CN103389635B - 用于检测非对准量和浓度的图像形成装置 - Google Patents

用于检测非对准量和浓度的图像形成装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于检测非对准量和浓度的图像形成装置。一种图像形成装置包括通过检测第一检测图案和第二检测图案来检测调色剂图像的非对准量和浓度的控制单元。第一检测图案包含黑色部分和彩色部分，并且，控制单元进一步被配置为设置检测单元的发光量、阈值、或检测单元的灵敏度，使得来自黑色部分的漫反射光的接收光量小于所述阈值，并且来自彩色部分的漫反射光的接收光量超过所述阈值，并且设置所述发光量或所述灵敏度，使得来自彩色部分的漫反射光的接收光量小于检测单元的上限。

Description

用于检测非对准量和浓度的图像形成装置
技术领域
本发明主要涉及诸如电子照相系统或静电存储系统的复印机或打印机的图像形成装置，更特别地，涉及图像形成装置中的浓度和对准（registration）的控制。
背景技术
由于感光构件的机械附接（attachment）误差、各颜色的激光束的光路长度的误差、以及光路长度的变化等，包括多个感光构件的图像形成装置常常导致颜色之间的相对的非对准（misregistration）。此外，各颜色的图像浓度根据使用环境和诸如要打印的副本的数量的各种条件而改变，由此导致颜色平衡变化。
出于这种原因，日本专利公开No.01-167769和日本专利公开No.11-143171公开了这样的布置：在该布置中，作为用于检测非对准量和浓度的调色剂图像的检测图案分别在中间转印带上形成以校正非对准和浓度。在这些文献中，通过单个检测单元检测非对准和浓度检测图案，由此避免装置的尺寸和成本增加。
日本专利公开No.2001-166553公开了这样的布置：在该布置中，当必须依次执行非对准和浓度校正时，非对准和浓度检测图案均在中间转印带上被形成并被检测，由此缩短校正控制处理所需要的时间。
用于检测浓度的传感器被控制，以使得即使当中间转印带和发光元件劣化时，也能够检测浓度。相反，由于非对准检测利用检测图案中的调色剂浓度或检测图案与中间转印带的表面之间的浓度差，因此，例如，当浓度差小时，常常不能检测到非对准。当不能检测到非对准时，处理条件（例如，激光光量、带电偏压和显影偏压等）基于浓度检测结果而改变，并且，非对准检测重新开始，从而导致长的校正控制时间。
发明内容
本发明提供可使用相同的设置来检测非对准和浓度检测图案的图像形成装置。
根据本发明的一个方面，一种图像形成装置包括：被配置为在图像载体上形成各颜色的调色剂图像的图像形成单元；被配置为用光照射图像载体的表面或在图像载体上形成的调色剂图像并接收反射光的检测单元；和控制单元，该控制单元被配置为进行控制，以通过利用阈值确定当检测单元检测作为调色剂图像在图像载体上形成的第一检测图案时的检测单元的接收光量，来检测在图像载体上形成的各颜色的调色剂图像的相对的非对准量，并通过由检测单元检测作为调色剂图像在图像载体上形成的第二检测图案，来检测在图像载体上形成的各颜色的调色剂图像的浓度。第一检测图案包含作为黑色调色剂图像的一部分的黑色部分和作为另外颜色部分的彩色部分，并且，控制单元进一步被配置为在依次检测非对准量和浓度时在图像载体上形成第一检测图案和第二检测图案以设置检测单元的发光量、所述阈值或检测单元的灵敏度，使得被检测单元接收的来自所述黑色部分的漫反射（diffuse reflection）光的接收光量小于所述阈值并且通过检测单元接收的来自所述彩色部分的漫反射光的接收光量超过所述阈值，并且设置检测单元的发光量或检测单元的灵敏度，使得来自所述彩色部分的漫反射光的接收光量小于被配置为通过检测单元接收的漫反射光的接收光量的上限值。
根据本发明的一个方面，一种图像形成装置包括：被配置为在图像载体上形成各颜色的调色剂图像的图像形成单元；被配置为用光照射图像载体的表面或在图像载体上形成的调色剂图像并检测反射光的检测单元；和控制单元，该控制单元被配置为进行控制，以通过利用阈值确定当检测单元检测作为调色剂图像在图像载体上形成的第一检测图案时的检测单元的接收光量，来检测在图像载体上形成的各颜色的调色剂图像的相对的非对准量，并通过用检测单元检测作为调色剂图像在图像载体上形成的第二检测图案，来检测在图像载体上形成的各颜色的调色剂图像的浓度。控制单元进一步被配置为在要依次检测非对准量和浓度时，在图像载体上形成第一检测图案和第二检测图案，以设置检测单元的发光量、所述阈值或检测单元的灵敏度，使得被检测单元接收的来自第一检测图案的镜面反射（specular reflection）光的接收光量小于所述阈值并且通过检测单元接收的来自图像载体的表面的镜面反射光的接收光量超过所述阈值，并且设置检测单元的发光量或检测单元的灵敏度，使得来自图像载体的表面的镜面反射光的接收光量小于被配置为通过检测单元接收的镜面反射光的接收光量的上限值。
参照附图阅读示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清晰。
附图说明
图1是表示根据一个实施例的图像形成装置的图像形成单元的布置的示图；
图2是表示根据一个实施例的传感器单元的布置的示图；
图3是表示根据一个实施例的图像形成装置的布置的框图；
图4A和图4B是表示根据一个实施例的检测图案的示图；
图5A和图5B表示根据一个实施例的检测图案与检测电压之间的关系；
图6是根据一个实施例的发光元件的光量的决定的说明图；
图7是根据一个实施例的发光元件的光量决定控制的流程图；
图8是表示根据一个实施例的检测图案的示图；
图9A和图9B表示根据一个实施例的检测图案与检测电压之间的关系；
图10是根据一个实施例的发光元件的光量的决定的说明图；
图11是根据一个实施例的发光元件的光量决定控制的流程图；
图12是根据一个实施例的发光元件的光量的决定的说明图；
图13是根据一个实施例的发光元件的光量决定控制的流程图；
图14是表示根据一个实施例的包括受光元件的传感器单元的布置的电路图；
图15是根据一个实施例的灵敏度的决定的说明图；
图16是根据一个实施例的传感器单元的灵敏度决定控制的流程图；
图17是表示根据一个实施例的包括受光元件的传感器单元的布置的电路图；以及
图18是根据一个实施例的传感器单元的阈值/灵敏度决定控制的流程图。
具体实施方式
（第一实施例）
图1是表示根据本实施例的图像形成装置的图像形成单元的布置的示意图。注意，为了简化，从以下的附图省略理解实施例所不需要的部件。注意，在图1中，附图标记以字母“a”结束的部件被用于在中间转印带80上形成黄色（Y）调色剂图像。类似地，附图标记以字母“b”、“c”和“d”结束的部件被用于在中间转印带80上分别形成品红色（M）、青色（C）和黑色（K）调色剂图像。注意，除了作为显影剂的调色剂的颜色以外，用于在中间转印带80上形成各颜色的调色剂图像的部件的操作相同，并且，以下将代表性地描述用于在中间转印带80上形成黄色调色剂图像的部件。
带电辊2a与作为图像载体的感光构件1a接触，并且使该感光构件的表面均匀带电。曝光单元11a通过用基于图像信号调制的激光束12a照射感光构件1a的表面而在感光构件1a上形成静电潜像。显影单元8a具有黄色调色剂，并且通过使用与感光构件1a接触的显影辊4a用调色剂在感光构件1a上显影静电潜像而形成调色剂图像。一次转印辊81a将在感光构件1a上形成的调色剂图像转印到作为图像载体的中间转印带80上。清洁单元3a清洁没有转印到中间转印带80上并且残留于感光构件1a上的调色剂。注意，感光构件1a、带电辊2a、清洁单元3a和显影单元8a形成可从图像形成装置拆卸的一体化处理盒9a。
中间转印带80被三个辊（即，二次转印相对辊86、驱动辊14和张力辊15）支撑，以维持适当的张力。通过驱动驱动辊14，中间转印带80关于感光构件1a～1d沿正向以大致相等的速度移动。通过在中间转印带80上转印各颜色的调色剂图像以使其相互重叠，形成彩色图像。在中间转印带80上转印的调色剂图像通过二次转印辊82被转印到沿传输路径87传输的打印材料上。转印到打印材料上的调色剂图像通过定影单元（未示出）被定影。
如图1所示，图像形成单元在与中间转印带80相对的位置处包括用于实现非对准/浓度检测/校正的传感器单元60。图2表示根据本实施例的传感器单元60的布置。传感器单元60包含向中间转印带80发光的发光元件203、以及用于接收由发光元件203发射并被中间转印带80的表面或在该表面上形成的检测图案反射的光的受光元件204和205。注意，受光元件204接收被中间转印带80的表面或所述检测图案漫反射的光，并且，受光元件205接收被所述表面或所述检测图案镜面反射的光。受光元件204和205分别输出根据它们的接收的光量的检测电压。注意，为了检测在中间转印带80的各侧形成的检测图案，也在中间转印带80的各侧布置各自包含发光元件203以及受光元件204和205的组。注意，图2还示出在中间转印带80上形成非对准检测图案206和浓度检测图案207的状态。注意，在本实施例中，检测图案在中间转印带80上形成，并且通过传感器单元60被检测。作为替代方案，可在包括打印材料的任意的图像载体上形成检测图案。
图3是用于解释图像形成装置的系统布置的框图。控制器301可与主机计算机300和引擎控制单元302通信。在执行非对准/浓度校正控制时，控制器301向引擎控制单元302输出校正控制开始命令。在经由接口单元310接收到校正控制开始命令之后，CPU311指示图像控制单元313开始校正控制。在接收到校正控制开始指令之后，图像控制单元313控制图像形成单元以准备检测图案的形成。在完成准备之后，CPU311请求控制器301传送与检测图案对应的图像信号。控制器301响应于来自CPU311的请求而向引擎控制单元302输出图像信号。
在从控制器301接收到图像信号之后，图像处理GA312将图像形成数据传送到图像控制单元313，该图像控制单元313控制图像形成单元以基于图像形成数据在中间转印带80上形成检测图案。然后，CPU311从传感器单元60获取根据检测图案的浓度的电压值。CPU311基于来自传感器单元60的检测电压值，计算形成的各颜色的检测图案的浓度校正量以及主扫描方向和副扫描方向上的各颜色的检测图案的非对准校正量。CPU311通过接口单元310向控制器301通知计算的非对准校正量和浓度校正量。
图4A和图4B表示在本实施例中使用的检测图案。图4A表示非对准检测图案206（第一检测图案），图4B表示浓度检测图案207（第二检测图案）。注意，如图2所示，在中间转印带80的各侧形成检测图案206和207。此外，在本实施例中，由于非对准和浓度校正被依次执行，因此，在非对准检测图案206的沿中间转印带80的行进方向的后侧形成浓度检测图案207。注意，可重复地在例如中间转印带80的周边（circumference）上形成检测图案206和随后的检测图案207。
如图4A所示，非对准检测图案206包含通过在黄色（Y）调色剂图像上形成黑色（K）调色剂图像而获得的检测图案以及单独的品红色（M）和青色（C）调色剂图像的检测图案。注意，作为黄色调色剂图像的替代，可以在品红色或青色调色剂图像上形成黑色调色剂图像。浓度检测图案207包含用于各颜色的多种浓度的调色剂图像。注意，在以下的描述中，在非对准检测图案206中，黄色、品红色和青色部分将被称为彩色部分，并且，黑色部分将被称为黑色部分。
CPU311通过使用用于确定各彩色部分的边界的阈值来确定与从传感器单元60的受光元件204输出的接收的漫反射光量对应的检测电压，由此检测颜色之间的相对非对准量。在这种情况下，由于来自中间转印带80的表面的漫反射光少，因此，当传感器单元60的检测区域不包含任何检测图案时，从受光元件204输出低的检测电压。在这种状态下，当图5A中的黄色部分移动到传感器单元60的检测区域中时，由于漫反射光的接收光量在彩色部分中增加，因此，受光元件204的检测电压上升。当受光元件204的检测电压超过阈值时，CPU311确定中间转印带80的表面与彩色部分之间的边界被通过。然后，当图5A中的黑色部分移动到传感器单元60的检测区域中时，由于来自黑色部分的漫反射光少，因此，受光元件204的检测电压降低。当检测电压低于阈值时，CPU311确定彩色部分与黑色部分之间的边界被通过。然后，当受光元件204的检测电压上升并超过阈值时，CPU311确定黑色部分与彩色部分之间的边界被通过。此外，当受光元件204的检测电压再次降低并低于阈值时，CPU311确定彩色部分与中间转印带80的表面之间的边界被通过。注意，在品红色和青色检测图案的情况下，当受光元件204的检测电压上升并超过阈值时以及当检测电压然后下降并低于阈值时，CPU311确定检测图案206与中间转印带80之间的边界被通过。
因此，检测检测图案206的彩色部分时的受光元件204的检测电压必须比阈值高。此外，检测黑色部分时的受光元件204的检测电压必须比阈值低。
此外，在浓度控制时，CPU311使用被传感器单元60的受光元件205接收的镜面反射光和被受光元件204接收的漫反射光来确定浓度。在这种情况下，当来自受光元件204的输出或在将输出转换成数字数据时的A/D转换器饱和时，浓度检测失败。因此，必须决定没有任何饱和的检测电压的上限值，即，可由受光元件204接收的上限值，使得受光元件204的检测电压小于上限值，如图5B所示。
例如，当受光元件204的检测电压由于彩色部分的低浓度和发光元件203的少的光量而不超过阈值时，CPU311不能再检测检测图案206的位置。此外，当黑色部分的检测定时处的受光元件204的检测电压由于黑色部分的低浓度和发光元件203的大的光量而不低于阈值时，CPU311不能再检测检测图案206的位置。此外，当检测图案207的检测定时处的受光元件204的检测电压由于发光元件203的大的光量而饱和时，不能再检测浓度。
非对准检测图案206一般被形成为具有最大浓度。但是，由于检测图案206的调色剂图像的表面状态不均匀，因此，漫反射光改变。由此，考虑到这种变化，首先通过开始校正控制来计算要通过受光元件204检测的彩色部分的最小电压值和要被检测的黑色部分的最大电压值。在这种情况下，如果计算的电压值满足以下的条件，那么可以防止位置检测失败。
彩色部分的检测定时处的最小电压值>阈值 （1）
黑色部分的检测定时处的最大电压值<阈值 （2）
类似地，通过测量而获得要由受光元件204检测的浓度检测图案207的最大电压值。在这种情况下，如果获得的电压值满足以下的条件，那么可以防止浓度检测失败。
检测图案207的检测定时处的最大电压值<受光元件204的接收光量的上限值 （3）
注意，在浓度检测时，当形成最大浓度的调色剂图像时，获得最大漫反射光，并且，由于非对准检测图案206被形成为具有最大浓度，因此，由不等式（3）给出的条件可被以下的关系替代：
彩色部分的检测定时处的最大电压值<受光元件204的接收光量的上限值 （4）
以下将参照图6描述改变发光元件203的光量以满足不等式（1）、（2）和（4）的方法。在图6中，当增加对于发光元件203的电流时，开始光量与先开始发光的点对应。假定在本实施例中，事先在存储单元（未示出）中保存点616处的开始光量和受光元件204的暗电压。点616表示开始光量的检测电压是暗电压，并被用作后面要描述的发光量控制的基准值。假定在本实施例中，阈值是事先确定的，并且传感器单元60的灵敏度假定为预定值。点614表示当发光元件203被设置为具有任意的测量光量时由传感器单元60检测的彩色部分的最小电压值。连接点614和616的线611代表发光元件203的光量与彩色部分的检测定时处的传感器单元60的最小电压值之间的关系。从不等式（1）可以看出，发光元件203可使用当线611超过阈值时的光量，但它不能使用当线611变得不大于阈值时的光量。因此，由附图标记621表示的位置处的光量是发光元件203的最小光量。
类似地，点615表示当发光元件203被设置为具有任意的测量光量时由传感器单元60检测的黑色部分的最大电压值。连接点616和615的线612代表发光元件203的光量与黑色部分的检测定时处的传感器单元60的最大电压值之间的关系。从不等式（2）可以看出，发光元件203可使用当线612小于阈值时的光量，但它不能使用当线612变得不小于阈值时的光量。因此，发光元件203的光量必须至少小于由附图标记622表示的光量。以下，由附图标记622表示的位置处的光量将被称为最大光量候选。
此外，点613表示当发光元件203被设置为具有任意的测量光量时由传感器单元60检测的彩色部分的最大电压值。连接点616和613的线610代表发光元件203的光量与彩色部分的检测定时处的传感器单元60的最大电压值之间的关系。从不等式（4）可以看出，发光元件203可使用当线610小于上限值时的光量，但它不能使用当线610变得不小于上限值时的光量。因此，发光元件203的光量必须至少小于由附图标记620表示的光量。以下，由附图标记620表示的位置处的光量将被称为最大光量候选。
因此，在图6所示的状态的情况下，可在发光元件203中设置的光量的下限是由附图标记621表示的最小光量（第二发光量）。另一方面，可在发光元件203中设置的光量的上限是由附图标记620表示的最大光量候选（第一发光量）与由附图标记622表示的最大光量候选（第三发光量）中的较小的一个。在图6的例子中，由附图标记620表示的位置处的光量被设置为最大光量。因此，可在发光元件203中设置的光量范围是由附图标记617表示的范围。在本实施例中，最小和最大光量之间的光量（例如，中间光量）被设置为发光元件203的光量。但是，可设置任意的光量，只要它落入最小与最大光量之间的范围内即可。
图7是在第一实施例中由引擎控制单元302执行的发光元件203的光量设置处理的流程图。当开始非对准/浓度检测控制时，在步骤S10中，CPU311控制图像形成单元以形成各检测图案。在步骤S11中，CPU311获取检测图案206的彩色部分的检测电压的最小值和最大值以及黑色部分的检测电压的最大值。在步骤S12中，CPU311基于彩色部分的检测电压的最小值确定最小光量。在步骤S13中，CPU311如上面描述的那样基于彩色部分的检测电压的最大值和黑色部分的检测电压的最大值而确定最大光量。最后，CPU311在步骤S14中决定最小和最大光量之间的光量作为要在发光元件203中设置的光量。例如，可在发光元件203中设置最小光量与最大光量之间的中间光量。注意，在上述的处理之后，CPU311通过使用形成的检测图案来执行非对准/浓度校正。
通过上述的布置，可以决定和设置依次执行非对准检测和浓度检测所需要的发光元件203的发光量。
（第二实施例）
在第一实施例中，基于受光元件204对于在非对准检测和浓度检测两者中使用的漫反射光的接收光量设置发光元件203的光量。在本实施例中，基于由受光元件205接收的镜面反射光的接收光量决定非对准量。因此，使用在两个控制操作中使用的受光元件205的接收光量设置发光元件203的光量。注意，以下将主要解释与第一实施例的不同，并且，与第一实施例中相同的部分的描述（例如，图像形成装置的布置）将不被重复。
在本实施例中，出于非对准检测的目的，作为图4A所示的检测图案206的替代，使用图8所示的检测图案206。图8所示的检测图案与图4A所示的检测图案206的不同在于，不在黄色调色剂图像上形成黑色调色剂图像，而是独立地形成这些调色剂图像。
检测图案206的镜面反射光比中间转印带80的表面的镜面反射光少，并且随着检测图案206的浓度增加而变少。因此，如图9A所示，检测检测图案206时的受光元件205的检测电压比检测中间转印带80的表面时的检测电压低。由此，当受光元件205的检测电压比阈值低时，CPU311确定检测图案206被检测。即，检测中间转印带80的表面时的受光元件205的检测电压必须比阈值高，并且，检测检测图案206时的受光元件的检测电压必须比阈值低。
此外，如图9B所示，出于浓度检测的目的，检测浓度检测图案207时的受光元件205的检测电压必须比受光元件205的检测电压的上限值（即，可通过受光元件205接收的上限值）低。
由于中间转印带80和检测图案的表面状态不均匀，因此，来自中间转印带和检测图案的镜面反射光改变。因此，考虑到这种变化，通过测量而获得要由受光元件205检测的中间转印带80的最小电压值和非对准检测图案206的最大电压值。在这种情况下，如果获得的电压值满足以下的条件，那么可防止位置检测失败。
中间转印带表面的检测定时处的最小电压值>阈值 （5）
检测图案206的检测定时处的最大电压值<阈值 （6）
类似地，通过测量而获得要由受光元件205检测的浓度检测图案207的最大电压值。在这种情况下，如果获得的电压值满足以下的条件，那么可防止浓度检测失败。
检测图案207的检测定时处的最大电压值<受光元件205的接收光量的上限值 （7）
注意，镜面反射光在中间转印带80的表面的检测定时处被最大化，由此，由不等式（7）限定的条件可由下式替代：
中间转印带表面的检测定时处的最大电压值<受光元件205的接收光量的上限值 （8）
以下将参照图10描述改变发光元件203的光量以满足不等式（5）、（6）和（8）的方法。点916表示已描述的开始光量。在本实施例中同样假定事先在存储单元（未示出）中保存点916的开始光量和暗电压。此外，点914表示当发光元件203被设置为具有任意的测量光量时获得的最小电压值，并且，受光元件205检测中间转印带80的表面。连接点914和916的线911代表发光元件203的光量与中间转印带80的表面的检测定时处的最小电压值之间的关系。从不等式（5）可以看出，发光元件203可使用当线911超过阈值时的光量，但它不能使用当线911不大于阈值时的光量。由此，由附图标记921表示的位置处的光量是发光元件203的最小光量。
类似地，点915表示当发光元件203被设置为具有任意的测量光量时的受光元件205的在检测图案206的检测定时处的最大电压值。连接点916和915的线912代表发光元件203的光量与检测检测图案206时的最大电压值之间的关系。从不等式（6）可以看出，发光元件203可使用当线912小于阈值时的光量，但它不能使用当线912不小于阈值时的光量。因此，发光元件203的光量必须至少小于由附图标记922表示的光量。以下，由附图标记922表示的位置处的光量将被称为最大光量候选。
此外，点913表示当发光元件203被设置为具有任意的测量光量时的受光元件205的在中间转印带80的表面的检测定时处的最大电压值。连接点916和913的线910代表发光元件203的光量与中间转印带80的表面的检测定时处的最大电压值之间的关系。从不等式（8）可以看出，发光元件203可使用当线913小于上限值时的光量，但它不能使用当线913不小于上限值时的光量。因此，发光元件203的光量必须被设置为至少小于由附图标记920表示的光量。以下，由附图标记920表示的位置处的光量将被称为最大光量候选。
与第一实施例同样，CPU311设置最大光量候选中的较小的一个作为最大光量。此外，如附图标记917所示，可在发光元件203中设置的光量范围是比最小光量大且比最大光量小的范围。注意，在本实施例中，最小光量与最大光量之间的中间光量被设置为发光元件203的光量。但是，可设置任意的光量，只要它落入最小与最大光量之间的范围内。
图11是在第二实施例中由引擎控制单元302执行的发光元件203的光量设置处理的流程图。当开始非对准/浓度检测控制时，在步骤S20中，CPU311控制图像形成单元以形成各检测图案。在步骤S21中，CPU311获取受光元件205的在中间转印带80的表面的检测定时处的检测电压的最小值和最大值、以及非对准检测图案206的检测定时处的检测电压的最大值。在步骤S22中，CPU311基于中间转印带80的表面的检测定时处的受光元件205的检测电压的最小值而确定最小光量。在步骤S23中，CPU311基于中间转印带80的表面的检测定时处的受光元件205的检测电压的最大值和检测图案206的检测定时处的受光元件205的检测电压的最大值而确定最大光量。最后，CPU311在步骤S24中决定最小光量和最大光量之间的光量作为要在发光元件203中设置的光量。例如，可在发光元件203中设置最小光量与最大光量之间的中间光量。
通过上述的布置，可以决定和设置依次执行非对准检测和浓度检测所需要的发光元件203的发光量。
（第三实施例）
第一实施例和第二实施例基于受光元件204或205的接收光量而设置发光元件203的光量。但是，当使用受光元件中的任一个改变发光元件203的光量时，另一受光元件的接收光量也改变。例如，另一受光元件的接收光量可能落在接收光范围之外。在本实施例中，在第一实施例的布置中，考虑受光元件205的检测电压（即，镜面反射光的接收光量）而设置发光元件203的光量。注意，以下将主要描述与第一实施例的不同，并且，与第一实施例中相同的部分的描述（例如，图像形成装置的布置）将不被重复。
除了由第一实施例中的不等式（1）、（2）和（4）描述的条件以外，本实施例还通过采用第二实施例中的不等式（8）作为条件来设置发光元件203的光量。
以下将参照图12描述改变发光元件203的光量以满足不等式（1）、（2）、（4）和（8）的方法。注意，在图12中，在图6所示的示图上添加与不等式（8）相关联的关系，并且，将不重复使用图6描述的内容的说明。
参照图12，附图标记670表示受光元件205的开始光量与暗电压之间的关系。即，点670与图10中的点916对应。点671表示当设置任意的测量光量时的中间转印带80的表面的检测定时处的受光元件205的最大电压值。连接点671和670的线672代表发光元件203的光量与通过受光元件205检测的中间转印带80的最大电压值之间的关系。从不等式（8）可以看出，发光元件203可使用当线672小于受光元件205的上限值时的光量，但它不能使用当线672不小于受光元件205的上限值时的光量。由此，由附图标记673表示的光量也与由附图标记622和620表示的光量一起变为发光元件203的最大光量候选。
因此，在图12所示的状态的情况下，可在发光元件203中设置的光量的下限是由附图标记621表示的最小光量。另一方面，可在发光元件203中设置的光量的上限是由附图标记620、622和673表示的三个最大光量候选中的最小的一个。即，由附图标记673表示的位置处的光量是最大光量。由此，可在发光元件203中设置的光量范围是由附图标记617表示的范围。在本实施例中，最小光量和最大光量之间的中间光量被设置为发光元件203的光量。但是，可设置任意的光量，只要它落入最小光量与最大光量之间的范围内即可。
图13是在第三实施例中由引擎控制单元302执行的发光元件203的光量设置处理的流程图。当开始非对准/浓度检测控制时，在步骤S30中，CPU311控制图像形成单元以形成各检测图案。在步骤S31中，CPU311获取由受光元件204检测的彩色部分的检测电压的最小值和最大值以及黑色部分的检测电压的最大值。此外，CPU311获取通过受光元件205检测的中间转印带80的表面的检测电压的最大值。在步骤S32中，CPU311基于彩色部分的检测电压的最小值确定最小光量。在步骤S33中，CPU311如上描述的那样基于彩色部分的检测电压的最大值、黑色部分的检测电压的最大值和中间转印带80的检测电压的最大值确定最大光量。最后，CPU311在步骤S34中决定最小光量和最大光量之间的光量作为要在发光元件203中设置的光量。
通过上述的布置，可以决定和设置依次执行非对准检测和浓度检测所需要的发光元件203的发光量。
注意，在各实施例中，考虑镜面反射光和漫反射光的变化，而获得由受光元件204和205检测的检测电压的最大值和最小值。但是，本发明不限于此。即，可以采用使用单个测量值的布置。作为替代方案，可以采用作为多次测量的最大值和最小值的替代而使用平均值等的布置。
（第四实施例）
在第一到第三实施例中，基于受光元件204或205的接收光量而设置发光元件203的光量。本实施例将解释通过改变受光元件204的受光灵敏度而使得非对准检测和浓度检测同时成功的方法。注意，以下将主要解释与第一实施例的不同，并且，与第一实施例中相同的部分的描述（例如，图像形成装置的布置）将不被重复。
图14表示用于改变传感器单元60的受光元件204的受光灵敏度的布置。来自CPU311的驱动信号Vledon经由基极电阻器1403驱动诸如晶体管的开关元件1404，并且，限流电阻器1405控制流过发光元件203的电流，由此获得发光控制。来自中间转印带80和检测图案的漫反射光被受光元件204检测，并且，根据检测的反射光量的光电流流过电阻器1401，由此检测作为模拟信号的反射光量。使用比较器1402等比较通过分压电阻器1406和1407设置的作为希望的阈值电压的基准电压与检测的模拟信号，由此将所述模拟信号转换成数字信号Vdout。数字信号Vdout被输入到例如CPU311，CPU311基于Vdout的变化检测检测图案206的各颜色的边界。即，阈值电压与例如检测图6所示的非对准检测图案206所需要的阈值对应。灵敏度调整单元1408使用晶体管等来电压分割输入到比较器1402的模拟信号，由此调整其电压电平。即，灵敏度调整单元1408改变受光元件204的受光灵敏度（增益）。
在图15中，向图6所示的示图添加与各检测电压的差值1517～1519。注意，通过从可由受光元件204接收的光量的上限值减去彩色部分的检测电压的最大值613，获得差值1517。此外，通过从彩色部分的检测电压的最小值614减去阈值，获得差值1518。此外，通过从阈值减去黑色部分的检测电压的最大值615，获得差值1519。注意，将不重复使用图6描述的内容的说明。
使G为测量图15所示的各值时的灵敏度调整单元1408的灵敏度、X为开始光量与测量光量之间的差值，从而，
最大电压613－受光元件204的暗电压＝G·α1·X （9）
最小电压614－受光元件204的暗电压＝G·α2·X （10）
最大电压615－受光元件204的暗电压＝G·α3·X （11）
这里，α1和α2是由来自彩色部分的漫反射光的反射率及其变化（variation）决定的系数，α3是由来自黑色部分的漫反射光的反射率及其变化决定的系数。
从式（9）～（11），所有的差值1517、1518和1519被表达为灵敏度调整单元1408的灵敏度G的函数。在本实施例中，例如，通过设置灵敏度G以使差值1517、1518和1519的方差最小化，与非对准检测和浓度检测相关联的余裕（margin）被最优化。但是，可以使用最大值613不超过上限值、最小值614比阈值大且最大值615不超过阈值的任意的灵敏度G。即，可以使用所有的差值1517、1518和1519不小于0的灵敏度G。注意，使D1、D2和D3分别为差值1517、1518和1519且A为D1～D3的平均值，则方差由下式给出：
((D1-A)2+(D2-A)2+(D3-A)2)/3
图16是在第四实施例中由引擎控制单元302执行的受光元件204的灵敏度设置处理的流程图。当开始非对准/浓度检测控制时，在步骤S40中，CPU311控制图像形成单元以形成各检测图案。在步骤S41中，CPU311获取由受光元件204检测的彩色部分的检测电压的最小值和最大值以及黑色部分的检测电压的最大值。在步骤S42中，CPU311通过从受光元件204的上限电压减去彩色部分的检测电压的最大值来计算与图15中的差值1517对应的浓度检测余裕。在步骤S43中，CPU311通过从彩色部分的检测电压的最小值减去阈值来计算与图15中的差值1518对应的非对准检测余裕。在步骤S44中，CPU311通过从阈值减去黑色部分的检测电压的最大值来计算与图15中的差值1519对应的非对准检测余裕。最后，CPU311在步骤S45中计算例如使这三个余裕的方差最小化的灵敏度。注意，可以设置各余裕不小于0的任意的余裕。
通过上述的布置，可以决定和设置依次执行非对准检测和浓度检测所需要的受光元件204的灵敏度。注意，当作为漫反射光的受光元件204的替代而使用镜面反射光的受光元件205时，受光元件205的灵敏度被类似地调整以依次执行非对准检测和浓度检测。即，作为第二实施例中的发光量控制的替代，可以控制受光元件205的灵敏度。
（第五实施例）
在第四实施例中，改变受光元件的受光灵敏度。除了受光元件的受光灵敏度以外，本实施例还改变阈值，由此使得非对准检测和浓度检测同时成功。注意，以下将主要解释与第四实施例的不同，并且，与第四实施例中相同的部分的描述（例如，图像形成装置的布置）将不被重复。
在图17中，向图14所示的检测单元添加用于改变检测非对准检测图案206所需要的阈值的开关单元1409。开关单元1409通过使用晶体管等电压分割输入到比较器1402的基准电压来改变阈值。
图18是在本实施例中由引擎控制单元302执行的阈值/受光元件灵敏度设置控制的流程图。注意，由于步骤S50～S54与图16中的步骤S40～S44相同，因此，将不重复它们的描述。在步骤S55中，CPU311改变受光元件204的灵敏度和阈值，使得在步骤S52～S54中计算的三个检测余裕彼此相等。但是，最大值613仅需小于受光元件204的上限，并且，阈值仅需落在最小值614与最大值615之间的范围内。由此，阈值和灵敏度设置在该范围内。
例如，当最大值613小于受光元件204的上限时，仅需调整阈值以使其落入最小值614与最大值615之间的范围内。此外，例如，当最大值613超过受光元件204的上限值时，或者当它不超过该上限值但余裕小时，决定可确保足够的余裕的灵敏度。然后，CPU311计算决定的灵敏度处的最大值615和最小值614的变化，并且可决定落入计算的最大值615和最小值614之间的范围内的阈值。注意，在这种情况下，例如，发光元件203的光量被设置为恒定。
通过上述的布置，可以设置依次执行非对准检测和浓度检测所需要的受光元件204的受光灵敏度和检测非对准检测图案206所需要的阈值。
注意，在以上的实施例中，漫反射光的受光元件204的灵敏度和阈值被控制。但是，本发明不限于此。即，可以采用如第二实施例中那样使用镜面反射光的布置。此外，受光元件204的灵敏度和阈值要被控制。作为替代方案，发光元件203的发光量和阈值可被控制。即，当图6中的最大值613比上限值大时，可以控制发光量，并且，可与最小值614和最大值615相关联地改变阈值。更具体而言，发光元件203的发光量和/或受光元件的灵敏度被调整，使得图6和图10中的最大值913小于受光元件的上限值。然后，计算决定的发光量和灵敏度处的图6中的最小值614和最大值615或图10中的最小值914和最大值915。然后，发光量、灵敏度和/或阈值可被调整，使得阈值落入计算的图6中的最小值614和最大值615之间或图10中的最小值914和最大值915之间的范围内。
（其它实施例）
也可通过读出并执行记录在存储设备上的程序以执行上述的实施例的功能的系统或装置的计算机（或诸如CPU或MPU的设备）以及通过由系统或装置的计算机通过例如读出并执行记录在存储设备上的程序以执行上述的实施例的功能执行其各个步骤的方法，实现本发明的各方面。出于这种目的，例如通过网络或从用作存储设备的各种类型的记录介质（例如，计算机可读介质）向计算机提供程序。
虽然已参照示例性实施例说明了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有这样的变更方式及等同的结构和功能。

Claims (23)

1.一种图像形成装置，包括：
图像形成单元，被配置为在图像载体上形成各颜色的调色剂图像；
检测单元，被配置为用光照射图像载体的表面或在图像载体上形成的调色剂图像并接收反射光；和
控制单元，被配置为进行控制，以通过利用阈值确定当所述检测单元检测作为调色剂图像在图像载体上形成的第一检测图案时所述检测单元的接收光量，来检测在图像载体上形成的各颜色的调色剂图像的相对的非对准量，并通过由所述检测单元检测作为调色剂图像在图像载体上形成的第二检测图案，来检测在图像载体上形成的各颜色的调色剂图像的浓度，
其中，第一检测图案包含作为黑色调色剂图像的一部分的黑色部分和作为另外颜色部分的彩色部分，并且，
所述控制单元进一步被配置为，当要依次检测非对准量和浓度时，在图像载体上形成所述第一检测图案和第二检测图案两者，在形成第一检测图案和第二检测图案两者之后，设置用于检测第一检测图案和第二检测图案两者的所述检测单元的发光量、所述阈值或者所述检测单元的灵敏度，使得被所述检测单元接收的来自黑色部分的漫反射光的接收光量小于所述阈值并且被所述检测单元接收的来自彩色部分的漫反射光的接收光量超过所述阈值，并且设置用于检测第一检测图案和第二检测图案两者的所述检测单元的发光量或所述检测单元的灵敏度，使得来自彩色部分的漫反射光的接收光量小于被配置为由所述检测单元接收的漫反射光的接收光量的上限值。
2.根据权利要求1的图像形成装置，其中，所述控制单元进一步被配置为，根据所述检测单元的发光量、在所述发光量处由所述检测单元接收的来自彩色部分的漫反射光的接收光量、以及漫反射光的接收光量的上限值，来计算第一发光量，并且将所述检测单元的发光量设置为落入小于第一发光量的范围内。
3.根据权利要求2的图像形成装置，其中，所述控制单元进一步被配置为，使用表示所述检测单元的发光量与由所述检测单元接收的接收光量之间的关系的基准值，来计算所述第一发光量。
4.根据权利要求2的图像形成装置，其中，所述控制单元进一步被配置为，根据所述检测单元的发光量、在所述发光量处由所述检测单元接收的来自彩色部分的漫反射光的接收光量、以及所述阈值，来计算第二发光量，根据所述检测单元的发光量、在所述发光量处由所述检测单元接收的来自黑色部分的漫反射光的接收光量、以及所述阈值，来计算第三发光量，并将所述检测单元的发光量设置为落入比第二发光量大并且比第一发光量和第三发光量中的较小的一个小的范围内。
5.根据权利要求4的图像形成装置，其中，所述控制单元进一步被配置为，使用表示所述检测单元的发光量与由所述检测单元接收的接收光量之间的关系的基准值，来计算所述第二发光量和所述第三发光量。
6.根据权利要求2的图像形成装置，其中，所述控制单元进一步被配置为将以下的值设置为所述阈值：该值位于在被设置为落入小于第一发光量的范围内的所述检测单元的发光量处由所述检测单元接收的来自彩色部分的漫反射光的接收光量与来自黑色部分的漫反射光的接收光量之间。
7.根据权利要求1的图像形成装置，其中，所述控制单元进一步被配置为，设置所述检测单元的灵敏度，以使得在所述检测单元中设置的发光量处由所述检测单元接收的来自彩色部分的漫反射光的接收光量比漫反射光的接收光量的上限值小。
8.根据权利要求7的图像形成装置，其中，所述控制单元进一步被配置为，设置所述检测单元的灵敏度，以使得在所述检测单元中设置的发光量处由所述检测单元接收的来自彩色部分的漫反射光的接收光量比所述阈值大，并且，在所述检测单元中设置的发光量处由所述检测单元接收的来自黑色部分的漫反射光的接收光量比所述阈值小。
9.根据权利要求8的图像形成装置，其中，所述控制单元进一步被配置为，通过计算来自彩色部分的漫反射光的接收光量与漫反射光的接收光量的上限值之间的差值、来自彩色部分的漫反射光的接收光量与所述阈值之间的差值以及来自黑色部分的漫反射光的接收光量与所述阈值之间的差值的方差，在所述检测单元中设置的发光量处，设置所述检测单元的灵敏度。
10.根据权利要求7的图像形成装置，其中，所述控制单元进一步被配置为，在所述检测单元中设置的发光量和被设置为使得被所述检测单元接收的来自彩色部分的漫反射光的接收光量小于所述上限值的所述检测单元的灵敏度处，将来自彩色部分的漫反射光的接收光量与来自黑色部分的漫反射光的接收光量之间的值设置为所述阈值。
11.根据权利要求1的图像形成装置，其中，所述控制单元进一步被配置为，当要依次检测非对准量和浓度时，在图像载体上形成第一检测图案和第二检测图案两者，并进一步设置所述检测单元的发光量或灵敏度，以使得被所述检测单元接收的来自图像载体的表面的镜面反射光的接收光量小于被配置为由所述检测单元检测的镜面反射光的接收光量的上限值。
12.根据权利要求1的图像形成装置，其中，第一检测图案和第二检测图案是在图像载体上形成的未定影图像。
13.根据权利要求1的图像形成装置，其中，所述图像载体是中间转印带。
14.一种图像形成装置，包括：
图像形成单元，被配置为在图像载体上形成各颜色的调色剂图像；
检测单元，被配置为用光照射图像载体的表面或在图像载体上形成的调色剂图像并且检测反射光；和
控制单元，被配置为进行控制，以通过利用阈值确定当所述检测单元检测作为调色剂图像在图像载体上形成的第一检测图案时所述检测单元的接收光量，来检测在图像载体上形成的各颜色的调色剂图像的相对的非对准量，并通过由所述检测单元检测作为调色剂图像在图像载体上形成的第二检测图案，来检测在图像载体上形成的各颜色的调色剂图像的浓度，
其中，所述控制单元进一步被配置为，当要依次检测非对准量和浓度时，在图像载体上形成所述第一检测图案和第二检测图案两者，在形成第一检测图案和第二检测图案两者之后，设置用于检测第一检测图案和第二检测图案两者的所述检测单元的发光量、所述阈值、或者所述检测单元的灵敏度，使得被所述检测单元接收的来自第一检测图案的镜面反射光的接收光量小于所述阈值并且由所述检测单元接收的来自图像载体的表面的镜面反射光的接收光量超过所述阈值，并且设置用于检测第一检测图案和第二检测图案两者的所述检测单元的发光量或所述检测单元的灵敏度，使得来自图像载体的表面的镜面反射光的接收光量小于被配置为由所述检测单元接收的镜面反射光的接收光量的上限值。
15.根据权利要求14的图像形成装置，其中，所述控制单元进一步被配置为，根据所述检测单元的发光量、在所述发光量处由所述检测单元接收的来自图像载体的表面的镜面反射光的接收光量、以及镜面反射光的接收光量的上限值，计算第一发光量，并且将所述检测单元的发光量设置为落入小于第一发光量的范围内。
16.根据权利要求15的图像形成装置，其中，所述控制单元进一步被配置为，使用表示所述检测单元的发光量与由所述检测单元接收的接收光量之间的关系的基准值，来计算第一发光量。
17.根据权利要求15的图像形成装置，其中，所述控制单元被配置为，根据所述检测单元的发光量、在该发光量处由所述检测单元接收的来自图像载体的表面的镜面反射光的接收光量、以及所述阈值，来计算第二发光量，根据所述检测单元的发光量、在所述发光量处由所述检测单元接收的来自第一检测图案的镜面反射光的接收光量、以及所述阈值，来计算第三发光量，并将所述检测单元的发光量设置为落入比第二发光量大并且比第一发光量和第三发光量中的较小的一个小的范围内。
18.根据权利要求16的图像形成装置，其中，所述控制单元进一步被配置为，将以下的值设置为所述阈值：该值位于在被设置为落入小于第一发光量的范围内的所述检测单元的发光量处由所述检测单元接收的来自图像载体的表面的镜面反射光的接收光量与来自第一检测图案的镜面反射光的接收光量之间。
19.根据权利要求14的图像形成装置，其中，所述控制单元进一步被配置为，设置所述检测单元的灵敏度，以使得在所述检测单元中设置的发光量处由所述检测单元接收的来自图像载体的表面的镜面反射光的接收光量比镜面反射光的接收光量的上限值小。
20.根据权利要求19的图像形成装置，其中，所述控制单元进一步被配置为，设置所述检测单元的灵敏度，以使得在所述检测单元中设置的发光量处由所述检测单元接收的来自图像载体的表面的镜面反射光的接收光量比所述阈值大，并且在所述检测单元中设置的发光量处由所述检测单元接收的来自第一检测图案的镜面反射光的接收光量比所述阈值小。
21.根据权利要求20的图像形成装置，其中，所述控制单元进一步被配置为，在所述检测单元中设置的发光量和被设置为使得被所述检测单元接收的来自图像载体的表面的镜面反射光的接收光量小于所述上限值的所述检测单元的灵敏度处，将来自图像载体的表面的镜面反射光的接收光量与来自第一检测图案的镜面反射光的接收光量之间的值设置为阈值。
22.根据权利要求14的图像形成装置，其中，第一检测图案和第二检测图案是在图像载体上形成的未定影图像。
23.根据权利要求14的图像形成装置，其中，所述图像载体是中间转印带。
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