JP2000046735A - Image forming apparatus - Google Patents

Image forming apparatus

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JP2000046735A
JP2000046735A JP10209358A JP20935898A JP2000046735A JP 2000046735 A JP2000046735 A JP 2000046735A JP 10209358 A JP10209358 A JP 10209358A JP 20935898 A JP20935898 A JP 20935898A JP 2000046735 A JP2000046735 A JP 2000046735A
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JP
Japan
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image
light
image forming
forming apparatus
light emitting
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Application number
JP10209358A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiko Sakai
義彦 酒井
Hiroyuki Hotta
宏之 堀田
Seigo Makita
聖吾 蒔田
Hisao Ito
久夫 伊藤
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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  • Led Device Packages (AREA)
  • Accessory Devices And Overall Control Thereof (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To further miniaturize a sensor by which an image can be monitored with high accuracy in a noncontact on-line manner and to monitor the image with high accuracy without being affected by a change in an image recording medium. SOLUTION: Density patches 39 of a sample image 38 on a sheet of paper 37 are formed as a yellow patch, a magenta patch and a cyan patch. LED's 41 as sensor light sources are installed so as to emit blue color light, green color light and red color light. Beams of light in the respective beams of light are shone at patches in colors as their complementary colors. Beam shaping means 49 which shape the beams of light from the LED's 41 are installed at the front of the respective LED's 41. Beams of reflected light from the respective density patches 39 are received, via respective lenses 43, by respective light receiving elements 44 which are installed on focal faces on the opposite side of the side of the sheet of paper 37 of the lenses 43. The electrostatic charge amount, the exposure amount or the like of a photoreceptor is corrected by the measured result of a fixed-image density sensor 40, and the image quality of an output image is controlled.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、電子写真方式な
どによる画像形成装置、特に、環境の変化や部材の経時
変化などによる画質の変動が抑えられ、しかも装置の個
体差によらずに高い画質が安定に得られるように画質を
制御する画像形成装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image forming apparatus using an electrophotographic method and the like, and more particularly, to a high image quality irrespective of individual differences of the apparatus, in which fluctuations in image quality due to environmental changes and aging of members are suppressed. And an image forming apparatus for controlling the image quality so as to obtain a stable image quality.

【0002】[0002]

【従来の技術】コンピュータを中心としたネットワーク
技術の進展によって、画像出力装置としてのプリンタを
ネットワークに接続するネットワークプリンタが急速に
普及している。特に、出力する画像のカラー化に伴い、
近年、カラープリンタの開発が盛んになっており、カラ
ー画質の維持安定性の向上、複数のカラープリンタ間に
おけるカラー画質の均一化などの要求が高まってきてい
る。とりわけ、色再現性に関しては、設置環境や経時変
化、および機差によらない高い安定性が求められてい
る。
2. Description of the Related Art With the advancement of network technology centered on computers, network printers for connecting a printer as an image output device to a network are rapidly spreading. In particular, with the colorization of the output image,
2. Description of the Related Art In recent years, development of color printers has been actively pursued, and demands for improving the maintenance stability of color image quality, uniforming color image quality among a plurality of color printers, and the like have been increasing. In particular, with regard to color reproducibility, high stability is required regardless of the installation environment, aging, and machine differences.

【0003】一般に、人間の色差に対する感度は極めて
高いことが知られている。時間的・距離的に隣接してい
ない画像であっても、比較すべき画像の色差がL*a*
b*表色系においてΔE=5程度あれば、観測者や状況
によらず識別可能であり、色差が認識できなくなるため
には、ΔE=3程度でなければならない。参考文献とし
て、D.H.Alman,R.S.Berns,G.D.Snyder and W.A.Larsen,
Performance Testingof Color-Difference Metrics Usi
ng a Color Tolerance Dataset,COLOR research and ap
plication,vol.14,Number3,June 1989 を挙げる。
In general, it is known that the sensitivity of a human to color differences is extremely high. Even if the images are not temporally and distance-neighboring, the color difference of the image to be compared is L * a *
In the b * color system, if ΔE = about 5, it is possible to identify the color regardless of the observer and the situation, and to make it impossible to recognize the color difference, ΔE = about 3. References include DHAlman, RSBerns, GDSnyder and WALarsen,
Performance Testingof Color-Difference Metrics Usi
ng a Color Tolerance Dataset, COLOR research and ap
replication, vol.14, Number3, June 1989.

【0004】このような事実から、画像再現性の目標レ
ベルを人間の色差認識限界以下に設定しようとすると、
画像形成装置に対する要求値は色差ΔE=3以下という
ような非常に高いものになる。しかし、周知のように、
従来の電子写真方式の画像形成装置は、各プロセスが不
安定であり、このような高い要求値を満たすことは不可
能である。これは、そもそも電子写真方式が静電現象を
利用しているためであり、温度や湿度などの装置の置か
れた環境条件や、感光体や現像剤などの経時的な劣化な
どによって、装置自体の画像出力状態が変わり、画像再
現性が変動してしまうためである。
[0004] From such a fact, if an attempt is made to set the target level of image reproducibility below the human color difference recognition limit,
The required value for the image forming apparatus is very high, such as a color difference ΔE = 3 or less. However, as is well known,
In a conventional electrophotographic image forming apparatus, each process is unstable, and it is impossible to satisfy such a high required value. This is because electrophotography uses electrostatic phenomena in the first place, and due to environmental conditions such as temperature and humidity, and the deterioration of photoconductors and developers over time, etc. Is changed, and the image reproducibility fluctuates.

【0005】そのため、電子写真方式の画像形成装置で
は、画像濃度を最適に保つためのフィードバック制御
が、ごく一般に用いられている。具体的には、濃度パッ
チによって濃度再現状況をモニタして目標濃度との誤差
分を求め、これにフィードバックゲインを乗じて制御用
アクチュエータの設定値補正量を算出する方法が、最も
一般的である。例えば、特開平1−169467号公報
には、濃度パッチを測定して露光条件や現像バイアス条
件を制御することによって所望の画像濃度を得ることが
示されている。
For this reason, in an electrophotographic image forming apparatus, feedback control for maintaining an optimum image density is generally used. More specifically, the most common method is to monitor the density reproduction status using a density patch, obtain an error from the target density, and multiply the error by a feedback gain to calculate a set value correction amount of the control actuator. . For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-169467 discloses that a desired image density is obtained by measuring a density patch and controlling an exposure condition and a developing bias condition.

【0006】その濃度パッチとしては、現像工程直後の
未定着トナー像、または用紙などの画像記録媒体上に形
成された定着画像が用いられる。未定着トナー像の濃度
パッチが用いられる理由は、用紙上に形成された転写像
や定着像と比較して、形成および消去が簡単であること
などが考えられる。しかし、未定着トナー像の濃度パッ
チは、定着画像との相関が高いとはいえ、後の転写工程
や定着工程における変動の影響を検知することができな
い。
As the density patch, an unfixed toner image immediately after the development step or a fixed image formed on an image recording medium such as paper is used. The reason why the density patch of the unfixed toner image is used may be that formation and erasing are easier than a transfer image or a fixed image formed on paper. However, although the density patch of the unfixed toner image has a high correlation with the fixed image, it is not possible to detect the influence of the fluctuation in the subsequent transfer step and fixing step.

【0007】定着画像の濃度パッチが用いられる理由
は、画像形態として最終的にユーザーが手にする画像で
あり、転写工程や定着工程における変動の影響を含めて
画質を評価できることである。定着画像濃度をモニタす
る例としては、特開昭62−296669号公報、特開
昭63−185279号公報、特開平5−199407
号公報などに示されているように、装置に組み込まれた
画像読み取り部を利用するものが多い。
The reason why the density patch of the fixed image is used is that the image is finally obtained by the user as an image form, and the image quality can be evaluated including the influence of fluctuations in the transfer step and the fixing step. Examples of monitoring the density of a fixed image are described in JP-A-62-296669, JP-A-63-185279, and JP-A-5-199407.
As shown in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H10-163, many use an image reading unit incorporated in the apparatus.

【0008】しかし、この方法では、画像濃度をモニタ
するには、一旦出力された画像を画像読み取り部に再度
読み取らせるという作業を、ユーザー自身が行わなけれ
ばならず、日常の画質管理としては、はなはだ煩わし
い。また、プリンタなどのように画像読み取り部を備え
ていない画像形成装置の場合には、原理的に画像濃度を
モニタすることができない。
However, in this method, in order to monitor the image density, the user has to perform the work of causing the image reading unit to read the output image once again. Hana is annoying. Further, in the case of an image forming apparatus such as a printer which does not have an image reading unit, the image density cannot be monitored in principle.

【0009】そこで、出願人は、特開平9−17127
9号によって、定着工程後にオンラインで画像をモニタ
できる方法を提案した。この方法は、画像モニタ用セン
サとして、サイアン、マゼンタ、イエローの各色のトナ
ーに対応させた、レッド、グリーン、ブルーの各色のL
ED(発光ダイオード)からの光を、サイアン、マゼン
タ、イエローの各色のパッチに照射し、各色のパッチか
らの反射光を各色用のフォトダイオードなどの受光素子
によって受光する特殊なカラーモニタを用いるものであ
る。
Accordingly, the applicant has disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-17127.
No. 9 proposed a method for monitoring an image online after the fixing process. In this method, as an image monitor sensor, red, green, and blue L colors corresponding to toners of Sian, magenta, and yellow are used.
Using a special color monitor that irradiates light from ED (Light Emitting Diode) to patches of each color of Sian, Magenta and Yellow, and receives reflected light from each color patch by a light receiving element such as a photodiode for each color. It is.

【0010】一般に、LEDの発光スペクトルはRGB
フィルタなどによる分光に比べて帯域が狭く、LEDで
は全色域を高精度に分光することは困難であると言われ
ている。しかし、上記の画像モニタ用センサは、CMY
各色単独のパッチとして形成された濃度パッチの、CM
Y各色単独のトナー付着量、すなわちトナー濃度を、R
GB各色のLEDからの光によって検知するので、全色
域を分光してフルカラー画像の各色を識別する従来のカ
ラーセンサに比べて、はるかに小型かつ低コストにする
ことができるとともに、性能的にも、画像モニタに必要
かつ十分なものである。
Generally, the emission spectrum of an LED is RGB.
It is said that the band is narrower than the spectrum by a filter or the like, and it is difficult for an LED to spectrally separate the entire color gamut with high accuracy. However, the above-mentioned image monitor sensor is CMY
CM of density patch formed as a single patch for each color
The toner adhesion amount of each Y color alone, that is, the toner density is represented by R
Since the detection is performed by the light from the LEDs of each of the colors GB, it can be made much smaller and lower in cost than a conventional color sensor that distinguishes each color of a full-color image by dispersing the entire color gamut. Are also necessary and sufficient for an image monitor.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかし、画像形成装置
のオンライン上で出力画像をモニタする場合、用紙など
の画像記録媒体の上下変動、すなわち画像記録媒体の進
行方向に垂直な方向の変動が問題となる。ローラなどに
よって用紙を押さえ付けるのは、トナーの剥離やずれな
どを生じ、画像を損傷させるとともに、余分なスペース
を必要とするので、好ましくなく、画像モニタ用センサ
は、用紙に対して非接触にすることが、望ましい。その
ため、用紙の進行に伴って用紙の上下変動を生じ、出力
画像を正確にモニタすることができない。
However, when an output image is monitored on-line by the image forming apparatus, the vertical fluctuation of the image recording medium such as paper, that is, the fluctuation in the direction perpendicular to the traveling direction of the image recording medium is a problem. Becomes Pressing the paper with a roller or the like may cause toner peeling or misalignment, damaging the image, and requiring extra space. Is desirable. Therefore, the paper fluctuates up and down as the paper advances, and the output image cannot be accurately monitored.

【0012】光源、レンズおよび受光素子を組み合わせ
た従来のセンサによって、上下変動する紙面上の濃度パ
ッチを測定する場合、例えば、紙面が上下に1mm程度
変動すると、受光素子の出力は15%程度も変化するこ
とが知られており、このような出力変化があると、用紙
上の濃度パッチの微少な濃度差を検知することは困難で
ある。
When measuring a density patch on a paper surface that fluctuates up and down by a conventional sensor combining a light source, a lens, and a light receiving element, for example, if the paper surface fluctuates up and down by about 1 mm, the output of the light receiving element becomes about 15%. It is known that such a change in output makes it difficult to detect a slight difference in density between density patches on paper.

【0013】そこで、出願人は、特願平8−29721
8号(平成8年10月18日出願、整理番号FN96−
00596)を優先権主張の基礎とした特願平9−19
8373号(平成9年7月24日出願、整理番号FN9
7−00232)によって、用紙などの測定対象物の変
動に影響されない高精度の測定を行うことができる測定
方法を提案した。
Therefore, the applicant has filed Japanese Patent Application No. 8-29721.
No. 8 (filed on October 18, 1996, reference number FN96-
00596) as the basis of the priority claim
No. 8373 (filed July 24, 1997, reference number FN9
7-00232) has proposed a measurement method capable of performing high-accuracy measurement that is not affected by fluctuations of a measurement object such as paper.

【0014】この方法は、後述の実施形態の項でも詳細
に示すが、光源からの光を測定対象物に照射し、測定対
象物からの反射光をレンズを介して受光素子で受光し、
受光素子の受光出力から、測定対象物に関する特性を測
定する方法において、特に、レンズの後側焦点面(測定
対象物と反対側の焦点面)に、レンズを通過した測定対
象物からの反射光のうちの任意の一部の領域である特定
領域を設定して、この特定領域を通過する光のみを全て
受光素子で受光するものである。この方法を、先願の方
法と称する。
This method, which will be described in detail in an embodiment described later, irradiates light from a light source to an object to be measured, and receives reflected light from the object to be measured through a lens by a light receiving element.
In a method for measuring characteristics of a measurement target from a light receiving output of a light receiving element, particularly, reflected light from the measurement target passing through the lens is provided on a rear focal plane of the lens (a focal plane opposite to the measurement target). Is set as a specific area which is an arbitrary part of the above, and only light passing through this specific area is received by the light receiving element. This method is referred to as the prior application method.

【0015】この先願の方法と、上述のLEDを用いた
画像モニタ用センサとを組み合わせれば、非接触オンラ
インの高精度な画像モニタを実現することが可能とな
る。
If the method of the prior application is combined with the above-described image monitor sensor using LEDs, it is possible to realize a non-contact online high-precision image monitor.

【0016】しかし、先願の方法では、受光素子の受光
出力が測定対象物のレンズ光軸方向の変動にかかわらず
一定となる、測定対象物の許容変動範囲は、レンズの径
にほぼ比例する。そのため、先願の方法と上述のLED
を用いた画像モニタ用センサとを組み合わせて、用紙上
の画像をモニタする場合、センサを小型化し、それに含
まれるレンズの径を小さくすると、用紙の許容変動範囲
が小さくなってしまう問題がある。これは、センサだけ
でなく、画像形成装置全体の小型化・低コスト化を図る
上で障害となる。
However, in the method of the prior application, the permissible variation range of the measuring object in which the light receiving output of the light receiving element is constant irrespective of the fluctuation of the measuring object in the lens optical axis direction is almost proportional to the diameter of the lens. . Therefore, the method of the prior application and the above-mentioned LED
When an image on a sheet is monitored in combination with an image monitoring sensor that uses an image sensor, if the size of the sensor is reduced and the diameter of the lens included in the sensor is reduced, the allowable variation range of the sheet is reduced. This is an obstacle to reducing the size and cost of the entire image forming apparatus as well as the sensor.

【0017】そこで、この発明は、非接触オンラインで
高精度に画像をモニタすることができるセンサの一層の
小型化を実現できるとともに、用紙などの画像記録媒体
の大きい許容変動範囲で、画像記録媒体の変動に影響さ
れない高精度の画像モニタを実現できるようにしたもの
である。
Therefore, the present invention can realize a further miniaturization of a sensor capable of monitoring an image with high accuracy in a non-contact on-line manner, and can realize an image recording medium within a large allowable fluctuation range of an image recording medium such as paper. Thus, it is possible to realize a high-precision image monitor which is not affected by fluctuations of the image.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】この発明では、出力され
たカラー画像を検知し、その検知結果に応じて画像形成
条件を補正する画像形成装置において、複数の色材によ
ってカラー画像を形成する画像形成手段と、前記複数の
色材のうちの少なくとも一つにより前記画像形成手段に
よって出力されたサンプル画像を検知する画像検知手段
と、この画像検知手段の検知結果に応じて前記画像形成
手段の画像形成条件を補正する制御手段とを備え、前記
画像検知手段は、発光ダイオードからの光を前記サンプ
ル画像に照射する光照射手段と、前記サンプル画像の濃
度に応じた、前記サンプル画像からの反射光を受光して
前記検知結果を出力する受光手段とを有し、前記光照射
手段は、前記発光ダイオードからの光ビームを整形する
ビーム整形手段を備える、ものとする。
According to the present invention, in an image forming apparatus for detecting an output color image and correcting image forming conditions in accordance with the detection result, an image for forming a color image with a plurality of color materials is provided. Forming means, image detecting means for detecting a sample image output by the image forming means by at least one of the plurality of color materials, and an image of the image forming means according to a detection result of the image detecting means. Control means for correcting forming conditions, wherein the image detecting means comprises: light irradiating means for irradiating the sample image with light from a light emitting diode; and reflected light from the sample image according to a density of the sample image. Light receiving means for receiving the light and outputting the detection result, wherein the light irradiating means includes a beam shaping means for shaping a light beam from the light emitting diode. Obtain, and things.

【0019】この場合、前記ビーム整形手段は、前記発
光ダイオードと前記サンプル画像との間に配置された開
口部で、その開口形状によって前記発光ダイオードから
の光ビームを整形するものとすることができる。
[0019] In this case, the beam shaping means may shape the light beam from the light emitting diode by an opening formed between the light emitting diode and the sample image according to the shape of the opening. .

【0020】または、前記ビーム整形手段は、前記発光
ダイオードと前記サンプル画像との間に配置された光学
レンズで、その光学的特性によって前記発光ダイオード
からの光ビームを整形するものとすることができる。
Alternatively, the beam shaping means may be an optical lens arranged between the light emitting diode and the sample image, and may shape a light beam from the light emitting diode according to its optical characteristics. .

【0021】あるいは、前記ビーム整形手段は、前記発
光ダイオードと前記サンプル画像との間に配置された透
過フィルタで、その光学的特性によって前記発光ダイオ
ードからの光ビームを整形するものとすることができ
る。
Alternatively, the beam shaping means may be a transmission filter disposed between the light emitting diode and the sample image, and may shape a light beam from the light emitting diode according to its optical characteristics. .

【0022】さらに、前記ビーム整形手段は、前記発光
ダイオードと前記サンプル画像との間に配置された、開
口部、光学レンズおよび透過フィルタのうちの複数を組
み合わせたもので、その光学的特性によって前記発光ダ
イオードからの光ビームを整形するものとすることがで
きる。
Further, the beam shaping means is a combination of a plurality of apertures, an optical lens and a transmission filter disposed between the light emitting diode and the sample image. The light beam from the light emitting diode may be shaped.

【0023】[0023]

【作用】上記のように構成した、この発明の画像形成装
置においては、画像モニタ用センサである画像検知手段
の光源である発光ダイオードからの光ビームの断面形状
が、発光ダイオード前方の、開口部、光学レンズまたは
透過フィルタなどからなるビーム整形手段によって整形
されて、画像記録媒体上のサンプル画像に照射される光
ビームのスポットエリアが所望形状にされる。
In the image forming apparatus according to the present invention, the sectional shape of the light beam from the light emitting diode, which is the light source of the image detecting means serving as the image monitoring sensor, is formed in the opening in front of the light emitting diode. The spot area of the light beam applied to the sample image on the image recording medium is shaped into a desired shape by beam shaping means including an optical lens or a transmission filter.

【0024】したがって、画像モニタ用センサを小型化
し、それに含まれるレンズの径を小さくしても、受光素
子の受光出力が画像記録媒体のレンズ光軸方向の変動に
かかわらず一定となる、画像記録媒体の許容変動範囲を
大きくすることができ、非接触オンラインで高精度に画
像をモニタすることができるセンサとしての性能を維持
したまま、センサの一層の小型化を実現することがで
き、画像形成装置全体の小型化・低コスト化を図ること
ができる。
Therefore, even if the image monitoring sensor is miniaturized and the diameter of the lens included therein is reduced, the light receiving output of the light receiving element becomes constant irrespective of the fluctuation of the image recording medium in the lens optical axis direction. The size of the sensor can be further reduced while maintaining the performance as a sensor capable of increasing the allowable fluctuation range of the medium and monitoring the image with high accuracy in a non-contact online manner. The size and cost of the entire device can be reduced.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】〔装置の基本的構成〕図1は、こ
の発明の画像形成装置の一実施形態の画像出力部を示
す。この実施形態の画像形成装置は、電子写真方式によ
って用紙上に画像を形成するものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [Basic Configuration of Apparatus] FIG. 1 shows an image output section of an embodiment of the image forming apparatus of the present invention. The image forming apparatus according to this embodiment forms an image on a sheet by an electrophotographic method.

【0026】図では省略した画像入力部では、原槁上の
画像がスキャナにより読み取られて入力画像データが得
られ、または外部のコンピュータ上で生成された入力画
像データが装置内に取り込まれる。そして、同様に図で
は省略した画像処理部では、画像入力部からの入力画像
データに対して色変換や階調補正などの必要な処理がな
されて、画像出力部100で出力すべき出力画像データ
が得られる。
In an image input unit not shown in the figure, an image on the original is read by a scanner to obtain input image data, or input image data generated on an external computer is taken into the apparatus. Similarly, in an image processing unit not shown in the figure, necessary processing such as color conversion and gradation correction is performed on input image data from the image input unit, and output image data to be output by the image output unit 100. Is obtained.

【0027】図では省略したスクリーンジェネレータに
より、画像処理部からの出力画像データが、その画素値
に応じてパルス幅が変調されたレーザ・オンオフ信号に
変換される。画像出力部100では、そのレーザ・オン
オフ信号により、レーザ出力部31のレーザダイオード
が駆動されて、レーザ出力部31から、画像信号によっ
て変調されたレーザ光が得られ、そのレーザ光が、感光
体32上に照射される。
A screen generator, not shown, converts the output image data from the image processing unit into a laser on / off signal whose pulse width is modulated in accordance with the pixel value. In the image output unit 100, the laser diode of the laser output unit 31 is driven by the laser on / off signal, and a laser beam modulated by the image signal is obtained from the laser output unit 31. 32.

【0028】感光体32は、スコロトロン帯電器33に
より一様に帯電されて、レーザ光が照射されることによ
り、感光体32上に静電潜像が形成され、その静電潜像
が形成された感光体32に対して現像器34の現像ロー
ルが当接することにより、その静電潜像がトナー像に現
像される。
The photoreceptor 32 is uniformly charged by a scorotron charger 33, and is irradiated with a laser beam to form an electrostatic latent image on the photoreceptor 32, and the electrostatic latent image is formed. When the developing roll of the developing device 34 comes into contact with the photoconductor 32, the electrostatic latent image is developed into a toner image.

【0029】さらに、その感光体32上のトナー像が、
転写器35によって用紙37上に転写され、その用紙3
7上のトナー像が、定着器36によって定着される。感
光体32は、トナー像が用紙37上に転写された後、ク
リーナ38によってクリーニングされて、1回の画像形
成過程が終了する。
Further, the toner image on the photoreceptor 32 is
The image is transferred onto the sheet 37 by the transfer unit 35, and the sheet 3
7 is fixed by the fixing device 36. After the toner image is transferred onto the paper 37, the photoconductor 32 is cleaned by the cleaner 38, and one image forming process is completed.

【0030】画像出力部100では、画像形成装置の電
源投入時や、ユーザの操作による装置のセットアップ時
などに、後述するようなサンプル画像が形成されたバナ
ーシートが出力される。画像出力部100には、定着器
36より後段の位置において、このバナーシートとして
の用紙37上に形成されたサンプル画像を測定する、画
像モニタ用センサとしての定着画像濃度センサ40が設
けられる。
The image output unit 100 outputs a banner sheet on which a sample image is formed, as will be described later, when the image forming apparatus is turned on or when the apparatus is set up by a user operation. The image output unit 100 is provided with a fixed image density sensor 40 as an image monitor sensor for measuring a sample image formed on the paper 37 as the banner sheet at a position subsequent to the fixing device 36.

【0031】図2は、この実施形態の画像形成装置の画
質制御部分の構成を示す。画像出力部100は、レーザ
出力部31からのレーザ光の光量を制御するための光量
コントローラ101、スコロトロン帯電器33のグリッ
ド電源102、現像器34へのトナー供給を制御するた
めのディスペンスモータ103などを有する。
FIG. 2 shows the configuration of the image quality control section of the image forming apparatus of this embodiment. The image output unit 100 includes a light amount controller 101 for controlling the amount of laser light from the laser output unit 31, a grid power supply 102 for the scorotron charger 33, a dispense motor 103 for controlling toner supply to the developing unit 34, and the like. Having.

【0032】装置の電源投入時やセットアップ時などに
は、基準パターン発生器201からの基準パターン信号
によって、上述したように用紙上にサンプル画像が形成
され、このサンプル画像が、定着画像濃度センサ40に
よって測定される。
When the power of the apparatus is turned on or when the apparatus is set up, a sample image is formed on a sheet according to the reference pattern signal from the reference pattern generator 201 as described above. Is measured by

【0033】画像制御部50は、この定着画像濃度セン
サ40の測定値を、あらかじめメモリ202に格納され
ている目標値と比較し、その比較結果に基づいて、画像
出力部100の操作量を補正する。この例では、スコロ
トロン帯電器33のグリッド電圧、およびレーザ出力部
31のレーザ出力パワーを制御するとともに、ディスペ
ンスモータ103を駆動して現像器34へのトナー補給
量を制御して、出力画像の画質を制御する。
The image controller 50 compares the measured value of the fixed image density sensor 40 with a target value stored in the memory 202 in advance, and corrects the operation amount of the image output unit 100 based on the comparison result. I do. In this example, the grid voltage of the scorotron charger 33 and the laser output power of the laser output unit 31 are controlled, and the dispense motor 103 is driven to control the amount of toner replenishment to the developing device 34, so that the image quality of the output image is controlled. Control.

【0034】ただし、補正制御する操作量は、例えば、
スコロトロン帯電器33による感光体32の帯電量、レ
ーザ出力部31による感光体32の露光量、現像器34
における現像バイアス電圧、現像ロール回転数、トナー
供給係数のうちの、少なくとも一つであればよい。
However, the manipulated variable for correction control is, for example,
The amount of charge of the photoconductor 32 by the scorotron charger 33, the amount of exposure of the photoconductor 32 by the laser output unit 31,
And at least one of the developing bias voltage, the number of rotations of the developing roll, and the toner supply coefficient.

【0035】〔サンプル画像と定着画像濃度センサ〕図
3に示すように、画像モニタ用センサとしての定着画像
濃度センサ40は、用紙37上に形成されたサンプル画
像38の濃度パッチ39に光を照射するLED41、こ
のLED41からの光ビームを整形するビーム整形手段
49、このビーム整形手段49によって整形されて濃度
パッチ39に照射された光の、濃度パッチ39からの反
射光を集光するレンズ43、およびこのレンズ43を透
過した反射光を受光する、フォトダイオードやフォトト
ランジスタなどからなる受光素子44によって構成す
る。
[Sample Image and Fixed Image Density Sensor] As shown in FIG. 3, a fixed image density sensor 40 serving as an image monitoring sensor irradiates a density patch 39 of a sample image 38 formed on a paper 37 with light. An LED 41, a beam shaping unit 49 for shaping a light beam from the LED 41, a lens 43 for condensing reflected light from the density patch 39 of light shaped by the beam shaping unit 49 and applied to the density patch 39; And a light receiving element 44, such as a photodiode or a phototransistor, for receiving the reflected light transmitted through the lens 43.

【0036】サンプル画像38の濃度パッチ39は、各
色のトナー単独のパッチによって形成する。例えば、画
像形成装置がイエロー、マゼンタ、サイアンおよびブラ
ックのトナーによって画像を形成する場合には、図4に
示すように、イエローパッチ39Y、マゼンタパッチ3
9M、サイアンパッチ39Cおよびブラックパッチ39
Kによって形成する。
The density patch 39 of the sample image 38 is formed by a single patch of each color toner. For example, when the image forming apparatus forms an image using yellow, magenta, sian, and black toners, as shown in FIG.
9M, Sian Patch 39C and Black Patch 39
It is formed by K.

【0037】そして、図3に示した定着画像濃度センサ
40のLED41としては、図4に示すように、イエロ
ーパッチ39Y、マゼンタパッチ39M、サイアンパッ
チ39Cに対しては、それぞれの補色であるブルー、グ
リーン、レッドを発光色とするLED41B,41G,
41Rを設ける。これによって、各色の濃度の検出精度
を向上させることができる。図5に、パッチ39Y,3
9M,39Cの反射スペクトルとLED41B,41
G,41Rの発光スペクトルとの関係の一例を示す。
As shown in FIG. 4, the LED 41 of the fixed image density sensor 40 shown in FIG. 3 has blue, complementary colors for the yellow patch 39Y, the magenta patch 39M, and the Sian patch 39C, respectively. LEDs 41B and 41G that emit green and red light,
41R is provided. Thereby, the detection accuracy of the density of each color can be improved. FIG. 5 shows the patches 39Y and 3
9M, 39C reflection spectrum and LED 41B, 41
An example of the relationship between the emission spectra of G and 41R is shown.

【0038】図4のブラックパッチ39Kに対しては、
原理的にはブルー、グリーン、レッドまたはホワイトの
いずれの発光色のLEDでもよいが、この例では、受光
素子の感度が高く、比較的安価である、レッドを発光色
とするLED41RKを設ける。
For the black patch 39K shown in FIG.
In principle, the LED may emit any color of blue, green, red, or white, but in this example, the LED 41RK that emits red light is provided, which has a high sensitivity of the light receiving element and is relatively inexpensive.

【0039】パッチ39Y,39M,39C,39Kか
らの反射光は、別個の受光素子44Y,44M,44
C,44Kによって受光する。図4では省略している
が、図3に示したように、それぞれのLED41B,4
1G,41R,41RKの前方には、ビーム整形手段4
9を設け、それぞれの受光素子44Y,44M,44
C,44Kの前方には、レンズ43を設ける。
The reflected light from the patches 39Y, 39M, 39C, 39K is transmitted to separate light receiving elements 44Y, 44M, 44
Light is received by C and 44K. Although not shown in FIG. 4, as shown in FIG.
Beam shaping means 4 is provided in front of 1G, 41R, and 41RK.
9 and the respective light receiving elements 44Y, 44M, 44
A lens 43 is provided in front of C and 44K.

【0040】〔受光素子の配置〕図3の定着画像濃度セ
ンサ40では、LED41から濃度パッチ39に照射さ
れた光は、濃度パッチ39の表面で、ほぼ完全拡散反射
され、その反射光が、レンズ43を介して受光素子44
に入射する。
[Arrangement of Light-Receiving Elements] In the fixed image density sensor 40 shown in FIG. 3, the light emitted from the LED 41 to the density patch 39 is almost completely diffuse-reflected on the surface of the density patch 39, and the reflected light is converted into a lens. Light receiving element 44 via 43
Incident on.

【0041】この場合、上述した先願の方法のように、
受光素子44をレンズ43の後側焦点面(受光素子44
側の焦点面)に設定された特定領域に設置することによ
って、濃度パッチ39で反射した光のうち、レンズ43
の光軸方向に対して特定の角度範囲内に入る光のみが、
受光素子44に入射する。そして、この特定の角度範囲
は、レンズ43と用紙37との間の距離に依存しないた
め、受光素子44の受光量は、用紙37の上下変動にか
かわらず一定となる。
In this case, as in the method of the earlier application described above,
The light receiving element 44 is connected to the rear focal plane of the lens 43 (the light receiving element 44).
Of the light reflected by the density patch 39, the lens 43
Only light that falls within a specific angle range with respect to the optical axis direction of
The light enters the light receiving element 44. Since the specific angle range does not depend on the distance between the lens 43 and the paper 37, the amount of light received by the light receiving element 44 is constant regardless of the vertical movement of the paper 37.

【0042】その原理を、図6を用いて示す。図6は、
紙面で反射した光が、レンズを通ってレンズの後側焦点
面43bに設置された受光素子に入射する状態を示して
いる。この図6を用いて、受光素子の受光量が紙面の上
下変動に依存しないことを示す。ただし、図6では便宜
上、レンズは収差の無いレンズを仮定し、レンズ厚はゼ
ロ、レンズ幅は無限として考える。
The principle will be described with reference to FIG. FIG.
This shows a state in which light reflected on the paper surface passes through the lens and enters a light receiving element provided on the rear focal plane 43b of the lens. FIG. 6 shows that the amount of light received by the light receiving element does not depend on the vertical fluctuation of the paper surface. However, in FIG. 6, for convenience, it is assumed that the lens has no aberration, and that the lens thickness is zero and the lens width is infinite.

【0043】図6において、点Oはレンズの中心、軸4
3aはレンズの光軸、面43cはレンズの位置を示す。
紙面201,202は、変動する紙面位置を示し、結像
面301,302は、その紙面位置201,202に対
応する結像面位置を示す。点Faは、レンズの紙面側の
焦点、点Fbは、レンズの受光素子側の焦点(後側焦
点)、距離faは、紙面側にみたレンズの焦点距離、距
離fbは、受光素子側にみたレンズの焦点距離、点C
は、受光素子の受光領域の端、距離rは、その受光領域
の端Cとレンズの後側焦点Fbとの間の距離である。
In FIG. 6, point O is the center of the lens, axis 4
3a indicates the optical axis of the lens, and the surface 43c indicates the position of the lens.
The paper surfaces 201 and 202 indicate the fluctuating paper surface positions, and the image forming surfaces 301 and 302 indicate the image forming surface positions corresponding to the paper surface positions 201 and 202. Point Fa is the focal point of the lens on the paper surface side, point Fb is the focal point (rear focal point) of the lens on the light receiving element side, distance fa is the focal length of the lens as viewed on the paper surface side, and distance fb is the light receiving element side. Lens focal length, point C
Is the end of the light receiving area of the light receiving element, and the distance r is the distance between the end C of the light receiving area and the rear focal point Fb of the lens.

【0044】ここで、光軸43aの方向に異なる紙面位
置201,202上の反射点A1,A2で反射して、レ
ンズを通って結像面位置301,302上の結像点B
1,B2で結像する光を考えるとき、この光が受光素子
の受光領域の端Cを通るときの、反射点A1,A2での
反射角度(光軸43aの方向に対する角度)をs1,s
2とする。
Here, the light is reflected at the reflection points A1 and A2 on the paper positions 201 and 202 different from each other in the direction of the optical axis 43a, passes through the lens, and forms the image formation point B on the image formation positions 301 and 302.
Considering the light that forms an image at 1 and B2, the reflection angles (angles with respect to the direction of the optical axis 43a) at the reflection points A1 and A2 when the light passes through the end C of the light receiving area of the light receiving element are s1 and s.
Let it be 2.

【0045】また、紙面位置201,202とレンズと
の間の距離をa1,a2、後側焦点面43bと結像面位
置301,302との間の距離をb1,b2、反射点A
1,A2からの反射光のうちの光軸43aに平行な光が
レンズ面を通過する点をL1,L2とする。そして、反
射点A1,A2で反射して、受光素子の受光領域の端C
を通って結像点B1,B2に結像する光がレンズ面を通
過する点をM1,M2とする。さらに、点L1,M1間
の距離をd1、点L2,M2間の距離をd2とする。
Further, the distances between the paper positions 201 and 202 and the lens are a1 and a2, the distances between the rear focal plane 43b and the imaging plane positions 301 and 302 are b1 and b2, and the reflection point A
Points at which light parallel to the optical axis 43a of the reflected light from the light beams A1 and A2 passes through the lens surface are L1 and L2. Then, the light is reflected at the reflection points A1 and A2, and the end C of the light receiving area of the light receiving element is obtained.
M1 and M2 are points at which light passing through the lens and forming an image at imaging points B1 and B2 passes through the lens surface. Further, the distance between the points L1 and M1 is d1, and the distance between the points L2 and M2 is d2.

【0046】この結像系におけるニュートンの式から、 (a1−fa)/fa=fb/b1 …(1) (a2−fa)/fa=fb/b2 …(2) が成り立つ。また、3角形B1L1M1と3角形B1F
bCの相似、および3角形B2L2M2と3角形B2F
bCの相似から、 r/b1=d1/(b1+fb) …(3) r/b2=d2/(b2+fb) …(4) が成り立つ。
From the Newton's equation in this imaging system, (a1-fa) / fa = fb / b1 (1) (a2-fa) / fa = fb / b2 (2) In addition, triangle B1L1M1 and triangle B1F
Similarity of bC, and triangle B2L2M2 and triangle B2F
From the similarity of bC, the following holds: r / b1 = d1 / (b1 + fb) (3) r / b2 = d2 / (b2 + fb) (4)

【0047】さらに、3角形A1L1M1および3角形
A2L2M2において、角度s1およびs2を用いて、 d1=a1・tan(s1) …(5) d2=a2・tan(s2) …(6) が成り立つ。
Further, in the triangle A1L1M1 and the triangle A2L2M2, using the angles s1 and s2, d1 = a1 · tan (s1) (5) d2 = a2 · tan (s2) (6)

【0048】この式(5)(6)を、それぞれ式(3)
(4)に代入すると、 a1=(b1+fb)r/(b1・tan(s1)) …(7) a2=(b2+fb)r/(b2・tan(s2)) …(8) が得られ、さらに、この式(7)(8)を、それぞれ式
(1)(2)に代入すると、 r/tan(s1)=fa …(9) r/tan(s2)=fa …(10) が得られる。
Equations (5) and (6) are converted to equations (3)
Substituting into (4), a1 = (b1 + fb) r / (b1 · tan (s1)) (7) a2 = (b2 + fb) r / (b2 · tan (s2)) (8) By substituting the equations (7) and (8) into the equations (1) and (2), the following is obtained: r / tan (s1) = fa (9) r / tan (s2) = fa (10) .

【0049】そして、この式(9)(10)から、 s1=s2 …(11) が導き出される。Then, from the equations (9) and (10), s1 = s2 (11) is derived.

【0050】このことを一般化すると、紙面位置20
1,202などのように光軸43aの方向に変動する紙
面のそれぞれの紙面位置20i(iは1,2,3…)上
の、反射点A1,A2などのそれぞれの反射点Aiで反
射して、レンズを通って結像面位置301,302など
のそれぞれの結像面位置30i上の、結像点B1,B2
などのそれぞれの結像点Biで結像する光を考えると
き、この光が受光素子の受光領域の端Cを通るときの、
反射点Aiでの反射角度をsiとすると、他のパラメー
タに関係なく、反射角度siが常に一定となる。
When this is generalized, the paper position 20
1, 202, etc., are reflected at respective reflection points Ai, such as reflection points A1, A2, on each paper surface position 20i (i is 1, 2, 3,...) Of the paper surface which fluctuates in the direction of the optical axis 43a. And imaging points B1 and B2 on the respective image plane positions 30i such as the image plane positions 301 and 302 through the lens.
Considering light that forms an image at each image forming point Bi, when this light passes through the end C of the light receiving region of the light receiving element,
Assuming that the reflection angle at the reflection point Ai is si, the reflection angle si is always constant regardless of other parameters.

【0051】すなわち、紙面の変動に伴つて、紙面上の
反射領域が移動し、反射点Aiが移動しても、反射角度
siは常に一定である。反射が理想的に生じているとす
れば、反射点Aiでの濃度が同一のとき、この反射角度
si内に含まれる光線数は一定であると考えられるの
で、受光素子の受光領域中のFb−C間に入射する光量
は、紙面−レンズ間の距離aに依存しないで、反射点A
iの濃度に応じた正確な光量となる。
That is, the reflection angle si is always constant even if the reflection area on the paper moves with the fluctuation of the paper and the reflection point Ai moves. Assuming that reflection occurs ideally, when the density at the reflection point Ai is the same, the number of rays included in the reflection angle si is considered to be constant. The amount of light incident between −C and the reflection point A is independent of the distance a between the paper surface and the lens.
An accurate light quantity corresponding to the density of i is obtained.

【0052】したがって、濃度パッチから反射して受光
素子に入射する光は、紙面−受光素子間の距離に依存せ
ず、濃度パッチの濃度に応じたものとなる。
Therefore, the light reflected from the density patch and incident on the light receiving element does not depend on the distance between the paper surface and the light receiving element but depends on the density of the density patch.

【0053】以上の原理による場合の、紙面とレンズと
の間の距離aに対する、受光素子の受光出力Vの変化
は、図7に示すようになり、紙面の上下変動が1mmで
あっても、受光出力の変化を0.2%以下に抑制するこ
とができる。
The change in the light receiving output V of the light receiving element with respect to the distance a between the paper surface and the lens in the case of the above principle is as shown in FIG. 7, and even if the vertical fluctuation of the paper surface is 1 mm, The change in the light receiving output can be suppressed to 0.2% or less.

【0054】図6では、レンズ幅を無限大と仮定した
が、実際にはレンズ幅は有限であり、特にセンサを小型
化するにはレンズ幅も小さくするので、レンズ幅を考慮
しなければならない。そのため、光源からの光は、レン
ズ幅との関係で以下のような条件の反射領域内に照射す
る必要がある。
In FIG. 6, the lens width is assumed to be infinite. However, the lens width is actually finite. In particular, since the lens width is reduced to reduce the size of the sensor, the lens width must be considered. . Therefore, it is necessary to irradiate the light from the light source into the reflection area under the following conditions in relation to the lens width.

【0055】図8に示すように、紙面37a上の反射領
域42内の各点で反射して受光素子44に入射する光
は、上記の式(5)(6)に従って、各点から光軸43
aに平行な方向の両側のそれぞれ角度sの範囲に、すな
わちs×2の角度範囲に反射して、レンズ上ではd×2
の幅に広がることになる。
As shown in FIG. 8, the light reflected at each point in the reflection area 42 on the paper surface 37a and incident on the light receiving element 44 is transmitted from each point to the optical axis in accordance with the above equations (5) and (6). 43
The light is reflected in a range of an angle s on both sides in a direction parallel to a, that is, in an angle range of s × 2, and d × 2 on a lens.
Will spread to the width of.

【0056】そして、図8から明らかなように、反射領
域42の端tl,trで反射した光が、レンズ幅u内を
通過して受光素子44に入射するには、 t≦u−2・d …(12) の条件を満足する必要がある。
As is apparent from FIG. 8, for the light reflected at the ends tl and tr of the reflection area 42 to pass through the lens width u and enter the light receiving element 44, t ≦ u−2 · d It is necessary to satisfy the condition of (12).

【0057】ここで、 d=a・tan(s) …(13) であり、上記の式(9)(10)から、 tan(s)=r/fa …(14) であるので、式(12)は、 t≦u−2・a・r/fa …(15) となる。Here, d = a · tan (s) (13). From the above equations (9) and (10), tan (s) = r / fa (14). 12) is t ≦ u−2 · ar · fa / fa (15)

【0058】レンズ幅u、受光素子44の幅2r、およ
び焦点距離faは、固定された値であるので、紙面37
aへの光の照射と紙面37aでの光の反射に関わる、反
射領域42の幅t、およびレンズと紙面37aとの間の
距離aが、式(15)の条件を満たす範囲内であれば、
受光素子44に入射すべき光で、レンズを通らないもの
は存在しないことになる。
The lens width u, the width 2r of the light receiving element 44, and the focal length fa are fixed values.
If the width t of the reflection area 42 and the distance a between the lens and the paper 37a, which are related to the irradiation of light on the light a and the reflection of the light on the paper 37a, are within the range satisfying the condition of the expression (15). ,
There is no light that should enter the light receiving element 44 and does not pass through the lens.

【0059】実際上、式(12)の距離dは、レンズ幅
uの1/10以下であるので、反射領域42の幅tは、
基本的にレンズ幅uで決まる。
Actually, since the distance d in the equation (12) is equal to or less than 1/10 of the lens width u, the width t of the reflection area 42 is
Basically, it is determined by the lens width u.

【0060】なお、図8では、反射領域42および受光
素子44を、それぞれ光軸43aの両側において同じ長
さにしたが、光軸43aの両側において異なる長さにし
てもよい。その場合には、反射領域42内の各点から受
光素子44に入射する光の角度範囲は、光軸43aに平
行な方向の両側で異なる角度範囲となる。
In FIG. 8, the reflection area 42 and the light receiving element 44 have the same length on both sides of the optical axis 43a, but may have different lengths on both sides of the optical axis 43a. In that case, the angle range of the light incident on the light receiving element 44 from each point in the reflection area 42 is different on both sides in the direction parallel to the optical axis 43a.

【0061】また、受光素子44の設置位置は、レンズ
の後側焦点面43b内であれば、光軸43aを含む位置
でなくてもよい。その場合には、図8において、反射領
域42内の各点から受光素子44に入射する光の角度範
囲は、光軸43aに平行な方向の片側のみになる。
The position of the light receiving element 44 need not be the position including the optical axis 43a as long as it is within the rear focal plane 43b of the lens. In that case, in FIG. 8, the angle range of light incident on the light receiving element 44 from each point in the reflection area 42 is only on one side in a direction parallel to the optical axis 43a.

【0062】さらに、実際の光学系は、光軸43aを中
心とした回転体として考えることができるので、光軸4
3aから受光素子44の端までの距離は一定である必要
はなく、受光素子44の形状は、円形や四角形など、任
意の形状にすることができる。このとき、一般的に、 t/2≦u/2−a・r/fa …(16) が成り立つ。
Further, since the actual optical system can be considered as a rotating body around the optical axis 43a, the optical axis 4
The distance from 3a to the end of the light receiving element 44 does not need to be constant, and the shape of the light receiving element 44 can be any shape such as a circle or a square. At this time, generally, t / 2 ≦ u / 2−ar · fa / fa (16) is satisfied.

【0063】〔ビーム整形手段〕図3に示した定着画像
濃度センサ40において、式(12)の条件を満たすに
は、サンプル画像38上で、レンズ43の幅uに比べて
十分小さい範囲内に反射点、すなわち光源としてのLE
D41からの照射光のスポットエリアを設定すればよ
い。しかし、LED41からの照射光は、多少の広がり
をもってサンプル画像38に入射するので、実際上、照
射光のスポットエリアは、ある程度の大きさを持ってし
まう。
[Beam shaping means] In the fixed image density sensor 40 shown in FIG. 3, in order to satisfy the condition of the equation (12), the sample image 38 must be within a range sufficiently smaller than the width u of the lens 43. Reflection point, LE as light source
What is necessary is just to set the spot area of the irradiation light from D41. However, the irradiation light from the LED 41 is incident on the sample image 38 with a certain spread, so that the spot area of the irradiation light actually has a certain size.

【0064】他方で、スポットエリアを必要以上に小さ
くすることは、光量の低下によってセンサ性能としての
S/Nの低下を招く。また、濃度パッチ39自体の濃度
ムラや周期性、または濃度パッチ39の階調を形成する
万線や網点などの画像構造の周期性(解像度)との関係
で、スポットエリアは、ある程度の大きさが必要とな
る。
On the other hand, if the spot area is made smaller than necessary, the S / N as the sensor performance is reduced due to the decrease in the light amount. The spot area has a certain size due to the density unevenness and periodicity of the density patch 39 itself or the periodicity (resolution) of the image structure such as lines and halftone dots forming the gradation of the density patch 39. Is required.

【0065】したがって、照射光のスポットエリアは、
式(12)の条件を満たす程度に小さくするものの、あ
まり小さすぎもしない、所定の範囲内にあることが要求
される。
Therefore, the spot area of the irradiation light is
It is required to be within a predetermined range that is small enough to satisfy the condition of equation (12), but not too small.

【0066】一般に、反射型の濃度計や色彩計では、正
反射光の影響を除くために、サンプル表面に垂直な方向
に対して0°の角度で照射光を入射させ、45°の方向
で拡散反射光を受光する0°−45°方式の光学系、ま
たは45°の角度で照射光を入射させ、0°の方向で拡
散反射光を受光する45°−0°方式の光学系が用いら
れている。
In general, in a reflection-type densitometer or colorimeter, in order to eliminate the influence of specular reflection light, irradiation light is incident at an angle of 0 ° with respect to a direction perpendicular to the sample surface, and at a 45 ° direction. A 0 ° -45 ° optical system that receives diffuse reflected light, or a 45 ° -0 ° optical system that receives diffuse reflected light in a direction of 0 ° by irradiating light at a 45 ° angle Have been.

【0067】これに対して、定着画像濃度センサ40で
は、紙面の上下変動の許容範囲が大きくなる45°−0
°方式を採る。すなわち、図3に示すように、LED4
1からの光をサンプル画像38に45°の角度で入射さ
せる。そのため、サンプル画像38上の照射光スポット
エリアは、用紙37の真上から見たとき、LED41の
光軸方向が長手方向となる楕円形状になる。
On the other hand, in the fixed image density sensor 40, 45 ° -0
° adopt a method. That is, as shown in FIG.
Light from 1 is incident on the sample image 38 at an angle of 45 °. Therefore, the irradiation light spot area on the sample image 38 has an elliptical shape whose longitudinal direction is the optical axis direction of the LED 41 when viewed from directly above the paper 37.

【0068】しかし、このようにスポットエリアが楕円
形状となることによって、その長手方向の径に対して、
式(12)の条件を満たすようにしなければならず、ス
ポットエリアが円形状の場合に比べて、得られる光量が
減少してしまう。また、LED41からの光をサンプル
画像38に45°の角度で入射させることによって、図
9に示すように、紙面の上下変動に伴ってスポットエリ
ア自体も紙面と平行な方向に同じ距離だけ移動するの
で、スポットエリアの要求範囲が、さらに狭められてし
まう。
However, since the spot area has an elliptical shape as described above, the spot area has a smaller diameter in the longitudinal direction.
It is necessary to satisfy the condition of the expression (12), and the obtained light amount is reduced as compared with the case where the spot area is circular. Further, by making the light from the LED 41 incident on the sample image 38 at an angle of 45 °, as shown in FIG. 9, the spot area itself moves by the same distance in a direction parallel to the paper as the paper fluctuates up and down. Therefore, the required range of the spot area is further narrowed.

【0069】LEDについては、コストや入手のしやす
さから、一般には、砲弾型と呼ばれる、樹脂レンズが一
体にモールドされたタイプのものを用いることが多い。
しかし、この砲弾型のLEDを、そのまま定着画像濃度
センサ40の光源としてのLED41として用いて、ス
ポットエリアを要求範囲内に収めることは、困難である
ことが多い。
For the LED, a type generally referred to as a shell type, in which a resin lens is integrally molded, is often used from the viewpoint of cost and availability.
However, it is often difficult to use the bullet-shaped LED as it is as the LED 41 as the light source of the fixed image density sensor 40 to keep the spot area within the required range.

【0070】以上の点から、この発明では、定着画像濃
度センサ40には、図3に示すように、光源としてのL
ED41の前方に、LED41からの光ビームを整形す
るビーム整形手段49を設ける。
In view of the above, according to the present invention, as shown in FIG.
A beam shaping unit 49 for shaping the light beam from the LED 41 is provided in front of the ED 41.

【0071】(ビーム整形手段を開口部とする場合)最
も簡単なビーム整形手段は、厚みのない開口部、いわゆ
る光学的絞りである。この開口絞りによって、不要な領
域への照射光の広がりを防止することができる。しか
し、LED41からの光は、平行光ではなく、広がりを
持った光ビームであるため、開口絞りからサンプル画像
38までの間に距離があると、絞りを通過した後の光ビ
ームの広がりを抑えることができず、スポットエリアを
限定することは難しくなる。
(When the beam shaping means is an aperture) The simplest beam shaping means is an aperture having a small thickness, that is, an optical stop. This aperture stop can prevent the irradiation light from spreading to unnecessary regions. However, since the light from the LED 41 is not a parallel light but a spread light beam, if there is a distance between the aperture stop and the sample image 38, the spread of the light beam after passing through the stop is suppressed. And it becomes difficult to limit the spot area.

【0072】そこで、ビーム整形手段49の第1の例と
しては、図3に示すように、ある程度の厚みを持った開
口部、すなわち円筒状の絞りとする。これによって、ビ
ーム整形手段49からサンプル画像38までの間に距離
があっても、ビーム整形手段49を通過した後の光ビー
ムの広がりを抑えることができる。LED41として砲
弾型LEDを用い、その前方にビーム整形手段49とし
て円筒状絞りを設けた場合のスポットエリア形状を、図
10に示す。
Therefore, as a first example of the beam shaping means 49, as shown in FIG. 3, an opening having a certain thickness, that is, a cylindrical diaphragm is used. Accordingly, even if there is a distance between the beam shaping unit 49 and the sample image 38, the spread of the light beam after passing through the beam shaping unit 49 can be suppressed. FIG. 10 shows a spot area shape when a bullet-shaped LED is used as the LED 41 and a cylindrical aperture is provided as a beam shaping means 49 in front of the LED 41.

【0073】このように、ビーム整形手段49を設ける
ことによって、ある程度、スポットエリア形状を規定す
ることができるが、第1の例では、開口部が円形である
ため、図10に示すように、用紙37に45°の角度で
入射する照射光のスポットエリアは、楕円形に近いもの
となる。
As described above, by providing the beam shaping means 49, the spot area shape can be defined to some extent. However, in the first example, since the opening is circular, as shown in FIG. The spot area of the irradiating light incident on the paper 37 at an angle of 45 ° is almost elliptical.

【0074】そこで、ビーム整形手段49の第2の例と
しては、図11に示すように、ビーム整形手段49を長
円形の開口部とする。これによって、照射光のスポット
エリアは、楕円形状ではなく円形に近いものとなり、光
量もそれほど低下しないため、要求レベルをほぼ満たす
ことができる。
Therefore, as a second example of the beam shaping means 49, as shown in FIG. 11, the beam shaping means 49 is an oval opening. As a result, the spot area of the irradiation light becomes not a elliptical shape but a circular shape, and the light amount does not decrease so much, so that the required level can be almost satisfied.

【0075】(ビーム整形手段を光学レンズとする場
合)ビーム整形手段として、光学レンズを用いることも
でき、開口部を用いた場合と同様の効果を得ることがで
きる。すなわち、LED41からの光ビームを、レンズ
により所定領域内に集光させることによって、紙面上の
照射光スポットエリアを要求範囲内に収めることができ
る。また、非球面レンズなどを用いることによって、レ
ンズ光軸に対して非対称に集光させれば、ビームスポッ
ト形状を円形に近づけることができる。さらに、光学レ
ンズと開口部とを組み合わせて、ビーム整形手段を構成
してもよい。
(In the case where the beam shaping means is an optical lens) An optical lens can be used as the beam shaping means, and the same effect as when the aperture is used can be obtained. That is, the light beam from the LED 41 is condensed in a predetermined area by the lens, so that the irradiation light spot area on the paper surface can be within the required range. In addition, by using an aspherical lens or the like and converging light asymmetrically with respect to the lens optical axis, the beam spot shape can be made closer to a circle. Further, a beam shaping unit may be configured by combining an optical lens and an opening.

【0076】(ビーム整形手段を透過フィルタとする場
合)ビーム整形手段として、透過フィルタを用いること
もでき、開口部や光学レンズを用いた場合と同様の効果
を得ることができる。この場合の透過フィルタは、例え
ば、透過する光ビームを拡散させ、一定の角度で広げる
機能を有するフィルタである。このようなフィルタのう
ちで、光軸に対して非対称に拡散角度を設定できるもの
を用いることによって、ビームスポット形状を円形に近
づけることができる。
(When the beam shaping means is a transmission filter) A transmission filter can be used as the beam shaping means, and the same effect as when an aperture or an optical lens is used can be obtained. The transmission filter in this case is, for example, a filter having a function of diffusing a transmitted light beam and expanding the light beam at a certain angle. By using one of such filters capable of setting the diffusion angle asymmetrically with respect to the optical axis, the beam spot shape can be made closer to a circle.

【0077】あるいは、面内に濃度の分布を有するフィ
ルタにおいて、濃度分布の形状により透過するビームの
領域を規定することによって、所望のスポットエリア形
状を得ることが可能である。さらに、透過フィルタと開
口部、透過フィルタと光学レンズ、または透過フィルタ
と開口部と光学レンズを組み合わせて、ビーム整形手段
を構成してもよい。
Alternatively, in a filter having an in-plane density distribution, a desired spot area shape can be obtained by defining the area of the transmitted beam according to the density distribution shape. Further, the beam shaping means may be configured by combining the transmission filter and the opening, the transmission filter and the optical lens, or the transmission filter and the opening and the optical lens.

【0078】〔他の実施形態〕画像モニタ用センサの検
知出力によって制御する対象は、上述した帯電量、露光
量、現像バイアス電圧、現像ロール回転数、トナー供給
係数に限らず、転写ユニットの駆動条件など、画像形成
に関わる、その他の操作量でもよい。また、センサの検
知結果に応じて、画像信号を色変換する際の色変換マト
リクスの変換係数を補正し、または各色の階調特性を補
正する、などによって画質を制御するようにしてもよ
い。
[Other Embodiments] The objects to be controlled by the detection output of the image monitor sensor are not limited to the above-described charge amount, exposure amount, developing bias voltage, developing roll rotation speed, toner supply coefficient, and drive of the transfer unit. Other operation amounts related to image formation, such as conditions, may be used. Further, the image quality may be controlled by correcting a conversion coefficient of a color conversion matrix when performing color conversion of an image signal or correcting a gradation characteristic of each color according to a detection result of the sensor.

【0079】また、上述した実施形態は、センサの測定
値と目標値との差を単純にフィードバックして画質を制
御する場合であるが、ファジ−制御、ニューロ制御、学
習推論型制御などによって、画質を制御するようにして
もよい。
In the above-described embodiment, the image quality is controlled by simply feeding back the difference between the measured value of the sensor and the target value. However, fuzzy control, neuro control, learning inference type control, etc. The image quality may be controlled.

【0080】また、この発明は、電子写真方式に限ら
ず、インクジェット方式や感熱フィルム方式などの画像
形成装置にも適用することができる。
The present invention can be applied not only to the electrophotographic system but also to an image forming apparatus such as an ink jet system or a thermosensitive film system.

【0081】[0081]

【発明の効果】上述したように、この発明によれば、セ
ンサ光源としての発光ダイオードからの光ビームの断面
形状を、ビーム整形手段によって整形することによっ
て、サンプル画像に照射される光ビームのスポットエリ
アを所望形状にすることができる。したがって、画像モ
ニタ用センサを小型化し、それに含まれるレンズの径を
小さくしても、受光素子の受光出力が画像記録媒体のレ
ンズ光軸方向の変動にかかわらず一定となる、画像記録
媒体の許容変動範囲を大きくすることができ、非接触オ
ンラインで高精度に画像をモニタすることができるセン
サとしての性能を維持したまま、センサの一層の小型化
を実現することができ、画像形成装置全体の小型化・低
コスト化を図ることができる。
As described above, according to the present invention, the cross-sectional shape of the light beam from the light emitting diode as the sensor light source is shaped by the beam shaping means, so that the spot of the light beam applied to the sample image is formed. The area can be formed into a desired shape. Therefore, even if the image monitor sensor is miniaturized and the diameter of the lens included therein is reduced, the light receiving output of the light receiving element becomes constant regardless of the fluctuation of the image recording medium in the lens optical axis direction. The variation range can be increased, and the sensor can be further miniaturized while maintaining the performance as a sensor capable of monitoring an image with high accuracy in a non-contact online manner. The size and cost can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の画像形成装置の一実施形態の画像出
力部を示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating an image output unit of an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention.

【図2】この発明の画像形成装置の一実施形態の画質制
御部分を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an image quality control portion of an embodiment of the image forming apparatus of the present invention.

【図3】この発明の画像形成装置の一実施形態の画像モ
ニタ用センサを示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an image monitoring sensor according to an embodiment of the image forming apparatus of the present invention.

【図4】図3の画像モニタ用センサにおける濃度パッチ
とLEDとの関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between density patches and LEDs in the image monitoring sensor of FIG. 3;

【図5】図4の濃度パッチおよびLEDの場合の反射ス
ペクトルと発光スペクトルとの関係の一例を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a relationship between a reflection spectrum and an emission spectrum in the case of the density patch and the LED in FIG. 4;

【図6】先願の光学測定方法の原理を説明するための図
である。
FIG. 6 is a diagram for explaining the principle of the optical measurement method of the prior application.

【図7】先願の光学測定方法による場合の特性を示す図
である。
FIG. 7 is a diagram showing characteristics in the case of the optical measurement method of the prior application.

【図8】先願の光学測定方法での必要な条件を説明する
ための図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining necessary conditions in the optical measurement method of the prior application.

【図9】紙面の上下変動とLEDからの光の紙面上のス
ポットエリア位置との関係を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the vertical fluctuation of the paper surface and the spot area position of the light from the LED on the paper surface.

【図10】この発明の画像形成装置のビーム整形手段の
一例を示す図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a beam shaping unit of the image forming apparatus according to the present invention.

【図11】この発明の画像形成装置のビーム整形手段の
他の一例を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing another example of the beam shaping means of the image forming apparatus of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31…レーザ出力部 32…感光体 37…用紙 38…サンプル画像 39,39Y,39M,39C,39K…濃度パッチ 40…定着画像濃度センサ 41,41B,41G,41R,41RK…LED 43…レンズ 44,44Y,44M,44C,44K…受光素子 49…ビーム整形手段 50 画像制御部 Reference Signs List 31 laser output unit 32 photoconductor 37 paper 38 sample image 39, 39Y, 39M, 39C, 39K density patch 40 fixed image density sensor 41, 41B, 41G, 41R, 41RK LED 43 lens 44 44Y, 44M, 44C, 44K: light receiving element 49: beam shaping means 50 image controller

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蒔田 聖吾 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 伊藤 久夫 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい富士ゼロックス株式会社内 Fターム(参考) 2C061 AP01 AR01 KK12 KK25 KK28 KK32 2C262 AA05 AC03 BA09 BB03 FA12 2G059 AA01 BB10 DD12 DD20 EE02 EE13 GG01 GG02 HH02 JJ02 JJ11 KK01 MM14 5F041 AA47 DC07 EE11 EE25 FF13 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Seigo Makita 430 Nakai-cho Sakai Nakagami-cho, Kanagawa Prefecture Inside Green Tech Nakai Fuji Xerox Co., Ltd. F term (reference) 2C061 AP01 AR01 KK12 KK25 KK28 KK32 2C262 AA05 AC03 BA09 BB03 FA12 2G059 AA01 BB10 DD12 DD20 EE02 EE13 GG01 GG02 HH02 JJ02 JJ11 KK01 MM14 5F041 AA47 EE25 FE11

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】出力されたカラー画像を検知し、その検知
結果に応じて画像形成条件を補正する画像形成装置にお
いて、 複数の色材によってカラー画像を形成する画像形成手段
と、 前記複数の色材のうちの少なくとも一つにより前記画像
形成手段によって出力されたサンプル画像を検知する画
像検知手段と、 この画像検知手段の検知結果に応じて前記画像形成手段
の画像形成条件を補正する制御手段とを備え、 前記画像検知手段は、発光ダイオードからの光を前記サ
ンプル画像に照射する光照射手段と、前記サンプル画像
の濃度に応じた、前記サンプル画像からの反射光を受光
して前記検知結果を出力する受光手段とを有し、 前記光照射手段は、前記発光ダイオードからの光ビーム
を整形するビーム整形手段を備える、ことを特徴とする
画像形成装置。
1. An image forming apparatus for detecting an output color image and correcting an image forming condition according to a result of the detection, an image forming means for forming a color image using a plurality of color materials, and the plurality of colors Image detecting means for detecting a sample image output by the image forming means by at least one of the materials, control means for correcting image forming conditions of the image forming means according to a detection result of the image detecting means; The image detecting means, light irradiating means for irradiating the sample image with light from a light emitting diode, according to the density of the sample image, receives the reflected light from the sample image, and detects the detection result Light receiving means for outputting light, and the light irradiating means includes a beam shaping means for shaping a light beam from the light emitting diode. Forming apparatus.
【請求項2】前記ビーム整形手段は、前記発光ダイオー
ドと前記サンプル画像との間に配置された開口部であ
り、その開口形状によって前記発光ダイオードからの光
ビームを整形することを特徴とする請求項1に記載の画
像形成装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein said beam shaping means is an opening disposed between said light emitting diode and said sample image, and shapes a light beam from said light emitting diode according to an opening shape thereof. Item 2. The image forming apparatus according to Item 1.
【請求項3】前記ビーム整形手段は、前記発光ダイオー
ドと前記サンプル画像との間に配置された光学レンズで
あり、その光学的特性によって前記発光ダイオードから
の光ビームを整形することを特徴とする請求項1に記載
の画像形成装置。
3. The beam shaping means is an optical lens disposed between the light emitting diode and the sample image, and shapes a light beam from the light emitting diode according to its optical characteristics. The image forming apparatus according to claim 1.
【請求項4】前記ビーム整形手段は、前記発光ダイオー
ドと前記サンプル画像との間に配置された透過フィルタ
であり、その光学的特性によって前記発光ダイオードか
らの光ビームを整形することを特徴とする請求項1に記
載の画像形成装置。
4. The beam shaping means is a transmission filter disposed between the light emitting diode and the sample image, and shapes a light beam from the light emitting diode according to its optical characteristics. The image forming apparatus according to claim 1.
【請求項5】前記ビーム整形手段は、前記発光ダイオー
ドと前記サンプル画像との間に配置された、開口部、光
学レンズおよび透過フィルタのうちの複数を組み合わせ
たものであり、その光学的特性によって前記発光ダイオ
ードからの光ビームを整形することを特徴とする請求項
1に記載の画像形成装置。
5. The beam shaping means is a combination of a plurality of apertures, optical lenses, and transmission filters disposed between the light emitting diode and the sample image. The image forming apparatus according to claim 1, wherein a light beam from the light emitting diode is shaped.
【請求項6】前記サンプル画像は、少なくともサイア
ン、マゼンタ、イエローの各色のパッチからなることを
特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
6. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the sample image includes at least patches of each color of Sian, Magenta, and Yellow.
【請求項7】前記発光ダイオードは、少なくともレッ
ド、グリーン、ブルーの各色の発光ダイオードからなる
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
7. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the light emitting diodes are at least red, green, and blue light emitting diodes.
【請求項8】前記画像検知手段は、前記画像形成手段の
最終工程の後段に配置されていることを特徴とする請求
項1に記載の画像形成装置。
8. An image forming apparatus according to claim 1, wherein said image detecting means is arranged at a stage subsequent to a final step of said image forming means.
【請求項9】前記複数の色材は、サイアン、マゼンタ、
イエローおよびブラックの色材であることを特徴とする
請求項1に記載の画像形成装置。
9. The method according to claim 1, wherein the plurality of color materials are Sian, Magenta,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus includes yellow and black color materials.
【請求項10】前記画像形成手段は、少なくとも、感光
体を帯電する帯電器、その帯電された前記感光体を露光
して、前記感光体上に静電潜像を形成する露光ユニッ
ト、その静電潜像が形成された前記感光体上に、前記複
数の色材の一つによってトナー像を形成する現像器、お
よび、そのトナー像を画像記録媒体上に転写する転写ユ
ニットを備えることを特徴とする請求項1に記載の画像
形成装置。
10. The image forming means includes at least a charger for charging a photoreceptor, an exposure unit for exposing the charged photoreceptor to form an electrostatic latent image on the photoreceptor, A developing unit for forming a toner image by using one of the plurality of color materials on the photoreceptor on which the electrostatic latent image is formed; and a transfer unit for transferring the toner image onto an image recording medium. The image forming apparatus according to claim 1.
【請求項11】前記制御手段は、前記検知結果に応じ
て、前記帯電器の駆動条件、前記露光ユニットによる露
光量、前記現像器の現像バイアス電圧、前記現像器内の
現像剤濃度、および前記転写ユニットの駆動条件の、少
なくとも一つを補正することを特徴とする請求項10に
記載の画像形成装置。
11. The control means according to the detection result, includes: a driving condition of the charging device, an exposure amount by the exposure unit, a developing bias voltage of the developing device, a developer concentration in the developing device, and The image forming apparatus according to claim 10, wherein at least one of driving conditions of the transfer unit is corrected.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002098631A (en) * 2000-09-25 2002-04-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Smaller sample concentration measuring apparatus
JP2008040454A (en) * 2006-07-12 2008-02-21 Ricoh Co Ltd Image forming apparatus
CN104730000A (en) * 2015-04-13 2015-06-24 大连理工大学 Photoelectric quantitative testing device for immune chromatography reaction results

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