JP2005338836A - フィードバック制御を用いた不均一なバンディング及び残留トナー濃度を制御する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成又は印刷プロセスにおいて、不均一なバンディング印刷品質欠陥を修正する方法を提供する。
【解決手段】感光体上に光学センサを配置し、一片の紙にある量のトナーを転写し、生じたバンディング量を測定し、バンディング量を減らすためにパラメータを調整することを含む、感光体上の不均一なバンディングを制御するフィードバック制御方法が開示される。ＥＴＡＣ光学センサ又は全幅アレーセンサを用いて基板の低付着量を測定する方法が開示される。最後に、ＮＣ２アレーセンサとＥＴＡＣセンサの少なくとも一方と、現像器ローラ電圧源と、ＲＯＳ強度源と、入力装置と、制御装置とを含む複写機が開示される。
【選択図】図７

Description

本発明は不均一なバンディング印刷品質欠陥を修正するフィードバック制御ループの実施に向けられる。本発明はまた印刷動作においてバンディング及び転写効率を測定するアレーセンサ及び他の点センサの使用に向けられる。

複写又は印刷プロセスにより導入される一般的な画像品質欠陥はバンディングである。バンディングは一般的にプロセス（低速走査）方向の１次元濃度変化により生じる画像上の周期的欠陥のことを指す。この種の画像品質欠陥、即ち周期的バンディングの例は図１に図解される。縞は多くのゼログラフィーサブシステム欠陥により生じ得る。これらの欠陥の例は現像器ローラ又は感光体ドラムのランアウト、レーザラスタ光学スキャナ（ＲＯＳ）のポリゴンミラーの揺れ、及び感光体運動の周期的変動等である。印刷品質のこれらのパラメータに対する敏感度はまた他の要因に依存し得る。例えば現像器ローラのランアウトに対する印刷品質の敏感度は半導体磁気ブラシ現像における現像器の寿命に大きく依存する。バンディング欠陥の問題は一般的に、例えば現像器ローラのランアウトに対する厳しい許容誤差の維持、オープンループ動作等のような機械設計に焦点を当てることにより処理される。

バンディングを緩和する手段としてフィードバック制御も導入された。フィードバック制御法の使用は緩い許容誤差のコンポーネントの使用を可能にし、これはユニットマシンコスト（ＵＭＣ）を下げることになる。また、制御装置の設計は一つの製品から次の製品に容易にスケーリングできる。更に、フィードバック制御は本質的に現像材料変動のようなサブシステムの変動に強い。この方法の基本的な欠点はバンディング欠陥を図１に図解するようにクロスプロセス方向に均一と見なしていることである。

しかしながら、バンディングは一般的にクロスプロセス方向に均一ではない。特に、現像器ローラのランアウトは均一でないバンディングを生じ得る。図２は現像器ローラのランアウトの典型的な外形を図解し、図３はこれらのローラランアウトの外形に伴う不均一バンディングの例を示す。図３において、Ｘはクロスプロセス方向を指し、Ｙはプロセス方向を指す。均一なバンディングの場合、濃度変化はプロセス方向位置Ｙのみの周期関数である。即ち、Ｙの固定値に対し、濃度はＸ方向、即ちクロスプロセス方向に一定である。しかしながら、この場合は現像器ローラが図３（ａ）に図解されるように円から外れる場合、即ち完全に丸くない場合にのみ生じる。不均一バンディングの場合、濃度変化はプロセス方向Ｙに周期的であるばかりでなくクロスプロセス方向Ｘの関数でもある。例えば、曲がりによるバンディングや、円錐性と真円度の両方の組み合わせによるバンディングが不均一バンディングの例であり、それぞれ図３（ｂ）と図３（ｃ）に図解される。これらのバンディング例に対し、固定されたＹ位置に対するＸ方向の濃度変化は定性的に図４に示され、これはクロスプロセス方向Ｘに対する現像量平均（ＤＭＡ）に関連する。均一及び不均一バンディングの両方に対し、固定されたＸ座標に対するプロセス方向Ｙの典型的な濃度変化が図５に示される。

印刷及び複写動作に生じるもう一つの問題は高周波数バンディングである。高周波数バンディングはプロセス方向に走る密な間隔の山と谷の周期的変調である。山と谷は非常に密であるので直径が数ミリメートルの照明スポットを用いるトナー面積範囲センサが山と谷を解像できない。高周波数バンディングの主な原因は例えば、レーザラスタ光学スキャナ（ＲＯＳ）の欠陥である。これらの欠陥はＲＯＳポリゴンミラーが回転する際のその揺れや、面反射率の変動や、マルチビームＲＯＳのアライメントエラーを含み得る。ハイブリッド無清掃現像におけるワイヤ振動のような他のサブシステムもまた高周波数バンディングに寄与し得る。従って、これらの欠陥を除去するにはこれらのシステム及びサブシステムを高精度かつより高コストで製造することを必要としてきた。

印刷及び複写動作における印刷品質に関連するもう一つの問題は感光体又は中間ベルトから紙へのトナー画像の不完全な転写である。感光体に強く付着するいくつかのトナー、低電荷トナー、空気絶縁破壊、又は他の理由のために、感光体から中間転写ベルト又は紙へ、あるいは中間転写ベルトから紙への画像の転写が不完全となる。転写の効率が１００％から顕著に変化する場合、最終画像上のトナーの濃度は変化し得る。画像がカラー画像の場合、トナー濃度の変化は色ずれをもたらす。現在、プリンタは転写不良を生じる外部ノイズの変動に対してある程度の寛容度をもつように設計され、これらの設計は何らかのコストをもたらす。

代わりの方法は、転写効率の変化が画像品質の変化が起こる前に検出できる場合に、高転写効率を維持するために転写サブシステム設定点を調整することである。一般的に、転写効率はゼログラフィープロセスに生じる種々のノイズに渡り、またそれに関係なく転写効率を制御するために転写効率が常にモニタされる。しかしながら、この方法を実施するためにトナー残留量の敏感な測定が成されねばならない。現在、従来の感光体上のトナー量センサは一般的にトナー面積範囲（ＴＡＣ）センサである。ＴＡＣセンサは感光体上のトナーの存在により生じる反射光の変化をモニタする。しかしながら、ＴＡＣセンサは低量範囲においては正確ではない。感光体のバックグラウンド信号は例えば感光体表面の構造、照明光源の変動、感光体上の汚染、及び他のノイズ源によりドリフトを受ける。このドリフトは小面積範囲の残留量の存在により生じる如何なる小さな変化をも凌駕し、これは小面積範囲を未検出のままにする可能性がある。

例えば０．００５ｍｇ／ｃｍ^２より小さい範囲等の非常に小さい範囲のトナーの検出はゼログラフィープロセスにおける不良の診断において非常に重要になる。従って、低レベルのトナーを検出する技術は粒子計数である。この技術は感光体の表面の小さな領域をそのようなトナー粒子を解像可能な倍率の顕微鏡にかけることにある。与えられた領域に渡るトナー粒子の数は手動的に、あるいはデジタル処理ソフトウェアを用いて自動的に計数され、表面に存在するトナー量は既知のトナー濃度とトナー粒子サイズから推測される。しかしながら、この技術は時間がかかり、プリンタの制御システムに組み込むことはできない。

上記の問題と欠点を考慮して、本発明によるシステム及び方法の種々の実施例は画像形成又は印刷プロセスにおいて受像部材上のバンディングを制御するフィードバック制御方法及びシステムを提供し、また受像部材上のトナー濃度を決定し、決定されたトナー濃度を基準トナー濃度値と比較することにより受像部材上のバンディングの程度を自動的に決定し、測定されたトナー濃度と基準トナー濃度値との比較から得られた結果に基づいてトナー濃度を自動的に調整することを含む方法及びシステムが開示される。

更に、少なくとも一つのテストパターンを作成し、少なくとも一つのテストパターンを結像し、感光体に配列された光学センサにより前記少なくとも一つのテストパターンの結像中に得られた信号を決定し、結像中に得られた前記信号を処理し、前記処理された信号に基づいてバンディングの量を決定するゼログラフィーマーキング装置上のバンディングを決定する方法及びシステムが開示される。

また、一つ以上のテストパターンを発生し、前記一つ以上のテストパターンを受像部材から転写媒体に転写し、受像部材上に配置された光学センサにより前記一つ以上のテストパターンの転写後に得られたセンサ信号を決定し、転写後に得られた前記センサ信号を処理し、前記処理されたセンサ信号に基づいて残留トナー量を決定することを含む受像部材上に付着したトナー量を決定する方法とシステムが開示される。

最後に、アレーセンサ及び点センサの少なくとも一つと、少なくとも一つの電気機械アクチュエータ、及び／又は少なくとも一つの露光アクチュエータと、入力装置と、制御装置とを備えるゼログラフィーマーキング装置が開示される。

本発明のシステムと方法の種々の実施例を図面を参照して詳細に述べる。本発明のこれら及び他の特徴と利点は、本発明によるシステムと方法の種々の実施例の以下の詳細な説明において述べられ、あるいはそれらから明らかになる。

本発明の種々の実施例によれば、上で議論された不均一なバンディング欠陥の問題を処理するために閉ループ制御された方策が開示される。不均一なバンディング欠陥の緩和は種々の実施例に従って、まず種々のセンサを用いて受像部材上の現像された画像内の不均一なバンディング欠陥を先ず決定し、次いで、欠陥を除去するために印刷パラメータを変更することにより行われる。種々の実施例において、受像部材は感光体でも中間ベルトでもシート紙でもよい。不均一なバンディング欠陥を決定するために使用されるセンサは種々の実施例に従って、多数のＥＴＡＣセンサ、又は例えば全面積範囲（ＴＡＣ）センサのような他の点センサである。種々の実施例によれば、センサは、例えば全幅アレー（ＦＷＡ）センサ等のようなアレータイプセンサである。

種々の実施例によれば、センサはフィードバック制御ループを用いて、例えば現像器ローラ電圧Ｖ_ｄｅｖ（ｔ）のような電気機械アクチュエータや、例えばＬＥＤ又はＲＯＳ強度ＲＯＳ（ｘ，ｔ）（ただし、ｘはクロスプロセス方向の座標であり、ｔは時間である）のような露光アクチュエータを作動する。より詳細には、種々の実施例によれば、現像器電圧は平均バンディングレベルを除去するために粗調アクチュエータとして使用され、ＲＯＳ強度又はＬＥＤ強度はバンディングの不均一性を除去するために微調アクチュエータとして使用される。

典型的な現像器ハウジングにおいて、現像器ローラ電圧（Ｖ_ｄｅｖ）は時間の関数としてのみ、即ちプロセス方向においてのみ調節でき、クロスプロセス方向には変化できない。従って、現像器ローラ電圧はプロセス方向に沿ってバンディング量をいくらか除去することにより均一なバンディングに影響できるだけである。例えば、（Ｖ_ｄｅｖ）は図１に示すように黒線を明るくできる。この方法において、現像器ローラ電圧は１次元アクチュエータとして使用してもよい。

一方、種々の実施例によれば、ＲＯＳ強度又はＬＥＤ強度はクロスプロセス方向（走査線内）及びプロセス方向（走査線から走査線へ）の両方に調節できる。従って、ＲＯＳ強度はまた図３（ｂ）及び図３（ｃ）に図解される均一及び不均一タイプ両方のバンディングを除去できる。

現像器ローラ電圧とＲＯＳ強度又はＬＥＤ強度の両方の利用は、現像器ローラ電圧とＲＯＳ強度又はＬＥＤ強度が相補的に現像に影響するので、広範囲の閉ループ制御の機会を提供する。従って、例えばハーフトーン相互作用イオン、ハイライト及びシャドー効果等のようなＲＯＳ電圧のみの作動の結果として生じ得る他の欠陥は、均一なバンディングのいくらかを除去するために現像器ローラ電圧（Ｖ_ｄｅｖ）を先ず用い、次いで、均一及び不均一なバンディングの両方を除去するためにＲＯＳ強度を用いることにより回避できる。更に、このマルチ変数法、即ち現像器ローラ電圧とＲＯＳ強度又はＬＥＤ強度は印刷品質性能や外乱排除性能及びコンポーネント設計寛容度を含む多数の計量値を最適化するより多くの機会を提供する。

図６（ａ）〜（ｂ）は、現像画像内の不均一なバンディングを検出する可能なセンサ配置の種々の実施例を図解する。図６（ａ）において、種々の実施例に従って、多数の光学点センサ１１０が要素１３０のクロスプロセス方向ｘに沿って分布される。種々の実施例において、要素１３０は感光体ベルトでもドラムでも中間ベルトでもドラムでもよい。

種々の実施例において、光学センサはＥＴＡＣセンサを含む。この方法において、不均一なバンディングを測定する検出は受像部材１３０のクロスプロセス方向（ｘ）に沿って離散的な数の点１１０におけるトナー濃度により実行され、次いでクロス方向ｘに沿った場所におけるトナー濃度を推定するために濃度測定値を内挿する。次いで、バンディングの周期性を評価するために、これらの測定値はプロセス方向（ｙ）に沿って規則的間隔で繰り返される。

図４はバンディング欠陥の種々のタイプに対するクロスプロセス方向に沿う濃度変化の振幅をグラフで図解する。図４のグラフは、クロス方向の濃度変化の振幅はｘ（ｘはクロスプロセス方向における距離）について２次関数によりモデル化されることを示唆する。このモデル化の仮定に基づいて、そのような２次関数における係数を推定するデータを発生するために、種々の実施例に従って、この場合、少なくとも三つのＥＴＡＣセンサが採用される。図６（ａ）は三つのＥＴＡＣ点センサ１１０が配置される例示的場所を図解する。

図６（ｂ）は、要素１４０のプロセス方向ｙの不均一なバンディングを検出するために、例えば全幅アレー（ＦＷＡ）センサ１２０のようなアレータイプのセンサが、種々の実施例に従って如何に使用されるかを図解する。種々の実施例において、要素１４０は感光体でも中間ベルトでも印刷された紙でもよい。種々の実施例による点センサ法に比較してＦＷＡセンサ法の利点は、クロスプロセス方向ｘのトナー濃度のより多くの測定が利用できることであり、これは不均一なバンディングが厳密に２次関数でない場合の内挿エラーを除去する。

図７は検出されたバンディングレベルをＶ_ｄｅｖ２５０とＲＯＳ２４０を制御するアクチュエータコマンドに写像する、種々の実施例による一般的なフィードバック制御技術を図解する。図７において、Ｔ_ＤＭＡ２６０は、場所ｘ_ｉ（ｉは点センサ（ＥＴＡＣ）法の場合の点センサの添数、あるいはＦＷＡセンサ法の場合のＦＷＡセンサの画素の添数である）において時間ｔに感知されたＤＭＡである現像量平均ＤＭＡ（ｔ，ｘ_ｉ）２７０に対する目標値である。

センサ２３０は画像に基づいて現像量平均ＤＭＡ（ｔ，ｘ_ｉ）２７０を算出して制御装置２１０に入力し、制御装置２１０は入力された現像量平均ＤＭＡ（ｔ，ｘ_ｉ）２７０と目標値Ｔ_ＤＭＡ２６０とに基づいてＶ_ｄｅｖ２５０とＲＯＳ２４０を算出して、現像サブシステム２２０に入力する。現像サブシステム２２０は入力されたＶ_ｄｅｖ２５０とＲＯＳ２４０によって外乱を取り除き画像を出力する。

本発明の種々の実施例によれば、フィードバック制御方式は、平均均一バンディングレベル、即ち基準に対して直交方向のバンディングレベルを除去するために粗調アクチュエータとして現像器ローラ電圧Ｖ_ｄｅｖ（ｔ）２５０を使用し、次いで、均一及び不均一なバンディングの両方を除去するために微調アクチュエータとしてＲＯＳ強度２４０を使用することである。この方法において、種々の実施例によれば、クロスプロセス方向ｘの一つの特定のセンサ位置におけるバンディングを緩和するために現像ローラ電圧２５０が選択される。ＲＯＳ強度作動２４０の一般的な形式は、種々の実施例によれば
ただし、Ｃは制御装置を意味する。センサ位置の間の空間では、ＲＯＳ強度は以下のように内挿される。
ただし、θはおそらくプロセス方向の位置の関数である未知の係数のｐ次元ベクトルであり、ｆは内挿に対する基本関数のｐ次元ベクトルであり、添字Ｔは転置演算を意味する。

この方法に対する内挿の具体的な例は
ただし、αは現像電圧Ｖ_ｄｅｖ（ｔ）２５０を「ＲＯＳ状の」強度ユニットに変換するスケーリングパラメータである。式（３）の具体的な例に関し、その概念は、ＲＯＳ強度２６０を現像器ローラ電圧Ｖ_ｄｅｖ２５０に対して変化させることである。即ち、ＲＯＳ強度２６０の周期性、即ち走査線ごとの変化が現像器ローラ電圧Ｖ_ｄｅｖ２５０により設定され、一方、与えられた走査線内のＲＯＳ強度２６０の変化が括弧内に与えられた２次の内挿関数により設定される。この場合、
図４に図解される濃度変化が２次関数により捕捉できるのでこの実施例に対する基本関数が選択された。他の、おそらくもっと複雑な濃度変化パターンに関しては、代わりの基本関数が使用できる。

式（４）において、θのｔ従属性はスケーリングされた現像器ローラ電圧Ｖ_ｄｅｖ２５０から生じることに注意のこと。残りの未知のθは機械内で行われる確認実験により推定できる。確認実験に対し、テストパターンを現像し、上記の感知方策を用いてその場測定してもよく、θの推定を行うためにデータに対する簡単な最小自乗近似を使用してもよい。

式（３）に提示された具体的な内挿法と共に行うフィードバック制御法則の例は以下の通りである。
ただし、Ｎはサンプリング期間であり、ｋは時間指数を表し、Ｋ^ｉ _ＲＯＳは制御装置の利得であり、これは一つの更新から次の更新に対してどのくらいのＲＯＳ変化が成されるかを決定する。

図８はフィードバック制御ループのパラメータを確定する方法の種々の実施例のフローチャートである。種々の実施例によれば、方法は均一なハーフトーンのようなバンディングに敏感であることが知られているテストパターンについて確認実験を実行することによりθを確定し、Ｖ_ｄｅｖを決定し、式（３）を用いてＲＯＳ強度を初期化し、式（５）を用いてＲＯＳ強度と（Ｖ_ｄｅｖ）補正を更新し、前に計算したセンサ位置において新しいＲＯＳ値を用いてＲＯＳ内挿を更新することを含む。

図８によれば、フィードバック制御ループの確立はステップＳ１００で始まる。次に、ステップＳ１００の間に、式（２）〜（４）に図解し、上で説明したようにパラメータθが既知のパターンを用い、生じた現像器ローラ電圧（Ｖ_ｄｅｖ）又は全幅振幅（ＥＷＡ）信号を測定することにより確認される。テストパターンが測定されると、パラメータθの推定を行うために得られたデータに対する最小自乗近似が使用されてもよく、こうして式（１）〜（４）の準備を整える。次に、ステップＳ１１０の間にパラメータθが確認され、制御がステップＳ１２０まで続く。

ステップＳ１２０の間に現像器ローラ電圧（Ｖ_ｄｅｖ）とＲＯＳ強度の両方が初期化され、画像が作られる。次に、制御がステップＳ１３０まで続く。ステップＳ１３０の間に種々のセンサ位置において現像された平均量（ＤＭＡ）が測定される。次に、制御がステップＳ１４０まで続く。

ステップＳ１４０ の間に制御装置は大きい量のバンディングがあるかどうかを決定する。大きい量のバンディングは、典型的な製品消費者が均一な領域の画像を見たら許容できないバンディングと気付く変化である。大きい量のバンディングと決定されたら、制御はステップＳ１５０まで続く。ステップＳ１５０の間に、ＲＯＳ強度と現像器ローラ電圧（Ｖ_ｄｅｖ）が設定され、即ち決定されたバンディング量を減らすように更新される。ステップＳ１５０に続き、種々のセンサ位置において生じたＤＭＡを測定するために制御はステップＳ１３０まで戻る。

大きい量のバンディングが決定されなかったら、制御はステップＳ１４０までジャンプして戻る。ステップＳ１４０の間に制御装置は再び大きい量のバンディングがあるかどうかを決定する。

種々の実施例において、上記の制御ループは感光体か、中間ベルトか、印刷済みの紙上の少量のトナーを測定する能力に関連する。従って種々の実施例において、トナー量を決定する方法が開示される。

本発明の種々の実施例において、表面に付着したトナー量を測定する方法はＥＴＡＣセンサにより発生された信号によりトナーにより生じた光の反射の変化をモニタすることを含む。ＥＴＡＣ信号はそれに重なるノイズを有する。ノイズは測定ノイズと、測定される表面の構造からのノイズの組み合わせである。ノイズは典型的には、それにより検出できるトナー量の下限を設定し、その転写されないトナーを検出するための使用を制限する。ＥＴＡＣは表面に対して角度を成して単一の光波長で感光体表面を照明する。次いで、正反射光信号及び拡散反射光信号の両方が検出される。典型的な感光体はミラー面を有し、従ってその上の粗いトナー層の存在は正反射信号の振幅を減少し、拡散信号の振幅を増加する。

区画列から成るテストパターンを残留量の測定の感度を増すために導入することができる。図９に図解されるように、一つのそのような転写装置３００の例は既知の長さと間隔を有する残留区画３３０の列から成り、これらは感光体３５０に対して現像され、転写された区画３２０により示されるように紙３１０に転写される。例えばＥＴＡＣセンサのような点状光学センサ３４０は転写後の区画の残留トナーを測定する。１００％の転写がなければ、ＥＴＡＣはその区画に対して応答する。応答はＥＴＡＣのノイズに重ねられる。

図９は受像部材に対する区画列の現像と、その区画の転写部材への転写を図解する。転写が不完全な場合、残留区画は受像部材に留まる。点状光学センサが残留区画の走路に置かれたら、点状光学センサは残留区画の存在に応答する。もう一つの実施例は受像部材から出力基板、例えば紙に直接転写される区画列を有する。

ＥＴＡＣ正反射基準信号の実施例はプロセス方向の位置の関数としてＥＴＡＣ応答の進展を記述する図１０に表される。ＥＴＡＣ信号は図１０に示すようにいくらかの周期性を示すが、ＥＴＡＣ信号は一般的にノイズが多い。しかしながら、転写が１００％より少ない場合、テスト区画の周波数の重ねられた周期変動がある。この変動の振幅を抽出するための当業者に知られた種々の信号処理技術が存在する。

一つの実施例は信号のフーリエ変換を行い、既知の周波数での最大振幅を抽出することである。もう一つの技術は区画の領域に渡り、また別個に区画間の領域に渡りＥＴＡＣ信号を平均することである。これら二つの信号間の差は残留トナーに比例する。

本発明の種々の実施例によればＥＴＡＣ信号は、典型的な感光体の全範囲より大きいおよそ平方センチメートル当たり０．５ミリグラム（ｍｇ／ｃｍ^２）から、全範囲の約１００分の１である約０．００５ｍｇ／ｃｍ^２に渡る量を検出するのに使用できる。

図１１は、ＥＴＡＣ信号の個々の周波数が示される、本発明の種々の実施例によるＥＴＡＣ信号のフーリエ変換を図解する。図１１に示す実施例では、区画は幅が１．２８ｃｍで、区画間の間隔はそれと同量であった。これはミリメートル当たり約０．０３９サイクルのＥＴＡＣ信号の特定の周波数をもたらす。

区画により導入された周波数における、フーリエ信号又は別の信号処理技術から生じる信号の振幅は残留トナー量に比例する。

図１２は装置４００により示すように、受像部材に対する平行線列の現像と、その平行線の転写部材への転写を図解する。紙４１０への転写が不完全な場合、平行線の残留画像４２０は受像部材４５０に留まる。例えばＦＷＡセンサのようなアレーセンサ４４０が残留平行線４３０の送路に置かれたら、アレーセンサは残留平行線４３０のかすかな画像を収集する。

図１３（ａ）はアレータイプのパターンを用いる時間的に変化する周波数から空間的に変化する周波数へのそのような変換を図解する。図１３（ｂ）は図１３（ａ）に図解されるＦＷＡパターンのフーリエ変換を図解し、図１３（ａ）に図解されるパターンについて既知の変動周波数の振幅を決定する。

図１３（ｂ）はＦＷＡ信号に基づくフーリエ変換計算を図解する。次いで、フーリエ変換により得られた既知のバンディング振動ピークの振幅が計算され、次いで、ＦＷＡセンサの較正に基づいて、断片的面積範囲とも呼ばれる残留量が計算される。図１４の上図は模擬された残留量画像による受像部材のアレー型画像、下図は得られた２次元フーリエ変換を図解する。円形の照明点はバンディング振動の周波数と振幅を示す。

図１５は本発明の種々の実施例によるＥＴＡＣセンサを用いてトナー残留量を決定する方法を図解するフローチャートである。この方法はステップＳ２００で始まり、ステップＳ２１０まで続く。ステップＳ２１０の間に、ＥＴＡＣ信号と、与えられたＥＴＡＣ信号が対応するトナー量との対応を決定するために、ＥＴＡＣセンサが較正される。

較正が実行されたら、逆フーリエ変換から抽出されたＥＴＡＣ信号である信号の平均ピーク・ツー・ピーク振幅がＥＴＡＣに対して得られた較正値と比較される。そのように、非常に少量のトナーの正確な分量が決定できる。

例えば、本発明の種々の実施例において、ＥＴＡＣセンサの較正は２．１ボルトの電圧変動（ピーク・ツー・ピーク振幅）が感光体上の０．１３４ｍｇ／ｃｍ^２の量のトナーに対応するという結果をもたらした。同じ例において、ＥＴＡＣ測定の平均ピーク・ツー・ピーク振幅が０．０６２５ボルトである。従って、０．０６２５ボルトのＥＴＡＣ信号は、０．００３９９ｍｇ／ｃｍ^２のトナーが感光体に残っていた、従って転写されなかったことを示す。従って、未転写トナーの転写トナーに対する比である転写効率が計算できる。この技術はトナーの転写効率を計算するのに効率的に使用できる。

ステップＳ２１０において計算が完了すると、制御はステップＳ２２０まで続く。ステップＳ２２０の間に区画列は所定の幅と間隔で現像される。例えば、区画はおよそ１．２５ｃｍの幅がおよそ１．２５ｃｍの間隔により隔てられて現像される。次に、ステップＳ２３０の間に区画は感光体から紙に転写される。ステップＳ２３０の間に転写が完了したら、制御はステップＳ２４０まで続く。

ステップＳ２４０の間に、転写された区画がＥＴＡＣの下を通過しながらＥＴＡＣ信号が感光体から測定される。ステップＳ２４０の間に測定されたこのＥＴＡＣ信号は区画からの残留トナーに対応する。ステップＳ２４０の間にモニタリングが完了したら、制御はステップＳ２５０まで続く。

ステップＳ２５０の間に、測定されたＥＴＡＣ信号についてフーリエ変換が実行される。ＥＴＡＣ信号についてのフーリエ変換は区画からの信号がノイズから隔離されるようにする。ステップＳ２５０の間にフーリエ変換が実行されると、制御はステップＳ２６０まで続く。

ステップＳ２６０の間に、平均ピーク・ツー・ピーク振幅がステップＳ２５０の間に計算されたフーリエ変換から決定される。ピーク・ツー・ピーク振幅が決定されたら、制御はステップＳ２７０まで続く。ステップＳ２７０の間に、ＥＴＡＣ応答を残留トナー濃度に関連付けた較正曲線を用いて残留トナー残留量が計算される。ステップＳ２７０の間に残留トナー量が計算されたら、制御はステップＳ２８０まで続き、その間にトナー残留量を測定する方法が終了する。

更に、アレーセンサはまた、受像部材上のトナー小面積範囲を、ＥＴＡＣセンサと比べて感度を増して決定及び／又は測定するために使用できる。アレーセンサはテストパターン内の同量のトナーに対してＥＴＡＣセンサよりずっと小さい面積範囲を測定できる。種々の実施例により、低トナー残留量を測定する方法が開示される。

また、アレーセンサは正反射モードでも、拡散モードでも動作可能である。正反射モードでは、アレーセンサは典型的には、裸の感光体を検出するときは高応答を与え、感光体上にトナー量を検出するときは低応答を与える。

図１６は例えば感光体上のトナー残留量を測定する方法を図解するフローチャートである。この方法はステップＳ３００で始まり、ステップＳ３１０まで続く。ステップＳ３１０の間にテストパターンが作られる。種々の実施例において、テストパターンは縦から僅かに外れた方向に向いた細い斜めの線から成る。最適な線の太さと角度は画像形成条件に依存し、最高の精度を与えるように選択できる。次に、ステップＳ３２０の間にテストパターンが紙に転写される。ステップＳ３２０の間に転写が完了し、感光体にまだいくらかの残留トナーが存在するときは、残留テストパターンの画像がアレー画像装置を用いて収集される。残留量が少ないときは、アレー画像はセンサノイズにより凌駕される。しかしながら、信号の２次元フーリエ変換が行われるとテストパターンの波形ベクトルにピークが存在する。２次元フーリエ変換は典型的にはｘ及びｙ軸に沿ってより高ノイズを有する。テストパターンの細い斜めの線をプロセス方向に対して傾けることによりｘ軸から外れたフーリエ空間にピークをもたらし、測定感度を増加する。フーリエ変換を行うことに対する代案は既知の周波数の正弦及び余弦波形を用いてコンボリューションを実行し、その平方和を計算することである。このように決定された振幅は残留トナーに比例する。この処理はステップＳ３５０において実行される。種々の実施例において、トナーの残留量の決定は残留トナーのアレー画像を用いて捕捉された処理画像を較正された分量と比較することにより実行される。最後に、感光体上のトナー残留量を決定する方法はステップＳ３６０で終了する。

図１７は、ＦＷＡ信号が中間ベルトの感光体上に残された残留量に関してプロットされる、ＦＷＡ信号の較正の図解である。

本発明の種々の実施例による上記の方法は、転写後に残され、従って印刷装置の転写効率に影響するか、あるいはバンディングの測定とその補正を考慮したトナー残留量の正確な決定を考慮している。

本発明の種々の実施例によれば、転写後残留トナー量を減らし、あるいは完全に除去するために、トナー残留量の決定に基づいて印刷パラメータが調節できる、転写後残留トナー量制御が可能となる。

従って、フィードバックループが採用される場合、上記の技術が非常に低レベルの残留量の検出を可能にするので、本発明に述べられた特徴による制御方式において転写効率が非常に高い値に維持される。更に、特定の周波数を抽出するためにフーリエ解析が例示されたけれども、信号を抽出するためにもっと効率的なデジタル信号処理技術を使用してもよい。

転写効率はカラープリンタのカラードリフトに影響するので、フィードバック制御ループの一部として高精度で転写効率を測定することは、本発明の種々の実施例において、感光体上の残留量をモニタすることによりカラードリフトを制御することを可能にする。

本発明を実施例に関連して述べたけれども、これらの実施例は例示であり、限定的ではないと考えるべきである。発明の精神と範囲内で種々の変形、置換等が可能である。

均一なバンディングの例を示す図である。 典型的な現像器ローラのランアウト外形を説明する図である。 図２の現像器ローラのランアウトから生じる種々のタイプのバンディング欠陥の例を示す図である。 図３（ａ）〜（ｃ）に示す種々のタイプのバンディング欠陥に対するクロスプロセス方向に沿う濃度変化の振幅を示す図である。 均一なバンディングにおけるプロセス方向の典型的な濃度変化を示す図である。 不均一なバンディングを測定する可能なセンサ配列の種々の実施例を示す図である。 画像内のバンディングを除去するフィードバックループ制御方策の実施例を示す図である。 バンディング制御に対するフィードバック制御ループのパラメータを確定する方法の実施例のフローチャートである。 受像部材に対する区画列の現像と転写部材に対する区画の転写を説明する図である。 プロセス方向の関数としてのＥＴＡＣ正反射信号の進展を示す図である。 プロセス方向の空間周波数の関数としてのＥＴＡＣ曲線のフーリエ変換を表す図である。 受像部材に対する平行線列の現像と転写部材に対する平行線列の転写を説明する図である。 バンディングパターンとその得られたフーリエ変換の実施例を示す図である。 模擬された残留量画像による受像部材のアレー画像とその得られた２次元フーリエ変換を示す図である。 ＥＴＡＣセンサを用いてトナー残留量を決定する方法の実施例のフローチャートである。 アレーセンサを用いてトナー残留量を決定する方法の実施例のフローチャートである。 模擬された残留トナー量の断片的面積範囲に対する全幅アレー（ＦＷＡ）センサ信号の進展の実施例を示す図である。

符号の説明

２１０ 制御装置、２２０ 現像サブシステム、２３０ センサ、２４０ ＲＯＳ強度、２５０ 現像器ローラ電圧、２６０ 現像量平均の目標値、２７０ 現像量平均、３００，４００ 転写装置、３１０，４１０ 紙、３２０ 区画、３３０ 残留区画、３４０，４２０ 点状光学センサ、３５０ 感光体、４３０ 残留平行線、４４０ アレーセンサ、４５０ 受像部材。

Claims (1)

1. 画像形成又は印刷プロセスにおいて受像部材上のバンディングを制御するフィードバック制御方法であって、
   受像部材上のトナー濃度を決定するステップと、
   前記決定されたトナー濃度を基準トナー濃度値と比較することにより前記受像部材上のバンディングの程度を自動的に決定するステップと、
   前記測定されたトナー濃度と前記基準トナー濃度値との比較から得られた結果に基づいて前記トナー濃度を自動的に調整するステップと
   を含む方法。