调色剂分配系统及其控制方法

专利名称：调色剂分配系统及其控制方法
技术领域：
本发明的各方面涉及一种调色剂分配系统以及一种控制该调色剂分配系 统的方法。
背景技术：
在成像设备(例如，打印机、影印机、传真机或多功能产品)的常规的电 子照相打印过程中，感光体(即，感光鼓)被充电，然后用与原始图像相应的光 图案曝光，从而感光体的表面被选择性地放电以形成潜像。在潜像被记录在 感光体上之后，显影剂材料被施加到感光体上，以显影所述潜像。调色剂颗 粒附着到潜像上以在感光体上形成调色剂图像。然后，调色剂图像被从感光 体转印到例如纸张的打印介质上。然后通过熔合单元将调色剂颗粒熔合到纸 张内，以在纸张上固定永久图像。
成像设备(例如，数字电子照相打印机和复印机)中的处理控制软件可对 每页的象素的实际数目进行计数。利用象素计数来估算在显影图像过程中使 用的调色剂的量。使用表示消耗的调色剂的量的估算值在双组分显影系统中
控制向显影剂容器(developer housing)添加调色剂的过程，并且在单组分显影 系统中指示调色剂盒中的调色剂的余量。在双组分显影系统中，例如，在成 像设备操作的同时,调色剂的浓度保持均匀，以保持打印质量。为了实现这个 目标，在整个打印过程中，可以按照可控的形式将调色剂加到显影剂容器中。 在单组分显影系统中，监视调色剂的消耗，当几乎达到"用尽"(end of life) 条件时，向用户发出警告信号。
然而，当只使用象素计数时，不能记录不同类型的图像，例如文本/线、 半色调图像和实体区域图像，而这些图像消耗不同量的调色剂。由于边缘场 显影效应(fringe field development effect),对于相同的象素数量，不同类型的 图像消耗不同量的调色剂。因此，仅使用象素计数的估算方法不准确。
第6,810,218号美国专利公布了一种使用象素计数和象素转换计数对不 同类型的图像进行估算的方法。在这种方法中，使用转换计数(激光打开/关闭 或激光关闭/打开)和象素计数之间的比率来确定哪种类型的图像是在感光体 上曝光最多的。然后，根据图像的类型将每个象素所使用的不同的调色剂量 结合到算法中，以对调色剂的使用进行更好的估算。
第6,810,218号美国专利的主要特点是提供一种在算法中使用象素计数 和转换计数对单组分显影系统中的调色剂使用量进行更准确地估算的方法。 所述算法用于产生反映接近于实际的调色剂剩余比例(％ )的值的更准确的气 压计(gas gauge)。当打印机被硬停(hard stop)时(即，当气压计指示0 %而打印 机停止时)，如果气压计是准确的，则实际的剩余调色剂比例接近0。然而， 第6，810，218号美国专利没有公开在分配系统中使用转换计数和象素计数来 补充双组分显影系统中消耗的调色剂的算法。
第6,374,064号美国专利公开了 一种在算法中根据象素分配、调色剂浓度 (TC)分配和补偿分配(patch dispensing)的结合进行控制以补充当显影潜像时 消耗的调色剂的分配系统。所述分配系统在双组分显影系统中以可控的形式 补充消耗的调色剂。然而，所述分配系统仅使用象素计数而不管在图像中那 种类型的图像是主要的。这种分配系统还仅使用 一个分配率而不管打印工作 长度(print job length),即，不管打印工作长度是长还是短，或不管打印工作 是否连续。由于不考虑工作长度，所以所述分配系统可能会不能准确地确定 将要被分配的调色剂的量来补充消耗的调色剂。

发明内容
因此，本发明的 一方面在于提供一种调色剂分配系统以及一种用于控制 该调色剂分配系统的方法，所述调色剂分配系统及控制该调色剂分配系统的 方法用于调色剂浓度控制，以分配合适量的调色剂，从而将显影剂材料的调 色剂浓度保持在合适的水平。
本发明的另一方面在于提供一种调色剂分配系统以及一种用于控制该调 色剂分配系统的方法，所述调色剂分配系统及控制该调色剂分配系统的方法 用于在电子照相打印过程中进行准确的调色剂消耗监视，以提供关于调色剂 的剩余量和使用量的准确信息。
本发明的其它方面和/或优点 一部分将在下面的描述中进行阐述， 一部分 将通过描述而显而易见，或者可通过本发明的实施而了解。
本发明的上述和/或其它方面可通过提供一种用于控制调色剂分配系统的方法来实现，所述方法包括以下步骤确定对应于象素计数的第一分配时 间，第一分配时间已根据打印图像的每页的转换计数与象素计数的比率进行
剂浓度的差的第二分配时间；基于打印工作长度信息确定分配率；基于分配 率和总分配时间计算调色剂分配量，其中，总分配时间等于第一分配时间和 第二分配时间之和；基于计算的调色剂分配量将调色剂添加到显影剂容器中。 本发明的上述和/或其它方面也可通过提供一种调色剂分配系统来实现， 所述调色剂分配系统用于成像设备，并具有显影剂容器和调色剂盒，所述调 色剂分配系统包括可旋转的螺旋钻，被设置在调色剂盒中，用于分配调色 剂；分配电机，用于使螺旋钻旋转以将调色剂分配到显影剂容器中；调色剂 浓度传感器，用于测量显影剂容器中的显影剂材料的调色剂浓度；逻辑电路， 用于测量打印的图像的每页的象素计数和转换计数；打印机控制器，基于与 象素计数对应的第 一分配时间确定调色剂分配量。第 一分配时间根据由逻辑 电路测量的转换计数与象素计数的比率调整，第二分配时间对应于由调色剂 浓度传感器测量的调色剂浓度与目标调色剂浓度的差，分配率对应于打印工 作长度信息，控制分配电机操作以向显影剂容器添加调色剂。


通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的这些和/或其它方面和 优点将变得清楚并更加容易理解，其中
图1示出了成像设备的基本元件；
图2示出了根据本发明的示例性实施例的调色剂分配系统的示意性构
造；
图3是示出根据本发明的示例性实施例的调色剂分配系统的操作的控制 流程图4是示出图3中所示的如何从转换计数与象素计数的比率计算调整的 象素分配时间的表；
图5是示出图3中所示的如何从调色剂浓度(TC)计算自动调色剂控制 (ATC)分配时间增量的表；
图6是示出图3中所示的分配率和打印工作长度之间的关系的表。
具体实施例方式
现在将详细说明本发明的各个实施例，其例子在附图中示出，其中，相 同的标号始终指示相同的元件。以下参照附图描述实施例以解释本发明。
图1示出了根据本教导的示例性实施例的成像设备的基本元件。在电子 照相打印过程中，首先，充电辊10为感光体11充电。可使用电晕器或充电
器(scorotron)来代替充电辊10 。
激光扫描单元12按照与将要被打印的图像对应的图案选择性地对感光 体11放电。可使用光栅输出扫描器(ROS)来代替激光扫描单元12。
激光扫描单元12通常包括激光源和旋转多面镜(未显示)，并且激光扫描 单元12对充电的感光体11的特定部分放电。激光源根据接收到的数字图像 数据被调制(打开和关闭)，旋转多面镜使来自激光源的调制的激光束沿着快速 扫描方向运动。
在激光扫描单元12对感光体11的特定部分^:电之后，显影剂辊13在放 电区显影(DAD)系统中显影感光体11的放电的部分。显影剂材料17中的调 色剂颗粒被吸引到感光体11的放电部分上。供应辊18从显影剂容器16中将 显影剂材料17供应到显影剂辊13。调节刀片19接触显影剂辊13,以通过调 节被供应到显影剂辊13的表面上的显影剂材料17而在显影剂辊13的表面上 均匀地形成显影剂层。调色剂盒20被设置在显影剂容器16之上，用于向显 影剂容器16中添加调色剂。作为传送件，可旋转的螺旋钻21被设置在调色 剂盒20的中部。随着螺旋钻21的旋转，调色剂盒20中的调色剂颗粒22被 添加到显影剂容器16中。附着到感光体11上的显影剂材料17随后被传送到 转印辊14，以使附着的显影剂材料17被电转印到例如纸张的打印介质上， 从而在纸张上形成调色剂图像。可使用转印电晕器来代替转印辊14。然后， 其上形成调色剂图像的纸张通过使调色剂图像熔合到纸张上的熔合辊15,以 形成永久图像。
图2示出了根据本发明的示例性实施例的调色剂分配系统100的示意性 构造。图3是示出根据本发明的示例性实施例的调色剂分配系统的操作的控 制流程图。调色剂分配系统100包括显影剂单元、调色剂盒20、打印机控制 器30、现场可编程门阵列(FPGA)40、分配电机50、调色剂浓度(TC)传感器 60和气压计70。在其它的实施例中，打印机控制器30可包括FPGA 40和/ 或TC传感器60。另一种方案是，打印机控制器30可包括微处理器、计算机或其它合适的计算装置。
如图2和图3所示，打印机控制器30产生与将要被打印在打印介质上的 图像对应的电子象素流(视频数据)。然后，打印机控制器30将视频数据传输 到激光扫描单元12。打印机控制器30还将视频数据传输到逻辑电路，例如 FPGA40。 FPGA40对每页的象素进行计数(象素计数)，并对转换进行计数(转 换计数)。视频数据被传输到FPGA40中的象素计数器。象素计数器对页面上 处于"ON"状态的象素保持追踪。FPGA中的另一计数器是沿着水平扫描方 向对从T到"0"(从ON到OFF)或从"0"到T (从OFF到ON)的转换 进行计数的转换计数器寄存器。打印机控制器30从FPGA 40接收每页的象 素计数和转换计数。
根据各个实施例及如图3所示，本教导包含一种控制调色剂分配系统的 方法。该方法可包括使用算法来确定将要被添加到显影剂材料中的调色剂的 量。在操作步骤S100中，打印机控制器30计算每页的转换计数与象素计数 之间的比率(具体地讲，转换计数与象素计数的比率)。三种类型的图像(即， 实体图像、文本/线图像和半色调图像)的转换计数与象素计数之间的各个比率 4皮jt匕^同。
由于沿着实体图像(solid image)的快速扫描方向在两个边缘上只存在两 个转换(从OFF到ON的转换和从ON到OFF的转换)，同时在大图像中(bulk image)象素总是处于"ON"状态，所以实体图像的转换计数与象素计数的比 率是最低的。由于在半色调图像中存在大量的转换，所以半色调图像的转换 计数与象素计数的比率是最高的。文字/线图像的转换计数与象素计数的比率 高于实体图像的转换计数与象素计数的比率，但低于半色调图像的转换计数 与象素计数的比率。不同类型的图像(例如，实体图像、线图像和半色调图像) 的不同的转换计数与象素计数的比率(例如按百分比算)通过实验被准确确定。 例如，可确定100%(纯)实体图像、100%文本/线图像和100%半色调图像的 转换计数与象素计数的比率，然后可以将确定的比率设为设定点。也可以确 定不同比例的实体图像、文本/线图像和半色调图像的转换计数与象素计数的 比率。
在操作步骤si10中，打印机控制器30通过使用在操作步骤S100中确 定的转换计数与象素计数的比率调整与象素计数对应的象素分配时间来确定 第一分配时间，如图4所示。更具体地讲，第一分配时间是转换计数与象素
计数的比率(a g)和对应于象素计数的象素分配时间A的乘积。对应于象素 计数的象素分配时间A从对应于象素计数的螺旋钻的转数(rotation count) 得到。对于相同的象素计数，不同类型的图像消耗不同量的调色剂，因此， 必须对不同类型的图像应用不同的分配时间。更具体地讲，对于特定的象素 计数，由于边缘场显影效应("fringe field" development effect),半色调图像的 分配时间是最长的，实体图像的分配时间是最短的，文本/线图像的分配时间 在半色调图像的分配时间和实体图像的分配时间之间。根据每页的转换计数 与象素计数的比率，能够大致地确定在该页上在这些不同类型的图像中哪一 种图像是最主要的，并且对这种最主要类型的图像应用对应的分配时间。
第一分配时间是分配系统中的原有的(original)。由于当前的调色剂浓 度和目标调色剂浓度的差别，所以在调色剂分配算法中将要考虑的另 一因素 是第二分配时间。这种调色剂浓度差别由接着提供自动调色剂控制值增量
器60是测量显影剂材料的渗透率(permeability)的电磁传感器。每个自动调 色剂控制值增量被转换成对应的自动调色剂控制分配时间增量。自动调色剂 控制分配时间增量通过与自动调色剂控制值增量对应的螺旋钻转数得到。
在操作步骤S120和S130中，打印机控制器30使用TC传感器60检测 显影剂材料的调色剂浓度并将检测到的调色剂浓度与目标调色剂浓度比较。 如果操作步骤S130的比较结果是检测到的调色剂浓度与目标浓度相等，则打 印机控制器3 0确定自动调色剂控制分配时间增量(即，第二分配时间)等于参 考时间。如果检测到的调色剂浓度低于目标浓度，则打印机控制器30确定第 二分配时间大于参考时间。另一方面，如果检测到的调色剂浓度高于目标浓 度，则打印机控制器30确定第二分配时间小于参考时间。更具体地讲，如图 5所示，如果在原有的象素分配之后的调色剂浓度低于目标浓度，则自动调 色剂控制值增量是正的，对应的分配时间被加到第一分配时间上，从而将更 多的调色剂颗粒22分配到显影剂容器16内。如果调色剂浓度高于目标浓度， 则自动调色剂控制值增量是负的，以将第一分配时间减少对应的分配时间。
在调色剂分配算法中要考虑的第三个输入因素是分配率。当用于使螺旋 钻21旋转的分配电机50接收到ON信号时，分配电机50根据与第一分配时 间和第二分配时间之和相等的最终分配时间的信息开始旋转。然而，当分配
电机50接收到OFF信号时，分配电机50被立即停止，但是由于惯性仍然旋
转一段时间。由于这种超限现象(overrunphenomenon),额外的调色剂颗粒22 被添加到显影剂容器16中。如果每隔很少的页数就停止打印工作，则超限现 象更加频繁地发生，因此更多的调色剂颗粒22被添加到显影剂容器16中。 当成像设备处于需要连续打印很多页的大打印工作模式下，则很少发生这种 超限现象。为了简单起见，分配率可被分为三类。例如，在打印速度达到50 页/分钟(ppm)的中等水平的打印机的情况下，不同的分配率可被分派给连 续打印50页以上的长工作长度的打印工作；连续打印大约6页的中等工作长 度的打印工作；连续打印大约2页的短工作长度的打印工作。为估算的打印
算的打印工作的平均长度是大多数用户利用打印机执行的打印工作的长度。
在操作步骤S150中，打印机控制器30根据打印工作长度信息确定分配 率。这种分配率被分派给最终的分配时间并作为增加或减少最终分配时间的 因素。当执行大规模连续打印工作时，由于分配电机50的停止和重新启动而 导致的超限现象很少发生，因此没有或相对较少的额外调色剂颗粒22被分配 到显影剂容器16中，因此应当使用较高的分配率。当执行长度平均较短的打 印工作时，例如当每项工作打印一页或两页时，分配电机50频繁停止和重新 启动，因此由于分配电机50的超限现象而分配了额外的调色剂颗粒22。当 总是执行较短的打印工作时，应当使用较低的分配率。更具体地讲，如图6 所示，当执行平均较长的打印工作时，将分配率确定得高些，这是因为在平 均较长的打印工作中，平均连续地打印较大量的页数。当执行平均较短的打 印工作时，将分配率确定得低些，这是因为在平均较短的打印工作中，平均 连续地打印较少量的页数。
操作步骤S150可包括确定平均打印工作长度。该平均打印工作长度可被 用于计算调色剂分配量。例如，如果平均打印工作长度增加(相对于前一次平 均打印工作长度)，则可增加分配率。如果平均打印工作长度减小(相对于前一 次平均打印工作长度)，则可减小分配率。按照这种方式，可对超限现象进行 补偿。
在操作步骤S160中，打印机控制器30基于分配率和总分配时间(即，第 一分配时间和第二分配时间之和)计算调色剂分配量，即，将要被分配的调色 剂的量。在此，通过使总分配时间与分配率相乘，调色剂分配量对应于已经 增加或减少的总分配时间。在操作步骤S170中，打印机控制器30将在操作
步骤S160中计算的量的调色剂22分配到显影剂容器16中。这在打印机运行 的同时使得调色剂浓度保持均匀。当将气压计70设为显示单元以使用户监视 调色剂的余量和消耗量时，在调色剂盒20的有效期内，打印机控制器30在 气压计70上确定并显示剩余调色剂比例(％)。可通过下面的等式表达剩余调 色剂比例(％)。
剩余调色剂比例(％) = (100-(分配率x总分配时间/调色剂容量))％。
总分配时间可由螺旋钻转数表达。总分配时间是自动调色剂控制分配时 间增量与对应于象素计数的象素分配时间之和，其中，象素分配时间已根据 转换计数与象素计数的比率进行了调整。分配率根据平均打印工作长度确定。 通过上述描述清楚的是，本发明的各方面提供一种调色剂分配系统以及 一种用于控制该调色剂分配系统的方法，所述系统和方法具有下述优点。使 用与象素计数对应的象素分配时间确定调色剂分配量，并根据每页转换计数 与象素计数的比率、自动调色剂控制分配时间增量以及对应于打印工作长度 的分配率来调节调色剂分配量，其中，自动调色剂控制分配时间增量对应于 显影剂容器中容纳的显影剂材料的调色剂浓度和目标浓度之间的差。由此， 将确定量的调色剂分配到显影剂容器中。这能够保持适合于准确的图像密度 的调色剂浓度。此外，显示根据总分配时间、分配率和调色剂容量确定的剩 余调色剂比例(％),从而用户可在调色剂盒的有效期内监视调色剂的余量、调 色剂的使用量等。
虽然已经示出并描述了被认为是本发明的示例性实施例的内容，但是本 领域技术人员应当理解，并且随着技术的发展，在不脱离本发明的真实的范 围的情况下，可进行各种改变和修改，并且可用等同物替换本发明的元件。 在不脱离本发明的范围的情况下，可进行许多修改、置换、增加和次级组合 以使本发明的教导适合于特定的情况。可将本教导的方法和/或算法的可选实 施例实现为可由计算机系统使用的计算机程序产品。这种计算机程序产品可 以是，例如，存储在有形的数据记录介质上(例如，磁盘、CD-ROM、 ROM 或固定盘)或嵌入计算机数据信号中的一系列计算机指令，所述信号通过有形 介质或无线介质(例如，微波或红外线)传输。所述的一系列计算机指令可构成 上述全部或部分功能，并且也可被存储在任何存储器装置(非永久性的或永久 性的)中，例如，半导体存储器装置、磁存储器装置、光学存储器装置或其它 存储器装置。此外，所述的软件模块还可是机器可读的存储介质，例如， 动态或静态随机存储器(DRAM或SRAM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM) 和电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)以及闪存；磁盘，例如固定盘、软 盘和移动盘；其它磁性介质，包括磁带；光学介质，例如，光盘(CD)或数字 视盘(DVD)。因此，本发明的各方面不限于披露的各个示例性实施例，而是 包括落入权利要求的范围内的所有实施例。
权利要求
1、一种用于控制调色剂分配系统的方法，该方法包括以下步骤基于转换计数与象素计数的比率和象素分配时间确定第一分配时间；基于显影剂材料的调色剂浓度和目标调色剂浓度确定第二分配时间；基于打印工作长度信息确定分配率；基于分配率和总分配时间计算调色剂分配量，其中，总分配时间等于第一分配时间和第二分配时间之和；基于计算的调色剂分配量将调色剂添加到显影剂材料中。
2、 如权利要求l所述的方法，其中，确定第一分配时间包括将象素分配 时间乘以转换计数与象素计数的比率。
3、 如权利要求l所述的方法，其中，确定转换计数与象素计数的比率包 括使用现场可编程门阵列对打印工作的转换和象素进行计数。
4、 如权利要求1所述的方法，其中，分别对应于实体图像、文本/线图 像和半色调图像的转换计数与象素计数的比率不同。
5、 如权利要求l所述的方法，其中，确定第二分配时间的步骤包括 测量显影剂材料的调色剂浓度；将调色剂浓度与目标调色剂浓度进行比较；如果调色剂浓度与目标调色剂浓度相等，则确定第二分配时间与参考时 间相等；如果调色剂浓度低于目标调色剂浓度，则确定第二分配时间大于参考时间；如果调色剂浓度高于目标调色剂浓度，则确定第二分配时间小于参考时间。
6、 如权利要求l所述的方法，其中，确定分配率包括基于平均打印工作 长度对显影剂超限进行补偿。
7、 如权利要求1所述的方法，其中 色剂浓度与目标调色剂浓度之间的差。
8、 如权利要求1所述的方法，其中定。
9、 如权利要求1所述的方法，其中确定第二分配时间包括计算当前调 第 一分配时间由打印工作的每页确 如果调色剂浓度与目标调色剂浓度相等，则确定第二分配时间为0,如果调色剂浓度低于目标调色剂浓度，则 确定第二分配时间为正值，如果调色剂浓度高于目标调色剂浓度，则确定第 二分配时间为负值。
10、 如权利要求l所述的方法，其中，确定分配率的步骤包括计算平均打印工作长度；如果平均打印工作长度增加或减少，则相对于先前的分配率分别增加或 减小分配率。
11、 如权利要求l所述的方法，其中，添加调色剂的步骤还包括 如果调色剂浓度等于目标调色剂浓度，则向显影剂材料添加参考量的调色剂，其中，参考量等于分配率乘以第一分配时间；如果调色剂浓度低于目标调色剂浓度，则向显影剂材料添加相对于参考 量更多的调色剂；如果调色剂浓度高于目标调色剂浓度，则向显影剂材料添加相对于参考 量更少的调色剂。
12、 如权利要求1所述的方法，其中，象素分配时间从对应于象素计数的螺旋钻转数得到。
13、 如权利要求l所述的方法，还包括通过使用总分配时间、分配率和调色剂容量按照下面的等式确定剩余调 色剂比例剩余调色剂比例(％) = (100-(分配率x总分配时间/调色剂容量))％。
14、 如权利要求13所述的方法，还包括显示确定的剩余调色剂比例。
15、 如权利要求14所述的方法，其中，显示确定的剩余调色剂比例以使 用户监视调色剂盒中的调色剂余量。
16、 一种调色剂分配系统，用于成像设备，并具有显影剂容器和调色剂 盒，所述系统包括调色剂浓度传感器，用于测量在显影剂容器中设置的显影剂材料中的调 色剂的浓度；和打印机控制器，基于下述因素确定调色剂分配量打印工作的第 一分配时间，从转换计数与象素计数的比率和象素分 配时间计算得到；第二分配时间，从测量的调色剂浓度和目标调色剂浓度计算得到；和分配率，从打印工作的长度计算得到。
17、 如权利要求16所述的调色剂分配系统，其中，打印机控制器包括现 场可编程门阵列，用于确定打印工作的每页的象素计数和转换计数。
18、 如权利要求16所述的调色剂分配系统，其中，打印机控制器通过将 转换计数与象素计数的比率乘以象素分配时间来计算第一分配时间。
19、 如权利要求16所述的调色剂分配系统，其中，打印机控制器 将测量的调色剂浓度与目标调色剂浓度进行比较；如果调色剂浓度与目标调色剂浓度相等，则确定第二分配时间与参考时 间相等；如果调色剂浓度低于目标调色剂浓度，则确定第二分配时间大于参考时间；如果调色剂浓度高于目标调色剂浓度，则确定第二分配时间小于参考时间。
20、 如权利要求16所述的调色剂分配系统，其中，当执行长打印工作时， 打印机控制器将分配率确定为较低，当执行短打印工作时，打印机控制器将 分配率确定为较高。
21、 如权利要求16所述的调色剂分配系统，还包括 气压计，用于显示调色剂盒的剩余调色剂比例。
全文摘要
本发明公开了一种调色剂分配系统及控制该系统的方法。使用与象素计数对应的象素分配时间确定调色剂分配量，并根据每页转换计数与象素计数的比率、自动调色剂控制分配时间增量以及对应于打印工作长度的分配率来调节调色剂分配量，其中，自动调色剂控制分配时间增量对应于显影剂材料的调色剂浓度和目标浓度之间的差。确定量的调色剂被分配到显影剂容器内。这种方法可保持调色剂浓度以得到准确的图像密度。还可显示由总分配时间、分配率和调色剂容量确定的剩余调色剂比例(％)，从而用户可在调色剂盒的有效期内监视调色剂的余量、使用量等。
文档编号G03G15/08GK101196715SQ20071016664
公开日2008年6月11日 申请日期2007年11月1日 优先权日2006年12月5日
发明者凯撒·汪 申请人:三星电子株式会社