(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを収納しているディスペンサに接続され、前記トナーは、マジェンタトナー、黄トナー、シアントナー、黒トナー及び磁気インク文字認識トナーからなる群から選択され、現像構造体内のトナー濃度を維持するトナー濃度制御システムであって、
前記トナー濃度を読み取るセンサと、
印刷枚数および前記トナーに基づいて、前記センサが読み取った前記トナー濃度の慣らし運転修正値を決定する手段と、
前記修正値に基づきトナー目標濃度を調節する手段と、
前記現像構造体内の前記トナー濃度を維持するためにトナーを前記現像構造体内へ配給するよう、前記調節されたトナー目標濃度に基づいてフィードバック配給命令を生成する手段と、
他の色のトナー上に位置する最上のある一色のトナー量とむき出しの受光体上に位置するある一色のトナー量の両方を考慮して推定された現像に必要な各トナーの推定総重量に基づいてフィードフォワード配給命令を生成する手段と、
前記フィードフォワード配給命令とフィードバック配給命令とを結合させて単位時間当たりの各トナーの総重量を配給する手段と、
を有するトナー濃度制御システム。
【請求項２】
トナーを収納しているディスペンサに接続され、前記トナーは、マジェンタトナー、黄トナー、シアントナー、黒トナー及び磁気インク文字認識トナーからなる群から選択され、トナーを受光体に付着させる現像構造体内のトナー濃度を維持する方法であって、
印刷枚数を供給するステップと、
前記印刷枚数および前記トナーに基づいてトナー濃度の慣らし運転修正値を決定するステップと、
トナー目標濃度を供給するステップと、
センサを用いて前記現像構造体内のトナー濃度を読み取るステップと、
前記慣らし運転修正値に基づいて前記トナー目標濃度を調節するステップと、
前記現像構造体内のトナー濃度を維持するためにトナーを前記現像構造体内へ配給するよう、前記調節されたトナー目標濃度に基づいてフィードバック配給命令を生成するステップと、
他の色のトナー上に位置する最上のある一色のトナー量とむき出しの受光体上に位置するある一色のトナー量の両方を考慮して推定された現像に必要な各トナーの推定総重量に基づいてフィードフォワード配給命令を生成するステップと、
前記フィードフォワード配給命令とフィードバック配給命令とを結合させて単位時間当たりの各トナーの総重量を配給するステップと、
を有する現像構造体内のトナー濃度を維持する方法。
【請求項３】
複数の現像構造体において、各現像構造体がディスペンサに接続され、前記トナーは、マジェンタトナー、黄トナー、シアントナー、黒トナー及び磁気インク文字認識トナーからなる群から選択され、各前記ディスペンサが異なるトナーを収納している複数の現像構造体内のトナー濃度を維持する方法であって、
各前記現像構造体にセンサを備えるステップと、
前記センサを用いて各前記現像構造体内のトナー濃度を読み取るステップと、印刷枚数および各前記現像構造体内の前記トナーに基づいて慣らし運転修正値を決定するステップと、
各前記現像構造体に関するトナー目標濃度を供給するステップと、
前記慣らし運転修正値に基づいて前記トナー目標濃度を調節するステップと、
前記現像構造体内のトナー濃度を維持するために各前記トナーを対応の前記現像構造体内へ配給するよう、前記調節されたトナー目標濃度に基づいてフィードバック配給命令を生成するステップと、
他の色のトナー上に位置する最上のある一色のトナー量とむき出しの受光体上に位置するある一色のトナー量の両方を考慮して推定された現像に必要な各トナーの推定総重量に基づいてフィードフォワード配給命令を生成するステップと、
前記フィードフォワード配給命令とフィードバック配給命令とを結合させて単位時間当たりの各トナーの総重量を配給するステップと、
を有する現像構造体内のトナー濃度を維持する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的にイメージ生成システムに関し、特にイメージ生成システムにおいてトナー使用量と、それにしたがい必要トナー配給量とを正確に予測する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現代の電子コピー機、印刷機、ファクシミリ装置などは、複雑且つ興味深いイメージをページ上に生成することが可能である。ページには、テキスト、グラフィック、およびスキャンまたはコンピュータ生成したイメージを含むことができる。ページ上のイメージは、単純なイメージ構成物またはプリミティブ（文字、線、ビットマップ、色など）の集まりであると説明できる。複雑なページは、多数の基本イメージプリミティブを指定することによって構築されると言える。そのような構築は、ＰｏｓｔＳｃｒｉｐｔなどのページ記述言語を用いてソフトウェア内で実施できる。電子印刷用ソフトウェアの役割は、ページ内の各イメージプリミティブを受信し翻訳処理することである。製図またはラスター化は、内部においてページの電子モデル上で実施しなければならない。すべてのイメージ構成物を収集し、最終的なページイメージを組み立てた後でなければ、印字を開始できない。ページの電子モデルはしばしば、イメージバッファと呼ばれるデータ構造で構築される。その中に含まれるデータは、画素と呼ばれる色値の列の形態で存在する。実際の各ページおよび画素の値が色をもたらし、印字にはその色が使用される。画素群は、各々の対応の位置の幾何学的相関を反映するよう編制されており、印字に必要なラスタパターンにて容易にアクセスできるよう通常は順位付けされている。
【０００３】
従来技術によるコピー機、印刷機、または他のデジタルイメージ生成システムでは通常、最初のステップで、光導電部材（受光体）を実質的に均一な電位に帯電させる。続いて、光導電部材の帯電表面を元の文書の光イメージで露光する。それにより、選択的な光イメージ照射領域において、表面上の電荷が選択的に放電される。この工程によって、複写すべき元文書中の情報領域に相当する静電潜像が、光導電部材上に記録される。次に、キャリヤ顆粒に摩擦電気的に付着したトナー粒子を含む現像材料を潜像に接触させることによって、潜像を現像する。トナー粒子は、キャリヤ顆粒から潜像へ誘引され、光導電部材上にトナーイメージを形成する。その後、トナーイメージをコピーシートに転写する。トナーイメージを担持したコピーシートを融合ステーションへ移送し、トナーイメージをコピーシートに永久的に固着させる。
【０００４】
多色静電写真印刷で用いる手法は、上述の工程と実質的に同じである。ただし白黒印刷の場合のように、元文書を複製する際に光導電体上に単一の潜像を形成するのではなく、色分解像に相当する複数の潜像を光導電体表面上に順次記録する。各単色の静電潜像を対応の色のトナーで現像し、異なる色のイメージに対してそれぞれに対応の色のトナーを用いて現像工程を繰り返す。その後、先に形成したトナーイメージと見当を合わせて重畳された状態で、各単色のトナーイメージをコピーシートへ転写できる。それにより、コピーシート上に多層トナーイメージが作成される。最後に、実質的に従来と同じ方法で、その多層トナーイメージをコピーシートに永久的に固着させ、完成コピーをつくる。
【０００５】
印刷機の利用頻度および融通性の増大に伴い、特に二色以上のトナーで印刷するカラー印刷機において、向上した印刷品質および安定性が達成され維持されるように現像工程を監視することが一段と重要になった。たとえば、多色イメージの各構成色が適切なトナー濃度で安定的に形成されることは、極めて重要である。適切なトナー濃度から逸脱すると、最終的な複合イメージにそのことが現れてしまう可能性があるからである。また１色イメージにおいて、特にそれがハーフトーンイメージの場合、所望のトナー濃度からの逸脱によって目立つ欠陥が発生することがある。したがって、現時点のイメージ品質問題を検出し、それ以降のそのような問題を防止するために、トナー現像工程を監視する方法が多数開発されている。
【０００６】
現像性とは、現像を実施する率（トナー重量／面積）のことである。この率は通常、現像材料ハウジング内のトナー濃度の関数となっている。トナー濃度（ＴＣ）は、現像材料ハウジング（周知のとおり、トナーおよびキャリヤ粒子を含む）内のトナーのパーセンテージを直接に計測することによって測定される。
【０００７】
上述のとおり、受光体上の静電潜像をトナー粒子で適切に現像する際の一つのベンチマークは、現像材料中の適切なトナー濃度である。トナー濃度が不適切、たとえば高すぎる場合、現像イメージに濃すぎる背景ができてしまう。すなわち、イメージの白い背景に色が付いてしまう。反対にトナー濃度が低すぎる場合、イメージに削除箇所またはトナーカバー領域の欠損が発生してしまう可能性がある。したがって、高品質イメージを得るのに必要な良好な現像性を確実にするためには、トナー濃度を連続的に監視および調節しなければならない。トナー濃度を適切な値にするためには、トナー使用量を検出する。フィードフォワード構成およびフィードバック構成を有するトナー濃度制御システムを利用することによって、トナー濃度およびトナー使用量を検出でき、それにより特定の印刷作業において適切量のトナーを配給するようトナーディスペンサを調節できる。
【０００８】
トナー濃度（ＴＣ）に関する純粋なフィードバック制御システムにおいて、トナー濃度の変化は、ハウジング内のセンサ（たとえば米国特許第５，１６６，７２９号に示されるパッカーセンサ（Packer sensor））によって感知される。この手法は、システム伝送遅延にかなり影響され、特にトナー消費量が頻繁に変化する場合にトナー濃度制御が不適切になる。
【０００９】
しかしトナー濃度制御は、事前に顧客の使用量を知ることにより大幅に改善できる。使用量を知ることで、トナー濃度制御システムでは、印刷物が作成される間にフィードフォワード（ＦＦ）方式でトナーを追加することができる。したがって従来技術では、顧客のためにラスタ出力スキャナが生成した実際のイメージを用いて、実際のトナー使用量を推定する。ラスタ出力スキャナが実際に書き込んだ画素を合計することで、それに比例する量のトナーをフィードフォワード方式で配給する。それにより、トナー濃度制御システムのフィードバック部分への負担が軽くなる。したがって、受光体上のイメージの単位面積当たりで現像される重量（現像性）を維持するためのトナー配給調節機能を有するフィードバック部分が、擬似的且つ過渡的な状態がより少ない状態で作動される。
【００１０】
同様またはさらに優れた制御が、イメージオンイメージ（image on image）技術を用いる全工程カラー電子写真装置のマジェンタ、黄、シアン、および黒の分解像において求められる。イメージオンイメージ技術（ＩＯＩ）は、未現像イメージを再荷電し露光することによって、色分解像を順次互いに重ねて配置する工程である。あいにく、黄、シアン、および黒のトナー使用量の推定には、大きな誤差が生じている。たとえば黄トナーは、むき出しの受光体上に比べてマジェンタ上では現像される度合いが低い。シアントナーは、むき出しの受光体上に比べて黄トナーおよびマジェンタトナー上で現像される度合いが低い。黒のトナーは、むき出しの光受光体上に比べてシアントナー、黄トナー、およびマジェンタトナー上で現像されにくい。それは、受光体上の現像済みトナー層を透過することにより散乱が生じ、ラスタ出力の露光度合いが低減することによる。露光度合いが低減すると、現像フィールドが減少し、受光体のむき出し部分に比べて現像重量が減る。
【００１１】
したがって、上記問題の影響を最少限に抑え、適切量のトナーを配給することにより適切なトナー濃度を維持し、イメージの高品質を確実にする方法および装置が必要とされている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、トナーを収納しているディスペンサに接続され、現像構造体内のトナー濃度を維持するトナー濃度制御システムであって、トナー濃度を読み取るセンサと、印刷枚数およびトナーに基づいて、センサが読み取ったトナー濃度の慣らし運転（break-in）修正値を決定する手段と、その修正値に基づきトナー目標濃度を調節する手段と、現像構造体内のトナー濃度を維持するためにトナーを現像構造体内へ配給するよう、調節されたトナー目標濃度に基づいてフィードバック配給命令を生成する手段と、他の色のトナー上に位置する最上のある一色のトナー量とむき出しの受光体上に位置するある一色のトナー量の両方を考慮して推定された現像に必要な各トナーの推定総重量に基づいてフィードフォワード配給命令を生成する手段と、前記フィードフォワード配給命令とフィードバック配給命令とを結合させて単位時間当たりの各トナーの総重量を配給する手段と、を有するトナー濃度制御システムである。トナーは、マジェンタ、黄、シアン、および黒から成るグループから選択できる。あるいはトナーは、磁気インク文字認識トナーである。
【００１３】
本発明の他の態様は、トナーを収納しているディスペンサに接続されトナーを受光体に付着させる現像構造体内のトナー濃度を維持する方法であって、印刷枚数を供給するステップと、印刷枚数およびトナーに基づいてトナー濃度の慣らし運転修正値を決定するステップと、トナー目標濃度を供給するステップと、センサを用いて現像構造体内のトナー濃度を読み取るステップと、慣らし運転修正値に基づいてトナー目標濃度を調節するステップと、現像構造体内のトナー濃度を維持するためにトナーを現像構造体内へ配給するよう、調節されたトナー目標濃度に基づいてフィードバック配給命令を生成するステップと、他の色のトナー上に位置する最上のある一色のトナー量とむき出しの受光体上に位置するある一色のトナー量の両方を考慮して推定された現像に必要な各トナーの推定総重量に基づいてフィードフォワード配給命令を生成するステップと、前記フィードフォワード配給命令とフィードバック配給命令とを結合させて単位時間当たりの各トナーの総重量を配給するステップと、を有する方法である。トナーは、マジェンタ、黄、シアン、および黒から成るグループから選択できる。あるいはトナーは、磁気インク文字認識トナーである。
【００１４】
本発明のさらなる態様は、複数の現像構造体において、各現像構造体がディスペンサに接続され、その各ディスペンサが異なるトナーを収納している複数の現像構造体内のトナー濃度を維持するトナー濃度制御システムであって、各現像構造体内のトナー濃度を感知する複数のセンサと、印刷枚数およびトナーに基づいてセンサが読み取ったトナー濃度の慣らし運転修正値を決定する手段と、その慣らし運転修正値に基づきトナー目標濃度を調節する手段と、現像構造体内のトナー濃度を維持するためにトナーをディスペンサから現像構造体内へ配給するよう、調節されたトナー目標濃度に基づいてフィードバック配給命令を生成する手段と、を有するトナー濃度制御システムである。
【００１５】
上記トナー濃度制御システムは、４つの現像構造体を含むことができる。第一の現像構造体はマジェンタトナーを含み、第二の現像構造体は黄トナーを含み、第三の現像構造体はシアントナーを含み、第四の現像構造体は黒トナーを含む。もしくは上記トナー濃度制御システムは、磁気インク文字認識トナーを収納する現像構造体を少なくとも一つ含む。あるいは上記トナー濃度制御システムは、磁気インク文字認識トナーを収納する第五の現像構造体を含む。
【００１６】
本発明の他の態様は、複数の現像構造体において、各現像構造体がディスペンサに接続され、その各ディスペンサが異なるトナーを収納している複数の現像構造体内のトナー濃度を維持する方法であって、各現像構造体にセンサを備えるステップと、センサを用いて各現像構造体におけるトナー濃度を読み取るステップと、印刷枚数および各現像構造体内のトナーに基づいてトナー濃度の慣らし運転修正値を決定するステップと、各現像構造体に関するトナー目標濃度を供給するステップと、慣らし運転修正値に基づいてトナー目標濃度を調節するステップと、現像構造体内のトナー濃度を維持するために各トナーを対応の現像構造体内へ配給するよう、調節されたトナー目標濃度に基づいてフィードバック配給命令を生成するステップと、他の色のトナー上に位置する最上のある一色のトナー量とむき出しの受光体上に位置するある一色のトナー量の両方を考慮して推定された現像に必要な各トナーの推定総重量に基づいてフィードフォワード配給命令を生成するステップと、前記フィードフォワード配給命令とフィードバック配給命令とを結合させて単位時間当たりの各トナーの総重量を配給するステップと、を有する方法である。トナー濃度制御システムは、４つの現像構造体を含むことができる。第一の現像構造体はマジェンタトナーを含み、第二の現像構造体は黄トナーを含み、第三の現像構造体はシアントナーを含み、第四の現像構造体は黒トナーを含む。もしくはトナー濃度制御システムは、磁気インク文字認識トナーを収納する現像構造体を少なくとも一つ含む。あるいはトナー濃度制御システムは、磁気インク文字認識トナーを収納する第五の現像構造体を含む。
【００１７】
本発明のさらなる態様は、イメージ信号からイメージを生成するデジタルイメージ生成システムであって、受光体と、受光体を帯電させる複数の帯電ユニットと、イメージ信号を受信しイメージ信号に基づいた潜像を受光体上に形成するよう受光体を露光する複数の露光ユニットと、潜像に対して異なるトナーを付着させる複数の現像構造体であって、各現像構造体がディスペンサに接続され、その各ディスペンサが異なるトナーを収納している複数の現像構造体と、各現像構造体におけるトナー濃度を感知する複数のセンサと、印刷枚数および各現像構造体のトナーに基づいて、センサが読み取ったトナー濃度の慣らし運転修正値を決定する手段と、その慣らし運転修正値に基づきトナー目標濃度を調節する手段と、現像構造体内のトナー濃度を維持するためにトナーをディスペンサから現像構造体内へ配給するよう、調節されたトナー目標濃度に基づいてフィードバック配給命令を生成する手段と、受光体上のトナーを担持材料上に転写する転写ユニットと、トナーを担持材料に融合させる融合ユニットと、担持材料が転写ユニットを通過した後に受光体を洗浄するクリーナと、を有するデジタルイメージ生成システムである。
【００１８】
上記トナー濃度制御システムは、４つの現像構造体を含むことができる。第一の現像構造体はマジェンタトナーを含み、第二の現像構造体は黄トナーを含み、第三の現像構造体はシアントナーを含み、第四の現像構造体は黒トナーを含む。もしくは上記トナー濃度制御システムは、磁気インク文字認識トナーを収納する現像構造体を少なくとも一つ含む。あるいは上記トナー濃度制御システムは、磁気インク文字認識トナーを収納する第五の現像構造体を含む。
【００１９】
上記デジタルイメージ生成システムはさらに、イメージをスキャンし、イメージ信号を生成し、イメージ信号を露光ユニットに送信するスキャナを含むことができる。上記デジタルイメージ生成システムは、コンピュータネットワークに接続され、イメージ信号をコンピュータネットワークから受信してもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下において、本発明を好適な実施形態との関連で説明するが、本発明をその実施形態に限定することは意図しないと理解される。反対に、添付の請求項に規定される本発明の精神および範囲内に含まれるすべての代替、修正、および同等形態を網羅することを意図する。
【００２１】
図１に、好適な実施形態の適用に適したタイプの、印刷作業を処理するデジタル印刷システム１０を示す。図示するとおりデジタル印刷システムは、文書フィーダ２０と、印刷機構３０と、仕上げ機４０と、制御部５０とを含む。デジタル印刷システム１０は、イメージ入力部６０に接続されている。
【００２２】
図２に示すとおりイメージ入力部６０は、信号を制御部５０に送信する。図の例ではイメージ入力部６０には、リモートおよびオンサイトの両イメージ入力部が設けられ、デジタル印刷システム１０がネットワーク、スキャン、および印刷サービスを実施できるようになっている。この例では、リモートイメージ入力部はコンピュータネットワーク６２であり、オンサイトイメージ入力部はスキャナ６４である。しかしデジタル印刷システム１０は、複数のネットワークまたはスキャンユニットに、リモートまたはオンサイトで接続することが可能である。想定される他のシステムとしては、オンサイトイメージ入力部、制御部、および印刷機を含む独立型デジタル印刷システムなどが挙げられる。特定のデジタル印刷システムを図示し説明するが、本発明をアナログ印刷システムなど他のタイプの印刷システムに適用してもよい。
【００２３】
デジタル印刷システム１０は、イメージデータ（画素を含むことができる）を、処理すべきデジタルイメージ信号の形態で、電話線、コンピュータケーブル、ＩＳＤＮ線などの適切な通信チャネルを通じてコンピュータネットワーク６２から受信することが可能である。コンピュータネットワーク６２は通常、印刷の仕事をもたらす顧客を含み、各仕事には、複数の電子ページの形態のイメージデータと一式の処理指示とを含む。各仕事は、該イメージデータを含む、ＰｏｓｔＳｃｒｉｐｔ（登録商標）などのページ記述言語（ＰＤＬ）の表記に変換される。入力されるイメージデータのＰＤＬとデジタル印刷システム１０が使用するＰＤＬとが異なる場合は、適切な変換ユニットを用いて、入力されるＰＤＬをデジタル印刷システム１０が使用するＰＤＬに変換する。適切な変換ユニットは、制御部５０内のインタフェースユニット５２内に設けられてもよい。イメージデータの他のリモートソースとしては、フロッピーディスク、ハードディスク、記憶媒体、スキャナなどが想定され得る。
【００２４】
制御部５０は、デジタル印刷システム１０全体を制御および監視し、イメージ入力部６０内のオンサイトおよびリモートの両入力部とのインタフェースとして機能する。制御部５０は、インタフェースユニット５２と、システムコントローラ５４と、メモリ５６と、ユーザインタフェース５８とを含む。オンサイトイメージ入力においては、操作者がスキャナ６４を用いて文書をスキャンし、それにより画素を含むデジタルイメージデータがインタフェースユニット５２へ供給される。デジタルイメージデータをスキャナ６４から受信した場合も、コンピュータネットワーク６２から受信した場合も、インタフェースユニット５２はデジタルイメージデータを、プログラムされた各仕事を実施するのに必要な文書情報に変換するよう処理する。インタフェースユニット５２は、デジタル印刷システム１０の一部であることが好ましい。しかし、コンピュータネットワーク６２またはスキャナ６４内の構成品が、デジタルイメージデータを、デジタル印刷システム１０が使用可能な文書情報に変換する機能を共有してもよい。
【００２５】
前述のとおりデジタル印刷システム１０は、一つ以上のフィーダ２０と、印刷機構３０と、仕上げ機４０と、制御部５０とを含む。各フィーダ２０は、異なる種類の担持材料を印刷機構３０へ移送する、一つ以上のトレー２２を含むことが好ましい。デジタル印刷システム１０内のすべてのフィーダ２０は集合的に、供給ユニット２５と呼ばれる。印刷機構３０は、少なくとも４つの現像ステーションを有することが好ましい。各現像ステーションはそれぞれ、対応の現像構造体を有する。各現像構造体は、マジェンタ、黄、シアン、または黒のトナーのうちのいずれか一つを収納することが好ましい。印刷機構３０は、ＭＩＣＲ（磁気インク文字認識）トナーなどの他の種類のトナーを収納する現像構造体を有する、追加の現像ステーションを含んでもよい。印刷機構３０はまた、それぞれ１つ、２つ、または３つの異なる種類のトナーを含む、１つ、２つ、または３つの現像構造体を有してもよい。さらに、すべての仕上げ機４０は集合的に、出力ユニット４５と呼ばれる。出力ユニット４５は、挿入機、スタッカ、ステープラ、バインダなどの一つ以上の仕上げ機４０を含むことができる。仕上げ機４０は、完成したページを印刷機構３０から入手し、それらを用いて最終的な製品を作成する。
【００２６】
前述のとおり、イメージ生成システムは通常、最初のステップで光導電部材を実質的に均一な電位に帯電させ（ステーションＡ）、続いて光導電部材を露光することで静電潜像を記録する（ステーションＢ）。図３〜図７に、トナー粒子を含む現像材料を光導電部材上の潜像に接触させる４つの現像ステーション（Ｃ〜Ｆ）における、トナー濃度制御システムを示す。各現像ステーションでの工程に先立って、露光工程が実施されることが好ましい。さらに、各現像ステーションが、現像構造体と、その現像構造体にトナー粒子を供給する対応のディスペンサとを含むことが好ましい。また、各現像ステーションが異なるタイプのトナーを潜像に付着させることが好ましい。好ましくは、現像ステーションＣはマジェンタトナーを付着させ、現像ステーションＤは黄トナーを付着させ、現像ステーションＥはシアントナーを付着させ、現像ステーションＦは黒トナーを付着させる。前述のとおり、ＭＩＣＲトナーなどの他種類のトナーを付着させる現像ステーションを追加してもよい。
【００２７】
トナー粒子を適切に潜像に接触させるには、各現像構造体内で適切なトナー濃度を維持しなければならない。各トナー濃度制御システムは、フィードフォワード構成とフィードバック構成とを有し、それにより各現像構造体内にトナーが適切量にて配給され、各現像構造体内に適切なトナー濃度が維持されることを確実にする。潜像を現像するのに必要なトナー量を検出し（フィードフォワード構成）、各現像構造体内のトナー粒子の温度、慣らし運転、およびトナー材齢の影響を検出する（フィードバック構成）ことによって、各現像構造体内に適切なトナー濃度を維持する。
【００２８】
まずトナー濃度制御システムのフィードフォワード構成を説明する。光導電部材上の潜像は、特定数の現像されるべき画素を有する。各画素は所定重量のトナーを必要とし、トナーの種類によってその重量は異なる。各ステーションで潜像の現像に必要なトナー重量は、そのステーションのトナー種類の重量と、潜像の画素カウント数とに基づいて推定できる。
【００２９】
図３に示すとおり、現像ステーションＣで受光体に付着させるべきマジェンタトナー重量を、ステーションＣの画素カウント数に基づいて推定し（１００）、その結果をステーションＣフィードフォワード配給部１２０へ出力する。ステーションＣフィードフォワード配給部１２０は、フィードフォワード配給命令をステーションＣ全体配給部１６０に伝達する。ステーションＣフィードフォワード配給部１２０は、フィードフォワード配給命令を伝達することで、単位時間当たり特定の重量のマジェンタトナーをステーションＣの現像構造体に配給するよう要求する（ステーションＣフィードフォワード配給部１２０）。それにより、ステーションＣ現像構造体から排出されたマジェンタトナーが置換され、適切なマジェンタトナー濃度が維持される。
【００３０】
現像ステーションＣの現像構造体内の実際のマジェンタトナー目標濃度を、符号１３０で概括的に示す。現像構造体内のマジェンタトナー粒子の温度、慣らし運転、およびトナー材齢の影響、並びにマジェンタトナー濃度の測定読取り値を得る際に使用するセンサのタイプ（好ましくはパッカーセンサ）に起因して、センサは実際のマジェンタトナー濃度を直接に測定できない。そのため、ステーションＣの現像構造体内の現在のマジェンタトナー濃度を表すセンサ読取り値を、温度（１９０）、慣らし運転（１９２）、およびトナー材齢（１９４）の変化に対応して補償または修正する。次に、補償または修正済みマジェンタトナー濃度をステーションＣ目標トナー濃度と結合し（１４０）、エラー信号を生成する。そのエラー信号を、フィードバック配給部１５０に入力する。フィードバック配給部１５０はエラー信号を処理し、フィードバック命令をステーションＣ全体配給部１６０へ出力する。ステーションＣフィードバック命令は、単位時間当たり特定の重量のマジェンタトナーを配給するよう要求する配給命令である（ステーションＣフィードバック配給部１５０）。それにより、温度、慣らし運転、およびトナー材齢の変化が補償または修正され、適切なマジェンタトナー濃度が維持される。
【００３１】
ステーションＣトナーディスペンサによって配給されるマジェンタトナーの総重量は、ステーションＣフィードフォワード配給命令と、ステーションＣフィードバック配給命令とを結合することによって決定される。ステーションＣ全体配給部１６０は、ステーションＣフィードフォワード配給命令と、ステーションＣフィードバック配給命令とを結合し、ステーションＣ全体配給命令を出力する。それにより、単位時間当たり特定の重量のマジェンタトナーが、ステーションＣディスペンサからステーションＣ現像構造体へ配給される。マジェンタトナーを適切な重量で配給することにより、マジェンタトナーがステーションＣ現像構造体から排出され受光体上の潜像に付着される（ステーションＣ現像１８０）間にも、ステーションＣ現像構造体のトナー濃度（１７０）は維持される。
【００３２】
次に図４を参照する。現像ステーションＤで受光体に付着させるべき黄トナー重量を、ステーションＤおよび前段のすべてのステーションの画素カウント数に基づいて推定する（２００）。そして黄トナー重量推定値を、ステーションＤフィードフォワード配給部２２０へ出力する。ステーションＤフィードフォワード配給部２２０は、フィードフォワード配給命令をステーションＤ全体配給部２６０に伝達する。ステーションＤフィードフォワード配給部２２０は、フィードフォワード配給命令を伝達することで、単位時間当たり特定の重量の黄トナーをステーションＤの現像構造体に配給するよう要求する（ステーションＤフィードフォワード配給部２２０）。それにより、ステーションＤ現像構造体から排出された黄トナーが置換され、適切な黄トナー濃度が維持される。
【００３３】
現像ステーションＤの現像構造体内の実際の黄トナー目標濃度を、符号２３０で概括的に示す。現像構造体内の黄トナー粒子の温度、慣らし運転、およびトナー材齢の影響、並びに黄トナー濃度の測定読取り値を得る際に使用するセンサのタイプ（たとえばパッカーセンサ）に起因して、センサは実際の黄トナー濃度を直接に測定できない。そのため、ステーションＤの現像構造体内の現在の黄トナー濃度を表すセンサ読取り値を、温度（２９０）、慣らし運転（２９２）、およびトナー材齢（２９４）の変化に対応して補償または修正する。次に、補償または修正済み黄トナー濃度をステーションＤ目標トナー濃度と結合し（２４０）、エラー信号を生成する。そのエラー信号を、フィードバック配給部２５０に入力する。フィードバック配給部２５０はエラー信号を処理し、フィードバック命令をステーションＤ全体配給部２６０へ出力する。ステーションＤフィードバック命令は、単位時間当たり特定の重量の黄トナーを配給するよう要求する配給命令である（ステーションＤフィードバック配給部２５０）。それにより、温度、慣らし運転、およびトナー材齢の変化が補償または修正され、適切な黄トナー濃度が維持される。
【００３４】
ステーションＤトナーディスペンサによって配給される黄トナーの総重量は、ステーションＤフィードフォワード配給命令と、ステーションＤフィードバック配給命令とを結合することによって決定される。ステーションＤ全体配給部２６０は、ステーションＤフィードフォワード配給命令と、ステーションＤフィードバック配給命令とを結合し、ステーションＤ全体配給命令を出力する。それにより、単位時間当たり特定の重量の黄トナーが、ステーションＤディスペンサからステーションＤ現像構造体へ配給される。黄トナーを適切な重量で配給することにより、黄トナーがステーションＤ現像構造体から排出され受光体上の潜像に付着される（ステーションＤ現像２８０）間にも、ステーションＤ現像構造体のトナー濃度（２７０）は維持される。
【００３５】
次に図５を参照する。現像ステーションＥで受光体に付着させるべきシアントナー重量を、ステーションＥおよび前段のすべてのステーションの画素カウント数に基づいて推定する（３００）。そしてシアントナー重量推定値を、ステーションＥフィードフォワード配給部３２０へ出力する。ステーションＥフィードフォワード配給部３２０は、フィードフォワード配給命令をステーションＥ全体配給部３６０に伝達する。ステーションＥフィードフォワード配給部３２０は、フィードフォワード配給命令を伝達することで、単位時間当たり特定の重量のシアントナーをステーションＥの現像構造体に配給するよう要求する（ステーションＥフィードフォワード配給部３２０）。それにより、ステーションＥ現像構造体から排出されたシアントナーが置換され、適切なシアントナー濃度が維持される。
【００３６】
現像ステーションＥの現像構造体内の実際のシアントナー目標濃度を、符号３３０で概括的に示す。現像構造体内のシアントナー粒子の温度、慣らし運転、およびトナー材齢の影響、並びにシアントナー濃度の測定読取り値を得る際に使用するセンサのタイプ（たとえばパッカーセンサ）に起因して、センサは実際のシアントナー濃度を直接に測定できない。そのため、ステーションＥの現像構造体内の現在のシアントナー濃度を表すセンサ読取り値を、温度（３９０）、慣らし運転（３９２）、およびトナー材齢（３９４）の変化に対応して補償または修正する。次に、補償または修正済みシアントナー濃度をステーションＥ目標トナー濃度と結合し（３４０）、エラー信号を生成する。そのエラー信号を、フィードバック配給部３５０に入力する。フィードバック配給部３５０はエラー信号を処理し、フィードバック命令をステーションＥ全体配給部３６０へ出力する。ステーションＥフィードバック命令は、単位時間当たり特定の重量のシアントナーを配給するよう要求する配給命令である（ステーションＥフィードバック配給部３５０）。それにより、温度、慣らし運転、およびトナー材齢の変化が補償または修正され、適切なシアントナー濃度が維持される。
【００３７】
ステーションＥトナーディスペンサによって配給されるシアントナーの総重量は、ステーションＥフィードフォワード配給命令と、ステーションＥフィードバック配給命令とを結合することによって決定される。ステーションＥ全体配給部３６０は、ステーションＥフィードフォワード配給命令と、ステーションＥフィードバック配給命令とを結合し、ステーションＥ全体配給命令を出力する。それにより、単位時間当たり特定の重量のシアントナーが、ステーションＥディスペンサからステーションＥ現像構造体へ配給される。シアントナーを適切な重量で配給することにより、シアントナーがステーションＥ現像構造体から排出され受光体上の潜像に付着される（ステーションＥ現像３８０）間にも、ステーションＥ現像構造体のトナー濃度（３７０）は維持される。
【００３８】
次に図６を参照する。現像ステーションＦで受光体に付着させるべき黒トナー重量を、ステーションＦおよび前段のすべてのステーションの画素カウント数に基づいて推定する（４００）。そして黒トナー重量推定値を、ステーションＦフィードフォワード配給部４２０へ出力する。ステーションＦフィードフォワード配給部４２０は、フィードフォワード配給命令をステーションＦ全体配給部４６０に伝達する。ステーションＦフィードフォワード配給部４２０は、フィードフォワード配給命令を伝達することで、単位時間当たり特定の重量の黒トナーをステーションＦの現像構造体に配給するよう要求する（ステーションＦフィードフォワード配給部４２０）。それにより、ステーションＦ現像構造体から排出された黒トナーが置換され、適切な黒トナー濃度が維持される。
【００３９】
現像ステーションＦの現像構造体内の実際の黒トナー目標濃度を、符号４３０で概括的に示す。現像構造体内の黒トナー粒子の温度、慣らし運転、およびトナー材齢の影響、並びにトナー濃度の測定読取り値を得る際に使用するセンサのタイプ（たとえばパッカーセンサ）に起因して、センサは実際の黒トナー濃度を直接に測定できない。そのため、ステーションＦの現像構造体内の現在の黒トナー濃度を表すセンサ読取り値を、温度（４９０）、慣らし運転（４９２）、およびトナー材齢（４９４）の変化に対応して補償または修正する。次に、補償または修正済み黒トナー濃度をステーションＦ目標トナー濃度と結合し（４４０）、エラー信号を生成する。そのエラー信号を、フィードバック配給部４５０に入力する。フィードバック配給部４５０はエラー信号を処理し、フィードバック命令をステーションＦ全体配給部４６０へ出力する。ステーションＦフィードバック命令は、単位時間当たり特定の重量の黒トナーを配給するよう要求する配給命令である（ステーションＦフィードバック配給部４５０）。それにより、温度、慣らし運転、およびトナー材齢の変化が補償または修正され、適切な黒トナー濃度が維持される。
【００４０】
ステーションＦトナーディスペンサによって配給される黒トナーの総重量は、ステーションＦフィードフォワード配給命令と、ステーションＦフィードバック配給命令とを結合することによって決定される。ステーションＦ全体配給部４６０は、ステーションＦフィードフォワード配給命令と、ステーションＦフィードバック配給命令とを結合し、ステーションＦ全体配給命令を出力する。それにより、単位時間当たり特定の重量の黒トナーが、ステーションＦディスペンサからステーションＦ現像構造体へ配給される。黒トナーを適切な重量で配給することにより、黒トナーがステーションＦ現像構造体から排出され受光体上の潜像に付着される（ステーションＦ現像４８０）間にも、ステーションＦ現像構造体のトナー濃度（４７０）は維持される。
【００４１】
図７〜図８に、受光体上の潜像の現像に要するトナー重量の、画素カウント数に基づく推定に関するフィードフォワードフローチャートを示す。画素カウント数は、受光体上の潜像の各セクタにおける領域カバレージ（被覆度）を表す。イメージ処理コントローラ（印刷機構３０内に備えられていることが好ましい）を通じて制御部５０から、マジェンタ、黄、シアン、および黒に関する画素カウント数を得た後に、潜像の各セクタの現像に要するマジェンタトナー、黄トナー、シアントナー、および黒トナーの重量を確認できる。該セクタのために各現像構造体から受光体へ移動される各トナーの総重量を用いて、各ステーションに関する全体フィードフォワード配給を決定する。続いてその決定を、各ステーションのフィードバック配給と結合し、ステーション全体配給を算出する。
【００４２】
各現像構造体内のトナー濃度を維持するには、その情報が必要である。トナー濃度（％ＴＣ）は、（トナー重量）÷（キャリヤ重量）に等しい。
【００４３】
各セクタのマジェンタ、黄、シアン、および黒の画素カウント数は、それぞれｍ、ｙ、ｃ、およびｋで表し、それぞれ符号５０２、５１２、５４０、および６００で概括的に示す。マジェンタ、黄、シアン、および黒のカウント数当たりの領域カバレージはそれぞれ、σｍ、σｙ、σｃ、およびσｋで表す。
【００４４】
マジェンタ現像ステーションに達した時点で受光体（ｐ／ｒ）は完全にむき出しであるから、潜像のセクタの現像に必要なマジェンタの重量は以下の式で決定される。
【００４５】
【数１】
0004441092.tif 000002
ここで、Mｍは一つのセクタ中のマジェンタ重量である。Ｍｍは、むき出しの受光体上の単位面積当たりのマジェンタ重量（Ｍ／Ａ）である（５０４）。ｍは、該セクタのマジェンタ画素カウント数である。σｍは、マジェンタのカウント数当たりの領域カバレージである。そしてｍσｍは、該セクタにおける領域カバレージである（５０２）。むき出しの受光体上の単位面積当たりのマジェンタ重量（５０４）と、該セクタの領域カバレージ（５０２）との結合を、符号５０６で示す。各セクタのマジェンタ重量を合計する（５０８）ことにより、全セクタにおけるマジェンタ重量の総和（５１０）が算出される。
【００４６】
潜像の現像に必要な黄トナー重量を推定するには、むき出しの受光体上に付着させる黄トナー（黄推定５１４）と、受光体のマジェンタトナーカバー領域に付着させる黄トナー（赤推定５２２）との両方を考慮に入れなければならない。潜像のセクタの現像に必要な黄トナーの重量は、以下の式で決定される。
【００４７】
【数２】
0004441092.tif 000003
ここで、Mｙは一つのセクタ中の黄トナー重量である。Ｍｙは、むき出しの受光体上の単位面積当たりの黄トナー重量（Ｍ／Ａ）である（５１６）。ｍは、該セクタのマジェンタ画素カウント数である。ｙは、該セクタの黄画素カウント数である。σｙは、黄トナーの画素カウント数当たりの領域カバレージである。ｙσｙは、該セクタの黄の領域カバレージである（５１２）。そしてδｙｍは、（マジェンタ上の黄トナー重量）÷（むき出しの受光体上の黄トナー重量）である。σｙおよびδｙｍの両数は、定数である。定数σｙは、配給に関する各更新のあいだに印刷されるセクタ数によって決定され、したがって受光体のすべての印刷可能領域を考慮に入れている。定数δｙｍは、現像済みトナーを透過することによる露光光散乱による重量損失比であり、トナーサイズ、色素、充填率（loading）、および形状を含む要因に依存する。
【００４８】
むき出しの受光体上の単位面積当たりの黄トナー重量（Ｍ／Ａ）（５１６）と、黄トナー推定（５１４）（黄の領域カバレージ５１２に基づく）との結合により、該セクタ内の黄トナー重量が得られる（５１８）。マジェンタ上の単位面積当たりの黄トナー重量（５２４）と、赤推定５２２（マジェンタおよび黄による領域カバレージに基づく）との結合により、マジェンタ上の黄トナー重量が得られる（５２６）。各セクタの黄トナー重量を合計すること（５２０および５２８）により、全セクタにおける黄トナー重量の総和（５３０）が算出される。
【００４９】
潜像の現像に必要なシアン重量を推定するには、むき出しの受光体上に付着させるシアントナー（シアン推定５４４）と、受光体のマジェンタトナーカバー領域に付着させるシアントナー（青推定５５２）と、受光体の黄トナーカバー領域に付着させるシアントナー（緑推定５６０）と、マジェンタおよび黄の両トナーがカバーする領域に付着させるシアントナー（加工黒推定５７０）とを考慮に入れなければならない。潜像のセクタの現像に必要なシアントナーの重量は、以下の式で決定される。
【００５０】
【数３】
0004441092.tif 000004
ここで、Mｃは一つのセクタ中のシアン重量である。Ｍｃは、むき出しの受光体上の単位面積当たりのシアン重量（Ｍ／Ａ）である（５４４）。ｍは、該セクタのマジェンタ画素カウント数である。ｙは、該セクタの黄画素カウント数である。ｃは、該セクタのシアン画素カウント数である。σｃは、シアンのカウント数当たりの領域カバレージである。ｃσｃは、該セクタのシアンの領域カバレージである（５４０）。δｃｙは、（黄トナー上のシアン重量）÷（むき出しの受光体上のシアン重量）である。δｃｍは、（マジェンタ上のシアン重量）÷（むき出しの受光体上のシアン重量）である。そしてδｃｍｙは、（マジェンタおよび黄トナー上のシアン重量）÷（むき出しの受光体上のシアン重量）である。
【００５１】
σｃ、δｃｙ、δｃｍ、およびδｃｍｙは、定数である。定数σｃは、配給に関する各更新のあいだに印刷されるセクタ数によって決定され、したがって受光体のすべての印刷可能領域を考慮に入れている。定数δｃｙは、黄トナー上で現像されるシアンの重量損失比である。定数δｃｍは、マジェンタ上で現像されるシアンの重量損失比である。定数δｃｍｙは、赤（マジェンタおよび黄）上で現像されるシアンの重量損失比である。
【００５２】
むき出しの受光体上の単位面積当たりのシアン重量（Ｍ／Ａ）（５４４）と、シアントナー推定（５４２）（シアンの領域カバレージ５４０に基づく）との結合を、符号５４６で示す。マジェンタ上の単位面積当たりのシアン重量（Ｍ／Ａ）（５５４）と、青推定５５２（マジェンタおよびシアンによる領域カバレージに基づく）との結合を、符号５５６で示す。黄トナー上の単位面積当たりのシアン重量（Ｍ／Ａ）（５６２）と、緑推定５６０との結合を、符号５６４で示す。赤上の単位面積当たりのシアン重量５７２と、加工黒推定５７０との結合を、符号５７４で示す。各セクタのシアン重量を合計すること（５４８、５５８、５６６、および５７６）により、全セクタにおけるシアン重量の総和（５８０）が算出される。
【００５３】
潜像の現像に必要な黒トナー重量を推定するには、以下を考慮に入れなければならない：（１）むき出しの受光体上に付着させる黒トナー（黒推定５９４）；（２）受光体のマジェンタトナーカバー領域に付着させる黒トナー（マジェンタ上黒推定５８２）；（３）マジェンタおよびシアンの両トナーがカバーする領域に付着させる黒トナー（青上黒推定５８４）；（４）受光体の黄トナーカバー領域に付着させる黒トナー（黄上黒推定５８６）；（５）マジェンタおよび黄の両トナーがカバーする領域に付着させる黒トナー（赤上黒推定５８８）；（６）受光体のシアントナーカバー領域に付着させる黒トナー（シアン上黒推定５９０）；（７）黄およびシアンの両トナーがカバーする領域に付着させる黒トナー（緑上黒推定５９２）；（８）マジェンタトナー、黄トナー、およびシアントナーがカバーする領域に付着させる黒トナー（加工黒上黒推定５９６）。潜像のセクタの現像に必要な黒トナーの重量は、以下の式で決定される。
【００５４】
【数４】
0004441092.tif 000005
ここで、Mｋは一つのセクタ中の黒トナー重量である。Ｍｋは、むき出しの受光体上の単位面積当たりの黒トナー重量（Ｍ／Ａ）である（５９４）。ｍは、該セクタのマジェンタ画素カウント数である（５０２）。ｙは、該セクタの黄画素カウント数である（５１２）。ｃは、該セクタのシアン画素カウント数である（５４０）。ｋは、該セクタの黒画素カウント数である。σｋは、黒トナーのカウント数当たりの領域カバレージである。ｋσｋは、該セクタの黒トナーの領域カバレージである（６００）。δｋｍは、（マジェンタ上の黒トナー重量）÷（むき出しの受光体上の黒トナー重量）である。δｋｙは、（黄上の黒トナー重量）÷（むき出しの受光体上の黒トナー重量）である。δｋｃは、（シアン上の黒トナー重量）÷（むき出しの受光体上の黒トナー重量）である。δｋｍｙは、（マジェンタおよび黄（赤）上の黒トナー重量）÷（むき出しの受光体上の黒トナー重量）である。δｋｍｃは、（マジェンタおよびシアン（青）上の黒トナー重量）÷（むき出しの受光体上の黒トナー重量）である。δｋｙｃは、（黄およびシアン（緑）上の黒トナー重量）÷（むき出しの受光体上の黒トナー重量）である。そしてδｋｍｙｃは、（マジェンタ、黄、およびシアン（加工黒）上の黒トナー重量）÷（むき出しの受光体上の黒トナー重量）である。
【００５５】
σｋ、δｋｙ、δｋｍ、δｋｃ、δｋｍｙ、δｋｍｃ、δｋｙｃ、およびδｋｍｙｃは、定数である。定数σｋは、配給に関する各更新のあいだに印刷されるセクタ数によって決定され、したがって受光体のすべての印刷可能領域を考慮に入れている。定数δｋｍは、マジェンタ上で現像される黒トナーの重量損失比である。定数δｋｙは、黄上で現像される黒トナーの重量損失比である。定数δｋｃは、シアン上で現像される黒トナーの重量損失比である。定数δｋｍｙは、赤（マジェンタおよび黄）上で現像される黒トナーの重量損失比である。定数δｋｍｃは、青（マジェンタおよびシアン）上で現像される黒トナーの重量損失比である。定数δｋｙｃは、緑（黄およびシアン）上で現像される黒トナーの重量損失比である。定数δｋｍｙｃは、加工黒（マジェンタ黄、およびシアン）上で現像される黒トナーの重量損失比である。
【００５６】
むき出しの受光体上の単位面積当たりの黒トナー重量（Ｍ／Ａ）（６３８）と、黒トナー推定（５９４）（黒トナーの領域カバレージ６００に基づく）との結合を、符号６４０で示す。マジェンタ上の黒トナー重量（６０２）と、マジェンタ上黒推定５８２（黒およびマジェンタによる領域カバレージに基づく）との結合を、符号６０４で示す。青上の黒トナー重量６０８と、青上黒推定（黒、マジェンタ、およびシアンによる領域カバレージに基づく）との結合を、符号６１０で示す。黄上の黒トナー重量（６１４）と、黄上黒推定５８６（黒および黄による領域カバレージに基づく）との結合を、符号６１６で示す。赤上の黒トナー重量６２０と、赤上黒推定５８８（黒、マジェンタ、および黄による領域カバレージに基づく）との結合を、符号６２２で示す。シアン上の黒トナー重量６２６と、シアン上黒推定５９０（黒およびシアンによる領域カバレージに基づく）との結合を、符号６２８で示す。緑上の黒トナー重量６３２と、緑上黒推定５９２（黒、黄、およびシアンによる領域カバレージに基づく）との結合を、符号６３４で示す。加工黒上の黒トナー重量６４４と、加工黒上黒推定５９６（黒、シアン、黄、およびマジェンタによる領域カバレージに基づく）との結合を、符号６４６で示す。各セクタの黒トナー重量を合計すること（６０６、６１２、６１８、６２４、６３０、６３６、６４２、および６４８）により、全セクタにおける黒トナー重量の総和（６５０）が算出される。
【００５７】
潜像の現像に必要な全トナーの重量が以上で検出されるので、各ステーションは必要なフィードフォワード配給命令を出すことができる。
【００５８】
図９〜図１１を参照しながら、必要とされるフィードバック配給を実施するフィードバックループを以下に詳述する。前述のとおりフィードバック構成は、各現像構造体内のトナー濃度のセンサ読取り値に影響する３つの要因（温度、慣らし運転、およびトナー材齢）を考慮に入れるために必要とされる。各現像材料ハウジング内でトナー濃度の感知に使用するセンサは、パッカーセンサであることが好ましい。パッカーセンサは一般的に、活性磁界を用い、現像材料を感知ヘッドに対して一定に配置させる。その磁界は、ソレノイドのフェライト磁心に既知の電流を印加することによって生成する。一定期間後に電流源をオフにし、電流が一定の基準値に減衰するまでの時間を記録する。感知面に接触している材料が、パッカー回路の有効インダクタンスに影響し、センサが記録する減衰時間がそれによって影響される。トナー濃度が上昇するにつれてインダクタンスは低下し、トナー濃度が低下するにつれてインダクタンスは上昇する。
【００５９】
数学的モデルに従って計算することによって、その減衰時間をトナー濃度値に関連付け、その値をフィードバックに使用する。パッカーセンサのもう一方の出力は、ソレノイドにおける初期電圧である。この電圧を上記所定の電流と共に用いて、ソレノイドの抵抗値を算出する。抵抗値を知ることは、以下の２つの理由に基づき有用である：（１）抵抗値を温度に対して校正することが可能なので、パッカーセンサを温度センサとしても使用できる；（２）温度の関数としてのその抵抗値の変動は、減衰時間に直接に影響する。したがって、温度変化を考慮に入れない場合、温度変化が、パッカーによるトナー濃度（ＴＣ）読取り値において誤差を発生させる。さらに、この温度誘発誤差の大きさは、センサ面に接触する材料の種類に依存する（たとえば現像材料の場合と空気の場合とでは異なる）。したがって、パッカーセンサの温度修正は、パッカー回路の抵抗性と、センサ面に接触する材料（すなわち、回路の有効インダクタンス）との両方に依存する。
【００６０】
温度変化によるＴＣ修正のモデルは、以下のとおりである。
【００６１】
【数５】
0004441092.tif 000006
ここで、ＴＣＰａｃｋｅｒは、％ＴＣ単位のパッカーセンサ読取り値である。Ｔは、パッカー温度（たとえば摂氏の度数）である。ＴＲＥＦは、基準温度（たとえば℃）である。ＫＴは、％ＴＣ／℃単位の温度修正ゲインである。Ｌは、パッカーインダクタンス（ｍＨ単位であることが好ましい）である。ＬＲＥＦは、基準インダクタンス（ｍＨ単位であることが好ましい）である。ＫＴＬは、％ＴＣ／（℃＊ｍＨ）単位の、温度−インダクタンス相互作用修正ゲインである。
【００６２】
トナー濃度読取り値は、温度およびインダクタンスが変動するにつれて変化する。公称インダクタンス（１ｍＨ〜３ｍＨの範囲内）をＬＲＥＦとして仮定し、公称温度（２５℃〜３５℃の範囲内）をＴＲＥＦとして仮定することにより、ＫＴおよびＫＴＬが決定される。インダクタンス基準値は、現像構造体内のトナータイプによって変化する。公称温度は一定であり、好ましくは上記範囲内である。したがってＫＴおよびＫＴＬは、選択した公称温度および選択した公称インダクタンスに基づいて変化する。
【００６３】
パッカーＴＣ測定値は、減衰時間に基づく。抵抗部材およびインダクタンス部材を有する簡素な回路において減衰時間は、抵抗値（温度に依存する）およびインダクタンス値（材料に依存する）の比率に比例する。したがって、トナーのインダクタンスおよび公称温度がわかっていれば、ＫＴおよびＫＴＬは、現像材料中のパッカーセンサが備える抵抗およびインダクタンス回路における電圧減衰時間に基づいて算出できる。ＫＴおよびＫＴＬは、不揮発性メモリ内に記憶されることが好ましい。
【００６４】
図９に示すとおり、パッカーセンサを初期化する（６６０）。続いて、現像構造体内の温度を読み取り（６６２）、公称温度と現在の温度との差を検出する（６６４）。次に、電流源をオフにし（６６５）、インダクタンス値を読み取る（６６６）。それにより、公称インダクタンスと現在のインダクタンスとの差を確認できる。パッカーセンサによるトナー濃度の読取り値を修正するためのΔＴＣＴＬ修正値を、上記式を用いて算出する（６６７）。続いてΔＴＣＴＬ修正値を、図３〜図６のフィードバック構成（１９０、２９０、３９０、４９０）内で使用する。
【００６５】
前述のように、各現像構造体のトナー濃度の制御は、現像材料の磁気インダクタンスの正確な測定に依存する。トナー濃度が変化すると、パッカーセンサ周辺の磁気材料−非磁気材料の比率が変化し、センサがその変化をインダクタンスにおいて測定する。経験上、新品のトナー現像材料を用いた場合、実際のトナー濃度に変化がないのに、パッカーセンサのトナー濃度読取り値に大きな変化が生じることが示されている。この変化は、現像材料の慣らし運転に起因する。慣らし運転時には、キャリヤビーズに対する機械的作用がビーズ上の隆起を除去するため、材料の性質に変化が生じる。したがって、各現像構造体内に適切なトナー濃度を維持するには、各タイプの現像材料に応じて慣らし運転に関する補償を実施するよう、トナー濃度の推定値を調節しなければならない。それは、以下の式を用いて実施する。
【００６６】
【数６】
0004441092.tif 000007
Ａ、Ｂ、およびＣの値は現像材料の各タイプによって異なり、それらの値は、各現像材料に関連して不揮発性メモリ内に記憶されていることが好ましい。それらの値は、印刷枚数をトナー濃度誤差と比較することによって決定できる。Ｃは一定値であり、Ａは安定状態値であり、Ａ＊Ｂは、安定状態値と初期値との差である。
【００６７】
図１０に示すように、パッカーセンサを初期化する（６７０）。次に、印刷枚数を読み取る（６７２）。慣らし運転に関するトナー濃度の修正値を、上記式を用いて算出する（６７４）。そのΔＴＣＢ修正値６７６を、図３〜図６のフィードバックループ（１９２、２９２、３９２、４９２）内で使用する。続いて、印刷枚数をインクリメントし（６７８）、上記工程を繰り返す。
【００６８】
前述のようにパッカーセンサは、現像材料の磁気透過性を用いてトナー濃度（ＴＣ）を測定する。パッカーセンサは、活性磁界を用いて、現像材料を感知ヘッドに対して一定に配置させる。その磁界は、フェライト磁心を有するソレノイドに既知の電流を印加することによって生成する。一定期間後に電流源をゼロに切り換え、電流が一定の基準値に減衰するまでの時間を記録する。減衰時間は現像材料の磁気透過性に依存し、その磁気透過性はＴＣに依存する。この依存構造の基礎となるメカニズムは、２つの組成物から成る現像材料が、実質的にプラスチック（非透過性）のトナーと、基本的にフェライト（透過性）であるキャリヤとで構成されていることによって成り立っている。トナー濃度が高いと、現像材料の透過性は低く、減衰時間が長くなる。この依存構造の特徴が存在することにより、トナー濃度を減衰時間の関数として算出することが可能である。
【００６９】
トナー濃度が変化するにつれて、パッカーセンサ周辺の磁気材料−非磁気材料の比率が変化し、センサがその変化をインダクタンスにおいて測定する。さまざまな領域カバレージで長時間運転すると、実際のトナー濃度に変化がなくても、パッカーセンサのトナー濃度読取り値に重大な変化が生じる。それは、トナー材齢が減衰時間に影響し、それによりトナー濃度の測定値に影響することを示す。パッカートナー濃度読取り値の変化は、現像構造体内での平均トナー滞留時間に忠実に相関する。平均トナー材齢は、現在のトナー濃度（パッカーセンサの読取りどおり）と、画素カウント数によって測定される現像によるトナー損失量とを用いて算出される。トナー材齢推定値は、以下の式によって計算できる。
【００７０】
【数７】
0004441092.tif 000008
ＤＭＡは、均質（solid）イメージにおける単位面積当たりの現像重量である。周期は、ＴＣ更新レートである。定数は、印刷速度（１分当たりの枚数であることが好ましい）およびイメージ面積を考慮に入れたものである。トナー材齢推定値には、トナーの一部が現像構造体から排出されたことと、周期間に残存トナーの材齢が増加したこととの認識を含む。新しく追加したトナーは材齢がゼロであり、上記式の適用を受けない。
【００７１】
図１１に示すとおり、パッカーセンサを初期化する（６８０）。次に、現像構造体内のトナー材齢を読み取り（６８２）、トナー濃度の修正値を以下の式を用いて算出する（６８４）。
【００７２】
【数８】
0004441092.tif 000009
ＡＴＡおよびＢＴＡの値は、トナー濃度を、トナー材齢（領域カバレージ）の関数として比較することによって決定される。ここでＡＴＡが切片であり、ＢＴＡが勾配である。ΔＴＣＴＡ修正値６８４を、図３〜図６のフィードバックループ（１９４、２９４、３９４、４９４）内で使用する。
【００７３】
温度補償を適用した後に、各対応のステーションに関する温度補償推定値が供給される（１９１、２９１、３９１、４９１）。温度補償に加えて慣らし運転補償を適用した後、温度補償および慣らし運転補償の両方を考慮に入れた推定値が、各対応のステーションに関して供給される（１９３、２９３、３９３、４９３）。
【００７４】
各対応のステーションにおいて温度補償、慣らし運転補償、およびトナー材齢補償を適用した後、各対応のステーションのトナー濃度に関する最終的な推定値が供給される（１９５、２９５、３９５、４９５）。各対応のステーションにおいてそれらの最終推定値を、対応の目標ステーショントナー濃度値（１３０、２３０、３３０、４３０）と結合し、両値の差（エラー）を用いて、対応のステーションフィードバック配給命令を決定する。各ステーションのフィードフォワード配給命令と、対応のフィードバック配給命令とを結合し、各ステーションにおいてステーション全体配給命令を生成する。
【００７５】
センサに影響する３つの要因すべて（温度、慣らし運転、およびトナー材齢）に関して補償することが好ましいが、トナー濃度制御システムのフィードバック構成の他の実施形態では、上記要因のうちの１つまたは２つの組み合わせのみに関して補償することも考えられる。
【００７６】
要約すると、各色の画素カウント数を用いて、単位時間当たりに現像されるトナー重量の推定値を生成する。この値からフィードフォワード命令を算出して、特定時間内に特定トナー量を配給するようにする（ステーションフィードフォワード配給）。単位時間当たりに現像されるトナー重量の推定値にエラーが発生するため、ステーション目標値を基準としたエラー値（ステーション目標値と、パッカーセンサまたはステーションフィードバック配給からのトナー濃度推定値との差異）に基づいて、配給レートを上昇させる。それにより、ステーション全体配給（ステーション全体配給命令）が実施され、適切なトナー濃度が維持される。
【００７７】
特定の好適な実施形態に関連して本発明を詳細に説明したが、当業者にはさまざまな修正および変形が明らかであると認識される。当業者が想到し得るそのような修正および実施形態のすべてを、添付の請求項の範囲内に含むことを意図する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  フィードフォワードトナー濃度制御システムを組込み可能なデジタル印刷システムを示す図である。
【図２】  図１に示す印刷システムを示す全体的ブロック図である。
【図３】  本発明による、第一現像ステーションにおけるフィードフォワードおよびフィードバックの両トナー濃度制御を示すブロック図である。
【図４】  本発明による、第二現像ステーションにおけるフィードフォワードおよびフィードバックの両トナー濃度制御を示すブロック図である。
【図５】  本発明による、第三現像ステーションにおけるフィードフォワードおよびフィードバックの両トナー濃度制御を示すブロック図である。
【図６】  本発明による、第四現像ステーションにおけるフィードフォワードおよびフィードバックの両トナー濃度制御を示すブロック図である。
【図７】  本発明による、第一、第二、および第三現像ステーションにおけるトナー重量推定を示すフローチャートである。
【図８】  本発明による、第四現像ステーションにおけるトナー重量推定を示すフローチャートである。
【図９】  本発明による、各現像ステーションにおける温度フィードバックトナー濃度制御を示すフローチャートである。
【図１０】  本発明による、各現像ステーションにおける慣らし運転フィードバックトナー濃度制御を示すフローチャートである。
【図１１】  本発明による、各現像ステーションにおけるトナー材齢フィードバックトナー濃度制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００  ステーションＣのカウント数に基づくトナー重量推定、１２０  ステーションＣフィードフォワード配給、１３０  ステーションＣ目標、１４０  エラー、１５０  ステーションＣフィードバック配給、１６０  ステーションＣ全体配給、１７０  ステーションＣ現像構造体トナー濃度、１８０  ステーションＣ現像、１９０  温度補償、１９２  慣らし運転補償、１９４  トナー材齢補償。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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