JP2004086013A - センサのシェーディング補正方法、補正装置およびカラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】白基準を設けること無しにトナーパッチの色味を正確に検出しセンサのシェーディング補正を行うことのできる、センサのシェーディング補正方法、センサのシェーディング補正装置、画像形成装置を提供する。
【解決手段】転写材上に形成した濃いＫトナーパッチ１０１からの反射光を検出し（Ｓ２）、検出されたデータにもとづきセンサのシェーディング補正値を算出し（Ｓ３）、色安定化のためのトナーパッチ検出（Ｓ５）の際に、前記シェーディング補正値で補正する（Ｓ６）。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式，静電記録方式等の複写機，プリンタなどのカラー画像形成装置およびカラー画像形成装置に用いられるセンサに関し、特にそのシェーディング補正に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８（ａ）はフォトダイオードを用いた、トナーパッチからの反射光を検出するセンサの例である。図８（ｂ）はフォトダイオードの出力電流を電圧に変換する回路の例である。２０１（２０１−Ｒ，２０１−Ｇ，２０１−Ｂ）はフォトダイオードであり、それぞれＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ２０２（２０２−Ｒ，２０２−Ｇ，２０２−Ｂ）を透過した光を受光する。１０５は光源となるＬＥＤで、１０４は転写材１上に形成された検出対象のトナーパッチである。トナーパッチ１０４からの反射光２０３のうちＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ２０２を透過した成分が、フォトダイオード２０１に入射し、それぞれのフォトダイオードごとにフォトカレントを発生させる。フォトカレントは抵抗２０４（２０４−Ｒ，２０４−Ｇ，２０４−Ｂ）により電圧に変換され、アンプ２０５（２０５−Ｒ，２０５−Ｇ，２０５−Ｂ）で増幅され出力電圧Ｖ２０６（Ｖ２０６−Ｒ，Ｖ２０６−Ｇ，Ｖ２０６−Ｂ）となる。
【０００３】
図９はトナーパッチからの反射光を検出する別のセンサの構成例である。本センサと図８のセンサの違いは、カラーフィルタを用いず回折格子２０８で分光した光をｎ画素から成るフォトダイオードアレイ２０７（２０７−１〜２０７−ｎ）で検出していることにある。これらのセンサを用いることにより転写材上のトナーパッチの色（Ｒ，Ｇ，Ｂ成分や分光された波長領域ごとの出力）を検出することができる。
【０００４】
一方、中間転写体を用いる電子写真方式の画像形成装置を例にとると、環境の変化や長時間の使用による装置各部に変動が生じると、得られる画像の濃度や色度が変動してしまう。特にカラー画像形成装置の場合、わずかな濃度変動でもカラーバランスが崩れてしまう恐れがあるので、常に一定の濃度，階調性を保つ必要がある。
【０００５】
そこで、各色のトナーに対して、絶対湿度に対応した数種類の露光量や現像バイアスなどのプロセス条件、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）などの階調補正手段をもち、温湿度センサによって測定された絶対湿度に基づいて、その時のプロセス条件や階調補正値を選択している。また、使用中に装置各部に変動が起こっても一定の濃度，階調性，色味が得られるように、各色のトナーで濃度を検出するためのトナー像（以下パッチまたはトナーパッチという）を中間転写体上に作成し、このパッチを光学センサで検知し、その結果より露光量，現像バイアスなどのプロセス条件にフィードバックをかけて濃度制御を行うことで安定した画像を得るようにしている。
【０００６】
【関連の技術】
さらに、本出願人は、前記濃度検知センサではフィードバックの対象外となる転写，定着の影響や、検出できない混色時の影響を含めてフィードバックをかけるため、転写材上に定着されたパッチの色味を検出するセンサを提案しており、このセンサの検出結果を基にプロセス条件や、画像処理にフィードバックをかけ、さらなる画像の色安定化を図るようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、カラー画像形成装置において安定した画像を得るため、図８や図９に示す従来例のセンサを用いて、定着後の転写材上のパッチの色味を検出する場合次のような問題がある。
【０００８】
まず、図８（ａ）に示す複数のカラーフィルタとフォトダイオードを用いて色味を検出する場合も、図９に示すパッチからの反射光を回折格子やプリズムで分光した光を複数のセンサで検出し、パッチの色味を検出する場合も、センサの感度ばらつきや、ＩＶ（電流−電圧）変換抵抗の抵抗値のばらつき、カラーフィルタの透過率のばらつき、パッチ位置やセンサ位置における光量ばらつきにより、検出される色に誤差が発生してしまう。
【０００９】
一般のセンサではこれらのばらつきに対して、シェーディング補正を実施することにより補正している。すなわち白の基準板からの反射光を読み取り、センサの各画素からの出力が、一定になるような係数を画素ごとに求めて記憶しておき、この係数を用い個別の検出結果を補正している。しかし、画像形成装置内ではトナーによる汚れや基準板の色の経時変化により、長期間にわたり安定した色味に基準板を保ちつづけることが難しいだけでなく、白基準を用意すること自体コストアップにつながる。また、転写材を基準にすることも考えられるものの、転写材の色は必ずしも白ではなく、色味を検出するセンサの基準として用いるのは問題がある。
【００１０】
このように、従来のシェーディング補正方法ではコストが上昇すると共に、安定してシェーディング補正ができ無いため、検出された情報の精度が低下してしまい、この情報に基づいて制御を行う画像形成装置の色安定化制御の精度が低下してしまうという問題がある。
【００１１】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、白基準を設けること無しにトナーパッチの色味を正確に検出しセンサのシェーディング補正を行うことのできる、センサのシェーディング補正方法、センサのシェーディング補正装置、カラー画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、転写材上に形成した濃いＫ（黒）トナーパッチからの反射光にもとづきセンサのシェーディング補正をするようにしている。詳しくは、センサのシェーディング補正方法を次の（１）ないし（７）のとおりに構成し、センサのシェーディング補正装置を次の（８）のとおりに構成し、カラー画像形成装置を次の（９）のとおりに構成する。
【００１３】
（１）転写材上に形成された画像の色味を検出するセンサのシェーディング補正方法であって、転写材上に形成した濃いＫトナーパッチからの反射光を前記センサで検出し、検出されたデータにもとづき前記センサのシェーディング補正を行うセンサのシェーディング補正方法。
【００１４】
（２）前記（１）記載のセンサのシェーディング補正方法において、前記Ｋトナーパッチの濃度が光学濃度１以上であるセンサのシェーディング補正方法。
【００１５】
（３）前記（１）記載のセンサのシェーディング補正方法において、前記センサは、可視光全体にわたるスペクトルを持つ光源と、３つ以上の分光特性をもつフィルタをそれぞれ備えた画素からなるセンサであり、前記濃いＫトナーパッチからの反射光を検出し、各画素の出力が、光源の発光スペクトル，センサの分光感度，フィルタの分光透過率，Ｋトナーの分光反射率から計算される所定の出力比になるような補正係数を求め、転写材上に形成された画像の色味を検出する際に、前記補正係数を用いてセンサ出力を補正するセンサのシェーディング補正方法。
【００１６】
（４）前記（１）記載のセンサのシェーディング補正方法において、前記センサは、可視光全体にわたるスペクトルを持つ光源と、分光手段と、この分光手段により分光された光が入射する複数の画素からなるセンサであり、濃いＫトナーパッチからの反射光を検出し、各画素の出力が光源の発光スペクトル、センサの分光感度、Ｋトナーの分光反射率、各画素に入射する波長領域から計算される所定の出力比になるような補正係数を求め、転写材上に形成された画像の色味を検出する際に、前記補正係数を用いてセンサ出力を補正するセンサのシェーディング補正方法。
【００１７】
（５）前記（１）記載のセンサのシェーディング補正方法において、前記センサは、３つ以上の異なるスペクトルを持つ光源と、１つないしは分光感度の等しい２つ以上の画素からなるセンサであり、濃いＫトナーパッチからの反射光を検出し、各光源に対応した各画素の出力が、光源の発光スペクトル、センサの分光感度、Ｋトナーの分光反射率から計算される所定の出力比になるように個別に補正係数を求め、転写材上に形成された画像の色味を検出する際に、前記補正係数を用いてセンサ出力を補正するセンサのシェーディング補正方法。
【００１８】
（６）前記（１）ないし（５）のいずれかに記載のセンサのシェーディング補正方法において、前記センサは入射光を電圧に変換する際の増幅率が可変か、または、電圧に変換した後増幅率可変のアンプで増幅するものであり、前記センサのシェーディング補正情報を取得する際は増幅率を相対的に大きく設定し、転写材上に形成された画像の色味を検出する際は増幅率を相対的に小さく設定するセンサのシェーディング補正方法。
【００１９】
（７）前記（１）ないし（５）のいずれかに記載のセンサのシェーディング補正方法において、前記センサは入射光により発生する電荷を所定時間蓄積した後読み出す電荷蓄積型のセンサであり、前記センサのシェーディング補正を行う際は蓄積時間を相対的に長く設定し、転写材上に形成された画像の色味を検出する際は蓄積時間を相対的に短く設定するセンサのシェーディング補正方法。
【００２０】
（８）転写材上に形成された画像の色味を検出するセンサのシェーディング補正装置であって、転写材上に形成した濃いＫトナーパッチからの反射光を前記センサで検出した際のデータにもとづき前記センサのシェーディング補正を行うシェーディング補正手段を備えたセンサのシェーディング補正装置。
【００２１】
（９）転写材上に形成された画像の色味を検出するセンサと、請求項８記載のセンサのシェーディング補正装置とを備えたカラー画像形成装置。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を“センサのシェーディング補正方法”および“カラー画像形成装置”の実施例により詳しく説明する。
【００２３】
【実施例】
（実施例１）
以下図面を参照して、本発明にかかる“センサのシェーディング補正方法”の実施例を説明する。また、シェーディング補正に引き続く色安定化のためのパッチ検出に関する説明をする。なお、色味を検出するセンサの場合や、単に光の強度やセンサの感度だけでなく、波長の変動も誤差要因となるため、ここではセンサの感度ばらつき、光源の発光特性のばらつき、センサの検出位置における光量むら、フィルタの分光透過率のばらつき等をまとめて補正することを、シェーディング補正と定義する。
【００２４】
図１（ａ）に補正に用いるパッチの例を、図１（ｂ）には補正のフローを示す。図２には転写材上のＫ（黒）トナーパッチのトナー量と反射率の関係を示す。なお、トナーパッチからの反射率を検出するセンサとしては、図８に示したフォトダイオードアレイにＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタをつけたセンサの場合を例にとって説明する。
【００２５】
まず図２を説明する。図中の３つの特性は転写材が異なる場合の転写材上のトナー量と反射率の関係を示す。特性１１１はこの中で一番反射率が高い（すなわち白い）転写材を用いた場合に相当する。一方特性１１３はこの中では最も反射率が低い転写材を用いた場合に相当する。特性１１２はその中間である。トナー量が少ない場合、Ｋトナーパッチの反射率は転写材の影響を受けて図２に示す特性のようにばらつく。しかし、光学濃度が１といったようにある程度トナーの量が増えてくると、転写材が見えなくなり、Ｋトナーパッチを構成するカーボンブラックからの反射光が殆どとなるため、下地の転写材によらない特性となる。この特性を利用して本発明ではコストアップ原因となり、色の状態を維持することの難しい白基準や、紙種により大きく色味や反射率の異なる転写材を基準として用いること無しに、濃いＫトナーパッチをセンサの出力バラツキの検出に用いる。なお、ＣＭＹといったＫ以外のトナーの場合、転写材の影響を受けない程度のトナー量を載せたとしても転写や定着の影響を受け色味が微妙に変化するため、Ｒ，Ｇ，Ｂ各センサの出力を所定の比率に調整する必要のある色を検出するセンサの基準としては好ましくない。
【００２６】
図１を用いてシェーディング補正方法と色安定化のためのパッチ検出方法を説明する。１０２は転写材の領域の一部、ないしは色安定制御のために検出するパッチの中でもっとも反射率の高いパッチであり、光量制御を行う領域を示す。まず検出する反射率が最大となるパッチないしは転写材で、センサの出力が最大に取れるように光量調整しておくことにより、センサのダイナミックレンジを最も有効に利用することができる。
【００２７】
図１（ｂ）のフローのステップ１（図ではＳ１と表記する、以下同様）において、センサが飽和しない範囲で適度な大きさの信号が得られるように光量制御を行う。光量制御は必ずしも実施する必要は無いものの、センサのダイナミックレンジを有効に利用するため実施したほうが望ましい。各カラーフィルタに対応したセンサ出力Ｖｉ（ｉ　＝　Ｒ　ｏｒ　Ｇ　ｏｒ　Ｂ）は次式のように表現できる。
Ｖｉ＝ａ×Ｐ×Ｓｉ×Ｆｉ×Ｒｔ……………式（１）
ここで、Ｐは光源の光量、Ｓｉ（ｉ＝Ｒ，Ｇ，Ｂ）は各センサの感度、Ｆｉ（ｉ＝Ｒ，Ｇ，Ｂ）は各センサに対応するフィルタの透過係数、Ｒｔは転写材の反射率、ａは比例係数である。
【００２８】
ステップ１ではセンサがトナーパッチの存在している場合より反射率の高い転写材表面１０２を見ている。このとき、センサの出力の最大値となる画素が、飽和しない範囲でできるだけ大きくなるようにＬＥＤに流す電流、すなわち式（１）の光量Ｐを調整する。具体的には、センサ出力が１画素でも飽和レベルに達しているときは電流を減らし光量を下げる。センサ出力の最大値が、飽和レベルに対して小さい場合は、ＬＥＤに流す電流を増加させ光量を増加させる。
【００２９】
ステップ２でセンサは濃いＫトナーのパッチ１０１からの反射光を検出し、センサのシェーディング補正を行うためのデータを取得する。濃いＫトナーパッチの目安としては光学濃度１以上の濃さである。この場合、図２に示すように転写材の表面がＫトナーで覆われ転写材の色の違いによる影響を殆ど受けないため、Ｋトナーの安定した分光反射率にもとづく反射光をセンサに入射させることができる。ここで検出される濃いＫトナーパッチを検知した際のＲ，Ｇ，Ｂフィルタに対応した各画素の出力は下記のよう表現できる。
Ｖｒ（Ｋ）＝ａ×Ｐｃ×Ｓｒ×Ｆｒ×ＲＫ……………式（２）
Ｖｇ（Ｋ）＝ａ×Ｐｃ×Ｓｇ×Ｆｇ×ＲＫ……………式（３）
Ｖｂ（Ｋ）＝ａ×Ｐｃ×Ｓｂ×Ｆｂ×ＲＫ……………式（４）
ここでＰｃはステップ１での光量調整後の光源の光量、ＲＫは濃いＫトナーパッチの反射率である。
【００３０】
ステップ３でシェーディング補正用の補正値の算出を行う。カラーフィルタがついている場合、理想的な条件でもそれぞれのフィルタに対応したセンサ出力は一定にはならず、検出対象のパッチの分光反射率，光源の発光スペクトル，カラーフィルタの透過特性，センサの分光感度によって異なった値になる。従ってシェーディング補正は対応するフィルタ毎に異なった所定の値に補正するか、センサ出力はすべて一定値に補正した後、信号処理の段階で前記要因を考慮して計算する必要がある。後者でも補正は可能であるものの、２度手間となり効率が良くない。ここでは前者に関して、Ｒフィルタのついたセンサ出力に他のセンサ出力を合わせる場合を代表して説明する。
【００３１】
センサを構成する部品の光学特性とトナーの分光反射率にもとづき、理想的なＫトナーからのＲ，Ｇ，Ｂ各画素の出力比ｘ：ｙ：ｚをあらかじめ求めておく。センサの感度ばらつき等の要因で前記センサの出力がばらついて式（２），式（３），式（４）の比が
Ｖｒ（Ｋ）：Ｖｇ（Ｋ）：Ｖｂ（Ｋ）＝ｘ：ｙ×ｃ１：ｚ×ｃ２………式（５）
となる場合、式（２）〜式（５）から式（６），式（７）のようにばらつきを表す係数ｃ１，ｃ２の逆数１／ｃ１、１／ｃ２を求めて測定値にかけあわせれば、ばらつき分を補正することができる。
１／ｃ１＝ｙ×Ｖｒ（Ｋ）／ｘ×Ｖｇ（Ｋ）……………式（６）
１／ｃ２＝ｚ×Ｖｒ（Ｋ）／ｘ×Ｖｂ（Ｋ）……………式（７）
ステップ４でこの補正係数１／ｃ１，１／ｃ２を画像形成装置内の記憶手段（図示せず）に記憶しておく。この後、ステップ５で画像形成装置の色安定化のためのパッチ１０４の検知を実施し、ステップ６で記憶手段に格納されたデータを用いて検知されたデータの補正を行い、ステップ７で所定のパッチ数の検知が終了したことを判断しパッチの検出を終了する。
【００３２】
なお、Ｒ，Ｇ，Ｂのフィルタのついたセンサが各１つではなく、フィルタ毎にそれぞれ複数の画素からセンサが構成されている場合でも同様の補正が可能である。一例として光量調整後、全てのセンサの最大出力となるビットの出力（Ｖｍとする）をターゲットとし、同じ色のカラーフィルタのついた他のセンサの出力がＶｍとなるようにセンサ毎に補正係数を求める。次に他の色のカラーフィルタがついた各センサの画素についてそれぞれ基準出力Ｖｍとの比率が、理想的な濃いＫトナーパッチからの反射光を検知した場合のＲ，Ｇ，Ｂ出力の比ｘ：ｙ：ｚとなるように画素毎に補正係数を求めればよい。
【００３３】
また、図９に示した分光方式のセンサについても同様の方法で補正が可能である。Ｒ，Ｇ，Ｂのフィルタを用いた場合との差は、理想的な濃いＫトナーパッチからの反射光が分光された後、センサに入射するため、各センサの理想的な出力比を求める際、検出対象の分光反射率，光源の発光スペクトル，センサの分光感度は使用するものの、カラーフィルタの分光透過率の項目が無くなり、代わりに各センサに入射するスペクトルの幅ごとに出力を計算することになる点である。
【００３４】
さらに、一種類の分光特性をもった１つ以上の画素からなるセンサに対して、Ｒ，Ｇ，ＢのＬＥＤといった複数の光源を設け、それぞれの光源を別々に発光させ、それぞれの光源に対応したセンサ出力に基づいて転写材上のトナーの色味を検出するようなセンサの場合でも、濃いＫトナーパッチからの反射光を検出することにより、光源の分光特性のばらつきや、センサが複数画素から成る場合は感度ばらつきを、前記例と同様に補正することができることは言うまでも無い。
【００３５】
以上説明したように、本実施例によれば、トナーパッチの色味や濃度を検出するＲＧＢといったカラーフィルタ、または、回折格子やプリズムで分光する方式のセンサばらつきを、転写材の影響を受けない濃いＫトナーパッチからの反射光にもとづき補正することにより、白基準を設けること無しにトナーパッチの色味を正確に検出するにことを可能とし色再現性のよいカラー画像形成装置を提供することができる。濃いＫトナーパッチは、転写材の影響を受けず、また高価で汚れる可能性のある白基準を設けることなしに、センサの補正を行う基準反射物として作用する。
【００３６】
（実施例２）
実施例１で説明した濃いＫトナーパッチ１０１からの反射光を検出する場合、通常のパッチからの反射光を検出する場合に比べて信号レベルが小さくなり、ＡＤ変換する際に量子化誤差の影響が受けやすくなるなどして、Ｓ／Ｎが悪くなるという問題がある。ここでは、この問題を改善した“シェーディング補正方法”を説明する。
【００３７】
まず、図８（ａ）に示したように、フォトダイオードやフォトトランジスタで発生した光電流をＩＶ変換して読み出すタイプのセンサの場合、通常のパッチを検出する際とばらつき補正用に濃いＫトナーパッチを検出する際で、読み出しゲインを変えることを特徴とする。ひとつのフィルタ（ここではＲ）に対応した画素について本実施例を説明する回路を図３に示す。制御信号ＳＥＬによりＩＶ変換用の抵抗値を切り替えられるようにしている。フォトダイオード２１１−Ｒはアノード側がＧＮＤに接続され、カソード側は、オペアンプ２１５−Ｒの反転入力端子と、アナログスイッチ２１４−Ｒの一方の端子と、抵抗２１２−Ｒの一端に接続されている。オペアンプの非反転入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆが接続される。アナログスイッチ２１４−Ｒの他方の端子に接続された抵抗２１３−Ｒの他端と、抵抗２１２−Ｒの他端とオペアンプの出力端子が接続され、ＩＶ変換された信号２１７−Ｒの出力となる。通常のトナーパッチを検出する場合はアナログスイッチの制御信号ＳＥＬがアナログスイッチをオンさせる論理とする。アナログスイッチの抵抗値が抵抗２１３−Ｒの抵抗値より十分無視できるほど小さいとすると、抵抗２１３−Ｒと抵抗２１２−Ｒが並列接続された抵抗値により、フォトダイオード２１１−Ｒで発生した光電流をＩＶ変換することになる。出力は暗時にはＶｒｅｆであり、光量が増すにつれて大きくなる。
【００３８】
一方、反射率の低い濃いＫのパッチを検出しシェーディング補正する場合、アナログスイッチ２１４−Ｒをオフするよう制御信号ＳＥＬの論理を設定し、抵抗２１２−ＲのみでＩＶ変換を行う。この場合抵抗値が２１２−Ｒと２１３−Ｒの並列の場合より大きくなるため、ＩＶ変換時のゲインが増加し、反射率が低くフォトダイオードで発生する光電流が相対的に減少した場合でも十分大きな信号振幅を取ることができ、ＡＤ変換時の量子化誤差やノイズによる誤差の影響が軽減される。
【００３９】
濃いＫトナーのパッチからの反射光を検出する際、ゲインを大きくする読み出し方法であれば、図３に示したオペアンプを利用したフォトダイオードの読み出し方法に限らず、同様の効果が期待できることは言うまでも無い。例えば従来例の図８の抵抗２０４−Ｒと並列に抵抗とスイッチを設け、スイッチのオン・オフでＩＶ変換の際のゲインを変える方法でも良い。
【００４０】
また、ＩＶ変換した後、ＡＤ変換する前に図４に一例を示す可変ゲインアンプ設け、ＩＶ変換された信号を増幅しても良いことは言うまでもない。
【００４１】
図４において、具体的にはシェーディング補正用に濃いＫトナーパッチからの反射光に対応した信号を読み出す際には、制御信号ＣＯＮＴの論理をアナログスイッチ２２５がオフするように設定する。抵抗２２２，２２３，２２４の抵抗値をそれぞれＲ１，Ｒ２，Ｒ３としたとき、アナログスイッチ２２５のオン抵抗がＲ３に対して無視できるくらい小さい場合、ゲインは１＋Ｒ２／Ｒ１となる。一方、通常のパッチを読み出す場合はアナログスイッチ２２５をオンさせるようにＣＯＮＴの論理を設定する。この場合のゲインは１＋（Ｒ２／／Ｒ３）／Ｒ１となる。ここでＲ２／／Ｒ３＝（Ｒ２×Ｒ３）／（Ｒ２＋Ｒ３）でＲ２とＲ３の並列時の合成抵抗である。前者のゲインは後者のゲインより大きくなり、濃いＫトナーパッチを検出する場合は信号の増幅率を大きくして読み出すことができる。
【００４２】
以上説明したように、本実施例によれば、濃いＫトナーパッチからの反射光にもとづきセンサのばらつきを補正する際、通常のパッチの検出よりも読み出しゲインを上げることにより、反射率の低い濃いＫトナーパッチからの信号の検出時の量子化誤差やノイズの影響を低減し、より正確な検出が可能となる。
【００４３】
（実施例３）
センサとしてＣＭＯＳセンサやＣＣＤのように、発生した光電流を所定時間蓄積した後読み出す形式のセンサを使用する場合、蓄積時間を変化させることにより、濃いＫトナーパッチパッチからの反射光を検出する際の信号レベルの低下を防ぐことができ精度の高い検出が可能となる。ここでは、蓄積型センサを用いた“シェーディング補正方法”を説明する。
【００４４】
まず、図５を用いて蓄積型センサの一例を説明する。１２１は本出願人により提案されているバイポーラタイプの蓄積型センサＢＡＳＩＳ（Ｂａｓｅ　Ｓｔｏｒｅｄ　Ｉｍａｇｅ　Ｓｅｎｓｏｒ）の１画素の等価回路図の例である。１２４は光を検出する高電流増幅率のバイポーラトランジスタであり、１２５はベース−コレクタ間の容量で電荷を蓄積する役割を果たす。１２６はベースリセット信号φｂｒにもとづきベース電圧をＶｂｂにリセットするＰＭＯＳＦＥＴ、１２７はエミッタリセット信号φｅｒにもとづきエミッタリセットを行うＮＭＯＳＦＥＴ、１２８は転送信号φｔにもとづき各センサの出力を容量１２９に一括して転送するためのＮＭＯＳＦＥＴ、１３０は容量１２９に転送された電荷をシフトレジスタ１３２の出力φｓｒ１に応じて出力ラインＶｏｕｔに出力するためのＮＭＯＳＦＥＴ、１３１は出力ラインリセット信号φｈｒにもとづき出力ラインＶｏｕｔを電圧ＶｈｒにリセットするためのＮＭＯＳＦＥＴである。図５では本センサをＲ，Ｇ，Ｂ各色に対応して３画素分（１２１，１２２，１２３）設けており、各画素の表面にオンチップカラーフィルタを設けることにより、反射光のうちＲ，Ｇ，Ｂ３色の信号を検出することが可能となる。出力ラインＶｏｕｔに出力された信号をＡＤ変換することにより、トナー面で反射した反射光のうちＲ、Ｇ、Ｂの各波長に対応した光を所定時間蓄積した信号を得ることができる。なお、各駆動信号は画像形成装置の動作を制御するＣＰＵ等（図示せず）から供給される。
【００４５】
図６のタイミングチャートを用いて本実施例における蓄積型センサの動作を説明する。
【００４６】
転写材１（ここでは紙とする）に被検出用パッチを形成する。ΦＬをハイとし光源をオンした後、時間Ｔ１からＴ２で光量調整を実施する。すなわち所定の蓄積時間ｔｓ１の間蓄積した信号を読み出し、転写材１からの反射光を検出する。この出力にもとづきセンサ出力の最大値がｔｓ１の蓄積時間に対して飽和しない範囲で、充分大きな振幅を取れるように光量を調整する。具体的には図示しない光源であるＬＥＤに流す電流を増減させる。Ｔ２からＴ３で濃いＫパッチからの反射光を検出する。この場合、濃いＫパッチ１０１は転写材１に比べて充分反射率が小さいので蓄積時間をｔｓ２（ｔｓ２＞ｔｓ１）とし、センサ出力の振幅を大きく取ることにより、ＡＤ変換時の量子化誤差やノイズによる誤差の割合を低減させる。次にＴ３以降では、一連の色安定化のためのパッチ１０４を蓄積時間ｔｓ１で検出する。このようにして得られたデータは蓄積時間の差を考慮して（例えばＡ／Ｄ変換された後の濃いＫパッチからの信号にｔｓ１／ｔｓ２をかける）シェーディング補正を実施する。
【００４７】
なお、蓄積型のセンサは次のように動作する。最初に所定のパルス幅のセンサリセットパルスφｂｒとφｅｒを生成しセンサのリセットを行う。すなわち時間ｔ１でφｂｒをロウとするとＰＭＯＳＦＥＴ１２６がオンしトランジスタ１２４のベースはＶｂｂにリセットされる。時間ｔ２でφｅｒをハイとするとＮＭＯＳＦＥＴ１２７がオンしトランジスタ１２４のエミッタはほぼＶｅｂにリセットされ、トランジスタ１２４のベース電位はエミッタ電位に応じて低下する。時間ｔ３でφｅｒをロウとするとトランジスタ１２４はエミッタ，ベースともフローティング状態となりセンサは蓄積を開始する。
【００４８】
所定の蓄積時間（ｔｓ１またはｔｓ２）経過後、時間ｔ４からｔ５においてφｔをハイとし蓄積された信号を容量１２９に転送し蓄積を終了する。その後ｔ６以降でシフトレジスタ１３２を動作させ、ＮＭＯＳ１３０をオンし、センサの出力をＶｏｕｔに読み出す。読み出された信号はＡＤ変換器（図示せず）でＡＤ変換され画像形成装置の動作を制御するＣＰＵ（図示せず）のメモリに収納される。
【００４９】
１つのセンサの出力を読み出した後、出力ラインはφｈｒをハイとすることによりＮＭＯＳＦＥＴ１３１によってＶｈｒにリセットされる。シフトレジスタ１３２は次々にφｓｒ２，φｓｒ３をオンし引き続くＧ，Ｂのフィルタ対応したセンサ出力を読み出す。これをパッチの間隔ごとに繰り返すことにより、シェーディング補正用のデータおよび色味安定化のためのデータを取得することができる。
【００５０】
以上説明したように、本実施例によれば、ばらつき補正用の濃いＫトナーのパッチからの信号を検出する際、色味検出用パッチからの信号を検出するときより蓄積時間を長くすることにより、センサ出力を大きくし、反射率の低い濃いＫトナーパッチからの信号検出時の量子化誤差やノイズの影響を低減しより正確な検出が可能となる。
【００５１】
（実施例４）
図７に、本発明にかかるシェーディング補正を行うトナーの色味検知用センサを備えた、実施例４である“カラー画像形成装置（カラーレーザプリンタ）”の構成を示す。本カラー画像形成装置は、画像形成部において画像信号に基づいて形成される画像光により静電潜像を形成し、この静電潜像を現像して可視画像を形成し、更に、このカラー可視画像を記録媒体である転写材へ転写し、ついでカラー可視画像を定着させるものである。
【００５２】
画像形成部は、現像色の数だけ並置したステーション毎の感光ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ、一次帯電手段としての注入帯電手段７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ、現像手段８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋ、トナーカートリッジ１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ、中間転写体１２、給紙部２，３、転写部９および定着部１３によって構成されている。
【００５３】
感光ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋは、アルミシリンダの外周に有機光導伝層を塗布して構成し、図示しない駆動モータの駆動力が伝達されて回転するもので、駆動モータは感光ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋを画像形成動作に応じて反時計周り方向に回転させる。感光ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋへの露光光はスキャナ部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋから送られ、感光ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの表面に選択的に露光することにより、順次静電潜像が形成される。
【００５４】
一次帯電手段として、ステーション毎にイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の感光ドラムを帯電させるための４個の注入帯電器７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋを備え、各注入帯電器にはスリーブ７ＹＳ，７ＭＳ，７ＣＳ，７ＫＳが具備されている。
【００５５】
現像手段として、前記静電潜像を可視化するために、ステーション毎にイエロー（Ｙ），マゼンダ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の現像を行う４個の現像器８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋとを備え、各現像器にはスリーブ８ＹＳ，８ＭＳ，８ＣＳ，８ＣＫが設けられている。なお、各々の現像器は装置本体に対して脱着可能に取り付けられている。
【００５６】
中間転写体１２は、駆動ローラ１８ａ、および従動ローラ１８ｂ，１８ｃに張設された無端ベルト体であって、感光ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋに接触しており、カラー画像形成時に時計周り方向に回転し、各色用の一次転写ローラ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋの作用によって順次転写を受ける。
【００５７】
給紙手段（給紙口）としての給紙カセット２または給紙トレー３には転写材１が収容されており、転写材１は給紙ローラ４および搬送ローラ２４などにより構成される搬送路２５を搬送されてレジストローラ２３に到達する。これはレジ前センサ１９によって検知される。
【００５８】
画像形成時には、レジ前センサ１９によって中間転写体１２上のカラー可視画像が転写領域に到達するタイミングを合わせられて、所定時間、転写材１の搬送を停止させる。転写材１がレジストローラ２３から転写領域に給紙され、中間転写体１２に２次転写ローラ９が接触して転写材１を狭持搬送することにより転写材１に中間転写体１２上のカラー可視画像を同時に重畳転写する。
【００５９】
２次転写ローラ９は、中間転写体１２上にカラー可視画像を重畳転写している間は実線にて示すように中間転写体１２に当接させるが、印字処理終了時は、点線にて示す位置に離間する。
【００６０】
定着部１３は、転写材１を搬送させながら、転写されたカラー可視画像を定着させるものであり、転写材１を加熱する定着ローラ１４と転写材１を定着ローラ１４に圧接させるための加圧ローラ１５とを備えている。定着ローラ１４と加圧ローラ１５は中空状に形成され、内部にそれぞれヒータ１６，１７が内蔵されている。すなわち、カラー可視画像を保持した転写材１は定着ローラ１４と加圧ローラ１５により搬送されるとともに、熱および圧力を加えることによりトナーが表面に定着される。
【００６１】
可視画像定着後の転写材１は、その後図示しない排出ローラによって図示しない排紙部に排出して画像形成動作を終了する。転写材１の定着部１３からの排紙は定着排紙センサ２０によって検知される。
【００６２】
クリーニング手段２１は、中間転写体１２上に形成された４色のカラー可視画像を転写材１に転写した後の廃トナーを蓄える。
【００６３】
色ずれ検出手段２２は転写材１上に色ずれ検出パッチを形成し、各色間の主走査，副走査方向のずれ量を検出し、画像データを微調整することにより色ずれ低減させるようにフィードバックをかける。
【００６４】
本画像形成装置を使用する際、環境の変化や長時間の使用により装置各部に変動が生じると、得られる画像の濃度や色度が変動してしまう。特に電子写真方式のカラー画像形成装置の場合、わずかな濃度変動でもカラーバランスが崩れてしまう恐れがあるので、常に一定の濃度，階調性を保つ必要がある。
【００６５】
そこで、各色のトナーに対して絶対湿度に対応した数種類の露光量や現像バイアスなどのプロセス条件，ルックアップテーブル（ＬＵＴ）などの階調補正手段をもち、図示しない温湿度センサによって測定された絶対湿度に基づいて、その時のプロセス条件や階調補正値を選択している。
【００６６】
また、使用中に装置各部に変動が起こっても一定の濃度，階調性，色味が得られるように、各色のトナーで濃度検知用のトナー像（以下トナーパッチという）を中間転写体上に作成し、このトナーパッチを色ずれ検出手段２２と同等の位置に配置した光学センサで検知し、その結果より露光量，現像バイアスなどのプロセス条件にフィードバックをかけて濃度制御を行うことで安定した画像を得るようにしている。
【００６７】
さらに、フィードバックの対象外となる転写，定着の影響や、検出できない混色時の影響を含めてフィードバックをかけるため、２６の位置にトナーパッチの色味を検出するセンサを設け、本センサの検出結果を基にプロセス条件や、画像処理にフィードバックをかけ、さらなる画像の色安定化を図るようにしている。
【００６８】
本実施例では、このようなカラー画像形成装置に搭載したセンサ２６のシェーディング補正を、実施例１から３に示したように、転写材の影響を受けない濃いＫトナーパッチからの反射光にもとづき実施する。これにより、高価で汚れやすい白基準を設けること無しにトナーパッチの色味を正確に検出するにことを可能とし色再現性のよいカラー画像形成装置が得られる。また、定着後ないしは印字後の画像の色味の正確な検知ができ、色安定性の高い画像形成装置の提供ができる。
【００６９】
なお、どのようなパッチを形成するか、検出した信号からどのように画像形成装置にフィードバックをかけるかは、公知の技術なので、ここでは詳しい説明を省略する。
【００７０】
また、ここでは電子写真方式のカラー画像形成装置に関して説明したものの、必ずしも電子写真方式に限らず、インクジェット方式のプリンタといったカラー画像形成装置であって、本センサを用いて転写材上のインクの色味の検出が可能であり、検出結果をインクの吐出量にフィードバックすることにより、色味の安定した画像を得られることは言うまでもない。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、トナーパッチの色味や濃度を検出するセンサのシェーディング補正を、転写材上に形成した濃いＫトナーパッチからの反射光にもとづき行うことにより、白基準を設けること無しにトナーパッチの色味をより正確に検出することが可能となる。
【００７２】
請求項６記載の発明では、濃いＫトナーパッチからの反射光にもとづきセンサのシェーディングを補正する際、通常のパッチの検出よりも読み出しゲインを上げることにより、反射率の低い濃いＫトナーパッチからの信号検出時の量子化誤差やノイズの影響を低減し、より正確な補正データの検出が可能となる。
【００７３】
請求項７記載の発明では、濃いＫトナーパッチからの反射光にもとづき蓄積型センサのシェーディングを補正する際、通常のパッチの検出よりも蓄積時間を延ばすことにより、反射率の低い濃いＫトナーパッチからの信号検出時の量子化誤差やノイズの影響を低減し、より正確な補正データの検出が可能となる。
【００７４】
請求項９記載の発明では、カラー画像形成装置に、転写材上の濃いＫトナーパッチからの反射率にもとづきシェーディング補正するセンサを備えることにより、定着後の画像の色をより正確に検知し、色安定性の高い画像形成装置の提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１で用いる補正用パッチとシェーディング補正のフローを示す図
【図２】転写材上のＫトナーの量と反射率の関係を示す図
【図３】実施例２で用いるＩＶ変換回路を示す図
【図４】可変ゲインアンプの例を示す図
【図５】実施例３で用いる蓄積型センサの構成を示す図
【図６】図５に示す蓄積型センサの動作を示すタイミングチャート
【図７】実施例４の構成を示す断面図
【図８】パッチからの反射光の色味をフィルタを用いて検出するセンサおよびセンサで発生した光電流を電圧に変換する回路を示す図
【図９】パッチからの反射光の色味を分光することで検出するセンサを示す図
【符号の説明】
１　　　転写材
１０１　センサのシェーディング補正用パッチ（濃いＫトナーパッチ）
１０２　転写材（光量調整位置）

Claims (9)

1. 転写材上に形成された画像の色味を検出するセンサのシェーディング補正方法であって、転写材上に形成した濃いＫトナーパッチからの反射光を前記センサで検出し、検出されたデータにもとづき前記センサのシェーディング補正を行うことを特徴とするセンサのシェーディング補正方法。
2. 請求項１記載のセンサのシェーディング補正方法において、前記Ｋトナーパッチの濃度が光学濃度１以上であることを特徴とするセンサのシェーディング補正方法。
3. 請求項１記載のセンサのシェーディング補正方法において、前記センサは、可視光全体にわたるスペクトルを持つ光源と、３つ以上の分光特性をもつフィルタをそれぞれ備えた画素からなるセンサであり、前記濃いＫトナーパッチからの反射光を検出し、各画素の出力が、光源の発光スペクトル，センサの分光感度，フィルタの分光透過率，Ｋトナーの分光反射率から計算される所定の出力比になるような補正係数を求め、転写材上に形成された画像の色味を検出する際に、前記補正係数を用いてセンサ出力を補正することを特徴とするセンサのシェーディング補正方法。
4. 請求項１記載のセンサのシェーディング補正方法において、前記センサは、可視光全体にわたるスペクトルを持つ光源と、分光手段と、この分光手段により分光された光が入射する複数の画素からなるセンサであり、濃いＫトナーパッチからの反射光を検出し、各画素の出力が光源の発光スペクトル、センサの分光感度、Ｋトナーの分光反射率、各画素に入射する波長領域から計算される所定の出力比になるような補正係数を求め、転写材上に形成された画像の色味を検出する際に、前記補正係数を用いてセンサ出力を補正することを特徴とするセンサのシェーディング補正方法。
5. 請求項１記載のセンサのシェーディング補正方法において、前記センサは、３つ以上の異なるスペクトルを持つ光源と、１つないしは分光感度の等しい２つ以上の画素からなるセンサであり、濃いＫトナーパッチからの反射光を検出し、各光源に対応した各画素の出力が、光源の発光スペクトル、センサの分光感度、Ｋトナーの分光反射率から計算される所定の出力比になるように個別に補正係数を求め、転写材上に形成された画像の色味を検出する際に、前記補正係数を用いてセンサ出力を補正すること特徴とするセンサのシェーディング補正方法。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載のセンサのシェーディング補正方法において、前記センサは入射光を電圧に変換する際の増幅率が可変か、または、電圧に変換した後増幅率可変のアンプで増幅するものであり、前記センサのシェーディング補正情報を取得する際は増幅率を相対的に大きく設定し、転写材上に形成された画像の色味を検出する際は増幅率を相対的に小さく設定することを特徴とするセンサのシェーディング補正方法。
7. 請求項１ないし５のいずれかに記載のセンサのシェーディング補正方法において、前記センサは入射光により発生する電荷を所定時間蓄積した後読み出す電荷蓄積型のセンサであり、前記センサのシェーディング補正を行う際は蓄積時間を相対的に長く設定し、転写材上に形成された画像の色味を検出する際は蓄積時間を相対的に短く設定することを特徴とするセンサのシェーディング補正方法。
8. 転写材上に形成された画像の色味を検出するセンサのシェーディング補正装置であって、転写材上に形成した濃いＫトナーパッチからの反射光を前記センサで検出した際のデータにもとづき前記センサのシェーディング補正を行うシェーディング補正手段を備えたことを特徴とするセンサのシェーディング補正装置。
9. 転写材上に形成された画像の色味を検出するセンサと、請求項８記載のセンサのシェーディング補正装置とを備えたことを特徴とするカラー画像形成装置。

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