JP2004053944A

JP2004053944A - Image quality detecting device, image forming apparatus, image quality control device and image quality control method

Info

Publication number: JP2004053944A
Application number: JP2002211502A
Authority: JP
Inventors: Hideji Hirai; 平井　秀二; Takeo Tsukamoto; 塚本　武雄
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-11-22
Filing date: 2002-07-19
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2022-07-19
Also published as: JP3722785B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image quality detecting device which detects grain-like deterioration as a cause of image quality deterioration. <P>SOLUTION: The image quality detecting device which detects image quality base on a specific image pattern 151 formed on an image carrier 150 includes: a lens 102 and an LED 101 for irradiating the image pattern 151 and the image carrier 150 having the pattern image formed thereon with spot light SP; a scanning means which scans the image pattern 151 with the spot light SP; and a photoelectric conversion element 103 which detects an amount of light reflected or transmitted through the image pattern 151 and image carrier 150 in the process of scanning by the scanning means. The dimension of the diameter of the beam at least in the scanning direction, which is defined by a distance between both points of the light beam which decreases to 1/e of the maximum value in power per unit area of the spot light SP on the irradiated face, is the invert value of the highest space frequency value, for instance, the dimension of the diameter is 1000μm or less. Image quality is detected having such a beam diameter. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザビームによって書き込みを行った場合の画質、特に画質の劣化を検出する画質検出装置、この画質検出装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置、特に、画像形成された画像の粒状性の検知および評価によって画像形成プロセスを制御可能な画像形成装置、及び前記検出された画質の劣化に応じて画質を制御する画質制御装置並びに画質制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
像担持体上に形成されたパッチパターンに対して比較的大きなスポット光（スポット径は数ミリメートル以上）を照射した時の反射光量を検知することによって、そのパッチパターンに付着しているトナー量を検知可能であることは広く知られている。そして、前記トナー量の検知結果に応じて静電潜像条件や現像条件などの画像形成条件を制御する方法も広く知られており、実際の商品においても適用されている。この検知方法を用いる場合には、階調パターンの各濃度パッチにおけるトナー付着量を検知することにより、そのときの画像形成条件における階調性並びにベタ濃度を知ることができる。そのため、もしこれらの値が規定範囲から外れている場合には、その結果に応じて適切な階調性を得るように、また、適切なベタ濃度になるように画像形成条件の制御を行って、前記階調性およびベタ濃度を修正することができる。
【０００３】
一方、画質を構成するものには、前記階調性およびベタ濃度だけでなくその他の多くの要素があることが知られている。その中でも特に画質を大きく左右してしまう要素として「粒状性（人間の視覚に訴える画像ざらつき感）」が挙げられる。電子写真プロセスにおける高画質化実現のためには、この粒状性を低い状態で維持する技術が必須となっている。この粒状性は初期的な画像形成条件によって決定されるところも大きいが、それに加えて経持的に変化（悪化）してしまうことが知られている。この経時変化の原因としては、温湿度などの環境変動に起因するものもあれば、現像剤や感光体などの劣化に起因するものもある。したがって、経持に渡って高画質の画像を維持し続けるためには、何らかの手段により粒状性もしくは粒状性と強い相関のある画質を検知し、その検知結果に基づいて画像形成条件を変更することが必要である。
【０００４】
しかし、粒状性に注目して画質検知を行えるような手段に関してはこれまでに報告がなされていない。粒状性は画像の形成されている平面空間における濃度ムラであり、人間の視覚特性を考慮した場合には
約１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］
をピークとして
０［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］〜約１０［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］
の範囲の空間周波数を有する濃度ムラにより粒状性が決定され、特に、
約１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］
をピークとして
約０．２［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］〜約４［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］
の範囲の空間周波数を有する濃度ムラが、特に問題となる。
【０００５】
したがって、このような人間の視覚特性に関連のある粒状性情報を得るには、前述の空間周波数で存在する濃度ムラを検出する手段と、この手段によって検出された濃度ムラ信号を空間周波数特性に変換する手段とが必要となる。
【０００６】
一方、パッチパターン内の微細な濃度ムラを検出する手段として、特開平６−２７７７６号公報に開示された発明が公知である。この発明は、パッチパターンの広い領域に照明光を照射し、そこからの反射光を高解像度のＣＣＤによって読み取り、読み取ったパッチパターンからの反射光に基づいて微細な画像欠陥に関わる信号を得ようとしている。また、特開平６−２７７７６号公報開示の発明においては、演算処理過程で空間伝達関数（ＭＴＦ）を演算する工程を備えてはいるが、この演算においては画像ムラの空間周波数特性に関わる情報を得ることができないために粒状性もしくは粒状性と大きな相関のある情報を得ることができない。さらに、この公知例では、「転写中抜け」といった微細な異常画像の検出あるいは鮮鋭性の検出に基づいて画像形成条件を制御するようにはしているが、粒状性を考慮して画像形成条件を制御しているわけでない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来例においては、トナーの粒状性を考慮して画像形成条件を制御するように構成されていないので、粒状性が悪化した場合に対処することができない。すなわち、従来はこのような画質検知の手段及び制御による画質の復元手段が存在しなかったために、開発段階で画質が劣化すると予め予測されたある稼動時間に到達した時に現像剤や感光体などは必然的に交換される必要があり、この交換時期は安全率を見て短めの設定とせざるを得なかった。しかし、実際にはユーザによって稼動条件は異なり、それに応じて画質を保証できる現像剤や感光体などの交換時期は大きく異なるはずである。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、画質劣化の要因である粒状性の劣化を検出することができる画質検出装置を提供することにある。
【０００９】
また、他の目的は、粒状性に代表される画像ムラを検出し、この検出結果に基づいて画像形成条件を制御することができる画像形成装置を提供することにある。
【００１０】
さらに他の目的は、粒状性に代表される画像ムラを検出し、この検出結果に基づいて画像形成条件を制御する画質制御方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、第１の手段は、像担持体上に形成された所定の画像パターンに基づいて画質を検出する画質検出装置において、前記画像パターンおよび前記パターン画像が形成されている前記像担持体に対してスポット光を照射する発光手段と、前記画像パターンを前記スポット光により走査させる走査手段と、前記走査手段による走査過程で前記画像パターンおよび前記像担持体を介して反射もしくは透過する光量を検知する受光手段とを備え、前記スポット光の走査方向における径寸法が、人間の視覚感度が最大となる空間周波数の逆数以下に設定されていることを特徴とする。
【００１２】
前記目的を達成するため第２の手段は、前記第１の手段における径寸法に代えて、照射面における該スポット光の単位面積当たりのパワーが最大値の１／ｅに低下する光ビームの両側の点の間の距離で定義されるビーム径の少なくとも走査方向における径寸法が、人間の視覚感度が最大となる空間周波数の逆数以下に設定されていることを特徴とする。
【００１３】
第３の手段は、前記第１の手段における径寸法に代えて、スポット径の径寸法が１０００μｍ以下であることを特徴とする。
【００１４】
これらの各手段のように構成すると、粒状性を決定する空間周波数領域での濃度ムラを画質検出装置によって検出可能であるため、画質を大きく支配してしまう粒状性に関わる情報が得られ、その結果に基づいて適切な画像形成条件を決定できる。従来はこのような画質検知の手段及び制御による画質の復元手段が存在しなかったために、開発段階で画質が劣化すると予め予測されたある稼動時間に到達した時に現像剤や感光体などは必然的に交換される必要があり、この交換時期は安全率を見て短めの設定とせざるを得なかった。しかし、実際にはユーザによって稼動条件は異なり、それに応じて画質を保証できる現像剤や感光体などの交換時期は大きく異なるはずである。そこで本発明のように画質劣化を検知して画質の劣化が確認された場合には適切な作像条件制御を行うことができれば、交換部品の本当の寿命まで品質を維持した使い方が可能になる。その結果、従来に比べて現像剤寿命や感光体の交換時期を大幅に遅らせることが可能となる。その結果、廃棄される現像剤や感光体の量を削減でき、環境対応面においても非常に優れた画像形成装置を実現できる。
【００１５】
また、このように径寸法を設定すると、スポット光の面積が小さいために、必要な検知パターンの面積も小さくすることができ、検知パターン作像に伴うトナーの消費量を大幅に低減することも可能である。
【００１６】
第４の手段は、第１ないし第３の手段において、前記受光手段より出力される受光量変動値を演算解析する演算手段と、前記演算手段により演算解析された結果に基づいて画像形成条件を変更するための信号を生成する信号生成手段とをさらに備えていることを特徴とする。
【００１７】
第５の手段は、第３の手段において、前記演算手段は、時系列的な受光量変動値を画像の空間周波数特性に変換することを特徴とする。
【００１８】
この第４および第５の手段では、画質を大きく支配してしまう粒状性に関わる正確な情報が得られ、その結果に基づいて適切な画像形成条件を決定することができる。
【００１９】
第６の手段は、第４または第５の手段において、演算手段が演算された画像の空間周波数特性を視覚の空間周波数特性によって重み付けすることを特徴とする。このように構成すると、演算過程で人間の視覚の空間周波数特性による重み付けを行うため、プリントされた画像を人間が目視した時に感じる画像のざらつき感と非常に強い相関をもった画質情報を得ることができる。これにより、誤動作無く非常に理想的な画像形成条件の制御を行うことが可能となる。
【００２０】
第７の手段は、第４ないし第６の手段において、演算手段が、演算された画像の空間周波数特性を適当な空間周波数区間で積分することを特徴とする。
【００２１】
第８の手段は、第６の手段において、演算手段が、視覚の空間周波数特性によって重み付けすることにより演算された空間周波数特性を適当な空間周波数区間で積分することを特徴とする。
【００２２】
この第７または第８の手段では、適当な空間周波数区間での積分演算を行うことにより、あるいは、視覚の空間周波数特性によって重み付けすることにより演算された空間周波数特性を適当な空間周波数区間で積分することにより、特定の空間周波数情報のみから画質を判断するのではなく、視覚に訴える空間周波数領域全てを考慮することができるため、プリントされた画像を人間が目視した時に感じる画像のざらつき感と非常に強い相関をもった画質情報を得ることができる。これにより、誤動作無く非常に理想的な画像形成条件の制御を行うことができる。
【００２３】
第９の手段は、第１の手段において、前記画像パターンが中間調画像であることを特徴とする。このように中間調画像で画質検知を行うことにより、感度の高い画質検知を行える。ベタ画像などの非常に高濃度の画像に関しては粒状性が出現し難いため、画像形成条件を反映した粒状性等の画質検知は困難である。
【００２４】
第１０の手段は第７の手段において、前記中間調画像が、ドットの規則的な配列により形成されており、走査方向におけるドット配列の繰り返し周期ｚ１（空間周波数　ｆ１　＝１／ｚ１）に関して、
ｚ１＜２５０　［μｍ］
あるいは
ｆ１＞４　［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］
を満足していることを特徴とする。
【００２５】
中間調画像を、ドットの規則的な配列により形成することによって画質検知に適した理想的且つ均一な中間調画像の静電潜像を形成することができる。この時、走査方向におけるドット配列の繰り返しによる濃度ムラが空間周波数特性として出現し、画質検知時のノイズとなる可能性が生じるが、第８の手段に示した条件式が成立するようなパターンとすることによって前記ノイズを回避することが可能である。このような中間調画像を利用することにより、非常に感度の良い画質検知を行うことができる。
【００２６】
第１１の手段は、第９または第１０の手段において、中間調画像が、万線ディザパターン画像であることを特徴とする。中間調画像を万線ディザパターンとすると、細線の揺らぎなどの細線再現性に関わる粒状性の検知に有効である。特に、万線ディザのライン方向が走査方向と交差している場合には、バンディングの検知並びに空間伝達関数もしくは空間伝達関数と強い相関をもつ特性値検出も容易であり、粒状性に加えてバンディングや鮮鋭性に関する画質情報も付加的情報として得ることができる。
【００２７】
第１２の手段は、第９または第１０の手段において、中間調画像が、網点ディザパターンであることを特徴とする。このように中間調画像を網点ディザパターンとすると、ドット面積のバラツキなどのドット再現性に関わる一般的な粒状性の検知に有効である。
【００２８】
第１３の手段は、第９の手段において、中間調画像が、誤差拡散を含むランダムディザパターンであることを特徴とする。このように中間調画像を誤差拡散を含むランダムディザパターンとすると、特定の繰り返しパターンの単位を持っていないので、第１０の手段における条件式を特に意識しないでの画質検知が可能である。
【００２９】
第１４の手段は、第７の手段において、中間調画像が、アナログハーフトーンパターンであることを特徴とする。このように中間調画像が、静電潜像のテクスチャの確認が困難もしくは存在しないアナログハーフトーンパターンとすると、全ての画像形成条件の中から、潜像形成条件以外の条件による画質への寄与分を知ることができる。よって、第１１ないし第１３の手段に係る中間調画像パターンでの画質検知情報との比較により、制御すべき画像形成条件の絞り込みもしくは特定を行うことができる。また、感光体が分光感度を有する波長領域の光源により感光体上トナー画像の画質検知を行う場合には、細かいテクスチャを有するトナー画像は静電潜像の破壊に伴って乱されてしまうので、静電潜像を持たない画像すなわちアナログハーフトーン画像を用いることによって画質検知が可能である。
【００３０】
第１５の手段は、第１ないし第３の手段において、前記像担持体表面を移動することにより走査することを特徴とする。このように構成すると、画像形成過程において像担持体は必然的に移動するものであるから、スポット光の走査を行うことに関して特に付加的な手段を必要とせず、最も簡易な構成とすることができる。
【００３１】
第１６の手段は、第１５の手段において、前記走査が該像担持体の移動方向と交差する方向であることを特徴とする。このように構成すると、画像幅方向に関して広範囲の画質情報を得ることができるため、局所的な異状画像による画質検知エラーを回避することができる。もしくは、画質情報に加えてスジ等の局所的な異状画像を検知することも可能である。
【００３２】
第１７の手段は、第１５または第１６の手段において、前記スポット位置の移動を伴って走査することを特徴とする。このように構成すると、スポット位置を任意の方向に走査することが可能なため、濃度ムラに関して方向性があるような場合には非常に有効である。また、該受光手段や増幅器などの能力的な制約から十分に遅い走査速度が要求される場合や、像形成手段の駆動系に起因するバンディングの効果を取り除きたい場合にも有効である。
【００３３】
第１８の手段は、第１５ないし第１７の手段において、単一の光源によるスポット光の照射位置を機械的に移動させて前記走査を実行することを特徴とする。
【００３４】
このように構成すると、１つの光源のみでも、スポット位置の変更手段として利用する場合には非常に広範囲の移動を容易とし、またスポット光の走査を行う場合には連続的且つ滑らかな走査により高精度の画質検知が可能とある。
【００３５】
第１９の手段は、第１５ないし第１７の手段において、空間配列された複数の光源の点灯及び消灯をシーケンシャルに行って前記走査を実行することを特徴とする。このように構成すると、駆動機構を持たずにコンパクトな構成でスポット位置の変更及びスポット光の走査を行うことができる。
【００３６】
第２０の手段は、第１ないし第３の手段において、発光手段から各走査部位への光搬送を光ファイバによって行うことを特徴とする。このように構成すると、１つの発光素子による投光を容易に複数の箇所に分岐し誘導することができ、新たな光源を用意することなく、安価かつ省スペースな構成にて広範囲での画質検知が可能となる。
【００３７】
第２１の手段は、第１ないし第３の手段において、各走査部位から受光手段への光搬送を光ファイバによって行うことを特徴とする。このように構成すると、複数の個所から受光を容易に１つの受光素子に誘導し集合させることが可能となる。
【００３８】
第２２の手段は、第４ないし第２１の画質検出装置と、前記信号生成手段により生成された信号に基づいて画像形成条件を設定する制御手段と、像担持体上に静電潜像を形成するための光書き込みを行う光書き込み手段と、前記光書き込み手段によって書き込まれた静電潜像及び前記制御手段によって設定された画像形成条件に基づいて記録媒体上に可視画像を形成する画像形成手段とを備えていることを特徴とする。
【００３９】
このように構成すると、第４ないし第２１の手段に係る画質検出装置の検出結果に基づいて画像の粒状性を考慮した画像形成が可能になる。また、制御手段により画像の粒状性を考慮して画像形成プロセスを制御することから、画質の低下を抑制することができる。
【００４０】
第２３の手段は、第２２の手段において、前記画質検出装置の投光手段と前記光書き込み手段を同一の手段によって構成したことを特徴とする。このように構成すると、画質検出装置の投光手段と光書き込み手段とが兼用でき、その分の構成が簡単になる。
【００４１】
第２４の手段は、第２３の手段において前記担持体が静電潜像担持体であり、当該静電潜像担持体を通常の作像時とは逆方向に移動させることを特徴とする。
【００４２】
現像工程の終了した潜像担時体上の画像を、通常の作像方向に移動させることで書き込み露光部に搬送させるためには、転写部にて転写体に画像が転写しないようにバイアスを印加したり転写体を潜像担時体から離間させたりする必要があり、さらに潜像担持体に接触しているクリーナの離間などが必要となる。しかし、本手段のように潜像担持体を逆方向に移動させると、複雑な手続きを踏まずに、現像された画像を書き込み露光部に誘導することが可能となる。しかも、画質検出装置の投光手段と光書き込み手段とが兼用されるので、画質検出のための構成が複雑化することもない。
【００４３】
第２５の手段は、第２２の手段において、制御手段は、画像形成条件の制御では画質の劣化を抑制することができない場合には、前記画像形成手段を構成する部品および／または現像剤の交換を指示することを特徴とする。すなわち、本手段によれば、作像条件の制御のみでは画質維持が困難であると判断された場合には、現像剤や感光体などの交換によって復元することができる。
【００４４】
第２６の手段は、像担持体上に形成された所定の画像パターンに基づいて画質を検出し、検出された画質の劣化に応じて画質を制御する画質制御装置において、前記画像パターンを前記像担持体上に形成する画像パターン形成手段と、少なくとも走査方向における径寸法が、人間の視覚感度が最大となる空間周波数の逆数以下に設定されたスポット光を照射する光照射手段と、前記画像パターンを前記前記光照射手段から照射されたスポット光により走査し、前記スポット光の走査過程で前記画像パターンおよび前記像担持体を介して反射もしくは透過する光量を検知する光量検知手段と、検知した光量に基づいて画像形成プロセスを制御して画質が予め設定した水準以上を保持するように制御する制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００４５】
第２７の手段は、像担持体上に形成された所定の画像パターンに基づいて画質を検出する画質検出方法において、前記画像パターンを前記像担持体上に形成し、形成された画像パターンに対して少なくとも走査方向における径寸法が、人間の視覚感度が最大となる空間周波数の逆数以下に設定されたスポット光を照射し、前記画像パターンを前記スポット光により走査し、前記スポット光の走査過程で前記画像パターンおよび前記像担持体を介して反射もしくは透過する光量を検知し、検知した光量に基づいて画像形成プロセスを制御して画質が予め設定した水準以上を保持するように制御することを特徴とする。
【００４６】
第２６または第２７の手段において、前記スポット光の少なくとも走査方向における径寸法が、形成された画像パターンに対する照射面におけるスポット光の単位面積当たりのパワーが最大値の１／ｅに低下する光ビームの両側の点の間の距離で定義されたものである。
【００４７】
第２６の手段及び第２７の手段のように構成すると、像担持体上に画像パターンを形成し、その画像パターンに小さなスポット径で照射したときの反射光の検出レベルに基づいて制御することにより、粒状性の劣化に対処した画質制御が可能になる。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００４９】
１．第１の実施形態
１．１　全体構成
図１は本発明の第１の実施形態に係る潜像担持体としての感光体ドラムをタンデム配列した乾式二成分現像方式のフルカラー作像装置の画像形成部を示す図、図２は全体を示す図である。
【００５０】
図２において、本実施形態に係るタンデム型のカラー画像形成装置ＭＦＰの略中央に画像形成部１が配置され、この画像形成部１のすぐ下方には給紙部２が配置され、給紙部２には各段に給紙トレイ２１が設けられている。また、画像形成部１の上方には、原稿を読み取る読み取り部３が配設されている。画像形成部１の用紙搬送方向下流側（図示左側）には排紙収納部、所謂排紙トレイ４が設けられ、排紙された画像形成済みの記録紙が積載される。
【００５１】
画像形成部１では、図１に示すように無端状のベルトからなる中間転写ベルト５の上方に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）用の複数の作像部６が並置されている。各々の作像部６では、各色毎に設けられたドラム状の感光体（感光体ドラム）６１の外周に沿って、帯電装置６２、露光部６５、現像装置６３、クリーニング装置６４などが配置されている。帯電装置６２は、感光体６１の表面に帯電処理を行い、露光部６５では、画像情報を感光体６１表面にレーザ光で照射する露光装置７からのレーザ光が照射される。現像装置６３は、感光体６１の表面に露光されて形成された静電潜像をトナー現像して可視化し、クリーニング装置６４は転写後に感光体６１の表面に残留したトナーを除去回収する。
【００５２】
作像プロセスとしては、中間転写ベルト５上に各色毎の画像が作像され、中間転写ベルト５上に４色が重畳されて１つのカラー画像が形成される。その際、最初に、イエロー（Ｙ）の作像部で、イエロー（Ｙ）のトナーを現像し、中間転写ベルト５に１次転写装置６６によって転写する。次に、マゼンタ（Ｍ）の作像部で、マゼンタのトナーを現像し、中間転写ベルト５に転写する。次に、シアン（Ｃ）の作像部で、シアンのトナーを現像し、中間転写ベルト５上に転写し、最後に、ブラック（Ｋ）のトナーを現像し、中間転写ベルト５上に転写し、４色が重畳されたフルカラーのトナー画像が形成される。そして、中間転写ベルト５上に転写された４色のトナー像は、給紙部２から給紙されてきた記録紙２０に２次転写装置５１で転写され、定着装置８によって定着された後、排紙ローラ４１によって排紙トレイ４に排紙され、あるいは両面装置９に搬送される。両面印刷時は、搬送経路は分岐部９１で分岐され、両面装置９を経由して、記録紙２０は反転される。そして、レジストローラ２３で用紙のスキューが補正され、表面への画像形成動作と同様にして裏面への画像形成動作が行われる。一方、フルカラーのトナー像が転写された後、中間転写ベルト５の表面に残留したトナーはクリーニング装置５２によって除去回収される。なお、符号９２は両面装置９からの反転排紙経路である。また、図１では、各部の符号の後ろに色を表すＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋを付けて各色の作像部を区別している。
【００５３】
給紙部２は、給紙トレイ２１に未使用の記録紙２０が収容されており、最上位の記録紙２０がピックアップローラ２５に当接する位置まで、一端が給紙トレイ２１の底部に揺動可能に支持された底板２４の他端を上昇させる。そして、給紙ローラ２６の回転により、最上位の記録紙２０はピックアップローラ２５によって給紙トレイ２１から引き出され、給紙ローラ２６によって縦搬送路２７を介してレジストローラ２３側へと搬送される。レジストローラ２３は記録紙２０の搬送を一時止め、中間転写ベルト５上のトナー像と記録紙２０の先端との位置関係が所定の位置になるよう、タイミングをとって記録紙２０を送り出す。レジストローラ２３は前記縦搬送路２７からの記録紙２０の他に、手差しトレイ８４から搬送されてくる記録紙２０に対しても同様に機能する。なお、図２中、符号８１は分岐爪、符号８２は排紙トレイであり、縦搬送路２７の下流側でジャムが生じたときに分岐爪８１が作動して排紙トレイ８２に用紙を導出する機能を有する。
【００５４】
読み取り部３では、コンタクトガラス３１上に載置される原稿（不図示）の読み取り走査を行うために、原稿照明用光源とミラーを搭載した第１および第２の走行体３２、３３が往復移動する。この走行体３２、３３により走査された画像情報は、レンズ３４によって後方に設置されているＣＣＤ３５の結像面に集光され、ＣＣＤ３５によって画像信号として読み込まれる。この読み込まれた画像信号は、デジタル化され画像処理される。そして、画像処理された信号に基づいて、露光装置７内のレーザダイオードＬＤ（不図示）の発光により感光体６１の表面に光書き込みが行われ、静電潜像が形成される。ＬＤからの光信号は、公知のポリゴンミラーやレンズを介して感光体６１に至る。また読み取り部３の上部には、原稿を自動的にコンタクトガラス上に搬送する自動原稿搬送装置３６が取り付けられている。
【００５５】
なお、本実施形態に係るカラー画像形成装置は、前述のように光走査して原稿を読み取り、デジタル化して用紙に複写する、いわゆるデジタルカラー複写機としての機能の他に、図示せぬ制御装置により原稿の画像情報を遠隔地と授受するファクシミリの機能や、コンピュータが扱う画像情報を用紙上に印刷するいわゆるプリンタの機能を有する多機能の画像形成装置である。どの機能によって形成された画像も同様の画像形成プロセスによって記録紙２０上に画像が形成され、すべて１つの排紙トレイ４に排紙され、収納される。画質劣化を検知して画質の劣化が確認された場合には適切な作像条件制御を自動的に行うことができるために、現像剤や感光体などを即座に交換する必要が無く、現像剤や感光体などの寿命を極限まで長くすることができる。
【００５６】
１．２　画質
図３及び図４は６００ｄｐｉ書き込み系を有する前記図１及び図２の画像形成装置によって記録媒体２０上に形成された網点画像（１つの網点の大きさは「２ピクセル×２ピクセル」）の拡大写真（記載上の都合により便宜上、写真撮影時に２値化処理を施している）であり、図３は初期の画像ＰＴ１を、図４はある条件において非常に長期に渡りプリントを行った後での画像ＰＴ２を示す。図３に示すように初期的には均一であったハーフトーン画像ＰＴ１が、長期の作像過程における現像剤や感光体の劣化などの諸要素により、ざらつき感のあるハーフトーン画像ＰＴ２となってしまっている。このようなざらつき感は微細な濃度ムラの空間周波数特性として数値化することができ、例えば「粒状度」といった特性値として表現される。
【００５７】
すなわち粒状度の高い（粒状性の悪い）画像はざらつき感の大きな画像を示し、粒状度の低い（粒状性の良い）画像はざらつき感の少ない均一な画像を示す。しかし、濃度ムラの全てが視覚に訴えるざらつき感となる訳ではなく、プリント画像の画質に関しては人間が目視した時にざらつき感を感じなければ良い。濃度ムラに関する平均的な被験者による視覚の空間周波数特性を図５に示す。このように、人間の視覚により濃度ムラを感じる空間周波数は、前述のように約１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］をピークとして
０［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］〜約１０［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］
の範囲の空間周波数領域に限定されることが知られている。
【００５８】
１．３　画質測定装置
図６は画像の微細な濃度ムラを測定する画質測定装置の概略構成を示す図である。同図において、画質測定装置１００は、光反射型センサ（フォトリフレクタ）１１０と、この光反射型センサ１１０からの電気信号を増幅する増幅回路１２０と、この増幅回路１２０によって増幅された信号に基づいて所定の演算処理を行う演算手段としての演算回路１３０と、この演算回路１３０からの演算出力に基づいて光書き込み制御のための信号を生成する信号生成手段としての信号生成回路１４０とからなる。前記光反射型センサ１１０は、光源としてのＬＥＤ（発光ダイオード）１０１と、ＬＥＤ１０１からの出射光を所定のビーム径の光ビームに集光する集光レンズ１０２と、像担持体１５０上の画像パターン１５１からの反射光を受光して電気信号に変換する光電変換素子１０３と、光電変換素子１０３の結像面に前記画像パターン１５１からの反射光を結像させる結像レンズ１０４とからなる。光反射型センサ１１０は、図７の走査方向の距離（ビーム径）と光量との関係を示す特性図から分かるように照射ビーム径を絞ってスポット光ＳＰとした光反射型センサを用いる。
【００５９】
光反射型センサ１１０は、ＬＥＤ１０１からなる光源からの照射ビームを集光レンズ１０２によって集光し、像担持体１５０上に形成された画像パターン１５１面における円形ビーム径がおおよそ４００［μｍ］になるようにしている。ここから反射する光はフォトダイオードなどの光電変換素子１０３によって検出され、画像パターン１５１内のトナー粒子１５２の付着ムラは光電変換素子１０３へ入射する光量変動として捕らえることができる。
【００６０】
トナー付着量に応じた光量変動を捕らえる方法としては、トナー粒子と像担持体表面における正反射特性もしくは乱反射特性の違いによって検出する方法や、トナー粒子と像担持体表面の反射分光特性の違いによって検出する方法などがあり、これらを組み合わせることでより感度の高い検出を行うこともできる。正反射特性もしくは乱反射特性の違いを利用する場合には、一般にトナー像は乱反射特性が強いことから、像担持体１５０表面は光沢度が高く正反射特性の強い材質とするのが好ましい。また、反射分光特性の違いによって検出する場合には、トナー粒子５２の反射分光特性と像担持体１５０表面の反射分光特性とが大きく異なる光源波長を用いることが好ましい。図６の測定装置は、８７０［ｎｍ］の発光波長を有するＬＥＤ１０１を用い、トナー粒子１５２と像担持体１５０表面との乱反射特性の違いを利用した検知方法を実施する例である。ビーム径に関しては図５に示したような人間の視覚の空間周波数特性において最も感度の高い約１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］の濃度ムラが検知できるように、少なくともスポット光ＳＰの走査方向に関するビーム径（図７のｄ１）は１［ｍｍ］以下とする必要がある。このビーム径ｄ１は、図５における空間周波数が最大となる値１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］の逆数である１［ｍｍ］から導かれ、この実施形態では、ビーム径（ｄ１）は、およそ４００［μｍ］としている。前記ビーム径ｄ１は、ビーム照射面における前記スポット光ＳＰの単位面積当たりのパワーが最大値の１／ｅに低下する光ビームの両側の点の間の距離でここでは定義している。
【００６１】
図８は図６の光反射型センサ１１０を現像工程直後の感光体表面に対向させて設置した画像形成装置の作像プロセスの構成の一例を示す図である。この例では、感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋの回転軸方向の中央部付近に光反射型センサ１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを固定して設置してある。スポット光ＳＰによる感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋ上の画像の走査は感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋの回転駆動によってなされ、図３または図４に示したような画像ＰＴ１，ＰＴ２を用紙搬送方向（図においては長手方向）に走査したときの反射光の出力を検出する。この反射光の前記増幅回路２０からの光量（電圧）変動の状態を図９に示す。このときのスポット光ＳＰの走査条件は、走査速度が２００［ｍｍ／ｓ］、走査距離が約１１［ｍｍ］、データのサンプリング周期が７５［μｓ］、すなわち、画像上でのサンプリング間隔は約１５［μｍ］ピッチであり、平均処理工程などを含まない１回の走査のみである。なお、図９の光量平均値を求めることによってパターンに付着するトナー粒子１５２の平均付着量を算出することもできる。
【００６２】
１．４　制御
１．４．１　ノイズ量の算出
図９に示した時間をパラメータとして光量を出力する出力状態のままでは、画像濃度ムラの空間周波数特性が読み取れないため、前記演算回路１３０によって空間周波数特性を算出する。空間周波数特性の算出においては、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等の公知の手法を適用するのが処理速度的にも好ましい。高速フーリエ変換による変換結果を図１０に示す。なお、図１０の６［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］に見られるピークは図３および図４のドットパターンの繰り返し周波数によるものである。
【００６３】
図５から分かるように視覚特性は１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］付近の空間周波数をもつ濃度ムラに非常に敏感であることから、例えば図１０における１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］付近のノイズ量を比較することにより、図４に示したパターン（画像ＰＴ２）の図３のパターン（画像ＰＴ１）に対する画質低下度を知ることができる。このように画質の低下が検知された場合には、適切な画像形成条件の制御を促すよう図６の測定装置における信号生成回路４０により信号の生成を行う。この信号を受けて、図６に示した画像形成装置ＭＦＰの制御回路ＣＯＮによって画像形成条件を自動的に制御し、可能な限り正常な画質に復元できるような自動制御を行う。画像の形成条件の変更としては、例えば現像条件に関しては、
▲１▼現像ローラの回転速度を高める。
【００６４】
▲２▼現像ローラと感光体とのギャップとを狭める。
【００６５】
▲３▼現像ローラ上の現像剤量を規制するドクタブレードと現像ローラとのギャップを広げる。
【００６６】
▲４▼現像ローラに印加する直流バイアス成分の絶対値を小さくして、現像ローラ電位と感光体画像部電位との差を小さくする。
【００６７】
▲５▼現像ローラに印加する交番バイアス成分の電圧振幅や振動数を大きくする（但し交番バイアスが重畳されている場合）。
【００６８】
▲６▼現像剤のトナー濃度を高くする。
【００６９】
▲７▼現像剤中の劣化したトナーを強制的に消費して新しいトナーを補給する。
【００７０】
などといった個々の制御もしくはこれらの適当な組み合わせによって行うことができる。また、転写条件においては、
▲１▼転写バイアスを最適化する。
【００７１】
▲２▼転写工程において対向している像担持体間の速度差を最適化する。
【００７２】
などによっても画質の回復が可能となる場合もある。
【００７３】
自動制御のみでは画質の復元が不可能と判断された場合には、制御回路ＣＯＮは、図示しない表示装置に現像剤や感光体等のパーツの交換を指示し、前記パーツの交換を促す。これらの手続きにより現像剤や感光体などの寿命を最大限に延ばすことができる。また、最低限必要なパターンの大きさが、約１［ｍｍ］×約１０［ｍｍ］程度であるため、パターン画像形成によって消費されてしまうトナー量も最小レベルに抑えることができる。
【００７４】
なお、図８の例では感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋ表面の画質を検知するようにスポット光ＳＰが照射されているが、中間転写ベルト５や記録媒体２０に形成された画像に対してスポット光ＳＰを照射するように構成しても良いことは言うまでもない。また、感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋ上にスポット光ＳＰを照射する際にはスポット光ＳＰ自身による静電潜像の破壊に起因した画質低下を防ぐために、スポット光ＳＰの波長と感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋの分光感度波長領域とは異なっていることが好ましい。
【００７５】
１．４．２　視覚ノイズ量の算出
図１０の空間周波数特性を得た後に、前記演算回路１３０によって前記空間周波数特性に対して図５に示した視覚空間周波数特性の重み付けを行い、視覚ノイズ量を求める。図１１は、この視覚ノイズ量と空間周波数との関係を示す図で、演算回路１３０の視覚ノイズ量の出力状態を示している。この重み付けは図１０の特性に対して図５の特性を乗算することによって行う。この演算により、視覚に訴える空間周波数特性のみを抽出することができるため、狙いとする画質の検知が容易に行える。また、本実施形態では６［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］付近に出現していた画像パターン構造による信号分を除去することが可能となるので、注目している画質に関係のない情報を除去することもできる。このように画質に関係のない情報を除去することができると、誤検知の発生をほとんどなくすことができる。
【００７６】
１．４．３　視覚ノイズの総量
図１１に示した視覚ノイズ量を演算回路１３０を用いて０．２［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］〜４［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］の空間周波数領域に関して積分すると、図１２に示すように視覚ノイズの総量が算出される。この値により視覚に訴えるほぼ全ての空間周波数領域において総合的な画質変化を知ることができる。
【００７７】
１．４．４　処理手順
図１３は図８に示したように各色感光体６１上に形成された画質を検知できるような画像形成装置ＭＦＰに関して、画質測定装置１００が検知した画質情報に基づいて画像形成条件の自動制御を行う制御手順を示すフローチャートである。説明を簡略にするために、４つある感光体ステーションのうち１つのみを取り上げた場合に関して説明する。なお、この制御は画質検知装置１００の信号生成回路１４０からの出力信号に基づいて画像形成装置ＭＦＰの制御回路ＣＯＮのＣＰＵが実行する。ＣＰＵは、図示しないＲＯＭに格納されたプログラムに基づいて図示しないＲＡＭをワークエリアとして使用しながら以下の処理を実行する。
【００７８】
図８において、あるタイミングでプロコン開始命令信号が生成される。このタイミングとは、例えば画像形成装置ＭＦＰの電源投入時の立ち上げ時や、プリントされたカウンタ情報などに基づいて適当（任意）に設定される。プロコン開始命令を受けて、感光体６１上に検知用の画像パターン（特定のハーフトーン画像）５１を作像する（ステップＳ１）。ＬＥＤ１で発光した光束を画像パターン１５１に当て、反射光を光電変換素子１０３に導いて検知し、光電変換素子１０３の受光量変動が電圧に変換され、増幅されて出力される（ステップＳ２）。このときの出力電圧を図１４に示す。図１４には、画像形成装置ＭＦＰの出荷直後の出力状態（出荷時）と、長期間画像形成装置ＭＦＰが使用された結果、現像剤等が劣化した時の出力状態（状態α）とを比較して示している。
【００７９】
一方、光電変換素子１０３の出力電圧（センサ出力電圧）と実際のトナー付着量との間には図１５に示すような電圧とトナー付着量との関係があるので、この変換テーブルＴ１を参照して電圧変動をトナー付着量の変動に変換することによりトナー付着量変動信号（図１６）を得る（ステップＳ３）。出荷時及び状態αでのトナー付着量平均値をそれぞれＤ０及びＤとすると、これらの差分ΔＤは平均トナー付着量の変動分を示す（ステップＳ９，Ｓ１０）。
【００８０】
そして、トナー付着量変動信号Ｘ（ｘ）に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を施し（ステップＳ４）、その結果得られる変換信号Ｙ（ｆ）（これは複素数）の絶対値を演算することにより図１７に示すようなパワースペクトルＡ（ｆ）を得る（ステップＳ５）。このパワースペクトルを空間周波数の視覚特性（図５）により重み付けを行い（図１８−ステップＳ６）、特定の空間周波数区間（例えば、０．１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］以上５．０［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］以下の区間）での積分を行うと、粒状性指標Ｃを得る（図１９−ステップＳ７）。そして、出荷時の粒状性指標Ｃ０と状態αでの粒状性指標Ｃとの差分ΔＣを求める（ステップＳ８）。この差分ΔＣが粒状性の変動分を表す。ここまでで得られたΔＤ及びΔＣがマシンの仕様値範囲内であれば、特別な制御を施すことなくプリント動作を実行する（ステップＳ１１，ステップＳ１４）。しかし、これらが仕様値範囲外の場合は、例えば現像条件を変更することにより制御を行う。
【００８１】
現像条件の制御手続きを以下に説明する。
図２０は検知対象としている画像パターンに関して、出荷時状態において、現像バイアス電位と現像ローラの回転速度を変更させた場合に粒状性指標Ｃと平均トナー付着量Ｄとがどのように変化するかを示す図である。現像バイアスの増加に伴って平均トナー付着量は増加するが同時に粒状性も大きくなってしまい、また、現像ローラ線速増加に伴って平均トナー付着量が増加するが粒状性は小さくなることが示されている。すなわち、この関係は、現像バイアスと現像ローラ回転速度を適当に制御することにより、平均トナー付着量と粒状性とを独立に任意に制御できることを示している。
【００８２】
例えばこの実施形態に係る画像形成装置ＭＦＰの場合、出荷時には現像バイアス３６０［Ｖ］、現像ローラ線速比１．６に設定されている。画像形成装置ＭＦＰを使用し続け、現像剤劣化等が生じた結果、現像バイアス３６０［Ｖ］及び現像ローラ線速比１．６のままでは図２１の「状態α１」で示される粒状性指標及び平均トナー付着量になったとする。このような場合には、図２０の現像条件制御テーブルＴ２を参照し、平均トナー付着量が少なくなったので現像バイアスを高くし（工程ａ１）、「状態β１」に移行させる（ステップＳ１２）。この時点で現像バイアスは３６０［Ｖ］から４００［Ｖ］に変更された。次に、現像ローラ線速を１．６から２．０に変更することにより（工程ｂ１−ステップＳ１３）、出荷時の状態に復元することができた。
【００８３】
このように現像バイアスと現像ローラ線速との両者を現像条件制御テーブルＴ２を参照して適当に調整することにより、現像剤劣化等により変動してしまった粒状性及び平均トナー付着量を出荷時状態に復元することが可能である。尚、「状態α１」からの画質復元の手順は、図２２に示すように工程ａ１’及び工程ｂ１’を経由しても良いことは言うまでもない。また、図２２のような「状態α２」からの画質復元に関しては、例えば工程ａ２及び工程ｂ２を経由することで実現できる。
【００８４】
１．５　画質検知用パターン
画質を検知するためのパターンは前述の図３に示すようなパターン以外に図２３ないし図３０に示すようなパターンを使用することができる。図３のような画像パターン以外の画質検知用パターンの例を示す。
【００８５】
図２３は図３に示した画像パターンを模式的に示したものであり、ドットの最小単位は６００ｄｐｉの２ピクセル×２ピクセルから構成されている。図２３において、スポット光ＳＰの走査方向におけるドット配列の繰り返し周期ｚ１はおよそ１７０［μｍ］（空間周波数ｆ１はおよそ５．９［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］）であり、前述のように４００［μｍ］程度のビーム径を有するスポット光ＳＰによって走査を行った場合には、図１０のように５．９［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］付近の空間周波数にスペクトルが現れる。この画像パターンそのものに起因するスペクトルが画質検知信号検知領域と重複してしまうのを避けるためには、走査方向におけるドット配列の繰り返し周期ｚ１は２５０［μｍ］よりも小さく、好ましくは２００［μｍ］よりも小さくする必要がある。よってｚ１＝１７０［μｍ］である図２３のパターンは画質検知性に適したパターンである。
【００８６】
ｚ１＝１７０［μｍ］となる図２３以外のパターン例として図２４（網点ディザ）、図２５（万線ディザ）、及び図２６（万線ディザ）などが挙げられる。また、ドット配列の繰り返し周期が定義できない図２７（万線ディザ）や図２８（ランダムディザ）も挙げられ、これらのパターンに関しては図１０のように画像パターンそのものに起因するスペクトルが現れない。図２４や図２７の様なパターンを利用する場合に関して、走査方向と直行する方向におけるビーム径ｄ２が数１０［μｍ］程度に小さい時には走査する位置によって画質情報が得られる場合と得られない場合とがある（図２９、図３０）。よって、図２４や図２７の様なパターンを利用する場合には、走査方向と直行する方向におけるビーム径ｄ２を十分に大きくしておくことが好ましい。
【００８７】
図２３ないし図２８に挙げられたパターンのいずれもが、前述の手段を利用して、良好な画質検知を行うことができるパターンである。こういった複数のパターンによって画質を検知し、パターンに依存した画質特性を知ることにより、その作像装置を構成する複数の作像条件の中から画質低下に大きく寄与している条件を絞り込むことも可能となり、画質制御ルーチンを高速で行うことができる。
【００８８】
なお、これまでに説明した例では、図８に示したように画質センサ１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋの回転軸方向における中央部に固定設置してあったために、感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋの中央部の画質のみしか検知できなかった。これに対して、図示しない画質センサ１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを平行させる平行移動手段を設ければ、画質センサ１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋの回転軸方向に平行移動させることが可能となり、感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋの中央部のみならず、両端部もしくは任意の場所における画質検知が可能となる。その結果、広範囲における画質の検知が可能なため、局所的ではなく総合的な画質評価が可能となる。
【００８９】
また、感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋの駆動を止めて、この平行移動手段によりスポット光ＳＰの走査を行うことにより、像担持体の移動方向と交差（ここでは直交）する方向に関する濃度ムラを検知することも可能である。特に、異常画像として発生し易いいわゆる縦スジ（像担持体の傷やクリーニングブレードの欠陥等によって発生し、像担持体の移動方向に長い線状の画像欠陥のことで、像担持体の移動方向と直交する方向に複数本出現する場合も有る）などの検知を行うことができる。
【００９０】
２．第２の実施形態
第１の実施形態では、図６に示したように集光レンズ１０２によって画像パターン１５１上にスポットを集光し、反射光を結像レンズ１０４を介して光電変換素子１０３の結像面に集光する例を挙げたが、図２０に示すように光ファイバを利用して光を誘導することも可能である。図３１は、この第２の実施形態に係る画質測定装置を示す概略構成図である。この図３１に示した例では、図６に示した第１の実施形態に対して第１及び第２の光ファイバ１０５，１０６と対物レンズ１０７を配置した点が異なるだけであるので、異なる点についてのみ説明する。
【００９１】
すなわち、この実施形態では、集光レンズ１０２の集光部に第１の光ファイバ１０５の一端を配置し、他端を画像パターン１５１の前面に配置された対物レンズ１０７に配置する。対物レンズ１０７では、ファイバ１０５によって導かれた光束を第１の実施形態と同様に少なくとも１０００μｍ以下、６００ｄｐｉの書き込み密度であれば、４００μｍ程度に絞って画像パターン１５１に照射する。照射された光ビームは画像パターン１５１を形成するトナー粒子１５２で反射し、対物レンズ１０７を介して第２の光ファイバ１０６に導かれ、結像レンズ１０４から光電変換素子１０３に入射する。その他の各部は第１の実施形態と同等に構成されている。
【００９２】
このように構成すると、光学系の配置を自由に設定できることから、図６に示した第１の実施形態ではスペース上設置不可能な検知部位においてもこの画質測定装置を設置でき、画質検知が可能となる。
【００９３】
図３２は、図３１に示した画質測定装置の変形例を示す図で、ＬＥＤ（発光素子）１０１と光電変換素子（受光素子）１０３と、集光レンズ１０２及び結像レンズ１０３をセンサユニット１１２として１つのユニットとして構成し、一方、複数のパターン検知部位１５１ａ，１５１ｂ・・・との光路を構成する第１のファイバユニット１１１ａや第２のファイバユニット１１１ｂなどの複数のファイバユニットを構成し、１つのセンサユニット１１２を複数の各ファイバユニット１１１ａ，１１１ｂ・・・と時分割で順次結合させることにより、各部位のパターン１５１ａ，１５１ｂ・・・を検知するようにした例を示す図である。このようにセンサユニット１１２このため少なくとも発光素子１０１と受光素子１０３を一対有するセンサユニット１１２があれば、このような方法により複数部位での画質検知が実現でき、検知領域が非常に多い場合などは大幅なコストダウンが可能となる。
【００９４】
その他、特に説明しない各部は第１の実施形態と同等に構成され、同等に機能する。
【００９５】
３．第３の実施形態
この実施形態は、第２の実施形態における画質測定装置を前述の図１に示したタンデム方式の画像形成装置に適用した例である。
【００９６】
この実施形態では、図３３に示すように各感光体上の画質及び中間転写ベルト上の画質を一対の発光素子１０１と受光素子１０３を備えたセンサユニット１１２によって検知できるように構成した例である。この実施形態では、図示しない移動手段によりＬＥＤ（発光素子）１０１、集光レンズ１０２、結像レンズ１０４及び光電変換素子（受光素子）１０３からなる１つのセンサユニット１１２が各ファイバユニット１１１ａ〜１１１ｅ間を時分割で移動することが可能となっている。図示していないが、図３２において像担持体１５０に対向している各ファイバ１０５，１０６の先端は、像担持体１５０の幅方向に可動に構成することもでき、また、像担持体１５０の幅方向に複数設置していても良い。また、各感光体６１間の中間転写ベルト５領域の画質や、記録媒体２０上の画質や、二次転写ローラ５１上の画質などが検知できる位置に設置することもできる。
【００９７】
図３４は図３３の変形例で、この例では、第１および第２のファイバユニット１１１ａ，１１１ｂに１つのセンサユニット１１２から同時に光を入射し、反射光を導いて画質測定を行うことができるようにしたものである。このように構成すると、光源は複数必要となるが、受光素子１０３１つで且つ駆動部分が不要となる。これらのスポット設置位置に関しては光ファイバ１０５，１０６を利用する場合だけでなく、図６に示したように光ファイバを利用しない場合にでも適用することができる。
【００９８】
その他、特に説明しない各部は、前述の第１および第２の実施形態と同等に構成され、同等に機能する。
【００９９】
４．第４の実施形態
第１ないし第３の実施形態では、光源としてＬＥＤ１を使用し、１本のレーザビームを画像パターン１５１に照射するように構成していたが、ＬＥＤ１に代えてＬＥＤアレイ１１３を使用することもできる。図３５は光源としてＬＥＤアレイ１１３を使用した場合の発光素子と受光素子の状態を示す図である。
【０１００】
このように図６に代表される画質測定装置の光学系においてＬＥＤ１０１に代えてＬＥＤアレイ１１３を使用した場合、ＬＥＤアレイ１１３の各ＬＥＤの点灯及び消灯をシーケンシャルに行うことによって画像パターン１５１上に対してスポット光ＳＰを走査させることができる。ＬＥＤアレイ１１３としては６００ｄｐｉでＬＥＤ発光面の配列した素子を使い、図示しない結像素子を介して画像パターン１５１上に４００［μｍ］程度のビーム径を有するスポットを形成する。また、ＬＥＤアレイ１１３の配列長を１０［ｍｍ］とすると、これを利用することによりおよそ４２［μｍ］間隔で１０［ｍｍ］の長さの走査が可能となる。受光素子１０３もアレイ状としても良いが、本実施形態のようにＬＥＤアレイ１１３の配列長が短い場合には１つの光電変換素子１０３によって検出することも可能であり、このようにすると安価な構成とすることができる。
【０１０１】
ＬＥＤアレイ１１３の配列方向は、像担持体１５０の移動方向に設置しても、これと直交する方向に設置しても構わない。また、ＬＥＤアレイ１１３による時分割的なスポット光走査と像担持体１５０の移動によって行われるスポット光走査を併用しても良い。さらに、像担持体幅と同程度の長さを有するＬＥＤアレイ１１３を設置することで像担持体幅全域の画質を検知するように構成することもできる。
【０１０２】
また、感光体６１上にスポット光ＳＰを照射する際には、スポット光ＳＰ自身による静電潜像の破壊に起因した画質低下を防ぐために、スポット光ＳＰの波長と感光体の分光感度波長領域とは異なっていることが好ましい。
【０１０３】
その他、特に説明しない各部は、前述の第１および第２の実施形態と同等に構成され、同等に機能する。
【０１０４】
５．第５の実施形態
図３６は図１の作像装置における書き込み露光装置７がＬＤ光源を用いたポリゴンスキャン方式であることを想定した場合の例である（図示しないが、ＬＥＤアレイを用いた書き込み露光方式に関しても、同様である）。通常の作像条件におけるポリゴンミラー７１の回転数は非常に早いため光電変換素子１０３及び前述の増幅回路１２０の応答速度が対応しない。そこで、画質検知時にはポリゴンミラー７１の回転数が十分に低い状態で検知を行う。この検知方法によれば、通常の作像装置６に対して光電変換素子（受光素子）１０３を付加するだけで画質の検知が可能である。
【０１０５】
ただし、本実施形態の場合には感光体６１上のアナログハーフトーンに関する画質検知に限られるため、転写工程による画質劣化や網点画像などのデジタル画像での画質劣化は検知することができない。しかし、この制約を有効に利用することが可能である。つまりこのようなプロセスで作像されるアナログハーフトーンに出現する粒状性は、現像剤の劣化あるいは感光体の劣化であると特定できるため、適切な作像条件の変更の指示が容易となるのである。
【０１０６】
アナログハーフトーン画像を作成する場合には、図１の作像装置において、帯電バイアス、転写バイアス及び書き込み露光をＯＦＦとし、現像ポテンシャル（現像スリーブ電位と感光体表面電位との差）が通常のベタ画像作像時における現像ポテンシャルよりも小さめに設定した状態で、現像スリーブを通常の画像形成時の回転方向と同方向に回転させ、且つ感光体６１を通常の画像形成時の回転方向とは逆方向に回転させることによって、感光体幅全域に渡りアナログハーフトーン画像による検知パターン１５３を形成しながら書き込み部に搬送させることができる。そして、アナログハーフトーン画像が書き込み部に搬送された時点で感光体６１の駆動並びに現像スリーブの駆動を停止する。これでパターン画像の作成は完了し、その後、このアナログハーフトーン画像からなる検知パターン１５３部分をポリゴンミラー７１で走査し、検知領域１５３ａからの反射光を受光素子１０３で読み、画像の粒状性を評価する。
【０１０７】
その他、特に説明しない各部は、前述の第１および第２の実施形態と同等に構成され、同等に機能する。
【０１０８】
なお、図３６の様な特別な検知方式を採用した場合に限らず、前記第１ないし第３の実施形態における検知パターン画像をアナログハーフトーンとしても画質の検知を行うことが可能であることは言うまでもない。
【０１０９】
６．第６の実施形態
この実施形態は画質測定装置の他の実施形態を示すもので、前述の各実施形態と同等な各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１１０】
図３７ないし図３９は、この実施形態に係る画質測定装置のセンサ部分を示す図である。以下、上記パターンの微小領域濃度を検出するための光センサの構成例について説明する。
【０１１１】
図３７は、パターン画像を検出する光センサとして、反射型センサの一例を示す側面図である。この図に示す反射型センサ３００は、投光部３０２と受光部３０３が一体型となったセンサヘッド３０１を有するものである。この図に示すセンサ３００は、正反射型の光センサである。センサヘッド３０１の投光部３０２から投光された光は、トナー像を担持した測定対象媒体（像担持体１５０）上でのスポット光の直径が０．５ｍｍ未満に集光され、反射した光が受光部３０３で検出される。この図では正反射光を検知するように描かれているが、拡散光を検出するように構成することもできる。
【０１１２】
図３８は、パターン画像を検出する光センサとして、反射型センサの他の例を示す側面図である。この図に示す反射型センサ３１０は、センサアンプ３１１とそれに付随する光ファイバ３１２及びレンズ３１３等から構成されるものである。投受光部はセンサアンプ３１１に内蔵されており、センサアンプ３１１から投光された光は光ファイバ３１２内を通り、レンズ３１３によってスポットを絞られ、トナー像を担持する測定対象媒体（像担持体１５０）上で直径が０．５ｍｍ未満に集光される。測定対象媒体から反射されてきた光はレンズ３１３で受光され、光ファイバ１３２を通ってセンサアンプ３１１内の受光部で受光される。この図では正反射光を検知するように描かれているが、拡散光を検出するように構成することもできる。
【０１１３】
図３９は、パターン画像を検出する光センサとして、透過型センサの一例を示す側面図である。この図に示す透過型センサ３２０は、投光ユニット３２１と受光ユニット３２２を有しており、透明な測定対象媒体（像担持体１５０）を挟んで配置される。投光ユニット３２１から照射されたスポット光は、初めから直径０．５ｍｍ未満に絞られており、この直径を維持したままで測定対象媒体に照射されて通過した光が、受光ユニット３２２によって検知される。これにより、測定対象媒体上のトナー像（パターン画像）で遮蔽された量だけ光が減衰して検知されることになる。
【０１１４】
図４０は、パターン画像の一例と、そのパターン画像を検知領域の大きさが異なる光センサで検出した場合の出力を示すグラフとを対比して示すものである。人の視覚感度には２〜３（ｃｙｃｌｅ／ｍｍ）の濃度ムラが最もよく目立つということが言われている。よって、画像品質を検知すべき光センサはこの領域の画像ムラを検知できなければならない。図４０（ａ）には、典型的な２（ｃｙｃｌｅ／ｍｍ）の濃度ムラとして０．５ｍｍ毎に０．１ｍｍ幅の縦線Ｔを描いてあるパターン画像が示されている。このパターンをそれぞれφ０．５ｍｍ、０．４ｍｍ、０．１ｍｍのスポット光で検知した場合の出力を（ｂ）〜（ｃ）のグラフに示してある。なお、図５（ａ）のパターン画像において、一点鎖線の縦線は０．１ｍｍを表す補助線である。
【０１１５】
まず、φ０．５ｍｍの場合であるが、パターン画像を左から右へスキャンしていった場合に、必ずいずれかの縦線Ｔがスポット光内に含まれてしまう。ただし、含まれる縦線の幅は常に一定なので、センサの出力としては常に一定となり出力を示す（ｂ）のグラフが直線状になる。したがって、φ０．５ｍｍのスポット光では濃度ムラが測定できていないことが分かる。
【０１１６】
次に、φ０．４ｍｍの場合であるが、同様に左から右へパターン画像をスキャンしていった時、縦線Ｔと縦線Ｔの間にスポット光がすっぽりはまるタイミングが存在する。このタイミングが、（ｃ）のグラフにおいて出力が０になる時である。その前後は徐々に縦線から外れたり乗ったりしていく領域なので、出力としては過渡状態となる。この様にφ０．４ｍｍ光であれば、有意な出力波形が得られることが分かる。（ｂ）の場合と比較して考えると、φ０．５ｍｍ未満のスポット光であれば、有意な出力波形が得られるであろうことがここで理解できる。
【０１１７】
さらに、φ０．１ｍｍにおいては、（ｄ）のグラフに示されるように、より原パターンに近い出力波形が得られていることが分かる。原理的には小スポットであればあるほど原パターンに近い出力波形が得られることになる。しかし、小スポット光の光センサを作るのは技術的にも難しいし、コストにも影響してくる。そのため、むやみにスポット径を絞るのは現実的ではない。
【０１１８】
よって、本発明においては２（ｃｙｃｌｅ／ｍｍ）の画像から有意な情報を得られるφ０．５ｍｍ未満のスポット光を使用するものとした。なお、上述のように、φ０．１ｍｍのスポット光で原パターンに近似の出力が得られることから、スポット光の直径が０．１ｍｍ以上で０．５ｍｍ未満の光センサであれば確実な検知とコストの両立を図ることができると考えられる。余裕を見て、スポット光の直径を５０μｍ（０．０５ｍｍ）以上０．５ｍｍ未満としても良い。これにより、ミクロン単位の微小領域を検知できる高価なセンサを使用することなく、低コストで“画像のざらつき”補正に有効な大きさの微小領域の濃度ムラを検知することが可能となる。
【０１１９】
なお、スポット光の直径の定義に関してであるが、第１の実施形態で図７に示したように一般的なビーム径の定義の仕方“最大光量の１／ｅ^２の光量値における径”とする。これを正確に測定しようとしたら、光センサをビームプロファイラ等の外部測定器で測定する必要がある。しかし簡易的には、実機内においてファイバースコープ等のフレキシブルなレンズを使用して、光センサの検知光が集光している様子をＰＣ等に取り込み、ソフト上で直径を計測する等の手段が考えられる。
【０１２０】
図４１は、本実施形態における上記光センサの設置位置を示すものである。上述のように、感光体６１上でパターン画像の微小領域濃度を検出する場合は、現像装置６４と１次転写部（感光体６１と転写ローラ６６とが対向する領域）の間のＳ１の位置に光センサを配置する。このＳ１位置に配置する光センサとしては、図３７に示した光センサ３００または図３８に示した光センサ３１０を使用することができる。光センサ３１０の場合は、そのレンズ３１３をＳ１位置に配置してやればよい。本実施形態のカラー画像形成装置では４色分の作像ユニットを備えているので、各作像ユニットのドラム状の感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋの全てに対して光センサを配置するのが理想的である。なお、センサ配置位置を示す三角印Ｓ１は、その鋭角の向きがセンサ検出面の向きを示している。また、各光センサは、そのセンサが配置された作像ユニットで使用される色に対して感度を有していれば良い。
【０１２１】
感光体６１上でパターン画像の微小領域濃度を検出する場合、検知された画像（パターン）の情報は、現像装置から静電潜像に現像材が付与されて顕像化された直後の情報である。すなわち、ここで検知されたパターン画像には現像工程以前の影響しかないと考えることができる。静電潜像に不備がない場合には、ここで検知された情報によるパターン画像の品質に問題があったら現像条件を変更して対応する必要がある。そこで、感光体６１上でパターン画像の微小領域濃度を検出する場合には、フィードバックする制御対象として現像条件のパラメータを制御することにより、画像品質の向上（もしくは回復）を図ることができる。
【０１２２】
中間転写ベルト５上でパターン画像の微小領域濃度を検出する場合は、各作像ユニットにおける１次転写部の直後であるＳ２の位置に光センサを配置する。このＳ２位置に配置する光センサとしては、図３７に示した光センサ３００または図３８に示した光センサ３１０あるいは図３９に示した光センサ３２０を使用することができる。反射型の光センサ３００，３１０は、トナー像が転写される中間転写ベルト５上面のＳ２の位置に、三角印Ｓ２の鋭角が示す向きにセンサ検出面を向けて配置する。また、透過型の光センサ３２０の場合は、中間転写ベルト５を透明なベルトで構成し、その透明ベルトをＳ２の位置で上下から挟むように光センサ３２０を配置する。この場合、光センサ３２０の投光部３２１及び受光部３２２の配置は、どちらを上または下にしても構わない。
【０１２３】
本実施形態のカラー画像形成装置では４色分の作像ユニットを備えているので、各作像ユニットの１次転写部の直後に光センサをそれぞれ配置するのが理想的である。ただし、最終色（最下流）の作像ユニット（図では感光体６１Ｋの作像ユニット）の１次転写部直後のみに光センサを１つだけ配置する構成も可能である。その場合、１つの光センサで全色の濃度ムラを検出することになる。このような構成では、最初の（１色目の）パターン画像は後段の色のパターン画像の影響を受けることになり、また、センサ自体も各色（全トナー色）に対して感度を有している必要がある。一方、各作像ユニットに対応して光センサを配置する場合には、そのセンサが配置された作像ユニットで使用される色に対して感度を有していれば良く、技術的にも容易になるし、後段の１次転写の前に濃度ムラを検出してしまうので他色のパターンの影響を受けないというメリットがある。その反面、センサの数が増えてコストが増加することが考えられる。１つの光センサで全色の濃度ムラを検出するか、各作像ユニット毎に光センサを配置するかは、各装置において選択すべき問題である。
【０１２４】
記録紙２０上でパターン画像の微小領域濃度を検出する場合は、対向ローラ５１ａと転写ローラ５１とが接する２次転写部の直後であるＳ３の位置に光センサを配置する。このＳ３位置に配置する光センサとして、図３７に示した光センサ３００または図３８示した光センサ３１０を使用することができる。なお、センサ配置位置を示す三角印Ｓ３は、その鋭角の向きがセンサ検出面の向きを示している。
【０１２５】
ところで、画像形成装置に搭載されている感光体は、それぞれの装置に採用されている感光体によって感度特性が異なっている。図４２に、２種類の感光体の感度特性をグラフにて示す。このグラフの横軸は波長（ｎｍ）で、縦軸は感度（任意単位）である。このように、感光体によって感度特性が異なるため、それぞれの装置で採用している感光体によって書込光の波長を変えている（設定している）のが普通である。つまり、装置に搭載している感光体において感度の良い部分で使用しようという訳である（そうでない場合もあるが）。
【０１２６】
感光体上でパターン画像の濃度を検出する構成においては、もし、光センサが感光体の感度領域の光を用いて反射濃度を測定するとした場合、感光体上の電荷を散らしてしまう虞がある。感光体上でパターン画像を検出する場合のセンサ位置は、図４１に示すようにＳ１位置、すなわち、現像後の位置であるので、静電潜像を消去してしまって画像が変になってしまうということは考えられないが、現像されたトナー像の下にある電荷に影響を与えることは考えられ、その場合にはトナー像の保持力が低下し、トナーが散ってしまって画像品質が低下する可能性がある。そこで、感光体上でパターン画像の濃度を検出する構成の場合、パターン画像を検出する光センサは、感光体の感度外の領域の発光波長を採用することが好ましい。
【０１２７】
また、図４２に感光体感度の例を２種類あげたが、感光体の感度は多かれ少なかれ赤外領域に向かって減少していく。したがって、感光体上でパターン画像を検出する光センサとして赤外領域の波長を採用しておけば、大部分の種類の感光体の感度からは外れていると考えてよい。そこで、感光体上でパターン画像の濃度を検出する構成において使用する光センサは、赤外領域の発光波長を持つセンサとする。このような発光波長を持つ光センサで感光体上のパターン画像の微小領域濃度を検知することにより、画像品質を劣化させることなく、大部分の感光体において濃度ムラを検出できることになる。
【０１２８】
さて、画像形成装置において使用される中間転写ベルトは、トナー像を担持できる抵抗値を持たせるため、カーボン等を混入させて形成することが多く、不透明でかつ黒色である場合が多い。もちろん、黒色以外の色にすることも可能であるし、透明な素材で形成することも可能である。図４３は、不透明な黒色の中間転写ベルト５上に赤色のパターン画像Ｐｔ−ｒｅｄが載っており、このパターン画像に向けて光センサから白色光もしくは赤色成分を含んだ光を照射した様子を示す模式図である。この中間転写ベルト５は少なくともパターン画像を担持する領域が不透明な黒色に形成されたものである。
【０１２９】
この図に示すように、赤色のパターン画像Ｐｔ−ｒｅｄに向けて白色光もしくは赤色成分を含んだ光を照射すると、中間転写ベルト５の表面からは反射成分が返ってこないが、赤色パターン部からは赤色成分の反射光が返ってくる。赤色パターンに濃淡のムラがあれば、反射光成分の強度が変化するため光センサの出力が変化し、濃度ムラを検出することができる。パターンの濃度が薄い部分には基材（ベルト）の黒色の影響が出てくるので、赤色反射成分が弱くなるためである。ここでは赤色を例に挙げて説明したが、他の色の場合（他の色のパターン画像及びそれと同色成分を含んだ光あるいは白色光を照射する場合）でも考え方は同じである。また、図４３では、正反射光を検知するもので説明したが、拡散光を検知するようにしても良い。
【０１３０】
このように、パターン画像を担持する基材の色が黒色の場合は光を吸収して反射してこない、そのため、可視光領域の波長の光を当てた場合には反射光量はほとんどなくなる。これにより、黒色の基材の上にあるパターン画像の検知には、パターン画像（トナー像）自体からの反射光を検知できるような波長の光（を用いる光センサ）を選択する必要がある。つまり、パターン画像の色と同じ波長の光を使用すればパターン画像自体からの反射光が効果的に返ってくることになる。そこで、パターン画像を検知する光センサとして、パターン画像と同色の領域もしくはその領域を含む発光波長のものを採用することにより、効果的にパターン画像の濃度ムラを検知することができる。
【０１３１】
図４４は、不透明な白色の中間転写ベルト５上にシアン色のパターン画像Ｐｔ−ｃｙａｎが載っており、このパターン画像に向けて光センサよりシアン色の捕色である赤色光を含んだ光を照射した様子を示す模式図である。この中間転写ベルト５は少なくともパターン画像を担持する領域が不透明な白色に形成されたものである。この図に示すように、シアン色のパターン画像Ｐｔ−ｃｙａｎに向けて赤色光を含んだ光を照射すると、白色のベルト５表面では全体域の光が反射されて返ってくるのに対して、パターン画像Ｐｔ−ｃｙａｎ上では赤色帯域の光が吸収され、それ以外の波長の光しか戻ってこない。パターン画像の濃淡によって基材である白色ベルトの影響が異なってくるので、シアン色が薄い場合には基材で反射された赤色成分がパターン上からも戻ってくることになる。このようにして、赤色（補色）成分の反射光の強さによってパターン画像の濃淡を検知することが可能となる。光センサから照射する光は、補色成分を含んでいれば検知可能であるが、補色成分のみからなる光が最も検知し易いことは言うまでもない。ここではシアン色のパターンとその補色（赤色）成分を含んだ光を例に挙げて説明したが、他の色の場合（他のトナー色のパターン画像及びその補色成分を含む光を照射する場合）でも考え方は同じである。また、図４４では、正反射光を検知するもので説明したが、拡散光を検知するようにしても良い。
【０１３２】
このように、パターン画像を担持する基材の色が白色の場合は、可視光領域の光を照射した場合には全帯域の光を反射してくることになる。そのため、パターン画像からも光が反射されてくると、どこが基材でどこがパターンなのか検知できなくなってしまう。そこで、基材からの反射光をパターンがどれだけ遮蔽しているかによってパターン画像の濃淡を検知できるように、トナー粒子が反射又は透過させない領域の波長の光を使用する。つまり、基材が白色の場合は、計測したいトナー像の色の補色の発光波長もしくは補色を含んだ発光波長を採用することにより、パターン画像の濃度ムラを検知することができる。
【０１３３】
ところで、中間転写ベルト５としては、白でも黒でもない、ある特定の色の素材を使用することもできる。この場合、中間転写ベルト５と同じ色のパターン画像を形成すると、当然ながら、そのパターン濃度の検知は不可能となる。しかし、中間転写ベルト５の色がトナー色（シアン、マゼンタ、あるいはイエロー）の何れかと全く同じであることはまずないと言って良い。そのため、中間転写ベルト５に特定色が用いられている場合に、そのベルト上のパターン画像からの反射光を効率的に検知する方法としては、中間転写ベルト５から反射を得られる波長か、逆に全く反射を得られない波長の光を用いるかである。前者の場合、中間転写ベルト５上のパターン画像は中間転写ベルト５からの反射光を遮る形で中間転写ベルト５からの反射光量を落としていくような色とする。後者の場合は、中間転写ベルト５からは反射しない波長の光を用いるので、その波長の光を反射するようなパターン画像の色とする。
【０１３４】
図４５に示した例は、上記前者の場合の構成を説明するもので、不透明なある特定色の中間転写ベルト５を使用し、その中間転写ベルト５から反射を得られる波長の光センサを使用する場合の様子を示す模式図である。この中間転写ベルト５は少なくともパターン画像を担持する領域が不透明な特定色に形成されたものである。
【０１３５】
一例として、中間転写ベルト５を不透明な緑色とし、その緑色の補色であるマゼンタ色でパターン画像を形成するものとする。図示しない光センサから照射される光は、緑色または緑色に近い領域の波長の光である。光センサから照射された緑色光は緑色の中間転写ベルト５上で効率よく反射され、反射光量としては最大値となる。しかし、補色であるマゼンタ色のパターンＰｔ−ｍａｇｅｎｔａからは反射光が得られず、また、マゼンタ色パターンのベタ濃度が濃い場合には中間転写ベルト５からの反射光を完全に遮るので反射光量としては最小値となる。パターンが薄くなると、徐々に基材である緑色の影響が出始めて反射光量が増えていく。これにより、パターン画像に濃淡がある場合はその検出が可能となる。パターンがマゼンタ色でない場合も、センサ出力は小さくなる方向ではなるが同様な理屈によりパターンの濃淡を検知することはできる。ただし、パターン色に緑色成分が増えていくにつれて上手く検知できなくなる。
【０１３６】
ここでは、特定色のベルトとして緑色を、光センサの発光色を緑色または緑色に近い領域の波長とし、パターン画像の色を緑色の補色であるマゼンタ色で説明したが、他の特定色のベルトの場合も同様な考え方で対応できる。また、この図では正反射光を検知するもので説明したが、拡散光を検知するようにしても良い。
【０１３７】
図４６に示した例は、前記後者の場合の構成を説明するもので、不透明なある特定色の中間転写ベルト５を使用し、その中間転写ベルト５から反射しない波長の光センサを使用する場合の様子を示す模式図である。この中間転写ベルト５は少なくともパターン画像を担持する領域が不透明な特定色に形成されたものである。一例として、中間転写ベルト５を不透明な緑色とし、光センサは緑色の補色の領域または補色に近い領域の発光波長のもの（ここでは、マゼンタ色とする）を採用する。また、パターン画像は、緑色の補色であるマゼンタ色で形成するものとする。図４５で説明した場合とは、ベルト色及びパターン色は同じであるが、光センサの発光色が異なっている。
【０１３８】
図４６の例の場合、光センサから照射されたマゼンタ光は、緑色の中間転写ベルト５では全く反射されず、反射光量としては最小となる。一方、ベタ濃度の濃いマゼンタ色のパターンＰｔ−ｍａｇｅｎｔａ上では効率よく反射されるため反射光量としては最大値となる。パターンが薄くなると、徐々に基材である緑色の影響が出始めて反射光量が減っていく。これにより、パターン画像に濃淡がある場合はその検出が可能となる。パターンがマゼンタ色でない場合も、センサ出力は小さくなる方向ではなるが同様な理屈によりパターンの濃淡を検知することはできる。ただし、パターン色に緑色成分が増えていくにつれて上手く検知できなくなる。
【０１３９】
ここでは、特定色のベルトとして緑色を、光センサの発光色をマゼンタまたはマゼンタに近い領域の波長とし、パターン画像の色を緑色の補色であるマゼンタ色で説明したが、他の特定色のベルトの場合も同様な考え方で対応できる。また、この図では正反射光を検知するもので説明したが、拡散光を検知するようにしても良い。
【０１４０】
図４７は、中間転写ベルト５が透明体である場合に透過型光センサを用いてパターンの濃度を検知する様子を示す模式図である。この中間転写ベルト５は少なくともパターン画像を担持する領域が透明体に形成されたものである。一例として、パターン画像はシアン色、光センサの発光色はシアンの補色である赤色光を含むものとする。この図に示すように、透明な中間転写ベルト５上に載っているシアン色のパターン画像Ｐｔ−ｃｙａｎに向けて発光部３２１から赤色光を含む光が照射されると、透明な中間転写ベルト５では全帯域の光が透過するのに対して、シアン色のパターン部では赤色帯域の光が吸収されて透過せず、それ以外の波長の光しか受光部３２２で検知できない。パターンが薄い場合には吸収しきれない赤色帯域の光が通過してくるので、受光部３２２である程度の赤色光を検知できることになる。このようにして、赤色（パターン色の補色）成分の透過光強度によってパターン画像（シアン色）の濃度を検知することができる。照射する光は補色成分を含んでいれば検知可能であるが、補色成分のみからなる光が最も検知しやすいことは言うまでもない。ここでは、パターン画像はシアン色、光センサの発光色は赤色光で説明したが、他の色のパターン画像の場合も同様な考え方で対応できる。
【０１４１】
図４８は、記録媒体上でパターン画像の濃淡を検知する様子を示す模式図である。記録媒体（用紙）は通常白色であるので、反射型光センサの発光波長としては、検知すべきパターン画像の補色領域または補色に近い領域あるいは補色を含む領域の発光波長とする。考え方としては、図４４で説明した白色（不透明）の中間転写ベルトの場合と全く同様である。白色である記録紙２０は可視光帯域の光に対しては全帯域において反射するので、検知すべきパターン画像で反射しない発光波長を選ぶようにする。すなわち、光センサとしては、パターン画像の補色の発光波長のものを選択する。例えば、パターン画像Ｐｔがシアン色であれば光センサの発光波長は赤色光とする。これにより、パターンＰｔからの反射光量を最小限に抑えることができる。パターン画像のベタ濃度が充分な場合はパターンからの反射光量が最小限となり、パターン濃度が薄くなると徐々に基材である記録紙２０からの反射光の影響が出始めて反射光量が増えていく。このようにして、パターン画像Ｐｔの濃淡を検知することができる。
【０１４２】
なお、記録媒体上でパターン画像を検知する光センサは、各色（各トナー色の）パターン専用に１個ずつ配置してもよいし、各色（各トナー色の）パターン共用に１個のみ配置してもよい。１個のみ配置する場合は、光センサの発光波長として白色光を採用するのが妥当であろう（白色光も各トナー色の補色は含んでいる）。また、この図では正反射光を検知するもので説明したが、拡散光を検知するようにしても良い。
【０１４３】
このように本実施形態によれば、パターン画像の濃度を検出する検出手段は、検知領域が直径０．５ｍｍ未満の光センサであるので、画像の微小領域濃度を低コストに検知することができ、検知結果に基づいて画像のザラツキを抑えることが可能となる。
【０１４４】
なお、特に説明しない各部は前述の第１の実施形態と同等に構成され、同等に機能する。
【０１４５】
また、光センサが感光体の感度外の領域の発光波長であるので、パターン画像の検出に際して感光体を露光することがなく、感光体上の画像を乱すことがない。
【０１４６】
また、光センサの発光波長が赤外領域であるので、パターン画像の検出に際して感光体を露光することがなく、感光体上の画像を乱すことがない。
【０１４７】
また、中間転写体が不透明な黒色の場合にパターン画像の色と同色の領域または前記パターン画像の色に近い領域もしくは前記パターン画像の色を含む領域の発光波長の反射型光センサを用いることで、不透明な黒色の中間転写体上にあるパターン画像の濃度ムラを確実に検知することができる。
【０１４８】
また、中間転写体が不透明な白色の場合にパターン画像の色の補色の領域または前記パターン画像の補色に近い領域もしくは前記パターン画像の補色を含む領域の発光波長の反射型光センサを用いることで、不透明な白色の中間転写体上にあるパターン画像の濃度ムラを確実に検知することができる。
【０１４９】
また、中間転写体が不透明な特定色の場合にその特定色と同色の領域またはその特定色に近い領域の発光波長の反射型光センサを用いることで、不透明な特定色の中間転写体上にあるパターン画像の濃度ムラを確実に検知することができる。
【０１５０】
また、中間転写体が不透明な特定色の場合にその特定色の補色の領域またはその特定色の補色に近い領域の発光波長の反射型光センサを用いることで、不透明な特定色の中間転写体上にあるパターン画像の濃度ムラを確実に検知することができる。
【０１５１】
さらに、中間転写体が透明体である場合にパターン画像の色の補色の領域または前記パターン画像の補色に近い領域もしくは前記パターン画像の補色を含む領域の発光波長の透過型光センサを用いることで、透明な中間転写体上にあるパターン画像の濃度ムラを確実に検知することができる。
【０１５２】
７．第７の実施形態
前述の第６の記実施形態では、パターン画像をドラム状の感光体６１上、または中間転写ベルト５上、あるいは記録紙２０上で検出するものであったが、この第７の実施形態では、パターン画像を複数の担持体上で検出して画像形成条件にフィードバックするようにしている。すなわち、パターン画像を感光体６１上及び中間転写ベルト５上で検出し、各検出情報を比較して画像形成条件を補正するようにしている。
【０１５３】
中間転写ベルト５上で検出したパターン画像の情報は１次転写（感光体６１から中間転写ベルト５への転写）後の情報である。したがって、１次転写工程による外乱が付加されていることになる。そこで、中間転写ベルト５上で検出したパターン画像の情報と、一段階前の感光体６１上で検出したパターン画像の情報とを比較することにより、１次転写工程における画像劣化量が判断できることになる。つまり、本実施形態では、感光体６１上で検出したパターン画像の情報と中間転写ベルト５上で検出したパターン画像の情報とを比較して得られた１次転写工程における画像劣化量を極力少なくするように、１次転写条件のパラメータを補正する。
【０１５４】
本実施形態におけるパターン画像検出用の光センサの配置場所は、図４１におけるＳ１及びＳ２である。本例のように複数の作像ユニットを有する画像形成装置においては、各作像ユニット毎に、感光体６１上で検出したパターン画像の情報と中間転写ベルト５上で検出したパターン画像の情報とを比較することによって、各作像ユニットでの１次転写工程における画像劣化量を最小限に抑えることができる。
【０１５５】
その他、特に説明しない各部は前述の第１の実施形態と同等に構成され、同等に機能する。
【０１５６】
このように本実施形態によれば、検出手段によるパターン画像の１次転写前後の検出出力を比較するので、１次転写工程による画像劣化量を判断することができ、これを最小限に抑えるよう画像形成条件を制御することによって高品質な出力画像を得ることができる。
【０１５７】
８．第８の実施形態
前述の第７の実施形態では、パターン画像を感光体６１上及び中間転写ベルト５上で検出し、各検出情報を比較して画像形成条件を補正するようにしているが、この実施形態では、パターン画像を中間転写ベルト５上及び記録媒体（記録紙２０）上で検出し、各検出情報を比較して画像形成条件を補正するようにしたものである。
【０１５８】
記録媒体上、すなわち記録紙２０上で検出したパターン画像の情報は２次転写（中間転写ベルト５から記録紙２０への転写）後の情報である。したがって、２次転写工程による外乱が付加されていることになる。そのため、記録紙２０上で検出したパターン画像の情報と、一段階前の中間転写ベルト５上で検出したパターン画像の情報とを比較することにより、２次転写工程における画像劣化量が判断できる。すなわち、本実施形態では、中間転写ベルト５上で検出したパターン画像の情報と記録紙２０上で検出したパターン画像の情報とを比較して得られた２次転写工程における画像劣化量を極力少なくするように、２次転写条件のパラメータを補正する。
【０１５９】
本実施形態におけるパターン画像検出用の光センサの配置場所は、図４１におけるＳ２及びＳ３である。各色毎に比較する場合、複数の作像ユニットのＳ２位置に光センサを配置し、また、Ｓ３位置には、各色パターン用に１個ずつの光センサを配置するか共用の１個の光センサを配置する。また、代表色で比較する場合は、複数の作像ユニットのうちのどれか１つのユニットのＳ２位置に配置した光センサと、そのユニットで使用する色に対応する光センサをＳ３位置に配置すればよい。ただし、代表色で比較する場合、次段の色の１次転写の影響を受けることを考慮して、なるべく下流側の（２次転写位置に近い）作像ユニットを利用するのが良い。
【０１６０】
なお、本実施形態で使用する各光センサは、図４３〜図４８に示した例と同様に、中間転写ベルト５の色及びパターン画像の色に応じて、それぞれ適切なものを使用すればよい。
【０１６１】
その他、特に説明しない各部は前述の第１の実施形態と同等に構成され、同等に機能する。
【０１６２】
このように本実施形態によれば、検出手段によるパターン画像の２次転写前後の検出出力を比較することにより、２次転写工程による画像劣化量を判断することができ、これを最小限に抑えるよう画像形成条件を制御することで高品質な出力画像を得ることができる。
【０１６３】
以上、本発明について各実施形態を例示し、図を参照して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。複写機をはじめプリンタ、ファクシミリ、印刷機等、画像を出力するあらゆる画像形成装置に本発明を適用することができる。また、画像形成装置における光センサの配置位置も一例であり、装置構成に応じた適切な個所に配置してやればよい。フルカラーの装置だけでなく、モノクロあるいは複数（２色、３色等の）カラーの装置にも本発明を適用することができる。もちろん、現像装置や転写装置などの構成も限定されるものではない。電子写真装置における感光体はドラム状に限らず、ベルト状であっても良い。また、中間転写体もベルト状に限らず、ドラム状であっても良い。さらに、本発明は、１つの感光体に複数の現像装置を備えるカラー画像形成装置にも適用することができる。
【０１６４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、画質劣化の要因である粒状性の劣化を検出することができる画質検出装置を提供することが可能となり、これにより画質優位の画像形成条件制御を行うことが可能できる。
【０１６５】
また、本発明によれば、画質劣化を検知して画質の劣化が確認された場合には適切な作像条件制御を行うことができる画像形成装置を提供することが可能となり、これにより交換部品の本当の寿命まで品質を維持した使い方ができる。その結果、従来に比べて現像剤寿命や感光体換時期を大幅に遅らせることが可能となり、廃棄される現像剤や感光体の量を削減でき、環境対応面においても非常に優れた画像形成装置を実現できる。
【０１６６】
さらに本発明によれば、画質劣化を検知して画質の劣化が確認された場合には適切な作像条件制御を行うことができる画質制御装置及び画質制御方法を提供できるので、これにより交換部品の本当の寿命まで品質を維持した使い方ができる。その結果、従来に比べて現像剤寿命や感光体換時期を大幅に遅らせることが可能となり、廃棄される現像剤や感光体の量を削減でき、環境対応面においても非常に優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る潜像担持体としての感光体ドラムをタンデム配列した乾式二成分現像方式のフルカラー作像装置の画像形成部を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る潜像担持体としての感光体ドラムをタンデム配列した乾式二成分現像方式のフルカラーの画像形成装置全体を示す図である。
【図３】６００ｄｐｉ書き込み系を有する図２の画像形成装置によって記録媒体上に形成された網点画像の初期の画像を示す図である。
【図４】６００ｄｐｉ書き込み系を有する図２の画像形成装置によって記録媒体上に形成された網点画像のある条件において非常に長期に渡りプリントを行った後での画像を示す図である。
【図５】濃度ムラに関する平均的な被験者による視覚の空間周波数特性を示す図である。
【図６】第１の実施形態における画像の微細な濃度ムラを測定する画質測定装置の概略構成及び画像形成装置の制御回路を示す図である。
【図７】走査方向の距離（ビーム径）と光量との関係を示す特性図である。
【図８】図６の光反射型センサ１０を図１の画像形成部の現像工程直後の感光体表面に対向させて設置した画像形成装置の作像プロセスの構成の一例を示す図である。
【図９】図６反射光の増幅回路からの光量（電圧）変動を示す図である。
【図１０】図９の測定結果から高速フーリエ変換（ＦＦＴ）により算出された空間周波数特性を示す図である。
【図１１】視覚ノイズ量と空間周波数との関係を示す図である。
【図１２】算出された視覚ノイズの総量を示す図である。
【図１３】画質測定装置が検知した画質情報に基づいて画像形成条件の自動制御を行う制御手順を示すフローチャートである。
【図１４】ＬＥＤで発光した光束を画像パターンに当て、反射光を光電変換素子に導いて検知した出力電圧を示す図である。
【図１５】センサ出力電圧と実際のトナー付着量との間の関係を示す図である。
【図１６】電圧変動をトナー付着量の変動に変換して得られるトナー付着量変動信号の出力状態を示す図である。
【図１７】トナー付着量変動信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を施し、その結果得られる変換信号の絶対値を演算することにより得られるパワースペクトルを示す図である。
【図１８】図１７のパワースペクトルを空間周波数の図５の視覚特性により重み付けされた視覚ノイズ量を示す図である。
【図１９】図１８で得られた視覚ノイズ量を特定の空間周波数区間で積分して得られた粒状性指標を示す図である。
【図２０】検知対象としている画像パターンについて、現像バイアス電位と現像ローラの回転速度を変更させた場合に粒状性指標Ｃと平均トナー付着量Ｄとが出荷時状態においてどのように変化するかを示す図である。
【図２１】経時劣化により図２０の状態から変化したとき、図２０の出荷時の状態に復元する方法を示す図である。
【図２２】経時劣化により図２０の状態から変化したとき、図２０の出荷時の状態に復元する他の方法を示す図である。
【図２３】図３のパターンに対応する画質を検知するためのパターンの例を示す図である。
【図２４】画質を検知するための網点ディザパターンの例を示す図である。
【図２５】画質を検知するための万線ディザパターンの例を示す図である。
【図２６】画質を検知するための万線ディザパターンの他の例を示す図である。
【図２７】画質を検知するためのドット配列の繰り返し周期が定義できない万線ディザパターンの例を示す図である。
【図２８】画質を検知するためのドット配列の繰り返し周期が定義できないランダムディザパターンの例を示す図である。
【図２９】走査方向と直交する方向におけるビーム径が小さい時には走査する位置によって画質情報が得られる場合と得られない場合とがあることを示す図である。
【図３０】走査方向と直行する方向におけるビーム径が小さい時には走査する位置によって画質情報が得られる場合と得られない場合とがあることを示す図である。
【図３１】第２の実施形態に係る画質測定装置を示す概略構成図である。
【図３２】図３１に示した画質測定装置の変形例を示す図である。
【図３３】各感光体上の画質及び中間転写ベルト上の画質を一対の発光素子と受光素子によって検知できる構成した画像形成装置の作像部を示す図である。
【図３４】図３３に示した画像形成部と画質検知部の変形例を示す図である。
【図３５】第４の実施形態を説明するためのもので、光源としてＬＥＤアレイを使用した場合の発光素子と受光素子の状態を示す図である。
【図３６】第５の実施形態を説明するためのもので、図１の作像装置における書き込み露光手段がＬＤ光源を用いたポリゴンスキャン方式である場合にポリゴンミラーを発光素子に代えて使用することができることを示す図である。
【図３７】第６の実施形態におけるパターン画像を検出する反射型センサの一例を示す側面図である。
【図３８】第６の実施形態におけるパターン画像を検出する反射型センサの他の例を示す側面図である。
【図３９】第６の実施形態におけるパターン画像を検出する透過型センサの一例を示す側面図である。
【図４０】第６の実施形態におけるパターン画像の一例を示す平面図及びその検知出力を示すグラフである。
【図４１】第６の本実施形態における光センサの設置位置を示す部分断面図である。
【図４２】第６の実施形態における２種類の感光体の感度特性を示すグラフである。
【図４３】第６の実施形態における黒色の中間転写ベルト上にある赤色のパターン画像を検出する様子を示す模式図である。
【図４４】第６の実施形態における白色の中間転写ベルトにあるシアン色のパターン画像を検出する様子を示す模式図である。
【図４５】第６の実施形態における特定色の中間転写ベルトにあるパターン画像をベルトから反射を得られる波長の光で検出する様子を示す模式図である。
【図４６】第６の実施形態における特定色の中間転写ベルトにあるパターン画像をベルトから反射を得られない波長の光で検出する様子を示す模式図である。
【図４７】第６の実施形態における透明体の中間転写ベルト上にあるパターン画像を透過型光センサで検出する様子を示す模式図である。
【図４８】第６の実施形態における記録媒体上でパターン画像を検知する様子を示す模式図である。
【符号の説明】
１　画像形成部
５　中間転写ベルト
６　作像部
７　露光装置
１０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３　センサ
２０　記録紙
６１　感光体（感光体ドラム）
７１　ポリゴンミラー
１０１　ＬＥＤ（発光素子）
１０２　集光レンズ
１０３　光電変換素子（受光素子）
１０４　結像レンズ
１０５　第１の光ファイバ
１０６　第２の光ファイバ
１０７　対物レンズ
１１０　画質センサ
１１１，１１１ａ，１１１ｂ　ファイバユニット
１１２，１１２ａ，１１２ｂ　センサユニット
１１３　ＬＥＤアレイ
１２０　増幅回路
１３０　演算回路
１４０　信号生成回路
１５０　像担持体
１５１，１５１ａ，１５１ｂ　検知パターン
１５２　トナー粒子
１５３　検知パターン（アナログハーフトーン）
１５３ａ　検知領域
ＣＯＮ　制御回路
ＭＦＰ　画像形成装置
ＳＰ　スポット光[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention is directed to an image quality detecting apparatus for detecting image quality when writing is performed by a laser beam, particularly, deterioration of image quality, a copying machine equipped with the image quality detecting apparatus, a printer, an image forming apparatus such as a facsimile, and particularly an image forming apparatus. The present invention relates to an image forming apparatus capable of controlling an image forming process by detecting and evaluating graininess of an image, an image quality control apparatus and an image quality control method for controlling image quality according to the detected deterioration of image quality.
[0002]
[Prior art]
By detecting the amount of reflected light when a relatively large spot light (spot diameter is several millimeters or more) is applied to the patch pattern formed on the image carrier, the amount of toner adhering to the patch pattern can be determined. It is widely known that it is detectable. A method of controlling image forming conditions such as an electrostatic latent image condition and a developing condition according to the detection result of the toner amount is also widely known, and is also applied to actual products. When this detection method is used, by detecting the amount of toner adhering to each density patch of the gradation pattern, the gradation property and the solid density under the image forming conditions at that time can be known. Therefore, if these values are out of the specified range, the image forming conditions are controlled to obtain an appropriate gradation according to the result and to obtain an appropriate solid density. , The gradation and the solid density can be corrected.
[0003]
On the other hand, it is known that what constitutes image quality has many other factors in addition to the gradation and solid density. Among these factors, “granularity (image roughness that appeals to human vision)” is a factor that greatly affects image quality. In order to realize high image quality in the electrophotographic process, a technique for maintaining this granularity in a low state is essential. Although this granularity is largely determined by the initial image forming conditions, it is known that it changes (deteriorates) over time. As a cause of the change with time, there is a cause due to environmental fluctuations such as temperature and humidity, and a cause due to deterioration of a developer or a photoreceptor. Therefore, in order to maintain a high-quality image over time, it is necessary to detect the granularity or the image quality having a strong correlation with the granularity by some means, and change the image forming conditions based on the detection result. is necessary.
[0004]
However, no report has been made so far on a means capable of performing image quality detection by paying attention to granularity. Graininess is density unevenness in a plane space where an image is formed, and when considering human visual characteristics,
About 1 [cycle / mm]
As the peak
0 [cycle / mm] to about 10 [cycle / mm]
The granularity is determined by the density unevenness having a spatial frequency in the range of
About 1 [cycle / mm]
As the peak
About 0.2 [cycle / mm] to about 4 [cycle / mm]
The density unevenness having a spatial frequency in the range of 2 is particularly problematic.
[0005]
Therefore, in order to obtain such granularity information related to human visual characteristics, means for detecting the density unevenness existing at the aforementioned spatial frequency and the density unevenness signal detected by this means are converted into spatial frequency characteristics. A means for conversion is required.
[0006]
On the other hand, as means for detecting minute density unevenness in a patch pattern, the invention disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-27776 is known. The present invention illuminates a large area of a patch pattern with illumination light, reads reflected light from the patch pattern with a high-resolution CCD, and obtains a signal related to a minute image defect based on the reflected light from the read patch pattern. And Also, the invention disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-27776 includes a step of calculating a space transfer function (MTF) in a calculation process. In this calculation, information relating to the spatial frequency characteristic of image unevenness is obtained. Since it cannot be obtained, it is not possible to obtain granularity or information having a great correlation with the granularity. Further, in this known example, the image forming condition is controlled based on the detection of a minute abnormal image such as "missing during transfer" or the detection of sharpness. However, the image forming condition is controlled in consideration of the granularity. Is not controlled.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional example, since the image forming condition is not controlled in consideration of the granularity of the toner, it is not possible to cope with the case where the granularity is deteriorated. That is, conventionally, since there was no such image quality detecting means and image quality restoring means by control, when a certain operating time was predicted that image quality deteriorated at the development stage and a certain operating time was reached, the developer and the photoreceptor were not used. Inevitably, it had to be replaced, and this replacement time had to be set short in view of the safety factor. However, in practice, the operating conditions vary from user to user, and the replacement time of the developer and the photoconductor, which can guarantee the image quality, should greatly vary accordingly.
[0008]
The present invention has been made in view of such a situation of the related art, and an object of the present invention is to provide an image quality detecting device capable of detecting granularity deterioration which is a factor of image quality deterioration.
[0009]
Another object is to provide an image forming apparatus capable of detecting image unevenness represented by graininess and controlling image forming conditions based on the detection result.
[0010]
Still another object is to provide an image quality control method that detects image unevenness represented by graininess and controls image forming conditions based on the detection result.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first means is an image quality detecting device for detecting image quality based on a predetermined image pattern formed on an image carrier, wherein the image pattern and the pattern image are formed. A light emitting unit that irradiates the image carrier with spot light; a scanning unit that scans the image pattern with the spot light; and a reflection or transmission through the image pattern and the image carrier in a scanning process by the scanning unit. Light receiving means for detecting the amount of light to be emitted, wherein the diameter of the spot light in the scanning direction is set to be equal to or less than the reciprocal of the spatial frequency at which the human visual sensitivity is maximized.
[0012]
In order to achieve the above-mentioned object, the second means comprises, instead of the diameter dimension in the first means, both sides of the light beam in which the power per unit area of the spot light on the irradiation surface is reduced to 1 / e of the maximum value. At least in the scanning direction of the beam diameter defined by the distance between the points (1) and (2) is set to be equal to or smaller than the reciprocal of the spatial frequency at which the human visual sensitivity is maximized.
[0013]
The third means is characterized in that the diameter of the spot diameter is 1000 μm or less instead of the diameter in the first means.
[0014]
With such a configuration, since the image quality detecting device can detect the density unevenness in the spatial frequency domain that determines the graininess, information on the graininess that largely controls the image quality is obtained. Appropriate image forming conditions can be determined based on the result. In the past, since there was no such means for detecting image quality and means for restoring image quality by control, the developer and photoreceptor were inevitable when a certain operating time, which was predicted in advance that image quality deteriorated at the development stage, was reached. It was necessary to replace it, and this replacement time had to be set short in view of the safety factor. However, in practice, the operating conditions vary from user to user, and the replacement time of the developer and the photoconductor, which can guarantee the image quality, should greatly vary accordingly. Therefore, if image quality deterioration is detected and image quality deterioration is confirmed as in the present invention, if proper image forming condition control can be performed, it is possible to use the replacement part while maintaining the quality until the real life of the replacement part. . As a result, it is possible to greatly delay the life of the developer and the replacement time of the photoconductor as compared with the related art. As a result, the amount of developer and photoreceptor to be discarded can be reduced, and an image forming apparatus that is extremely excellent in environmental friendliness can be realized.
[0015]
In addition, when the diameter is set in this manner, the area of the necessary detection pattern can be reduced because the area of the spotlight is small, and the amount of toner consumed in forming the detection pattern can be significantly reduced. It is possible.
[0016]
The fourth means is the first to third means, wherein the calculating means for calculating and analyzing the light receiving amount variation value output from the light receiving means, and the image forming condition based on the result of the calculation and analysis by the calculating means. Signal generating means for generating a signal for change.
[0017]
Fifth means is the third means, wherein the calculating means converts a time-series received light amount variation value into a spatial frequency characteristic of an image.
[0018]
According to the fourth and fifth means, accurate information relating to graininess that largely governs image quality is obtained, and an appropriate image forming condition can be determined based on the result.
[0019]
The sixth means is characterized in that in the fourth or fifth means, the calculating means weights the spatial frequency characteristics of the image calculated by the visual spatial frequency characteristics. With this configuration, weighting is performed based on the spatial frequency characteristics of human vision in the calculation process, so that image quality information that has a very strong correlation with the roughness of the image that is perceived by a human when the printed image is viewed is obtained. Can be. This makes it possible to control very ideal image forming conditions without malfunction.
[0020]
A seventh means is the fourth to sixth means, wherein the calculating means integrates the calculated spatial frequency characteristic of the image in an appropriate spatial frequency section.
[0021]
Eighth means is the sixth means, wherein the calculating means integrates the spatial frequency characteristics calculated by weighting with the visual spatial frequency characteristics in an appropriate spatial frequency section.
[0022]
In the seventh or eighth means, the spatial frequency characteristic calculated by performing an integration operation in an appropriate spatial frequency interval or by weighting with a visual spatial frequency characteristic is integrated in an appropriate spatial frequency interval. By doing so, it is possible to consider not only the image quality based on specific spatial frequency information alone but also the entire spatial frequency region that appeals to the visual sense, so that the printed image will have a grainy feeling when viewed by humans. Image information having a very strong correlation can be obtained. This makes it possible to control very ideal image forming conditions without malfunction.
[0023]
A ninth means is the image processing apparatus according to the first means, wherein the image pattern is a halftone image. By performing image quality detection on a halftone image in this manner, highly sensitive image quality detection can be performed. Since the graininess is unlikely to appear for an image with a very high density such as a solid image, it is difficult to detect the image quality such as the graininess reflecting the image forming conditions.
[0024]
A tenth means is the image processing apparatus according to the seventh means, wherein the halftone image is formed by a regular arrangement of dots, and a repetition cycle z1 of the dot arrangement in the scanning direction (spatial frequency f1 = 1 / z1).
z1 <250 [μm]
Or
f1> 4 [cycle / mm]
Is satisfied.
[0025]
By forming a halftone image with a regular array of dots, an ideal and uniform halftone image electrostatic latent image suitable for image quality detection can be formed. At this time, the density unevenness due to the repetition of the dot arrangement in the scanning direction appears as a spatial frequency characteristic, which may cause noise at the time of image quality detection. However, a pattern that satisfies the conditional expression shown in the eighth means is satisfied. By doing so, it is possible to avoid the noise. By using such a halftone image, very sensitive image quality detection can be performed.
[0026]
According to an eleventh aspect, in the ninth or tenth aspect, the halftone image is a line dither pattern image. When the halftone image is a line dither pattern, it is effective for detecting granularity related to fine line reproducibility such as fluctuation of fine lines. In particular, when the line direction of the parallel line dither intersects the scanning direction, it is easy to detect banding and to detect a space transfer function or a characteristic value having a strong correlation with the space transfer function. Also, image quality information on sharpness and sharpness can be obtained as additional information.
[0027]
According to a twelfth aspect, in the ninth or tenth aspect, the halftone image is a halftone dot dither pattern. When the halftone image is a halftone dither pattern as described above, it is effective for detecting general graininess related to dot reproducibility such as variation in dot area.
[0028]
According to a thirteenth aspect, in the ninth aspect, the halftone image is a random dither pattern including error diffusion. If the halftone image is a random dither pattern including error diffusion as described above, since there is no specific repeating pattern unit, the image quality can be detected without particularly considering the conditional expression in the tenth means.
[0029]
According to a fourteenth aspect, in the seventh aspect, the halftone image is an analog halftone pattern. As described above, if the halftone image is an analog halftone pattern in which it is difficult to confirm the texture of the electrostatic latent image or does not exist, the contribution to the image quality due to conditions other than the latent image forming condition from all the image forming conditions. You can know. Therefore, it is possible to narrow down or specify the image forming conditions to be controlled by comparing with the image quality detection information in the halftone image pattern according to the eleventh to thirteenth means. Further, when the image quality of the toner image on the photoconductor is detected by a light source in a wavelength region in which the photoconductor has a spectral sensitivity, the toner image having a fine texture is disturbed due to the destruction of the electrostatic latent image. The image quality can be detected by using an image having no electrostatic latent image, that is, an analog halftone image.
[0030]
A fifteenth means is characterized in that in the first to third means, scanning is performed by moving the surface of the image carrier. With this configuration, the image carrier is inevitably moved during the image forming process, so that it is possible to provide the simplest configuration without requiring any additional means for performing spot light scanning. it can.
[0031]
According to a sixteenth aspect, in the fifteenth aspect, the scanning is in a direction intersecting a moving direction of the image carrier. With this configuration, it is possible to obtain image quality information in a wide range in the image width direction, so that an image quality detection error due to a local abnormal image can be avoided. Alternatively, a local abnormal image such as a streak can be detected in addition to the image quality information.
[0032]
According to a seventeenth aspect, in the fifteenth or sixteenth aspect, scanning is performed with the movement of the spot position. With this configuration, it is possible to scan the spot position in an arbitrary direction, which is very effective when the density unevenness has directivity. It is also effective when a sufficiently low scanning speed is required due to the limitations of the light receiving means and the amplifier and the like, or when it is desired to remove the banding effect caused by the driving system of the image forming means.
[0033]
The eighteenth means is characterized in that, in the fifteenth to seventeenth means, the scanning is executed by mechanically moving the irradiation position of the spot light by a single light source.
[0034]
With such a configuration, even when only one light source is used as the means for changing the spot position, it can be easily moved in a very wide range, and when spot light is scanned, continuous and smooth scanning can be used. It is possible to detect image quality with high accuracy.
[0035]
The nineteenth means is characterized in that, in the fifteenth to seventeenth means, the scanning is performed by sequentially turning on and off a plurality of light sources arranged in space. With this configuration, it is possible to change the spot position and scan the spot light with a compact configuration without a driving mechanism.
[0036]
A twentieth means is characterized in that, in the first to third means, light is conveyed from the light emitting means to each scanning portion by an optical fiber. With this configuration, light emission by one light emitting element can be easily branched and guided to a plurality of locations, and image quality detection can be performed over a wide area with a low-cost and space-saving configuration without preparing a new light source. Becomes possible.
[0037]
A twenty-first means is characterized in that, in the first to third means, optical transport from each scanning portion to the light receiving means is performed by an optical fiber. With this configuration, it is possible to easily guide light from a plurality of locations to one light receiving element and collect the light.
[0038]
A twenty-second means includes a fourth to a twenty-first image quality detecting device, a control means for setting image forming conditions based on the signal generated by the signal generating means, and a method for forming an electrostatic latent image on the image carrier. Optical writing means for performing optical writing for performing writing, and an image forming means for forming a visible image on a recording medium based on an electrostatic latent image written by the optical writing means and an image forming condition set by the control means And characterized in that:
[0039]
With this configuration, it is possible to form an image in consideration of the granularity of the image based on the detection results of the image quality detection devices according to the fourth to the twenty-first means. In addition, since the control unit controls the image forming process in consideration of the granularity of the image, it is possible to suppress a decrease in image quality.
[0040]
A twenty-third means is characterized in that, in the twenty-second means, the light projecting means and the optical writing means of the image quality detecting device are constituted by the same means. With such a configuration, the light projecting unit and the optical writing unit of the image quality detecting device can be used in common, and the configuration can be simplified accordingly.
[0041]
A twenty-fourth means is characterized in that in the twenty-third means, the carrier is an electrostatic latent image carrier, and the electrostatic latent image carrier is moved in a direction opposite to a normal image forming operation.
[0042]
In order to transfer the image on the latent image bearing body after the development process in the normal image forming direction to the writing exposure unit, a bias is applied so that the image is not transferred to the transfer body at the transfer unit. It is necessary to apply the voltage and to separate the transfer member from the latent image bearing member, and further to separate the cleaner in contact with the latent image bearing member. However, when the latent image carrier is moved in the opposite direction as in the present means, it is possible to guide the developed image to the writing exposure unit without performing complicated procedures. In addition, since the light projecting means and the optical writing means of the image quality detecting device are also used, the configuration for image quality detection does not become complicated.
[0043]
According to a twenty-fifth aspect, in the twenty-second aspect, the control section replaces a component and / or a developer constituting the image forming section when the deterioration of the image quality cannot be suppressed by controlling the image forming conditions. Is indicated. That is, according to the present means, when it is determined that it is difficult to maintain the image quality only by controlling the image forming conditions, the image can be restored by exchanging the developer or the photoconductor.
[0044]
A twenty-sixth means is an image quality control device that detects image quality based on a predetermined image pattern formed on an image carrier, and controls the image quality in accordance with the detected deterioration of the image quality. Image pattern forming means for forming on the carrier, light irradiating means for irradiating spot light whose diameter in at least the scanning direction is set to be the reciprocal of the spatial frequency at which human visual sensitivity is maximized, and the image pattern Is scanned by the spot light irradiated from the light irradiating means, and in the scanning process of the spot light, light amount detecting means for detecting the amount of light reflected or transmitted through the image pattern and the image carrier, and the detected light amount And control means for controlling the image forming process based on the image quality and maintaining the image quality at or above a preset level.
[0045]
A twenty-seventh means is an image quality detecting method for detecting image quality based on a predetermined image pattern formed on an image carrier, wherein the image pattern is formed on the image carrier, and the formed image pattern is At least the radial dimension in the scanning direction is irradiated with spot light set to be the reciprocal of the spatial frequency at which the human visual sensitivity is maximized, and the image pattern is scanned by the spot light. Detecting the amount of light reflected or transmitted through the image pattern and the image carrier, controlling an image forming process based on the detected amount of light, and controlling the image quality to maintain a predetermined level or more. And
[0046]
In the twenty-sixth or twenty-seventh means, a light beam whose at least the radial dimension of the spot light in the scanning direction is such that the power per unit area of the spot light on the irradiation surface with respect to the formed image pattern is reduced to 1 / e of the maximum value Is defined as the distance between the points on both sides of.
[0047]
According to the twenty-sixth means and the twenty-seventh means, an image pattern is formed on the image carrier, and the image pattern is controlled based on a detection level of reflected light when the image pattern is irradiated with a small spot diameter. In addition, it is possible to control the image quality in response to the deterioration of the graininess.
[0048]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0049]
1. First embodiment
1.1 Overall configuration
FIG. 1 is a view showing an image forming section of a dry two-component developing type full-color image forming apparatus in which photosensitive drums as latent image carriers according to a first embodiment of the present invention are arranged in tandem, and FIG. FIG.
[0050]
In FIG. 2, an image forming unit 1 is disposed substantially at the center of the tandem type color image forming apparatus MFP according to the present embodiment, and a sheet feeding unit 2 is disposed immediately below the image forming unit 1. 2 is provided with a paper feed tray 21 at each stage. A reading unit 3 for reading a document is provided above the image forming unit 1. On the downstream side (the left side in the drawing) of the image forming unit 1 in the sheet conveyance direction, a paper discharge storage unit, a so-called paper discharge tray 4 is provided, and the discharged image-formed recording paper is stacked.
[0051]
In the image forming section 1, a plurality of prints for yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) are provided above an intermediate transfer belt 5 composed of an endless belt as shown in FIG. The image units 6 are juxtaposed. In each image forming unit 6, a charging device 62, an exposure unit 65, a developing device 63, a cleaning device 64, and the like are arranged along an outer periphery of a drum-shaped photoconductor (photoconductor drum) 61 provided for each color. ing. The charging device 62 performs a charging process on the surface of the photoconductor 61, and the exposure unit 65 irradiates a laser beam from the exposure device 7 that irradiates the surface of the photoconductor 61 with laser light to image information. The developing device 63 develops and visualizes the electrostatic latent image formed by exposing the surface of the photoconductor 61 with toner, and the cleaning device 64 removes and collects the toner remaining on the surface of the photoconductor 61 after the transfer.
[0052]
In the image forming process, an image for each color is formed on the intermediate transfer belt 5, and four colors are superimposed on the intermediate transfer belt 5 to form one color image. At that time, first, the yellow (Y) toner is developed in the yellow (Y) image forming section, and is transferred to the intermediate transfer belt 5 by the primary transfer device 66. Next, the magenta (M) image forming section develops the magenta toner and transfers it to the intermediate transfer belt 5. Next, in a cyan (C) image forming unit, the cyan toner is developed and transferred onto the intermediate transfer belt 5, and finally, the black (K) toner is developed and transferred onto the intermediate transfer belt 5. And a full-color toner image in which four colors are superimposed is formed. Then, the four color toner images transferred onto the intermediate transfer belt 5 are transferred to the recording paper 20 fed from the paper feeding unit 2 by the secondary transfer device 51 and fixed by the fixing device 8, The paper is discharged to the paper discharge tray 4 by the paper discharge roller 41 or is conveyed to the duplex apparatus 9. At the time of double-sided printing, the transport path is branched at the branching section 91, and the recording paper 20 is reversed via the double-sided device 9. Then, the skew of the sheet is corrected by the registration rollers 23, and the image forming operation on the back surface is performed in the same manner as the image forming operation on the front surface. On the other hand, after the full-color toner image is transferred, the toner remaining on the surface of the intermediate transfer belt 5 is removed and collected by the cleaning device 52. Reference numeral 92 denotes a reverse discharge path from the duplex device 9. Also, in FIG. 1, the image forming units of the respective colors are distinguished by adding Y, M, C, and K representing the colors after the codes of the respective units.
[0053]
The paper feed unit 2 has an unused recording paper 20 stored in a paper feed tray 21, and has one end swinging to the bottom of the paper feed tray 21 until the uppermost recording paper 20 comes into contact with the pickup roller 25. The other end of the bottom plate 24 supported as possible is raised. Then, by the rotation of the paper feed roller 26, the uppermost recording paper 20 is pulled out from the paper feed tray 21 by the pickup roller 25, and is conveyed by the paper feed roller 26 to the registration roller 23 side via the vertical conveyance path 27. . The registration roller 23 temporarily stops the conveyance of the recording paper 20, and sends out the recording paper 20 at a timing such that the positional relationship between the toner image on the intermediate transfer belt 5 and the leading end of the recording paper 20 becomes a predetermined position. The registration roller 23 functions similarly to the recording paper 20 conveyed from the manual feed tray 84 in addition to the recording paper 20 from the vertical conveyance path 27. In FIG. 2, reference numeral 81 denotes a branching claw, and reference numeral 82 denotes a paper discharge tray. When a jam occurs on the downstream side of the vertical transport path 27, the branching claw 81 operates to draw out a sheet to the paper discharge tray 82. It has a function to do.
[0054]
In the reading unit 3, first and second traveling bodies 32 and 33 equipped with a light source for document illumination and a mirror reciprocate in order to perform scanning for reading a document (not shown) placed on the contact glass 31. I do. Image information scanned by the traveling bodies 32 and 33 is condensed by a lens 34 on an image forming surface of a CCD 35 provided behind, and is read as an image signal by the CCD 35. The read image signal is digitized and processed. Then, based on the image-processed signal, light is written on the surface of the photoconductor 61 by light emission of a laser diode LD (not shown) in the exposure device 7, and an electrostatic latent image is formed. The optical signal from the LD reaches the photoconductor 61 via a known polygon mirror or lens. An automatic document feeder 36 that automatically feeds a document onto a contact glass is attached above the reading unit 3.
[0055]
The color image forming apparatus according to the present embodiment has a function as a so-called digital color copier which optically scans an original to read an original as described above, digitizes the original, and copies it on a sheet. Is a multi-function image forming apparatus having a facsimile function of exchanging image information of a document with a remote place and a so-called printer function of printing image information handled by a computer on paper. An image formed by any of the functions is formed on the recording paper 20 by a similar image forming process, and all of the images are discharged to one discharge tray 4 and stored. If image quality deterioration is detected and image quality deterioration is confirmed, appropriate image forming condition control can be performed automatically, so there is no need to immediately replace the developer or photoreceptor. And the life of the photoconductor and the like can be extended to the utmost.
[0056]
1.2 Image quality
FIGS. 3 and 4 show halftone images formed on the recording medium 20 by the image forming apparatus of FIGS. 1 and 2 having a 600 dpi writing system (the size of one halftone dot is “2 pixels × 2 pixels”). FIG. 3 is an enlarged photograph (a binarization process has been performed at the time of photographing for the sake of convenience of description). FIG. 3 shows an initial image PT1 and FIG. 4 shows a long-term print under certain conditions. This shows a later image PT2. As shown in FIG. 3, the initially uniform halftone image PT1 becomes a rough halftone image PT2 due to various factors such as the deterioration of the developer and the photoconductor during the long-term image forming process. I'm done. Such roughness can be quantified as a spatial frequency characteristic of minute density unevenness, and is expressed as a characteristic value such as “granularity”.
[0057]
That is, an image having a high degree of granularity (poor granularity) indicates an image having a large roughness, and an image having a low degree of granularity (good granularity) indicates a uniform image having a small degree of roughness. However, not all of the density unevenness gives a rough feeling that appeals to the visual sense, and the image quality of the printed image need only be perceived by a human as not being rough. FIG. 5 shows the spatial frequency characteristics of visual perception by the average subject regarding the density unevenness. As described above, the spatial frequency at which density unevenness is perceived by human eyes has a peak of about 1 [cycle / mm] as described above.
0 [cycle / mm] to about 10 [cycle / mm]
Is known to be limited to the spatial frequency range of
[0058]
1.3 Image quality measuring device
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of an image quality measuring device for measuring minute density unevenness of an image. In FIG. 1, an image quality measuring apparatus 100 is based on a light reflection type sensor (photo reflector) 110, an amplification circuit 120 for amplifying an electric signal from the light reflection type sensor 110, and a signal amplified by the amplification circuit 120. And a signal generation circuit 140 as a signal generation means for generating a signal for optical writing control based on an operation output from the operation circuit 130. The light reflection type sensor 110 includes an LED (light emitting diode) 101 as a light source, a condenser lens 102 for condensing light emitted from the LED 101 into a light beam having a predetermined beam diameter, and an image pattern on an image carrier 150. The photoelectric conversion device 103 includes a photoelectric conversion element 103 that receives the reflected light from the 151 and converts it into an electric signal, and an imaging lens 104 that forms the reflected light from the image pattern 151 on an imaging surface of the photoelectric conversion element 103. As can be seen from the characteristic diagram showing the relationship between the distance (beam diameter) in the scanning direction and the amount of light in FIG. 7, the light reflection type sensor 110 uses a light reflection type sensor that narrows down the irradiation beam diameter and generates the spot light SP.
[0059]
The light reflection type sensor 110 condenses the irradiation beam from the light source composed of the LED 101 by the condensing lens 102, and the circular beam diameter on the surface of the image pattern 151 formed on the image carrier 150 becomes approximately 400 [μm]. Like that. Light reflected from the photoelectric conversion element 103 is detected by the photoelectric conversion element 103 such as a photodiode, and uneven adhesion of the toner particles 152 in the image pattern 151 can be captured as a change in the amount of light incident on the photoelectric conversion element 103.
[0060]
As a method of capturing the fluctuation of the light amount according to the amount of adhered toner, a method of detecting the difference between the regular reflection characteristic or the irregular reflection characteristic of the toner particles and the surface of the image carrier, and a method of detecting the reflection spectral characteristics of the toner particles and the surface of the image carrier are used. There are detection methods and the like, and by combining these methods, detection with higher sensitivity can be performed. In the case of utilizing the difference between the regular reflection characteristic and the irregular reflection characteristic, since the toner image generally has a strong irregular reflection characteristic, the surface of the image carrier 150 is preferably made of a material having a high glossiness and a strong regular reflection characteristic. When the detection is performed based on the difference in reflection spectral characteristics, it is preferable to use a light source wavelength in which the reflection spectral characteristics of the toner particles 52 and the reflection spectral characteristics of the surface of the image carrier 150 are significantly different. The measurement apparatus in FIG. 6 is an example in which an LED 101 having an emission wavelength of 870 [nm] is used, and a detection method using a difference in irregular reflection characteristics between the toner particles 152 and the surface of the image carrier 150 is implemented. Regarding the beam diameter, at least the beam diameter (in the scanning direction of the spot light SP) in the scanning direction of the spot light SP so that the density unevenness of about 1 [cycle / mm] with the highest sensitivity in the spatial frequency characteristics of human vision as shown in FIG. D1) in FIG. 7 needs to be 1 [mm] or less. This beam diameter d1 is derived from 1 [mm], which is the reciprocal of the value 1 [cycle / mm] at which the spatial frequency is maximum in FIG. 5, and in this embodiment, the beam diameter (d1) is approximately 400 [μm]. ]. The beam diameter d1 is defined here as the distance between points on both sides of the light beam where the power per unit area of the spot light SP on the beam irradiation surface is reduced to 1 / e of the maximum value.
[0061]
FIG. 8 is a diagram showing an example of a configuration of an image forming process of an image forming apparatus in which the light reflection type sensor 110 of FIG. In this example, light reflection sensors 10Y, 10M, 10C, and 10K are fixedly installed near the center of the photoconductors 61Y, 61M, 61C, and 61K in the rotation axis direction. The scanning of the images on the photoconductors 61Y, 61M, 61C, 61K by the spot light SP is performed by rotating the photoconductors 61Y, 61M, 61C, 61K, and the images PT1, PT2 as shown in FIG. 3 or FIG. The output of the reflected light when scanning in the transport direction (the longitudinal direction in the figure) is detected. FIG. 9 shows a state in which the amount of light (voltage) of the reflected light from the amplifier circuit 20 fluctuates. The scanning conditions of the spot light SP at this time are as follows: the scanning speed is 200 [mm / s], the scanning distance is about 11 [mm], the data sampling period is 75 [μs], that is, the sampling interval on the image is about The pitch is 15 [μm], and only one scan does not include the averaging process. Note that the average amount of toner particles 152 attached to the pattern can be calculated by calculating the average light amount value in FIG.
[0062]
1.4 Control
1.4.1 Calculation of noise amount
The spatial frequency characteristic of the image density unevenness cannot be read in the output state in which the amount of light is output using the time shown in FIG. 9 as a parameter, so that the arithmetic circuit 130 calculates the spatial frequency characteristic. In calculating the spatial frequency characteristics, it is preferable in terms of processing speed to apply a known method such as fast Fourier transform (FFT). FIG. 10 shows the result of the fast Fourier transform. Note that the peak seen at 6 [cycle / mm] in FIG. 10 is due to the repetition frequency of the dot pattern in FIGS.
[0063]
As can be seen from FIG. 5, since the visual characteristics are very sensitive to density unevenness having a spatial frequency near 1 [cycle / mm], for example, compare the noise amount near 1 [cycle / mm] in FIG. Thus, the degree of image quality degradation of the pattern (image PT2) shown in FIG. 4 with respect to the pattern (image PT1) of FIG. 3 can be known. When the deterioration of the image quality is detected as described above, a signal is generated by the signal generation circuit 40 in the measuring apparatus of FIG. 6 so as to prompt appropriate control of image forming conditions. In response to this signal, the image forming conditions are automatically controlled by the control circuit CON of the image forming apparatus MFP shown in FIG. 6, and automatic control is performed so that the image quality can be restored as normal as possible. As for the change of the image forming condition, for example, regarding the developing condition,
(1) Increase the rotation speed of the developing roller.
[0064]
(2) The gap between the developing roller and the photoconductor is reduced.
[0065]
(3) The gap between the doctor roller and the developing roller that regulates the amount of developer on the developing roller is increased.
[0066]
{Circle around (4)} The absolute value of the DC bias component applied to the developing roller is reduced to reduce the difference between the developing roller potential and the photoconductor image portion potential.
[0067]
{Circle around (5)} Increase the voltage amplitude and frequency of the alternating bias component applied to the developing roller (provided that the alternating bias is superimposed).
[0068]
{Circle around (6)} Increase the toner concentration of the developer.
[0069]
{Circle around (7)} New toner is supplied by forcibly consuming the deteriorated toner in the developer.
[0070]
It can be performed by individual control such as, or an appropriate combination of these. In the transfer conditions,
(1) Optimize the transfer bias.
[0071]
{Circle around (2)} In the transfer step, the speed difference between the opposing image carriers is optimized.
[0072]
In some cases, it is possible to recover the image quality.
[0073]
When it is determined that the image quality cannot be restored only by the automatic control, the control circuit CON instructs a display device (not shown) to exchange parts such as a developer and a photoconductor, and urges the exchange of the parts. These procedures can maximize the life of the developer and the photoreceptor. Further, since the minimum required pattern size is about 1 [mm] × about 10 [mm], the amount of toner consumed by pattern image formation can be suppressed to the minimum level.
[0074]
In the example of FIG. 8, the spot light SP is irradiated so as to detect the image quality of the surfaces of the photoconductors 61Y, 61M, 61C, and 61K. However, the image formed on the intermediate transfer belt 5 and the recording medium 20 is not irradiated. Needless to say, the configuration may be such that the spot light SP is irradiated. When irradiating the spot light SP onto the photoconductors 61Y, 61M, 61C, and 61K, the wavelength of the spot light SP and the photoconductor are used in order to prevent image quality deterioration due to destruction of the electrostatic latent image by the spot light SP itself. It is preferable that the spectral sensitivity ranges of 61Y, 61M, 61C and 61K are different from each other.
[0075]
1.4.2 Calculation of visual noise amount
After obtaining the spatial frequency characteristics of FIG. 10, the arithmetic circuit 130 weights the spatial frequency characteristics of the visual spatial frequency characteristics shown in FIG. 5 to obtain the visual noise amount. FIG. 11 is a diagram showing a relationship between the visual noise amount and the spatial frequency, and shows an output state of the visual noise amount of the arithmetic circuit 130. This weighting is performed by multiplying the characteristic of FIG. 10 by the characteristic of FIG. By this calculation, only the spatial frequency characteristics that appeal to the visual sense can be extracted, so that the target image quality can be easily detected. Further, in the present embodiment, it is possible to remove a signal component due to the image pattern structure that has appeared near 6 [cycle / mm], so that it is possible to remove information irrelevant to the focused image quality. . If the information irrelevant to the image quality can be removed as described above, the occurrence of erroneous detection can be almost eliminated.
[0076]
1.4.3 Total amount of visual noise
When the visual noise amount shown in FIG. 11 is integrated with respect to the spatial frequency range of 0.2 [cycle / mm] to 4 [cycle / mm] using the arithmetic circuit 130, the total amount of visual noise is calculated as shown in FIG. Is done. With this value, a comprehensive change in image quality can be known in almost all spatial frequency regions that appeal to the sight.
[0077]
1.4.4 Processing procedure
FIG. 13 shows the automatic control of the image forming conditions based on the image quality information detected by the image quality measuring apparatus 100 for the image forming apparatus MFP capable of detecting the image quality formed on each color photosensitive member 61 as shown in FIG. 6 is a flowchart illustrating a control procedure to be performed. For simplicity of description, a case will be described in which only one of the four photoconductor stations is taken up. Note that this control is executed by the CPU of the control circuit CON of the image forming apparatus MFP based on the output signal from the signal generation circuit 140 of the image quality detection apparatus 100. The CPU executes the following processing based on a program stored in a ROM (not shown) while using a RAM (not shown) as a work area.
[0078]
In FIG. 8, a process control start command signal is generated at a certain timing. This timing is set appropriately (arbitrarily) based on, for example, startup at the time of turning on the power of the image forming apparatus MFP or printed counter information. In response to the process control start command, an image pattern (specific halftone image) 51 for detection is formed on the photoconductor 61 (step S1). The luminous flux emitted by the LED 1 is applied to the image pattern 151, the reflected light is guided to the photoelectric conversion element 103 and detected, and the fluctuation in the amount of light received by the photoelectric conversion element 103 is converted into a voltage, amplified and output (step S2). The output voltage at this time is shown in FIG. FIG. 14 shows a comparison between the output state immediately after shipment of the image forming apparatus MFP (at the time of shipment) and the output state (state α) when the developer or the like has deteriorated as a result of using the image forming apparatus MFP for a long time. Is shown.
[0079]
On the other hand, since there is a relationship between the output voltage (sensor output voltage) of the photoelectric conversion element 103 and the actual toner adhesion amount as shown in FIG. 15, the conversion table T1 is referred to. By converting the voltage fluctuation into the fluctuation of the toner adhesion amount, a toner adhesion amount fluctuation signal (FIG. 16) is obtained (step S3). Assuming that the average values of the toner adhesion amounts at the time of shipment and in the state α are D0 and D, respectively, the difference ΔD indicates a variation in the average toner adhesion amount (steps S9 and S10).
[0080]
Then, a fast Fourier transform (FFT) is performed on the toner adhesion amount fluctuation signal X (x) (step S4), and the absolute value of the resulting converted signal Y (f) (which is a complex number) is calculated. A power spectrum A (f) as shown in FIG. 17 is obtained (step S5). This power spectrum is weighted by the visual characteristic of the spatial frequency (FIG. 5) (FIG. 18-step S6), and a specific spatial frequency section (for example, 0.1 [cycle / mm] or more and 5.0 [cycle / mm]). By performing integration in the following section), a graininess index C is obtained (FIG. 19-step S7). Then, a difference ΔC between the granularity index C0 at the time of shipment and the granularity index C in the state α is obtained (step S8). This difference ΔC represents a variation in graininess. If ΔD and ΔC obtained so far are within the specification value range of the machine, the printing operation is performed without performing any special control (steps S11 and S14). However, when these are out of the specification value range, the control is performed by, for example, changing the developing conditions.
[0081]
The procedure for controlling the development conditions will be described below.
FIG. 20 shows how the granularity index C and the average toner adhesion amount D change when the developing bias potential and the rotation speed of the developing roller are changed in the shipping state with respect to the image pattern to be detected. FIG. The average toner adhesion amount increases with an increase in the developing bias, but at the same time, the granularity also increases, and the average toner adhesion amount increases with an increase in the developing roller linear velocity, but the granularity decreases. Have been. That is, this relationship indicates that by appropriately controlling the developing bias and the rotation speed of the developing roller, the average toner adhesion amount and the granularity can be independently and arbitrarily controlled.
[0082]
For example, in the case of the image forming apparatus MFP according to this embodiment, the developing bias is set to 360 [V] and the developing roller linear speed ratio is set to 1.6 at the time of shipment. As a result of continued use of the image forming apparatus MFP and deterioration of the developer or the like, the granularity index and the granularity index indicated by “state α1” in FIG. 21 and the developing bias 360 [V] and the developing roller linear velocity ratio of 1.6 remain unchanged. It is assumed that the average toner adhesion amount has been reached. In such a case, referring to the developing condition control table T2 of FIG. 20, since the average toner adhesion amount has decreased, the developing bias is increased (step a1), and the process shifts to “state β1” (step S12). At this point, the developing bias was changed from 360 [V] to 400 [V]. Next, by changing the linear velocity of the developing roller from 1.6 to 2.0 (step b1-step S13), it was possible to restore to the state at the time of shipment.
[0083]
As described above, by appropriately adjusting both the developing bias and the developing roller linear speed with reference to the developing condition control table T2, the granularity and the average amount of adhered toner that have changed due to the deterioration of the developer can be reduced. It is possible to restore the state. It is needless to say that the procedure for restoring the image quality from the “state α1” may be performed via the steps a1 ′ and b1 ′ as shown in FIG. Further, image quality restoration from “state α2” as shown in FIG. 22 can be realized, for example, via steps a2 and b2.
[0084]
1.5 Image quality detection pattern
As a pattern for detecting the image quality, a pattern as shown in FIGS. 23 to 30 can be used in addition to the pattern as shown in FIG. 4 shows an example of an image quality detection pattern other than the image pattern shown in FIG. 3.
[0085]
FIG. 23 schematically shows the image pattern shown in FIG. 3. The minimum unit of a dot is composed of 2 pixels × 2 pixels of 600 dpi. In FIG. 23, the repetition period z1 of the dot arrangement in the scanning direction of the spot light SP is about 170 [μm] (the spatial frequency f1 is about 5.9 [cycle / mm]), and about 400 [μm] as described above. When the scanning is performed with the spot light SP having the beam diameter of?, A spectrum appears at a spatial frequency near 5.9 [cycle / mm] as shown in FIG. In order to prevent the spectrum resulting from the image pattern itself from overlapping the image quality detection signal detection area, the repetition period z1 of the dot arrangement in the scanning direction is smaller than 250 [μm], preferably 200 [μm]. Need to be smaller than Therefore, the pattern in FIG. 23 where z1 = 170 [μm] is a pattern suitable for image quality detection.
[0086]
Examples of patterns other than FIG. 23 in which z1 = 170 [μm] are shown in FIG. 24 (dotted line dither), FIG. 25 (line dither), and FIG. 26 (line dither). In addition, FIG. 27 (line dither) and FIG. 28 (random dither) in which the repetition period of the dot arrangement cannot be defined are also mentioned. In these patterns, a spectrum derived from the image pattern itself does not appear as shown in FIG. When using a pattern as shown in FIGS. 24 and 27, when the beam diameter d2 in the direction perpendicular to the scanning direction is as small as several tens [μm], the case where the image quality information is obtained and the case where the image quality information is not obtained depending on the scanning position (FIGS. 29 and 30). Therefore, when a pattern as shown in FIG. 24 or FIG. 27 is used, it is preferable that the beam diameter d2 in the direction perpendicular to the scanning direction be sufficiently large.
[0087]
Each of the patterns shown in FIG. 23 to FIG. 28 is a pattern that can perform good image quality detection using the above-described means. By detecting the image quality based on these multiple patterns and knowing the image quality characteristics depending on the pattern, it is possible to narrow down the conditions that greatly contribute to image quality reduction from among the multiple imaging conditions that compose the imaging device. And the image quality control routine can be performed at high speed.
[0088]
In the example described so far, the image quality sensors 10Y, 10M, 10C, and 10K are fixedly installed at the center of the photoconductors 61Y, 61M, 61C, and 61K in the rotation axis direction as shown in FIG. In addition, only the image quality at the center of the photoconductors 61Y, 61M, 61C, and 61K could be detected. On the other hand, if parallel moving means for parallelizing the image quality sensors 10Y, 10M, 10C, and 10K (not shown) is provided, the image quality sensors 10Y, 10M, 10C, and 10K can be rotated in the rotation axis directions of the photoconductors 61Y, 61M, 61C, and 61K. , And the image quality can be detected not only at the center of the photoconductors 61Y, 61M, 61C, and 61K, but also at both ends or any place. As a result, image quality can be detected in a wide range, so that comprehensive image quality evaluation can be performed, not locally.
[0089]
Further, the driving of the photoconductors 61Y, 61M, 61C, and 61K is stopped, and the scanning of the spot light SP is performed by the parallel moving means, so that the density unevenness in the direction intersecting (here, orthogonal) with the moving direction of the image carrier. Can also be detected. In particular, so-called vertical stripes (such as scratches on the image carrier or defects in the cleaning blade, which are likely to occur as abnormal images, and linear image defects that are long in the direction in which the image carrier moves) (There may be a case where a plurality of lines appear in a direction orthogonal to the direction of the arrow).
[0090]
2. Second embodiment
In the first embodiment, as shown in FIG. 6, the spot is condensed on the image pattern 151 by the condensing lens 102, and the reflected light is condensed on the imaging surface of the photoelectric conversion element 103 via the imaging lens 104. Although an example in which light is emitted has been described, it is also possible to guide light using an optical fiber as shown in FIG. FIG. 31 is a schematic configuration diagram showing an image quality measuring device according to the second embodiment. The example shown in FIG. 31 is different from the first embodiment shown in FIG. 6 only in that the first and second optical fibers 105 and 106 and the objective lens 107 are arranged. Will be described only.
[0091]
That is, in this embodiment, one end of the first optical fiber 105 is arranged at the condensing part of the condensing lens 102, and the other end is arranged on the objective lens 107 arranged on the front surface of the image pattern 151. The objective lens 107 irradiates the image pattern 151 with the light beam guided by the fiber 105 while narrowing it to at least 1000 μm or less and about 400 μm if the writing density is 600 dpi, as in the first embodiment. The irradiated light beam is reflected by the toner particles 152 forming the image pattern 151, guided to the second optical fiber 106 via the objective lens 107, and enters the photoelectric conversion element 103 from the imaging lens 104. The other components are configured the same as in the first embodiment.
[0092]
With this configuration, since the arrangement of the optical system can be freely set, the image quality measuring device can be installed even in a detection site that cannot be installed in a space in the first embodiment shown in FIG. It becomes.
[0093]
FIG. 32 is a view showing a modification of the image quality measuring apparatus shown in FIG. 31. An LED (light emitting element) 101, a photoelectric conversion element (light receiving element) 103, a condenser lens 102 and an imaging lens 103 are connected to a sensor unit 112. , And a plurality of fiber units such as a first fiber unit 111a and a second fiber unit 111b forming an optical path with a plurality of pattern detection portions 151a, 151b,. It is a diagram showing an example in which one sensor unit 112 is sequentially coupled to a plurality of fiber units 111a, 111b... In a time-division manner to detect patterns 151a, 151b. Thus, if there is a sensor unit 112 having at least a pair of the light emitting element 101 and the light receiving element 103, the image quality can be detected at a plurality of sites by such a method. Significant cost reduction is possible.
[0094]
Other components that are not particularly described are configured and function the same as in the first embodiment.
[0095]
3. Third embodiment
This embodiment is an example in which the image quality measuring apparatus according to the second embodiment is applied to the tandem type image forming apparatus shown in FIG.
[0096]
This embodiment is an example in which the image quality on each photoconductor and the image quality on the intermediate transfer belt can be detected by a sensor unit 112 having a pair of light emitting elements 101 and light receiving elements 103 as shown in FIG. . In this embodiment, one sensor unit 112 including an LED (light emitting element) 101, a condenser lens 102, an imaging lens 104, and a photoelectric conversion element (light receiving element) 103 is moved between the fiber units 111a to 111e by a moving unit (not shown). Can be moved in a time-division manner. Although not shown, the tips of the fibers 105 and 106 facing the image carrier 150 in FIG. 32 can be configured to be movable in the width direction of the image carrier 150. A plurality may be provided in the width direction. Further, it can be installed at a position where the image quality of the area of the intermediate transfer belt 5 between the photosensitive members 61, the image quality on the recording medium 20, the image quality on the secondary transfer roller 51, and the like can be detected.
[0097]
FIG. 34 is a modification of FIG. 33. In this example, light can be simultaneously incident on the first and second fiber units 111a and 111b from one sensor unit 112, and reflected light can be guided to perform image quality measurement. It is like that. With such a configuration, although a plurality of light sources are required, a single light receiving element 1031 and a driving part are not required. These spot installation positions can be applied not only when the optical fibers 105 and 106 are used but also when the optical fibers are not used as shown in FIG.
[0098]
In addition, each unit not particularly described is configured and functions equivalently to those of the above-described first and second embodiments.
[0099]
4. Fourth embodiment
In the first to third embodiments, the LED1 is used as the light source and one laser beam is applied to the image pattern 151. However, the LED array 113 can be used instead of the LED1. . FIG. 35 is a diagram showing a state of a light emitting element and a light receiving element when the LED array 113 is used as a light source.
[0100]
As described above, when the LED array 113 is used in place of the LED 101 in the optical system of the image quality measuring device represented by FIG. 6, each LED of the LED array 113 is sequentially turned on and off to control the image pattern 151. To scan the spot light SP. As the LED array 113, an element having an LED light emitting surface arranged at 600 dpi is used, and a spot having a beam diameter of about 400 [μm] is formed on the image pattern 151 via an imaging element (not shown). Further, if the array length of the LED array 113 is set to 10 [mm], by using this, it is possible to scan the length of 10 [mm] at intervals of about 42 [μm]. The light receiving elements 103 may be arrayed, but when the array length of the LED array 113 is short as in the present embodiment, it is also possible to detect the light with one photoelectric conversion element 103. It can be.
[0101]
The arrangement direction of the LED array 113 may be set in the moving direction of the image carrier 150 or may be set in a direction orthogonal to the moving direction. Further, spot light scanning performed by the LED array 113 in a time-division manner and spot light scanning performed by moving the image carrier 150 may be used in combination. Further, by installing an LED array 113 having a length substantially equal to the width of the image carrier, the image quality of the entire image carrier width can be detected.
[0102]
When irradiating the spot light SP onto the photoconductor 61, the wavelength of the spot light SP and the spectral sensitivity wavelength range of the photoconductor are set in order to prevent image quality deterioration due to destruction of the electrostatic latent image by the spot light SP itself. Is preferably different.
[0103]
In addition, each unit not particularly described is configured and functions equivalently to those of the above-described first and second embodiments.
[0104]
5. Fifth embodiment
FIG. 36 shows an example in which the writing exposure apparatus 7 in the image forming apparatus of FIG. 1 is assumed to be a polygon scan method using an LD light source (not shown, but also for a writing exposure method using an LED array, The same is true). The rotation speed of the polygon mirror 71 under normal image forming conditions is very fast, and the response speed of the photoelectric conversion element 103 and the above-described amplification circuit 120 does not correspond. Therefore, at the time of image quality detection, the detection is performed in a state where the rotation speed of the polygon mirror 71 is sufficiently low. According to this detection method, the image quality can be detected only by adding the photoelectric conversion element (light receiving element) 103 to the normal image forming apparatus 6.
[0105]
However, in the case of the present embodiment, since image quality detection is limited to analog halftone on the photoconductor 61, image quality deterioration due to the transfer process and image quality deterioration in digital images such as halftone images cannot be detected. However, it is possible to make effective use of this restriction. In other words, the granularity appearing in the analog halftone image formed by such a process can be specified as deterioration of the developer or the photoconductor, and therefore, it is easy to change the image forming conditions appropriately. is there.
[0106]
When an analog halftone image is created, the charging bias, the transfer bias, and the writing exposure are turned off in the image forming apparatus shown in FIG. 1, and the developing potential (the difference between the developing sleeve potential and the photoconductor surface potential) is set to a normal solid. With the developing potential set lower than the image forming potential, the developing sleeve is rotated in the same direction as the normal image forming rotational direction, and the photosensitive member 61 is rotated in the opposite direction to the normal image forming rotational direction. By rotating the photoconductor in the direction, it is possible to convey the photoconductor to the writing unit while forming the detection pattern 153 based on the analog halftone image over the entire width of the photoconductor. Then, when the analog halftone image is conveyed to the writing section, the driving of the photoconductor 61 and the driving of the developing sleeve are stopped. Thus, the creation of the pattern image is completed. Thereafter, the detection pattern 153 portion composed of the analog halftone image is scanned by the polygon mirror 71, the reflected light from the detection area 153a is read by the light receiving element 103, and the granularity of the image is determined. evaluate.
[0107]
In addition, each unit not particularly described is configured and functions equivalently to those of the above-described first and second embodiments.
[0108]
It is to be noted that the image quality can be detected not only when the special detection method as shown in FIG. 36 is employed but also when the detection pattern images in the first to third embodiments are analog halftones. Needless to say.
[0109]
6. Sixth embodiment
This embodiment shows another embodiment of the image quality measuring apparatus, and the same reference numerals are given to the same parts as those in the above-described embodiments, and the duplicate description will be omitted.
[0110]
FIG. 37 to FIG. 39 are views showing the sensor part of the image quality measuring device according to this embodiment. Hereinafter, a configuration example of the optical sensor for detecting the density of the minute area of the pattern will be described.
[0111]
FIG. 37 is a side view showing an example of a reflection sensor as an optical sensor for detecting a pattern image. The reflection type sensor 300 shown in this figure has a sensor head 301 in which a light projecting unit 302 and a light receiving unit 303 are integrated. The sensor 300 shown in this figure is a regular reflection type optical sensor. The light projected from the light projecting unit 302 of the sensor head 301 is condensed to a spot light having a diameter of less than 0.5 mm on a measurement target medium (image carrier 150) carrying a toner image, and is reflected light. Is detected by the light receiving unit 303. In this drawing, although it is depicted so as to detect specularly reflected light, it may be configured to detect diffused light.
[0112]
FIG. 38 is a side view showing another example of a reflection sensor as an optical sensor for detecting a pattern image. The reflection-type sensor 310 shown in this figure is composed of a sensor amplifier 311 and an optical fiber 312 and a lens 313 associated therewith. The light emitting and receiving unit is built in the sensor amplifier 311, and the light emitted from the sensor amplifier 311 passes through the optical fiber 312, the spot is narrowed down by the lens 313, and the measurement target medium (the image carrier) On 150), the light is collected to a diameter of less than 0.5 mm. The light reflected from the measurement target medium is received by the lens 313, passes through the optical fiber 132, and is received by the light receiving unit in the sensor amplifier 311. In this drawing, although it is depicted so as to detect specularly reflected light, it may be configured to detect diffused light.
[0113]
FIG. 39 is a side view illustrating an example of a transmission sensor as an optical sensor that detects a pattern image. The transmission type sensor 320 shown in this figure has a light projecting unit 321 and a light receiving unit 322, and is arranged with a transparent medium to be measured (image carrier 150) interposed therebetween. The spot light emitted from the light projecting unit 321 is narrowed to a diameter of less than 0.5 mm from the beginning, and the light that has been irradiated on the medium to be measured and passed while maintaining this diameter is detected by the light receiving unit 322. You. As a result, light is attenuated and detected by the amount blocked by the toner image (pattern image) on the measurement target medium.
[0114]
FIG. 40 shows a comparison between an example of a pattern image and a graph showing an output when the pattern image is detected by optical sensors having different detection areas. It is said that density unevenness of 2 to 3 (cycle / mm) is most noticeable in human visual sensitivity. Therefore, the optical sensor for detecting the image quality must be able to detect the image unevenness in this area. FIG. 40A shows a pattern image in which a vertical line T having a width of 0.1 mm is drawn every 0.5 mm as typical density unevenness of 2 (cycle / mm). The graphs (b) to (c) show outputs when this pattern is detected with spot lights of φ0.5 mm, 0.4 mm, and 0.1 mm, respectively. Note that, in the pattern image of FIG. 5A, the vertical line of the dashed line is an auxiliary line representing 0.1 mm.
[0115]
First, in the case of φ0.5 mm, when the pattern image is scanned from left to right, one of the vertical lines T is always included in the spotlight. However, since the width of the vertical line included is always constant, the output of the sensor is always constant and the graph of (b) showing the output becomes a straight line. Therefore, it can be seen that density unevenness could not be measured with a spot light of φ0.5 mm.
[0116]
Next, in the case of φ0.4 mm, similarly, when the pattern image is scanned from left to right, there is a timing at which the spot light completely fits between the vertical lines T. This timing is when the output becomes 0 in the graph of (c). The area before and after that is a region where the vehicle gradually deviates from the vertical line or rides on it, so that the output is in a transient state. Thus, it can be seen that a significant output waveform can be obtained with the light of φ0.4 mm. When compared with the case of (b), it can be understood here that a significant output waveform will be obtained if the spot light is less than φ0.5 mm.
[0117]
Further, at φ0.1 mm, as shown in the graph of (d), an output waveform closer to the original pattern is obtained. In principle, the smaller the spot, the more an output waveform closer to the original pattern can be obtained. However, it is technically difficult to make an optical sensor for a small spot light, and this also affects the cost. Therefore, it is not realistic to narrow the spot diameter unnecessarily.
[0118]
Therefore, in the present invention, a spotlight of less than φ0.5 mm, which can obtain significant information from an image of 2 (cycle / mm), is used. As described above, since an output approximating the original pattern can be obtained with a spot light having a diameter of 0.1 mm, an optical sensor having a spot light diameter of 0.1 mm or more and less than 0.5 mm can be reliably detected. It is considered that cost can be balanced. In consideration of a margin, the diameter of the spot light may be 50 μm (0.05 mm) or more and less than 0.5 mm. As a result, it is possible to detect the density unevenness of a small area having a size effective for correcting “image roughness” at a low cost without using an expensive sensor capable of detecting a minute area in units of microns.
[0119]
Regarding the definition of the diameter of the spot light, as shown in FIG. 7 in the first embodiment, a general method of defining the beam diameter is “1 / e of the maximum light amount”. ² In order to accurately measure this, it is necessary to measure the optical sensor with an external measuring device such as a beam profiler. Means of using a lens to capture the state in which the detection light of the optical sensor is condensed into a PC or the like and measuring the diameter on software can be considered.
[0120]
FIG. 41 shows the installation position of the optical sensor in the present embodiment. As described above, when detecting the density of the minute area of the pattern image on the photoconductor 61, the position of S1 between the developing device 64 and the primary transfer unit (the area where the photoconductor 61 and the transfer roller 66 face each other) An optical sensor is placed at As the optical sensor arranged at the S1 position, the optical sensor 300 shown in FIG. 37 or the optical sensor 310 shown in FIG. 38 can be used. In the case of the optical sensor 310, the lens 313 may be arranged at the position S1. Since the color image forming apparatus of the present embodiment includes image forming units for four colors, the optical sensors are arranged on all of the drum-shaped photoconductors 61Y, 61M, 61C, and 61K of each image forming unit. Is ideal. In addition, the direction of the acute angle of the triangle mark S1 indicating the sensor arrangement position indicates the direction of the sensor detection surface. Further, each optical sensor only needs to have sensitivity to the color used in the imaging unit in which the sensor is arranged.
[0121]
When detecting the density of the minute area of the pattern image on the photoreceptor 61, information of the detected image (pattern) is information immediately after the developing material is applied from the developing device to the electrostatic latent image and visualized. is there. That is, it can be considered that the detected pattern image has only an influence before the development process. In the case where there is no defect in the electrostatic latent image, if there is a problem in the quality of the pattern image based on the information detected here, it is necessary to change the developing conditions to cope with the problem. Therefore, when detecting the density of a minute area of the pattern image on the photoreceptor 61, the image quality can be improved (or restored) by controlling the parameters of the development condition as a control object to be fed back.
[0122]
When detecting the density of the minute area of the pattern image on the intermediate transfer belt 5, an optical sensor is arranged at the position of S2 immediately after the primary transfer unit in each image forming unit. As the optical sensor arranged at the S2 position, the optical sensor 300 shown in FIG. 37, the optical sensor 310 shown in FIG. 38, or the optical sensor 320 shown in FIG. 39 can be used. The reflection type optical sensors 300 and 310 are arranged at the position S2 on the upper surface of the intermediate transfer belt 5 on which the toner image is transferred, with the sensor detection surfaces facing in the direction indicated by the acute angle of the triangle S2. In the case of the transmissive optical sensor 320, the intermediate transfer belt 5 is formed of a transparent belt, and the optical sensor 320 is arranged so as to sandwich the transparent belt from above and below at the position of S2. In this case, as for the arrangement of the light projecting unit 321 and the light receiving unit 322 of the optical sensor 320, whichever may be located above or below.
[0123]
Since the color image forming apparatus of the present embodiment includes image forming units for four colors, it is ideal to arrange the optical sensors immediately after the primary transfer unit of each image forming unit. However, a configuration is also possible in which only one optical sensor is disposed immediately after the primary transfer portion of the image forming unit (the image forming unit of the photoconductor 61K in the figure) of the final color (the most downstream). In that case, one optical sensor detects the density unevenness of all colors. In such a configuration, the first (first color) pattern image is affected by the pattern image of the subsequent stage, and the sensor itself has sensitivity to each color (all toner colors). There is a need. On the other hand, when an optical sensor is arranged corresponding to each image forming unit, it is sufficient if the optical sensor has sensitivity to the color used in the image forming unit in which the sensor is arranged, and it is technically easy. In addition, since the density unevenness is detected before the subsequent primary transfer, there is a merit that the pattern is not affected by other color patterns. On the other hand, it is conceivable that the number of sensors increases and the cost increases. Whether to detect density unevenness of all colors with one optical sensor or to arrange optical sensors for each image forming unit is a matter to be selected in each device.
[0124]
When detecting the density of the minute area of the pattern image on the recording paper 20, an optical sensor is disposed at the position of S3 immediately after the secondary transfer portion where the opposing roller 51a and the transfer roller 51 are in contact. As the optical sensor arranged at the S3 position, the optical sensor 300 shown in FIG. 37 or the optical sensor 310 shown in FIG. 38 can be used. The acute angle of the triangle mark S3 indicating the sensor arrangement position indicates the direction of the sensor detection surface.
[0125]
Incidentally, the photoconductors mounted on the image forming apparatus have different sensitivity characteristics depending on the photoconductors employed in each apparatus. FIG. 42 is a graph showing the sensitivity characteristics of the two types of photoconductors. The horizontal axis of this graph is wavelength (nm) and the vertical axis is sensitivity (arbitrary unit). As described above, since the sensitivity characteristics differ depending on the photoconductor, the wavelength of the writing light is usually changed (set) depending on the photoconductor employed in each device. In other words, it is intended to use the photoreceptor mounted on the apparatus in a portion having high sensitivity (although this may not be the case).
[0126]
In the configuration for detecting the density of the pattern image on the photoconductor, if the optical sensor measures the reflection density using light in the sensitivity region of the photoconductor, there is a possibility that the charge on the photoconductor may be scattered. . The sensor position for detecting a pattern image on the photoreceptor is the position S1 as shown in FIG. 41, that is, the position after development, so that the electrostatic latent image is erased and the image becomes strange. Although it is unlikely that this will happen, it can affect the charge under the developed toner image, in which case the toner image holding power will be reduced and the toner will be scattered, resulting in poor image quality. May decrease. Therefore, in the case of detecting the density of the pattern image on the photoreceptor, it is preferable that the optical sensor for detecting the pattern image employs the emission wavelength in a region outside the sensitivity of the photoreceptor.
[0127]
FIG. 42 shows two examples of the photoconductor sensitivity, but the photoconductor sensitivity decreases more or less toward the infrared region. Therefore, if a wavelength in the infrared region is adopted as an optical sensor for detecting a pattern image on the photoconductor, it may be considered that the sensitivity deviates from the sensitivity of most types of photoconductors. Therefore, the optical sensor used in the configuration for detecting the density of the pattern image on the photoconductor is a sensor having an emission wavelength in the infrared region. By detecting the density of the minute area of the pattern image on the photoconductor with an optical sensor having such an emission wavelength, density unevenness can be detected in most of the photoconductors without deteriorating the image quality.
[0128]
An intermediate transfer belt used in an image forming apparatus is often formed by mixing carbon or the like in order to have a resistance value capable of carrying a toner image, and is often opaque and black. Of course, it is also possible to use a color other than black, or to use a transparent material. FIG. 43 shows a state in which a red pattern image Pt-red is placed on the opaque black intermediate transfer belt 5 and white light or light containing a red component is emitted from the optical sensor toward this pattern image. It is a schematic diagram. The intermediate transfer belt 5 is formed such that at least an area for carrying a pattern image is opaque black.
[0129]
As shown in this drawing, when white light or light containing a red component is irradiated toward the red pattern image Pt-red, the reflection component does not return from the surface of the intermediate transfer belt 5 but the red pattern portion Returns the reflected light of the red component. If there is shading in the red pattern, the intensity of the reflected light component changes, so that the output of the optical sensor changes, and uneven shading can be detected. This is because the black color of the base material (belt) appears in a portion where the pattern density is low, so that the red reflection component is weakened. Although red has been described as an example here, the concept is the same for other colors (when irradiating a pattern image of another color and light containing the same color component or white light). Also, in FIG. 43, the description has been given of the case where the specularly reflected light is detected.
[0130]
As described above, when the color of the base material that carries the pattern image is black, the light is absorbed and is not reflected. Therefore, when light having a wavelength in the visible light region is applied, the amount of reflected light is almost nil. Thus, in order to detect a pattern image on a black base material, it is necessary to select light (an optical sensor using a wavelength) that can detect reflected light from the pattern image (toner image) itself. That is, if light having the same wavelength as the color of the pattern image is used, the reflected light from the pattern image itself is effectively returned. Therefore, by adopting a region having the same color as the pattern image or a light emitting wavelength including the region as the optical sensor for detecting the pattern image, it is possible to effectively detect the density unevenness of the pattern image.
[0131]
FIG. 44 shows that a cyan pattern image Pt-cyan is placed on an opaque white intermediate transfer belt 5, and the light sensor emits light including red light, which is a cyan color capture, toward the pattern image. It is a schematic diagram showing a state of irradiation. The intermediate transfer belt 5 is formed such that at least an area for carrying a pattern image is opaque white. As shown in this figure, when light including red light is irradiated toward the cyan pattern image Pt-cyan, the light of the whole area is reflected and returned on the surface of the white belt 5, On the pattern image Pt-cyan, light in the red band is absorbed, and only light of other wavelengths returns. The effect of the white belt, which is the base material, differs depending on the shading of the pattern image. Therefore, when the cyan color is light, the red component reflected by the base material returns from above the pattern. In this way, it is possible to detect the density of the pattern image based on the intensity of the reflected light of the red (complementary color) component. Light emitted from the optical sensor can be detected if it contains a complementary color component, but it goes without saying that light consisting of only the complementary color component is most easily detected. Here, the light including the cyan pattern and its complementary color (red) component has been described as an example. However, in the case of another color (the case of irradiating a pattern image of another toner color and light including its complementary color component) ) Is the same. In FIG. 44, the description has been given of the case where the specular reflected light is detected. However, the diffused light may be detected.
[0132]
As described above, when the color of the base material that carries the pattern image is white, when light in the visible light region is irradiated, light in the entire band is reflected. Therefore, if light is reflected from the pattern image, it becomes impossible to detect where the base material is and where the pattern is. Therefore, light having a wavelength in a region where the toner particles are not reflected or transmitted is used so that the density of the pattern image can be detected based on how much the pattern reflects the reflected light from the base material. That is, when the base material is white, the density unevenness of the pattern image can be detected by employing the emission wavelength of the complementary color of the color of the toner image to be measured or the emission wavelength including the complementary color.
[0133]
By the way, as the intermediate transfer belt 5, a material of a specific color that is neither white nor black can be used. In this case, if a pattern image of the same color as that of the intermediate transfer belt 5 is formed, it is naturally impossible to detect the pattern density. However, it can be said that the color of the intermediate transfer belt 5 is unlikely to be exactly the same as any of the toner colors (cyan, magenta, or yellow). Therefore, when a specific color is used for the intermediate transfer belt 5, a method for efficiently detecting the reflected light from the pattern image on the intermediate transfer belt 5 may be a wavelength at which reflection from the intermediate transfer belt 5 can be obtained, or Is to use light having a wavelength at which no reflection can be obtained. In the former case, the color of the pattern image on the intermediate transfer belt 5 is such that the amount of light reflected from the intermediate transfer belt 5 is reduced so as to block the light reflected from the intermediate transfer belt 5. In the latter case, since light having a wavelength that is not reflected from the intermediate transfer belt 5 is used, the color of the pattern image that reflects light having that wavelength is used.
[0134]
The example shown in FIG. 45 explains the former configuration, in which an opaque intermediate transfer belt 5 of a specific color is used, and an optical sensor having a wavelength capable of obtaining reflection from the intermediate transfer belt 5 is used. It is a schematic diagram which shows the situation in the case of performing. The intermediate transfer belt 5 is formed such that at least an area for carrying a pattern image is opaque in a specific color.
[0135]
As an example, it is assumed that the intermediate transfer belt 5 is opaque green and a pattern image is formed in magenta, which is a complementary color of green. Light emitted from an optical sensor (not shown) is light having a wavelength in a green or near green region. The green light emitted from the optical sensor is efficiently reflected on the green intermediate transfer belt 5 and has the maximum amount of reflected light. However, no reflected light is obtained from the complementary color magenta pattern Pt-magenta, and if the solid density of the magenta color pattern is high, the reflected light from the intermediate transfer belt 5 is completely blocked, so that the reflected light Is the minimum value. As the pattern becomes thinner, the influence of the green color, which is the base material, starts to appear gradually, and the amount of reflected light increases. As a result, if the pattern image has shading, it can be detected. When the pattern is not magenta, the density of the pattern can be detected by the same reasoning, although the sensor output tends to decrease. However, as the green color component increases in the pattern color, the detection becomes difficult.
[0136]
Here, green has been described as a specific color belt, the light emission color of the optical sensor has a wavelength in a region close to green or green, and the color of the pattern image has been described as a magenta color which is a complementary color of green. Can be dealt with in the same way. In this figure, the description has been given of the case where the specularly reflected light is detected. However, the diffused light may be detected.
[0137]
The example shown in FIG. 46 explains the configuration in the latter case, in which an opaque intermediate transfer belt 5 of a specific color is used and an optical sensor having a wavelength that does not reflect off the intermediate transfer belt 5 is used. It is a schematic diagram which shows a situation. The intermediate transfer belt 5 is formed such that at least an area for carrying a pattern image is opaque in a specific color. As an example, the intermediate transfer belt 5 is made opaque green, and an optical sensor having a light emission wavelength in a green complementary color region or a region close to the complementary color (here, magenta color) is adopted. The pattern image is formed in magenta, which is a complementary color of green. Although the belt color and the pattern color are the same as in the case described with reference to FIG. 45, the emission color of the optical sensor is different.
[0138]
In the case of the example of FIG. 46, the magenta light emitted from the optical sensor is not reflected at all by the green intermediate transfer belt 5, and the amount of reflected light is minimized. On the other hand, since the light is efficiently reflected on the magenta pattern Pt-magenta having a solid density, the reflected light amount becomes the maximum value. As the pattern becomes thinner, the effect of the green color, which is the base material, starts to appear gradually, and the amount of reflected light decreases. As a result, if the pattern image has shading, it can be detected. When the pattern is not magenta, the density of the pattern can be detected by the same reasoning, although the sensor output tends to decrease. However, as the green color component increases in the pattern color, the detection becomes difficult.
[0139]
Here, green has been described as the specific color belt, the emission color of the light sensor has been set to magenta or a wavelength in a region close to magenta, and the color of the pattern image has been described as a magenta color which is a complementary color of green. Can be dealt with in the same way. In this figure, the description has been given of the case where the specularly reflected light is detected. However, the diffused light may be detected.
[0140]
FIG. 47 is a schematic diagram showing a state in which the density of a pattern is detected using a transmission type optical sensor when the intermediate transfer belt 5 is a transparent body. The intermediate transfer belt 5 has at least a region for carrying a pattern image formed of a transparent material. As an example, it is assumed that the pattern image includes cyan light and the light emission color of the light sensor includes red light that is a complementary color of cyan. As shown in this figure, when light including red light is emitted from the light emitting unit 321 toward the cyan pattern image Pt-cyan placed on the transparent intermediate transfer belt 5, the transparent intermediate transfer belt 5 In this case, light in the entire band is transmitted, whereas light in the red band is absorbed and not transmitted in the cyan pattern portion, and only light of other wavelengths can be detected by the light receiving portion 322. When the pattern is thin, light in the red band that cannot be absorbed passes through, so that the light receiving unit 322 can detect a certain amount of red light. In this manner, the density of the pattern image (cyan) can be detected from the transmitted light intensity of the red (complementary color of the pattern color) component. Irradiation light can be detected if it contains a complementary color component, but it is needless to say that light composed of only the complementary color component is most easily detected. Here, the pattern image is described in cyan and the light emission color of the light sensor is described in red light. However, pattern images of other colors can be handled in the same way.
[0141]
FIG. 48 is a schematic diagram showing how to detect the density of a pattern image on a recording medium. Since the recording medium (paper) is usually white, the emission wavelength of the reflection-type optical sensor is set to the emission wavelength of the complementary color area of the pattern image to be detected, the area close to the complementary color, or the area containing the complementary color. The concept is exactly the same as that of the white (opaque) intermediate transfer belt described with reference to FIG. Since the white recording paper 20 reflects light in the visible light band in the entire band, an emission wavelength that does not reflect in the pattern image to be detected is selected. That is, an optical sensor having a light emission wavelength of a complementary color of the pattern image is selected. For example, if the pattern image Pt is cyan, the light emission wavelength of the optical sensor is red light. Thus, the amount of reflected light from the pattern Pt can be minimized. When the solid density of the pattern image is sufficient, the amount of reflected light from the pattern is minimized, and as the pattern density is reduced, the effect of the reflected light from the recording paper 20, which is the base material, gradually starts to increase and the amount of reflected light increases. In this way, the density of the pattern image Pt can be detected.
[0142]
It is to be noted that one optical sensor for detecting a pattern image on the recording medium may be disposed one by one for each color (each toner color) pattern, or only one optical sensor for each color (each toner color) pattern. You may. When only one light source is provided, it is appropriate to use white light as the emission wavelength of the optical sensor (white light also includes a complementary color of each toner color). In this figure, the description has been given of the case where the specularly reflected light is detected. However, the diffused light may be detected.
[0143]
As described above, according to the present embodiment, since the detection means for detecting the density of the pattern image is an optical sensor having a detection area of less than 0.5 mm in diameter, it is possible to detect the density of the minute area of the image at low cost. In addition, it is possible to suppress the roughness of the image based on the detection result.
[0144]
It should be noted that components not particularly described are configured and function in the same manner as in the above-described first embodiment.
[0145]
In addition, since the light sensor has an emission wavelength in a region outside the sensitivity of the photoconductor, the photoconductor is not exposed when detecting the pattern image, and the image on the photoconductor is not disturbed.
[0146]
Further, since the light emission wavelength of the optical sensor is in the infrared region, the photoconductor is not exposed when detecting the pattern image, and the image on the photoconductor is not disturbed.
[0147]
Further, when the intermediate transfer body is opaque black, by using a reflection type optical sensor having an emission wavelength of an area of the same color as the color of the pattern image or an area close to the color of the pattern image or an area including the color of the pattern image. In addition, it is possible to reliably detect the density unevenness of the pattern image on the opaque black intermediate transfer member.
[0148]
Further, when the intermediate transfer body is opaque white, by using a reflection type optical sensor having an emission wavelength of a region of a color complementary to the color of the pattern image or a region close to the complementary color of the pattern image or a region including the complementary color of the pattern image. In addition, it is possible to reliably detect the density unevenness of the pattern image on the opaque white intermediate transfer member.
[0149]
Further, when the intermediate transfer body is an opaque specific color, by using a reflection type optical sensor having an emission wavelength of an area of the same color as the specific color or an area close to the specific color, the intermediate transfer body of the opaque specific color is used. Density unevenness of a certain pattern image can be reliably detected.
[0150]
Further, when the intermediate transfer body is an opaque specific color, by using a reflection type optical sensor having an emission wavelength of an area of a complementary color of the specific color or an area close to the complementary color of the specific color, the intermediate transfer body of an opaque specific color is used. Density unevenness of the pattern image on the upper side can be reliably detected.
[0151]
Furthermore, when the intermediate transfer body is a transparent body, by using a transmission type optical sensor of an emission wavelength of a region of a color complementary to the color of the pattern image or a region close to the complementary color of the pattern image or a region including the complementary color of the pattern image. In addition, the density unevenness of the pattern image on the transparent intermediate transfer member can be reliably detected.
[0152]
7. Seventh embodiment
In the above-described sixth embodiment, the pattern image is detected on the drum-shaped photoconductor 61, on the intermediate transfer belt 5, or on the recording paper 20, but in the seventh embodiment, the pattern image is detected. A pattern image is detected on a plurality of carriers and fed back to image forming conditions. That is, the pattern image is detected on the photoreceptor 61 and the intermediate transfer belt 5, and the detected information is compared to correct the image forming conditions.
[0153]
The information of the pattern image detected on the intermediate transfer belt 5 is the information after the primary transfer (transfer from the photoconductor 61 to the intermediate transfer belt 5). Therefore, a disturbance due to the primary transfer process is added. Therefore, by comparing the information of the pattern image detected on the intermediate transfer belt 5 with the information of the pattern image detected on the photoconductor 61 one stage before, the amount of image deterioration in the primary transfer process can be determined. Become. That is, in the present embodiment, the amount of image deterioration in the primary transfer process obtained by comparing the information on the pattern image detected on the photoconductor 61 with the information on the pattern image detected on the intermediate transfer belt 5 is minimized. To correct the parameters of the primary transfer condition.
[0154]
In this embodiment, the locations of the optical sensors for detecting the pattern image are S1 and S2 in FIG. In an image forming apparatus having a plurality of image forming units as in this example, the information of the pattern image detected on the photoconductor 61 and the information of the pattern image detected on the intermediate transfer belt 5 are provided for each image forming unit. By comparing the above, it is possible to minimize the amount of image deterioration in the primary transfer step in each image forming unit.
[0155]
In addition, each unit that is not particularly described is configured and functions equivalently to the above-described first embodiment.
[0156]
As described above, according to the present embodiment, the detection output before and after the primary transfer of the pattern image by the detection unit is compared, so that the image deterioration amount due to the primary transfer process can be determined, and this is minimized. By controlling the image forming conditions, a high quality output image can be obtained.
[0157]
8. Eighth embodiment
In the above-described seventh embodiment, the pattern image is detected on the photoreceptor 61 and the intermediate transfer belt 5, and the detected information is compared to correct the image forming conditions. The pattern image is detected on the intermediate transfer belt 5 and on the recording medium (recording paper 20), and the detected information is compared to correct the image forming conditions.
[0158]
The information of the pattern image detected on the recording medium, that is, the recording paper 20 is the information after the secondary transfer (transfer from the intermediate transfer belt 5 to the recording paper 20). Therefore, a disturbance due to the secondary transfer process is added. Therefore, by comparing the information of the pattern image detected on the recording paper 20 with the information of the pattern image detected on the intermediate transfer belt 5 one stage before, the image deterioration amount in the secondary transfer process can be determined. That is, in the present embodiment, the amount of image deterioration in the secondary transfer process obtained by comparing the information of the pattern image detected on the intermediate transfer belt 5 with the information of the pattern image detected on the recording paper 20 is minimized. To correct the parameters of the secondary transfer conditions.
[0159]
In this embodiment, the arrangement positions of the optical sensors for detecting the pattern image are S2 and S3 in FIG. In the case of comparison for each color, an optical sensor is arranged at the S2 position of a plurality of image forming units, and one optical sensor is arranged at the S3 position for each color pattern, or one optical sensor is shared. Place. Further, when comparing the representative colors, the optical sensor arranged at the S2 position of any one of the plurality of image forming units and the optical sensor corresponding to the color used in that unit are arranged at the S3 position. Just fine. However, when comparing the representative colors, it is preferable to use the image forming unit on the downstream side (closer to the secondary transfer position) as much as possible in consideration of the influence of the primary transfer of the next stage color.
[0160]
Note that, as in each of the optical sensors used in the present embodiment, similar to the examples shown in FIGS. 43 to 48, appropriate ones may be used according to the color of the intermediate transfer belt 5 and the color of the pattern image. .
[0161]
In addition, each unit that is not particularly described is configured and functions equivalently to the above-described first embodiment.
[0162]
As described above, according to the present embodiment, the amount of image deterioration due to the secondary transfer process can be determined by comparing the detection outputs before and after the secondary transfer of the pattern image by the detection unit, and this is minimized. By controlling the image forming conditions as described above, a high-quality output image can be obtained.
[0163]
As described above, the embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto. The present invention can be applied to any image forming apparatus that outputs an image, such as a copying machine, a printer, a facsimile, a printing machine, and the like. Further, the arrangement position of the optical sensors in the image forming apparatus is also an example, and the optical sensors may be arranged at appropriate locations according to the apparatus configuration. The present invention can be applied not only to a full-color device, but also to a monochrome or a plurality (two-color, three-color, etc.) color device. Of course, the configurations of the developing device and the transfer device are not limited. The photosensitive member in the electrophotographic apparatus is not limited to a drum shape, but may be a belt shape. Further, the intermediate transfer member is not limited to the belt shape but may be a drum shape. Further, the present invention can be applied to a color image forming apparatus having a plurality of developing devices on one photoconductor.
[0164]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an image quality detection device capable of detecting the deterioration of granularity, which is a cause of image quality deterioration, and thereby perform image formation condition control with superior image quality. Can be.
[0165]
Further, according to the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus capable of performing appropriate image forming condition control when image quality deterioration is detected and image quality deterioration is confirmed. It can be used while maintaining quality until its real life. As a result, it is possible to greatly delay the life of the developer and the time for changing the photoconductor compared to the conventional one, and reduce the amount of the developer and the photoconductor to be discarded, and the image forming apparatus is also excellent in environmental friendliness. Can be realized.
[0166]
Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide an image quality control device and an image quality control method capable of performing appropriate image forming condition control when image quality deterioration is detected and image quality deterioration is confirmed. It can be used while maintaining quality until its real life. As a result, it is possible to greatly delay the life of the developer and the replacement time of the photoconductor as compared with the conventional case, and reduce the amount of the developer and the photoconductor to be discarded, which is extremely excellent in terms of environmental protection. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an image forming section of a dry two-component developing type full-color image forming apparatus in which a photosensitive drum as a latent image carrier according to a first embodiment of the present invention is arranged in tandem.
FIG. 2 is a diagram illustrating an entire dry-type two-component developing type full-color image forming apparatus in which a photosensitive drum as a latent image carrier according to a first embodiment of the present invention is arranged in tandem.
FIG. 3 is a diagram showing an initial image of a halftone image formed on a recording medium by the image forming apparatus of FIG. 2 having a 600 dpi writing system.
4 is a diagram showing an image of a halftone image formed on a recording medium after printing has been performed for a very long time under certain conditions by the image forming apparatus of FIG. 2 having a 600 dpi writing system.
FIG. 5 is a diagram showing the spatial frequency characteristics of visual perception by an average subject regarding density unevenness.
FIG. 6 is a diagram illustrating a schematic configuration of an image quality measuring apparatus for measuring minute density unevenness of an image and a control circuit of the image forming apparatus according to the first embodiment.
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a relationship between a distance (beam diameter) in a scanning direction and a light amount.
8 is a diagram showing an example of a configuration of an image forming process of an image forming apparatus in which the light reflection type sensor 10 of FIG. 6 is installed so as to face the surface of the photosensitive member immediately after the developing step of the image forming section of FIG.
FIG. 9 is a diagram showing a change in light amount (voltage) of the reflected light from the amplifier circuit.
FIG. 10 is a diagram showing a spatial frequency characteristic calculated by the fast Fourier transform (FFT) from the measurement result of FIG. 9;
FIG. 11 is a diagram illustrating a relationship between a visual noise amount and a spatial frequency.
FIG. 12 is a diagram illustrating a calculated total amount of visual noise.
FIG. 13 is a flowchart illustrating a control procedure for automatically controlling image forming conditions based on image quality information detected by the image quality measuring device.
FIG. 14 is a diagram illustrating an output voltage detected by applying a light beam emitted from an LED to an image pattern and guiding reflected light to a photoelectric conversion element.
FIG. 15 is a diagram illustrating a relationship between a sensor output voltage and an actual toner adhesion amount.
FIG. 16 is a diagram illustrating an output state of a toner adhesion amount fluctuation signal obtained by converting a voltage fluctuation into a toner adhesion amount fluctuation.
FIG. 17 is a diagram illustrating a power spectrum obtained by performing a fast Fourier transform (FFT) on a toner adhesion amount fluctuation signal and calculating an absolute value of a conversion signal obtained as a result.
18 is a diagram showing visual noise amounts obtained by weighting the power spectrum of FIG. 17 with the visual characteristics of FIG. 5 of spatial frequencies.
FIG. 19 is a diagram showing a granularity index obtained by integrating the visual noise amount obtained in FIG. 18 in a specific spatial frequency section.
FIG. 20 shows how the granularity index C and the average toner adhesion amount D change when the developing bias potential and the rotation speed of the developing roller are changed for an image pattern to be detected in a shipping state. FIG.
21 is a diagram illustrating a method of restoring the state of FIG. 20 to the state at the time of shipment when the state changes from the state of FIG. 20 due to aging.
FIG. 22 is a diagram illustrating another method of restoring the state of FIG. 20 to the state at the time of shipment when the state changes from the state of FIG. 20 due to aging.
FIG. 23 is a diagram illustrating an example of a pattern for detecting image quality corresponding to the pattern of FIG. 3;
FIG. 24 is a diagram illustrating an example of a halftone dot dither pattern for detecting image quality.
FIG. 25 is a diagram illustrating an example of a line dither pattern for detecting image quality.
FIG. 26 is a diagram showing another example of a line dither pattern for detecting image quality.
FIG. 27 is a diagram illustrating an example of a line dither pattern in which a repetition cycle of a dot array for detecting image quality cannot be defined.
FIG. 28 is a diagram illustrating an example of a random dither pattern in which a repetition period of a dot array for detecting image quality cannot be defined.
FIG. 29 is a diagram showing that image quality information may or may not be obtained depending on the scanning position when the beam diameter in a direction orthogonal to the scanning direction is small.
FIG. 30 is a diagram showing that image quality information may or may not be obtained depending on the scanning position when the beam diameter in the direction perpendicular to the scanning direction is small.
FIG. 31 is a schematic configuration diagram showing an image quality measuring device according to a second embodiment.
FIG. 32 is a diagram showing a modification of the image quality measuring device shown in FIG. 31.
FIG. 33 is a diagram illustrating an image forming unit of the image forming apparatus configured so that the image quality on each photoconductor and the image quality on the intermediate transfer belt can be detected by a pair of light emitting elements and light receiving elements.
FIG. 34 is a diagram illustrating a modification of the image forming unit and the image quality detecting unit illustrated in FIG. 33;
FIG. 35 is a view for explaining the fourth embodiment and is a diagram showing states of light emitting elements and light receiving elements when an LED array is used as a light source.
FIG. 36 is a view for explaining the fifth embodiment, in which a polygon mirror is used instead of a light emitting element when the writing exposure means in the image forming apparatus of FIG. 1 is a polygon scan method using an LD light source. And FIG.
FIG. 37 is a side view showing an example of a reflection type sensor for detecting a pattern image in the sixth embodiment.
FIG. 38 is a side view showing another example of the reflection type sensor for detecting a pattern image in the sixth embodiment.
FIG. 39 is a side view showing an example of a transmission type sensor for detecting a pattern image in the sixth embodiment.
FIG. 40 is a plan view showing an example of a pattern image according to the sixth embodiment and a graph showing its detection output.
FIG. 41 is a partial sectional view showing an installation position of an optical sensor according to a sixth embodiment.
FIG. 42 is a graph illustrating sensitivity characteristics of two types of photoconductors according to the sixth embodiment.
FIG. 43 is a schematic diagram showing a state of detecting a red pattern image on a black intermediate transfer belt according to the sixth embodiment.
FIG. 44 is a schematic diagram showing a state of detecting a cyan pattern image on a white intermediate transfer belt according to the sixth embodiment.
FIG. 45 is a schematic diagram illustrating a state in which a pattern image on the intermediate transfer belt of a specific color is detected by light having a wavelength that can be reflected from the belt according to the sixth embodiment.
FIG. 46 is a schematic diagram illustrating a state in which a pattern image on the intermediate transfer belt of a specific color is detected by light having a wavelength that cannot be reflected from the belt according to the sixth embodiment.
FIG. 47 is a schematic diagram showing a state in which a transmission type optical sensor detects a pattern image on a transparent intermediate transfer belt according to the sixth embodiment.
FIG. 48 is a schematic diagram illustrating a state of detecting a pattern image on a recording medium according to the sixth embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Image forming unit
5 Intermediate transfer belt
6 Imaging department
7 Exposure equipment
10, S1, S2, S3 sensor
20 Recording paper
61 Photoconductor (Photoconductor drum)
71 Polygon mirror
101 LED (light emitting element)
102 condenser lens
103 Photoelectric conversion element (light receiving element)
104 imaging lens
105 First optical fiber
106 second optical fiber
107 Objective lens
110 Image quality sensor
111, 111a, 111b Fiber unit
112, 112a, 112b Sensor unit
113 LED array
120 amplifier circuit
130 Arithmetic circuit
140 signal generation circuit
150 Image carrier
151, 151a, 151b Detection pattern
152 toner particles
153 Detection pattern (analog halftone)
153a Detection area
CON control circuit
MFP image forming apparatus
SP spot light

Claims

In an image quality detection device that detects image quality based on a predetermined image pattern formed on an image carrier,
A light emitting unit that irradiates a spotlight to the image carrier on which the image pattern and the pattern image are formed,
Scanning means for scanning the image pattern with the spot light,
Light receiving means for detecting the amount of light reflected or transmitted through the image pattern and the image carrier in the scanning process by the scanning means,
With
An image quality detection device, wherein a diameter dimension of the spot light in a scanning direction is set to be equal to or less than a reciprocal of a spatial frequency at which human visual sensitivity is maximized.

In an image quality detection device that detects image quality based on a predetermined image pattern formed on an image carrier,
A light emitting unit that irradiates a spotlight to the image carrier on which the image pattern and the pattern image are formed,
Scanning means for scanning the image pattern with the spot light,
Light receiving means for detecting the amount of light reflected or transmitted through the image pattern and the image carrier in the scanning process by the scanning means,
With
At least the beam size in the scanning direction defined by the distance between the points on both sides of the light beam at which the power per unit area of the spot light on the irradiation surface is reduced to 1 / e of the maximum value, An image quality detection device, wherein the sensitivity is set to be equal to or less than the reciprocal of the spatial frequency at which the sensitivity is maximized.

In an image quality detection device that detects image quality based on a predetermined image pattern formed on an image carrier,
A light emitting unit that irradiates a spotlight to the image carrier on which the image pattern and the pattern image are formed,
Scanning means for scanning the image pattern with the spot light,
Light receiving means for detecting the amount of light reflected or transmitted through the image pattern and the image carrier in the scanning process by the scanning means,
With
An image quality detecting device, wherein a diameter dimension in a scanning direction of the spot light is set to 1000 μm or less.

Calculating means for calculating and analyzing the light receiving amount variation value output from the light receiving means,
A signal generation unit that generates a signal for changing an image forming condition based on a result of the calculation and analysis by the calculation unit;
The image quality detecting device according to claim 1, further comprising:

5. The image quality detecting apparatus according to claim 4, wherein said calculating means converts a time-series light receiving amount variation value into a spatial frequency characteristic of an image.

The image quality detection device according to claim 4, wherein the calculation unit weights a calculated spatial frequency characteristic of the image with a visual spatial frequency characteristic.

7. The image quality detecting device according to claim 4, wherein said calculating means integrates the calculated spatial frequency characteristic of the image in an appropriate spatial frequency section.

7. The image quality detecting apparatus according to claim 6, wherein said calculating means integrates a spatial frequency characteristic calculated by weighting with a visual spatial frequency characteristic in an appropriate spatial frequency section.

4. The image quality detecting device according to claim 1, wherein the image pattern is a halftone image.

The halftone image is formed by a regular array of dots,
Regarding the repetition period z1 of the dot arrangement in the scanning direction (spatial frequency f1 = 1 / z1),
z1 <250 [μm]
Or f1> 4 [cycle / mm]
The image quality detecting device according to claim 9, wherein the following is satisfied.

11. The image quality detecting device according to claim 9, wherein the halftone image is a line dither pattern image.

11. The image quality detecting device according to claim 9, wherein the halftone image is a halftone dot dither pattern.

The image quality detection device according to claim 9, wherein the halftone image is a random dither pattern including error diffusion.

The image quality detection device according to claim 9, wherein the halftone image is an analog halftone pattern.

4. The image quality detecting device according to claim 1, wherein the scanning unit scans by moving the surface of the image carrier.

16. The image quality detecting device according to claim 15, wherein the scanning is performed in a direction intersecting a moving direction of the image carrier.

17. The image quality detecting device according to claim 15, wherein the scanning unit scans while moving the spot position.

18. The image quality detecting apparatus according to claim 15, wherein the scanning unit performs scanning by mechanically moving an irradiation position of a spot light by a single light source.

18. The image quality detection apparatus according to claim 15, wherein the scanning unit sequentially scans on and off of a plurality of light sources spatially arranged.

4. The image quality detecting device according to claim 1, further comprising an optical fiber for carrying light from said light emitting means to each scanning portion.

The image quality detection device according to claim 1, further comprising an optical fiber configured to carry light from each scanning portion to the light receiving unit.

An image quality detection device according to any one of claims 4 to 21,
Control means for setting image forming conditions based on the signal generated by the signal generation means,
Optical writing means for performing optical writing for forming an electrostatic latent image on the image carrier based on the input image information,
An image forming unit that forms a visible image on a recording medium based on an electrostatic latent image written by the optical writing unit and an image forming condition set by the control unit;
An image forming apparatus comprising:

23. The image forming apparatus according to claim 22, wherein the light projecting means and the optical writing means of the image quality detecting device are constituted by the same means.

24. The image forming apparatus according to claim 23, wherein the carrier is an electrostatic latent image carrier, and the electrostatic latent image carrier is moved in a direction opposite to a normal image forming operation.

23. The control device according to claim 22, wherein when the control of the image forming condition cannot suppress the deterioration of the image quality, the control unit instructs replacement of a component and / or a developer constituting the image forming unit. The image forming apparatus as described in the above.

In an image quality control device that detects image quality based on a predetermined image pattern formed on an image carrier and controls image quality according to the detected deterioration of image quality,
Image pattern forming means for forming the image pattern on the image carrier,
At least a diameter in the scanning direction, a light irradiating unit that irradiates a spot light set to be equal to or less than a reciprocal of a spatial frequency at which human visual sensitivity is maximized,
A light amount detection unit that scans the image pattern with a spot light irradiated from the light irradiation unit, and detects a light amount reflected or transmitted through the image pattern and the image carrier in a scanning process of the spot light,
Control means for controlling the image forming process based on the detected light quantity so as to control the image quality so as to maintain a predetermined level or more,
An image quality control device comprising:

At least the radial dimension of the spot light in the scanning direction is between points on both sides of the light beam where the power per unit area of the spot light on the irradiation surface with respect to the formed image pattern is reduced to 1 / e of the maximum value 27. The image quality control device according to claim 26, wherein the image quality control device is defined by a distance.

In an image quality detection method for detecting image quality based on a predetermined image pattern formed on an image carrier,
Forming the image pattern on the image carrier,
At least the radial dimension in the scanning direction, irradiate spot light set to be the reciprocal of the spatial frequency or less where human visual sensitivity is maximum,
Scanning the image pattern with the spot light,
In the scanning process of the spot light, the amount of light reflected or transmitted through the image pattern and the image carrier is detected,
Controlling the image forming process based on the detected light amount so that the image quality is maintained to be equal to or higher than a preset level,
An image quality control method characterized by the following.

At least the radial dimension of the spot light in the scanning direction is between points on both sides of the light beam where the power per unit area of the spot light on the irradiation surface with respect to the formed image pattern is reduced to 1 / e of the maximum value 29. The image quality control method according to claim 28, wherein the image quality is defined by a distance.