JPH07295310A - 電子写真印刷用適応型プロセス・コントローラ - Google Patents

電子写真印刷用適応型プロセス・コントローラ

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JPH07295310A
JPH07295310A JP7089575A JP8957595A JPH07295310A JP H07295310 A JPH07295310 A JP H07295310A JP 7089575 A JP7089575 A JP 7089575A JP 8957595 A JP8957595 A JP 8957595A JP H07295310 A JPH07295310 A JP H07295310A
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toner
signal
sensor
area
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JP7089575A
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Guru B Raj
グル・ビー・ラジ
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Original Assignee
Xerox Corp
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/50—Machine control of apparatus for electrographic processes using a charge pattern, e.g. regulating differents parts of the machine, multimode copiers, microprocessor control
    • G03G15/5033—Machine control of apparatus for electrographic processes using a charge pattern, e.g. regulating differents parts of the machine, multimode copiers, microprocessor control by measuring the photoconductor characteristics, e.g. temperature, or the characteristics of an image on the photoconductor
    • G03G15/5041—Detecting a toner image, e.g. density, toner coverage, using a test patch
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G2215/00—Apparatus for electrophotographic processes
    • 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

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Control Or Security For Electrophotography (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】電子写真印刷機において複数の画像パラメータ
を制御するための適応型プロセス制御装置を提供する。 【構成】トナー区域カバレッジ・センサ３２は、トナー
再現曲線を表す複合トナー像に対する濃度値の値を検出
し、複数の対応する信号を生成する。トナー濃度センサ
３３は、トナー濃度のレベルを検出し、対応する信号を
生成する。両方のセンサからの信号は、線型二次コント
ローラ４０に伝達され、ターゲット画像パラメータと比
較され、そこにおいて、二組の入力の間の差に基づいて
制御信号が生成される。識別器４２は、二組の入力の間
の差に対応する制御信号と共にセンサにより生成された
信号も受け取る。次いで識別器４２は、材料の経年変化
や環境変化に起因する画質の変動を補正するために、タ
ーゲット画像を修正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、概して電子写真印刷機
に関し、特に、印刷プロセスを制御する適応型コントロ
ーラに関する。
【０００２】
【従来の技術】米国特許第４，３４８，０９９号は、電
子写真印刷機において使用するための制御システムを開
示している。帯電制御ループ、照明制御ループ、バイア
ス制御ループ、及びトナー供給ループが提供されてい
る。テスト・パッチ、赤外線濃度計、及び電位計が、帯
電レベル、露光強度、トナー濃度、及び現像器バイアス
を測定するために使用される。帯電制御ループでは、
Ｄ．Ｃ．電位計が、コロナ発生装置により帯電された光
導電性表面の暗現像電位を検知する。電位計は、コント
ローラに供給される対応する電気信号を伝達する。コン
トローラは、コロナ発生装置に接続された高圧電源を制
御して、光導電性表面における暗現像電位を一定に維持
する。露光制御においては、電位計は、光導電性表面に
おける露光レベルを一定の背景電位に制御するコントロ
ーラに対して発生された信号を伝達する。バイアス制御
では、赤外線濃度計は、現像剤ステーションと転写ステ
ーションとの間に光導電性表面に近接して配置される。
濃度計は、光導電性表面上に現像されたベタ区域濃度の
テスト・パッチのトナー量に比例した電気信号を発生す
る。この信号は、電源を制御するコントローラに伝達さ
れ、現像剤ハウジング内の現像剤ロールへの電気バイア
スを制御する。自動現像制御では、赤外線濃度計から伝
達された信号は、トナー・カートリッジから現像剤ハウ
ジングのチャンバー内の現像剤材料へのトナーの主たる
供給を制御するために使用される。
【０００３】米国特許第４，５５３，０３３号は、光導
電性表面のトナー粒子の濃度を測定するための赤外線濃
度計を開示している。階調テスト・パッチが、テスト・
パッチ発生器により光導電性表面に投影される。このパ
ッチは、次いでトナー粒子で現像される。赤外光は濃度
計から放射され、テスト・パッチから反射して戻る。濃
度計に関連した制御回路は、テスト・パッチの現像剤ト
ナー量に比例した電気信号を発生する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の観点によれば、
処理ステーションと光導電性部材を有し、光導電性部材
がその上に現像されたベタ区域濃度領域、ハーフトーン
濃度領域、及びハイライト濃度領域を備えている形式の
電子写真印刷機であって、その改良が、光導電性部材上
に現像されたベタ区域濃度領域、ハーフトーン濃度領
域、及びハイライト濃度領域の濃度を検出して、ベタ区
域濃度領域、ハーフトーン濃度領域、及びハイライト濃
度領域を示すベタ区域濃度信号、ハーフトーン濃度信
号、及びハイライト濃度信号を伝達するためのセンサ
と、前記センサと連絡しており、前記センサから伝達さ
れたベタ区域濃度信号、ハーフトーン濃度信号、及びハ
イライト濃度信号に応じて、ベタ区域濃度補正信号、ハ
ーフトーン濃度補正信号、及びハイライト濃度補正信号
を生成するための更新器と、前記センサからのベタ区域
濃度信号、ハーフトーン濃度信号、及びハイライト濃度
信号と、前記更新器からのベタ区域濃度補正信号、ハー
フトーン濃度補正信号、及びハイライト濃度補正信号に
応答して、処理ステーションへ制御信号を伝達して処理
ステーションを調整するためのコントローラとを含む電
子写真印刷機が提供される。
【０００５】
【実施例】図１を参照すると、電子写真印刷機１は、導
電性基体１４上に付着された光導電性表面１２を有する
ベルト１０を使用している。たとえば、光導電性表面１
２は、電気的に接地されたアルミニウム合金から作られ
た導電性基体１４を備えたセレン合金から作ってもよ
い。他の適当な光導電性表面及び導電性基体も使用する
ことができる。ベルト１０は、矢印１６の方向に移動し
て１２の連続する部分を、その移動経路の回りに配置さ
れた各種の処理ステーションを通して進める。図示され
るように、ベルト１０は、ローラ１８、２０、２２、２
４に巻き掛けられている。ローラ２４は、ベルト１０を
矢印１６の方法に進めるために、ローラ２４を駆動する
モータ２６に連結されている。ローラ１８、２０及び２
２は、ベルト１０が矢印１６の方向に進むに連れて自由
に回転するアイドラ・ローラである。
【０００６】最初に、ベルト１０の一部が帯電ステーシ
ョンＡを通過する。帯電ステーションＡにおいて、概し
て参照番号２８で示されるコロナ発生装置は、ベルト１
０の光導電性表面１２の一部を、比較的高い実質的に均
一な電位に帯電する。
【０００７】次に、光導電性表面１２の帯電部分は、露
光ステーションＢを通って進められる。露光ステーショ
ンＢ、ラスタ入力スキャナ（ＲＩＳ）、及びラスタ出力
スキャナ（ＲＯＳ）が、光導電性表面１２の帯電部分を
露光してその上に静電潜像を記録するために使用され
る。ＲＩＳ（図示せず）は、原稿照射ランプ、光学系、
機械的走査機構、及び電荷結合素子（ＣＣＤ）アレイの
ような感光素子を含んでいる。ＲＩＳは、原稿から全体
の画像を捕捉し、それを一連のラスタ走査線に変換す
る。これらのラスタ走査線は、ＲＩＳからＲＯＳ３６へ
伝達される。ＲＯＳ３６は、各線がインチ当たり特定の
画素数を有する一連の水平線で光導電性表面１２の帯電
部分を照射する。これらの線は、光導電性表面１２の帯
電部分を照射して、その上の電荷を選択的に放電する。
典型的なＲＯＳ３６は、回転ポリゴン・ミラー・ブロッ
クを、ソリッド・ステート変調バー、及びミラーを備え
たレーザーを有している。更に他の形式の露光システム
は、コンピュータとＲＯＳ３６との間の画像データ・フ
ローを準備して管理する電子サブシステム（ＥＳＳ）か
らの出力により制御されるＲＯＳ３６によるＲＯＳ３６
を単に使用することもある。ＥＳＳ（図示せず）は、Ｒ
ＯＳ用の制御電子回路であり、専用のミニコンピュータ
を内蔵してもよい。その後、ベルト１０は、光導電性表
面１２上に記録された静電潜像を現像ステーションＣに
進める。
【０００８】当業者は、これまで説明したＲＩＳ／ＲＯ
Ｓシステムの代わりに光レンズ・システムが使用できる
ことが理解できるであろう。原稿は、下向きに透明プラ
テン上に置かれる。ランプは、光線を原稿上に照射する
ことになる。原稿から反射した光線は、その光像を形成
するレンズを通って伝達される。レンズは、光像を光導
電性表面の帯電部分上に集束して、選択的にその上の電
荷を消散させる。これにより、透明プラテン上に配置さ
れた原稿書類内に含まれる情報領域に対応する静電潜像
が光導電性表面上に記録される。
【０００９】現像ステーションＣにおいて、概して参照
番号３８で示される磁気ブラシ現像剤システムは、摩擦
帯電で付着するトナー粒子を有するキャリア粒状体から
なる現像剤を移送して光導電性表面１２上に記録された
静電潜像に接触させる。トナー粒子は、キャリア粒状体
から潜像に引きつけられ、ベルト１０の光導電性表面１
２上に粉像を形成する。
【００１０】現像後、ベルト１０は、トナー粉像を転写
ステーションＤへ進める。転写ステーションＤにおい
て、支持材料４６のシートは、トナー粉像に接触するよ
うに動かされる。支持材料４６は、概して参照番号４８
で示されるシート供給装置により転写ステーションＤに
進められる。好ましくは、シート供給装置４８は、シー
ト５２のスタックの最も上側のシートに接触する供給ロ
ール５０を含んでいる。供給ロール５０は回転して、ス
タック５０から最も上側のシートをシート・シュート５
４に進める。シュート５４は、現像されたトナー粉像が
転写ステーションＤにおいて前進する支持材料に接触す
るように、前進する支持部材４６のシートをタイミング
が合わせたシーケンスで光導電性表面１２に接触するよ
うに導く。
【００１１】転写ステーションＤは、イオンをシート４
６の裏側に吹きつけるコロナ発生装置５６を含んでい
る。これは、トナー粉像を光導電性表面１２からシート
４６に引きつける。転写後、シートはシートを定着ステ
ーションＥに移動させるコンベヤ６０上を矢印５８の方
向に動き続ける。
【００１２】定着ステーションＥは、粉像をシート４６
上に永久的に固定する概して参照番号６２で示される定
着器アセンブリを含んでいる。好ましくは、定着器アセ
ンブリ６２は、モータにより駆動される加熱定着器ロー
ラ６４とバックアップ・ローラ６６を含んでいる。シー
ト４６は、トナー粉像が定着器ローラ６４に接触しなが
ら、定着器ローラ６４とバックアップ・ローラ６６との
間を通過する。このように、トナー粉像は、永久的にシ
ート４６に固定される。定着後、シュート６８は、前進
するシートを、オペレータにより印刷機から引き続いて
取り出すことができるように、キャッチ・トレイ７０に
導く。
【００１３】支持材料のシートがベルト１０の光導電性
表面１２から分離された後に、幾分かの残留粒子が付着
したままとなるのは避けられない。これらの残留粒子
は、クリーニング・ステーションＦにおいて光導電性表
面１２から取り除かれる。クリーニング・ステーション
Ｆは、プリクリーン・コロナ発生装置（図示せず）と光
導電性表面１２に接触して回転可能に取り付けられた繊
維状のブラシ７２を含んでいる。プリクリーン・コロナ
発生装置は、粒子を光導電性表面に引きつける電荷を中
和する。これらの粒子は、光導電性表面に接触するブラ
シ７２の回転により光導電性表面から一掃される。当業
者は、ブレード・クリーナのような他のクリーニング手
段を使用することができることが理解できるであろう。
クリーニングに引き続いて、放電ランプ（図示せず）
は、次に続く画像形成サイクルのための光導電性表面の
帯電に先立って、光導電性表面１２を光で溢れさせ、光
導電性表面上に残っているどのような残留電荷も消散さ
せる。
【００１４】画像品質を維持し、コピー間の濃度の変化
を補正するために、階調再現曲線を制御する適応型コン
トローラ３０が備えられている。コントローラ３０は、
リアルタイムで補正フィルタを調整し、パラメータ変化
を制御する。コントローラ３０は、適応型制御をパラメ
ータ識別と制御修正の二つのタスクに分割する。推定さ
れた結果が、補正パラメータを修正するために使用され
る。
【００１５】規定階調再現曲線が図２に示されている。
階調再現曲線制御は、中間調濃度と同様に、一様なグレ
イ・スケール現像と、ハーフトーン、ハイライト、及び
シャドウ細部の効率的な変換を提供する。階調再現曲線
における全ての濃度レベルの制御を安定化することによ
り、機械間及びコピー間の写真的再現及び他のハーフト
ーン書類の不変性が維持される。図２を参照すると、階
調再現曲線が、白さ（Ｌ* ）に対する現像された画像で
占められたパターンのトナー区域カバレッジ（Ｃｉｎ）
の測定によって換算して示されている。Ｌ* は、現像さ
れた画像に対する人間の目の微分応答を表しており、濃
度変化に対する測定規準として使用される。Ｌ* は、濃
度に関して非直線であるので、Ｃｉｎの値に対する濃度
情報は、下記の式によりＬ* 単位に変換される。
【００１６】 Ｌ* ＝１１６（Ｄｅｎｓｉｔｙ）1/3 −１６ ここで、Ｄｅｎｓｉｔｙは、印刷機の設計段階において
研究室精度の濃度計により測定された現像されたトナー
量の値である。
【００１７】Ｌ* 対Ｃｉｎプロセス制御ターゲットは、
印刷機の設計段階において実行された統計的な実験に基
づいて規定される。相対反射率に対するＬ* の相関は、
所定のＬ* 値に対応する相対反射率ターゲットを生成す
るための実験データを使用して求められる。相対反射率
（ＲＲ）ターゲットは、次いで機械のソフトウェアの中
にルックアップ・テーブルとして埋め込まれる。三つの
プロセス制御ターゲットが図２に示されている。ターゲ
ットは、ハイライト濃度、ハーフトーン濃度、及びベタ
区域濃度に対するＬ* −Ｃｉｎ値を含んでいる。ターゲ
ットは、それぞれ、（Ｌ* ）１２．５％、（Ｌ* ）５０
％、及び（Ｌ* ）８７．５％とラベルが付けられてい
る。ＲＲ12.5、ＲＲ50、及びＲＲ87.5のような対応する
ＲＲターゲットは、機械のソフトウェア・ルックアップ
・テーブルに格納される。
【００１８】図２に示されるＬ* 値における変化は、正
負２単位の標準偏差、或いは、２シグマ限界に制限され
る。標準偏差は、表２においては、階調再現曲線に隣接
する二つの向かい合う点線の間に規定される空間により
図表的に示されている。たとえば、５０％のＣｉｎに対
応するＬ* の大部分に対する標準偏差は、図示されるよ
うに、６０±４、すなわち、５６又は６４の範囲内にあ
るべきである。
【００１９】図１において、帯電電圧（ＶCHARGE）、現
像器バイアス電圧（ＶBIAS）、露出強度（ＥＸＰＯＳＵ
ＲＥ）、及びトナー濃度（％ＴＣ）のような状態変数
は、図２の階調再現曲線を制御するためのアクチュエー
タとして使用される。適応型コントローラ３０により生
成された出力における変化は、トナー区域カバレッジ
（ＴＡＣ：ｔｏｎｅｒ ａｒｅａ ｃｏｖｅｒａｇｅ）
・センサ３２とトナー濃度（ＴＣ：ｔｏｎｅｒ ｃｏｎ
ｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）センサ３３により測定される。
現像ステーションＣの後に配置されたＴＡＣセンサ３２
は、光導電性表面１２上に記録された異なった区域カバ
レッジ・パッチに対する現像されたトナー量を測定す
る。磁気ブラシ現像剤システム３８内に配置されたＴＣ
センサ３３は、ハウジング内部のトナー濃度を測定す
る。図４を参照して以下に説明される線型二次コントロ
ーラ（Ｌｉｎｅａｒ Ｑｕａｄｒａｔｉｃ Ｃｏｎｔｒ
ｏｌｌｅｒ）及びパラメータ認識器のための制御アルゴ
リズムは、この情報を処理して、露光、現像電位、現像
バイアス、及びトナー濃度を連続的に調整し、許容でき
る画質の確保する特定の動作範囲内にプロセスを維持す
る。
【００２０】ＴＤＫ（登録商標）モデルＮｏ．ＴＳ１０
１５のような、ＴＤＫ（登録商標）社により製造された
低感度トナー・センサが、ＴＣセンサ３３として使用さ
れる。図１を参照すると、ＴＣセンサ３３は、比例的に
混合されて現像剤システム３８内に収容された現像剤を
生成するキャリア粒状体（磁性粉）とトナー粒子（顔料
粉）からなる現像剤材料の磁界を測定する。キャリア粒
状体は、磁束を支援すために高い透磁率を有する一方、
トナーは低い透磁率の材料である。合成透磁率は、コン
トローラ３０に伝達される信号を生成する。ＴＣセンサ
３３は、トナー供給用の分離した比例／積分（ＰＩ）コ
ントローラを使用するトナー濃度帰還ループの一部であ
る。ＰＩコントローラは、コントローラ３０の内部にあ
り、図４を参照して更に詳細に説明される。
【００２１】図１に示されるＴＡＣセンサ３２の動作の
方法は、その全体が本開示に組み込まれるＨｕｂｂｌｅ
III他の米国特許第４，５５３，０３３号に記載されて
いる。ＴＡＣセンサ３２は、光導電性表面１２上に現像
されたトナー粒子の濃度を測定する赤外線反射型の濃度
計である。
【００２２】図３を参照すると、複合トナー・テスト・
パッチ１１０は、光導電性表面１２の書類間領域内に画
像形成される。光導電性表面１２は、画像１と画像２の
二つの書類を含んでいるものとして図示されている。テ
スト・パッチ１１０は、画像１と画像２との間の書類間
空間内に示されており、ＴＡＣセンサ３２により検出さ
れた光導電性表面１２の部分であり、制御に必要な信号
を提供する。複合パッチ１１０は、矢印１１１により示
されるプロセス方向に１５ミリメートル、矢印１１３に
より示されるプロセスに交差する方向に４５ミリメート
ルの寸法である。パッチ１１０は、ベタ区域濃度（８
７．５％）用のセグメント１１４、ハーフトーン濃度
（５０％）用のセグメント１１６、ハイライト濃度（１
２．％）用のセグメント１１８から成っている。ＴＡＣ
センサ３２が、パッチ・セグメント１１４、１１６、及
び１１８の相対反射率に対する意味のある応答を提供す
る前に、ＴＡＣセンサ３２は、ベルト表面１２の裸の、
すなわち、清浄な領域部分１１２から反射された光を測
定することにより較正されなければならない。較正の目
的のために、裸の、すなわち、清浄な領域１１２からの
反射光に応じたＴＡＣセンサ３２により生成された電圧
が３ボルトと５ボルトの間になるまで、ＴＡＣセンサ３
２に内蔵された発光ダイオード（ＬＥＤ）への電流が増
加される。
【００２３】図１及び図３を参照すると、複合パッチ１
１０用のビット・パターンが、機械の設計段階でコンピ
ュータにより生成される。ビット・パターンは、ＲＯＳ
３６のビデオ・モジュール（図示せず）に含まれた電気
的にプログラム可能なメモリ（ＥＰＲＯＭ）にダウンロ
ードされる。複合パッチは、光導電性表面１２の回転毎
に１パッチの割合でＲＯＳ３６により光導電性表面１２
の書類間ゾーンに画像形成される。ビデオ・モジュール
は、ビット・パターン情報をＲＯＳ３６に送る。ＲＯＳ
３６は、画素毎に露光強度を変えるので、個別の画素の
強度変化は対応して光導電性表面１２上の放電電位を変
え、複合パッチ１１０を含むセグメントの潜像を形成す
る。光導電性表面１２が現像ステーションＣを通過する
に連れて、潜像トナー材料により現像される。現像後、
ＴＡＣセンサ３２は、光導電性表面１２の清浄領域１１
２及び各トナー付着領域セグメント１１４、１１６、及
び１１８からの反射光の強度を３回検出する。清浄領域
１１２と複合パッチ１１０の各トナー付着セグメントと
の間の反射率の変化は、複合テスト・パッチ１１０の各
セグメント毎の現像されたトナー量の測定値である相対
反射率の示度となる。ＴＡＣ３２センサにより生成され
た示度は、次いで適応型コントローラ３２に伝達され
る。
【００２４】現像能力の差により、同じ現像電圧でも単
位領域当たり現像された量は異なったものとなる。現像
能力の変化には幾つかの原因があるが、それらの原理は
摩擦帯電的な変化と、現像剤ロールと光導電性表面との
間隔である。現像能力を制御するためのアクチュエータ
は、現像剤ロールにおけるピーク間ＡＣ電圧である。Ｔ
ＡＣセンサ３２は、現像能力を概算で得て、次いで現像
剤電圧を、現像能力が図２に示される階調再現曲線の許
容可能な標準偏差内になるまで調整するために使用され
る。
【００２５】階調再現曲線でのＣｉｎ−Ｌ* 標準偏差空
間を最適化するために、図１を参照して説明されたよう
に、ＴＡＣセンサ３２が図３に示されるパッチ・セグメ
ントの相対反射率を測定するために使用される。光導電
性表面上に記録された異なった区域カバレッジ・パッチ
毎の現像されたトナー量の相対反射率と、Ｌ* すなわち
人間の目の微分応答との間には相関があるので、ＴＡＣ
センサ３２の測定値は、Ｃｉｎ測定値の代わりに使用さ
れる。実際のトナー再現曲線と公称曲線との間の差は、
次いで、図１に示されるコントローラ３０による電子写
真印刷に発行された新しいアクチュエータ・コマンドに
より減らされ、露光、帯電、及び現像剤バイアスを調整
する。Ｃｉｎ−Ｌ* 空間の最適化は、二つの理由により
プロセス・セットアップの最初の二つのステップにより
進められる。第１に、ＴＡＣセンサ３２は、使用前に較
正されなければならない。第２に、現像能力の制御がな
い場合には、Ｃｉｎ−Ｌ* の最適化は、現像能力の差を
補正するためにセットアップ間で大幅な帯電電位の変化
を生じる。
【００２６】適応型コントローラを使用しての現像能力
の制御は、濃度を測定し、真の信号に到達するために適
切なフィルタ処理アルゴリズムを使用してノイズ成分を
フィルタで除去することにより達成することができる。
フィルタ処理された濃度値は、機械のメモリ内に格納さ
れた濃度ターゲット値と比較される。トナー濃度制御ル
ープと現像剤バイアス電圧を使用して、現像剤電位と同
様にトナー濃度が調整される。適応型コントローラは、
分散入力による自己回帰移動平均モデル（ＡＲＭＡ：ａ
ｕｔｏｒｅｇｒｅｓｓｉｖｅ ｍｏｖｉｎｇ ａｖｅｒ
ａｇｅ ｍｏｄｅｌ）アルゴリズムを使用する。ＡＲＭ
Ａは、階調再現曲線の動作領域付近の線型化摂動モデル
であり、 Ｙ＝（ｔ）ΘT （ｔ）Φ（ｔ）＋Ψ（ｔ） によるマトリックス表記で表される。
【００２７】ここで、Ｙは出力ベクトルを表し、Θは未
知のパラメータ・マトリックスを表し、Φは既知の入力
信号ベクトルを表し、Ψはノイズ・ベクトルを表す。
【００２８】Θで示された未知のパラメータは、アクチ
ュエータに関してＬ* の感度を表す。未知のパラメータ
・マトリックスΘに対する公称値は、機械の設計段階で
得られ、機械のソフトウェアに埋め込まれる。複合テス
ト・パッチの測定から得られたＬ* レベルは、アクチュ
エータのレベルにより変化し、また、プロセス・ノイズ
の存在によっても変化する。プロセス・ノイズは、相対
湿度、温度、及び現像剤から光導電性表面への現像剤材
料の処理量によって影響される材料帯電特性における変
化が原因となって生じる。ノイズの他の要因は、経年変
化、温度、及び相対湿度により影響を受ける光導電性表
面の放電特性における変化から生じる。
【００２９】拡張式では、マトリックスは、
【数１】 ここで、δＬ* SAは、出力ベクトルの個別項でありベタ
領域テスト・パッチに対する人間の目の微分応答の誤差
値に等しく、δＬ* HTは、出力ベクトルの個別項であり
ハーフトーンテスト・パッチに対する人間の目の微分応
答の誤差値に等しく、δＬ* HLは、出力ベクトルの個別
項でありハイライトテスト・パッチに対する人間の目の
微分応答の誤差値に等しく、 θ11(t) θ12(t) θ13(t) θ14(t) θ21(t) θ22(t) θ23(t) θ24(t) θ31(t) θ32(t) θ33(t) θ34(t) は、未知のパラメータ・マトリックスΘの個別項であ
り、δＶchargeは、既知の入力信号ベクトルΦの個別項
であり帯電電位の変化に等しく、δＶbiasは、既知の入
力信号ベクトルΦの個別項であり現像電位の変化に等し
く、δExposureは、既知の入力信号ベクトルΦの個別項
であり露光強度の変化に等しく、δTCは、既知の入力信
号ベクトルΦの個別項でありトナー濃度の変化に等し
く、ξ1 ，ξ2 及びξ3 は、ノイズ・ベクトルΨの個別
項である。
【００３０】図４を参照すると、コントローラ３０は、
パラメータ識別器４２と線型二次コントローラ４０と比
例積分（ＰＩ）コントローラ１０３の三つの構成要素を
有している。コントローラ４０からの出力パラメータ
は、帯電電位（Ｖcharge）、現像電位（ＶBIAS）、露光
強度（ＥＸＰＯＳＵＲＥ）、及びトナー基準信号ＴＣ
（Ｒｅｆ）を含んでいる。ＴＣ（Ｒｅｆ）を除いて、こ
れらの信号は電子写真印刷機１に対する入力アクチュエ
ータであり、信号線８３、８４、及び８５により電子写
真印刷機１に接続されている。電子写真印刷機１からの
信号出力は、ＴＡＣセンサ３２により測定される。ＴＡ
Ｃセンサ３２の読み取りは、電子写真印刷機１の機械タ
イミングに基づいた適当な間隔の間で、光導電性ベルト
の書類間ゾーンにおいて可能とされる。図３を参照して
先に説明したように、清浄な光導電性表面からのＴＡＣ
センサの示度は、複合テスト・パッチのトナー付着領域
と比較される。複合テスト・パッチ（Ｌ* ）SA、
（Ｌ* ）HT、及び（Ｌ* ）HLの各セグメント毎の相対反
射率が計算され、出力線９１、９２、及び９３により対
応する加算点９７、９８、及び９９に伝えられる。（Ｌ
* ）SA、（Ｌ* ）HT、及び（Ｌ* ）HLに対する計算され
た相対反射値は、そこから誤差値δＬ* SA、δＬ* HT、
及びδＬ* HLが生成される加算点９７、９８、及び９９
において、ターゲット値（Ｌ* ）SA（Ｒｅｆ）、
（Ｌ* ）HT（Ｒｅｆ）、及び（Ｌ* ）HL（Ｒｅｆ）と比
較される。誤差値は、入力線８０、８１、及び８２によ
り線型二次コントローラ４０に伝達される。線型二次コ
ントローラ４０は、次のアクチュエータ・レベルに関す
る新しい値を計算する。線型二次コントローラ４０は、
誤差値の自乗和を最小化し、また、目標因子を Ｊ＝Σ（ｗ1 ｅ2 SA＋ｗ2 ｅ2 HL＋ｗ3 ｅ2 HL） とするアクチュエータの移動の自乗和も最小化する。
【００３１】ここで、ｗ1 、ｗ2 、及びｗ3 は、各ベタ
区域、ハーフトーン、及びハイライト値に関連した重み
であり、ｅSA、ｅHL、及びｅHLは、それぞれ複合テスト
・パッチから読み取られたベタ区域、ハーフトーン、及
びハイライト値における誤差である。
【００３２】アクチュエータの動きの自乗和は、アクチ
ュエータの平衡状態からの逸脱を抑えて、ノイズに耐性
を持って線型二次コントローラ４０が動作できるように
含められている。
【００３３】新しいアクチュエータ・コマンドは、導体
８３、８４、及び８５により電子写真印刷機に伝達され
る。新しいアクチュエータ値に適合するように、対応す
る調整が、コロナ帯電装置、現像剤バイアス制御、及び
ＲＯＳ露光レベルに対して自動的に行われる。このプロ
セスは、特定のターゲットに対する画質を調整するため
に光導電性ベルトの回転毎に繰り返される。
【００３４】トナー濃度の制御は、機械動作中に１秒に
１回動作する比例／積分（ＰＩ）コントローラ１０３に
より達成される。コントローラ４０は、出力トナー濃度
基準信号ＴＣ（Ｒｅｆ）を信号線８６上に生成する。Ｔ
Ｃ（Ｒｅｆ）信号は、加算点１００の第１の入力に伝達
される。トナー・センサ３３は、電子写真印刷機１の現
像システム３８内に含まれるトナー濃度のパーセンテー
ジに対応する％ＴＣ信号を生成する。出力％ＴＣ信号
は、信号線１０６を介して加算点１００の第２の入力に
伝達される。加算点１００は、コントローラ４０により
生成されたＴＣ設定点ＴＣ（Ｒｅｆ）とトナー・センサ
３３により感知されたトナー濃度％ＴＣとの間の差であ
る誤差値σＴＣを決定する。誤差値σＴＣは、信号線１
０２によりコントローラＰＩ １０３に伝達され、そこ
では、あるアルゴリズムにより次のトナー供給動作のた
めのトナー濃度が計算される。トナーを供給するための
アルゴリズムは、 供給器動作＝ＫP ・ｅ（ｔ）＋ＫI ・∫ｅ（ｔ） である。
【００３５】ここで、 ＫP は、機械のメモリに格納
された比例定数であり、ＫI は、機械のメモリに格納さ
れた積分定数であり、ｅは、加算点により決定される誤
差値σＴＣであり、ｔは、ｅの繰り返し回数である。
【００３６】ＴＣセンサ３３が低トナー濃度或いは高ト
ナー濃度のいずれかに対応する信号を発生するとき、Ｐ
Ｉコントローラ１０３は、信号線１０４を介して現像シ
ステム３８内のトナー供給器（図示せず）を付勢してト
ナーを現像剤システム３８の現像剤ハウジングに加えて
トナー濃度を高めるか、或いは、消勢してトナー濃度を
低くする。
【００３７】光導電体及び現像剤材料が経年変化する
か、或いは、機械の環境が変化すると、Ｌ* パラメータ
の感度に対応する変化がある。ＡＲＭＡ摂動モデルが頻
繁に更新されない場合には、コントローラ３０の性能は
低下する。電子写真印刷機におけるソフトウェア動作
は、アクチュエータ・コマンドを生成し、ＴＡＣセンサ
３２及びトナー・センサ３３により測定された対応する
情報を処理する。したがって、機械のソフトウェアは、
線型二次コントローラ４０と電子写真印刷機１との間で
終えられたトランザクションに適した入力及び出力情報
を既に有している。同じ情報は、パラメータ識別器４２
に対して周期的に提示される。たとえば、帯電電位（Ｖ
CHARGE）、現像電位（ＶBIAS）、露光強度（ＥＸＰＯＳ
ＵＲＥ）、及び％ＴＣに対応するアクチュエータ入力レ
ベルは、信号線８７、８８、８９、及び９０を介してパ
ラメータ識別器４２に伝えられる。同様に、
（Ｌ* ）SA、（Ｌ* ）HT、及び（Ｌ* ）HLに対する出力
相対反射値は、信号線９４、９５、及び９６を介してパ
ラメータ識別器４２に伝えられる。今度は、パラメータ
識別器４２は、ＡＲＭＡ摂動モデル内のΘマトリックス
に対する未知のパラメータの新しい組を計算する。パラ
メータ識別は、再帰最小自乗法により達成される。更新
されたパラメータは、光導電性ベルトの３回転毎に１
回、データ・バス９８により線型二次コントローラ４０
に送られるので、ＡＲＭＡ摂動モデルが改善され、コン
トローラ４０が、ＶCHARGE、ＶBIAS、ＥＸＰＯＳＵＲ
Ｅ、及びＴＣ（Ｒｅｆ）をδＬ* SA、δＬ* HT、δＬ*
HL、％ＴＣの関数として計算することが可能となる。
【００３８】
【発明の効果】要約すると、本発明の装置は、電子写真
印刷機において複数のプロセス・パラメータを制御する
ための適応型コントローラを含んでいることが明らかで
ある。。トナー区域カバレッジ・センサは、トナー像に
対して複数の濃度値を検出し、対応する信号を生成す
る。トナー濃度センサは、トナー濃度のレベルを検出
し、対応する信号を生成する。コントローラは、トナー
区域カバレッジ・センサ及びトナー濃度センサからの信
号を受け取るようにされており、それを指示する一組の
制御信号を生成する。識別器は、センサにより生成され
た同じ信号を受け取って、コントローラの制御パラメー
タを修正するようにされている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の特徴を内部に組み込んだ電子写真印
刷機を示す概略正面図である。
【図２】 階調再現曲線を示すグラフである。
【図３】 光導電性部材に記録された隣接する画像の間
に挿入された目標領域を示す。
【図４】 図１の印刷機において使用される適応型コン
トローラのブロック図である。
【符号の説明】
１ 電子写真印刷機、１０ ベルト、１２ 光導電性表
面、１４ 導電性基体、１６ 矢印、１８，２０，２
２，２４ ローラ、２６ モータ、２８ コロナ発生装
置、３０ 適応型コントローラ、３２ トナー区域カバ
レッジ（ＴＡＣ）センサ、３３ トナー濃度（ＴＣ）セ
ンサ、３６ ＲＯＳ、３８ 磁気ブラシ現像剤システ
ム、４０ コントローラ、４２ パラメータ識別器、４
６ 支持材料（シート）、４８ シート供給装置、５０
供給ロール、５２ シートのスタック、５４ シート
・シュート、５６ コロナ発生装置、５８ 矢印、６０
コンベヤ、６２ 定着器アセンブリ、６４ 加熱定着
器ローラ、６６ バックアップ・ローラ、６８ シュー
ト、７０ キャッチ・トレイ、７２ ブラシ、８７，８
８，８９，９０ 信号線、９４，９５，９６ 信号線、
１００ 加算点、１０２信号線、１０３ ＰＩコントロ
ーラ、１０４ 信号線、１０６ 信号線、１１０複合ト
ナー・テスト・パッチ、１１１ 矢印、１１２ 清浄領
域部分、１１３矢印、１１４，１１６，１１８ セグメ
ント、Ａ 帯電ステーション、Ｂ 露光ステーション、
Ｃ 現像ステーション、Ｄ 転写ステーション、Ｅ 定
着ステーション、Ｆ クリーニング・ステーション

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 処理ステーションと光導電性部材を有
    し、光導電性部材がその上に現像されたベタ区域濃度領
    域、ハーフトーン濃度領域、及びハイライト濃度領域を
    備えている形式の電子写真印刷機において、 光導電性部材上に現像されたベタ区域濃度領域、ハーフ
    トーン濃度領域、及びハイライト濃度領域の濃度を検出
    して、ベタ区域濃度領域、ハーフトーン濃度領域、及び
    ハイライト濃度領域を示すベタ区域濃度信号、ハーフト
    ーン濃度信号、及びハイライト濃度信号を伝達するため
    のセンサと、 前記センサと連絡しており、前記センサから伝達された
    ベタ区域濃度信号、ハーフトーン濃度信号、及びハイラ
    イト濃度信号に応じて、ベタ区域濃度補正信号、ハーフ
    トーン濃度補正信号、及びハイライト濃度補正信号を生
    成するための更新器と、 前記センサからのベタ区域濃度信号、ハーフトーン濃度
    信号、及びハイライト濃度信号と、前記更新器からのベ
    タ区域濃度補正信号、ハーフトーン濃度補正信号、及び
    ハイライト濃度補正信号に応答して、処理ステーション
    へ制御信号を伝達して処理ステーションを調整するため
    のコントローラとを含む電子写真印刷機。
JP7089575A 1994-04-18 1995-04-14 電子写真印刷用適応型プロセス・コントローラ Withdrawn JPH07295310A (ja)

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