JP2004354997A - トナー制御方法及びトナー制御処理の改善方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ドナーロールの再装填誤差を補償するトナー制御方法の提供。
【解決手段】 現像後のテストパッチに対する再装填誤差の影響を実質的に予測する工程と、現像済テストパッチを生成する工程と、センサを用いてテストパッチから色濃度を検出する工程と、予測された再装填誤差の影響を補償するために、検出された色濃度データを変更する工程と、変更された検出色濃度データに従ってトナー出力を調節する工程とを含む、トナー制御方法である。
【選択図】 なし

Description

本発明は、ドナーロールの再装填誤差を補償する、トナー制御方法及びトナー制御処理の改善方法に関する。

多くのプリント装置は、受光体表面の画像を現像するために受光体の表面にトナーを移着するために、ドナーロールを用いる。これらのドナーロールは、回転する際にトナーを蓄積するのが一般的である。ドナーロールは、画像又は画像の一部分にトナーを移した後、回転するにつれてトナーを「再装填」する。その画像又は画像の一部分が現像される前に作像された画像によっては、ドナーロールは、現在の画像を適切に現像するのに十分なレベルのトナーを蓄積できない場合がある。ドナーロールを完全に再装填できないことにより、その後描画される画像又は画像の一部分が、あるべき濃度よりも薄い領域を有する事態が生じる。

特に、ハイブリッド型スキャベンジレス（清掃不要）現像（ＨＳＤ）システムは、一般的な一成分システムで用いられるドナーロールと共に、従来の二成分システムの磁気ブラシを用いて、磁気ブラシから受光体表面にトナーを移着させる。従って、ドナーロールの１回の回転のみで、ドナーロールにトナーが完全に再装填されなければならない。１回の回転でドナーロールの再装填を完了できないと、再装填誤差と称されるプリント品質の欠陥が生じる。再装填誤差は、現像ハウジングのドナーロール上のトナーの減少として定義される。

なお、再装填誤差は、ドナーロールが１回の回転で完全に再装填されることが必要な、ドナーロールを用いた任意の装置で生じ得るものであり、ＨＳＤシステムに限定されない。

この欠陥の一例は、ドナーロールの１つの回転で生成された画像の構造が、次の回転の際にドナーロールによってプリントされた画像において可視的である場合に生じ、この現象は、一成分式ゼログラフィ（電子写真）現像に関する技術分野では、ゴースティングとして知られている。前の画像が位置していたドナーロール上の位置では、トナーのレベルが所望レベルより低い場合がある。このことにより、それより前に作像された画像によっては、画像に部分的に望ましくない濃度低下が生じる。現像剤の導電性が高いほど、磁気ブラシからドナーロールへのトナーの最大限の移着が可能になるので、導電性が高い現像剤はこの欠陥を低減する一助となる。しかし、再装填誤差の問題は依然として残っている。

ゼログラフィ的パラメータを調整することにより、再装填誤差を大きく低減可能であるが、これは、画像の不均一なプリント又は着色を特徴とする高レベルのムラという、別の画質問題につながり得る。従って、再装填誤差問題を補正するためのこの方法は、再装填誤差とムラとのトレードオフにつながり、許容不可能な再装填誤差問題を防止するためには、より高レベルのムラを許容する必要がある。

再装填誤差が大きな影響を有し得る１つの領域は、色較正システム内にある。ゼログラフィ方式コピー機、レーザプリンタ又はインクジェットプリンタ等の、コピー又はプリントシステムにおける、プリント品質をモニタするための共通の技術は、所定の所望の濃度の「テストパッチ」を人工的に作成するものである。次に、テストパッチ内のプリント材料（トナー又はインク）の実際の濃度を光学的に測定して、このプリント材料をプリントシート上に配置する際のプリントプロセスの実効性を判定できる。

レーザプリンタ等のゼログラフィ方式装置の場合には、表面上のプリント材料の濃度の決定において一般的に最も関心の高い表面は、電荷保持面又は受光体であり、その上に静電潜像が形成され、次に、特定の方法で帯電させた潜像領域にトナー粒子を付着させることによって現像される。このような場合には、テストパッチ上のトナー濃度を判定するための、しばしば「濃度計」と称される光学装置が、受光体の経路に沿って、現像ユニットからすぐ下流に配置される。プリンタのオペレーティングシステム内には、プリンタの露光システムに、受光体上の所定の位置の表面を所定の程度まで必要に応じて慎重に帯電又は放電させることにより、受光体上の所定の位置に所望の濃度のテストパッチを周期的に作成するルーチンが存在するのが一般的である。

次に、テストパッチが現像ユニットを通過するよう移動され、現像ユニット内のトナー粒子がテストパッチに静電気的に付着させられる。テストパッチ上のトナーの濃度が高いほど、光学テストでは暗く見える。現像されたテストパッチは、受光体の経路に沿って配置された濃度計を通過するよう移動され、テストパッチの光吸収がテストされる。テストパッチに吸収される光が多いほど、テストパッチ上のトナーの濃度が高い。幾つかのトナー質量センサは、そのパッチのトナー質量に到達するために、テストパッチによって吸収される光の測定に加え、又はその代わりに、テストパッチによって散乱する光も測定する。

ゼログラフィ用テストパッチは、伝統的に、受光体の文書間ゾーンにプリントされる。これらは、用紙上のトナーの付着を測定して階調再現曲線（ＴＲＣ）を測定及び制御するために用いられる。一般的に、各パッチは均一なベタのハーフトーン又は背景領域としてプリントされる。これを実践することにより、センサが各テストパッチに対する階調再現曲線上の１つの値を読み取ることが可能になる。
米国特許第５，０６０，０１３号明細書 米国特許第４，３４１，４６１号明細書 米国特許第５，４５０，１６５号明細書 米国特許第５，５４３，８９６号明細書 米国特許第５，７８４，６６７号明細書 米国特許第６，３５１，３０８ Ｂ１号明細書 米国特許第６，２０４，８６９ Ｂ１号明細書

本発明の目的は、ドナーロールの再装填誤差を補償する、トナー制御方法及びトナー制御処理の改善方法を提供することである。

実施形態は、現像後のテストパッチに対する再装填誤差の影響を実質的に予測する工程と、現像済テストパッチを生成する工程と、センサを用いてテストパッチから色濃度データを検出する工程と、予測された再装填誤差の影響を補償するために、検出された色濃度データを変更する工程と、変更された検出色濃度データに従ってトナー出力を調節する工程とを含む、トナー処理制御方法を含む。

添付の図面を参照し、本発明を詳細に説明する。図面中、同一参照番号は同一要素を示す。

本明細書で開示される方法は、プリンタ及びデジタルコピー機を含むプリント装置に一般的に適用可能である。

図８は、単一パスマルチカラープリント装置を示している。このプリント装置は、複数のローラ及び支持バーに支持された光導電性ベルト１０を用いている。光導電性ベルト１０は矢印１４の方向に進み、光導電性ベルト１０の外面の連続した部分が、光導電性ベルト１０の移動経路の周囲に配置された各種処理ステーションの下を順次通るよう、移動する。実施形態においては、光導電性ベルト１０は略楕円形の経路を移動する。図８では、長軸１２０及び短軸１１８を有する光導電性ベルトが示されている。プリント装置のアーキテクチャは、それぞれ１６、１８、２０、２２及び２４の参照番号で全体を示される５つの画像記録ステーションを含む。光導電性ベルト１０は、まず、画像記録ステーション１６を通過する。画像記録ステーション１６は、帯電装置及び露光装置を含む。帯電装置は、光導電性ベルト１０の外面を比較的高い略均一な電位に帯電させるコロナ発生器２６を含む。光導電性ベルト１０の外面が帯電したら、その帯電部分は露光装置に進む。露光装置は、光導電性ベルト１０上に第１の静電潜像を記録するために光導電性ベルト１０の外面の帯電部分を照射するラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ）２８を含む。或いは、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いてもよい。

現像ユニット３０が、この第１の静電潜像を現像する。現像ユニット３０は、選択された色のトナー粒子を第１の静電潜像に付着させる。第１の画像記録ステーション１６及び現像ユニット３０は、（例えば誰かの商標の一部のように）大量に用いられ得るような、又は、（例えば蛍光オレンジのように）標準的な配合では調色が困難であり得るような、特色用に用いられるのが一般的である。光導電性ベルト１０の外面上にハイライトのトナー画像が現像されたら、ベルト１０は矢印１４の方向に前進を続け、画像記録ステーション１８に至る。

画像記録ステーション１８は、再帯電装置及び露光装置を含む。帯電装置は、光導電性ベルト１０の外面を比較的高い略均一な電位に再帯電させるコロナ発生器３２を含む。露光装置は、光導電性ベルト１０上に第２の静電潜像を記録するために光導電性ベルト１０の外面の帯電部分を選択的に照射するＲＯＳ３４を含む。実施形態においては、この第２の静電潜像は、マゼンタトナー粒子で現像される領域に対応する。次に、この第２の静電潜像は、次に続く現像ユニット３６に進む。

現像ユニット３６は、静電潜像にマゼンタトナー粒子を付着させる。このようにして、光導電性ベルト１０の外面上にマゼンタトナー粉末画像が形成される。光導電性ベルト１０の外面上にマゼンタトナー粉末画像が現像されたら、光導電性ベルト１０は矢印１４の方向に前進を続け、画像記録ステーション２０に至る。

画像記録ステーション２０は、帯電装置及び露光装置を含む。帯電装置は、光導電面を比較的高い略均一な電位に再帯電させるコロナ発生器３８を含む。露光装置は、光導電性ベルト１０上の電荷を選択的に散逸させて第３の静電潜像を記録するために光導電性ベルト１０の外面の帯電部分を照射するＲＯＳ４０を含む。第３の静電潜像は、イエロートナー粒子で現像される領域に対応する。次に、この第３の静電潜像は、次に続く現像ユニット４２に進む。

現像ユニット４２は、光導電性ベルト１０の外面にイエロートナー粒子を付着させ、イエロートナー粉末画像を形成する。これらのトナー粒子は、前に形成されたマゼンタ粉末画像と部分的に重なって位置決めされ得る。第３の静電潜像がイエロートナーで現像されたら、光導電性ベルト１０は矢印１４の方向に前進を続け、次の画像記録ステーション２２に至る。

画像記録ステーション２２は、帯電装置及び露光装置を含む。帯電装置は、光導電性ベルト１０の外面を比較的高い略均一な電位に帯電させるコロナ発生器４４を含む。露光装置は、光導電性ベルト１０の外面上の電荷を選択的に散逸させて第４の静電潜像を記録するために光導電性ベルト１０の外面の帯電部分を照射するＲＯＳ４６を含む。実施形態においては、第４の静電潜像は、シアントナー粒子で現像される。第４の静電潜像が光導電性ベルト１０の外面に記録されたら、光導電性ベルト１０はこの静電潜像をシアン現像ユニット４８に進める。

シアン現像ユニット４８は、第４の静電潜像にシアントナー粒子を付着させる。これらのトナー粒子は、前に形成されたイエロー又はマゼンタトナー粉末画像と部分的に重なって位置決めされ得る。光導電性ベルト１０の外面にシアントナー粉末画像が形成されたら、光導電性ベルト１０は次の画像記録ステーション２４に進む。

画像記録ステーション２４は、帯電装置及び露光装置を含む。帯電装置は、光導電性ベルト１０の外面を比較的高い略均一な電位に帯電させるコロナ発生器５０を含む。露光装置は、光導電性ベルト１０の帯電した外面の、黒トナー粒子で現像される部分を選択的に放電させるために、光導電性ベルト１０の外面の帯電部分を照射する、ＲＯＳ５２を含む。この、黒トナー粒子で現像される第５の静電潜像は、黒現像ユニット５４に進む。

黒現像ユニット５４は、光導電性ベルト１０の外面に黒トナー粒子を付着させる。これらの黒トナー粒子は、前に形成されたイエロー、マゼンタ及びシアントナー粉末画像と部分的又は完全に重なって位置決めされ得る黒トナー粉末画像を形成する。このようにして、光導電性ベルト１０の外面に、マルチカラートナー粉末画像が形成される。その後、光導電性ベルト１０はマルチカラートナー粉末画像を、全体を参照番号５６で示される転写ステーションに進める。

転写ステーション５６では、受像媒体、即ち用紙がスタック５８から給紙装置によって進められ、転写ステーション５６へとガイドされる。転写ステーション５６では、コロナ発生装置６０が用紙の裏側にイオンを散布する。これによって、現像されたマルチカラートナー画像が、光導電性ベルト１０の外面から用紙に引き付けられる。剥離補助ローラ６６が光導電性ベルト１０の内面に接触し、前進する用紙の腰の強さ（beam strength）が光導電性ベルト１０から剥がれるのに十分に鋭い曲りを与える。実施形態においては、真空輸送によって用紙が矢印６２の方向に移動して、融着ステーション６４に至る。

融着ステーション６４は、加熱フューザローラ７０及び支持ローラ６８を含む。支持ローラ６８はフューザローラ７０と係合するよう弾性的に付勢されてニップを構成し、このニップを用紙が通過する。融着処理では、トナー粒子が相互に融合して、用紙に像様に結合し、用紙上にマルチカラー画像を形成する。融着後、仕上がった用紙は仕上げステーションに向かって排出され、そこで用紙がまとめられてセットにされ、綴じ合わされてもよい。次に、これらのセットは、後でプリント装置のオペレータが取り除くためにキャッチトレーに進められる。

なお、マルチカラー現像画像は用紙に転写されるものとして開示されたが、マルチカラー現像画像はベルト又はドラム等の中間部材に転写され、次に用紙に転写されて融着されてもよいことが、当業者には分かるであろう。更に、本明細書ではトナー粉末画像及びトナー粒子が開示されたが、液体キャリア中のトナー粒子を用いた液体現像材料を用いてもよいことが、当業者には分かるであろう。

マルチカラートナー粉末画像が用紙に転写された後には、常に、残存トナー粒子が光導電性ベルト１０の外面に付着したまま残っている。光導電性ベルト１０は、クリーニングステーション７２におけるクリーニング処理を隔離する隔離ローラ７８を越えて移動する。クリーニングステーション７２では、光導電性ベルト１０から残存トナー粒子が除去される。次に、光導電性ベルト１０は、同じく光導電性ベルト１０からトナー粒子を除去するためのスポッツブレード８０の下を移動する。

図１は、現像ユニット５２０の例示的な実施形態を示す。この装置は、現像材料１６６を収容したリザーバ１６４を含む。現像材料１６６は二成分タイプである。即ち、キャリア粒子とトナー粒子とで構成される。リザーバは、リザーバのチャンバ内に回転可能に取り付けられた、１６８で示されるオーガを含む。オーガ１６８は、リザーバ内の材料を輸送及び撹拌して、トナー粒子が摩擦電気的に帯電してキャリア粒子に付着するのを促進するよう機能する。磁気ブラシロール１７０が、現像材料をリザーバから２つのドナーロール１７６、１７８の装填ニップ１７２、１７４に輸送する。磁気ブラシロールは周知のものであるので、ロール１７０の構造を詳細に説明する必要はない。簡単に述べれば、ロールは回転可能な筒状のハウジングを含み、その中には静止した磁気シリンダが配置され、磁気シリンダの表面の周囲には複数の磁極が植えつけられている。現像材料のキャリア粒子は磁性体であり、ロール１７０の筒状ハウジングが回転すると、（トナー粒子が摩擦電気的に付着した）粒子はロール１７０に引き付けられて、ドナーロールの装填ニップ１７２、１７４へと搬送される。計量ブレード１８０が、磁気ブラシロールから過剰な現像材料を除去して、最初のドナーロールの装填ニップ１７２に到達する前に、現像材料による被覆の深さを確実に均等にする。ドナーロールの装填ニップ１７２、１７４の各々において、トナー粒子は磁気ブラシロール１７０から各ドナーロール１７６、１７８に移される。

各ドナーロールは、トナーを、光導電性ベルト１０が通過する各現像ゾーン１８２、１８４に移着する。例えば、磁気ブラシ及び／又はドナーロールに適切なＤＣ電圧バイアスを与えることにより、磁気ブラシロール１７０からドナーロール１７６、１７８へのトナーの移着を促進可能である。ＤＣバイアス（例えば、磁気ロールに印加される約７０Ｖ）により、ドナーロールと磁気ブラシロールとの間に電界が設けられ、これによって、トナー粒子が、磁気ロール上のキャリア粒子からドナーロールに引き付けられる。

磁気ブラシロール１７０上に残っているキャリア粒子及び幾らかのトナー粒子は、磁気ブラシが回転を続けるにつれて、リザーバ１６４に戻される。磁気ロール１７０からドナーロール１７６、１７８に移されるトナーの相対的な量は、例えば、これらのドナーロールに異なるバイアス電圧を印加することによって、磁気ロールとドナーロールとの間隔を調節することによって、装填ニップにおける磁界の強さ及び形状を調節することによって、及び／又は、ドナーロールの速度を調節することによって、調節可能である。

各現像ゾーン１８２、１８４では、トナーは個々のドナーロール１７６、１７８からベルト１０上の潜像へと移され、ベルト１０上にトナー粉末画像を形成する。ドナーロールから光導電面への適切なトナーの移着を達成するための様々な方法が知られており、現像ゾーン１８２、１８４では、これらのうちの任意の方法を用いてよい。

図１では、各現像ゾーン１８２、１８４は、各ドナーロール１７６、１７８と光導電性ベルト１０との間のスペースに電極線が配置された形態で示されている。図１では、各ドナーロール１７６、１７８に対して、ドナーロールの縦軸に略平行な方向に延びる各一対の電極線１８６、１８８が示されている。電極線は、細い（即ち、直径が５０〜１００ミクロンの）ステンレス鋼ワイヤでできており、各ドナーロールから非常に近い位置で離間されている。ワイヤは、ドナーロール上のトナーの厚さ分だけ、ドナーロールから自ずと離間する。各ワイヤと各ドナーロールとの間の距離は、約５ミクロン〜約２０ミクロンの範囲内（一般的には約１０ミクロン）、又は、ドナーロール上のトナー層の厚さである。電極線には、ＡＣ電圧源１９０によって交流電気バイアスが印加される。

印加されたＡＣにより、各一対のワイヤと各ドナーロールとの間に交流静電界が設けられ、これは、ドナーロールの表面からトナーを分離してワイヤの周囲にトナークラウド（雲）を形成するのに効果的であり、クラウドの高さは、ベルト１０と実質的に接触しない程度である。ＡＣ電圧の大きさは２００〜５００ボルト程度であり、周波数ピークは約８ｋＨｚ〜約１６ｋＨｚの範囲である。各ドナーロール１７６、１７８に印加されるＤＣバイアス供給（図示せず）により、光導電性ベルト１０とドナーロールとの間に、分離したトナー粒子をワイヤ周囲のクラウドからベルトの光導電面に記録された潜像に引き付けるための静電界が設けられる。

上述の説明は、本明細書に開示される実施形態が有用であり得る現像システムの例を説明するのに十分であろう。本明細書で説明される方法は、ここまでの段落で説明された特定の現像システムに適用されるのではなく、任意の数のドナーロールを有する多くのドナーロールシステムに、より一般的には、ドナーロールが画像表面にトナーを移着させる前にトナーを集める時間が限られている任意のシステムに適用可能であることは、明らかなはずである。

再装填誤差は、現在の画像に対する、それより前にプリントされた画像の影響から生じる。前にプリントされた画像に起因して、プリント中の画像が、あるべき濃度よりも薄くなる。図２は、再装填誤差の影響の一例を示している。この例では、再装填誤差を説明するために黒トナーが用いられている。しかし、再装填誤差はどの色のトナーでも生じ得る。各色の分版がそれぞれの再装填問題を有することになる。再装填誤差の影響を実質的に低減するために必要な補正の量は、トナーの色に基づき様々である。例えばトナーの組成、ドナーロールのサイズ及びプリンタ速度等の他のファクタも寄与する。

図２の各平行四辺形２０５は、グレーパッチ２１０内に濃度が低下した画像２１５を出現させる。この理由は、平行四辺形画像２０５の現像に寄与するドナーロール１７６、１７８に沿った位置が、均一な色のグレーの面を生成するのに十分なトナーを取り込めなかったからである。各ドナーロール１７６、１７８が回転してトナーを取得する際に、ドナーロールは、その表面にわたって略均一にトナーを取得する。トナーが基体に移される際には、ドナーロールの表面から、平行四辺形２０５の未現像の静電画像が位置する基体表面に、更なるトナーが移される。ドナーロールが回転して、新たな画像２１０のために更にトナーを取得すると、平行四辺形画像２０５にトナーを与えた各ロールの表面領域は、表面の残りの領域よりも実質的に少ないトナーを有する。平行四辺形画像２０５にトナーを与えたドナーロールの領域は、ロールの残りの領域よりも実質的にトナーが少ない状態から（トナーの取得を）開始するので、これらの領域は、ロール上のトナーの均一な被覆を生じるのに十分なトナーを取得しない。従って、次の画像２１０がプリントされる際には、領域２１５は画像２１０の残りの部分よりも薄くなる。これが、再装填誤差として知られる影響の説明である。

再装填誤差の影響を低減する１つの方法は、デジタル画像を基体に転写する前にデジタル画像を調整することを含む。一般的に、このデジタル画像の調整は、その画素におけるデジタルカウント（デジタル値）及びそれ以前の全ての画素の作像の履歴の関数として、任意の所与の画素の濃度を上げることを含む。プリント前に再装填誤差の影響を補償するために、必要に応じてデジタル画像の濃度を上げることができるので、顧客の目に見える再装填誤差の影響の程度を最小限に又は解消することができる。本明細書で用いる「補償」とは、デジタル画像が未調整の場合に出力された現像画像に対する、現像画像の任意のレベルの画像の改善を意味するものである。この場合には、ゼログラフィ的パラメータを、ムラを低減するように調整できる。再装填誤差の影響を最小限にするためのデジタル画像の調整は、再装填誤差の空間特性及び人間の視覚の限界を考慮することにより、必要なメモリ及び計算リソースに関して比較的安価に行うことができる。

再装填誤差を補償するために、デジタル画像をどのように調整するかを決定する問題は、次の点を考慮することにより、かなり簡単になる。
１．再装填誤差は、比較的要求の低い（undemanding）調整伝達関数を有する、空間的な拡散現象である。従って、画像処理の一部は低解像度で実行可能である（実施形態においては、約２５〜５０ｄｐｉの解像度で十分であった）。
２．任意の所与の低解像度画素における再装填誤差は、同じ高速走査行（即ち、媒体の移動方向を横断する方向）においては、他の全ての画素の作像履歴から独立している。
３．任意の所与の低解像度画素における再装填誤差は、同じ低速走査列においては、一定の距離の倍数にある画素を除き、他の全ての画素の作像履歴から独立している。この一定の距離はドナーロールの円周に対応する。
４．再装填誤差に対するドナーロールの前の回転の寄与は大きく減衰し、数回の回転の後には影響は実質的に目に見えなくなる。実施形態においては、再装填誤差に大きく寄与したのは前の３回の回転のみであった。
５．再装填誤差の目に見える影響は、画像の非常に薄い部分では無視し得るものである。従って、非画像領域に近くなるとアーチファクトが生じる可能性は低くなるので、再装填誤差の補償は必要ない。
６．再装填誤差の目に見える影響は、画像の非常に濃い部分では小さい。従って、１００％画像領域に近くなる場合には、再装填誤差の補償は必要ない。
７．再装填誤差は、他の全ての（色の）分版から完全に独立している。従って、Ｃの分版は、Ｍ、Ｙ又はＫの分版に生じた再装填誤差には全く影響されない。

以上を考慮すると、デジタル画像を調整する方法は、式１のような式で表すことができる。式１は、特定の色の分版ｊの特定の画素ｉ＝０における再装填誤差の影響を補償するためにデジタル画像を調整する方法を表す。
Ｄ_ji=0＝Ｄ’_ji=0＋ｑ［Ｄ’_ji=0，Ｄ_j(i=1→_n)，Ｄ^* _j(i=1→_n)，ｊ］ （１）
式中、Ｄは特定の画素に対する出力（調整済）デジタルカウントを表し、Ｄ’は入力デジタルカウントを表す。関数ｑは、再装填誤差の影響を克服するために必要な調整を表す。換言すれば、特定の分版ｊの再装填誤差ＲＥに対する実験式は、次式のように記述可能である。
ＲＥ_ji=0＝−ｑ［Ｄ’_j0，Ｄ_j(i=1→_n)，Ｄ^* _j(i=1→_n)，ｊ］ （２）
上の式では、Ｄ＝０は最低濃度（何もない用紙の地肌）を表し、Ｄ＝２５５は特定の色ｊの最高濃度を表す。実施形態においては、色ｊは一般的に、シアン、マゼンタ、イエロー又は黒のうちの１つである。しかし、再装填誤差は任意の色のプリント中に生じ得る。一般的な下付文字ｉは、所与の低速走査列における、ドナーロールの円周ｄの倍数における、低解像度画素の位置を示すものである。図３を参照されたい。低速走査列は、画像が転写される媒体の移動方向である。従って、図３に示されるように、ｉ＝０は調整中の画素を示し、ｉ＝１は同じ低速走査列において距離ｄだけ前にある画素を示し、ｉ＝２は同じ低速走査列において距離２ｄだけ前にある画素を示す（以下同様）。数ｎは、再装填誤差の影響が無視可能なものになるまでに考慮される必要があるドナーロールの回転の最大数である。多くの場合、ｎは１０よりもかなり低い。例えば、通常は３回の回転で十分である。その後、再装填誤差の影響は通常は大半の目的に対して無視可能なものになる。Ｄ^*は、ｉで示される前の画素の周囲の画素のデジタルカウントを示し、再装填誤差の空間的拡散性を表す。再装填誤差の拡散性を考慮しないと、再装填誤差の補償がアーチファクトの発生につながり得るので、これを考慮することは重要である。

定義：本明細書の残りの部分を通して用いられる「画素」という用語は、１つ又は複数の画素を意味し得る。なお、「ｉ番目の位置」は、１つの画素のみでなく、画素クラスタの中心位置を示すこともあり得る。必要な解像度及び周囲の画素の影響は、装置毎に異なる。従って、前の「画素」の影響を決定する際には、画素よりも画素クラスタを考慮する必要があり得る。説明を簡潔にするために、「画素」という用語を複数の画素を包含するものとして定義し、これらの状況を網羅するものとした。

上の式は、再装填誤差に対する関連原因を含むものであるが、各ファクタがどのように寄与するのかは示さない。式１におけるデジタル画像調整（又は濃度増加）関数ｑは、多くの独立変数を有するので、非常に複雑な関数になり得る。しかし、関数ｑの各ファクタの影響は、経験的実証から決定可能である。

実施形態においては、式１は、例えば特定の装置の特性に依存して、分離可能であってもよい。式１が分離可能である場合には、独立変数又は実質的独立変数の幾つかを別のサブ関数に分けることにより、式１を簡単にすることができる。例えば、プリント中の画素の色濃度は、再装填誤差の可視性に大きく影響する。

従って、単純化の最初のステップとして、関数ｑを次のような独立関数ｆ及びＧに分けることができる。
Ｄ_i=0−Ｄ’_i=0＝ｆ［Ｄ’_i=0］・Ｇ［Ｄ_(i=1→_n)，Ｄ^* _(i=1→_n)，ｊ］ （３）
式中、関数ｆは現在の画素ｉ＝０の寄与を示し、関数Ｇは作像履歴に起因する寄与を示す。再装填誤差に関して先に引用した情報を用いて、関数Ｇを更に簡単にして、関数ｆ及びＧの挙動を決定することができる。

式３の、１つの可能な単純化された実施例は、例えば２５〜５０ｄｐｉといった低解像度で履歴寄与関数Ｇを計算することを含む。この解像度は、再装填誤差の空間的拡散性を近似するよう選択される。画像の実際の解像度が比較的高いものとすると、低い解像度を使用することにより、Ｇを解く速度がかなり速くなる。次に、関数Ｇは、補間によって真の解像度（例えば６００ｄｐｉ）に変換される。そして、関数ｆ、及びこれに従って全体的調整関数ｑは、真の解像度で計算される。

まず、列挙したファクタ５及び６から、関数ｆの挙動を決定できる。図４のグラフに示されるように、プリント中の画素の色濃度が非常に薄いか又は非常に濃い場合には、再装填誤差の影響は一般的に最小である。図４に示されるように、ｆは一般的に、Ｄ’₀＝０及びＤ’₀＝２５５に０値を有すると共に、これらの極限値の間に最大値ｆ_maxを有する釣り鐘型であると予測される。再装填誤差は画像の濃度低下を生じるので、色濃度が低い画素については、これが明らかになる。一方、色濃度が高い画素については、再装填誤差の影響はさほど目に見えるものではない。更に、再装填誤差を補償する能力は、１００％を超える濃度までは画素を濃くできないのが一般的な場合に限られる。図４は、関数ｆの一般的な挙動を示すものである。関数ｆの具体的な詳細は普遍的なものではなく、装置毎に異なる。曲線は、よりＶ字形又はＵ字形に近くなる場合があり、また、中心はいずれかの端に向かってずれる場合がある。しかし、特定の装置及び特定の色に対する関数ｆの、より正確な形態に到達するためには、複数の異なる濃度で僅かな回数の試験を行うだけでよい。いずれにしても、０及び２５５では、関数ｆはほぼ０になると予測される。

Ｇは低解像度で計算できるので、条件であるファクタＤ^*は捨てることができる。低解像度画素は用紙上のより大きな領域を含むので、周囲の画素の影響は遙かに低くなる。ファクタ１、４及び７を用いると、式４に示されるように、関数Ｇは更に簡単になる。関数ｇ、ｈ及びｍについては後述する。

関数ｇは、前の各画素の影響を記述するものである。前の各画素の影響は、その画素の色濃度に直接対応する。従って、図５に示されるように、関数ｇは、Ｄ_i＝０における値０からＤ_i＝２５５における何らかの最大値ｇ_MAXまで、単調に増加する。この曲線の正確な形状は、装置毎にもっと大きく異なり得る。より線形であるか、又は、別方向に湾曲し得る。この関数の性質は、装置、特に現像器の特性及びトナーの性質により高く依存する。

関数ｈは、前の画素の減衰を記述するものである。或る画素がプリントされた時間が時間的に遡るほど、その画素が現在の画素に及ぼす影響が低くなる。従って、図６に示されるように、この関数は、ｉ＝１における１単位の値から、大きな値のｉにおける０まで単調に減少する。この関数の性質もこれとは異なる場合がある。複数の装置間で予測可能な唯一の不変事項は、ｉが増加するとｈ（ｉ）が減少するということである。しかし、それがそのようになる割合及び態様は、多くの形態のうちの任意の形態をとり得る。最も簡単な形態では、ｈ（ｉ）＝１及び他の全てのｉに対してｈ（ｉ）＝０である。前の何回の回転を考慮する必要があるかを決定する数ｎは、関数ｈに依存する。ｉが１０以上である場合には、ｈは実質的に常にほぼ０であると予測される。大半のプリント装置に対しては、減衰関数ｈが無視可能な寄与を生じるまでのｎは、３又は４の値を超える必要はない。しかし、この値は、装置毎に転写ステーションの特性に基づいて異なる。

各分版に完全な補償を適用する必要はないので、関数ｍは、分版ｊに対して必要な補償の量を記述するものである。関数ｍは実質的には重み付け係数になる。これは一般的には１未満であり、再装填補償を制限するために効果的に用いられる。デジタル画像の色濃度を高めると、プリント画像におけるアーチファクトの発生につながり得る。特定のトナーに対する適切な重み付け係数を決定しなければならないであろう。

詳細説明の冒頭で述べたように、式１〜式４に開示された関数の正確な形態は、プリント中の色、トナーの組成、転写時間及びドナーロールのサイズ、並びに恐らくは他の問題にも依存する。しかし、個々の関数の一般的な質は不変であるべきである。

上述したように、式１は分離可能でなくてもよい。その場合には、関数ｑの決定は、直接的な決定がなされ得る。プリント中の画素に式１を適用する場合にも、式１は依然としてその画素の色濃度、Ｎ回前の画素の色濃度（これらの画素の各々がドナーロールの円周１つ分で離間される場合）、及び重み付け係数に依存する。これらのファクタは変更されてもよく、出力画素又は出力画像の色濃度が測定されてもよい。これらのファクタに基づく関数が決定されてもよい。

分離可能な式については、各変数の寄与を決定するために、多くの試験を実行してもよい。例えば、特定の分版に対するｈを決定するために、ユーザは、均一な色濃度を有する連続した背景をプリントし、次に、色濃度が高い単一の点をプリントし、ドナーロールの円周１つ分、２つ分等の距離だけ後で、もはや影響を検出できなくなるまで、再装填の影響を測定してもよい。前に現像された何個の画素ｎを含める必要があるのかを決定するために、この方法を用いることも可能である。この処理が各色の分版について行われる場合には、各分版に対する再装填誤差の相対的な影響を決定できる。これは、ユーザが各分版に対するｍの値を決定するのを補助し得るものである。ｆ及びｇ関数を決定するために同様の処理を用いてもよい。

式４中の関数の１つを決定するために何らかの実験を行う場合には、観察されるデータに再装填誤差が影響するのを防ぐ手段を講じることが重要である。

関数ｆ、ｇ及びｈは、異なる分版に対しては異なり得る。これは、その分版に対応するトナーの質の違いに部分的に起因するものであろう。実施形態においては、これらの関数の一般的な形態は、どの色でも類似していてもよい。例えば、図４の高さｆ_max等のパラメータは、色毎に大きさが異なり得るが、略釣り鐘状の曲線は不変であり得る。少なくとも幾つかのプリント装置に対しては、ゼログラフィ的な設定条件から独立してどの色の分版についても機能する、関数ｆ、ｇ及びｈに対する一般的な式が求められる場合もある。各色についての一般的な関数に、図４及び図５のｆ_max及びｇ_max等のパラメータを挿入することも可能であろう。

作像履歴は、受光体パネルのスタートに関係してではなく１つ又は複数のドナーロールに関係して追跡される。１つのパネル上における作像履歴は次のパネルに影響し得るものであり、文書間ギャップ及びそこで行われた何らかの目に見えない作像も考慮されるべきである。減衰関数を指数関数によって近似可能な場合には、そのロールの作像履歴にわたるｇ及びｈの合計は、１回の回転の履歴マップを用いた帰納的関数になり得、計算及びメモリが節約される。

画像調整関数はプリント装置によって自動的に実行可能である。デジタル画像プロセッサは、装置パラメータに基づいて計算を実行できる。再装填誤差補償パラメータが動的なものであることが判明した場合には、オペレータ診断の一部として行われたプリントされた画像の測定値に基づいて、又は、内部現像器パラメータの知見に基づいて、これらのパラメータを変更することもできよう。

なお、この画像調整によって再装填が１００％完全に補償される可能性は低い。明確に述べれば、本特許の本文を通して用いられる「補償」とは、０より大きい任意のレベルの改善を意味する。しかし、ここに提案された方法は、再装填誤差の影響を大きく低減するものである。１００％の精度は必要ではない。５０％の改善は意味のある改善であると共に、本明細書に開示された方法では、それよりも良好な改善を行うことも可能である。

上記の式１〜式４の適用は、図１に示されている特定の現像装置に限定されるべきではない。図１は、再装填誤差が生じ得る例示的な現像装置を示すものである。しかし、ドナーロールを用いた現像システムは当該技術分野で周知であると共に、再装填誤差は他の現像システムでも問題となり得る。本明細書で開示する補正方法を、他のドナーロールシステムで用いることも可能である。

本明細書に開示する再装填補償処理はバッチ処理の一部として実現されてもよく、この場合、完全な画像に対するデータがそのプリント前に調整されてもよい。これは、コントローラ内又はプリントエンジン自体の中で実行することも可能である。或いは、再装填補償処理は、プリントエンジンによって、ストリーミング処理の一部として処理の進行中に実行されることも可能であろう。この場合には、一度に画像の一部分のみが調整されてもよい。

本明細書で説明した補正方法の具体的な適用例の１つは、カラー処理システム用のカラーテストパッチへの適用である。カラー処理制御システムは、プリント技術の分野で周知であるので、その詳細のほとんどはここで説明する必要はない。例えば、その内容の全体を本明細書に援用する米国特許第５，７８４，６６７号、第６，２０４，８６９号及び第６，３５１，３０８号には、カラー処理制御システムの例示的な実施形態が記載されている。

カラー処理制御システムは、受光体上の文書間ギャップに制御パッチを描画して検出することを含むのが一般的である。幾つかの実施形態では、テストパッチは、例えばバナーシート（banner sheet）等の媒体上に現像される。制御パッチ内の現像トナー量を検出することにより、装置は、所与の現像レベルを維持するための調整を行うことができる。この処理は、プリントジョブを通して色の一貫性を保つ一助となる。

しかし、制御パッチ内のトナー量は、システムのゼログラフィ的特性だけでなく、その制御パッチを描画する前までにドナーロールが受けた作像履歴の関数でもあるので、再装填誤差は、処理制御システムにとって深刻な問題となり得る。現像性を維持するのに必要なゼログラフィ的な調整を決定する際に、作像履歴によって持ち込まれる再装填誤差は考慮されないので、これは、処理制御システムに深刻な混乱を生じ得る。遭遇し得る或るタイプの作像履歴に対しては、本処理制御システムは、実際には装置の性能を、開ループシステム（調整にオペレータが介入するシステム）の性能に比べて悪化させる場合がある。

例えば、赤い日没の画像をプリントした直後にマゼンタのテストパッチが現像される場合には、再装填誤差により、テストパッチの濃度は通常よりも薄くなり得る。このため、実際にはマゼンタ出力は既に正確である場合にも、処理制御システムはマゼンタトナーの移着を増加させることになり得る。これより後の画像は過剰なマゼンタトナーを有することになり、次のマゼンタパッチがプリントされる際には、前の数枚のプリントのマゼンタがどの程度過剰であったかに依存して、この問題が修正されることもあり、修正されないこともある。

しかし、本明細書で説明した再装填誤差補正処理を用いれば、処理制御システムの実効性の向上が可能になるはずである。これは様々な方法で実施可能である。

例えば、第１の方法は、本明細書で説明した再装填誤差補正処理を用いて、式１〜式４と共に上述したように作像履歴を補償するために、任意の所与の制御パッチ上のデジタルカウントを空間的に調整することを含む。これは、制御パッチは電位画像（潜像）ほど複雑ではないので調整スキームを更に簡単にできること以外は、画像調整のために提案したものと同様の方法で行うことができる。例えば、３００〜６００ｄｐｉ等の高い解像度への補間を全く必要とせずに、画像処理全体を低解像度（例えば２５ｄｐｉ）で行うことができる。再装填誤差を補償するための画像調整が整っていれば、それを制御パッチにまで拡張することは容易である。その結果、作像履歴によっては不均一になり得る制御パッチは、再装填誤差を考慮することになる。再装填誤差補償処理の適用により、再装填誤差に起因するトナー濃度のばらつきが大きく低減され、それによって、トナー制御パッチに対する作像履歴の影響が大きく低減されるであろう。従って、カラー処理制御システムの実効性が向上する。

先の段落で説明した方法の簡略化バージョンである第２の方法は、カラー処理制御システムの多くの実施形態で用いることが可能である。このバージョンは、パッチ全体に粗い補償を適用することを含む。各パッチの色は均一であることが意図され、このことは問題を簡単にするので、このオプションは魅力的である。まず、パッチの各低濃度画素の関連の作像履歴の寄与を追跡する。次に、パッチ内の全ての画素の平均作像履歴寄与を計算する。次に、この平均作像履歴を用いて、パッチ全体を特定の補償係数によって調整する。これは、パッチを不均一な状態に残す。しかし、実施形態においては、パッチを読み取るセンサが、そのパッチにわたる読み取りを平均化する。従って、調節されたトナーパッチを用いたカラー処理制御システムは、先の方法で説明したものとほぼ同じ値を出力する。この第２の方法は、第１の方法よりもコストが低く、実施が容易である。通常の画像に対する再装填誤差補償処理が整っていない場合には、この方法はより魅力的でもあろう。

第３の方法は、式１〜式４によって記述される再装填誤差補償方法を逆に行うことを含む。作像履歴に基づいて再装填誤差問題を補償するために、任意の所与の制御パッチのプリント前にそのパッチに対するデジタルカウントを調整する代わりに、制御パッチから検出されたトナー量を補正することができる。このオプションは、同じ装置ハウジング内の既存の処理制御ソフトウェアで実施できる。トナー出力の増減を決定する前に、ソフトウェアはまず、再装填に起因する誤差を補償する。再装填誤差の影響を補償するための画像調整がまだ整っていない場合には、この手法の方が実施が簡単な場合もある。

再装填誤差が生じていない通常の動作条件下では、処理制御センサは、入力デジタルカウントＤの関数ｐである信号Ｓを生成する。
Ｓ＝ｐ［Ｄ］ （５）
関数ｐは、実証的な試験によって決定可能である。例えば、色濃度が０〜２５５まで例えば４ずつ高くなる複数の点を有するシートを、センサで読み取ってもよい。これらの読み取り値を、任意の数の技術によって、１つの関数に当てはめることができる。曲線に沿って取得する必要がある点の数は、曲線の複雑さによって異なり得る。

図７は、Ｓ対Ｄの例示的なチャートを示している。ここに示されている曲線は説明を目的とするものであり、特定の装置における再装填の量及びゼログラフィ的パラメータに基づいて、ｐ［Ｄ］のグラフの形状はこれとは大きく異なり得る。図７は、観察者によって知覚される誤差（ＰＥ）と、再装填誤差（ＲＥ）と、処理制御システムが用いられているプリント装置の特定のゼログラフィ的特性によって持ち込まれた真の誤差（ＴＥ）との間の関係を示すものである。

デジタルカウントＤ_i ⁰が制御パッチへの入力である場合、処理制御センサから実際に検出された出力はＳ_actである。
Ｓ_act＝ｐ［Ｄ_i=0’］ （６）
式中、Ｄ_i’は式１〜式４からの未調整デジタルカウントである。プリントエンジンが良好な状態であって、再装填誤差がない場合には、検出された出力はＳ_goalになる。再装填誤差がない場合には、処理制御誤差信号はＳ_goal−Ｓ_actになると見なされる。しかし、再装填誤差がある場合には、実際に検出された出力Ｓ_actは再装填誤差も含む。補正された検出出力データはＳ_corrになる。
Ｓ_corr＝ｐ［Ｄ_i=0］ （７）
式中、Ｄ_iは式１〜式４からの調整済デジタルカウントである。デジタル画像はまだ調整されていないので、Ｓ_corrは既知の項を用いて書き直される必要がある。

まず、
ｐ［Ｄ_i=0］＝ｐ［Ｄ_i=0’＋ΔＤ］ （８）
となり、ΔＤが、式１によって求められる再装填誤差補償ΔＤである場合、
ΔＤ＝Ｄ_i=0−Ｄ’_i=0＝ｑ［Ｄ’_i=0，Ｄ_(i=1〜_n)，Ｄ^* _(i=1〜_n)，ｊ］ （９）
となる。再装填誤差補償の項は、プリント装置内のデジタル作像ソフトウェア内で計算し、トナーセンサソフトウェアに送ることが可能である。関数ｑは、式４のように単純化できる。解析的な方法又は近似法によって逆関数ｐ^-1を求めることができる。従って、Ｓ_actを求める式は下に示すように書き換えることができる。
Ｓ_act＝ｐ［Ｄ_i=0’］→Ｄ_i=0’＝ｐ^-1［Ｓ_act］ （１０）
従って、式８と式１０とを組み合わせると、次式が得られる。
Ｓ_corr＝ｐ［ΔＤ＋ｐ^-1（Ｓ_act）］ （１１）
次に、特定の装置のゼログラフィ的特性を補償するために、処理制御システムによって調整済センサデータＳ_corrが用いられる。

本明細書で示されたアイデアは、多くの中速〜高速プリンタで使用可能である。再装填誤差等の周期的な影響は多くのシステムで共通であり、デジタル補正は、必要な寛容度を与えるものとなろう。

低解像度作像履歴プロファイルの構成には、簡単な４画素加算器と、それに続いてデジタル信号プロセッサとが用いられよう。例えばＥＴＩ ＭＡＰ１０００等のメディアプロセッサも有用であろう。

現像装置の例示的な実施形態の模式図である。 再装填誤差の影響の例を示す図である。 基体上の画素の模式図である。 プリント中の画素による、より正確にはその位置における色濃度による、現在の画素の再装填誤差に対する寄与の間の関係を示すグラフである。 ドナーロールの整数回の回転によって離間された、前にプリントされた画素による、現在の画素の再装填誤差に対する寄与の間の関係を示すグラフである。 以前に或る画素が位置していたドナーロール上の位置において繰り返し描画が行われた場合の、そのドナーロール上の位置におけるその画素の影響の減少効果を示すグラフである。 センサの読み取り値ｖｓデジタル入力を示すグラフである。 プリント装置の例示的な実施形態の模式図である。

符号の説明

１０ 光導電性ベルト
１７６、１７８ ドナーロール

Claims (7)

1. 現像後のテストパッチに対する再装填誤差の影響を実質的に予測する工程と、
   現像済テストパッチを生成する工程と、
   センサを用いて前記テストパッチから色濃度データを検出する工程と、
   前記予測された再装填誤差の影響を補償するために、前記検出された色濃度データを変更する工程と、
   前記変更された検出色濃度データに従ってトナー出力を調節する工程と、
   を含む、トナー制御方法。
2. 現像後のテストパッチに対する再装填誤差の影響を実質的に予測する前記工程が、前記現像後のテストパッチに対応するデジタル画像の少なくとも１つの画素の初期の色濃度に基づいて、再装填誤差に対する寄与を予測する工程を含む、請求項１に記載のトナー制御方法。
3. 前記デジタル画像の前記少なくとも１つの画素の初期の色濃度に基づいて、再装填誤差に対する寄与を予測する工程が、
   或るプリント装置についての、現像画素における再装填誤差の大きさと、その画素の色濃度との間の一般的な関係を決定する工程と、
   前記デジタル画像の前記少なくとも１つの画素の色濃度を受け取る工程と、
   受け取った、前記現像後のテストパッチに対応する前記デジタル画像の前記少なくとも１つの画素の色濃度に基づいて、前記再装填誤差に対する寄与を予測するために、現像画素における再装填誤差の大きさとその画素の色濃度との間の前記決定された関係を用いる工程と、
   を含む、請求項２に記載のトナー制御方法。
4. 少なくとも１つの前にプリントされた画素の色濃度に基づいて、各画素に対する作像履歴の寄与の平均に基づく寄与を含む平均濃度係数を決定する工程と、
   テストパッチの現像に用いられるトナー色に対応する重み付け係数を決定する工程と、
   現像済テストパッチを生成する工程と、
   センサを用いて前記テストパッチから色濃度データを検出する工程と、
   前記平均濃度係数及び前記重み付け係数を補償するために、前記検出された色濃度データを変更する工程と、
   前記変更された検出色濃度データに従ってトナー出力を調節する工程と、
   を含む、トナー制御処理の改善方法。
5. 現像後のテストパッチの領域にわたる再装填誤差の平均的影響を実質的に予測する工程と、
   現像済テストパッチを生成する工程と、
   センサを用いて前記テストパッチからデータを検出する工程と、
   前記領域にわたる前記予測された再装填誤差の平均的影響を補償するために、前記検出されたデータを均一に変更する工程と、
   前記変更された検出データに従ってトナー出力を調節する工程と、
   を含む、トナー制御処理の改善方法。
6. 再装填誤差の影響が予測される前記領域が、前記テストパッチの全領域である、請求項５に記載のトナー制御処理の改善方法。
7. 現像後のテストパッチの領域にわたる再装填誤差の平均的影響を実質的に予測する前記工程が、
   前記再装填誤差の影響に対する複数の寄与であって、各寄与が複数の画素の１つに対応すると共に、各寄与がＮ個の前の画素の色濃度を含む、複数の寄与を決定する工程と、
   前記複数の寄与を平均化する工程と、
   前記再装填誤差の平均的影響を予測するために、前記複数の寄与の平均を用いる工程と、
   を含む、請求項５に記載のトナー制御処理の改善方法。

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