-
Gebiet der Erfindung
-
Diese
Erfindung bezieht sich allgemein auf Bilderzeugungsvorrichtungen
und insbesondere auf das Steuern von Tonerverbrauch bei elektrophotographischen
Bilderzeugungsvorrichtungen.
-
Hintergrund
der Erfindung
-
Bei
elektrophotographischem (EP) Drucken, wie z. B. bei Laserdruckern
und Kopierern, wird ein Muster von elektrostatischen Ladungen, das
einem Druckbild entspricht, auf einem optischen Photoleiter (OPC;
OPC = optical photoconductor) entwickelt, unter Verwendung von Strahlungsenergie,
entweder Licht des sichtbaren Spektrums oder optischer Energie außerhalb
des sichtbaren Lichtspektrums. Herkömmlicherweise wird Nahe-Infrarotlaserlicht
verwendet, um ein elektrostatisches Bild auf dem OPC zu entwickeln.
Der OPC ist normalerweise eine fortlaufende Oberfläche, wie
z. B. eine Trommel oder ein Riemen.
-
Das
Laserlicht bewegt sich über
die geladene Oberfläche
des photoempfindlichen Materials auf dem OPC in einer Aneinanderreihung
von Abtastlinien. Jede Abtastlinie ist logisch in Bildelement- (Pixel-) Bereiche
unterteilt, und der Laserstrahl ist moduliert, so dass ausgewählte Pixelbereiche
belichtet werden. Die Pixelgröße (oder
der Pixelbereich) ist durch einen gegebenen Punktabstand, eine Abtastgeschwindigkeit
und eine Punktgröße des Druckers
definiert. Die Belichtung führt
zu der Reduktion von Spannung auf dem OPC an den ausgewählten Pixelpositionen,
die ein latentes Bildmuster bilden. Nachfolgend wird Toner an diese
Pixelstellen angelegt (aufgebracht), um ein sichtbares Bild zu bilden,
und dieses Bild wird dann auf ein Druckmedium (normalerweise ein
Blatt Papier) übertragen.
-
Der
Toner, der auf das Medienblatt übertragen
wird, erscheint in einem Muster von Punkten (oder Flecken), wobei
jeder Punkt einem Pixel entspricht (oder einer Kombination von Pixeln
zum Entwickeln von Farbtönen).
Obwohl Punkte normalerweise dem Bild auf dem Blattmedium zugeordnet sind,
und Pixel normalerweise dem entsprechenden elektronischen Bild zugeordnet
sind, führt
die Eins-zu-Eins-Entsprechung von Punkten zu Pixeln normalerweise
dazu, dass die Begriffe austauschbar verwendet werden.
-
Für jede gegebene
Druckmaschine hängt der
Tonerverbrauch von dem Entladungsspannungspegel auf dem OPC ab.
Obwohl die Pixelentwicklung durch Modulation der Laserleistung gesteuert
werden kann, ist der Betrieb der Laserdiode in einem nicht-gesättigten
Modus häufig
nicht wünschenswert, weil
es zu viele Umgebungsfaktoren gibt, die schwierig zu steuern sind
und die dazu neigen, eine weniger stabile Gesamtpixelentwicklung
zu bewirken. Beispielsweise ist Lasermodulation sehr empfindlich
gegenüber
Parametern, wie z. B. Altern der Laserdiode und Temperaturbedingungen.
Ein ähnlicher
Effekt wird jedoch erreicht durch vollständiges Einschalten (gesättigter
Modus) und vollständiges
Ausschalten des Lasers für
Zeitperioden, die kürzer
sind als das, was zum Entwickeln der vollen Pixel- (Punkt-) Größe für einen
gegebenen Punktabstand und Abtastgeschwindigkeit benötigt oder
geplant ist. Dies ist als Pulsbreitenmodulation (PWM; PWM = pulse
width modulation) der Laserdiode bekannt. Genauer gesagt, PWM ist
die Modifikation des Arbeitszyklus des Video- (Laser-) Signalverlaufs
in einer Zeitdauereinheit, und hat den Effekt, dass es den Pegel
der Belichtungsintensität ändert. Der
Arbeitszyklus ist der Prozentsatz der Zeit, in dem das Signal innerhalb
der spezifizierten Zeitdauereinheit in einem aktiven Zustand ist
(zum Belichten eines Pixelbereichs). Im Wesentlichen ermöglicht es
die PWM, dass ein unterdimensioniertes Pixel (oder ein Teil eines
Pixels) auf einem OPC entwickelt wird. Falls der Laserstrahl moduliert
wird (unter Verwendung von PWM), werden somit die resultierenden
Schwankungen bei der Ladung, die auf dem OPC verbleibt, schließlich in
entsprechende proportionale Menge an Tonermasse übersetzt, die auf dem OPC entwickelt
werden und dann auf ein Medienblatt übertragen werden. PWM wird üblicherweise
bei Anwendungen verwendet, wie z. B. Grauskalierung, Halbtonbildung
und Farbbilderzeugung (d. h. für
das genaue Mischen von Farben und auch die Steuerung der Intensität der Farben).
-
Unabhängig davon,
ob ein voller Laserdiodenpuls angelegt wird, um ein Pixel voller
Größe zu entwickeln,
oder ob der Laser unter Verwendung von PWM moduliert wird, um ein
Teilpixel zu entwickeln, ist die Menge an angelegter Tonermasse
an den belichteten Bereich wesentlich für die Qualität des resultierenden
Bildes, das auf ein Medium übertragen wird.
Folglich wird überschüssiger Toner,
der unnötig entwickelt
wird auf dem Pixel oder dem Teilpixel, verschwendet. Beispielsweise
neigt zu viel entwickelte Tonermasse dazu, Tonerstreuen zu bewirken,
was ein Verstauben oder Verzerren des resultierenden Bildes durch
den überschüssigen/verschwendeten Toner
ist. Dies tritt sowohl bei Einfarben- als auch bei Farbbilderzeugungssystemen
auf. Dieses Problem wird verstärkt,
wenn die Druckmaschine einen weichen Zwischenübertragungsriemen verwendet.
Die Druckqualitätsverschlechterung
ist besonders wahrnehmbar, wenn Text und feine Einzelheiten gedruckt werden,
weil eine Wolke von Toner die Zeichen umgibt, was dieselben unscharf
macht. Außerdem
wird Tonerstreuen in Verbindung mit Medien verstärkt, die langsamer durch das
Fixiersystem verlaufen, wie z. B. mit Glanzpapier.
-
Der
EP-Druckprozess ist eindeutig inhärent instabil bezüglich der
Tonermassenentwicklung pro Flächeneinheit.
Zusätzlich
zur Bildqualitätsproblemen
führt dies
zu Schwierigkeiten beim Schätzen
der Tonerkassettenlebensdauer (Tonerverbrauch) und einer gewissen
Unsicherheit beim Vorhersagen der Kosten pro Seite für eine gegebene
Druckplattform. Falls die Tonerflächenmasse, die durch den EP-Druckprozess
entwickelt wird, stabil wäre,
könnte die
Tonermenge, die beim Drucken einer bestimmten Zeit verbraucht wird,
vorhergesagt werden durch das Wissen, wie viele der möglichen
Punkte auf der Seite tatsächlich
gedruckt wurden. Obwohl Pixel- (oder Punkt-) Zählen in der Technik üblich ist,
variiert die Genauigkeit des Pixelzählens von Plattform zu Plattform
etwa im 15-25%-Bereich, aufgrund der Unsicherheit der tatsächlichen
Tonermasseentwicklung pro Flächeneinheit.
-
Obwohl
jüngste
Technologien eine genauere Tonerpegelerfassung in einer Tonerkassette
zum Vorhersagen der Kassettenlebensdauer (Tonerverbrauch) ermöglicht haben,
variiert der tatsächliche Tonerverbrauch
und die Kosten-pro-Seite-Vorhersagbarkeit
nach wie vor von Plattform zu Plattform, erneut aufgrund der Unsicherheit
der tatsächlichen Tonermassenentwicklung
pro Flächeneinheit.
-
Folglich
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Stabilisierung
von Tonerverbrauch zu unterstützen,
zum Verbessern der Schätzung
des Tonerverbrauchs und der Kosten pro Seite für eine gegebene Druckplattform.
-
Die
US 5,708,917 bezieht sich
auf eine Tonernachfüllvorrichtung
für eine
Bilderzeugungsvorrichtung, die Pixeldichte- und Tonerdichte-Informationen
verwendet. Die Nachfüllung
des Dokuments D1 ist das Beibehalten einer vorbestimmten Standardtonerkonzentration
in der Entwicklungsvorrichtung 41 Bk, die schwarzen Toner aufnimmt.
Gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel,
das mit Bezugnahme auf
4 bis
15 beschrieben
wird, wird dies erreicht indem alle 30 Seiten die Tonerkonzentration
und die Entwicklungsvorrichtung 41 Bk geschätzt werden, die geschätzte Tonerkonzentration
mit einer Standardtonerkonzentration verglichen wird und die Nachfüllung der
Entwicklungsvorrichtung 41 Bk basierend auf dem Vergleich gesteuert
wird. Die Tonerkonzentration und die Entwicklungsvorrichtung 41
Bk werden bestimmt durch Bilden eines latenten Bildtextmusters auf
der Oberfläche
der photoempfindlichen Trommel, Messen der Lichtmenge, die von dem Tonertestbild
reflektiert wird, das so gebildet wird, durch AIDC-Sensoren, Berechnen
der daran haftenden Menge an Toner, Bestimmen der Entwicklungseffizienz,
Korrigieren der berechneten Entwicklungseffizienz durch gemessene
Parameter, wie z. B. die absolute Feuchtigkeit und die aktuelle
Lebensdauerzeitanzahl von Kopien, um eine erwartete Entwicklungseffizienz
für normale
Umgebungsbedingungen zu erhalten, und dann Schätzen der Tonerkonzentration
und Entwicklungsvorrichtung 41 Bk basierend auf der korrigierten
Entwicklungseffizienz.
-
Die
US 5,867,198 beschreibt
ein Verfahren für
die Schätzung
von Tonerverbrauch an digitalen xerographischen Kopierern und Druckern.
Das Verfahren verbessert die Schätzung
von Tonerverbrauch basierend auf Pixelzählen durch Berücksichtigen
digitaler Bildpunktausbreitung, was dazu führt, dass die Fläche eines
Pixels nicht vollständig
entwickelt wird und einige Flächen
außerhalb
des Pixels entwickelt werden.
-
Diese
Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 und die Vorrichtung
gemäß Anspruch
9 gelöst.
-
Gemäß Prinzipien
der vorliegenden Erfindung bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird
es einer Bilderzeugungsvorrichtung ermöglicht, Tonermassenentwicklung
zu stabilisieren durch Entwickeln eines Geschlossene-Schleife-Rückkopplungssystems. Die tatsächlich verbrauchte
Tonermasse wird verglichen mit einer Zielmassenreferenz, zum Erzeugen
eines Fehlersignals zum Modifizieren von Tonerverbrauch in der Bilderzeugungsvorrichtung.
-
Ein
Verfahren zum Stabilisieren von Tonermasse, das in einer Bilderzeugungsvorrichtung
verwendet wird, umfasst das Berechnen erster Hinweise, die eine
tatsächliche
Flächenmasse
von Toner anzeigen, der in der Bilderzeugungsvorrichtung verbraucht
wird, das Vergleichen der ersten Hinweise mit zweiten Hinweisen,
die eine Zielflächenmasse von
verbrauchtem Toner anzeigen, und das Modifizieren von Tonerverbrauch
in der Bilderzeugungsvorrichtung auf der Basis des Vergleichs.
-
Außerdem wird
bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ein erfasster Tonerpegel mit einer ursprünglichen Tonerreferenzmenge
verglichen, um eine verwendete Tonermasse zu erzeugen. Aufbereitete
Pixel werden verfolgt, um eine Gesamtfläche zu berechnen, die abgebildet
wurde, relativ zu einem Zeitrahmen, der im Zusammenhang mit der
ursprünglichen
Tonerreferenzmenge festgelegt wurde. Die verwendete Gesamtmasse
wird durch die Gesamtfläche,
die abgebildet wurde, dividiert, um die tatsächlich verwendete Flächenmasse
zu erzeugen. Tonerverbrauch wird modifiziert unter Verwendung von
Laserpulsbreitenmodulation oder Pixelmaskierung, so dass sich die
nachfolgende tatsächliche
Flächenmasse
von verbrauchtem Toner der Zielflächenmasse nähert.
-
Andere
Aufgaben, Vorteile und Fähigkeiten der
vorliegenden Erfindung werden im Verlauf der folgenden Beschreibung
offensichtlich.
-
Beschreibung
der Zeichnungen
-
1 ist
ein Blockdiagramm hoher Ebene eines Seitendruckers, der die Vorrichtung
und das Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Stabilisieren von
Tonerverbrauch umfasst.
-
2 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zum Stabilisieren von Tonerverbrauch
bei dem Drucker von 1 umfasst.
-
3 ist
ein Flussdiagramm, das ein bevorzugtes Verfahren der vorliegenden
Erfindung darstellt.
-
4 ist
ein Zeitdiagramm, das drei Signale darstellt, die beispielhafte
Taktpulse zum Modifizieren von Pixelentwicklung unter der vorliegenden
Erfindung darstellt.
-
Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
-
1 ist
ein Blockdiagramm hoher Ebene eines Seitendruckers 10,
der die Vorrichtung und das Verfahren der vorliegenden Erfindung
zum Stabilisieren von Tonerverbrauch zum Verbessern des Schätzens des
Tonerverbrauchs und der Kosten pro Seite in dem Drucker umfasst.
Der Seitendrucker 10 wird durch einen Mikroprozessor 15 gesteuert,
der mit anderen Elementen des Systems über einen Bus 20 kommuniziert.
Eine Druckmaschinensteuerung 30 und eine zugeordnete Druckmaschine 35 sind
mit dem Bus 20 verbunden und liefern die Druckausgabefähigkeit
für den
Seitendrucker. Für
die Zwecke dieser Offenbarung ist die Druckmaschine 35 ein
Laserdrucker, der ein Elektrophotographische-Trommel- und Bilderzeugungs-System
verwendet, wie es in der Technik gut bekannt ist. Wie es für einen Durchschnittsfachmann
auf diesem Gebiet jedoch offensichtlich ist, kann die vorliegende
Erfindung gleichermaßen
auf andere Druckertypen und/oder Bilderzeugungsvorrichtungen angewendet
werden, einschließlich
beispielsweise Tintenstrahldrucker, Faksimilemaschinen, Digitalkopierer
oder dergleichen.
-
Ein
Eingabe-/Ausgabe- (I/O-) Tor 40 liefert eine Kommunikation
zwischen dem Seitendrucker 10 und einem Hostcomputer 45 und
empfängt
Seitenbeschreibungen (oder Rasterdaten) von dem Host zum Verarbeiten
in dem Seitendrucker. Ein dynamischer Direktzugriffsspeicher (DRAM) 50 liefert
einen Hauptspeicher für
den Seitendrucker zum Speichern und Verarbeiten eines Druckauftragsdatenstroms,
der von dem Host 45 empfangen wird. Ein Nur-Lese-Speicher
(ROM) 55 speichert Firmware, die den Betrieb des Mikroprozessor 15 und
des Seitendruckers 10 steuert. Codeprozeduren, die in dem
ROM 55 gespeichert sind, umfassen beispielsweise einen Seitenwandler,
einen Rasterisierer, einen Komprimierungscode, einen Seitendruckzeitplaner,
einen Druckmaschinenverwalter und/oder andere Bildverarbeitungsprozeduren
(nicht gezeigt) zum Erzeugen eines Bildes von einem Druckauftragsdatenstrom. Die
Seitenwandlerfirmware wandelt eine Seitenbeschreibung, die von dem
Host empfangen wird, zu einer Anzeigebefehlsliste um, wobei jeder
Anzeigebefehl ein Objekt definiert, das auf der Seite gedruckt werden
soll. Die Rasterisiererfirmware wandelt jeden Anzeigebefehl in eine
geeignete Bittabelle um (rasterisierter Streifen oder Band) und
verteilt die Bittabelle in dem Speicher 50. Die Komprimierungsfirmware komprimiert
die rasterisierten Streifen wie es spezifiziert ist, in dem Fall,
dass in dem Speicher nicht ausreichend Speicher zum Halten der rasterisierten Streifen
vorhanden ist.
-
Der
ROM 55 umfasst ferner einen Pixelzähler 80 zum Zählen von
Pixeln, die durch die Druckmaschine 35 aufbereitet werden.
Der Pixelzähler 80 ist jede
herkömmliche
Pixelzählroutine
der Technik, wie zum Beispiel eine oder mehrere der Verfahren oder Vorrichtungen,
die in den US-Patenten Nr. 5,802,420, 5,797,061, 5,794,094, 5,754,708,
5,754,312, 5,636,032, 5,572,292, 5,349,377 und 5,204,698 gelehrt
werden.
-
Der
ROM umfasst ferner eine Tonerverbrauchssteuerung 82 zum
Steuern des Tonerverbrauchs (Tonerverwendung bei der Pixelentwicklung) in
dem Drucker 10. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
steuert die Tonerverbrauchssteuerung die Toneraufbringung für ein Bild,
das durch den Drucker 10 verarbeitet wird, durch Modifizieren
von Laserpulsbreitenmodulationen, wie es hierin näher erörtert wird.
Alternativ sind andere herkömmliche
Routinen in der Technik, die in der Lage sind, Tonerverwendung/aufbringung
zu steuern, gleichermaßen
anwendbar. Beispielweise können
die verfahren und/oder Vorrichtungen, die in dem US-Patent Nr. 5,483,625 gelehrt
werden, verwendet werden. In jedem Fall sollte angemerkt werden,
dass, obwohl der Pixelzähler 80 und
die Tonerverbrauchssteuerung 82 als Firmware dargestellt
sind, es offensichtlich ist, dass hardwarespezifische Implementierungen
(d.h. in einer ASIC) ebenfalls möglich
sind, abhängig
von den Gesamtentwurfskriterien des Druckers 10.
-
Es
ist wichtig, dass bei den Prinzipien der vorliegenden Erfindung,
der ROM 55 auch den Tonerstabilisierungsverwalter 85 umfasst.
Der Tonerstabilisierungsverwalter 85 umfasst Routinen,
Tabellen und/oder andere Datenstrukturen, die notwendig sind zum
Verwalten und Stabilisieren des Tonerverbrauchs durch den Drucker 10,
wie es hierein näher erörtert wird.
-
Im
allgemeinen beginnt der Betrieb des Seitendruckers 10,
wenn derselbe eine Seitenbeschreibung von dem Host-Computer 45 über das
I/O-Tor 40 in der Form eines Druckauftragdatenstroms empfängt. Die
Seitenbeschreibung wird in den DRAM 50 und/oder den Cache 25 platziert.
Der Mikroprozessor 30 greift Zeile um Zeile auf die Seitenbeschreibung zu,
und erstellt unter Verwendung der Seitenwandlerfirmware eine Anzeigebefehlsliste
in dem ROM 55. Während
die Anzeigebefehlsliste erzeugt wird, werden die Anzeigebefehle
durch die Position auf der Seite sortiert und Seitenstreifen in
dem Speicher 50 zugewiesen. Wenn alle Seitenstreifen ausgewertet, rasterisiert,
komprimiert, usw. wurden, zum Verarbeiten durch die Druckmaschine 35,
wird die Seite geschlossen und die rasterisierten Streifen werden durch
die Druckmaschinensteuerung 30 an die Druckmaschine 35 geleitet,
wodurch die Erzeugung eines Bildes (d. h. Text/Graphik, usw.) ermöglicht wird.
Der Seitendruckzeitplaner steuert das Sequenzieren und Übertragen
von Seitenstreifen zu der Druckmaschinensteuerung 30. Der
Druckmaschinenverwalter steuert den Betrieb der Druckmaschinensteuerung 30 und
wiederum der Druckmaschine 35.
-
Der
Prozessor 15 führt
einer Videosteuerung 60 ein Rasterbild von binären Werten
zu, die das Bild darstellen, das auf einer Seite gedruckt werden
soll. Die Videosteuerung führt
ansprechend darauf eine Reihe von binären Datensignalen zu einem
Lasertreiber 65 zu, der wiederum den Laser 70 gemäß den binären Datensignalen
moduliert.
-
Wie
es im Stand der Technik üblich
ist, wird der modulierte Strahl von dem Laser 70 zu einem drehenden
facettierten Spiegel gerichtet, der den Strahl über eine Bilderzeugungslinse
bewegt, die den bewegten Strahl zu einem Spiegel richtet, der den bewegten
Strahl auf einen beweglichen OPC 75 richtet. Der Laserstrahl
wird über
den OPC bewegt, um eine selektive Entladung desselben gemäß der Modulation
des Strahls zu bewirken. Bei der Beendigung jeder Bewegungsaktion
fällt der
Laserstrahl auf einen Photodetektor, der ein Strahlerfassungssignal
ausgibt, das verwendet wird, um die Schritte der Videosteuerung 60 und
des Prozessors 15 zu synchronisieren. Nach der selektiven
Entladung des OPC 75 wird Toner von der Tonerkassette 90 auf
die entladenen Pixelpositionen angelegt (aufgebracht), um ein sichtbares
Bild zu bilden. Das sichtbare Bild wird dann zu einem Druckmedium übertragen,
wie z. B. einem Blatt Papier, das durch den Drucker 10 geleitet wird.
Tonerverbrauchsmengen aus der Tonerkassette 90 werden mit
dem Tonerpegelsensor 95 überwacht. Der Tonerpegelsensor 95 ist
jeder herkömmliche
Sensor in der Technik, der in der Lage ist, mit einem vernünftigen
Maß an
Genauigkeit die Tonermenge zu erfassen, die in der Kassette 95 verbleibt. Beispiele
solcher Sensortechnologien umfassen beispielsweise eine oder mehrere
der Vorrichtungen und/oder Verfahren, die in den U.S.-Patenten Nr. 5,587,770,
5,557,368, 5,465,619, 5,499,077, 5,214,475, 4,786,869, 4,397,265,
4,314,242 und 4,313,343 gelehrt werden.
-
Bezüglich des
Betriebs des Druckers 10 und gemäß den Prinzipien der vorliegenden
Erfindung führt
der Tonerstabilisierungsverwalter 85 folgende Schritte
durch (i) bestimmt eine tatsächliche
Flächenmasse
von Toner, der auf den OPC 75 aufgebracht ist (basierend
auf Tonerpegellesungen von dem Sensor 95 und basierend
auf dem Pixelzähler 80),
(ii) berechnet ein Flächenmassenfehlersignal
relativ zu einem Zielflächenmassensignal
und (iii) modifiziert den Tonerverbrauchssteuerungsalgorithmus 82 zum
Stabilisieren von Tonerverbrauch in dem Drucker 10.
-
Mit
Bezugnahme auf 2 stellt ein schematisches Blockdiagramm
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zum Stabilisieren von Tonerverbrauch
in dem Drucker 10 dar. Zunächst, wenn eine Tonerkassette 90 in
den Drucker 10 installiert wird, wird eine Tonermassenreferenzmenge 205 bestimmt,
die identifiziert, wie viel Toner in der Kassette 90 existiert.
Diese Referenzmenge wird durch den Tonersensor 95 (oder
ein anderes in der Technik bekanntes Erfassungsschema) erfasst,
und zu dem Tonerstabilisierungsverwalter 85 kommuniziert
und für
Referenzzwecke gespeichert. Während
die Druckmaschine 35 Bilderzeugungsoperationen fortsetzt,
fährt der
Tonersensor 95 fort, den Tonerpegel in der Kassette 90 zu überwachen.
Der Tonerpegel, der durch den Sensor 95 während des Betriebs
des Druckers 10 erfasst wird 210 (d. h. während der
Verwendung der Kassette 90), wird summiert 215 (oder
differenziert) mit der Referenzmenge 205, wobei die Differenz
ein Wert oder Signal ist, das die verwendete Tonermenge anzeigt
oder anders ausgedrückt,
die gedruckte Tonermasse 220. Vorzugsweise ist eine Änderung
bei dem Tonerpegel, der während
dem Betrieb des Druckers 10 erfasst wird 210,
erfassbar durch den Sensor 95 über eine minimale Anzahl von
Seiten, die durch die Druckmaschine 35 gedruckt werden.
In diesem Zusammenhang, je feiner und genauer die Tonerpegelerfassungslesung 210 ist,
umso schneller und ansprechender wird die vorliegende Erfindung
zum Stabilisieren von Tonerverbrauch relativ zu der Anzahl von gedruckten
Seiten.
-
Außerdem zählt der
Pixelzähler 80 während dem
Betrieb der Druckmaschine 35 fortlaufend Pixel, die aufbereitet
werden, und folgt die Summe (oder das Integral) 225 solcher
Pixel, zum Erzeugen eines Werts oder Signals, das eine Gesamtfläche anzeigt, die
durch die aufbereiteten Pixel gedruckt wird. Die gedruckte Gesamtfläche wird
basierend auf einer Zeitreferenz bestimmt, die dem entspricht, wann
die Tonermassenreferenzmenge 205 bestimmt wurde. Folglich
dividiert der Tonerstabilisierungsverwalter 85 für dieses
referenzierte Betriebsintervall oder diese Zeit die gedruckte Masse 220 durch
die gedruckte Fläche 230,
zum Erzeugen eines Werts oder Signals, das eine tatsächliche
Masse/Fläche 240 von
Toner anzeigt, der durch den Drucker 10 verwendet wurde.
-
Nun
ist wichtig, dass der Tonerstabilisierungsverwalter 85 die
tatsächliche
Masse/Fläche 240 mit
einer Zielmasse/-fläche 250 vergleicht 245.
Die Zielmasse/-fläche
ist ein Wert oder ein Signal, das eine gewünschte Menge an Tonermasse/-fläche anzeigt,
die durch den Drucker 10 zu verwenden ist. Die Zielmasse/-fläche wird
durch einen oder mehrere Faktoren festgelegt, die einen oder mehrere
Betriebsparameter des Druckers 10 beeinträchtigen,
wie z. B. Bildqualität
oder Kosten pro Seite. Falls beispielsweise ein Bild mit einer etwas
geringeren Qualität
ein annehmbarer Faktor ist (d. h. durch Verwenden/Entwickeln von
weniger Toner auf dem Bild), dann wird die Zielmasse/-fläche auf
einen geringeren Wert eingestellt und folglich sind die Kosten pro
Seite reduziert. Falls andererseits die Bildqualität von äußerster Wichtigkeit
ist, dann wird die Zielmasse/-fläche
auf einen erhöhten
Wert eingestellt und folglich sind die Kosten pro Seite erhöht. In jedem
Fall kann die Zielmasse/-fläche unabhängig von
aktuellen Betriebseinstellungen/-ergebnissen
des Druckers 10 eingestellt werden, oder alternativ relativ
zu den aktuellen Betriebseinstellungen/-ergebnissen des Druckers 10. Außerdem wird
das/der Zielmasse/-fläche-Signal oder
Wert in den Drucker 10 eingegeben, von einer externen Quelle,
durch herkömmliche
Einrichtungen, wie z. B. Software (d. h. Drucktreiber) in Kommunika tion
mit dem Drucker 10, oder ein Steuerbedienfeld des Druckers 10 in
Kommunikation mit Firmware in dem ROM 55.
-
Der
Vergleich 245 der tatsächlichen
Masse/Fläche 240 und
der Zielmasse/-fläche 250 erzeugt ein
Masse-/Fläche-Fehlersignal (-wert) 255.
Das Masse-/Fläche-Fehlersignal
wird dann in die Tonerverbrauchssteuerungsprozedur 82 eingefügt, um Tonerverbrauch
entsprechend in der Druckmaschine 35 zu modifizieren. Falls
beispielsweise das Masse-/Fläche-Fehlersignal
einen Bedarf anzeigt, die tatsächliche
Masse/Fläche
von Toner zu reduzieren, um sich der Zielmasse/-fläche zu nähern (d.
h. um Tonerverbrauch und Kosten zu reduzieren), dann spricht die Tonerverbrauchssteuerung 82 auf
das Fehlersignal an und modifiziert die Pixelentwicklung 260 entsprechend
für die
Druckmaschine 35. Falls beispielsweise bei einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der Tonerverbrauch zu reduzieren ist, wird die Pixelentwicklung
modifiziert durch Variieren der Pulsbreitenmodulationssignale des
Lasers 70 für
die Druckmaschine 35. Alternativ tritt einen reduzierte
Pixelentwicklung auf durch Verwenden einer Schachbrettmusterentwicklungsstruktur
(Maske), eines Entwurf-/Ökonomiedruckmodus
oder anderer Reduzierte-Druckqualität- oder Tonereinspar-Modi,
die in der Technik üblich
sind.
-
Zweifellos
treibt die Geschlossene-Schleife-Rückkopplung der vorliegenden
Erfindung die tatsächliche
Masse/Fläche 240,
damit dieselbe mit der Zielmasse/-fläche 250 übereinstimmt,
wodurch eine Stabilisierung des Tonerverbrauchs erreicht wird zum Verbessern
des Schätzens
des Tonerverbrauchs und der Kosten pro Seite für den Drucker 10.
-
3 ist
ein Flussdiagramm, das ein bevorzugtes Verfahren der vorliegenden
Erfindung für
Tonerstabilisierung in einer Bilderzeugungsvorrichtung (wie z. B.
dem Drucker 10 von 1) darstellt.
Zuerst, 305, wird eine tatsächliche gedruckte Tonermasse
bestimmt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst dies
das Bestimmen der Differenz einer Menge des Tonerpegels, der in
der Tonerkassette 90 erfasst wird, zu einer Tonermassenreferenzmenge.
Als Nächstes
(oder zusätzlich)
wird eine tatsächliche
gedruckte Fläche
bestimmt 310. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
umfasst dies das Zählen
der aufbereiteten Pixel und das Integrieren unter Verwendung einer
vorbestimmten durchschnittlichen Pixelfläche oder einer aktuelleren
Pixelfläche
basierend beispielsweise auf Laserpulsbreitenmodulationssignalen.
Die Anzahl von gezählten Pixeln
ist relativ zu einem Zeitrahmen, der festgelegt wird, wenn die Tonermassenreferenzmenge
eingestellt wurde.
-
Nachfolgend, 315,
wird eine tatsächliche Masse/Fläche von
Toner, die verwendet wird, berechnet durch Dividieren der tatsächlich gedruckten Masse
durch die tatsächliche
gedruckte Fläche. Dann, 320,
wird die tatsächliche
Masse/Fläche
verglichen mit einer Zielmasse/-fläche, und ein Fehlerwert wird
erzeugt 325. Die Zielmasse/-fläche wird an einem Steuerbedienfeld
der Bilderzeugungsvorrichtung oder über eine Softwaretreiberkonfiguration
eingegeben. Der Fehlerwert wird verwendet 330 durch eine
Tonerverbrauchssteuerprozedur zum Modifizieren von Pixelentwicklung
in der Bilderzeugung, so dass sich die tatsächliche Masse/Fläche des
Tonerverbrauchs der Zielmasse/-fläche nähert, und somit den Tonerverbrauch
auf die Zielmasse/-fläche
stabilisiert. Erneut wird die Pixelentwicklungsmodifikation erreicht
unter Verwendung von Pulsbreitenmodulation, Strukturmaske, Entwurf-/Ökonomiedruckmodus oder
anderen Reduzierte-Druckqualität- oder
Tonereinsparung-Modi.
-
Mit
Bezugnahme auf 4 stellt ein Zeitdiagramm drei
Signale „A", „B" und „C" dar, die beispielhafte
Taktpulse darstellen, die an den Lasertreiber 65 zum Pulsen
des Lasers 70 angelegt werden können, wie er durch die Tonerverbrauchssteuerprozedur 82 zum
Modifizieren der Pixelentwicklung 260 unter der vorliegenden
Erfindung gesteuert wird. Diese Signale stellen ein bevorzugtes
Verfahren zum Verwenden von Laserpulsbreitenmodulation (PWM) zum
Modifi zieren von Pixelentwicklung dar, um den Tonerverbrauch ansprechend
auf das Massen-/Flächen-Fehlersignal 255 zu
stabilisieren.
-
Genauer
gesagt, bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wird Tonerverbrauchssteuerung
erreicht durch Pulsbreitenmodulieren des Lasers, so dass das Potential
des OPC 75 verringert ist, um Variieren der Mengen von
entwickelter Tonermasse auf dem OPC zu ermöglichen. Anders ausgedrückt, die
entwickelte Tonermasse wird genau gesteuert, mit einer „pünktlichen" Änderung des Laserbelichtungspulses.
Pulsbreitenmodulation wird nach Bedarf an jede Farbebene angelegt
und wird verwendet, um dazu beizutragen, die Qualität der entwickelten
Punkte, Linienkanten und Bilder zu verbessern/zu steuern, durch
Steuern der Belichtungsprofile und Punktgeometrie.
-
Mit
erneuter Bezugnahme auf die beispielhaften variierenden PWM-Signale
von 4, stellt das Signal „A" somit ein volles 100%-Taktpulssignal für eine volle
Pixelentwicklung (Belichtung) in einem Referenzzeitrahmen 90 dar.
Der Referenzzeitrahmen 90 basiert auf einem gegebenen Punktabstand,
einer Bewegungsgeschwindigkeit und Punktgröße des Druckers 10.
Das Signal „B" stellt ein 50%-zentriertes Taktpulssignal
für eine
im Allgemeinen 50%-zentrierte Pixelentwicklung dar. Im Gegensatz
dazu stellt das Signal „C" ein 50%-geteiltes Taktpulssignal
für geteilte
Pixelentwicklung dar. Das Signal „C" stellt einen geteilten Puls in dem
Referenzzeitrahmen 90 dar. Es ist wichtig, dass das Signal „C" darstellt, wie das
geteilte Pulsen des Taktsignals das Pulsen des Taktsignals zumindest
zwei Mal innerhalb des Vollpulsbreitenreferenzzeitrahmens 90 umfasst,
so dass die zumindest zwei Pulse nicht unmittelbar benachbart zueinander
sind. Dieses geteilte Pulsen, das in Signal „C" dargestellt ist, wird hierin als geteilte
Subpixelmodulation (SSM) bezeichnet. Alternativ tritt geteiltes Pulsen
in einem Superpixel- (Multizellen-) Kontext auf. Falls beispielsweise
ein Superpixel als ein Vier-Mal-Vier- Zellenpixel definiert ist, dann tritt
SSM an jedem Punkt innerhalb des Referenzrahmens des Vier-Mal-Vier-Superpixels
auf. Wichtig ist, dass jedes der PWM-Signale, „A", „B" oder „C" oder jedes andere
PWM-Signal oder Kombination der PWM-Signale verwendet werden kann zum Modifizieren
der Pixelentwicklung, um Tonermasse/Einheitsverbrauch zu stabilisieren,
ansprechend auf das Masse-/Fläche-Fehlersignal
255 der vorliegenden Erfindung.
-
Schließlich ist
es für
einen Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet offensichtlich, dass
die vorliegende Erfindung ohne weiteres implementiert werden kann
unter Verwendung einer Vielzahl von Komponenten und Werkzeugen,
die in der Technik existieren. Obwohl die vorliegende Erfindung
mit Bezugnahme auf spezifische Ausführungsbeispiele beschrieben
wurde, ist darüber
hinaus klar, dass andere alternative Ausführungsbeispiele und Verfahren
der Implementierung oder Modifikation verwendet werden können, ohne
von dem Schutzbereich der Erfindung, wie er beansprucht ist, abzuweichen.