特許 5649513 トナー濃度制御の計量配給時間アキュムレータ用最適化限界ゲイン補償

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5649513

(24)【登録日】2014年11月21日

(45)【発行日】2015年1月7日

(54)【発明の名称】トナー濃度制御の計量配給時間アキュムレータ用最適化限界ゲイン補償

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/08 20060101AFI20141211BHJP

   G03G 21/00 20060101ALI20141211BHJP

【ＦＩ】

   G03G15/08 112

   G03G15/08 507E

   G03G15/08 507Z

   G03G21/00 370

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2011-115260(P2011-115260)

(22)【出願日】2011年5月23日

(65)【公開番号】特開2011-253184(P2011-253184A)

(43)【公開日】2011年12月15日

【審査請求日】2014年5月19日

(31)【優先権主張番号】12/792,052

(32)【優先日】2010年6月2日

(33)【優先権主張国】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】596170170

【氏名又は名称】ゼロックス コーポレイション

【氏名又は名称原語表記】ＸＥＲＯＸ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】アクシャリー・ビシュカー

【審査官】 杉山 輝和

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０７２１５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０６９１３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１９７９２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２７１８３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１１８１４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−００３７３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｇ １５／０８

Ｇ０３Ｇ ２１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンピュータにより実行する方法であって、
印刷エンジン用に計量配給する必要のあるマーキング材料の量に関する少なくとも１つの制御ループ要素から、プロセッサにより計量配給値を受け取る工程と、
前記プロセッサを用い、前記計量配給値を累計計量配給値としてコンピュータ可読記憶媒体内に累計する工程と、
前記プロセッサを用い、前記累計計量配給値を所定の上限計量配給値および所定の下限計量配給値と比較する工程と、
前記累計計量配給値が前記所定の上限計量配給値以上となったときに、前記プロセッサを用いて暫定値を前記所定の上限に等しく設定する工程と、
前記累計計量配給値が前記所定の下限計量配給値以下となったときに、前記プロセッサを用いて前記暫定値を前記所定の下限に等しく設定する工程と、
前記プロセッサを用い、前記暫定値から前記累計計量配給値を減算して中間値を得て、該中間値に最適化限界ゲインを乗算し、更新された計量配給値を生成する工程と、
前記プロセッサを用い、前記累計計量配給値に前記更新された計量配給値を加算し、更新された累計計量配給値を生成する工程と、
前記プロセッサを用い、前記更新された累計計量配給値と制限時間とを比較する工程と、
前記更新された累計計量配給値が前記制限時間を上回ったときに、前記プロセッサを用い、前記制限時間に亙りトナー計量配給モータを起動し、前記更新された累計計量配給値から前記制限時間を減算する工程とを含む方法。

【請求項2】

コンピュータにより実行する方法であって、
計算装置により、トナー計量配給起動ループ内から累計計量配給値を更新する工程と、
前記計算装置により、前記トナー計量配給起動ループとは非同期的に動作する少なくとも１つの制御ループ要素から計量配給値を受け取ることで前記累計計量配給値を調整する工程と、
前記累計計量配給値が前記所定の計量配給値飽和上限以上となったときに、前記計算装置により前記所定計量配給飽和上限に等しい暫定累計計量配給値を記憶する工程および前記累計計量配給値が前記所定の計量配給値飽和下限以下となったときに、前記計算装置により所定の計量配給飽和下限に等しい前記暫定累計計量配給値を記憶する工程の一方と、
前記暫定累計計量配給値から前記累計計量配給値を減算し、その差分に所定の最適化限界ゲインを乗算することで、前記計算装置により調整された累計計量配給値を算出する工程と、
前記累計計量配給値に前記調整された累計計量配給値を加算することで、前記計算装置により新規の累計計量配給値を特定する工程と、
前記新規の累計計量配給値が所定のトナー計量配給モータのオン時間値以上となったときに、前記計算装置により、前記オン時間値に等しい時間期間に亙り前記トナー計量配給モータを起動し、前記新規の累計値から前記オン時間値を減算する工程とを含む方法。

【請求項3】

印刷装置であって、
計量配給時間アキュムレータバッファを有するトナー濃度（ＴＣ）コントローラと、
計量配給値を伝送し、インクリメントかデクリメント歩進の一方を前記計量配給時間アキュムレータバッファに行なう少なくとも１つの制御ループと、
前記計量配給時間アキュムレータバッファの値の更新に基づき、トナー計量配給モータを制御するトナー計量配給起動ループと、
印刷エンジン用の前記トナー計量配給モータとトナーと現像機とトナー濃度（ＴＣ）センサとを含む現像機筺体とを備え、
少なくとも１つの制御ループは、誤差信号の比例ゲイン成分を前記誤差信号の積分ゲイン成分と総計することにより前記現像機筐体内のトナー濃度（ＴＣ）センサに基づいて前記計量配給値を生成するトナー濃度（ＴＣ）センサ計量配給制御ループを含むとともに、画素カウンタ値と画素ゲイン値との積に等しい画素カウンタ要素に基づき前記計量配給値を生成する画素カウンタ計量配給ループを含む、印刷装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は概ね印刷装置に関するものであり、より詳しくは印刷エンジンの現像機筺体内にトナーを計量配給するトナー濃度制御の計量配給アキュムレータ用の最適化限界ゲイン成分に関する。

【背景技術】

【0002】

本概念の使用が、計量配給モデルを単純な古典的連続式あるいは離散式時間不変系から遠ざけ、これをより複雑なものとする。しかしながら、同期的にしか適用されない般用積分飽和防止（アンチワインドアップ）系（比例−積分（ＰＩ）制御ループの積分項（Ｉ）部分に関する）結合体系は、直接適用することはできない。それ故、本願明細書の実施形態は、分離された全ての制御ループとは非同期的に作動するアキュムレータ／バッファ内に等価積分飽和防止成分を実装するものである。

【0003】

あらゆるアクチュエータが物理的な限界を有するが故に、制限された有限な速度を有する現像機筺体内の直流モータは積分動作が不安定モードである場合にＰＩ（比例・積分）コントローラに対し厳しい結果を有することがある。ループが閉じている場合は、これが難題を招くことは全くないが、（飽和構成要素の出力がその入力により影響を受けないが故に）アクチュエータが飽和したときにフィードバックループが断ち切られることになる。コントローラ内の不安定モードは、そこで極めて大きな値に浮遊変動することがある。アクチュエータが飽和解除されると、システムが復旧するのに長時間を要したり、あるいはシステムが復旧する前にハイとロウの間で数回発振したりすることもある。

【0004】

積分器の飽和動作は、工程適用時に制御信号が即飽和する場合にアクチュエータ内の飽和に起因して発生する。制御信号はそこで飽和レベルに止まり、フィードバックは断ち切られ、誤差が正であるが故に積分項部分は増加し続ける。プロセス出力が設定点を上回ってしまうと、積分項部分は減少し始めるが、大きな積分項部分が故にプロセス出力は飽和状態に止まる。徐々にではあるが、プロセス出力は設定点に向かって減少する。このプロセスの最終的な影響は、「積分器飽和」と呼ばれる大きなオーバーシュートとなる。

【0005】

コントローラは、プロセス出力が最小出力と最大出力の範囲内にある場合にだけ線形に動作し、プロセス出力がこの範囲外にあるときにはコントローラ出力は飽和する。コントローラは、積分項部分に基づく最小出力と最大出力に等しい余分な比例帯変数を有する積分飽和防止方式を用いて並列形式でモデル化される。すなわち、アクチュエータが飽和し、制御誤差が変化するや否やコントローラが動作を再開するときは、積分が適切な値に保たれるよう確実にすることで、積分器の飽和を回避することができる。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

本願明細書の実施形態は、分離された非同期計量配給時間アキュムレータ／バッファを用いるシステム内の最適化限界ゲインとして等価な積分飽和防止成分を獲得する一つの方法を提供するものである。

【0007】

一実施形態によれば、コンピュータにより実行する方法は、印刷エンジン用に計量配給する必要のあるマーキング材料の量に関する少なくとも１つの制御ループ要素から計量配給値を受け取り、計量配給値を累計計量配給値としてコンピュータ可読記憶媒体内に累計する。累計計量配給値は、所定の上限計量配給値および下限計量配給値と比較される。累計計量配給値が所定の上限計量配給値以上となったときに、暫定値を所定の上限に等しく設定する。別の選択肢として、累計計量配給値が所定の下限計量配給値以下となったときに、暫定値を所定の下限に等しく設定する。

【0008】

累計計量配給値を暫定値から減算し、中間値を得る。続いて中間値に最適化限界ゲインを乗算し、更新された計量配給値を生成する。更新された計量配給値を累計計量配給値に加算して更新された累計計量配給値を生成し、これを制限時間と比較する。トナー計量配給モータは制限時間に亙り起動され、更新された累計計量配給値が制限時間を超過したときに、この制限時間を累計計量配給値から減算する。

【0009】

別の実施形態によれば、コンピュータにより実行する方法は、トナー計量配給起動ループ内からの累計計量配給値を更新し、トナー計量配給起動ループとは非同期で作動する少なくとも１つの制御ループ要素から計量配給値を受け取ることで累計計量配給値を調整する。累計計量配給値が所定の計量配給飽和上限以上であるとき、あるいは累計計量配給値が所定の計量配給飽和下限以下であるときに、暫定累計計量配給値を記憶する。暫定累計計量配給値から累計計量配給値を減算し、その差分に所定の最適化限界ゲインを乗算することで、調整された累計計量配給値が算出される。調整された累計計量配給値を累計計量配給値に加算することで、新規の累計計量配給値が算出される。トナー計量配給モータはオン時間値に等しい時間期間に亙り起動され、新規の累計変数がオン時間値以上であるときにその判定に基づき、このオン時間値を新規累計値から減算する。

【0010】

追加の実施形態によれば、印刷エンジンシステムは計量配給時間アキュムレータバッファを有するトナー濃度（ＴＣ）コントローラと計量配給時間アキュムレータバッファをインクリメントまたはデクリメントさせる計量配給値を伝送する少なくとも１つの制御ループとを含む。トナー計量配給起動ループは、計量配給時間アキュムレータバッファの値の更新に基づきトナー計量配給モータを制御する。現像機筺体は、トナー計量配給モータとトナーと現像機と印刷エンジン用のトナー濃度（ＴＣ）センサとを含む。

【0011】

これらの特徴を備えることで、本願明細書の実施形態は分離された非同期計量配給時間アキュムレータ／バッファを使用するシステム内の最適化限界ゲインとして等価積分飽和防止成分を供給する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本願明細書の実施形態による制御方法と装置を示す概略線図である。

【図2】本願明細書の実施形態による図１のトナー濃度（ＴＣ）コントローラの制御方法と装置を示すブロック線図を示す概略線図である。

【図3】本願明細書の実施形態による工程を示す例示フローチャートである。

【図4】本願明細書の別の実施形態による工程を示す例示フローチャートである。

【図5】図５Ａは最適化限界ゲイン成分を用いないトナー濃度（ＴＣ）出力対時間のグラフである。図５Ｂは本願明細書で提供される一実施形態の最適化限界ゲイン成分を用いたトナー濃度（ＴＣ）出力対時間のグラフである。

【図6】本願明細書の実施形態を展開することのできる多色電子写真作像装置を示す概略線図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１は、本願明細書の実施形態を実施すべく下記に説明する図６の作像装置の各現像機筺体４４，５４，５６，５８に実装することのできるトナー濃度モデルを示すブロック線図である。図１は、現像機筺体１３１内でのトナー混合と移送に起因する実際の応答時間と伝搬遅延と、加えてトナー濃度コントローラ１３２用の適切な制御信号を生成するための濃度検出とトナー計量配給との間の遅延もまた表わす。これらは概ね固定値であるが、定期的にあるいは装置の老化を補償すべく調整することができる。加えて、現像機筺体モジュール１３１の様々な要素の時間遅延や動作値は、異なる種類の作像装置のそれぞれの特性であって唯一無二である。

【0014】

トナー濃度コントローラ１３２は、ＥＳＳ３２（図６に示す）により実行することができるが、モジュール１３１からの信号に応答し、例えば図６のトナー源５１からのトナーの補充を制御することができる。コントローラ１３２はまた、従来の態様では原書面１６の有効範囲域に基づきトナーを補充する印刷単位の画素カウンタ情報と、１０回から１０００回の印刷周期ごとに静電気コントローラ１４４へフィードバック信号を供給する画像濃度センサ１４６とに応答する。随意選択的な静電電圧計１４８が静電気コントローラ１４４に対しフィードバック信号を周期的に供給し、静電気設定点を所定範囲内に保つことができる。随意選択的には、光受容体１０の動作をモデルして始動過渡状態を補償するよう光受容体周期モジュール１５０を配設することができる。電源１６２と中間色調モジュール１６０が、静電気コントローラから出力を受け取り、印刷物単位を基準に調整する。

【0015】

現像機筺体モジュール１３１のパラメータは、作像装置の実際の現像機筺体の動特性を表わす。トナー濃度センサ１００は、現像機ユニットの流路内の特定の点における図６の現像機混合物４６内のトナーの実際の濃度を示し、一方で現像機ロール１５２は例えば図６の現像機ロール４８と等価である。時間遅延１５１，１５３，１５５は、特定の作像装置の種別と特性とに基づくものである。この種の遅延は、とりわけ潜像の現像期間中の現像ステーションでの現像機貯槽と移送ロールと現像ロールとの間での現像材料の移送用の時間期間、あるいは現像機筺体やトナー濃度に影響を及ぼす作像装置の他の動作特性を反映する。

【0016】

濃度センサ１４６は、長期間の浮遊変動を補償すべく、現像された潜像の実際の印刷濃度を、所定の試料間隔、例えば１０回から１０００回の印刷間隔で検出する。濃度信号が、トナー濃度（ＴＣ）コントローラ１３２と静電気コントローラ１４４とに印加される。現像された潜像上あるいはその近傍のテストパッチから通常得られる濃度データの取得は、濃度センサとＥＳＳ３２との間のデータパッチ内に極めて高い帯域を必要とし、このＥＳＳ３２が濃度データを処理して適切なトナー濃度調整あるいは補正信号を生成し伝送する。静電現像電界の静電電圧は、静電電圧計１４８を用いて計測することができ、得られる計測値は電圧計１４８から静電気コントローラ１４４へ伝送される。

【0017】

短期光受容体（Ｐ／Ｒ）周期動作モデル１５０を静電気コントローラ１４４に組み込み、稼働開始期の過渡特性の補正を可能にする。印刷単位での主要情報を画素カウンタ１５７が供給し、これを用いてトナー濃度コントローラ１３２によりトナーの計量配給が調節される。

【0018】

トナー濃度コントローラ１３２はまた実際のトナー濃度（ＴＣ）センサ１００から信号を受け取り、この信号がトナー濃度センサでの被検出トナー濃度に対応する。制御回路は、コントローラ１３２からの信号を制御するよう応答し、容器からトナーが計量配給される量と速度とを調節する。

【0019】

印刷エンジンは、前述したように、様々な形式の制御アーキテクチャを有し、その画像品質性能および安定性を追尾し維持する。トナー濃度（ＴＣ）制御は、計量配給モータの起動を介して現像機筺体内にトナーを計量配給することで画像品質を維持する。費用節約のため、制御と起動とを分離する上で計量配給時間アキュムレータ／バッファの概念の使用が要求されるトナー計量配給用のサーボモータあるいはステップモータの代わりに、直流モータ（図１の直流トナー計量配給モータ１５６参照）を使用する傾向が高まっている。強力で効率的ではあるが、アキュムレータ／バッファ手法の使用は、ＴＣ計量配給モデルを単純な古典的連続的あるいは離散的な時間不変系から遠ざけ、より複雑な非連続／非同期の時間依存系に近づける。

【0020】

この点に鑑み、本願明細書の実施形態は、計量配給時間アキュムレータ／バッファの概念を用いる連続的あるいは離散的時間不変系の積分飽和防止成分に等価なより廉価な直流モータに有用な最適化限界ゲイン成分を獲得する一つの方法を提供するものである。この最適化限界ゲイン成分が極端な領域有効範囲の変化に起因して生ずるトナー濃度のばらつきの低減を達成し、良好なＴＣ安定性と比較してより良好な画像品質安定性とをもたらす。

【0021】

したがって、本願明細書の実施形態により、分離された非同期システムにおけるより廉価な直流アクチュエータの利用が可能になるが、依然として密接結合された同期システムの積分飽和防止フィードバックループを用いるアーキテクチャが享受する精度をもたらす。より具体的には、廉価な直流モータ（と直流モータ準拠トナー計量配給を制御するバッファ／アキュムレータ）を用いるシステムを用いることで、本願明細書の実施形態は、それが生成する能力を上回る量（その時間準拠生成能力の１００％を上回る量）を出力するようバッファがトナー計量配給器に要求する時点を判別することで、積分飽和防止メカニズムを提供する。本願明細書の実施形態は、この種の状況を検出し、トナー計量配給器からその能力を超えて要求される超過量の程度を見いだすことで、（飽和を防止すべく）トナー計量配給器から要求される量を低減する。この超過量はそこで（フィードバックループを用いて）ゲイン値を乗算され、この乗算結果がバッファから減算（トナー計量配給器の被要求量から減算）される。このことで、トナー計量配給器に対しなされる要求をその能力内のものに低減し、それによって飽和を回避する。さらに、積分飽和防止メカニズム内のバッファ内の量を変更することで、本願明細書の実施形態は廉価な直流モータ（とこの種直流モータを制御するバッファ／アキュムレータ）を使用する分離された非同期システムに適用することができる。

【0022】

このことは図２により具体的に示されており、図２は図１のトナー濃度（ＴＣ）コントローラ１３２と現像機筺体１３１と画素カウンタ１５７とを含む制御方法および装置を示すブロック線図である。制御ループ３００には、図１の画素カウンタ１５７からフィードバック信号を受け取る画素カウンタ計量配給ループ３２０や、図１の現像機筺体１３１内のＴＣセンサ１００からフィードバック信号を受け取るトナー濃度（ＴＣ）センサ計量配給制御ループ３３０、あるいは他の任意の追加の制御ループ３４０を含めることができる。これら制御ループは、図１のＴＣコントローラ１３２内のトナー計量配給起動ループ３０２内に配置された計量配給時間アキュムレータバッファ３０４をインクリメント（＋）あるいはデクリメント（−）させる計量配給値のいずれかを伝送する。

【0023】

加えて、最適化限界ゲインは、各装置にあるいは装置内の各筺体ごとに独立して算出され、トナー計量配給起動ループに伝送され、飽和計量配給上下限に達したときに計量配給時間アキュムレータバッファ３０４の値を制限する。計量配給時間アキュムレータバッファが「オン時間」値以上となったときに判断がなされ、計量配給モータ１５６ａをオンすなわち起動する信号がブロック３０６において生成されて直流トナー計量配給モータ１５６ａを制御し、現像機筺体１３１内にトナー（３６０）を計量配給する。計量配給モータが一旦起動（３０６）されると、「オン時間」値がそのときの計量配給時間アキュムレータバッファから減算され、したがって第１の頻度で計量配給時間アキュムレータバッファを更新する。

【0024】

制御ループ３００の各計量配給制御ループは、計量配給時間アキュムレータバッファ３０４とは異なる頻度で作動する。例えば、画素カウンタ計量配給ループ３２０が、装置が処理する各画像パネルに等しい時間期間に亙り、画素数と画素ゲインの積に等しい画素時間＃でもってアキュムレータバッファ３０４をインクリメントさせる。

【0025】

別の例では、トナー濃度（ＴＣ）センサ計量配給制御ループは計量配給筺体１３１内のＴＣセンサ１００からフィードバック信号を取り込んでＴＣセンサ時間値（ＴＣＳＮＲＴＩＭＥ＃）を生成し、これが誤差信号の比例（Ｐ）ゲイン成分と誤差信号の積分（Ｉ）ゲイン成分との和でもってアキュムレータバッファ３０４にインクリメントまたはデクリメントのいずれかを行なう。比例（Ｐ）項（時としてゲインと呼ばれる）が、そのときの誤差値に比例する出力への変化を生み出す。この比例応答は、比例ゲインと呼ばれる定数Ｋｐ（図示せず）を誤差に乗算することで調整することができる。積分（Ｉ）項（時としてリセットと呼ばれる）からの影響は、誤差の大きさと誤差の持続期間の両方に比例する。

【0026】

時間軸上で瞬時誤差を総計する（誤差を積分する）ことで、先に補正すべきであった累計オフセットがもたらされる。累計誤差は、そこで積分ゲインを乗算され、コントローラ出力に付加される。制御動作全体に対する積分項の貢献度は、積分ゲインＫｉ（図示せず）により定まる。ＴＣ制御ループからの伝送計量配給値の頻度は、独立した「Ｘ」時間期間（秒）として特定することができる。

【0027】

追加の１（または複数）の制御ループ３４０は、トナー計量配給起動ループ３０２の作動頻度とは無関係に作動させることもできる。それ故、制御ループ３００の独立した作動は、ＴＣコントローラ１３２内のトナー計量配給起動ループ３０２から分離され、したがって１（または複数）の制御ループとトナー計量配給起動ループとの間の同期結合システム内で「積分飽和防止」成分として機能させることのできる成分を算出する代替手法が必要となる。

【0028】

図３は、印刷エンジン用に計量配給する必要のあるマーキング材料の量に関する少なくとも１つの制御ループ要素からの計量配給値を受け取り（４００）、計量配給値をコンピュータ可読媒体内に累計計量配給値として累計する（４０２）、コンピュータにより実行する方法に従う工程を示す例示フローチャートである。累計計量配給値は、所定の上限計量配給値と所定の下限計量配給値とに比較される（４０４）。累計計量配給値が所定の上限計量配給値以上であるときに、暫定値は所定の上限に等しく設定される（４０６）。別の選択肢として、累計計量配給値が所定の下限計量配給値以下であるときに、暫定値は所定の下限に等しく設定される（４０８）。

【0029】

累計計量配給値はそこで暫定値から減算され、中間値を得る。中間値は最適化限界ゲインを乗算され、更新された計量配給値を生成する（４１０）。更新された計量配給値は累計計量配給値に加算され、更新された累計計量配給値を生成（４１２）し、この値が制限時間と比較される（４１４）。トナー計量配給モータは制限時間に合わせ起動され、更新された累計計量配給値が制限時間を超過したときに、この制限時間が累計計量配給値から減算される（４１６）。

【0030】

制御ループ要素には、図２からの画素カウンタ計量配給ループ３２０あるいはトナー濃度（ＴＣ）センサ計量配給制御ループ３３０を含めることができる。最適化限界ゲイン３５０は、特定の現像機筺体に向けユーザが規定して最適化された値を含む。トナー計量配給モータは、更新された累計計量配給値（ＡＣＣ＃，３０４）の制御下で動作する直流モータ１５６ａとすることができる。コンピュータ可読記憶媒体、すなわちバッファ３０４は、３００で１（または複数）の制御ループ要素から分離され、これとは非同期に動作する。

【0031】

図４は、トナー計量配給起動ループ内から累計計量配給値を更新し（５０４）、トナー計量配給起動ループ３０２とは非同期で動作する制御ループ要素５００，５０２から計量配給値を受け取ることで累計計量配給値を調整する別のコンピュータにより実行する方法に従う工程を示す例示フローチャートである。

【0032】

計量配給の上下限飽和に対する累計計量配給値の比較（５０６）が基準となる。累計計量配給値が所定の計量配給飽和上限以上となる（５０８）か、あるいは累計計量配給値が所定の計量配給飽和下限以下となる（５１０）ときに、暫定累計計量配給値を記憶する（５１２）。調整された累計計量配給値（５１４参照）は、暫定累計計量配給値から累計計量配給値を減算し、この差分に図２のトナー計量配給起動ループ３０２内へ入力（５１６）される図２の所定の最適化限界ゲイン３５０を乗算することで算出される。

【0033】

新規の累計計量配給値は、調整された累計計量配給値を累計計量配給値に加算（５１４）することで算出される。トナー計量配給モータは、新規の累計計量配給値が「オン時間」値以上であると判定（５１８）された後、「オン時間」値に等しい時間期間に亙り起動（５２０）される。「オン時間」値はそこで、新規累計変数が「オン時間」値以上である（５２２）ときにその判定に基づき、新規アキュムレータ値から減算される。そうでなければ、計量配給モータを動作させない（５２４）ようにし、累計計量配給値を図２の現像機筺体１３１の制御ごとに第１の頻度で連続的に更新する。

【0034】

トナー計量配給モータは、印刷エンジンの現像機筺体１３１内に位置する直流モータ（図３の１５６ａ）を含む。制御ループには、それぞれ受け取った画像パネルの処理と等価な第２の頻度で累計計量配給値３０４を更新するよう計量配給値を伝送する画素カウンタ計量配給制御ループ３２０を含めることができる。図２の画素カウンタ計量配給制御ループ３２０は、画素カウンタ値と画素ゲイン値との積に等しい画素時間値と等価な計量配給値を伝送する。

【0035】

制御ループには、所定の時間期間に等価な第３の頻度で累計計量配給値を更新するよう計量配給値を伝送する図２のトナー制御センサ計量配給制御ループ３３０含めることができる。図２のトナー制御センサ計量配給制御ループ３３０は、誤差信号の比例ゲイン成分と誤差信号の積分ゲイン成分の和に等しいトナー制御センサ時間値と等価な計量配給値を伝送する。

【0036】

追加の実施形態によれば、印刷エンジンは、計量配給時間ループバッファ３０４を有する図２のトナー濃度（ＴＣ）コントローラ１３２と計量配給値を伝送して計量配給時間アキュムレータバッファ３０４をインクリメントあるいはデクリメントさせる少なくとも１つの制御ループ３００とを含む。図２のトナー計量配給起動ループ３０２は、計量配給時間アキュムレータバッファ３０４の値の更新に基づき直流トナー計量配給モータ１５６ａを制御し、現像機筺体１３１はトナー計量配給モータ１５６ａとトナー３６０と現像機（すなわち、図６のＣ，Ｅ，Ｇ，Ｉ）と印刷エンジン用のトナー濃度（ＴＣ）センサ１００とを含む。

【0037】

制御ループ３００には、誤差信号の比例ゲイン成分を誤差信号の積分ゲイン成分と総計することで現像機筺体１３１内のトナー濃度（ＴＣ）センサ１００に基づき計量配給値を生成するトナー濃度（ＴＣ）センサ計量配給制御ループ３３０を含めることができる。

【0038】

加えて、あるいは別の選択肢では、制御ループには画素カウンタ値と画素ゲイン値との積に等しい画素カウンタ要素に基づき計量配給値を生成する画素カウンタ計量配給ループ３２０を含めることができる。

【0039】

トナー計量配給起動ループ３０２は、計量配給値を伝送して計量配給時間アキュムレータバッファ３０４をインクリメントもしくはデクリメントさせる制御ループ３００の第１の頻度（少なくとも第２の頻度とは異なる）で計量配給時間アキュムレータバッファの値を更新する。

【0040】

トナー濃度（ＴＣ）コントローラ１３２は、計量配給時間アキュムレータバッファ値と飽和上下限との間の差分を特定することで、調整された計量配給時間アキュムレータバッファ値を算出する。次に、バッファ値と限界値との間の差分に所定の最適化限界ゲイン値を乗算する。この種の乗算の積が計量配給時間アキュムレータバッファ値に加算され、バッファに加算される「積算値」を生成する。その後、調整された計量配給時間アキュムレータバッファ値が所定のトナー計量配給モータの「オン時間」値を上回るときに、トナー計量配給起動ループがトナー計量配給モータを起動する。

【0041】

本願明細書の実施形態は、アクチュエータが生成することのできる最大値に対しアクチュエータから要求される過剰処理を計測することで飽和状態が発生しているときに、これを検出する。それ故、所与の時間期間においてアクチュエータが１００単位しか生成できないが、同じ時間期間において１２０単位を出力するよう要求されている場合、飽和量は２０単位すなわち２０％となる筈である。

【0042】

本願明細書の実施形態は、暫定値（アクチュエータ能力の上限に対応）を生成する。それ故、前述の例では、上限は所与の時間期間ごとに１００単位として規定でき、これが暫定値となる筈である。要求される実際のアキュムレータ値（これは前述の例では１２０単位となる筈である）を暫定値から減算し、各起動に独立して特定された最適化限界ゲイン値を乗算する。例えば、２倍のゲインには暫定数（１００）と累計数（１２０）との間の差分を乗算でき、−４０が得られる。この−４０は累計数に加算（１２０）され、更新された累計数である８０が得られる。次に、更新された累計数は制限時間と比較され、所定時間に亙りアクチュエータをオンさせるかどうか判定される。これらの新規の特徴を有することで、本願明細書の実施形態は分離された非同期計量配給時間アキュムレータ／バッファを用いるシステム内の最適化限界ゲインとして等価積分飽和防止成分を提供することができる。

【0043】

図５Ａは、最適化限界ゲイン成分を持たないトナー濃度（ＴＣ）出力対時間のグラフを示す。５００秒の時点で、ＴＣは１１．５ｐｐｈを上回ってスパイクを形成する。領域網羅百分率（ＡＣ）は太線であり、両グラフの右側垂直軸上に割り出されている点に留意されたい。

【0044】

図５Ｂは、本願明細書に含まれる一実施形態の最適化限界ゲイン成分を用いたトナー濃度（ＴＣ）出力対時間のグラフを示すものである。５００秒の時点で、ＴＣは約１０．２５に上昇するに過ぎない。図５Ａのスパイク状点線曲線が、最適化限界ゲインを有するシステムと最適化限界ゲインを持たないシステムとの間の大きさの差を示す比較目的として、図５Ｂ上に重ねてある点に留意されたい。

【0045】

図６は、本願明細書の様々な実施形態を利用することのできる例示的な複数パス型カラー電子写真再生あるいは作像装置を示す。作像装置は、その上に形成された静電潜像をベルト１０の経路に沿って様々な処理ステーションへ方向１２に搬送する光導電面１１を有する光受容体ベルト１０を含む。制御された量のトナーが、複数パス処理においてそれが現像機ステーションＣ，Ｅ，Ｇ，Ｉを通過する際に各潜像に塗布される。塗布されるトナー量は、とりわけトナー濃度と現像機ユニットでの静電電位とにより規定される。潜像に塗布されるトナーの量を制御すべく、静電電位や他の電気的設定点はほぼ瞬時に制御することができるのに対し、現像ロールにおけるトナー濃度は混合と移送遅延の影響を受ける。

【0046】

当分野で熟知されているように、カラー再生は画像プロセッサ１４へ、あるいは透明プラテン１８の表面に配置された原書面１６から電子的に搬送されるコンピュータ生成画像から導出することができる。後者の場合、光源２０を含む走査組立体が書面１６を照らし、そこで書面１６上から反射された光がミラー２２，２４，２６により一連のレンズ（図示せず）および二色性プリズム２８を介して３色分解電荷結合直線光検出デバイス（ＣＣＤ）３０に向け反射され、そこで情報が読み取られる。各ＣＣＤ３０は、原書面１６の個別の色分解領域の入射光の輝度に比例するデジタル画像信号を出力する。デジタル信号は各画素を表わし、青色と緑色と赤色の濃度を示すものである。それらはＩＰＵ１４へ搬送され、ここでそれらは、通常イエローとシアンとマゼンタとブラックとを表わす色分解ビットマップに変換される。

【0047】

前記した如く、原書面１６の画像被覆領域は印刷ごとに変化することがあり、このことは万一トナー濃度が予め設定された範囲外で変動するような場合、再生された画像濃度に対し有害な影響を及ぼすことがある。色分解ビットマップ情報は、現像された潜像内に所望のトナー密度を達成すべく現像ステーションＣ，Ｅ，Ｇ，Ｉにおけるトナーの給送を制御するのに用いることができるが、殆どの場合、トナー濃度における印刷間変動期間中に潜像のトナー密度のばらつきを補償する上でかろうじて有効でしかない。個別に図示したが、現像ステーションＣ，Ｅ，Ｇ，Ｉの筺体はしばしば個々のトナーごとに個別の隔室を有する単一ユニットに複合してコンパクト化される。前記した如く、このことがシステムをトナー濃度変動の影響をより受けやすくする。

【0048】

図６の作像装置は、中央処理装置（ＣＰＵ）とメモリとディスプレイあるいはユーザインタフェース（ＵＩ）とを備える電子サブシステム（ＥＳＳ）３２を含んでいる。接続部３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄでのトナー濃度センサとさらに随意選択的な画素カウンタ３６も加えた助けにより、ＥＳＳ３２はトナー濃度や静電気設定点や他の装置機能を読み取り、捕捉し、調製しおよび／または管理する。加えて、ＥＳＳ３２は各現像機ユニットの作像や現像やシート給送および転写や作動や「オン」時間制御モードおよび／またはアルゴリズム等の複数タスク処理を行なう。

【0049】

先ず、初回の作像パスでは、光受容体１０は帯電ステーションＡを通過し、そこではコロナ生成装置３８，４０が光受容体１０を比較的高い実質均一な電位に帯電する。次に、この初回の作像パスにおいて、光受容体１０の帯電部分が作像ステーションＢを通って前進する。作像ステーションＢにおいて、均一に帯電したベルト１０が走査装置４２に露光され、例えば走査装置４２の得られた色分解ビットマップ出力の一つ、例えばブラックに従って、そのしかるべき領域、例えば文字や図形パターンを放電させることで、ベルト１０の表面１１に潜像を形成する。走査装置４２は、一般にインチ当たり走査線数と呼ばれる特定の解像度を有する一連の平行走査線として色分解画像を生成するレーザラスタ・アウトプット・スキャナ（ＲＯＳ）である。

【0050】

第１の現像ステーションＣでは、非相互作用型の２成分現像機ユニット４４が、例えば所望されかつ制御された割合の強磁性ビーズの形をした帯電したトナー粒子と担体粒子を含む現像材料４６をドナーロール４８との接触状態に前進させ、ドナーロール４８はそこで、現像材料４６と混合された帯電したトナー粒子を表面１１上の潜像および何らかの潜在的な標的マークとの接触状態に前進させる。現像機筺体４４の液溜めや貯槽は、トナーと担体粒子とを混合する混合オーガを含む。現像機筺体４４の液溜めから表面１１上の潜像への現像材料４６の輸送は、概ね数秒を要する。ドナーロール６０と計量配給とを含む現像ステーションＥ，Ｇ，Ｉは、ブロック２０８では変化させないままとする。そうである場合、投射されたトナー濃度と実際のトナー濃度との間の比較結果に基づき、ブロック２１０において長期の浮遊変動を算出し、計量配給速度をしかるべく修正する。いずれにせよ、静電気コントローラ１４４が記憶する設定点は適切に調整され、ブロック２１２において現像プロセスが開始される。図２に記載したプロセスが、印刷ごとに反復される。

【0051】

現像機ユニット４４にはまた、複数の磁気ブラシとドナーローラ部材と、加えてトナーや担体粒子を混合する回動オーガあるいは他の手段を含めることができ、その全てが潜像に所望濃度のトナーを塗布する遅延の原因となる。非相互作用型現像の独自の特徴は、たとえ現像が不能とされたときでもトナーの追加と混合が持続できる点にある。それ故に、追加および混合機能用のタイミングアルゴリズムは、現像が必要とされるときに常に混合が可能である限り、現像機能用のものとは無関係とすることができる。これらのドナーローラ部材は帯電したトナー粒子を潜像へその現像用に運び、これが特定の色分解画像領域にトナーを付着させ、他の領域はトナー付着させないままとする。電源５０は、現像機ユニット４４を電気的にバイアスする。他の現像ステーション５４，５６，５８は、同様のバイアスを有する。本願明細書の実施形態によれば、混合と移送用のタイミングアルゴリズムは移送と混合における予測遅延に基づきトナーの必要性に先立って変更することができる。

【0052】

帯電したトナー粒子の潜像への現像あるいは塗布が、現像材料４６内のトナー粒子のレベルすなわち濃度を欠乏させる。再生対象である幾つかの書面の異なるジョブは、維持された複写シート領域トナー塗布範囲あるいは再生対象であるその画像のトナー領域塗布範囲レベルに応じて異なる速度でのトナーの欠乏を引き起こすことになる。本願明細書のように、２成分現像材料を用いる装置では、この種の欠乏が現像材料内のこの種の粒子の濃度を有害に変化させる。現像材の量が比較的少ないときは、一時的な欠乏は悪化する。現像材料４６内のトナー粒子の所望の濃度を（後続画像の連続した品質を保証する試行において）維持すべく、現像機ユニット４４の追加および混合機能は、現像機ユニット４４に源５２から未使用トナー粒子をホッパ５０が補充すべく制御された一定の時間期間に亙り作動状態とする、すなわち「オン」させねばならない。この種の未使用トナー粒子はそこで、摩擦電気によりそれらを適切に帯電させるため担体粒子と混合されなければならない。

【0053】

複数パス作像装置のベルト１０上の画像領域の二回目と後続パスにおいて、コロナ装置３８，４０が光受容体１０上のトナー付き（直前の作像パスから）とトナー無しの両方の領域の電圧レベルを実質均一レベルに再帯電し調整する。このことで、表面１１は追加の潜像を受け取る態勢が整い、この潜像の上に現像ステーションＥ，Ｇ，Ｉが他の色のトナー粒子を付着させる。再帯電装置３８，４０は、トナー付き領域と裸のトナー無し領域との間のどのような電圧差も実質除去し、加えて先にトナー付着させた領域に残る残留電荷のレベルを低減もし、したがって異なる色分解潜像の後続の現像が均一な現像電界全体に形成されるようにする。次に複数パス作像装置の二回目と後続パスにおいて作像装置４２を用い、再帯電させた光受容体１０を選択的に放電させることで特定の色分解画像の後続の潜像を重ね合わせる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】