JP2001349778A - 光量測定装置及びカラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型でかつ低コストの光量測定装置及びそれ
を用いたカラー画像形成装置を提供する。 【解決手段】検知用校正板（イエローパッチ）と比較用
校正板（グレーパッチ）を読取って反射率差△Ｒ（Ｄ
ｃ）を求め（１００〜１０４）、用紙白などの常時読取
り可能な標準白色板の反射率値に対する相対比率として
メモリに保持し（１０６〜１１０）、環境温度変動によ
る出力ずれ量の補正を行う時点で用紙白などの標準白色
板の反射率値を検知して（１１２〜１１４）、これにメ
モリ内の相対値を乗算することにより（１１６）、変動
をキャンセルし、サンプル画像の読み取り値を補正する
（１１８）。このように初期校正のみで環境温度変動に
よる出力ずれ量を保持でき、経時変化によらず常に適正
な出力値を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光量測定装置及び
カラー画像形成装置にかかり、特に、光を対象物に照射
し、その反射光を集光レンズで集光した光に基づいて対
象物に関する特性を測定する光量測定装置及びカラー画
像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータを中心としたネットワーク
技術の進展により、画像出力装置としてのネットワーク
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
が高まって来ている。最近では、色再現性に関して、設
置環境、経時変化、環境温度によらず高い安定性が求め
られている。

【０００３】一般に、人間の色差に対する感度は極めて
高い。例えば、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
おいて色差△Ｅ＝５程度で観測者や状況によらず識別さ
れ、その差を認識不能とするためには色差△Ｅ＝３程度
（色差認識限界）必要であることが知られている（D．
H．Alman，R．S．Berns，G．D．Snyder and W．A．Lar
sen，Performance Testing of Color-Difference Metri
cs Using a Color Tolerance Dataset，COLOR resea
rch and application，vol.14， Number 3，June 1
989）。

【０００４】このため、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△Ｅ＝３以下という非常に高い
ものになる。

【０００５】しかしながら、周知のように従来の電子写
真方式では各プロセスが不安定であり、色差△Ｅ＝３以
下という要求値を満たすことは困難である。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、温
度や湿度等の環境条件、また感光体や現像剤等の経時的
な劣化等の処理材料条件等により、装置自体の画像出力
状態が変動し、画像再現性が変動するためである。

【０００６】このため、電子写真方式を用いた画像形成
装置では、画像濃度を最適に保つためのフィードバック
制御が行われている。一般的なフィードバック制御で
は、濃度パッチにより濃度再現状況や装置内の環境条件
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ることによって、制御用アクチュ
エータの設定値補正量を算出している。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で所望の画像濃
度を得ることが開示されている。

【０００７】上記濃度パッチとしては、現像工程後にお
ける未定着なトナー像濃度パッチ、または用紙等の記録
媒体上に形成された定着工程後の画像濃度パッチが用い
られる。トナー像濃度パッチは、用紙上に作成される転
写像や定着像に比較して、現像像の作成および消去が簡
単であること等により用いられるが、トナー像濃度パッ
チと定着画像濃度との相関が高いとはいえ、後工程であ
る転写工程や定着工程における変動に関しては、その影
響を検知することが困難である。

【０００８】一方、定着画像濃度パッチは、画像の形態
として最終的にユーザーが手にする定着画像そのもので
あり、転写工程や定着工程における変動要因を含めて画
像品質を評価できる。一例として、特開昭６２−２９６
６６９号公報、特開昭６３−１８５２７９号公報、特開
平５−１９９４０７号公報には、定着画像濃度をモニタ
するものとして、装置本体に組み込まれた画像読み取り
部を利用する技術が開示されている。

【０００９】しかしながら、定着画像濃度のモニタで
は、画像を検知するために、一旦出力された画像を画像
読み取り部に戻して再度読み取りを行うという作業をユ
ーザー自身が行わねばならず、日常の画質管理としては
甚だ煩わしいものであった。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、
原理的に画像を検知することができなかった。

【００１０】そこで、本出願人等は、定着工程後にオン
ラインでの出力画像モニタを可能にする手段として、光
量測定装置、すなわち、カラー画像モニタ用センサを提
案している（特開平９−７１２７９号）。このセンサ
は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、サイアン（Ｃ）
の各トナー単色に対応した、ブルー（Ｂ）、グリーン
（Ｇ）、レッド（Ｒ）の発光ダイオード（可視光ＬＥ
Ｄ、以下、ＬＥＤという）を光源として、出力画像から
の反射光をフォトダイオードによって受光する構成とし
たものである。

【００１１】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くらべ帯域が狭く、全色域を
高精度で分光することは困難であると言われている。と
ころが、センサの使用条件として、モニタ用出力画像を
ＹＭＣなどのトナー単色の濃度パッチ（カラーパッチ）
として形成し、各単色トナーの濃度検知に限定すること
により、全色域を分光してフルカラーの各色を識別して
いる従来のカラーセンサにくらべてコストおよびサイズ
の点ではるかに有利であり、しかも性能的にも必要かつ
十分なモニタ用センサを提供することができる。

【００１２】しかしながら、画像形成装置のオンライン
上で出力画像をモニタしようとする場合には、対象物で
ある画像形成媒体としての出力用紙の被測定面の上下
動、つまり、用紙の進行方向に垂直な方向の変動が問題
となり、正確な測定ができないおそれがある。これは、
画像モニタ用検知手段を用いて、検知対象である用紙上
濃度パッチをモニタする場合、接触による画像へのダメ
ージを防ぎ、かつモニタ用センサ周辺への付加的な機構
を排除するために、検知手段と検知対象とを非接触でモ
ニタする必要があるためである。

【００１３】ところで、通常の光学的センサにおいて光
源、レンズ、受光素子（光電変換素子）を組み合せた光
学系を用いて、上下変動する被測定面を測定した場合、
例えば、紙面が上下にわずかに１mm程度変動した場合で
も、受光素子の出力は１５％程度も変化してしまうこと
がわかっている。このような出力ずれ量があると、検知
対象である用紙上の濃度パッチの微少な差異を検知する
ことは困難である。

【００１４】このため本出願人等は、紙面での反射光を
レンズの焦点位置に設置した光電変換素子で受光するこ
とにより、特定の条件を満たす領域においては紙面の光
軸方向への変動に依存しない出力を得ることを可能とす
る技術を提案している（特開平１０−１７５３３０
号）。この技術に、ＬＥＤを用いたカラー画像モニタ用
センサを組み合わせることにより、高精度な非接触オン
ライン画像モニタの実現が可能となった。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最終的
な色再現精度の要求レベルすなわち色差は、色差認識限
界以下（△E≦３）が必要であり、このような極めて高
いレベルでは、カラー画像モニタ用センサに対する読取
精度はさらに厳しくなる。なお、色差の要求レベルを各
要因に公差配分してセンサの反射率精度に換算すると、
１％以下の反射率読取り精度が必要となることが分かっ
ている。

【００１６】センサの読取誤差を生じさせる要因として
は様々なものがあるが、読取精度の要求レベルが高くな
るのに従って、センサ光源（例えばＬＥＤ素子）の波長
領域（発光スペクトル）が環境温度の変動によってばら
つくことが無視できなくなる。この発光スペクトルの波
長領域のばらつきは、低コストであることが大きなメリ
ットであるＬＥＤ素子を使用する上では避けることがで
きない。

【００１７】環境温度の変動による発光スペクトルの波
長領域のばらつきは、光学フィルタを用いることによっ
てある程度は補正することができる。例えば、特開平８
−１６２６７６号公報には、着色ガラスをモールド樹脂
内に組み込んだＬＥＤ素子が開示されている。

【００１８】この技術によれば、着色ガラスがバンドバ
スフィルターとして機能するため、発光スペクトルの半
値幅が狭くなり色純度が向上する。しかしながら、着色
ガラスやゼラチンフィルター等の吸収フィルターは、波
長の選択すなわち波長域が限定的であると共に、制御性
に乏しく、さらに透過性や耐久性が制限されるために、
要求される高精度な読取精度を得ることができない。

【００１９】補正用フィルタの中でも波長選択性や半値
幅の制御性に優れている光学フィルタとして干渉型バン
ドパスフィルタがある。この干渉型バンドパスフィルタ
を用いて半値幅による透過帯域を狭くして波長領域の変
動を低減することは可能である。しかしながら、透過帯
域が狭くなることによる光量の減少により、センサの出
力レベルが低下するのでＳＮ比が劣化する。この結果、
ある程度発光スペクトルの波長領域のばらつきを抑える
ことはできても、該ばらつき以外のノイズ成分が増加す
るため、精度を上げることができず、最悪の場合、精度
が低下してしまう恐れがある。

【００２０】また、光学フィルターを追加する構成とし
た場合、センサの製造に必要となるコストが増加するた
め、ＬＥＤ以外の光源を使用した場合のセンサの総コス
トと同程度またはそれ以上にコストが増加してしまい、
ＬＥＤを使用する点の最大の利点である低コスト性が損
なわれる。

【００２１】本発明は、上記問題を解決すべく成された
ものであり、再現性良く高精度なフルカラー画像品質を
維持することが可能な光量測定装置及びカラー画像形成
装置を提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明者は、再現性良く
高精度なフルカラー画像品質を維持するために本発明に
到達したものであり、本発明では、小型でかつ低コスト
の画像モニタ用センサを用いて、上下変動する搬送中の
用紙上濃度パッチに対して、非接触で高精度のオンライ
ンモニタを行うことが可能な光量測定装置及びそれを用
いたカラー画像形成装置を提供するものである。

【００２３】本発明の光量測定装置は、光源により光が
照射された対象物からの反射光を受光素子で検出して光
量を測定する光量測定装置において、複数の対象物から
の反射光量の各々に基づいて、温度変動により生じる前
記光源の発光スペクトルの波長ばらつきに対応する前記
受光素子の出力ばらつきを検知する検知手段と、前記検
知手段による検知量に基づいて前記受光素子の出力値
を、前記光源の基準発光スペクトルの光照射による出力
値となるように補正する補正手段と、を備えている。

【００２４】本発明の光量測定装置は、光源により光が
照射された対象物からの反射光を受光素子で検出して光
量を測定する。また、反射光量を安定的に受光するため
の構成として、光源により照射された光による対象物の
反射光を集光レンズによりその焦点位置に設けられた受
光素子に集光して光量を測定することができる。これら
において、対象物はその濃度に応じて反射光量が異な
る。

【００２５】そこで、検知手段は、複数の対象物からの
反射光量の各々に基づいて、温度変動により生じる光源
の発光スペクトルの波長ばらつきに対応する受光素子の
出力ばらつきを検知する。

【００２６】光源は発光スペクトルがあり、環境温度の
変動により発光スペクトルの波長領域がばらつく。この
ため、同一光量であっても、温度変動により生じる波長
ばらつきにより受光素子に出力ばらつきが生じる。この
場合、標準または基準の環境温度下では、光源は標準ま
たは基準の発光スペクトルとなり、受光素子からは標準
または基準の出力が得られるべきである。

【００２７】そこで、標準または基準の環境温度下での
受光素子の標準または基準の出力からの差異が、環境温
度の変動による波長ばらつきに対応する受光素子の出力
ばらつきであり、これを検知する。環境温度の変動によ
る受光素子の出力ばらつきが検知されたので、補正手段
は、受光素子の出力値を、光源の基準発光スペクトルの
光照射による出力値となるように補正する。

【００２８】すなわち、環境温度の変動による受光素子
の出力のばらつき度合いを検知し、検知したばらつき度
合いに応じて出力値を補正する。これによって、環境温
度が変動して光源が発光スペクトルの波長ばらつきを有
していても、これを補正でき、環境温度の変動による発
光スペクトルの波長ばらつきに依存しない出力値を得る
ことができる。

【００２９】また、本発明の光量測定装置では、前記検
知手段として、濃度が既知の異なる校正板を前記複数の
対象物として用いて環境温度の変動による前記受光素子
の出力ばらつきを検知することができる。出力ばらつき
を検知するには、対象物が特定されていることが好まし
い。そこで、濃度が既知の異なる校正板を複数の対象物
として用いれば、その反射光量の差から環境温度の変動
による受光素子の出力ばらつきを検知でき、検知したば
らつき度合いに応じて受光素子の出力値を補正すること
で、発光スペクトルの環境温度の変動による波長ばらつ
きに依存しない出力値を得ることができる。この校正板
には、検知用校正板と比較用校正板とを含むことができ
る。

【００３０】前記校正板の少なくとも１つは、少なくと
も前記光源の発光スペクトルの波長領域に波長依存しな
い色の校正板を用いることができる。波長依存しない色
の校正板により、波長に依存することなく安定的に受光
素子の出力を得ることができる。反射光量に波長依存性
を有しない色の校正板としてはグレーパッチ等のグレー
濃度の対象物がある。このグレーパッチを用いれば、光
源の発光スペクトルの波長に略依存することなく、濃度
に対応した反射光量を得ることができる。従って、これ
を基準の校正板に用いることができる。

【００３１】また、前記校正板の少なくとも１つは、少
なくとも前記光源の発光スペクトルの波長領域に波長依
存する色の校正板を用いることができる。波長依存する
色の校正板により、光源の発光スペクトルの波長領域に
対応した受光素子の出力を得ることができる。光源は、
任意の波長領域である発光スペクトルを有するのが一般
的である。その波長領域に対応する波長域（例えば補色
域）の校正板を用いることで、光源の発光スペクトルの
ばらつきが顕著に現れる場合がある。そこで、校正板と
して、光源の発光スペクトルの波長領域に波長依存する
色の校正板を用いることにより、波長依存する受光素子
の出力を得ることができ、環境温度の変動による光源の
発光スペクトルのばらつきに、より則した補正が可能と
なる。

【００３２】前記検知手段は、検知した出力ばらつき量
と予め定めた標準検知量との相対値を求める演算手段を
さらに備えることができる。検知手段によって、対象物
からの反射光量によって環境温度の変動による受光素子
の出力ばらつきを検知できるが、その出力ばらつきは、
光源の発光スペクトルの波長ばらつきに対応しておりこ
の波長ばらつきは光源固有のものであるため、対象物の
違いにも適用可能である。このためには、出力ばらつき
を相対的に用いることが好ましい。そこで、演算手段に
よって、検知した出力ばらつき量と予め定めた標準検知
量との相対値を求めれば、標準検知量に相当する対象物
の検知にみによって、容易に補正が可能となる。

【００３３】この場合、前記検知手段が、予め定めた標
準板をさらに検知し、前記演算手段は、前記標準板の検
知量を標準検知量として演算することが好ましい。すな
わち、前記予め定めた標準検知量を、標準板をさらに検
知することによって得る。これによって、標準検知量を
予め定める必要はなく、検知のみによって実施できる。

【００３４】本発明の光量測定装置は、複数の対象物か
らの反射光量の各々に基づく前記光源の発光スペクトル
の波長ばらつきに対応する前記受光素子の出力ばらつき
を記憶する記憶手段をさらに備え、前記補正手段は、前
記記憶手段に記憶された出力ばらつきに基づいて前記受
光素子の出力ばらつきを補正することができる。すなわ
ち、予め検知した環境温度の変動による出力ばらつき量
を保持し、これをもとに補正動作時の出力ばらつき量を
算出できる。このようにすれば、一度検知した環境温度
の変動による出力ばらつきの検知量を再利用することが
できる。

【００３５】前記補正手段は、予め定めた濃度における
環境温度の変動による出力ばらつき量の検知結果から、
他の濃度域における環境温度の変動による出力ばらつき
量を推定する推定手段と、推定結果に基づいて前記出力
値を補正する推定補正手段とを含むことができる。反射
光量による検知は、その対象物の濃度によるが、その濃
度を多数用意することは煩雑である。

【００３６】一方、濃度と反射光量との間の関係である
濃度特性は、予め計測が可能であり、一定の分布にな
る。このため、推定手段では、予め定めた濃度における
環境温度の変動による出力ばらつき量の検知結果から他
の濃度域における環境温度の変動による出力ばらつき量
を推定できる。この推定結果に基づいて推定補正手段が
出力値を補正することで、少ない濃度における出力ばら
つき量から、環境温度の変動による発光スペクトルの波
長ばらつきに依存しない出力値を得ることができる。

【００３７】前記補正手段は、前記検知手段による検知
量に基づいて、予め定めた線型特性または非線型特性に
前記出力値を補正することができる。前述のように、濃
度特性は、予め計測が可能であり、一定の分布になる
が、その分布は、線型特性に近似することで演算負荷を
軽減でき、また非線型特性に近似することでより繊細な
補正を行うことができる。

【００３８】なお、本発明では、光量測定装置に温度セ
ンサを設ける構成することも可能である。所定の対象物
を測定するたびに温度センサによって環境温度を検知
し、検知した出力ずれ量と環境温度とを関連付けるよう
に構成したり、光源の発熱温度や、光源に電源が入れら
れてからの時間などから対応する温度を間接的に取得し
て、取得した環境温度と検知した出力ずれ量とを関連付
けるように構成する等のようにできる。このように温度
を検出する手段を設けることにより、より正確な温度環
境の変動による出力ずれを検知することができる。

【００３９】また、本発明の別の光量測定装置によれ
ば、光源により光が照射された対象物からの反射光を受
光素子で検出して光量を測定する光量測定装置におい
て、温度を検出する温度検出手段と、温度に対応する前
記受光素子の出力ばらつきを予め検出しておき、前記温
度検出手段により検出された温度から対応する出力ばら
つきを検知する検知手段と、前記検知手段による検知量
に基づいて前記受光素子の出力値を、前記光源の基準発
光スペクトルの光照射による出力値となるように補正す
る補正手段と、を備えている。

【００４０】本発明の光量測定装置は、光源により光が
照射された対象物からの反射光を受光素子で検出して光
量を測定する。また、反射光量を安定的に受光するため
の構成として、光源により照射された光による対象物の
反射光を集光レンズによりその焦点位置に設けられた受
光素子に集光して光量を測定することができる。これら
において、対象物はその濃度に応じて反射光量が異な
る。

【００４１】光量を測定する際、温度検出手段が温度を
検出し、検知手段は予め検出した温度に対応する前記受
光素子の出力ばらつきに基づいて、検出された温度から
前記受光素子の出力ばらつきを検知する。補正手段は、
検知手段が検知した温度に対応する前記受光素子の出力
ばらつきに基づいて受光素子の出力値を、光源の基準発
光スペクトルの光照射による出力値となるように補正す
る。

【００４２】すなわち、その素子が置かれている環境温
度により環境温度の変動による受光素子の出力のばらつ
き度合いを検知し、検知したばらつき度合いに応じて出
力値を補正する。これによって、環境温度が変動して光
源が発光スペクトルの波長ばらつきを有していても、こ
れを補正でき、環境温度の変動による発光スペクトルの
波長ばらつきに依存しない出力値を得ることができる。

【００４３】また、本発明の光量測定装置においては、
温度及び前記受光素子の出力ばらつきの対応関係を記憶
する記憶手段をさらに備え、前記検知手段は、前記記憶
手段に記憶された対応関係に基づいて、前記温度検出手
段が検出した温度に対応する前記受光素子の出力ばらつ
きを検知するように構成することが可能である。

【００４４】記憶手段が、温度と対応する前記受光素子
の出力ばらつきとの対応関係を記憶するように構成する
ことで、検知手段は、検出された温度から記憶手段に記
憶された対応関係に基づいて出力ずれ量を検知できる。

【００４５】なお、記憶手段が記憶する温度及び前記受
光素子の出力ばらつきの対応関係としては、例えば、温
度に対応する受光素子の出力ばらつき量の対応をテーブ
ル化したルックアップテーブルや、温度に対応する前記
受光素子の出力ばらつきの変換関数等を利用することが
できる。

【００４６】また、本発明の光量測定装置では、前記光
源として、発光ダイオードを用いることができる。光量
測定装置では光源が果たす役割は大きい。例えば、高精
度で測定しようとすると、高価な光源を用いて精度よく
光を照射することが考えられるが、高価な光源を用いる
ことによって、光量測定装置が高コスト化する。本発明
では、環境温度の変動による光源の発光スペクトルの波
長ばらつきを補正できるので、安価な発光ダイオードを
採用することができ、光量測定装置を低コスト化するこ
とができる。環境温度の変動による波長ばらつきに対応
する補正量を検知することができるため、小型かつ安価
な発光ダイオードを使用する上で避けることのできない
環境温度の変動による発光スペクトルの波長ばらつきに
起因した環境間出力差を補正することができる。この結
果、ＬＥＤ等の発光ダイオードを光源として用いた場合
にも環境温度の変動による出力差を考慮する必要はな
い。

【００４７】なお、光源は、赤色、緑色、青色の可視光
発光ダイオードのうち、少なくとも一種類の可視光発光
ダイオードを採用することができる。発光ダイオード
は、発光スペクトルがＲＧＢフィルタなどによる分光に
くらべ帯域が狭いが、入手しやすく波長帯域を特定しや
すい。そこで、濃度測定すなわち光量測定に限定すれ
ば、性能的にも必要かつ十分な光源として用いることが
できる。また、複数の異なる可視光発光ダイオードを用
いることで、光源が有する波長帯域を広げることがで
き、より安定した光を得ることができる。さらに、対象
物の色が複数ある場合には、各々の色毎にすなわち波長
帯域に応じて光源の波長帯域を対応させることにより、
対象物の色あいにあった光源を得ることができる。

【００４８】また、前記受光素子には、フォトダイオー
ドまたはフォトトランジスタを用いることができる。フ
ォトダイオードやフォトトランジスタは、入手しやすく
光量に応じた出力値を得易い。そこで、濃度測定すなわ
ち光量測定に限定すれば、性能的にも必要かつ十分な受
光素子として用いることができる。

【００４９】上述した光量測定装置を用いれば、容易か
つ低コストなカラー画像形成装置を得ることができる。
具体的には、出力されたカラー画像を検知して、その検
知結果に応じて前記カラー画像の形成条件を制御するカ
ラー画像形成装置において、前記カラー画像を前記形成
条件に基づいて複数の色材によって形成する画像形成手
段と、前記に記載の光量測定装置を備え、前記複数の色
材のうち少なくとも何れかの色材を用いたサンプル画像
の光量を検出する検出手段と、前記検出結果に応じて前
記形成条件を制御する制御手段と、を備える。

【００５０】カラー画像形成装置では、形成条件に基づ
いて複数の色材を用いて画像形成手段によりカラー画像
を形成する。この形成条件は、カラー画像を検知して定
められ、制御手段により制御される。制御手段は、光量
測定装置を備えた検出手段により検出された、複数の色
材のうち少なくとも何れかの色材を用いたサンプル画像
の光量に応じて形成条件を制御する。従って、再現性良
く高精度なフルカラー画像品質を維持できる画像形成装
置を提供することができる。

【００５１】このカラー画像形成装置において、前記検
出手段は、前記カラー画像形成装置に通電が開始されて
から所定の一定期間経過するまで、前記光量測定装置に
よる前記受光素子の出力ずれ量の補正の頻度を多くし、
前記一定期間経過後は前記出力ずれ量の補正の頻度を少
なくするように制御する構成とすることができる。

【００５２】前記カラー画像形成装置に通電が開始され
てから所定の一定期間経過するまでは、装置内温度が上
昇し続け、所定の一定期間経過すると、装置内温度はほ
ぼ一定の温度に安定することが知られている。

【００５３】本発明では、検出手段が、前記カラー画像
形成装置に通電が開始されてから装置内温度が上昇し続
ける所定の一定期間は前記受光素子の出力ずれ量の補正
の頻度を多くし、前記カラー画像形成装置の装置内温度
が安定化しする所定の一定期間以降は前記出力ずれ量の
補正の頻度を少なくするように制御している。

【００５４】これにより、前記受光素子の出力ずれ量の
変動が大きい期間は、頻繁に出力ずれ量の補正を行い、
前記受光素子の出力ずれ量の変動が少ない期間は少ない
頻度で出力ずれ量の補正を行うようになるので、前記受
光素子の出力ずれ量が大きいまま放置されることがな
く、常に出力ずれ量が少ない状態を維持できる。従っ
て、前記カラー画像形成装置に通電が開始された直後か
ら画像形成を行っても再現性良く高精度なフルカラー画
像品質を維持できる。また、不必要な前記受光素子の出
力ずれ量の検出及び補正を回避することができるので、
画像出力の生産性を向上できる。

【００５５】また、前記検出手段は前記画像形成手段の
最終工程の下流側に設けることができる。このようにす
ることによって、出力されたカラー画像自体を容易に利
用することができる。

【００５６】また、前記画像形成手段は、色材として、
少なくともサイアン、マゼンタ、イエロー、および黒の
色材のうち何れかによって前記カラー画像を形成するこ
とができる。また、前記校正板は、前記色材のうち少な
くともいずれかの色材を用いることができる。

【００５７】また、前記検出手段は、前記色材に対応し
て前記補正することを選択する選択手段を含むことがで
きる。

【００５８】このように、本発明では、環境温度の変動
による受光素子の出力のばらつき度合いを正確かつ簡便
に検知するための検知手段と、検知したばらつき度合い
に応じて受光素子の出力の補正を行う補正手段を設ける
ことによって、受光素子の出力ばらつきを補正してい
る。

【００５９】一例として、校正板にトナー単色パッチと
グレーパッチを用いてそれぞれ読取り、これらの出力差
から理想反射率値とのばらつき量を検知することがで
き、これをもとに全ての濃度域における補正量を検知す
ることができる。また、別の例として温度センサなどの
温度検出手段により測定時の温度を検出して対応する出
力ばらつき量を検知し、この出力ばらつき量から受光素
子の出力の補正を行うことができる。

【００６０】これにより、小型かつ低コストなＬＥＤ素
子を使用する上で避けることのできない環境温度の変動
によるＬＥＤ発光波長ばらつきに起因したセンサの環境
間出力差を補正することができる。この結果、ＬＥＤ等
の発光ダイオードを光源として用いた場合にも環境温度
の変動によるセンサの環境間出力差のない高精度オンラ
インモニタを行えるため、センサの小型化・低コスト化
が可能となる。

【００６１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態の一例を詳細に説明する。本実施の形態は画像
形成装置に本発明を適用したものである。 （第１の実施の形態）図２には、本発明の第１の実施の
形態にかかる画像形成装置の要部を示し、特に、電子写
真方式による画像出力部イメージアウトプットターミナ
ル（以下、画像出力部ＩＯＴという。）の概略構成を示
した。本実施の形態の画像形成装置は、画像出力部ＩＯ
Ｔ及び定着画像濃度センサ１０を備えており、画像出力
部ＩＯＴは、レーザ出力部３０、現像器３２、転写装置
３４、クリーナ３６、スコロトロン帯電器３８、定着器
４０、及び感光体４２を備えている。

【００６２】次に、画像出力部ＩＯＴにおける画像形成
手順を説明する。まず、スキャナ等の画像読取装置（図
示せず）で原稿を読み取ったり、外部のコンピュータ等
（図示せず）で作成されたりする入力部５０（図３）か
ら入力された原画像信号に、画像処理部（図示せず）で
適切な処理を行う。これにより得られる入力画像信号
は、レーザ出力部３０に入力され、レーザ光を変調す
る。このようにして、入力画像信号によって変調された
レーザ光が、感光体４２上にラスタ照射される。

【００６３】感光体４２はスコロトロン帯電器３８で一
様に帯電され、一様に帯電された感光体４２に、レーザ
光が照射されると、その表面に入力画像信号に対応した
静電潜像が形成される。そして、現像器３２により静電
潜像がトナー現像され、転写装置３４によって現像され
たトナー像が用紙Ｐ上に転写され、定着器４０によって
定着される。その後、感光体４２はクリーナ３６により
クリーニングされ、一回の画像形成動作が終了する。定
着画像濃度センサ１０は、定着器４０の下流側に設置さ
れており、定着後の画像濃度を検出する。

【００６４】次に、定着画像濃度センサ１０の検知結果
をもとに、帯電量、露光量、現像バイアス、現像ロール
回転数、トナー供給係数等の操作量を制御して所望の画
像品質を得る過程を、図３の画像形成装置の制御にかか
る要部のブロック図と共に説明する。

【００６５】図３に示すように、画像形成装置は、装置
内を統括制御するためのＣＰＵ６６を有している。ま
た、画像形成装置は、機能的に、画像制御部５６及び画
像出力部６８とに分類されている。画像制御部５６は、
色変換制御部６０、画像濃度制御部６２、及び基準画像
信号発生部６４から構成されており、画像出力部５８
は、コントロール部５８Ａ及び機構部５８Ｂから構成さ
れている。画像出力部５８のコントロール部５８Ａは、
色変換処理部６８、光量コントローラ７０、現像コント
ローラ７２、及びグリッド電源７４から構成されてお
り、機構部５８Ｂは、露光ユニットとして機能するレー
ザ出力部３０、現像器３２及び帯電器３８を含んで構成
されている。

【００６６】色変換制御部６０は、入力部５０から入力
される入力画像信号について色変換マトリクスの変換係
数を補正制御するためのものである。画像濃度制御部６
２は、帯電量、露光量、現像バイアス、現像ロール回転
数、トナー供給係数等の操作量を制御するためのもので
ある。基準画像信号発生部６４は、予め定めた基準画像
信号を発生するためのものである。色変換処理部６８
は、変換係数による色変換マトリクスによって入力画像
信号を、出力画像信号に変換するものである。光量コン
トローラ７０は、出力画像信号を、その画素値に応じて
パルス幅変調されたレーザオンオフ信号に変換するもの
であり、レーザオンオフ信号は露光ユニットであるレー
ザ出力部３０に出力される。すなわち、光量コントロー
ラ７０は、レーザ出力部３０から射出されるレーザ光の
光量を制御するためのものである。現像コントローラ７
２は、現像バイアス、現像ロール回転、及びトナー供給
量等を制御するためのものである。グリッド電源７４
は、スコロトロン帯電器３８のグリッド電圧を制御する
ためのものである。

【００６７】画像形成装置の制御動作の一例を説明す
る。まず、画像濃度制御部６２からの指示により基準画
像信号発生部から基準画像信号が画像出力部５８に出力
され、サンプル画像として用紙Ｐ上に各色のカラーパッ
チが形成される。次に、定着画像濃度センサ１０によっ
てカラーパッチの定着画像濃度が測定され、その検出値
が画像濃度制御部６２に送られる。画像濃度制御部６２
では、測定された定着画像濃度と、予めメモリ内にある
基準画像の定着画像濃度目標値との差異に応じて、帯電
量、露光量、現像バイアス、現像ロール回転数、トナー
供給係数のうち少なくとも何れかの操作量を用いて画像
出力部５８を制御することにより、所望の画像品質を得
ることができる。

【００６８】また、測定された定着画像濃度と、予めメ
モリ５２内にある基準画像（基準パターン）の定着画像
濃度目標値との差異に応じて、各変換処理部にフィード
バックして、色変換マトリクスの変換係数を補正するこ
とにより、所望の画像品質を得ることも可能である。

【００６９】次に、定着画像濃度センサ１０を説明す
る。本実施の形態では、定着画像濃度センサ１０は各ト
ナー単色（例えば、イエロー、マゼンタ、サイアン、
黒）に対応して４組を備えている。図４に示すように、
定着画像濃度センサ１０は、ＬＥＤ１２Ｂ，１２Ｇ，１
２Ｒ，１２Ｋ、集光レンズ（図示省略）、フォトダイオ
ード１８Ｂ，１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｋを各々有するセン
サブロックから構成されている。各色の濃度パッチを各
トナー単色に対応させてイエローパッチ２４Ｙ、マゼン
タパッチ２４Ｍ、サイアンパッチ２４Ｃ、黒パッチ２４
Ｋとしたとき、ＬＥＤ１２の光源色（光源スペクトル）
を各トナー単色の補色、すなわち青、緑、赤とすれば、
各色濃度検出精度を向上させることができる。

【００７０】これら濃度パッチに対応されたセンサブロ
ックの一例は、図５に示すように、ブロック取付部材１
０Ｐに取り付けたものがある。センサブロック１０Ｂは
ＬＥＤ１２Ｂ、集光レンズ１４Ｂ及びフォトダイオード
１８Ｂを有しており、センサブロック１０ＧはＬＥＤ１
２Ｇ、集光レンズ１４Ｇ及びフォトダイオード１８Ｇを
有しており、センサブロック１０ＲはＬＥＤ１２Ｒ、集
光レンズ１４Ｒ、フォトダイオード１８Ｒを有してお
り、センサブロック１０ＫはＬＥＤ１２Ｋ、集光レンズ
１４Ｋ、フォトダイオード１８Ｋを有している。なお、
ブロック取付部材１０Ｐに、用紙Ｐに対して垂直方向
（図５の矢印Ｈ方向）に広げられた長穴２５を複数箇所
（４箇所）設け、定着画像濃度センサ１０を全体的に上
下調整（図５の矢印Ｈ方向に移動）が可能とされ、個々
のセンサブロック１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｋも長
穴２６により調整が可能とされている。

【００７１】これらセンサブロックは略同様の構成のた
め、以下の説明では、特記しないかぎり、１色について
のセンサブロックを定着画像濃度センサ１０として説明
する。なお、この場合、符号の英字部分は省略して説明
する。

【００７２】図６には、１色についての定着画像濃度セ
ンサ１０の概略構成を示した。定着画像濃度センサ１０
は、ＬＥＤ（発光ダイオード）１２を備えており、その
射出側には表面にカラーパッチ２４が形成されたサンプ
ル画像２５が位置している。ＬＥＤ１２は、サンプル画
像２５に対して理想的には４５度傾けられることが好ま
しい。ＬＥＤ１２によるカラーパッチ２４の反射側に
は、集光レンズ１４及びフォトダイオード１８が位置し
ており、フォトダイオード１８は集光レンズ１４を介し
てサンプル画像２５のカラーパッチ２４の表面からの反
射光を受光する。なお、フォトダイオード１８は、ケー
シング内部に実質的に光を受光する受光素子１６を備え
ている。

【００７３】なお、上記定着画像濃度センサ１０は本発
明の光量測定装置に相当し、カラーパッチ２４は本発明
の対象物に相当し、フォトダイオード１８は本発明の受
光手段に相当し、ＬＥＤ１２は本発明の光源に相当す
る。また、画像制御部５６の一部の構成は、本発明の補
正手段及び検知手段の一部に相当する。

【００７４】図７には、濃度パッチと光源のスペクトル
の関係を示した。黒パッチ用光源は、原理的には青、
緑、赤または白色のいずれの光源色を用いても良く、本
実施の形態では、受光素子の感度が高く、比較的安価で
ある赤色ＬＥＤを採用している。

【００７５】ここで、紙面Ｐ等の媒体が変位しても、そ
の変動量に依存することなくセンサ出力が一定となる原
理について説明する。なお、この原理については、特開
平１０−１７５３３０号公報にも詳細に説明されてい
る。

【００７６】ＬＥＤ１２から照射された光は、用紙Ｐ上
濃度パッチ２４の表面で略完全拡散反射される。これら
の反射光を、図５に示すように、集光レンズ１４を介し
て集光レンズ１４の後方のフォトダイオード１８の受光
素子１６に入射させる。ここで、受光素子１６を集光レ
ンズ１４の後側焦点面の位置に設けることにより、濃度
パッチ２４による反射光のうち、レンズ光軸方向に対し
て特定の角度範囲内にある光線のみが受光素子１６に入
射する。この特定された入射光線の角度は、集光レンズ
と紙面との間の距離に依存しないため、濃度パッチから
の反射光量は常に一定に維持される。

【００７７】図８には基本原理図を示した。図中、集光
レンズ１４について中心をＯ、前側焦点をＦａ、後側焦
点をＦｂ、前側焦点距離をｆａ、後側焦点距離をｆｂと
し、受光素子の端点をＣ、Ｆｂ−Ｃ間距離をｒ、とす
る。また、便宜上集光レンズ１４は収差がなく、厚みは
ゼロ、幅は無限大と仮定している。

【００７８】ここで、紙面上の濃度パッチ２４における
反射点Ａｉ（ｉ＝１，２，３，・・・）から反射して、
集光レンズ１４を通して結像面で結像される点Ｂｉ（ｉ
＝１，２，３，・・・）までの光線を考える。この場
合、反射点Ａｉにおいて、受光素子１６の端点Ｃを通る
光線と、後側焦点Ｆｂを通る光線とのなす角度Ｓｉは、
他のパラメータに全く依存せず、常に一定となる。すな
わち、図８においては、紙面上の反射点Ａ１やＡ２がど
の位置にあっても、角度ｓ１とｓ２は常に等しくなる。

【００７９】図９には、上記説明した原理による定着画
像濃度センサ１０の実際の出力特性を示した。横軸ａは
紙面変動距離であり、縦軸Ｖは光電変換素子の出力であ
る。図から理解されるように、センサ出力は紙面変動量
が数ｍｍの間で略一定となる平坦部を有しており、紙面
変動量が数ｍｍ程度あっても、出力の変化量は△Ｅ≦３
相当である０．２％以下に抑えられている。

【００８０】次に、図１０を参照してレンズ幅が有限で
ある場合を説明する。センサ出力がもっとも制約を受け
ると考えられるのは、レンズ光軸に垂直な方向に対して
である。反射点位置がレンズ幅よりも外側にあると、反
射光は集光レンズ１４のエッジでけられるので、受光素
子１６に到達する光量が減少する。また、光量が一定と
なる反射光はレンズ光軸に対して片側で角度ｓだけ広が
って集光レンズ１４に入射するため、この広がりを見込
む必要がある。これにより、出力が一定になる反射点位
置範囲ｔは以下のように示すことができる。

【００８１】ｔ≦ｕ−２ｄ ここで、ｕは集光レンズ１４のレンズ幅、ｄは角度ｓで
広がった反射光の集光レンズ１４の位置における幅であ
る。但し、幅ｄの値は受光素子１６や集光レンズ１４の
仕様により決まる数字で、一般的にはレンズ幅ｕの１／
１０以下であるため、反射点位置範囲は基本的に集光レ
ンズ１４のレンズ幅で決定される。この条件を満たすた
めには、レンズ幅ｕに比べて十分小さい範囲内に反射
点、すなわち照射光のスポットエリアを設定すれば良
い。

【００８２】ここで、光源として可視光のＬＥＤを用い
ることにより、低コストかつ小型のセンサを得ることが
できるが、読取精度の要求レベルが高くなるのに伴い、
ＬＥＤの環境温度の変動による発光波長のシフトの影響
が無視できなくなる。カタログ等によれば、ブルーやグ
リーンのＬＥＤの場合、主波長（ピーク波長）で約０．
０５ｎｍ／℃〜０．１ｎｍ／℃程度変動するとされてい
る。したがって３０℃程度の温度変動によって主波長が
数ｎｍ程度シフトすることとなる。図１１には、一例と
して、ブルーＬＥＤの室温での発光スペクトルと、同じ
ブルーＬＥＤの５０℃程度での発光スペクトルとを示
す。このように、同じＬＥＤであっても発光スペクトル
は、環境温度の変動により波長がシフトする。この程度
の主波長のシフトであっても、センサの反射率精度が１
％以下とならない場合がある。

【００８３】なお、ここでは、「発光波長のシフト」と
いう表現を用いているが、これは厳密に発光波長がシフ
トする、すなわち、発光スペクトルの形状が変わらずに
そのまま平行移動すると言う意味合いではなく、発光波
長がばらついた結果、図１１に示されるように、あたか
も発光スペクトルが平行移動したように見えるため、便
宜的にシフトと称している。従って、本発明では、主波
長の変動量よりも他の波長の変動量が少なく又は多く、
スペクトル形状が変化する場合も含んでいる。

【００８４】次に、環境温度の変動による発光スペクト
ルの波長のシフトによるセンサ出力の影響を説明する。
一般的に、分光学的な観点から反射型光学センサの出力
は、光源の発光スペクトル、対象物の反射スペクトル、
及び受光部の分光感度を各波長毎に掛け合わせ、それら
を波長に関して積分することによって得られることが知
られている。これらの各スペクトルの関係を図１２に示
す。ここで、光源はブルーＬＥＤ、対象物はイエロー単
色のハイライト・ミッド・シャドーの各濃度パッチ、受
光部はＳｉフォトダイオードである。

【００８５】このように、ＬＥＤは環境温度が変動する
と発光スペクトルの波長のシフトが起こるため（図１１
参照）、同じＬＥＤで同じ濃度や色のパッチを読取って
いても環境温度の違いによって、センサ出力値が変動す
る。すなわち、すなわち、環境温度の変動による受光素
子の出力ずれ量が生じることになる。環境温度の変動に
よる出力ずれ量の程度としては、図１１に示した波長の
シフトに対し、センサの反射率として最大で５％以上の
出力ずれ量を示すことになる。これは色差△Ｅで１０以
上に相当する値である。

【００８６】また、この環境温度の変動による出力ずれ
量は読取対象であるパッチ（対象物）の濃度に依存して
変動するため、一律に補正することが難しい。これは、
発光スペクトル領域におけるパッチ反射スペクトルのカ
ーブ形状が濃度ごとに微妙に異なることに起因してお
り、環境温度の変動による出力ずれ量への影響の度合い
も濃度ごとに変化するためである。

【００８７】このように、複雑な挙動を示す出力ずれ量
を一律に補正することは容易ではない。そこで、本実施
の形態では、第１段階として、センサ出力の出力ずれ量
を正確かつ簡便に検知すること、第２段階として、検知
した出力ずれ量に応じてセンサ出力補正を行うこと、の
２段階に分けて出力ずれ量の補正を段階的に行ってい
る。以下、説明を簡単にするため、ブルーＬＥＤを用い
てイエローのパッチを読取る場合についての具体例を説
明する。なお、ブルーＬＥＤを用いてイエローのパッチ
を読取る場合を説明するが、他のＬＥＤや他のパッチに
適用できることはいうまでもない。

【００８８】図１には、第１の実施の形態の環境温度の
変動によるセンサ出力の出力ずれ量の補正処理の流れを
フローチャートとして示した。図１では、段階的に行う
出力ずれ量の補正について、上述した第１段階を初期校
正による出力ずれ検知として示し（図１のステップ１０
０〜１１０）、上述した第２段階をセンサ出力補正とし
て示した（図１のステップ１１２〜１１８）。

【００８９】まず、ステップ１００で検知用校正板であ
るイエローパッチの読み取りを行なって、イエローパッ
チの反射率Ｒ（Ｙｃ）を得た後、ステップ１０２で、比
較用校正板のカラーパッチ（ここでは、グレーパッチと
する）の読み取りを行なってグレーパッチの反射率Ｒ
（Ｇｃ）を得る。次のステップ１０４では、得られたイ
エローパッチの反射率Ｒ（Ｙｃ）からグレーパッチの反
射率Ｒ（Ｇｃ）を差し引いて発光スペクトルの温度によ
る変化量、すなわち、環境温度間反射率差ΔＲを得る。
なお、グレーパッチは、イエローパッチの基準温度での
理想的な反射率と同じ反射率を示すように濃度が選定さ
れている。

【００９０】この反射率差△Ｒの値をこのまま絶対値と
して保持した場合には、ＬＥＤ光量や回路ゲインなどの
経時変化によってセンサ出力レベルが初期値から変化す
る場合がある。そこで、次のステップ１０６では白色用
紙などの常時読取り可能な標準白色板の反射率を読み取
って出力値Ｒ（Ｗ）を得る。そして次のステップ１０８
では、上記ステップ１０４で求めた反射率差△Ｒの値
を、ステップ１０６で読み取った標準白色板の反射率値
（出力値Ｒ（Ｗ））に対する相対比率（△Ｒ／Ｒ
（Ｗ））として求め、次のステップ１１０においてその
相対値（△Ｒ／Ｒ（Ｗ））をメモリに保持する。すなわ
ち、反射率差△Ｒの値を、白色用紙などの常時読取り可
能な標準白色板の反射率値に対する相対比率としてメモ
リに保持する。

【００９１】次のステップ１１２では、サンプル画像
（本実施の形態ではイエローパッチ）を読み取って出力
値Ｒ（Ｙｓ）を得る。次のステップ１１４では、白色用
紙などの標準白色板の反射率を読み取って現時点におけ
る出力値Ｒ’（Ｗ）を得る。そして、次のステップ１１
６において、上記ステップ１１０で保持した相対値を読
み出し出力値Ｒ’（Ｗ）に乗算することによって、反射
率差△Ｒを復元する。

【００９２】すなわち、環境温度の変動による出力ずれ
量の補正を行う場合には、その時点で用紙白などの標準
白色板の反射率値である出力値Ｒ’（Ｗ）を検知して、
これにメモリ内に保持した相対値である相対比率（△Ｒ
／Ｒ（Ｗ））の値を掛けてやれば変動を相殺することが
できる。

【００９３】これは、一般的に、ＬＥＤの発光原理が半
導体におけるキャリアのバンド間遷移によることから考
えると、光量変化に比べると発光スペクトルの経時変化
はほとんどないものと考えられるため、相対値を保持す
る限り、経時的な変動は無視することができる。

【００９４】次のステップ１１８では、上記ステップ１
１６で復元した反射率差を用いてサンプル画像の読み取
り値を補正する。詳細は後述するが、復元した反射率差
△Ｒから全濃度域での反射率差△Ｒを求め、ステップ１
１２で読み取ったサンプル画像の濃度（出力値Ｒ（Ｙ
ｓ））に対応する反射率差△Ｒ’（Ｙｓ）を求める。そ
して、ステップ１１２で読み取ったサンプル画像の濃度
（出力値Ｒ（Ｙｓ））から反射率差△Ｒ’（Ｙｓ）を減
算することで、補正した反射率差△Ｒを求めて出力す
る。

【００９５】上記処理を詳述すると、出力ずれ量の補正
の第１段階である、出力ずれ量の検知では、各濃度にお
ける理想的な反射率と実際の反射率の差△Ｒを検知する
（ステップ１００〜１０４）。ここで、理想的な反射率
の求め方としては、統計的に意味を有する程度の数量の
ＬＥＤを用いて、平均的な反射率を算出することが考え
られるが、環境温度や測定条件によってＬＥＤ光量が変
動するため測定値の出力レベルが変動する。このため、
測定値の出力レベルが変動するたびに測定やデータ処理
などを行わねばならず、実際の作業が膨大になり現実的
でない。

【００９６】そこで、本実施の形態では、検知用校正板
であるイエローパッチの読み取りと、比較用校正板とし
て環境温度によらず常に一定のセンサ出力を示すカラー
パッチを準備して、これらの読取りを行い比較する。こ
れらの反射率の差から、発光スペクトルの出力ずれ量を
検知する。

【００９７】上記、温度環境によらず常に一定のセンサ
出力を示すためには、少なくともＬＥＤ発光スペクトル
領域においてブロードな反射スペクトルを有する必要が
あるが、この代表的な例としてグレーパッチがある。図
１３には、グレーパッチの各濃度の反射スペクトルを示
した。このグレーパッチを読取る場合には、環境温度の
変動により発光スペクトルの波長のシフトがあってもセ
ンサ出力への影響はない。

【００９８】このとき、本実施の形態で用いているイエ
ローパッチにおける理想的な反射率と同様の反射率を示
すように、グレーパッチの濃度を選定しておけば、その
グレーパッチとイエローパッチを読取ったときの反射率
差が△Ｒそのものとなる。この場合、短時間内に両パッ
チの読取りを行うことができれば、測定条件による変動
は無視することができるため、センサ出力の出力ずれ量
を正確かつ簡便に検知することが可能となる。

【００９９】以上により、任意の濃度（本実施形態で用
いた校正板の濃度：Ｄｃ）における反射率差△Ｒ（Ｄ
ｃ）を求めることができる。

【０１００】しかしながら、実際の反射率差△Ｒは濃度
（反射率）に依存して変動する。このため、全ての濃度
（反射率）に渡って反射率差△Ｒを求めなければならな
いが、それらの作業を行うことは効率的でない。そこ
で、本実施の形態では、任意の濃度（反射率）における
△Ｒ（Ｄｃ）を用いて、全ての濃度域で補正を可能にす
る反射率差△Ｒの導出を可能にしている。

【０１０１】図１４には、反射率差△Ｒの反射率依存性
を示した。縦軸は反射率差△Ｒのピーク値を１００％と
した相対値である。反射率差△Ｒは濃度（反射率）によ
って変化することは既に述べた。ところが、そのメカニ
ズムから考えると、発光スペクトル領域におけるパッチ
反射スペクトルの曲線形状の濃度（反射率）による変化
が常に同じであれば、反射率差△Ｒの反射率依存性は変
化しないはずである。すなわち、画像形成装置で同じト
ナーを用いている限り、反射率差△Ｒの反射率依存性に
は再現性があることになる。

【０１０２】以上のことから、任意の濃度における反射
率差△Ｒ（Ｄｃ）が正確に検知できれば、全ての濃度域
での反射率差△Ｒを推定することができる。そこで、本
実施の形態では、パッチ反射スペクトルの曲線形状を関
数や多項式によって予め記憶している。従って、任意の
濃度における反射率差△Ｒ（Ｄｃ）が正確に検知できれ
ば、パッチ反射スペクトルの曲線形状から、全濃度域に
おける反射率差△Ｒを求めることができ、補正すなわち
理想の反射率値への補正が可能となる。

【０１０３】すなわち、反射率差△Ｒは反射率に対して
非線型な変化を示すため（図１４）、この特性の曲線の
近似式を求めておき、非線型な補正をかけることによ
り、環境温度の変動による出力ずれ量を略完全になくす
ことができる。

【０１０４】なお、この場合は用いる校正板の濃度によ
って、補正の効果は異なったものになる。一般的には、
読取り反射率目標値が最も厳しい濃度域（例えばシャド
ー領域など）の校正板を用いた方がより効果的である
が、反射率差△Ｒの反射率依存は曲線形状との兼ね合い
によって最適な校正板濃度を選択すれば良い。

【０１０５】上記の非線型な補正は、処理が複雑になる
ため、より簡便な方法として、直線近似によって補正す
ることができる。直線近似による補正は、反射率差△Ｒ
の反射率依存性の曲線形状や補正目標レベルによっては
有効である。

【０１０６】図１５には直線近似による補正結果を示し
た。ここでは、校正板として用いるイエローパッチの濃
度をハイライト・ミッド・シャドーとした場合の違いも
示している。この結果、濃度がミッドまたはシャドーの
校正板を用いた場合に反射率の環境温度の変動による差
は１％以下になることが理解される。

【０１０７】次に、校正板による反射率差△Ｒ（Ｄｃ）
の検知タイミングについて説明する。画像形成装置を電
源オンにしたばかりの初期状態においては、装置内の温
度は安定しない過渡状態にあるため、比較的短い時間間
隔で校正を行うことが望ましい。一方、ある程度の時間
が経過すると、装置内の温度は安定し環境温度は殆ど変
動しなくなるので、校正の頻度は少なくとも良い。

【０１０８】例えば、図１６（Ａ）に示すように、画像
形成装置を電源オンにした時点からＭ分（但し、Ｍは任
意の整数）までの時間は、画像形成装置内の温度は常温
からＴ℃（但し、Ｔ＞常温；Ｔは任意の整数）になるま
で上昇し続け、Ｍ分に達するとそれ以降はほぼＴ℃を維
持し続ける。そのため、画像形成装置を電源オンにした
時点からＭ分までの時間は、反射率差△Ｒの変動が大き
いが、Ｍ分に達すると反射率差△Ｒの変動は殆どなくな
る。

【０１０９】したがって、本実施の形態では、図１６
（Ｂ）に示すように、単位時間における校正回数（校正
頻度）を画像形成装置を電源オンにしてから単位時間経
過まではＸ１回（但し、Ｘ１は任意の正の整数）、単位
時間経過してからＭ分となるまでは反比例的に減少さ
せ、Ｍ分経過後からはＸ２回（但し、Ｘ２＜Ｘ１；Ｘ２
は任意の正の整数）で一定となるように設定している。

【０１１０】これにより、画像形成装置の電源をオンに
してから装置内の温度が安定化するまでの時間、反射率
差△Ｒの変動が大きくてもその時点での反射率差△Ｒに
応じて校正するので、画像形成装置の電源をオンにして
から直ちに一定の品質の画像を形成できる。従って、画
像形成装置の電源をオンにしてから装置内の温度が安定
化するまで待機せずともよいので、装置自体の基本性能
である画像出力の生産性を向上できる。

【０１１１】ただし、常時この校正（反射率差△Ｒ（Ｄ
ｃ）の検知）を行うためには、本センサがオンラインモ
ニタあることを考えると、校正板自体はもちろん、これ
を読取るための機構も含めて装置内に設置する必要があ
り、コストやサイズに対して影響を及ぼすと考えられ
る。また、この校正作業によって装置自体の基本性能で
ある画像出力の生産性に対して影響するおそれがある。
従って、装置全体として考えると、環境温度の変動によ
る出力ずれ量の補正として校正作業を常時行うことは好
ましくない。

【０１１２】そこで、本実施の形態では、常時校正板を
用いなくとも環境温度の変動による出力ずれ量の補正を
可能にしている（ステップ１００〜１１０）。これによ
れば、センサの組立検査時などに校正作業を行うことに
より、装置内にセンサを組込む以前に反射率差△Ｒ（Ｄ
ｃ）の検知を行うことができるため、装置内に校正に必
要な機構を設置する必要がない。

【０１１３】すなわち、初期校正作業として検知用校正
板であるイエローパッチと温度環境によらず常に一定の
センサ出力を示す比較用校正板であるグレーパッチの読
取りを行い、これらの出力差から初期時点での反射率差
△Ｒ（Ｄｃ）を求める（ステップ１００〜１０４）。反
射率差△Ｒ（Ｄｃ）の値をこのまま絶対値として保持す
ると、ＬＥＤ光量や回路ゲインなどの経時変化によって
センサ出力レベルが初期値から変化する場合がある。そ
こで、この反射率差△Ｒ（Ｄｃ）の値を、用紙白などの
常時読取り可能な標準白色板の反射率値に対する相対比
率としてメモリに保持しておく（ステップ１０６〜１１
０）。そして、環境温度の変動による出力ずれ量の補正
を行う場合には、その時点で用紙白などの標準白色板の
反射率値を検知して（ステップ１１２〜１１４）、これ
にメモリ内の相対値を乗算することにより（ステップ１
１６）、変動をキャンセルすることができる。一般的に
は、ＬＥＤの発光原理が半導体におけるキャリアのバン
ド間遷移によることから考えると、光量変化に比べると
発光スペクトルの経時変化は殆どないものと考えられる
ため、相対値として保持する限り、経時的な変動は無視
することができる。

【０１１４】以上説明したように、本実施の形態では環
境温度の変動によるセンサ出力の出力ずれ量を正確かつ
簡便に検知し、検知した出力ずれ量に応じてセンサ出力
の補正を行うので、小型かつ低コストなＬＥＤ素子を使
用する上で避けることのできなかった、環境温度の変動
によるＬＥＤ発光スペクトルの波長のシフトに起因した
受光素子の出力ずれ量を補正することが可能となった。

【０１１５】この結果、小型・低コストの画像モニタ用
センサを用いて、環境温度の変動による受光素子の出力
ずれ量のない高精度オンラインモニタを行えるため、再
現性良く高精度なフルカラー画像品質を維持できる画像
形成装置を提供することが可能となった。

【０１１６】なお、本実施の形態では、常に一定のセン
サ出力を得るカラーパッチとしてグレーパッチを用いた
場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、少なくともＬＥＤ発光スペクトル領域においてブ
ロードな反射スペクトルを有するパッチ（校正板）であ
ればよい。

【０１１７】また、本実施の形態では、校正板としてイ
エローパッチを用いているが、本発明はこれに限定され
るものではなく、環境温度の変動による出力ずれ量を感
度良く検知するために、発光スペクトル領域においてよ
り顕著な環境間出力差が得られるような反射スペクトル
形状を示す特殊色の校正板を用いてもよい。

【０１１８】また、本実施の形態では、全濃度域の反射
率差△Ｒの補正として、検知した反射率差△Ｒ（Ｄｃ）
をもとに反射率に対する直線近似による線型な補正を行
ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、検知
した反射率差△Ｒ（Ｄｃ）をレベルによってクラス分け
を行い、クラス毎に準備したＬＵＴにより補正を行って
もよい。また、非線型な補正を行ってもよい。

【０１１９】また、本実施の形態では、光源として可視
光ＬＥＤを用いているが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、可視光以外のＬＥＤを光源に用いてもよ
い。

【０１２０】また、本実施の形態では、センサ出力の温
度による変化を検知し、その変化量に応じてセンサ出力
の補正を行っているが、コストや性能との兼ね合いによ
ってはバンドパスフィルタや、ショートパスフィルタな
どの光学フィルタを用いて発光スペクトルのシフトを補
正してもよい。また、光学フィルタにより発光スペクト
ルのシフトを補正を行うと共に、センサ出力の温度によ
る変化量に応じてセンサ出力の補正を行うようしてもよ
い。

【０１２１】また、本実施の形態では、サンプル画像を
用いて定着画像濃度の検知を行っているが、読み取り用
のサンプル画像を予め用意することなく、画像信号等か
ら判断するなどして、通常の出力画像を用いて定着画像
濃度検知を行ってもよい。

【０１２２】また、本実施の形態では、センサからの検
知情報に基づいて、帯電量、露光量、現像バイアス中現
像ロール回転数、トナー供給係数のうち少なくともいず
れかの操作量により制御しているが、これ以外の操作量
を用いてもよい。また、本センサからの検知情報を用い
る制御対象としては、画像濃度制御用以外の制御であっ
てもよい。

【０１２３】また、本実施の形態では、検知した値を目
標値との差異に応じた単純フィードバック制御を行って
いるが、本発明はこれに限定されるものではなく、これ
以外の制御方法、すなわちファジー制御やニューロ制
御、また学習推論型制御などの制御方法であってもよ
い。

【０１２４】また、本実施の形態では、色変換マトリク
スの変換係数を補正することより色変換処理を制御して
いるが、本発明はこれに限定されるものではなく、これ
以外の方法として、例えば各色の階調性制御により補正
を行つてもよい。

【０１２５】また、本実施の形態では、用途として本セ
ンサからの検知情報を用いて何らかの制御を行っている
が、本発明はこれに限定されるものではなく、これ以外
の用途、例えば判断や警告表示等であってもよい。

【０１２６】また、本実施の形態では、画像形成として
静電転写方式を用いているが、本発明はこれに限定され
るものではなく、他の画像形成方式すなわちインクジェ
ット方式、感熱フィルム方式などであってもよい。

【０１２７】以上説明したように、低コストなＬＥＤ素
子を使用する上で避けることのできなかった、環境温度
の変動によるＬＥＤ発光スペクトルの波長のシフトに起
因した受光素子の出力ずれ量を補正することが可能とな
った。

【０１２８】この結果、小型・低コストの画像モニタ用
センサを用いて、上下変動する搬送中の用紙上濃度パッ
チに対して非接触で高精度のオンラインモニタを行える
ため、再現性良く高精度なフルカラー画像品質を維持で
きる画像形成装置を提供することができる。

【０１２９】（第２の実施の形態）第２の実施の形態に
かかる画像形成装置は、上述した第１の実施の形態の画
像形成装置とほぼ同様の構成であるので、異なる個所だ
け説明する。図１７には、第２の実施の形態の画像形成
装置に用いる定着画像濃度センサ１１の概略構成が示さ
れている。

【０１３０】図１７に示すように、この定着画像濃度セ
ンサ１１は、図６に示した定着画像濃度センサ１０に、
温度センサ１５及び記憶部１７をさらに設けた構成であ
る。なお、定着画像濃度センサ１１は本発明の光量測定
装置に相当する。記憶部１７は、画像制御部５６に含ま
れており、本発明の補正手段及び検知手段に相当する。
また、温度センサ１５は、本発明の温度検出手段に相当
し、画像制御部５６からの指示に基づいて温度検出を行
い、検出した温度を画像制御部５６に出力する。

【０１３１】記憶部には、例えば、図１８（Ａ）に示す
ような変換曲線が記憶されており、入力された温度から
基準画像の定着画像濃度目標値からの出力ずれが演算で
きるように構成されている。勿論、図１８（Ｂ）に示す
ように、入力された温度と基準画像の定着画像濃度目標
値からの出力ずれとを一対一で対応付けたＬＵＴ（ルッ
クアップテーブル）を記憶し、入力された温度から前記
出力ずれを読み込めるように構成することも可能であ
る。

【０１３２】画像制御部５６では、温度センサ１５から
入力された温度に基づいて、対応する基準画像の定着画
像濃度目標値からの出力ずれを読み出す。その後、この
出力ずれに応じて、帯電量、露光量、現像バイアス、現
像ロール回転数、トナー供給係数のうち少なくとも何れ
かの操作量を用いて画像出力部５８を制御することによ
り、所望の画像品質を得ることができる。

【０１３３】図１９には、第２の実施の形態にかかる画
像形成装置の環境温度の変動によるセンサ出力の出力ず
れ量の補正処理の流れをフローチャートとして示した。
図１９において、まず、ステップ２００では、サンプル
画像（本実施の形態ではイエローパッチ）を読み取って
出力値Ｒ（Ｙｓ）を得る。次のステップ２０２では、温
度センサ１５によって環境温度ｔを検知する。

【０１３４】次のステップ２０４では、上記ステップ２
０２で検知した環境温度ｔから対応する基準画像の定着
画像濃度目標値からの出力ずれ△Ｒ（Ｙｔ）を記憶部か
ら読み出す。

【０１３５】そして次のステップ２０６では、ステップ
２００で読み取ったサンプル画像の濃度（出力値Ｒ（Ｙ
ｓ））から基準画像の定着画像濃度目標値からの出力ず
れ△Ｒ（Ｙｔ）を減算するして、得られた値を定着画像
濃度センサ１１の出力として出力する。これにより、温
度変動に対応する出力センサの出力ずれをキャンセルし
た値を常に出力できるようになる。

【０１３６】以上説明したように、本実施の形態では環
境温度の変動によるセンサ出力の出力ずれ量を正確かつ
簡便に検知し、検知した出力ずれ量に応じてセンサ出力
の補正を行うので、小型かつ低コストなＬＥＤ素子を使
用する上で避けることのできなかった、環境温度の変動
によるＬＥＤ発光スペクトルの波長のシフトに起因した
受光素子の出力ずれ量を補正することが可能となった。

【０１３７】この結果、小型・低コストの画像モニタ用
センサを用いて、環境温度の変動による受光素子の出力
ずれ量のない高精度オンラインモニタを行えるため、再
現性良く高精度なフルカラー画像品質を維持できる画像
形成装置を提供することが可能となった。

【０１３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
検知手段によって環境温度の変動による受光素子の出力
の出力ずれ量を正確かつ簡便に検知し、検知した出力ず
れ量に応じて補正手段が受光素子の出力を補正するの
で、小型かつ低コストな光源を使用する上で避けること
のできない環境温度の変動によるＬＥＤ発光スペクトル
の波長のシフトに起因した受光素子の出力ずれ量を補正
することが可能となった。

【０１３９】これにより、ＬＥＤ等の発光ダイオードを
光源として用いた場合にも環境温度の変動による受光素
子の出力ずれ量のない高精度オンラインモニタを行える
ため、センサの小型化・低コスト化が可能となった。

【０１４０】また、本発明では、小型・低コストの光量
測定用センサを画像形成装置内の画質制御用画像モニタ
として用いることによって高精度のオンラインモニタを
行えるため、再現性良く高精度なフルカラー画像品質を
維持できる画像形成装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態における、環境温
度の変動によるＬＥＤ発光スペクトルの波長のシフトに
起因した受光素子の出力ずれ量の補正処理の流れを示す
フローチャートである。

【図２】 第１の実施の形態における画像形成装置にお
ける画像出力部の概略構成を示すブロック図である。

【図３】 第１の実施の形態における画像形成装置の画
像制御部を含めた全体ブロック図である。

【図４】 トナー単色のカラーパッチとセンサとの組み
合わせの説明図である。

【図５】 複数のセンサブロックを備えた定着画像濃度
センサの概略構成を示すブロック図である。

【図６】 第１の実施の形態にかかる定着画像濃度セン
サの概略構成を示すブロック図である。

【図７】 イエロー・マゼンタ・サイアンの各カラーパ
ッチの反射スペクトル、及びＲＧＢ各色のＬＥＤ発光ス
ペクトルの関係を示す特性図である。

【図８】 定着画像濃度センサ周辺の光学系の原理説明
図である。

【図９】 定着画像濃度センサによる測定結果を示す線
図である。

【図１０】 定着画像濃度センサにおける照射領域範囲
の説明図である。

【図１１】 ブルーＬＥＤの発光スペクトルの出力ずれ
量を示す線図である。

【図１２】 光源の発光スペクトルと対象物の反射スペ
クトルと受光部の分光感度の関係を示す線図である。

【図１３】 グレーパッチ各濃度の反射スペクトルを示
す線図である。

【図１４】 反対率差（△Ｒ）の反射率特性を示す線図
である。

【図１５】 反射率差（△Ｒ）の直線近似によるセンサ
出力ずれ量の補正結果を示す線図である。

【図１６】 図１６（Ａ）は第１の実施の形態における
画像形成装置の画像形成装置を電源オンにした時点から
の装置内温度の変動を概略で示す線図であり、図１６
（Ｂ）は第１の実施の形態における受光素子の出力ずれ
量の単位時間における校正回数を概略で示す線図であ
る。

【図１７】 第２の実施の形態にかかる定着画像濃度セ
ンサの概略構成を示すブロック図である。

【図１８】 図１８（Ａ）は第２の実施の形態における
画像形成装置の記憶部に記憶された変換関数の一例を示
す線図であり、図１８（Ｂ）は第２の実施の形態におけ
る画像形成装置の記憶部に記憶可能なＬＵＴの一例を示
す図である。

【図１９】 本発明の第２の実施の形態における、環境
温度の変動によるＬＥＤ発光スペクトルの波長のシフト
に起因した受光素子の出力ずれ量の補正処理の流れを示
すフローチャートである。

【符号の説明】

１０ 定着画像濃度センサ（光量測定装置） １２ ＬＥＤ（光源） １４ 集光レンズ １８ フォトダイオード（受光素子） ５６ 画像制御部（検知手段、補正手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蒔田 聖吾 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者 狩野 真 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者 伊藤 久夫 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 Ｆターム(参考） 2G065 AA02 AB04 AB18 AB22 AB28 BA09 CA21 DA01 DA05 DA17 2H027 DA09 DA11 DE02 DE10 EA01 EA02 EA04 EA05 EA06 EB06 EC06 2H030 BB13 BB33 BB34 BB36 BB38

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源により光が照射された対象物からの
   反射光を受光素子で検出して光量を測定する光量測定装
   置において、 複数の対象物からの反射光量の各々に基づいて、温度変
   動により生じる前記光源の発光スペクトルの波長ばらつ
   きに対応する前記受光素子の出力ばらつきを検知する検
   知手段と、 前記検知手段による検知量に基づいて前記受光素子の出
   力値を、前記光源の基準発光スペクトルの光照射による
   出力値となるように補正する補正手段と、 を備えることを特徴とする光量測定装置。
2. 【請求項２】 前記検知手段は、濃度が既知の異なる校
   正板を前記複数の対象物として用いて前記受光素子の出
   力ばらつきを検知することを特徴とする請求項１に記載
   の光量測定装置。
3. 【請求項３】 前記校正板の少なくとも１つは、少なく
   とも前記光源の発光スペクトルの波長領域に波長依存し
   ない色の校正板であることを特徴とする請求項２に記載
   の光量測定装置。
4. 【請求項４】 前記校正板の少なくとも１つは、少なく
   とも前記光源の発光スペクトルの波長領域に波長依存す
   る色の校正板であることを特徴とする請求項２または請
   求項３に記載の光量測定装置。
5. 【請求項５】 前記検知手段は、検知した出力ばらつき
   量と予め定めた標準検知量との相対値を求める演算手段
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１から請求項４
   の何れか１項に記載の光量測定装置。
6. 【請求項６】 前記検知手段は、予め定めた標準板をさ
   らに検知し、前記演算手段は、前記標準板の検知量を標
   準検知量として演算することを特徴とする請求項５に記
   載の光量測定装置。
7. 【請求項７】 複数の対象物からの反射光量の各々に基
   づく前記光源の発光スペクトルの波長ばらつきに対応す
   る前記受光素子の出力ばらつきを記憶する記憶手段をさ
   らに備え、 前記補正手段は、前記記憶手段に記憶された出力ばらつ
   きに基づいて前記受光素子の出力ばらつきを補正するこ
   とを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１項に記
   載の光量測定装置。
8. 【請求項８】 前記補正手段は、予め定めた濃度におけ
   る出力ばらつき量の検知結果から、他の濃度域における
   出力ばらつき量を推定する推定手段と、推定結果に基づ
   いて前記出力値を補正する推定補正手段とを含むことを
   特徴とする請求項１から請求項７の何れか１項に記載の
   光量測定装置。
9. 【請求項９】 前記補正手段は、前記検知手段による検
   知量に基づいて、予め定めた線型特性または非線型特性
   に前記出力値を補正することを特徴とする請求項１から
   請求項８の何れか１項に記載の光量測定装置。
10. 【請求項１０】 光源により光が照射された対象物から
    の反射光を受光素子で検出して光量を測定する光量測定
    装置において、 温度を検出する温度検出手段と、 温度に対応する前記受光素子の出力ばらつきを予め検出
    しておき、前記温度検出手段により検出された温度から
    対応する出力ばらつきを検知する検知手段と、 前記検知手段による検知量に基づいて前記受光素子の出
    力値を、前記光源の基準発光スペクトルの光照射による
    出力値となるように補正する補正手段と、 を備えることを特徴とする光量測定装置。
11. 【請求項１１】 温度及び前記受光素子の出力ばらつき
    の対応関係を記憶する記憶手段をさらに備え、 前記検知手段は、前記記憶手段に記憶された対応関係に
    基づいて、前記温度検出手段が検出した温度から対応す
    る前記受光素子の出力ばらつきを検知することを特徴と
    する請求項１０に記載の光量測定装置。
12. 【請求項１２】 出力されたカラー画像を検知して、そ
    の検知結果に応じて前記カラー画像の形成条件を制御す
    るカラー画像形成装置において、 前記カラー画像を前記形成条件に基づいて複数の色材に
    よって形成する画像形成手段と、 請求項１から請求項１１の何れか１項に記載の光量測定
    装置を備え、前記複数の色材のうち少なくとも何れかの
    色材を用いたサンプル画像の光量を検出する検出手段
    と、 前記検出結果に応じて前記形成条件を制御する制御手段
    と、 を備えたことを特徴とするカラー画像形成装置。
13. 【請求項１３】 前記検出手段は、前記カラー画像形成
    装置に通電が開始されてから所定の一定期間経過するま
    で、前記光量測定装置による前記受光素子の出力ずれ量
    の補正の頻度を多くし、前記一定期間経過後は前記出力
    ずれ量の補正の頻度を少なくするように制御する請求項
    １２に記載のカラー画像形成装置。
14. 【請求項１４】 前記検出手段は、前記画像形成手段の
    最終工程の下流側に設けたことを特徴とする請求項１２
    または請求項１３に記載のカラー画像形成装置。
15. 【請求項１５】 前記検出手段は、前記色材に対応して
    前記補正することを選択する選択手段を含むことを特徴
    とする請求項１２から請求項１４のいずれか１項に記載
    のカラー画像形成装置。