JP2002244372A - 画像密度を動的に制御する方法および装置 - Google Patents
画像密度を動的に制御する方法および装置Info
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- G03G15/06—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing
- G03G15/08—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer
- G03G15/0822—Arrangements for preparing, mixing, supplying or dispensing developer
- G03G15/0848—Arrangements for testing or measuring developer properties or quality, e.g. charge, size, flowability
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- G03G2215/00025—Machine control, e.g. regulating different parts of the machine
- G03G2215/00029—Image density detection
- G03G2215/00033—Image density detection on recording member
- G03G2215/00037—Toner image detection
- G03G2215/00042—Optical detection
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電子写真画像生成システムにおいて、ソフト
ウェアモデリングを利用してトナー濃度の変動に起因す
る画像密度変動を適時に補償するトナー密度制御方法お
よび装置を得る。 【解決手段】 現像ハウジングの挙動の時間遅延モデル
は、トナー濃度検知と画像現像の間の遅延、トナー担体
混合に起因する遅延、およびトナー担体を現像ハウジン
グから現像ロールへの搬送に起因する遅延を近似するコ
ントローラの機械ソフトウェアとして維持される。これ
らの近似は直近数分間の動作にわたる実測値に基づいて
調整することができる。コントローラ１３２はトナー濃
度予測値を表わすセンサー信号とトナー濃度実測値の平
均を表わすセンサー信号を比較して長期ドリフトおよび
短期ドリフトを検知する。トナーの変動を補償するため
に、これらの近似および検知されたドリフトに基づい
て、コントローラはフィードフォワード修正信号を計
算、送信して印刷１枚毎に静電コントローラ１４４の静
電セットポイントを調整する。
ウェアモデリングを利用してトナー濃度の変動に起因す
る画像密度変動を適時に補償するトナー密度制御方法お
よび装置を得る。 【解決手段】 現像ハウジングの挙動の時間遅延モデル
は、トナー濃度検知と画像現像の間の遅延、トナー担体
混合に起因する遅延、およびトナー担体を現像ハウジン
グから現像ロールへの搬送に起因する遅延を近似するコ
ントローラの機械ソフトウェアとして維持される。これ
らの近似は直近数分間の動作にわたる実測値に基づいて
調整することができる。コントローラ１３２はトナー濃
度予測値を表わすセンサー信号とトナー濃度実測値の平
均を表わすセンサー信号を比較して長期ドリフトおよび
短期ドリフトを検知する。トナーの変動を補償するため
に、これらの近似および検知されたドリフトに基づい
て、コントローラはフィードフォワード修正信号を計
算、送信して印刷１枚毎に静電コントローラ１４４の静
電セットポイントを調整する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電子写真画像生成に
関し、特に機械特性に基づくトナー濃度の変動を補償す
る方法および装置に関する。
関し、特に機械特性に基づくトナー濃度の変動を補償す
る方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１に、本発明のさまざまな実施の形態
を利用し得るマルチパスカラー電子写真複写または画像
生成機械の例を示す。本出願と同じ出願人による米国特
許第６，１３４，３９８号により詳細に記述されている
ように、本画像生成機械は光学受容体ベルト１０を含
み、ベルト１０はその上に形成された静電潜像をベルト
１０の経路に沿って方向１２へ各種画像処理機構まで搬
送する光伝導性表面１１を有する。それぞれの潜像がマ
ルチパス動作で現像機構Ｃ、Ｅ、ＧおよびＩを通過する
際に制御された量のトナーが添加される。添加されるト
ナーの量は特に、現像装置におけるトナー濃度と静電ポ
テンシャルにより指定される。潜像に添加されるトナー
の量を制御するために、静電ポテンシャルやその他の電
気的セットポイントがほぼ瞬時に制御できるが、現像ロ
ールにおけるトナー濃度は混合および搬送遅延の影響を
受ける。
を利用し得るマルチパスカラー電子写真複写または画像
生成機械の例を示す。本出願と同じ出願人による米国特
許第６，１３４，３９８号により詳細に記述されている
ように、本画像生成機械は光学受容体ベルト１０を含
み、ベルト１０はその上に形成された静電潜像をベルト
１０の経路に沿って方向１２へ各種画像処理機構まで搬
送する光伝導性表面１１を有する。それぞれの潜像がマ
ルチパス動作で現像機構Ｃ、Ｅ、ＧおよびＩを通過する
際に制御された量のトナーが添加される。添加されるト
ナーの量は特に、現像装置におけるトナー濃度と静電ポ
テンシャルにより指定される。潜像に添加されるトナー
の量を制御するために、静電ポテンシャルやその他の電
気的セットポイントがほぼ瞬時に制御できるが、現像ロ
ールにおけるトナー濃度は混合および搬送遅延の影響を
受ける。
【０００３】当分野で公知のとおり、カラー複写は、画
像プロセッサ１４へ電子的に搬送されたコンピュータ生
成画像から、または透明プラテン１８の表面に配置され
た原文書から得られる。後者の場合、光源２０を含むス
キャナ機構が文書１６を照射し、文書１６から反射され
た光は鏡２２、２４、２６により反射されて一連のレン
ズ（図示せず）および二色性プリズム２８を通過して３
色に分離され、電荷結合線型感光素子（ＣＣＤｓ）３０
に受光され、そこで情報が読まれる。各ＣＣＤ３０は原
文書１６のそれぞれの色分解された領域の入射光の強さ
に比例するデジタル画像信号を出力する。デジタル信号
は各ピクセルを表わし、青、緑、および赤の密度を表わ
す。それらは画像プロセッサ（ＩＰＵ）１４まで搬送さ
れ、そこで色分解とビットマップに変換されて、通常は
黄、シアン、マゼンタ、黒を表わす。
像プロセッサ１４へ電子的に搬送されたコンピュータ生
成画像から、または透明プラテン１８の表面に配置され
た原文書から得られる。後者の場合、光源２０を含むス
キャナ機構が文書１６を照射し、文書１６から反射され
た光は鏡２２、２４、２６により反射されて一連のレン
ズ（図示せず）および二色性プリズム２８を通過して３
色に分離され、電荷結合線型感光素子（ＣＣＤｓ）３０
に受光され、そこで情報が読まれる。各ＣＣＤ３０は原
文書１６のそれぞれの色分解された領域の入射光の強さ
に比例するデジタル画像信号を出力する。デジタル信号
は各ピクセルを表わし、青、緑、および赤の密度を表わ
す。それらは画像プロセッサ（ＩＰＵ）１４まで搬送さ
れ、そこで色分解とビットマップに変換されて、通常は
黄、シアン、マゼンタ、黒を表わす。
【０００４】上述のとおり、原文書１６の画像で覆われ
た領域は印刷１枚毎に異なるかもしれず、このことはト
ナー濃度が予め確立された範囲をはずれたならば、複写
された画像の画像密度に有害な影響を与えよう。色分解
とビットマップ情報を用いて、現像された潜像で所望の
トナー密度を実現するために現像機構Ｃ、Ｅ、Ｇおよび
Ｉにおけるトナー搬送を制御できるが、これは多くの場
合トナー濃度が印刷１枚毎に変動することによる潜像の
トナー密度の変動を補償する効果は大きくない。別々に
図示されているが、現像機構Ｃ、Ｅ、ＧおよびＩのハウ
ジングは、個々のトナー装置用にそれぞれの区画を有す
る単一の装置として結合することでコンパクト性を実現
している。上述のように、これによりシステムがトナー
濃度変動に対して堅牢になる。
た領域は印刷１枚毎に異なるかもしれず、このことはト
ナー濃度が予め確立された範囲をはずれたならば、複写
された画像の画像密度に有害な影響を与えよう。色分解
とビットマップ情報を用いて、現像された潜像で所望の
トナー密度を実現するために現像機構Ｃ、Ｅ、Ｇおよび
Ｉにおけるトナー搬送を制御できるが、これは多くの場
合トナー濃度が印刷１枚毎に変動することによる潜像の
トナー密度の変動を補償する効果は大きくない。別々に
図示されているが、現像機構Ｃ、Ｅ、ＧおよびＩのハウ
ジングは、個々のトナー装置用にそれぞれの区画を有す
る単一の装置として結合することでコンパクト性を実現
している。上述のように、これによりシステムがトナー
濃度変動に対して堅牢になる。
【０００５】図１の画像生成機械は中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）、メモリおよびディスプレイまたはユーザー・イン
タフェース（ＵＩ）を含む電子サブシステム（ＥＳＳ）
３２を含む。ＥＳＳ３２は結合部３４Ａ、３４Ｂ、３４
Ｃおよび３４Ｄだけでなくオプションのピクセルカウン
ター３６を利用して、トナー濃度、静電セットポイン
ト、および機械に備わるその他機能を読み込み、取得
し、準備し、および／または管理する。さらに、ＥＳＳ
３２は画像生成、現像、用紙の供給や転送、および各々
の現像機構の動作または“適時”制御モードおよび／ま
たはアルゴリズム等のマルチタスク動作を実行する。
Ｕ）、メモリおよびディスプレイまたはユーザー・イン
タフェース（ＵＩ）を含む電子サブシステム（ＥＳＳ）
３２を含む。ＥＳＳ３２は結合部３４Ａ、３４Ｂ、３４
Ｃおよび３４Ｄだけでなくオプションのピクセルカウン
ター３６を利用して、トナー濃度、静電セットポイン
ト、および機械に備わるその他機能を読み込み、取得
し、準備し、および／または管理する。さらに、ＥＳＳ
３２は画像生成、現像、用紙の供給や転送、および各々
の現像機構の動作または“適時”制御モードおよび／ま
たはアルゴリズム等のマルチタスク動作を実行する。
【０００６】最初に、第一の画像生成段階において、光
学受容体１０は帯電機構Ａを通過し、そこでコロナ放電
装置３８および４０が光学受容体１０を比較的高い、ほ
ぼ一様な電位に帯電させる。次に、第一の画像生成パス
において、光学受容体１０の帯電した部分は画像生成機
構Ｂを通過して進む。画像生成機構Ｂにおいて、一様に
帯電したベルト１０はスキャナ装置４２により露光さ
れ、スキャナ装置４２の得られた色分解およびビットマ
ップ出力、例えば黒、に従いベルト１０上の特定の領
域、例えばテキストや図形パターンが放電されることに
よりベルト１０の表面１１上に潜像を形成する。スキャ
ナ装置４２はレーザーラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ）で
あり、一般に２．５４ｃｍ（１インチ）当たりの行数で
示される解像度を有する一連の平行な走査線として色分
解画像を生成する。
学受容体１０は帯電機構Ａを通過し、そこでコロナ放電
装置３８および４０が光学受容体１０を比較的高い、ほ
ぼ一様な電位に帯電させる。次に、第一の画像生成パス
において、光学受容体１０の帯電した部分は画像生成機
構Ｂを通過して進む。画像生成機構Ｂにおいて、一様に
帯電したベルト１０はスキャナ装置４２により露光さ
れ、スキャナ装置４２の得られた色分解およびビットマ
ップ出力、例えば黒、に従いベルト１０上の特定の領
域、例えばテキストや図形パターンが放電されることに
よりベルト１０の表面１１上に潜像を形成する。スキャ
ナ装置４２はレーザーラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ）で
あり、一般に２．５４ｃｍ（１インチ）当たりの行数で
示される解像度を有する一連の平行な走査線として色分
解画像を生成する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】第一の現像機構Ｃにお
いて、非対話型の２要素現像装置４４は、例えば帯電し
たトナー粒子および担体粒子を所望の制御された比率の
強磁性体ビーズの形状で含む現像剤４６を前進させてド
ナーロール４８に接触させる。次にドナーロール４８
は、現像剤４６と混合された帯電トナー粒子を前進させ
て表面１１上の潜像および任意の潜在的な目標マークに
接触させる。現像ハウジング４４の溜またはタンクはト
ナーと担体粒子を混ぜる混合らせん部（オーガ−）を含
む。通常、現像剤４６を現像ハウジング４４の溜から表
面１１上の潜像まで搬送するのに数秒を要する。現像機
構Ｅ、ＧおよびＩはドナーロール６０と混合オーガー４
９を含み、他の色のトナーを添加するとともに、混合や
搬送遅延も生じる。現像ハウジングの実施例の構造およ
び機能面の詳細は、ルイスとの共願である米国特許第
５、９４６、５３４号に見られる。例えば、潜像の特定
の色パターンが覆う領域が印刷１枚毎に激変する場合、
このような遅延はトナー密度や印刷品質に有害な影響を
及ぼす恐れがある。以下に述べるように、本発明はこの
影響を取り除く。
いて、非対話型の２要素現像装置４４は、例えば帯電し
たトナー粒子および担体粒子を所望の制御された比率の
強磁性体ビーズの形状で含む現像剤４６を前進させてド
ナーロール４８に接触させる。次にドナーロール４８
は、現像剤４６と混合された帯電トナー粒子を前進させ
て表面１１上の潜像および任意の潜在的な目標マークに
接触させる。現像ハウジング４４の溜またはタンクはト
ナーと担体粒子を混ぜる混合らせん部（オーガ−）を含
む。通常、現像剤４６を現像ハウジング４４の溜から表
面１１上の潜像まで搬送するのに数秒を要する。現像機
構Ｅ、ＧおよびＩはドナーロール６０と混合オーガー４
９を含み、他の色のトナーを添加するとともに、混合や
搬送遅延も生じる。現像ハウジングの実施例の構造およ
び機能面の詳細は、ルイスとの共願である米国特許第
５、９４６、５３４号に見られる。例えば、潜像の特定
の色パターンが覆う領域が印刷１枚毎に激変する場合、
このような遅延はトナー密度や印刷品質に有害な影響を
及ぼす恐れがある。以下に述べるように、本発明はこの
影響を取り除く。
【０００８】
【課題を解決するための手段】現像装置４４はまた、複
数の磁気ブラシおよびドナーローラー部材、トナーと担
体粒子を混ぜるためのプラス回転オーガーその他の手段
を含んでいてよく、それらすべてが所望濃度のトナーを
潜像に添加する際に遅延の原因となり得る。非対話型現
像の際立った特性として、現像が停止されている間でも
トナーの添加と混合を継続できる。従って、現像が要求
されたときにいつでも混合が可能である限り、添加およ
び混合機能のタイミングアルゴリズムは現像機能のそれ
から独立していてよい。これらのドナーローラー部材
は、帯電トナー粒子を現像するために潜像へ搬送する。
これらの粒子は特定の色分解画像領域に色調を与えて他
の領域を無色調なままにしておく。電源５０は現像装置
４４を電気的に偏向させる。他の現像機構５４、５６、
および５８も同様の偏向機能を有する。本発明の重要な
態様に従い、混合と搬送のタイミングアルゴリズムは、
予想される搬送および混合遅延に基づいてトナー要求に
先立って変更することができる。
数の磁気ブラシおよびドナーローラー部材、トナーと担
体粒子を混ぜるためのプラス回転オーガーその他の手段
を含んでいてよく、それらすべてが所望濃度のトナーを
潜像に添加する際に遅延の原因となり得る。非対話型現
像の際立った特性として、現像が停止されている間でも
トナーの添加と混合を継続できる。従って、現像が要求
されたときにいつでも混合が可能である限り、添加およ
び混合機能のタイミングアルゴリズムは現像機能のそれ
から独立していてよい。これらのドナーローラー部材
は、帯電トナー粒子を現像するために潜像へ搬送する。
これらの粒子は特定の色分解画像領域に色調を与えて他
の領域を無色調なままにしておく。電源５０は現像装置
４４を電気的に偏向させる。他の現像機構５４、５６、
および５８も同様の偏向機能を有する。本発明の重要な
態様に従い、混合と搬送のタイミングアルゴリズムは、
予想される搬送および混合遅延に基づいてトナー要求に
先立って変更することができる。
【０００９】帯電したトナー粒子の現像または潜像への
添加は現像剤４６におけるトナー粒子のレベルすなわち
濃度を消耗する。複製中の複数の文書のジョブが異なる
ため、コピー用紙がトナーに徐放的に覆われる領域、す
なわちそこで複製中の画像をトナー領域がどの程度覆う
かに応じて、トナーの消耗度は異なる。本稿と同様に、
２要素現像剤を用いる機械でこのような消耗は現像剤の
粒子濃度を不都合に変えてしまう。現像剤の総量が比較
的少ない場合、瞬間的な消耗がさらにひどくなる。（後
続の画像の品質維持を保証するために）現像剤４６内で
トナー粒子の所望濃度を維持するためには、現像装置４
４の添加または混合機能が動作中またはある制御された
期間“オン”であってホッパー５１が供給源５２からの
追加トナー粒子で現像装置４４を補充する必要がある。
このような追加トナー粒子は続いて担体粒子を摩擦電気
的に適切に帯電させるためにそれらと混合される。
添加は現像剤４６におけるトナー粒子のレベルすなわち
濃度を消耗する。複製中の複数の文書のジョブが異なる
ため、コピー用紙がトナーに徐放的に覆われる領域、す
なわちそこで複製中の画像をトナー領域がどの程度覆う
かに応じて、トナーの消耗度は異なる。本稿と同様に、
２要素現像剤を用いる機械でこのような消耗は現像剤の
粒子濃度を不都合に変えてしまう。現像剤の総量が比較
的少ない場合、瞬間的な消耗がさらにひどくなる。（後
続の画像の品質維持を保証するために）現像剤４６内で
トナー粒子の所望濃度を維持するためには、現像装置４
４の添加または混合機能が動作中またはある制御された
期間“オン”であってホッパー５１が供給源５２からの
追加トナー粒子で現像装置４４を補充する必要がある。
このような追加トナー粒子は続いて担体粒子を摩擦電気
的に適切に帯電させるためにそれらと混合される。
【００１０】マルチパス画像生成機械のベルト１０上の
画像領域の後続する第二の段階で、コロナ装置３８およ
び４０が光学受容体１０上の色調付けられた（前の画像
生成パスから）領域と無色調領域の両方を再帯電させて
電圧レベルをほぼ一様なレベルに調整する。これにより
ベルト表面１１は、現像機構Ｅ、ＧおよびＩにより他の
色のトナー粒子が堆積されている別の潜像を受像する準
備がなされる。再帯電装置３８および４０は、色調を付
けられた領域と白紙の無色調領域の間の電位差をすべて
除去するとともに、以前に色調付けられた領域に残った
残留電荷のレベルを下げることで、異なる色分解の潜像
の後続現像がされて画像が一様な現像フィールドにわた
って形成されるようにする。続いてマルチパス画像生成
機械の第二の後続パスに対して画像生成装置４２を用い
て、再帯電された光学受容体１０を選択的に放電させる
ことにより特定の色分解画像の後続する潜像を重ね合わ
せる。
画像領域の後続する第二の段階で、コロナ装置３８およ
び４０が光学受容体１０上の色調付けられた（前の画像
生成パスから）領域と無色調領域の両方を再帯電させて
電圧レベルをほぼ一様なレベルに調整する。これにより
ベルト表面１１は、現像機構Ｅ、ＧおよびＩにより他の
色のトナー粒子が堆積されている別の潜像を受像する準
備がなされる。再帯電装置３８および４０は、色調を付
けられた領域と白紙の無色調領域の間の電位差をすべて
除去するとともに、以前に色調付けられた領域に残った
残留電荷のレベルを下げることで、異なる色分解の潜像
の後続現像がされて画像が一様な現像フィールドにわた
って形成されるようにする。続いてマルチパス画像生成
機械の第二の後続パスに対して画像生成装置４２を用い
て、再帯電された光学受容体１０を選択的に放電させる
ことにより特定の色分解画像の後続する潜像を重ね合わ
せる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図２に、本発明の実施の形態を実
現するために図１の画像生成機械の各現像ハウジング４
４、５４、５６、または５８について実装可能なトナー
濃度モデリングを図解するブロック図を示す。モジュー
ル１３０は、トナー混合、搬送、および／または検出に
おける遅延予測を用いて静電コントローラ１４４および
トナー濃度コントローラ１３２向けの適切な制御信号を
個別にまたは合成して生成する、動的ソフトウェアモデ
ルを記号的に表わす。このようなモデリングは図１の画
像生成機械の実施例ＥＳＳ３２により実装可能である。
一方、モジュール１３１は、現像ハウジング内のトナー
混合および搬送に起因する実際の応答時間および伝播遅
延とともに、密度の検知とトナーの調合との間の遅延も
表わす。これらは通常一定値であるが、定期的にまたは
機械劣化に対応して調整されてもよい。さらに、モジュ
ール１３１のさまざまな要素の時間遅延および動作値
は、画像生成機械の種類に固有であり、かつその特徴を
示している。
現するために図１の画像生成機械の各現像ハウジング４
４、５４、５６、または５８について実装可能なトナー
濃度モデリングを図解するブロック図を示す。モジュー
ル１３０は、トナー混合、搬送、および／または検出に
おける遅延予測を用いて静電コントローラ１４４および
トナー濃度コントローラ１３２向けの適切な制御信号を
個別にまたは合成して生成する、動的ソフトウェアモデ
ルを記号的に表わす。このようなモデリングは図１の画
像生成機械の実施例ＥＳＳ３２により実装可能である。
一方、モジュール１３１は、現像ハウジング内のトナー
混合および搬送に起因する実際の応答時間および伝播遅
延とともに、密度の検知とトナーの調合との間の遅延も
表わす。これらは通常一定値であるが、定期的にまたは
機械劣化に対応して調整されてもよい。さらに、モジュ
ール１３１のさまざまな要素の時間遅延および動作値
は、画像生成機械の種類に固有であり、かつその特徴を
示している。
【００１２】ＥＳＳ３２により実装可能なトナー濃度コ
ントローラ１３２はソフトウェアモジュール１３０およ
び１３１からの信号に応答して、例えば図１のトナー供
給源５１からのトナー補充を制御する。コントローラ１
３２はまた、印刷毎のピクセルカウント情報に従来のし
かたで応答して原文書１６のカバー領域に基づいてトナ
ーを補充し、また１０〜１０００回印刷する毎に静電コ
ントローラ１４４にフィードバック信号を与える画像密
度センサー１４６に応答する。静電電圧計１４８は、静
電セットポイントを所定の範囲内に維持するために静電
コントローラ１４４に周期的にフィードバック信号を与
える。オプションとして、光学受容体の周期的モジュー
ル１５０を提供して光学受容体１０の挙動をモジュール
１３０および１３１とほぼ同じにモデル化して、起動時
の過渡条件を補償する。電源１６６およびハーフトーン
モジュール１６０は印刷１枚毎に調整するために静電コ
ントローラから出力を受け取る。
ントローラ１３２はソフトウェアモジュール１３０およ
び１３１からの信号に応答して、例えば図１のトナー供
給源５１からのトナー補充を制御する。コントローラ１
３２はまた、印刷毎のピクセルカウント情報に従来のし
かたで応答して原文書１６のカバー領域に基づいてトナ
ーを補充し、また１０〜１０００回印刷する毎に静電コ
ントローラ１４４にフィードバック信号を与える画像密
度センサー１４６に応答する。静電電圧計１４８は、静
電セットポイントを所定の範囲内に維持するために静電
コントローラ１４４に周期的にフィードバック信号を与
える。オプションとして、光学受容体の周期的モジュー
ル１５０を提供して光学受容体１０の挙動をモジュール
１３０および１３１とほぼ同じにモデル化して、起動時
の過渡条件を補償する。電源１６６およびハーフトーン
モジュール１６０は印刷１枚毎に調整するために静電コ
ントローラから出力を受け取る。
【００１３】特にソフトウェアモジュール１３０が与え
るモデリングプロトコルの例によれば、仮想センサー１
０１は、トナー調合履歴および動的にプログラムされた
時間遅延１６５を示す調合履歴モジュール１６４に基づ
いて図１のセンサー３４における予想トナー濃度レベル
を表わす。時間遅延１６５はハウジング４４内のトナー
補充を検知するのに必要な時間、例えばトナーを調合し
た後で担体粒子と混合するまでの時間、をエミュレート
する。モジュール１６４はセンサー応答機能またはメモ
リデータバンクであって、現像ハウジングにおけるトナ
ー補充に応答してセンサー３４でトナー濃度の挙動をエ
ミュレートするようにアクセスすることができる。
るモデリングプロトコルの例によれば、仮想センサー１
０１は、トナー調合履歴および動的にプログラムされた
時間遅延１６５を示す調合履歴モジュール１６４に基づ
いて図１のセンサー３４における予想トナー濃度レベル
を表わす。時間遅延１６５はハウジング４４内のトナー
補充を検知するのに必要な時間、例えばトナーを調合し
た後で担体粒子と混合するまでの時間、をエミュレート
する。モジュール１６４はセンサー応答機能またはメモ
リデータバンクであって、現像ハウジングにおけるトナ
ー補充に応答してセンサー３４でトナー濃度の挙動をエ
ミュレートするようにアクセスすることができる。
【００１４】ソフトウェアモジュール１３０の現像ロー
ルセンサー１６２は仮想センサー１０１および動的にプ
ログラムされた時間遅延１６１の値に基づいて現像ロー
ル４８（図１）における予想トナー濃度を表わす。時間
遅延１６１は、センサー１０１におけるトナー濃度セン
サー読み取りの変化がセンサー１６２に現れるまでの時
間遅延を示す。この遅延は、溜から現像ロールまでの現
像剤の搬送にかかる時間をエミュレートする。印刷１枚
毎に変わる前提で、トナー濃度コントローラ１３２はソ
フトウェアモジュール１３０に結線１３５を介してトナ
ー調合コマンド信号を通知する。
ルセンサー１６２は仮想センサー１０１および動的にプ
ログラムされた時間遅延１６１の値に基づいて現像ロー
ル４８（図１）における予想トナー濃度を表わす。時間
遅延１６１は、センサー１０１におけるトナー濃度セン
サー読み取りの変化がセンサー１６２に現れるまでの時
間遅延を示す。この遅延は、溜から現像ロールまでの現
像剤の搬送にかかる時間をエミュレートする。印刷１枚
毎に変わる前提で、トナー濃度コントローラ１３２はソ
フトウェアモジュール１３０に結線１３５を介してトナ
ー調合コマンド信号を通知する。
【００１５】ソフトウェアモジュール１３０はまた、現
像ロール４８におけるトナー濃度および／または密度の
検知と現像ハウジング４４内でのトナー調合との間の遅
延を予測する。前述のプログラムされた遅延に基づいて
ソフトウェアモジュール１３０は、経路１３４経由でト
ナー濃度コントローラ１３２に制御信号を送ることによ
りトナー補充の必要性を、または結線１３６経由で静電
コントローラ１４４にフィードフォワード修正信号を送
ることにより画像密度調整の必要性を予測する。これは
印刷１枚毎に行なわれる。
像ロール４８におけるトナー濃度および／または密度の
検知と現像ハウジング４４内でのトナー調合との間の遅
延を予測する。前述のプログラムされた遅延に基づいて
ソフトウェアモジュール１３０は、経路１３４経由でト
ナー濃度コントローラ１３２に制御信号を送ることによ
りトナー補充の必要性を、または結線１３６経由で静電
コントローラ１４４にフィードフォワード修正信号を送
ることにより画像密度調整の必要性を予測する。これは
印刷１枚毎に行なわれる。
【００１６】ソフトウェアモジュール１３０のモデル化
されたソフトウェア要素１０１、１６１、１６２、１６
３、１６４、および１６５により反映された値は機械の
動作中に動的に変更または修正されて、ドリフトが補償
され、それぞれのレベルが微調整されて適切な修正信号
をより正しく予測してトナー濃度変動を補償することが
できる。動的な変更は、それらの値と、例えば過去数分
間の機械動作にわたる機械パラメータの対応する実測値
の平均と比較することにより、実現される。実測値はモ
ジュール１３１から得られる、後述する。しかし平均を
取る期間は、相当短い期間からはるかに長い期間まで広
範囲に変動する可能性がある。さらに、実際の機械動作
を反映する実測値は平均化以外の方法で処理されてよ
く、あるいは平均化も他の処理も行なわずに単にサンプ
リングするだけでもよい。
されたソフトウェア要素１０１、１６１、１６２、１６
３、１６４、および１６５により反映された値は機械の
動作中に動的に変更または修正されて、ドリフトが補償
され、それぞれのレベルが微調整されて適切な修正信号
をより正しく予測してトナー濃度変動を補償することが
できる。動的な変更は、それらの値と、例えば過去数分
間の機械動作にわたる機械パラメータの対応する実測値
の平均と比較することにより、実現される。実測値はモ
ジュール１３１から得られる、後述する。しかし平均を
取る期間は、相当短い期間からはるかに長い期間まで広
範囲に変動する可能性がある。さらに、実際の機械動作
を反映する実測値は平均化以外の方法で処理されてよ
く、あるいは平均化も他の処理も行なわずに単にサンプ
リングするだけでもよい。
【００１７】重要なことは、ソフトウェアモジュール１
３０がフィードフォワード修正信号を出力ライン１３
６、例えばデータバス上に生成して、静電コントローラ
１４４のセットポイントを制御して不要な短期的および
／または長期的変動を瞬間的に補償する点である。現像
剤が潜像に到達する前にあらかじめトナー濃度不足を知
るかまたは予測することにより、不足を補償すべく静電
コントローラのパラメータを都合よく調整することがで
きる。予測されるトナー濃度の変動に起因するいかなる
トナー密度の変化も補償するために、フィードフォワー
ド信号は瞬間的に、光学受容体上の電荷の大きさ等、コ
ントローラ１４４のパラメータ、供給源５１により生じ
た現像剤の偏り、例えば露出時間、および／またはハー
フトーン閾値を調整する。
３０がフィードフォワード修正信号を出力ライン１３
６、例えばデータバス上に生成して、静電コントローラ
１４４のセットポイントを制御して不要な短期的および
／または長期的変動を瞬間的に補償する点である。現像
剤が潜像に到達する前にあらかじめトナー濃度不足を知
るかまたは予測することにより、不足を補償すべく静電
コントローラのパラメータを都合よく調整することがで
きる。予測されるトナー濃度の変動に起因するいかなる
トナー密度の変化も補償するために、フィードフォワー
ド信号は瞬間的に、光学受容体上の電荷の大きさ等、コ
ントローラ１４４のパラメータ、供給源５１により生じ
た現像剤の偏り、例えば露出時間、および／またはハー
フトーン閾値を調整する。
【００１８】現像ハードウェアモジュール１３１のパラ
メータはソフトウェアモジュール１３０のそれらと同様
であり、画像生成機械の実際の現像ハウジングの挙動を
表わす。トナー濃度センサー１００は、現像装置の流路
の特定の地点における現像剤混合物４６（図１）内のト
ナーの実際の濃度を示し、一方現像ロール１５２は、現
像ロール４８（図１）に等しい。時間遅延１５１、１５
３、および１５５は、特定の画像生成機械の種類や特徴
に基づく実際の測定値である。このような遅延はとりわ
け、現像剤を潜像の現像中における現像剤溜、搬送ロー
ル、現像機構の現像ロールの間を搬送するのにかかる時
間、あるいはトナー密度に影響を与える現像ハウジング
または画像生成機械のその他の挙動の特徴を反映する。
メータはソフトウェアモジュール１３０のそれらと同様
であり、画像生成機械の実際の現像ハウジングの挙動を
表わす。トナー濃度センサー１００は、現像装置の流路
の特定の地点における現像剤混合物４６（図１）内のト
ナーの実際の濃度を示し、一方現像ロール１５２は、現
像ロール４８（図１）に等しい。時間遅延１５１、１５
３、および１５５は、特定の画像生成機械の種類や特徴
に基づく実際の測定値である。このような遅延はとりわ
け、現像剤を潜像の現像中における現像剤溜、搬送ロー
ル、現像機構の現像ロールの間を搬送するのにかかる時
間、あるいはトナー密度に影響を与える現像ハウジング
または画像生成機械のその他の挙動の特徴を反映する。
【００１９】長期ドリフトを補償するために、密度セン
サー１４６は現像された潜像の実際の印刷密度を、例え
ば１０〜１０００枚のサンプル間隔で検知する。密度信
号がトナー濃度コントローラ１３２および静電コントロ
ーラ１４４に印加される。本発明のある態様によれば、
データ線１３４経由で静電コントローラへ送られたモジ
ュール１３０からの情報が短期変動に十分な修正を提供
するため、センサー１４６からの印刷密度データの取得
頻度がかなり減少する。密度データの取得は、通常は現
像された潜像の上にまたは近くのテストパッチから得ら
れ、密度センサーとＥＳＳ３２の間のデータパスに非常
に高い帯域幅を必要とする。ＥＳＳ３２は密度データを
処理して適切なトナー濃度調整または修正信号を生成し
て伝達する。動的ソフトウェアモデル１３０を利用して
トナー濃度変動を推定して変動を補償する修正信号を生
成するのは、印刷１枚毎に密度サンプルからデータを取
得して処理するのに比べてバンド幅が大幅に減少し、複
雑なテストパッチ生成や検知アルゴリズムの必要性がな
くなる。静電現像場の静電電圧は静電電圧計１４８を用
いて測定でき、その結果得られた測定値が電圧計１４８
から静電コントローラ１４４まで送信される。
サー１４６は現像された潜像の実際の印刷密度を、例え
ば１０〜１０００枚のサンプル間隔で検知する。密度信
号がトナー濃度コントローラ１３２および静電コントロ
ーラ１４４に印加される。本発明のある態様によれば、
データ線１３４経由で静電コントローラへ送られたモジ
ュール１３０からの情報が短期変動に十分な修正を提供
するため、センサー１４６からの印刷密度データの取得
頻度がかなり減少する。密度データの取得は、通常は現
像された潜像の上にまたは近くのテストパッチから得ら
れ、密度センサーとＥＳＳ３２の間のデータパスに非常
に高い帯域幅を必要とする。ＥＳＳ３２は密度データを
処理して適切なトナー濃度調整または修正信号を生成し
て伝達する。動的ソフトウェアモデル１３０を利用して
トナー濃度変動を推定して変動を補償する修正信号を生
成するのは、印刷１枚毎に密度サンプルからデータを取
得して処理するのに比べてバンド幅が大幅に減少し、複
雑なテストパッチ生成や検知アルゴリズムの必要性がな
くなる。静電現像場の静電電圧は静電電圧計１４８を用
いて測定でき、その結果得られた測定値が電圧計１４８
から静電コントローラ１４４まで送信される。
【００２０】短期光学受容体（Ｐ／Ｒ）の周期的な挙動
１５０のモデルを静電コントローラ１４４に組み込んで
起動時過渡状態の修正を可能にできる。モデル化された
パラメータの任意の部分または全てを適合可能にして、
各機械に付随する動作条件と最適に一致するようにでき
る点に留意されたい。
１５０のモデルを静電コントローラ１４４に組み込んで
起動時過渡状態の修正を可能にできる。モデル化された
パラメータの任意の部分または全てを適合可能にして、
各機械に付随する動作条件と最適に一致するようにでき
る点に留意されたい。
【００２１】ピクセルカウンター１５７は、トナー濃度
コントローラ１３２によりトナー調合を統制するための
基礎情報を１枚印刷する毎に提供する。
コントローラ１３２によりトナー調合を統制するための
基礎情報を１枚印刷する毎に提供する。
【００２２】トナー濃度コントローラ１３２はまた、動
的モデル１３０の仮想のセンサー１０１だけでなく、実
際のトナー濃度センサー１００から信号を受信する。こ
れらの信号はトナー濃度センサーにおいてそれぞれ検知
および予測されたトナー濃度に対応している。予測およ
び実際に検知されたトナー濃度レベルの間の相違は、例
えば数分ごとに周期的に整合される。センサー１００に
おける実際のトナー濃度が予測されたトナー濃度より低
い場合、トナー濃度コントローラ１３２からの制御信号
がトナーディスペンサー１５６へ送られる。トナーディ
スペンサー１５６はトナー容器、オーガー、制御回路、
および現像ハウジング４４、５４、５６、または５８
（図１）のオーガーを駆動するモーターを含み、先に引
用した米国特許第６，１３４，３９８号および第５，９
４６，５３４号により詳細に説明する。制御回路はコン
トローラ１３２からの制御信号に応答して容器から調合
されるトナーの量と速度を調整する。
的モデル１３０の仮想のセンサー１０１だけでなく、実
際のトナー濃度センサー１００から信号を受信する。こ
れらの信号はトナー濃度センサーにおいてそれぞれ検知
および予測されたトナー濃度に対応している。予測およ
び実際に検知されたトナー濃度レベルの間の相違は、例
えば数分ごとに周期的に整合される。センサー１００に
おける実際のトナー濃度が予測されたトナー濃度より低
い場合、トナー濃度コントローラ１３２からの制御信号
がトナーディスペンサー１５６へ送られる。トナーディ
スペンサー１５６はトナー容器、オーガー、制御回路、
および現像ハウジング４４、５４、５６、または５８
（図１）のオーガーを駆動するモーターを含み、先に引
用した米国特許第６，１３４，３９８号および第５，９
４６，５３４号により詳細に説明する。制御回路はコン
トローラ１３２からの制御信号に応答して容器から調合
されるトナーの量と速度を調整する。
【００２３】図３によれば、本発明の一実施の形態の図
解された方法の概要を表わすフロー図を示す。ブロック
２００に示すように、画像生成機械のユーザーインタフ
ェースから発せられた印刷開始信号が現像ハウジングの
動的モデル１３０のソフトウェアを起動する。ブロック
２０２に示すように、現像装置Ｃ，Ｅ，Ｇ，Ｉの直近数
分間の動作にわたる調合履歴に基づいてトナー濃度予測
が修正される。ブロック２０２の修正されたトナー予測
濃度を用いて、予測および実際のトナー濃度は次にブロ
ック２０４において照会される。印刷１枚毎にトナー濃
度コントローラ１３２に提供される実際のトナー濃度の
平均値は、次にブロック２０６で予測されたトナー濃度
と比較されて、長期ドリフトを補償する必要があるか否
かが決定される。必要でない場合、ブロック２０８で調
合は変化しない。必要な場合、ブロック２１０において
予測および実際のトナー濃度の間の比較結果に基づいて
長期ドリフトが計算され、それに従って調合速度が修正
される。いずれの場合も、静電コントローラ１４４に保
存されているセットポイントが適切に調節されて、現像
プロセスがブロック２１２において起動される。図３に
記載したプロセスは印刷１枚毎に繰り返される。
解された方法の概要を表わすフロー図を示す。ブロック
２００に示すように、画像生成機械のユーザーインタフ
ェースから発せられた印刷開始信号が現像ハウジングの
動的モデル１３０のソフトウェアを起動する。ブロック
２０２に示すように、現像装置Ｃ，Ｅ，Ｇ，Ｉの直近数
分間の動作にわたる調合履歴に基づいてトナー濃度予測
が修正される。ブロック２０２の修正されたトナー予測
濃度を用いて、予測および実際のトナー濃度は次にブロ
ック２０４において照会される。印刷１枚毎にトナー濃
度コントローラ１３２に提供される実際のトナー濃度の
平均値は、次にブロック２０６で予測されたトナー濃度
と比較されて、長期ドリフトを補償する必要があるか否
かが決定される。必要でない場合、ブロック２０８で調
合は変化しない。必要な場合、ブロック２１０において
予測および実際のトナー濃度の間の比較結果に基づいて
長期ドリフトが計算され、それに従って調合速度が修正
される。いずれの場合も、静電コントローラ１４４に保
存されているセットポイントが適切に調節されて、現像
プロセスがブロック２１２において起動される。図３に
記載したプロセスは印刷１枚毎に繰り返される。
【図１】 本発明の態様を実現することができるマルチ
パスカラー電子写真画像生成機械を示す図である。
パスカラー電子写真画像生成機械を示す図である。
【図２】 本発明の一実施の形態による、図１の画像生
成機械の現像ハウジングの一つの制御方法および装置を
示すブロック図である。
成機械の現像ハウジングの一つの制御方法および装置を
示すブロック図である。
【図３】 本発明の一態様による、ステップを示すフロ
ー図の例である。
ー図の例である。
１０ ベルト、１１ 光伝導性表面、１２ 方向、Ｂ
画像生成機構、Ｃ、Ｅ、Ｇ、Ｉ 現像機構、１４ 画像
プロセッサ、１６ 文書、１８ 透明プラテン、２０
光源、２２、２４、２６ 鏡、２８ 二色性プリズム、
３０ 電荷結合線型感光素子（ＣＣＤｓ）、３２ 電子
サブシステム、３４ センサー、３４Ａ〜３４Ｄ 結合
部、３６ ピクセルカウンター、３８、４０ コロナ放
電装置、４２ スキャナ装置、４４ ２要素現像装置、
４６ 現像剤、４８ 現像ロール、４９ オーガー、５
０ 電源、５２ 供給源、５４、５６、５８ 現像機
構、６０ ドナーロール、１００ トナー濃度センサ
ー、１０１ 仮想センサー、１３０、１３１ ソフトウ
ェアモジュール、１３２ トナー濃度コントローラ、１
３３ 結線、１３５ 結線、１３６ 結線、１４４ 静
電コントローラ、１４６画像密度センサー、１４８ 静
電電圧計、１５０ 周期的モジュール、１５１、１５
３、１５５ 時間遅延、１５６ トナーディスペンサ
ー、１５７ ピクセルカウンター、１６０ ハーフトー
ンモジュール、１６２ 現像ロールセンサー、１６３
ソフトウェア要素、１６４ 調合履歴モジュール、１６
５ 時間遅延、１６６ 電源。
画像生成機構、Ｃ、Ｅ、Ｇ、Ｉ 現像機構、１４ 画像
プロセッサ、１６ 文書、１８ 透明プラテン、２０
光源、２２、２４、２６ 鏡、２８ 二色性プリズム、
３０ 電荷結合線型感光素子（ＣＣＤｓ）、３２ 電子
サブシステム、３４ センサー、３４Ａ〜３４Ｄ 結合
部、３６ ピクセルカウンター、３８、４０ コロナ放
電装置、４２ スキャナ装置、４４ ２要素現像装置、
４６ 現像剤、４８ 現像ロール、４９ オーガー、５
０ 電源、５２ 供給源、５４、５６、５８ 現像機
構、６０ ドナーロール、１００ トナー濃度センサ
ー、１０１ 仮想センサー、１３０、１３１ ソフトウ
ェアモジュール、１３２ トナー濃度コントローラ、１
３３ 結線、１３５ 結線、１３６ 結線、１４４ 静
電コントローラ、１４６画像密度センサー、１４８ 静
電電圧計、１５０ 周期的モジュール、１５１、１５
３、１５５ 時間遅延、１５６ トナーディスペンサ
ー、１５７ ピクセルカウンター、１６０ ハーフトー
ンモジュール、１６２ 現像ロールセンサー、１６３
ソフトウェア要素、１６４ 調合履歴モジュール、１６
５ 時間遅延、１６６ 電源。
Claims (4)
- 【請求項１】 静電潜像にトナーを添加するための少な
くとも１個の現像機構を含む電子写真画像生成システム
において画像密度を動的に制御する方法であって、前記
方法は、トナー濃度、トナー調合、トナー混合遅延、お
よび前記画像生成システムの動作の各段階におけるトナ
ー搬送のうち少なくとも１個のソフトウェアによる挙動
モデルを生成するステップと、複製ジョブストリームの
最中に前記ソフトウェアによる挙動モデルに従って前記
潜像に添加するトナーの量を動的に調整するステップと
を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項２】 静電潜像にトナーを添加するための少な
くとも１個の現像機構を含む電子写真画像生成システム
において画像密度を動的に制御する方法であって、前記
方法は、トナー濃度の検知と画像の現像との間の第一の
時間遅延と、現像とトナー調合との間の第二の時間遅延
と、トナー調合位置からトナー濃度センサーへの搬送に
起因する第三の時間遅延と、トナー調合に要する時間を
表わす第四のパラメータとを近似する前記現像機構のそ
れぞれについて前記時間遅延をメモリに保存してトナー
供給モデルを確立するステップと、前記トナー供給モデ
ルを用いて、静電コントローラを制御するために前記画
像生成システムの現像ロールにおける所望のトナー濃度
との相違を表わすトナー濃度修正信号を生成するステッ
プとを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項３】 静電潜像にトナーを添加するための少な
くとも１個の現像機構を含む電子写真画像生成システム
において画像密度を動的に制御する装置であって、前記
装置は、トナー濃度、トナー混合遅延、および潜像の現
像サイクルの最中におけるトナー搬送のうち少なくとも
１個の挙動をエミュレートするソフトウェアモデルと、
複製ジョブストリームの最中に前記ソフトウェアによる
挙動モデルに従って前記潜像に添加するトナーの量を動
的に調整するコントローラとを含むことを特徴とする装
置。 - 【請求項４】 電子写真画像生成システムにおいて画像
密度を動的に制御する装置であって、前記現像機構のそ
れぞれについて、トナー濃度の検知と画像との現像の間
の第一の時間遅延と、トナー混合に起因する第二の時間
遅延と、混合されたトナーの搬送に起因する第三の時間
遅延を近似するソフトウェアモデルと、前記時間遅延を
保存してトナー供給モデルを確立するメモリと、前記第
一、第二、および第三の時間遅延のうち少なくとも１個
の実測に応答して前記トナー供給モデルを変更し、かつ
変更されたトナー供給モデルに基づいてトナー密度修正
信号を決定するコントローラとを含み、前記修正信号に
応答して潜像の現像の間、前記コントローラは制御信号
を出力して静電場を調整することを特徴とする装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/770,244 | 2001-01-29 | ||
| US09/770,244 US6404997B1 (en) | 2001-01-29 | 2001-01-29 | Method and apparatus for dynamically controlling image density |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002244372A true JP2002244372A (ja) | 2002-08-30 |
| JP4052841B2 JP4052841B2 (ja) | 2008-02-27 |
Family
ID=25087913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002017123A Expired - Fee Related JP4052841B2 (ja) | 2001-01-29 | 2002-01-25 | 画像密度を動的に制御する方法および装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6404997B1 (ja) |
| JP (1) | JP4052841B2 (ja) |
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| US10061243B2 (en) | 2016-06-29 | 2018-08-28 | Ricoh Company, Ltd. | Fixing device and image forming apparatus incorporating same |
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