JP2011242777A - 静電記録式印刷装置の現像ステーションの混合ユニットにてトナー濃度および充填レベルを連続的に、あらかじめ設定した目標値に制御する装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】混合すべき２つの成分の割合をあらかじめ設定した目標値に制御する装置を提供して、この装置により、従来技術において発生していた問題が生じ得ないようにすること。
【解決手段】本願発明の装置では、トナー濃縮物用の第１リザーバおよびキャリア液用の第２リザーバが設けられており、第１リザーバは、第１アクチュエータを介して、また第２リザーバは、第２アクチュエータを介して混合ユニットに接続されている。第１制御ユニットにより、第１アクチュエータが制御されて、第１リザーバからトナー濃縮物が供給されることにより、あらかじめ設定したトナー濃度の目標値が混合ユニットにて調整される。第２制御ユニットにより、第２アクチュエータが制御されて、第２リザーバからキャリア液が供給されることにより、あらかじめ設定した充填レベルの目標値が混合ユニットにて調整される。
【選択図】図２

Description

本発明は、静電記録式印刷装置の現像ステーションの混合ユニットにてトナー濃度および充填レベルを連続的に、あらかじめ設定した目標値に制御する装置および方法に関する。

このような制御装置は、例えば、静電記録式印刷装置の現像ステーションに設けられた、少なくともトナーおよびキャリア液を有する混合ユニットにおけるトナー濃度および充填レベルを制御するために有利に使用可能である。このため、上記の制御装置をこのような適用事例から出発して説明するが、この制御装置をこのような適用事例に制限するものではない。

例えば、紙または薄いプラスチックシートまたは金属シートなどの極めて異なる材料からなる、例えば枚葉紙または巻取形の記録担体である印刷素材を単色または多色で印刷するために公知であるのは、例えば潜像担体、例えば光導電体に、画像に依存する潜像を形成することである。ここでこの潜像は、着色すべき領域と、着色すべきでない領域とからなる印刷すべき画像に相応する。潜像の着色すべき領域は、現像ステーションにより、トナーが用いられてトナー画像として潜像担体上に可視化される。引き続いて、上記のようにして形成されたトナー画像は、転写ゾーンにおいて印刷素材に転写されてそこで固定される。

潜像を着色するために、少なくとも帯電したトナーおよびキャリア液を含む現像液を使用することができる。考えられるキャリア液は、例えば炭化水素、シリコーンオイルである。

デジタル印刷システムにおける上記のような電気泳動方式印刷法は、例えば、WO 2005/013013 A2（US 2006/0150836 A1，DE 10 2005 055 156 B3）から公知である。印刷すべき画像の潜像を潜像担体に形成した後、これらの画像は、現像ステーションにより、トナーでトナー画像に着色される。ここでは現像液として、シリコーンオイルを含みかつそこに色素粒子（トナー）が分散されたキャリア液が使用される。潜像担体への現像液の供給は、現像ロールによって行うことができ、この現像ロールにはスクリーンロールによって現像液が供給される。このスクリーンロールにはチャンバ形ドクタが配置されている。引き続いて上記のトナー画像は、転写ユニットによって潜像担体から取り出され、転写ゾーンにおいて印刷素材に転写される。

印刷装置に使用される現像液は、現像ステーションにおいて、例えば混合ユニットにおいて、トナーおよびキャリア液を有するトナー濃縮物から、またキャリア液体から混ぜ合わされる。上記のトナー濃縮物およびキャリア液はそれぞれリザーバに含まれることがあり、また印刷動作時に制御されて、例えばポンプによって上記の混合ユニットに搬送することができる。欠陥のない印刷画像に必要であるのは、現像液に十分なトナーが含まれていることであり、このため、現像液におけるトナー濃度が、あらかじめ設定した値を有するようにする。この際に考慮しなければならないのは、印刷動作時に連続して現像液を混合ユニットから取り出し、またその一部を印刷素材に被着することである。印刷に使用しなかったトナー濃度の低い現像液は、混合ユニットに再度供給されるか、または廃棄用容器に棄てられ得る。

現像液ないしは殊にトナーを連続して取り出して再供給することにより、混合ユニットにおけるトナー濃度および充填レベルが変化する。しかしながら２つの量（トナー濃度および充填レベル）を、制御により、あらかじめ設定した目標値に一定に維持したい。これは、上で示した成分、すなわち、トナー濃縮物（トナーおよびキャリア液）を供給することおよびキャリア液だけを供給することによって行うことが可能である。この際に発生する問題は、上記の達成すべき目標、すなわち上記の混合ユニットにおけるトナー濃度の目標値および充填レベルの目標値の調整は、互いに結び付いており、また互いに影響し合うことである。例えば、トナー濃縮物を供給することによってトナー濃度を上げることは、充填レベルを高めることにもなる。またはキャリア液を供給することによってトナー濃度を下げると、充填レベルを高めることになるのである。

また別の問題に注意しなければならない。すなわち、印刷品質にとって決定的であるのは、殊に混合ユニットにおけるトナー濃度であり、これに対して充填レベルは副次的である。これに相応して混合ユニットにおけるトナー濃度を優先的に調整できるようにする。

US 5 003 352からは静電記録式印刷装置が公知であり、この印刷装置は、混合ユニットと、トナー濃縮物、キャリア液および荷電制御剤用のリザーバとを現像ステーションに有する。液体は、ポンプによって上記の混合ユニットに搬送される。上記の充填レベルは、２点制御によって調整される。センサとして種々異なる充填レベルに対する境界値スイッチが使用される。上記のトナー濃度は、光学的な透明度測定によって求められて別個の２点制御器によって制御される。混合ユニットにおける導電性は、電極によって測定され、また別の２点制御器によって制御される。３つの制御はすべて互いに依存せずに動作する。制御目標に優先度はない。

複数の液体を混合する方法は、US 3 608 869から公知である。ここでは液体レベルが、２点制御器によって制御される。混合すべき個々の液体成分の割合は、各供給ポンプのスイッチオン持続時間から得られる。混合比を測定するセンサは存在せず、混合比の制御は行われない。

WO 2005/013013 A2 US 5 003 352 US 3 608 869

本発明によって解決すべき課題は、混合すべき２つの成分の割合をあらかじめ設定した目標値に制御する装置を提供して、この装置により、上で説明した問題が生じ得ないようにすることである。殊にこの制御装置が静電記録式印刷装置の動作に適しており、これによって上で示した欠点なしに混合ユニットにおけるトナー濃度および充填レベルが制御できるようにする。さらに、混合ユニットにおける充填レベルまたはトナー濃度の制御が優先付けできるようにしたい。

上記の課題は、本願発明の請求項１により、静電記録式印刷装置の現像ステーションの混合ユニットにてトナー濃度および充填レベルを連続的に、あらかじめ設定した目標値に制御する装置であって、上記の混合ユニットは、少なくともトナーおよびキャリア液を有しており、少なくともトナーおよびキャリア液を有するトナー濃縮物用の第１リザーバが設けられており、このリザーバは、第１アクチュエータを介して上記の混合ユニットに接続されており、キャリア液用の第２リザーバが設けられており、このリザーバは、第２アクチュエータを介して上記の混合ユニットに接続されており、第１制御器を有する第１制御ユニットが設けられており、この第１制御ユニットにより、第１アクチュエータが制御されて、上記の第１リザーバからトナー濃縮物が供給されることにより、あらかじめ設定したトナー濃度の目標値が混合ユニットにて調整され、上記の第１制御器により、トナー濃度および充填レベルのあらかじめ設定した目標値から求めた濃縮物目標値に依存して、また混合ユニットにて測定したトナー濃度および充填レベルの実際値から求めた濃縮物実際値に依存して第１アクチュエータが制御され、第２制御器を有する第２制御ユニットが設けられており、この第２制御ユニットにより、第２アクチュエータが制御されて、上記の第２リザーバからキャリア液が供給されることにより、あらかじめ設定した充填レベルの目標値が混合ユニットにて調整され、上記の第２制御器により、トナー濃度および充填レベルのあらかじめ設定した目標値から求めたキャリア液目標値に依存して、また混合ユニットにて測定したトナー濃度および充填レベルの実際値から求めたキャリア液実際値に依存して第２アクチュエータが制御されることを特徴とする、静電記録式印刷装置の現像ステーションの混合ユニットにてトナー濃度および充填レベルを連続的に、あらかじめ設定した目標値に制御する装置を構成することによって解決される。

電気泳動式印刷装置の原理図である。 本発明による制御装置の１実施形態を示す図である。 現像液を有する混合ユニットを示す図である。 充填レベルの制御よりも優先させてトナー濃度の制御に優先権を割り振る本発明の制御装置の１発展形態を示す図である。 トナー濃度制御に対して充填レベル制御の影響を変化させることのできる制御良度関数を示す図である。 制御良度関数からどのようにして充填レベル制御に対して適合した目標値を求めるかを示す図である。 制御装置の動作の仕方を示す線図である。

静電記録式印刷装置への適用事例において、本発明の制御装置は、少なくともトナーおよびキャリア液体を有するトナー濃縮物用のリザーバを有しており、ここでこのリザーバは、第１アクチュエータを介して、現像液用の混合ユニットに接続されている。ここでは第１制御器を有する第１制御ユニットが設けられており、この第１制御器は、第１アクチュエータを制御して、トナー濃縮物用のリザーバからトナー濃縮物を供給することにより、トナー濃度のあらかじめ設定した目標値が混合ユニットにおいて調整されるようにする。この際に第１制御器は、トナー濃度および充填レベルの実際値および目標値に依存して第１アクチュエータを制御する（トナー濃度制御）。さらに混合ユニットにおける充填レベルを制御するため、第１制御ユニットに相応する第２制御ユニットを設けることができる。この場合に充填レベルの制御はつぎのようにして行われる。すなわち、制御装置に第２制御器が設けられており、この第２制御器によって第２アクチュエータを制御して、混合ユニットにおける充填レベルのあらかじめ設定した目標値に到達するまで、第２アクチュエータにより、キャリア液を有するリザーバからキャリア液を混合ユニットに搬送することによって行われるのである。第２制御器も同様にトナー濃度および充填レベルの実際値および目標値に依存して第２アクチュエータを制御する（充填レベル制御）。

１つ制御装置の２つの制御ユニットを組み合わせる場合、上記の混合ユニットにおけるトナー濃度および充填レベルを目標値に制御することができ、その際にトナー濃度制御と充填レベル制御との間に矛盾が生じることはない。すなわち一方の制御が他方の制御を邪魔することはないのである。

上記の制御装置は、充填レベル制御よりもトナー濃度制御に優先権が付与される場合にさらに改善される。このために付加装置を設けることが可能であり、この付加装置より、トナー濃度の実際値と目標値との間のトナー濃度差分から制御良度を導きだし、この制御良度と、充填レベル目標値とを結合して、導出される充填レベル目標値＿２にし、この目標値を、上記の充填目標値の代わりに制御ユニットに供給する。ここでこの結合は、トナー濃度差分が大きい場合に充填レベル制御の影響の度合いは小さく維持され、またトナー濃度差分が小さい場合に充填レベル制御の影響の度合いが、影響を受けていないままの状態になるように行われる。トナー濃度差分の値がこれらの２つの極値の間にある場合、充填レベル制御の影響は相応に適合化される。

本発明の発展形態は、従属請求項に記載されている。

図面に示した実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。

図１には、静電記録式印刷装置ＤＳのコンポーネントが示されている。印刷装置ＤＳの構造および機能は公知であり、例えば、WO 2005/013013 A2またはDE 10 2005 055 156 B3（US 2006/0150836 A1）から得ることができる。これらの内容を本願発明の開示内容に含めるものとする。図１では光導体ドラムである回転潜像担体に沿って、再構成照射部と、帯電ステーションと、照射ヘッドと、現像ステーションと、現像した潜像を印刷素材に転写する転送ユニットと、光導体ドラムをクリーニングするためのエレメントとが配置されている。図１ではこれらのコンポーネントのうち、光導体ドラム１、現像ステーション２、転写ユニット３および印刷素材４だけが示されている。残りのコンポーネントについては、DE 10 2005 055 156 B3（US 2006/0150836 A1）から情報を得ることができる。

現像ステーション２は、例として、現像ロール２２と、オプションのクリーニング装置２３とを有する。現像ロール２２は、潜像担体１に接触させて配置することができる。現像ロール２２により、潜像担体１に配置された潜像がトナー画像に現像される。このため、少なくともキャリア液および帯電したトナーからなる現像液を使用する。例えば現像液を現像ロール２２に塗布する着色ロール２１により、この現像液を現像ロール２２に供給することができる。着色ロール２１は、混合ユニット２４から現像液を受け取る。この混合ユニットは、トナー濃縮物およびキャリア液を供給するためにリザーバ２５，２５に接続されている。クリーニング装置２３は、クリーニングロールとすることができ、これは、現像ロール２２からクリーニング除去した現像液を混合ユニット２４に供給する。転写ユニット３は、公知のように転写ロール３１と、対向加圧ロール３２とを有する。

品質の高い印刷を行うため、印刷動作時に混合ユニット２４における充填レベルおよびトナー濃度をあらかじめ設定した目標値に維持する。このため、図２によれば、混合ユニット２４における充填レベルおよびトナー濃度を測定し、２つの制御ユニットＲＥ１，ＲＥ２を有する制御装置ＲＡにおいてこの測定値を使用して、混合ユニット２４における充填レベルおよびトナー濃度の目標値を維持することができる。このために制御装置ＲＡは連続して作動され、またトナー濃度および充填レベルがアナログのセンサによって周期的に測定され、つぎに２つの制御ユニットＲＥ１，ＲＥ２によって、すなわち、１つはトナー濃度用である制御ユニットによって、別の１つは充填レベル用である制御ユニットによって制御される。制御ユニットＲＥ１，ＲＥ２の役割は、複数のアクチュエータ用、例えば複数のポンプ用の調整信号を形成し、これらの調整信号により、上記の混合ユニットへの例えばトナー濃縮物およびキャリア液の供給を制御してつぎのような危険性が発生しないようにすることである。すなわち、このために使用されるトナー濃度および充填レベル用の２つの制御ユニットＲＥ１，ＲＥ２が同時に逆の調整信号、例えば混合ユニット２４におけるトナー濃度を上げる調整信号と、混合ユニット２４における充填レベルを下げるという逆の調整信号を計算してしまうという危険性が発生しないようにすることである。例えば、トナー濃度用の一方の制御ユニットＲＥ１が、トナー濃縮物を供給することによってトナー濃度を上げようとし、同時に充填レベルはすでに目標値を上回っているため、第２制御ユニットＲＥ２が、トナー濃縮物の供給を阻止しようとするという事態が発生し得るのである。

リザーバ２５から混合ユニット２４へのトナー濃縮物の供給を制御しかつリザーバ２６から混合ユニット２４へのキャリア液の供給を制御する制御装置ＲＡは、図２に示されている。制御装置ＲＡは、制御ユニットＲＥ１および制御ユニットＲＥ２を有しており、制御ユニットＲＥ１には、計算ユニット５と、制御器６と、アクチュエータ７と、計算ユニット８が設けられており、また制御ユニットＲＥ２には、計算ユニット９と、制御器１０と、アクチュエータ１１と、計算ユニット１２とが設けられている。制御ユニットＲＥ１により、混合ユニット２４におけるトナー濃度ＴＣが制御され（ＴＣ制御と称する）、これに対して制御ユニットＲＥ２により、混合ユニット２４における充填レベルＦＬが制御される（ＦＬ制御と称する）。

図２において混合ユニット２４およびリザーバ２５，２６に対して図１の参照符号を使用する。あらかじめ設定したトナー濃度目標値ＴＣ_sollおよびあらかじめ設定した充填レベル目標値ＦＬ_sollを混合ユニット２４において印刷動作時に調整して維持する。このために制御装置ＲＡは、トナー濃縮物用の第１制御ユニットＲＥ１およびキャリア液用の第２制御ユニットＲＥ２を有する。第１制御ユニットＲＥ１は、第１制御器６を有しており、この制御器は、リザーバ２５から混合ユニット２４にトナー濃縮物を供給する第１アクチュエータ７を制御する。これに相応して第２制御ユニットＲＥ２は、第２制御器１０を有しており、この制御器は、リザーバ２６から混合ユニット２４にキャリア液を供給する第２アクチュエータ１１を制御する。アクチュエータ７，１１はポンプまたはバルブとすることが可能である。

制御器６および１０にはトナー濃度の目標値ＴＣ_sollおよび充填レベルの目標値ＦＬ_sollが直接供給されるのはなく、これらは、第１変換関数ｇ(ＴＣ,ＦＬ)（式（１））により、第１制御器６に供給されるトナー濃縮物に対する目標値Ｋ_sollに変換され、また第２変換関数ｈ(ＴＣ,ＦＬ)（式（２））により、第２制御器１０に供給されるキャリア液に対する目標値ＴＦ_sollに変換される。同様に混合ユニット２４におけるトナー濃度に対する実際値ＴＣ_istおよび充填レベルに対する実際値ＦＬ_istは、この変換関数ｇ(ＴＣ,ＦＬ)を介し、第１制御器６に供給されるトナー濃縮物に対する実際値Ｋ_istに変換され、また第２変換関数ｈ(ＴＣ,ＦＬ)により、第２制御器１０に供給されるキャリア液に対する実際値ＴＦ_istに変換される。

トナー濃縮物目標値Ｋ_sollを計算するため、第１計算ユニット５は制御器６に前置接続されており、この計算ユニットは、変換関数ｇ(ＴＣ,ＦＬ)を用いて、トナー濃度に対する目標値ＴＣ_sollおよび充填レベルに対する目標値ＦＬ_sollから、トナー濃縮物に対する目標値Ｋ_sollを計算し、これを第１制御器６に加える。キャリア液目標値ＴＦ_sollを計算するため、第２計算ユニット９が設けられており、この計算ユニットは、トナー濃度に対する目標値ＴＣ_sollおよび充填レベルに対する目標値ＦＬ_sollから、関数ｈ(ＴＣ,ＦＬ)にしたがい、キャリア液に対する目標値ＴＦ_sollを計算して、これを第２制御器１０に供給する。

混合ユニット２４におけるトナー濃度の実際値ＴＣ_istは、第１センサ１３によって測定され、また混合ユニット２４における充填レベルの実際値ＦＬ_istは、第２センサ１４によって測定される。センサ１３，１４は、アナログ動作の公知のセンサとすることができ、これらのセンサによって上記の測定値が周期的に求められる。

トナー濃度実際値ＴＣ_istおよび充填レベル実際値ＦＬ_istから、第３計算ユニット８により、変換関数ｇ(ＴＣ,ＦＬ)を介してトナー濃縮物に対する実際値Ｋ_istが計算され、つぎにこの値が第１制御器６の入力側に供給される。これに相応して充填レベル実際値ＦＬ_istおよびトナー濃度実際値ＴＣ_istは、変換関数ｈ(ＴＣ,ＦＬ)を介し、第４計算ユニット１２により、キャリア液実際値ＴＦ_istに変換され、つぎにこの値が第２制御器１０に供給される。

したがってトナー濃度ＴＣおよび充填レベルＦＬは直接制御に使用されるのではなく、変換関数ｇ(ＴＣ,ＦＬ)およびｈ(ＴＣ,ＦＬ)によって２つの補助量が計算され、これらが制御器６および１０に供給されるのである。ここで補助量として、混合容器２４におけるトナー濃縮物およびキャリア液の割合が使用される。上記の変換計算は、トナー濃度および充填レベルの目標値に対しても実際値に対して共に行われる。これらの補助量により、２つの制御器６，１０が駆動制御され、これらの制御器は、互いに無関係にそのアクチュエータ７，１１を操作する。２つの補助量は、上記の変換によってデカップリングされ、もはや妨害し合うことはない。すなわち、変換関数ｇ(ＴＣ,ＦＬ)およびｈ(ＴＣ,ＦＬ)により、トナー濃度および充填レベルが互いに結合されて、第１制御器６により、混合ユニット２４におけるトナー濃度が制御され、その際に混合ユニット２４における充填レベルがその目標値を上回ることはない。また同様に第２制御器１０により、混合ユニット２４における充填レベルが制御されて、トナー濃度はその目標値を維持するのである。

上記の変換関数ｇ(ＴＣ,ＦＬ)およびｈ(ＴＣ,ＦＬ)はつぎ式から得られる。すなわち、
ｇ(ＴＣ,ＦＬ)＝ＦＬ＊ＴＣ／ＴＣＣ （１）
ｈ(ＴＣ,ＦＬ)＝ＦＬ−ｇ(ＴＣ,ＦＬ)＝ＦＬ＊(１−ＴＣ／ＴＣＣ) （２）
である。

ＴＣおよびＴＣＣは図３によって定義することができる。図３には例として、一部分が現像液ＥＦＬによって満たされている混合ユニット２４が示されている。現像液ＥＦＬは、トナー濃縮物の割合Ｋと、キャリア液の割合ＴＦ２とを有しており、ここでこのトナー濃縮物ＫにはトナーＴと、例えばキャリア液ＴＦ１とが含まれている。混合ユニット２４における充填レベルにはＦＬが付されている。

これによれば、ＴＣおよびＴＣＣはつぎのようになる。
ＴＣ＝Ｔ／(Ｔ＋ＴＦ１＋ＴＦ２) （３）
したがって式（３）によって混合ユニット２４におけるトナー濃度が得られる。

ＴＣＣ＝Ｔ／(Ｔ＋ＴＦ１) （４）。

式（４）によってトナー濃縮物Ｋにおけるトナー濃度が得られる。

上記の変換関数（１）および（２）により、オペレータによってあらかじめ設定された混合ユニット２４におけるトナー濃度の目標値ＴＣ_sollおよび充填レベルの目標値ＦＬ_sollが変換され、またセンサ１３，１４によって測定した混合ユニット２４におけるトナー濃度の実際値ＴＣ_istおよび充填レベルの実際値ＦＬ_istが変換される。

したがってトナー濃度目標値ＴＣ_sollおよび充填レベル目標値ＦＬ_sollが供給される第１計算ユニット５において、変換関数ｇ(ＴＣ,ＦＬ)を介してトナー濃度目標値Ｋ_sollが
Ｋ_soll＝ＦＬ_soll＊ＴＣ_soll／ＴＣＣ
と求められるのである。

第２計算ユニット９により、変換関数ｈ(ＴＣ,ＦＬ)を介してキャリア液目標値ＴＦ_sollが
ＴＦ_soll＝ＦＬ_soll＊(１−ＴＣ_soll／ＴＣＣ)
と計算される。

第３計算ユニット８により、変換関数ｇ(ＴＣ,ＦＬ)を介してトナー濃縮物実際値Ｋ_istが
Ｋ_ist＝ＦＬ_ist＊ＴＣ_ist／ＴＣＣ
と求められ、このトナー濃縮物Ｋ_istが、第１制御器６に供給される。

トナー濃度実際値ＴＣ_istおよび充填レベル実際値ＦＬ_istから、第４計算ユニット１２により、変換関数ｈ(ＴＣ,ＦＬ)にしたがってキャリア液実際値ＴＦ_istが
ＴＦ_ist＝ＦＬ_ist＊(１−ＴＣ_ist／ＴＣＣ)
と計算されて、これが第２制御器１０に供給される。

つぎに第１制御器６により、トナー濃縮物実際値Ｋ_istと、トナー濃縮物目標値Ｋ_sollとの間の差分Ｋ_diffが計算され、この差分Ｋ_diffに依存してアクチュエータ７が駆動制御されて、差分Ｋ_diffが生じている限り、トナー濃縮物がリザーバ２５から混合ユニット２４に供給される。これに相応して第２制御器１０により、キャリア液実際値ＴＦ_istと、キャリア液目標値ＴＦ_sollとの間の差分ＴＦ_diffが計算され、この差分ＴＦ_diffに依存してアクチュエータ１１が駆動制御されて、差分ＴＦ_diffが生じている限り、キャリア液がリザーバ２６から混合ユニット２４に供給される。制御器６，１０は、公知の構造のＰＩ制御器として実現可能である。

制御装置ＲＡによる制御を行えば、（図２においてＰＲで示した）印刷動作によって生じたトナーおよびキャリア液の消費が考慮されるだけでなく、混合ユニット２４における現像液への影響も考慮される。この影響は、潜像を現像ロール２２に現像した後に残っている残余の現像液が、例えばクリーニングロール２３（図１）によるクリーニングにより、混合ユニット２４に供給されることによって発生するものである。

２つの制御量、すなわちトナー濃度ＴＣおよび充填レベルＦＬは、図２の制御装置ＲＡにおいては同じに扱われる。すなわち、２つの制御量（ＴＣ,ＦＬ）における実際値と目標値との偏差が、制御装置ＲＡに与える影響の大きさは同じである。偏差が小さい場合にはこの手法を受け入れることができる。比較的偏差が大きい場合に有利であり得るのは、トナー濃度ＴＣの制御を、充填レベルＦＬの制御よりも優先させることである。このためにトナー濃度ＴＣの制御の優先付けを行うことができる。

制御装置ＲＡにおいてこのために必要な拡張は、図４に記載されている。まずトナー濃度ＴＣ_istとＴＣ_sollとを比較することにより、トナー濃度制御の結果を評価する。トナー濃度ＴＣ_istとＴＣ_sollとの間の差分ＴＣ_diffから、制御良度Ｑを計算する。制御良度Ｑの値は、制御偏差が大きい場合に「０」になり、制御偏差が小さい場合に「１」になるようにする。表１によれば

制御良度Ｑは、導出した可変の充填レベル目標値＿２ ＦＬ_soll2を計算するのに使用され、この値より、制御良度Ｑに応じて、混合ユニット２４における充填レベルＦＬの制御の効果の度合いが変化することになる。例えばトナー濃度差分ＴＣ_diffが極めて小さい場合、制御良度はＱ＝１に近くなり、充填レベルの目標値ＦＬ_sollは、充填レベル目標値＿２ ＦＬ_soll2として、充填レベルＦＬの制御に使用される。これに対してトナー濃度差分ＴＣ_diffが大きい場合、上記の制御良度はＱ＝０に近くなり、充填レベル目標値＿２ ＦＬ_soll2は、充填レベルの実際値ＦＬ_istを追従する。

図４には付加装置ＺＡが示されており、この装置によって図２の制御装置ＲＡを補足して、トナー濃度制御の所望の優先付けを行うことができる。付加装置ＺＡは、計算ユニット１５および計算ユニット１６を有する。計算ユニット１５には、トナー濃度実際値ＴＣ_istおよびトナー濃度目標値ＴＣ_sollが供給される。ＴＣ_istとＴＣ_sollとの間の差分ＴＣ_diffから計算ユニット１５は、例えば表１に相応して制御良度Ｑを求め、これを計算ユニット１６に供給する。計算ユニット１６は、制御良度Ｑに依存して充填レベル目標値ＦＬ_sollを、ＦＬ制御に対する充填レベル目標値＿２すなわちＦＬ_soll2に変換計算する。この充填レベル目標値＿２は、つぎに目標値ＦＬ_soll2として計算器５，９に供給される。

制御良度Ｑを求める例は、つぎの式（５）、すなわち、
Ｑ＝１．０／(１＋((ＴＣ_soll−ＴＣ_ist)／Ｂ)²) （５）
から得られる。

この制御良度関数（５）にしたがって計算したいくつかの曲線ＢＦが図５に示されており、これらの曲線によって制御良度Ｑが得られる。これらの曲線は、０軸に対して対称に配置されている。したがって正および負のトナー濃度差分ＴＣ_diff＝ＴＣ_soll−ＴＣ_istは同じに扱われる。制御良度Ｑは、制御偏差ＴＣ_diffが正または負の方向に大きくなるのにしたがって値０に近づく。パラメタＢを選択することにより、制御良度関数ＢＦの帯域幅を調整することができる。制御良度Ｑは、トナー濃度偏差ＴＣ_diffの絶対値が帯域幅Ｂに等しい場合、値０．５を有する（半値幅）。帯域幅Ｂを極めて大きく選択する場合、計算した制御良度Ｑは、トナー濃度偏差ＴＣ_diffの広い範囲においてほぼ１である。これにより、ＴＣ制御の優先付けはわずかな作用しか及ぼさないことになる。すなわち、上記の制御の特性（ＴＣ制御優先またはＴＣ制御とＦＬ制御とが同等）は、パラメタＢによって広い範囲において調整可能なのである。

上記の制御良度関数（５）は、制御良度Ｑの計算の１例である。別の関数も可能であり、必要なのは、これらの関数が表１の値を模倣できることだけである。

制御良度Ｑに基づき、充填レベル目標値＿２ ＦＬ_soll2を計算することができ、
ＦＬ_soll2＝Ｑ＊ＦＬ_soll＋(１−Ｑ)＊ＦＬ_ist （６）
となる。

制御良度Ｑに応じて充填レベル目標値＿２ ＦＬ_soll2が求められ、この値は充填レベル実際値ＦＬ_istと充填レベル目標値ＦＬ_sollとの間にある。トナー濃度偏差ＴＣ_diffの値が小さい場合（すなわち、制御良度Ｑが１に近い場合）充填レベル目標値ＦＬ_sollがＦＬ制御に使用される。トナー濃度ＴＣが制御されていない場合（制御良度Ｑが０に近い場合）、充填レベル目標値＿２ ＦＬ_{soll_2}は、実際の充填レベル実際値ＦＬ_istの近くになる。これにより、つぎの表２が得られる。

充填レベル目標値＿２ ＦＬ_soll2の追従の作用は、基本的に図６の線図に示されている。制御良度Ｑは、帯域幅Ｂ＝０．２を有する制御良度関数（５）によって計算される（左側の線図、Ｑ＝０．５）。充填レベル目標値＿２ ＦＬ_soll2がトラッキングする大きさを決める際、例えば、０．３の一定の充填レベル目標値（ＦＬ_soll）および０．１の実際の充填レベル実際（ＦＬ_ist）を仮定する（右側の線図、この線図にはＦＬ_soll＝０．３に対し、種々異なるＦＬ_ist値についての曲線が示されている）。２つの値は図６にプロットされている。

図６におけるＦＬ_sollとＦＬ_istとの間の接続線には、充填レベル目標値＿２ ＦＬ_soll2のトラッキングの範囲が含まれている。この例は、＋０．２のＴＣ_Differenzを出発点とする（上記の線図の左側）。したがって制御良度Ｑは０．５になり、トラッキングされる充填レベル目標値＿２（ＦＬ_soll2）は、０．２になる（上記の線図の右側）。

図７には、図６のパラメタによってシミュレーションした制御装置ＲＡの時間経過が示されている。ここで
− 曲線Ｋ１は、混合ユニット２４へのトナー濃縮物の供給を示しており、
− 曲線Ｋ２は、混合ユニット２４へのキャリア液の供給を示しており、
− 曲線Ｋ３は、充填レベル実際値ＦＬ_istを示しており、
− 曲線Ｋ４は、充填レベル目標値＿２ ＦＬ_soll2を示しており、
− 曲線Ｋ５は、トナー濃度実際値ＴＣ_istを示しており、
− 曲線Ｋ６は、トナー濃度目標値ＴＣ_sollを示している。

トナーおよびキャリア液の消費は、印刷動作において例えば１００秒の時間後にはじまる。ここからわかるのは、混合ユニット２４においてトナー濃度ＴＣの変化が、優先付けにより、充填レベルＦＬの変化よりも速く整定されることである。充填レベルの目標値ＦＬ_soll2は、トナー濃度ＴＣまだ制御されていないフェーズ中にトラッキングされる。トナー濃度ＴＣが制御されると直ちに、充填レベルの実際値ＦＬは再び目標値ＦＬ_soll、例えば、混合ユニット２４の含有量の２０％であるあらかじめ設定した一定値に達する。

混合ユニット２４におけるトナー濃度ＴＣを優先する代わりに、混合ユニット２４における充填レベルＦＬをトナー濃度ＴＣの制御よりも優先させることも可能である。このためには、図４に示した装置を相応に変更するだけでよい。ここではＦＬ_sollとＦＬ_istとの間の差分に依存して制御良度を形成し、式（５）を使用してこの制御良度を求め、式（６）によってＴＣ目標値＿２を計算し、これを計算ユニット５，９に供給すればよい（図２）。図２の残りのコンポーネントに変更はない。

したがって本発明による制御装置はつぎのような利点を有する。
− 上記の連続的な制御は、定常状態において、従来の２点制御よりも制御誤差が少ない。
− 本発明による多変数制御により、２つの量が同時に制御される。個別の制御の場合には必要になり得る特殊な状態を動作中に考慮する必要がない。
− デカップリングを基礎にする上記のモデルは、精確に計算される。このモデルは、値域全体において有効である。
− 上記の変換によって計算される制御量は互いに依存しない。各制御器は、つぎのような量そのものを制御する。すなわち、この量に対し、１つのアクチュエータが設けられているような量を制御するのである。
− 充填レベルよりもトナー濃度を優先させる手段によって可能になるのは、まずトナー濃度を制御し、その後、トナー濃度が確定した帯域内になった場合に直ちに充填レベルも制御することである。この優先度付けは、制御量を連続して計算する間に自動的に行われ、その際に制御器を停止させる必要はないかないしは制御器の構成を変更する必要はない。
− つぎのような帯域幅、すなわちこの帯域幅以外ではトナー濃度が優先的に制御される帯域幅は、１つのパラメタによって設定可能である。このパラメタを選択することにより、広い範囲において制御特性を所望の優先度に適合させることができる。
− 上記の２つの制御量を交換することにより、トナー濃度の制御よりも充填レベル制御を優先させることも可能である。

ここまでは静電記録式印刷装置の現像ステーションの混合リザーバにおける充填レベルおよびトナー濃度の制御に関連して本発明を説明した。しかしながら本発明は、この実施例に限定されない。本発明は、２つの成分を一緒にして１つの混合生成物に混合し、また動作時には連続してこの混合生成物を混合ユニットから取り出して消費するケースには一般に使用可能である。混合ユニットから混合生成物を連続的に取り出して複数のコンポーネントのうちの一部を再度この混合ユニットに供給することにより、混合ユニットにおけるこれらのコンポーネントの割合が変化する。しかしながら２つの成分は、制御によってあらかじめ設定した目標値に一定に維持すべきである。これは、上記の複数のコンポーネントを供給することによって行われる。ここでは、供給される割合が、互いに影響することがある。本発明による制御装置ＲＡを使用するにより、上記の混合ユニットにおける複数のコンポーネントの目標値を互いに結び付けることなく制御することができる。

ＤＳ 印刷装置、 ＲＡ 制御装置、 ＲＥ 制御ユニット、 ＴＦ キャリア液、 ＺＡ 付加装置、 ＦＬ 充填レベル、 ＴＣ トナー濃度、 Ｔ トナー、 ＥＦＬ 現像液、 Ｂ 帯域幅、 Ｑ 制御良度、 ＢＦ 制御良度関数、 ＰＲ 印刷動作時における現像液の消費量、 Ｋ トナー濃縮物、 １ 静電担体、 ２ 現像ステーション、 ３ 搬送ユニット、 ４ 印刷素材、 ２１ 着色ロール、 ２２ 現像ロール、 ２３ クリーニング装置、 ２４ 混合ユニット、 ２５ トナー濃縮物用リザーバ、 ２６ キャリア液用リザーバ、 ３１ 転写ロール、 ３２ 対向加圧ロール、 ５ 計算ユニット、 ６ 制御器、 ７ アクチュエータ、 ８ 計算ユニット、 ９ 計算ユニット、 １０ 制御器、 １１ アクチュエータ、 １２ 計算ユニット、 １３ ＴＣセンサ、 １４ ＦＬセンサ、 １５ 計算ユニット、 １６ 計算ユニット

Claims (10)

1. 静電記録式印刷装置の現像ステーションの混合ユニットにてトナー濃度および充填レベルを連続的に、あらかじめ設定した目標値に制御する装置であって、
   前記の混合ユニットは、少なくともトナーおよびキャリア液を有しており、
   少なくともトナーおよびキャリア液を有するトナー濃縮物（Ｋ）用の第１リザーバ（２５）が設けられており、
   該リザーバは、第１アクチュエータ（７）を介して前記の混合ユニット（２４）に接続されており、
   キャリア液（ＴＦ）用の第２リザーバ（２６）が設けられており、
   該リザーバは、第２アクチュエータ（１１）を介して前記の混合ユニット（２４）に接続されており、
   第１制御器（６）を有する第１制御ユニット（ＲＥ１）が設けられており、
   当該の第１制御ユニットにより、第１アクチュエータ（７）が制御されて、前記の第１リザーバ（２５）からトナー濃縮物が供給されることにより、あらかじめ設定したトナー濃度の目標値（ＴＣ_soll）が混合ユニット（２４）にて調整され、
   前記の第１制御器（６）により、トナー濃度（ＴＣ）および充填レベル（ＦＬ）のあらかじめ設定した目標値から求めた濃縮物目標値（Ｋ_soll）に依存して、また混合ユニット（２４）にて測定したトナー濃度（ＴＣ）および充填レベル（ＦＬ）の実際値から求めた濃縮物実際値（Ｋ_ist）に依存して第１アクチュエータ（７）が制御され、
   第２制御器（１０）を有する第２制御ユニット（ＲＥ２）が設けられており、
   当該の第２制御ユニットにより、第２アクチュエータ（１１）が制御されて、前記の第２リザーバ（２６）からキャリア液（ＴＦ）が供給されることにより、あらかじめ設定した充填レベルの目標値（ＦＬ_soll）が混合ユニット（２４）にて調整され、
   前記の第２制御器（６）により、トナー濃度（ＴＣ）および充填レベル（ＦＬ）のあらかじめ設定した目標値から求めたキャリア液目標値（ＴＦ_soll）に依存して、また混合ユニット（２４）にて測定したトナー濃度（ＴＣ）および充填レベル（ＦＬ）の実際値から求めたキャリア液実際値（ＴＦ_ist）に依存して第２アクチュエータ（７）が制御される（ＦＬ制御）ことを特徴とする、
   静電記録式印刷装置の現像ステーションの混合ユニットにてトナー濃度および充填レベルを連続的に、あらかじめ設定した目標値に制御する装置。
2. 前記の第１制御ユニット（ＲＥ１）は、第１制御器（６）の他に第１計算ユニット（５）および第２計算ユニット（８）を有しており、
   前記の第１制御器（６）は、第１入力側が第１計算ユニット（５）の出力側に接続されており、
   当該の第１計算ユニットにはトナー濃度目標値（ＴＣ_soll）および充填レベル目標値（ＦＬ_soll）が加わっており、また当該の第１計算ユニットより、第１変換関数（ｇ(ＴＣ,ＦＬ)）にしたがって前記のトナー濃縮物目標値（Ｋ_soll）が計算され、
   前記の第１制御器（６）は、第２入力側が第２計算ユニット（８）の出力側に接続されており、
   当該の第２計算ユニットには、トナー濃度実際値（ＴＣ_ist）および充填レベル実際値（ＦＬ_ist）が加わっており、また当該の第２計算ユニットより、第１変換関数（ｇ(ＴＣ,ＦＬ)）にしたがって前記のトナー濃縮物実際値（Ｋ_ist）が計算され、
   前記の第１制御器（６）は、トナー濃縮物実際値（Ｋ_ist）とトナー濃縮物目標値（Ｋ_soll）との間の差分（Ｋ_diff）から、第１リザーバ（２５）から混合ユニット（２４）にトナー濃縮物を供給する第１アクチュエータ（７）に対する調整信号を形成する、
   請求項１に記載の装置。
3. 前記の第２制御ユニット（ＲＥ２）は、第２制御器（１０）の他に第３計算ユニット（９）と第４計算ユニット（１２）とを有しており、
   前記の第２制御器（１０）は、第１入力側が第３計算ユニット（９）の出力側に接続されており、当該の第２制御器にはトナー濃度目標値（ＴＣ_soll）と、充填レベル目標値（ＦＬ_soll）とが加わっており、当該の第２制御器により、第２変換関数（ｈ(ＴＣ,ＦＬ)）にしたがってキャリア液体目標値（ＴＦ_soll）が計算され、
   前記の第２制御器（１０）は、第２入力側が第４計算ユニット（１２）の出力側に接続されており、当該の第４計算ユニットにはトナー濃度実際値（ＴＣ_ist）と、充填レベル実際値（ＦＬ_ist）が加わっており、第４計算ユニットにより、第２変換関数（ｈ(ＴＣ,ＦＬ)）にしたがってキャリア液体実際値（ＴＦ_ist）が計算され、
   前記の第２制御器（１０）は、キャリア液体実際値（ＴＦ_ist）とキャリア液体目標値（ＴＦ_soll）との間の差分（ＴＦ_diff）から、第２リザーバ（２６）から混合ユニット（２４）にキャリア液体を供給するための第２アクチュエータ（１１）に対する調整信号を形成する、
   請求項１または２に記載の装置。
4. 前記の第１変換関数ｇ(ＴＣ,ＦＬ)は、
   ｇ(ＴＣ,ＦＬ)＝ＦＬ＊ＴＣ／ＴＣＣ，
   であり、ただし前記の混合ユニット（２４）に関連して、
   ＴＣ＝Ｔ／(Ｔ＋ＴＦ１＋ＴＦ２)およびＴＣＣ＝Ｔ／(Ｔ＋ＴＦ１)
   が成り立ち、ここで
   Ｔは、前記のトナー濃縮物におけるトナー割合、
   ＴＦ１は、トナー濃縮物におけるキャリ液体の割合、
   ＴＦ２は、トナー濃縮物以外におけるキャリア液体の割合
   である、
   請求項２に記載の装置。
5. 前記の第２変換関数ｈ(ＴＣ,ＦＬ)は、
   ｈ(ＴＣ,ＦＬ)＝ＦＬ＊(１−ＴＣ／ＴＣＣ)
   であり、ただし、前記の混合ユニット（２４）に関連して
   ＴＣ＝Ｔ／(Ｔ＋ＴＦ１＋ＴＦ２)およびＴＣＣ＝Ｔ／(Ｔ＋ＴＦ１)
   が成り立ち、ここで
   Ｔは、前記のトナー濃縮物におけるトナー割合、
   ＴＦ１は、トナー濃縮物におけるキャリ液体の割合、
   ＴＦ２は、トナー濃縮物以外におけるキャリア液体の割合
   である、
   請求項３に記載の装置。
6. 第５計算ユニット（１５）と第６計算ユニット（１６）とを有しかつトナー濃度制御（ＴＣ制御）の優先度付けを行う付加装置（ＺＡ）が設けられており、
   前記の第５計算ユニット（１５）は、トナー濃度目標値（ＴＣ_soll）と、トナー濃度実際値（ＴＣ_ist）との間の差分（ＴＣ_diff）から制御良度（Ｑ）に対する値を計算し、
   当該の値は、
   ＴＣ差分（ＴＣ_diff＝ＴＣ_soll−ＴＣ_ist）が０の場合、１の制御良度（Ｑ）を有しており、
   ＴＣ差分（ＴＣ_diff）が∞の場合、０の制御良度（Ｑ）を有しており、また
   ＴＣ差分（ＴＣ_diff）が０と∞との間の場合、０と１との間の制御良度（Ｑ）を有しており、
   前記の第６計算ユニット（１６）は、充填レベル目標値（ＦＬ_soll）を用い、制御良度（Ｑ）に依存して出力側に充填レベル目標値＿２（ＦＬ_soll2）を出力し、
   当該の目標値は、
   制御良度（Ｑ）が０の場合に充填レベル実際値（ＦＬ_ist）に相応し、
   制御良度（Ｑ）が１の場合に充填レベル目標値（ＦＬ_soll）に相応し、
   制御良度（Ｑ）の値が０と１との間の場合に、充填レベル実際値（ＦＬ_ist）と充填レベル目標値（ＦＬ_soll）との間に値に相応し、
   前記の第６計算ユニット（１６）は出力側が、前記の第１計算ユニット（５）および第３計算ユニット（９）の充填レベル目標値（ＦＬ_soll）に対する各入力側に接続されている、
   請求項１から５までのいずれか１項に記載の装置。
7. 前記の充填レベル制御（ＦＬ制御）を優先付ける付加装置（ＺＡ）が設けられている、
   請求項１から５までのいずれか１項に記載の装置。
8. 前記第５計算ユニット（１５）により、制御良度（Ｑ）が関数
   Ｑ＝１．０／(１＋(ＴＣ_soll−ＴＣ_ist)／Ｂ)²
   にしたがって計算され、
   ただしＢは、０＜Ｂ＜１との間の、自由に選択可能な値である、
   請求項６に記載の装置。
9. 前記の第６計算ユニット（１６）により、充填レベル目標値＿２（ＦＬ_soll2）が関数
   ＦＬ_soll2＝４＊ＦＬ_soll＋(１−Ｑ)＊ＦＬ_ist
   にしたがって計算される、
   請求項８に記載の装置。
10. 静電記録式印刷装置の現像ステーションの混合ユニットにてトナー濃度および充填レベルを連続的にあらかじめ設定した目標値に制御する方法であって、
    前記の混合ユニットは、少なくともトナーおよびキャリア液を有しており、
    第１制御ユニット（ＲＥ１）を用い、第１リザーバ（２５）からトナー濃縮物を供給することにより、前記の混合ユニット（２４）におけるトナー濃度のあらかじめ設定した目標値（ＴＣ_soll）を調整し、
    前記のトナー濃度（ＴＣ）および充填レベル（ＦＬ）のあらかじめ設定した目標値から濃縮物目標値（Ｋ_soll）を求め、
    前記の混合ユニット（２４）にて測定したトナー濃度（ＴＣ）および充填レベル（ＦＬ）の実際値から濃縮物実際値（Ｋ_ist）を求め、
    前記の第１制御ユニット（ＲＥ１）により、トナー濃縮物実際値（Ｋ_ist）とトナー濃縮物（Ｋ_soll）との間の差分（Ｋ_diff）に依存して混合容器（２４）へのトナー濃縮物の供給を制御（ＴＣ制御）し、
    第２制御ユニット（ＲＥ２）を用い、第２リザーバ（２６）からキャリア液体（ＴＦ）を供給することにより、前記の混合ユニット（２４）における充填レベルのあらかじめ設定した目標値（ＦＬ_soll）を調整し、
    前記のトナー濃度（ＴＣ）および充填レベル（ＦＬ）のあらかじめ設定した目標値からキャリア液目標値（ＴＦ_soll）を求め、
    前記の混合ユニット（２４）にて測定したトナー濃度（ＴＣ）および充填レベル（ＦＬ）の実際値からキャリア液実際値（ＴＦ_ist）を求め、
    前記の第２制御ユニット（ＲＥ１）により、キャリア液実際値（ＴＦ_ist）とキャリア液目標値（ＴＦ_soll）との間の差分（ＴＦ_diff）に依存して、混合容器（２４）へのキャリア液の供給を制御（ＦＬ制御）することを特徴とする、
    静電記録式印刷装置の現像ステーションの混合ユニットにてトナー濃度および充填レベルを連続的にあらかじめ設定した目標値に制御する方法。

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