다.
따라서, 도 5 및 도 6에 나타낸 데이터에 기초하여, 프린트 결과들을 최적화하고 광전도체에 불필요한 하전 및 불필요한 마모를 감소시키기 위해서, AC 하전 액츄에이터 값은 광전도체 하전 결과들에서 니에 대응하는 AC 하전 액츄에이터 값에 가깝게, 그러나 그보다는 크게 설정되어야 한다.
또 다른 고려할 것은 니에 대응하는 AC 하전 액츄에이터 값이 성분의 마모 및 이를테면 습기, 온도, 토너의 경년, 광전도체에 의해 처리된 페이지들의 수, 및/또는 광전도체의 경년과 같은 환경적 상태들에 기인하여 변한다는 것이다.
니보다 약간 큰 AC 하전 액츄에이터 값을 선택함으로써, 니의 위치는 생성된 프린트물들에 프린트 결함들을 야기함이 없이 다양한 이유들로 약간 달라질 수 있다. 그러나, AC 하전 액츄에이터 값을 니에 비교적 가깝게 둠으로써, 과도한 양의 전하, 따라서, 과도한 마모가 회피될 수 있다. 예를 들면, 실시예에서, 약 100 내지 약 200볼트로 AC 하전 액츄에이터 값을 설정함으로써, 니에 설정한 AC 하전 액츄에이터 값보다 큰 AC 피크-피크는 프린트 질적 수행 및 마모 둘 다에 관하여 충분한 수행을 제공한다.
도 7은 바이어스 하전 롤러 전압들의 스위핑에 응하여 발생된 토너 질량 측정들의 도표이다.
도 7에 도시된 바와 같이, ETAC 또는 ADC 토너 질량 센서에 의해 측정된 광전도체 상에 생성된 솔리드 패치의 밀도는 인가되는 AC 하전 액츄에이터 값들의 함수로서 도표로 나타낼 수 있다. 거동은 도 1에서 전하 스위핑 데이터와 유사하다.
광전도체 질량 기반 전하 곡선에서 니의 위치는 토너 질량 센서 판독치가 점근적이게 되는 대응하는 AC 하전 액츄에이터 값으로서 확인될 수 있다. 도 8은 질량 기반 감지 기술과, 광전도체 드럼 상에 정전전압계 센서를 사용하는 보다 종래의 기술을 사용한 니 위치의 비교를 나타낸다. 도 8에 나타난 바와 같이, 두 기술들은 극히 잘 상관된다.
예를 들면, 도 8에 나타난 데이터에 기초하여, 2개의 측정 기술들 간에 선형관계가 있다. 또한, 도 8에 나타난 데이터에 기초한 신뢰 범위의 분석은 ±36V의 95% 신뢰 범위를 나타낸다. 그러므로, 질량 기반 감지 기술은 추가의 센서들을 추 가하여 복잡도 및 비용 둘 다를 증가시킬 필요없이 니의 적합한("수락할 수 있는") 추정을 제공한다.
예를 들면, 실시예에서, 약 150 내지 약 250볼트로 AC 하전 액츄에이터 값을 설정함으로써, 질량 기반 하전 니에 설정한 AC 하전 액츄에이터 값보다 큰 AC 피크-피크는 프린트 질 수행 및 마모 둘 다에 관하여 충분한 수행을 제공한다. 이들 AC 하전 액츄에이터 값 범위들은 결정된 AC 하전 액츄에이터 값의 정확성에 관하여 ±36V의 신뢰 범위를 고려하고, AC 하전 액츄에이터 값이 니보다 충분히 크게 설정되지 않았다면 마킹 시스템의 프린트된 출력에 결함들로서 드러날 수도 있을 경년 및 동작 상태들의 변화들을 수용하기 위해 추가의 버퍼를 제공한다.
니 위치파악에 관해 ±36V 신뢰 구간이, 프린트 결함들을 넘어서 있게 액츄에이터 값을 설정함에 있어 약간 더 보수적 방식을 암시할지라도, 서로 다른 AC 하전 액츄에이터 값들에 응하여 광전도체 전하를 모니터하기 위해 정전전압계 센서의 사용과 같은, 보다 정확한 니 감지 기술들에 의한 2.5x 개선에 비해, 광전도체 수명에 추정된 2X 개선이 달성될 수 있다. 그러나, 광전도체 드럼들 각각에 정전전압계 센서를 장착하는 것은 복잡성뿐만 아니라 비용을 추가할 것이다.
AC 하전 액츄에이터 값은 다양한 기술들을 사용하게 위에 기술된 방법에 따라 설정될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서, 도 2 및 도 3에 관하여 위에 기술된 업데이트 하전기 설정점 유닛(208)은 니에 대응하는 AC 하전 액츄에이터 값보다 큰 150 내지 250볼트 사이의 값으로 AC 하전 액츄에이터 값을 설정할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 업데이트 하전기 설정점 유닛은 광전도체 경년, 광전도체 두께, 온도 및 습도의 함수에 기초하여, 니에 대응하는 AC 하전 액츄에이터 값보다 큰 값으로 AC 하전 액츄에이터 값을 설정할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 업데이트 하전기 설정점 유닛은 선택된 프린트 질 속성 및 선택된 동작 비용 속성 중 적어도 하나에 대응하는 니에 대응하는 AC 하전 액츄에이터 값보다 큰 값으로 AC 하전 액츄에이터 값을 설정할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 업데이트 하전기 설정점 유닛은 인라인 토너 균일도 센서 또는 오프라인 토너 균일도 센서를 사용하여 토너 밀도의 균일도의 측정에 기초하여 니에 대응하는 AC 하전 액츄에이터 값보다 큰 값으로 AC 하전 액츄에이터 값을 설정할 수 있다. 추가의 실시예들은 위에 기술들 및/또는 다른 기술들 중 하나를 구현하는 몇가지 모드들 중 하나로부터 사용자가 선택할 수 있게 할 수도 있다. 이러한 실시예들은 단지 예시적인 것이다.
도 1은 정전복사 유닛의 상세도.
도 2는 도 1의 정전복사 유닛을 탑재한 정전복사 시스템의 시스템 수준에서의 개략도.
도 3은 AC 하전 액츄에이터 값을 결정하기 위한 방법을 나타낸 흐름도.
도 4는 AC-바이어스 하전 디바이스에 의해 인가되는 여러 AC 하전 액츄에이터 값들에 응하여 발생되는 측정된 광전도체 표면 전압들의 도표.
도 5는 여러 광전도체 CTL 두께들에 대해서, 광전도체 하전 곡선에서 니에 대응하는 AC 하전 액츄에이터 값 이상인 AC 하전 액츄에이터 값들의 함수로서 광전도체의 표면에 피착되는 양 전하의 도표.
도 6은 니 미만의 AC 하전 액츄에이터 값들 및 니보다 큰 AC 하전 액츄에이터 값들의 함수로서 토너 밀도 비-균일도의 도표.
도 7은 AC 하전 액츄에이터 값들의 스위핑에 응하여 발생되는 ADC 센서를 사용한 토너 질량 측정들의 도표.
도 8은 토너 패치 질량 기반 니 위치 데이터와 전하 U기반 니 위치 데이터의 비교도.

Claims (2)

  1. 마킹 엔진에 의한 마킹 동안 사용하기 위해 AC 하전 액츄에이터 값(charging actuator value)을 얻는 방법에 있어서,
    복수의 AC 하전 액츄에이터 값들로 AC-바이어스 하전 디바이스에 전력을 공급하는 단계;
    상기 AC-바이어스 하전 디바이스가 상기 복수의 AC 하전 액츄에이터 값들 각각에서 전력을 공급받아, 광전도체에 바이어스 전하를 인가하는 단계;
    상기 복수의 AC 하전 액츄에이터 값들 각각에 대해 상기 하전된 광전도체 상에 토너 패치를 현상하는 단계;
    상기 각각의 복수의 AC 하전 액츄에이터 값들 각각에 대해 적용된 토너 패치의 밀도를 측정하는 단계;
    상기 측정된 토너 패치 밀도들의 도표(plot)에서 니(knee)에 대응하는 상기 AC-바이어스 하전 디바이스에 적용되는 AC 하전 액츄에이터 값을 결정하는 단계; 및
    상기 측정된 토너 패치 밀도들의 도표에서 니에 대응하는 상기 AC-바이어스 하전 액츄에이터 값에 기초하여 마킹 동작 동안 상기 AC-바이어스 하전 디바이스에 전력을 공급하는데 사용하기 위해 AC 하전 액츄에이터 값을 설정하는 단계를 포함하고,
    상기 AC 하전 액츄에이터 값은 상기 측정된 토너 패치 밀도들의 상기 도표에서 니에 대응하는 상기 AC 하전 액츄에이터 값보다 높게 설정되는, AC 하전 액츄에이터 값을 얻는 방법.
  2. 전력 레벨이 정규 동작 모드 동안 사용하기 위해 결정되는 진단 모드를 지원하는 마킹 엔진에 있어서,
    복수의 전력 레벨들을 선택하는 진단 모드 제어기;
    공급되는 전력 레벨에 기초하여 광전도체 상에 전하를 수립하는 바이어스 전하 액츄에이터에 상기 선택된 전력 레벨들 각각을 공급하는 전하 디바이스 제어기;
    상기 복수의 전력 레벨들 각각에 대해, 상기 하전된 광전도체 상에 미리 결정된 색조(toned) 패치를 배치하는 마킹 엔진;
    상기 복수의 전력 레벨들의 각각에 대해 상기 적용된 색조 패치의 밀도를 측정하는 토너 질량 센서(toner mass sensor);
    상기 적용된 색조 패치의 측정된 밀도들의 도표에서 니에 대응하는 상기 전하 바이어스 액츄에이터에 적용되는 전력 레벨을 결정하는 니 평가기 유닛; 및
    상기 마킹 엔진의 정규 동작 모드 동안 상기 전하 바이어스 액츄에이터에 전력을 공급하는데 사용하기 위한 상기 전력 레벨에 대한 AC 하전 액츄에이터 값을, 상기 적용된 색조 패치의 상기 측정된 밀도들에서 니에 대응하는 상기 전력 레벨에 기초하여 설정하는 하전기 설정점 유닛(charger setpoint unit)을 포함하고,
    상기 AC 하전 액츄에이터 값은 상기 적용된 색조 패치의 측정된 밀도들의 상기 도표에서 니에 대응하는 상기 AC 하전 액츄에이터 값보다 높게 설정되는, 마킹 엔진.
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