JP2005091591A - 画像形成装置、及びその制御方法、プログラム及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】
従来は、画素のバラツキや暗電流の影響により、画像形成装置の転写材上に形成されたトナーパッチからの反射光を検出して、パッチの色味正確に認識することが困難であった。
【解決手段】
画像形成装置の制御方法であって、前記転写材上に複数のトナー像が形成されている場合に、前記光源を消灯する消灯工程と、前記光源が消灯された状態における前記トナー像からの反射光を光検出手段において検出する第１の検出工程と、前記第１の検出の後光源を発光させる工程と、前記発光された光源から照射される光に応じた前記トナー像からの反射光を前記光検出手段において検出する第２の検出工程と、前記消灯工程乃至第２の検出工程を、前記複数のトナー像のそれぞれについて反復して実行する工程と、前記第２の検出工程における検出結果を前記第１の検出工程における検出結果を利用して補正する補正工程とを備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、光検出手段の制御方法と該センサを用いた電子写真方式、静電記憶方式等の複写機、プリンタなどの画像形成装置に関し、特に、カラー画像形成装置に適用して有用なものである。

図１０はトナーの反射光を検出するセンサの例である。図１０(b)はフォトダイオードの出力電流を抵抗３００で電圧に変換する回路の例である。図１０(a)の３０１は図１１に具体例を示す蓄積型センサ、ないしは図１０(b)に示したフォトダイオードを用いた光検出手段であり、３０２は光源となるLEDで、３１０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。トナーパッチからの反射光はセンサ３０１に入射する。

図１１は従来の蓄積型のラインセンサの画素構成を示す図である。３０４はセンサアレイ、３０５は読み出し回路、３０６はリセット回路である。３０７〜３０９、３２０は表面を遮光したビットである。３１０〜３１９は光を感じる有効画素である。３０７,３２０は端部に位置することによるセンサ特性のばらつきを吸収するダミー画素を兼ねる。ここでは簡単のため有効画素が１０画素の例を示したが必要に応じて有効画素数は決定される。ダーク画素は前半に３ビット後半に１ビットの例を示したものの、画素間の光の漏れこみ度合いや使用するシステムの要請によってビット数は増減される。

図１２を用いて、多色画像形成装置としてのレーザプリンタ全体の構成についての概略を説明する。カラーレーザプリンタは、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。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、転写部および定着部１３によって構成されている。

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。

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。

現像手段として、上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。尚、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。

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。

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。

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。

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。

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、図１２に示すように転写材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が内臓されている。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。

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。

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。

色ずれ検出手段２２は転写材１上に色ずれ検出パターンを形成し、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。

上記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。

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（例えば、特許文献１を参照）。

しかしながら、転写材上に定着されたトナーの色味や濃度の検出を行うには次のような問題があった。トナーの色味を見る場合には、まずフィルタや回折格子によりトナーの分光反射率に対応した信号を検出する必要がある。そこで、フィルタ等を通過した光を、それぞれの波長に対応したセンサにより検出している。この場合、光源が放射する総光量に対して、センサで検出される光量の割合が著しく低くなってしまう。

さらに、定着後の転写材１上に形成されたトナーパッチの色味を見るためには、定着器から排紙口までの高温状態の位置にセンサを設置する必要がある。またトナーパッチが定着されている転写材自体定着直後も高温であるため、センサの暗電流成分が反射光成分に対して無視できないほど増加することにより、S/Nが悪化してしまうおそれがある。

これに対して、遮光画素の信号を用いて暗電流成分の補正を行うにしても異なるセンサの出力を用いているため、画素間ばらつきが必ず存在するため正確な補正は困難である。さらには、定着直後の転写材は高温となっているため、転写材の搬送経路に隣接して置かれるセンサの温度は色味検出中に徐々に変化してしまうので補正が難しいという問題もある。ちなみに、シリコン半導体の場合、暗電流は一般に８℃で２倍程度増加するため温度が増加するほど暗電流の影響は大きくなる。
特開２００３−０７６０７７号公報

以上のように、従来は、画素のバラツキや暗電流の影響により、画像形成装置の転写材上に形成されたトナーパッチからの反射光を検出して、パッチの色味正確に認識することが困難であった。

本発明は、上記の従来技術に鑑みてなされたもので、色味検出中の温度変化による暗電流変動を補正し、検出信号のS/Nを改善し定着器後の高温下の環境でも正確なトナーからの反射光の検出が可能とするセンサの制御方法を提供する。さらにこの検出方法を画像形成装置に使用しトナーパッチの色味や濃度を正確に検出するにことを可能とし色再現性のよい画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、感光体と、前記感光体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像を現像してトナー像を生成する現像手段と、前記トナー像を転写材に転写する転写手段と、前記転写された像を定着させる定着手段と、前記転写材を搬送する搬送手段と、前記転写材上のトナー像に光を照射する光源と、前記照射光に応じた前記転写材上のトナー像からの反射光を検出する光検出手段とを有する画像形成装置の制御方法であって、前記転写材上に複数のトナー像が形成されている場合に、前記光源を消灯する消灯工程と、前記光源が消灯された状態における前記トナー像からの反射光を光検出手段において検出する第１の検出工程と、前記第１の検出の後光源を発光させる工程と、前記発光された光源から照射される光に応じた前記トナー像からの反射光を前記光検出手段において検出する第２の検出工程と、前記消灯工程乃至第２の検出工程を、前記複数のトナー像のそれぞれについて反復して実行する工程と、前記第２の検出工程における検出結果を前記第１の検出工程における検出結果を利用して補正する補正工程とを備える。

以上のように、本発明によれば、色味検出中の温度変化による暗電流変動を補正し、検出信号のS/Nを改善し定着器後の高温下の環境でも正確なトナーからの反射光の検出が可能となる。

さらに、上記反射光の検出結果を画像形成装置に利用して、トナーパッチの色味や濃度を正確に検出できるので、色再現性のよい画像形成装置を提供することが可能となる。

以下図面を参照して、本発明を適用した制御方法の詳細な実施形態を示す。

第１の実施形態

まず、本発明が適用されるセンサとして、画像形成装置の転写材上に転写されたトナーの色味を検出するセンサについて図２を参照して説明する。図２は、本発明が適用される光学センサにおける受光部と光源部の関係を説明する図である。

図２において、１０１は例えば蓄積型のセンサの受光部（以下単にセンサ１０１とも言う。）であり、具体的な構成例は図４に示される。１００はセンサ光源部（以下、単に光源１００とも言う。）であり、図３において具体的構成例が示される。

まず、光源１００から発せられた光は約４５°で転写材１の上に形成されたトナーパッチ１０２に入射し、トナー表面で乱反射し上面に広がる。センサ１０１はこの反射光を検出する。色味検出用のトナーパッチ１０２はＣＭＹＫ各トナーの単色または混色したパッチ１０２を転写材上に形成し、反射光のフィルタを通過した波長成分や、分光反射率の波長依存性を測定し、所望の値となるように画像の形成条件にフィードバックをかける。

次にセンサ１０１と光源１００について図３、を参照して説明する。図３は光源１００の具体的構成の一例を示す図である。光源１００は光源となる可視光全域に発光スペクトルをもつ白色のＬＥＤ１０３と、オペアンプ１０５、抵抗１０４、NPNトランジスタ１１０からなるLEDの駆動電流制御回路で構成する。LEDに流す電流を制御するための電圧１０９は図示しないDAコンバータより供給される。オペアンプの非反転入力端子に入力した電圧１０９が抵抗１０４のアノード側発生するようにオペアンプにより負帰還がかかる。従って電圧１０９と１０４の抵抗値で決まる電流がNPNトランジスタのエミッタに流れ、ほぼ同じコレクタ電流がLED１０３の駆動電流となる。従って、電圧１０９によりLEDの駆動電流を調整することができる。

次に、図４を参照して受光部の具体的構成例を説明する。図４において、点線で囲まれた１２１、１２２、１２３は、それぞれ蓄積型センサの一種であるCMOSセンサの１画素の回路構成を示している。この１画素回路において以下では特に１２１について説明する。但し、１２１の説明は１画素回路１２２及び１２３についても同様に適用可能である。

１画素回路１２１において、１２４は光を検出するフォトダイオードである。１２５はセンサリセット信号φrに基づきフォトダイオードをリセット電位VrにリセットするＮＭＯＳトランジスタである。１２６はフォトダイオード１２４のアノード電位Vpdをソースフォロアで出力するためのＰＭＯＳトランジスタである。１２７はゲートに定電圧Vbが印加されフォースフォロアに定電流を供給するＰＭＯＳトランジスタである。

１２８は転送信号φtに基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ＮＭＯＳトランジスタであり、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ＮＭＯＳトランジスタであり、１３１は出力ラインリセット信号φhrに基づき出力ラインVoutを電圧VhrにリセットするためのＮＭＯＳトランジスタである。

図４では本センサをＲＧＢ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ＲＧＢの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に出力された信号は図示しないオペアンプ等でバッファした後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。

図５のタイミングチャートを用いて、本実施形態のCMOSセンサが１つデータを取得する際の動作を、１画素回路１２１を例として説明する。

まず、図３のＬＥＤ１０３の白色LEDは色味検出の際は点灯させ、暗出力検出の際は消灯させる。時間t１でφrがハイとなりＮＭＯＳトランジスタ１２５がオンしフォトダイオードのアノードは電圧Vrにリセットされる。

時間t２でφrがロウとなりフォトダイオードのリセットが解除されるとセンサの蓄積が開始する。なお、t２のタイミングは隣のトナーパッチ１０２との測色時の混色をさけるため、転写材上のトナーパッチ１０２が充分センサの検出範囲に入った状態に設定する。蓄積中フォトダイオード１２５のアノードの電位Vpd１は入射光のＲ成分による光電流により上昇する。同様に画素１２２、１２３のフォトダイオードのアノード電位Vpd２、Vpd３も入射する光Ｇ成分とＢ成分の強度に応じて上昇する。

所定蓄積時間経過後、時間t３においてφtをハイするとＮＭＯＳトランジスタ１２８がオンしVpd１をソースフォロア回路でバッファした出力電圧をコンデンサ１２９に転送する。時間t４においてφtをロウとし、コンデンサ１２９への転送を終了させる。この間のts１が蓄積時間となる。画素１２２、１２３も同様に動作する。

その後シフトレジスタ１３２を動作させ、φsr１をハイとし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。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ＮＭＯＳトランジスタ１２１によってVhrにリセットされる。シフトレジスタは次々に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。

次に、図１３を用いて本発明を実現する画像形成装置構成を示す。本発明に対応する画像形成装置を４０１とすると、外部のパソコン等からのプリント指令とデータはインターフェース手段４０２を介して入力される。まず、プリント指令は画像処理部４０３を経てＣＰＵやメモリ、モータドライブ回路、センサ制御回路、レーザ制御回路、高圧制御回路等からなるエンジン制御部４０４に入力され、画像データは画像処理部４０３で各トナーに対応した露光時間に変換されエンジン制御部に入力される。エンジン制御部４０４は画像データに基づいて帯電／露光手段４０５を駆動し、静電潜像を感光体上に形成する。さらにエンジン制御部は現像手段４０６を制御しトナー像を形成し、転写手段４０７により転写材上にトナーを転写する。中間転写体を用いた画像形成装置の場合は、転写は現像装置から中間転写体へ、さらに転写材へと２回の転写が行われる。次にエンジン制御部４０４は定着手段４０８を駆動し、転写材上のトナーを定着させる。転写材のこれら一連の動きは、エンジン制御部４０４が搬送手段４０９を制御することにより実行される。キャリブレーションを行う場合は、エンジン制御部４０４が発光部と受光部から成るセンサ４１０を駆動し、現像ドラム上のトナー量や中間転写体上のトナー量を検知する。この際、エンジン制御部４０４が発光部の点滅と受光部の駆動と信号の読み出しを制御する。

次に、図６を用いて本実施形態における画像形成装置の制御方法を説明する。

まずステップ２０１で定着後のトナーの色味を測定するためのトナーパッチ１０２を形成する。ここで形成すべきパッチ１０２は公知ゆえ説明を省略する。ここで検出すべきパッチ１０２の総数をmとする。これに対して、パッチ１０２の検出数をｎとし、ステップ２０２ではｎを１にリセットする。

ステップ２０３で光源１００を消灯する。既に消灯されている場合はそのままとする。この状態でセンサの暗出力Dni(i=R,G,B)をそれぞれ測定する（２０４）。ここでiは取得される暗出力Dnの属性（R,G,Bのいずれか）を示す符号であり、例えば、DnRはＲ成分の暗出力の値を示す。

ステップ２０５では、光源が点灯され、続くステップ２０６において、生成されたトナーパッチ１０２がセンサの検出エリアに到達したタイミングで、当該トナーパッチ１０２からの反射光に対応する出力（パッチ検出値:Pni(i=R,G,B)）が検出される。

ステップ２０７では、パッチ１０２の検出数ｎをインクリメント（ｎ→ｎ+１）とした後、ステップ２０８で検出数が総数ｍに到達したか否かを判定する。ステップ２０８においてパッチ１０２の検出数ｎがｍ以下の場合（ｎ≦ｍ）、ステップ２０３に戻って次の暗出力とパッチ１０２からの反射光の検出を行う。

一方、検出数ｎがｍを越えた場合（ｎ＞ｍ）は検出が終了しているので、ステップ２０９においてパッチ検出値Pniの補正演算を行う。具体的には、Sni＝Pni−Dni (ｎ＝１〜ｍ)で表される演算式に基づいて、暗電流補正後のトナーパッチ１０２からの真の反射光を表す値：Sni(i=R,G,B)を計算して、パッチ１０２の検出を終了する。なお、図６に示すフローチャートでは、ステップ２０２における検出数のリセット値を「１」としたために、ステップ２０８で検出数ｎがパッチ１０２の総数ｍを越えたかどうかにより、検出の終了を判定しているが、当該リセット値を「０」とすればｎ＝ｍで検出の終了が可能となるのは言うまでもない。

このように、本実施形態では暗時出力をパッチ１０２からの反射光の測定毎に検出しているので、熱せられた転写材が通過することにより、センサの温度が次第に上昇し暗電流が次第に変動しても、正確に暗電流成分を補正することができる。

なお、ステップ２０８においては、演算式をSni=Pni−D[n+1]iとして、パッチ１０２の検出後に検出された暗出力値を用いて補正を行っても良いし、Sni=Pni−(Dni+D[n+1]i)/2のようにパッチ１０２検出の前後に検出された暗時出力値の平均値を用い、隣接した測定の間の温度変動も補正すればより精度を向上させることができる。

このような場合には、m番目のパッチ１０２の補正値に使用するために、ステップ２０８でｎ＞ｍと判定された後に再度の暗出力の測定を行っておく必要がある。なお蓄積型センサを使う場合、暗時出力を検出する場合と、トナーパッチ１０２からの反射光を検出する場合で同じ蓄積時間で検出しておけば、単純に差を取ることにより暗電流成分を除くことができる。

図６に示したフローチャートに対応する補正処理により得られた結果は、公知の色安定化処理手法に適用されて、画像形成条件にフィードバックされ色安定化が図られる。

また、上述の処理を図１に示す画像形成装置に適応する場合、上記センサを定着後のトナーパッチ１０２の色味を検出するセンサ１０１として使用するのであれば、図１の定着部１３と排紙口(図示せず)の中間２６の位置に配置することが好ましい。その際、センサ１０１は光電流をフォトダイオードのようにリアルタイムで電流−電圧変換するタイプ、又は、蓄積タイプのいずれであっても良い。

以上のように、本実施形態に対応する本発明によれば、転写材の通過につれて定着器の近傍に配置したセンサの温度が徐々に変化しても、反射光を検出するセンサと同一センサで暗電流を検出しかつ、暗出力検出と反射光検出を交互に行い暗出力補正を行うため、高温下でも正確な反射光の検出が可能となる。

さらに、上記検出されたトナーパッチ１０２からの反射光に対応するRGBの各センサからの出力を利用すれば、各色のトナーに対応した絶対湿度に応じ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などの階調補正手段を制御し転写材上に所望の色味を出すことが可能となる。その他の画像形成装置の動作は従来例と同じため省略する。

本実施形態の上記説明においては、RGBの３つのフィルタを載せた３つのセンサの例を示した。しかし、センサは３つに限定されることはない。例えば、対称性をよくするため両側に複数のダミー画素を設けたり、RGBの各フィルタに対応した画素を複数設け、それらの出力の和や平均をとってトナーパッチ１０２の位置的むらを平均化して精度を向上させるような制御を行っても良いことは言うまでもない。さらに分光測光方式に対応し異なる波長範囲の光が入射するようにした多数のセンサを設けたラインセンサや、R・G・BのLEDといったの異なる発光波長の光源を切り替えて１つのセンサでトナーパッチ１０２の反射光を測定する場合でも同様の効果があることは言うまでも無い。また、ここではセンサとして蓄積型のＣＭＯＳセンサの例で説明したが、特にセンサの種類が限定される者ではないことは言うまでも無い。

第２の実施形態

上述の第１の実施形態では、トナーパッチ１０２の測定の前後に暗出力を測定したので、転写材が搬送されることにより、センサ１０１の温度が時間と共に変化して暗電流が変動しても正確に補正することができる。しかし、暗出力測定中も転写材は搬送されているため、限られた転写材の長さの範囲で検出できるパッチ１０２の数が減ってしまうという問題がある。

トナーパッチ１０２の検出結果を画像形成条件にフィードバックし、画像形成装置の色味を安定させるためには、できるだけ多くのパッチ１０２を測色して多くのデータに基づいて補正を行うことが望ましいため、検出できるパッチ１０２の数は重要である。そこで、本実施形態では、トナーパッチ１０２の数を減らすことなく、変動する暗出力を検出してパッチ１０２検出値の補正を行うことを可能とする。

以下、図７を参照して本実施形態におけるパッチ検出値の補正処理を説明する。図７は本発明の第２の実施形態に対応する処理のフローチャートである。図７において、ステップ２１３、２２０、２２２及び２２６におけるカッコ書きは、後述する第３の実施形態に関連する事項ゆえ、本実施形態では言及しない。

まず、ステップ２１１で定着後のトナーの色味を測定するためのトナーパッチ１０２を形成する。本実施形態においては形成する（検出すべき）パッチ１０２の総数を２mとする。ステップ２１２で光源１００を消灯する。既に消灯されている場合は消灯をそのまま維持する。ステップ２１３では、光源１００が消灯された状態でセンサ１０１の暗出力D１i(i=R,G,B)を測定する。ここでiは取得される暗出力D１の属性（R,G,Bのいずれか）を示す符号であり、例えば、D１RはＲ成分の暗出力の値を示す。

次に、ステップ２１４で光源１００を点灯し、ステップ２１５において検出回数ａを１にリセットする。ステップ２１６では、生成されたトナーパッチ１０２がセンサの検出エリアに到達したタイミングでトナーパッチ１０２からの反射光に対応する出力（パッチ検出値：Pai(i=R,G,B)）を得る。ステップ２１７において、パッチ１０２の検出数ａをインクリメントし（ａ→ａ+１）、ステップ２１８でパッチ１０２の検出数を判定する。ここで、ａ≦mであった場合はステップ２１６に戻って次のトナーパッチ１０２からの反射光を検出する。

一方、ステップＳ２１８において検出数ａがパッチ１０２の総数の半分を超えている（ａ＞m）場合には、ステップ２１９において光源１００を再度消灯し、ステップ２２０においてパッチ１０２の検出が半数終了した時点での暗出力をD２i(i=R,G,B)を測定する。ステップ２２０における暗出力測定後、ステップ２２１において再度光源１００を点灯し、さらにステップ２２２において、次のパッチ１０２がセンサの検出エリアに到達したタイミングでトナーパッチからの反射光を検出する。

続くステップ２２３においてパッチ１０２の検出数ａをインクリメント（ａ→ａ+１）とし、さらにステップ２２４で検出数を判定する。もし、ａ≦２mであった場合はステップ２２２に戻って、パッチからの反射光の検出を継続する。一方、ａ＞２mであった場合、ステップ２２５において光源１００を消灯し、続くステップ２２６においてパッチの検出が終了した時点での暗出力をD３i(i=R,G,B)を測定する。 ステップ２２７では、暗出力Ｄ１i、Ｄ２ｉ、Ｄ３ｉを用いて得られたパッチ検出値Ｐａｉを補正する。

すべての測定終了後、前半のm個のパッチ１０２については
Sai=Pai−｛D１i+a*(D２i−D１i)/(m+１)｝
の演算式を用いて１回目と２回目の暗出力の測定結果からａ番目のパッチ測定時の暗出力を線形補間により求めて補正する。

同様に後半のパッチ１０２のついても
Sai=Pai−｛D２i+a*(D３i−D２i)/(m+１)｝
の演算式を用いて暗出力を補正する。

この方法により暗出力の測定をトナーパッチ１０２からの反射光の検出ごとに行わなくとも正確な暗出力補正が可能となる。従って暗出力測定回数を減らすことができ、限られた転写材の長さの中で検出するパッチ１０２の数を増やせ、より多くのトナーパッチ１０２の検出データに基づき画像形成条件へのフィードバックが可能となり、正確な色味のカラー画像形成装置が得られる。

なおここではトナーパッチ１０２の色味検出の前後と中間で暗出力補正を行った例を示したものの、暗出力補正は３回に限らず必要な精度の応じて２回以上であればよく、得られたデータを補間することによりその間のトナーパッチ１０２からの反射光の補正を行うことができることは言うまでも無い。

以上のように、本実施形態に対応する本発明によれば、一連のトナーパッチからの反射光測定に当たって、２回以上の暗出力検出を行い、得られた結果を補間して、各トナーパッチの色味検出タイミングでの暗出力を計算し補正するため、暗出力検出回数を減らすことができ、限られた転写材の長さの中でより多くのトナーパッチの色味検出が可能となり、画像形成装置の精度の高い色補正画可能となる。

第３の実施形態

上記第２の実施形態では線形補間法により暗出力の補正を行った。しかし、半導体内の暗電流は必ずしも温度に比例するわけではなく、高温になるほど暗電流の増加率は増大するので、線形補間では十分に補正できない場合が起こりうる。

そこで、本実施形態ではパッチ検出時に同時に温度も測定しておくことにより、より正確な暗出力補正を行うことを可能とする。

本実施形態に対応する処理のフローチャートも、第２の実施形態と同様に図７を参照する。但し、本実施形態では第２の実施形態と異なり、ステップ２１３、２２０、２２６の暗出力検出時と、ステップ２１６、２２２のトナーパッチ１０２からの反射光検出時に、センサ１０１の極近傍に置かれた温度センサで光検出手段の温度を測定することにある（各ステップのカッコ書きに対応）。

そこで、図８に本実施形態に対応するセンサ部の構成を示す。図８において、１００から１０２は図２と同様であるが、図８では温度センサ８０１がセンサ１０１の極近傍に配置されている。

また、図９に典型的なフォトダイオードの暗電流と温度の関係の図を示す。暗電流の温度依存性はほぼ一定であるものの、図９の２３１、２３２、２３３で例示するように絶対値は画素ごとに大きくばらつくのが普通である。

従って、温度に依存した使用するセンサの暗出力Id(T)を画素ごとにIdj(T)=F(xj,yj,zj,T)のように表現する。ここでｊは取得される暗出力Id(T)の属性（R,G,Bのいずれか）を示す符号であり、例えば、IdR(T)はＲ成分の暗出力の値を示す。また、Tは温度、Ｆは近似式で、例えば温度に対する２次の多項式とする。ｘj、ｙj、ｚjは各画素に対応した多項式の係数であり、２１３、２２０、２２６で得られた各画素の暗出力と測定時の温度より画像形成装置のCPUにて計算される。

n番目のトナーパッチの対応する暗出力補正された信号Snjは、トナーパッチを測定した際のセンサの温度Tと上の計算で求めたxj,yj,zjから次の式で求めることができる。
Snj=Pnj−F(xj,yj,zi,T)

以上説明したセンサ１０１の暗出力補正方法を用いることにより、温度上昇分に対する暗出力増加分が比例しない場合でも正確な暗出力補正が可能となり、正確なトナーパッチ１０２の色味の検出ができる。得られた結果を画像形成装置の画像形成条件にフィードバックすることにより、色味をより安定させることができる。

このように、本実施形態に対応する本発明によれば、センサの暗出力検出時に同時に温度センサにて検出したセンサ温度に基づき、各画素の暗出力の温度依存性を式で表し、各トナーパッチ検出時にも同様に温度を検出しておき、この式とトナーパッチ検出タイミングでの温度から個別のトナーパッチ検出時の暗出力を計算し補正することにより、正確に暗電流成分を検出し補正し色味の検出の精度を向上できる。センサの暗電流の増加率が温度によって変わる場合でも本制御方法を用いたセンサで取得したトナーパッチの色情報を画像形成装置にフィードバックすることにより、色味の安定したカラー画像形成装置を得ることができる。

なお、ここでは転写材に定着されたトナーの色味を検出するセンサの例を説明したものの、暗出力が検出精度に影響するような、高温下におかれるセンサでも本発明が有効である。

本発明の第１の実施形態に対応する画像形成装置の構成の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に対応する光学センサの構成例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に対応する光源１００の構成例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に対応する蓄積型センサの具体例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に対応する蓄積型センサの動作の一例を示すタイミングチャートである。 本発明の第１の実施形態に対応する処理のフローチャートである。 本発明の第２及び第３の実施形態に対応する処理のフローチャートである。 本発明の第３の実施形態に対応する光学センサの構成例を示す図である。 本発明の第３の実施形態に対応する暗電流の温度依存性の一例を示す図である。 従来のトナーからの反射率光を検出するセンサの図である。 従来の蓄積型のラインセンサの画素構成を示す図である。 従来の画像形成装置の構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態に対応する画像形成装置の構成を示す図である。

符号の説明

２６ 色味を検出するセンサ
１２１〜１２３ 蓄積型センサの１ビット
１２４ フォトダイオード
１２９ 容量
１２６、１２７ PMOSFET
１２５、１２８、１３０、１３１ NMOSFET
１３２ シフトレジスタ
１０３、３０２ LED
１０４、３００ 抵抗
１０５ オペアンプ
３０１ ラインセンサ
３１０ トナーパッチ
３０４ センサアレイ
３０５ 読み出し回路
３０６〜３０８,３１９ 表面を遮光した画素
３０９〜３１８ 有効画素
５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ 感光ドラム
６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ 一次転写ローラ
７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ 注入帯電手段
８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋ 現像手段
１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ トナーカートリッジ
１２ 中間転写体
１３ 定着部
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ スキャナ
７ＹＳ、７ＭＳ、７ＣＳ、７ＫＳ スリーブ
８ＹＳ、８ＭＳ、８ＣＳ、８ＣＫ スリーブ
１２ 中間転写体
１８a 駆動ローラ
１８b,１８c 従動ローラ
２ 給紙カセット
３ 給紙トレー
４ 給紙ローラ
２４ 搬送ローラ
２５ 搬送路
２３ レジストローラ
１９ レジ前センサ
９ ２次転写ローラ９
１４ 定着ローラ
１５ 加圧ローラ
１６，１７ ヒータ
２０ 定着排紙センサ
２１ クリーニング手段
４０１ 画像形成装置
４０２ Ｉ／Ｆ（インタフェース）
４０３ 画像処理部
４０４ エンジン制御部
４０５ 帯電／露光手段
４０６ 現像手段
４０７ 転写手段
４０８ 定着手段
４０９ 搬送手段
４１０ センサ
８０１ 温度センサ

Claims (13)

1. 感光体と、前記感光体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像を現像してトナー像を生成する現像手段と、前記トナー像を転写材に転写する転写手段と、前記転写された像を定着させる定着手段と、前記転写材を搬送する搬送手段と、前記転写材上のトナー像に光を照射する光源と、前記照射光に応じた前記転写材上のトナー像からの反射光を検出する光検出手段とを有する画像形成装置の制御方法であって、
   前記転写材上に複数のトナー像が形成されている場合に、
   前記光源を消灯する消灯工程と、
   前記光源が消灯された状態における前記トナー像からの反射光を光検出手段において検出する第１の検出工程と、
   前記第１の検出の後光源を発光させる工程と、
   前記発光された光源から照射される光に応じた前記トナー像からの反射光を前記光検出手段において検出する第２の検出工程と、
   前記消灯工程乃至第２の検出工程を、前記複数のトナー像のそれぞれについて反復して実行する工程と、
   前記第２の検出工程における検出結果を前記第１の検出工程における検出結果を利用して補正する補正工程と
   を備えることを特徴とする画像形成装置の制御方法。
2. 前記補正工程では、前記第２の検出工程の直前又は直後に実行された第１の検出工程における検出結果を利用して前記第２の検出工程の検出結果が補正されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置の制御方法。
3. 前記補正工程では、前記第２の検出工程の直前及び直後に実行された第１の検出工程における検出結果を利用して前記第２の検出工程の検出結果が補正されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置の制御方法。
4. 感光体と、前記感光体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像を現像してトナー像を生成する現像手段と、前記トナー像を転写材に転写する転写手段と、前記転写された像を定着させる定着手段と、前記転写材を搬送する搬送手段と、前記転写材上のトナー像に光を照射する光源と、前記照射光に応じた前記転写材上のトナー像からの反射光を検出する光検出手段とを有する画像形成装置の制御方法であって、
   前記転写材上に複数のトナー像が形成されている場合に、
   前記光源を消灯する消灯工程と、
   前記光源が消灯された状態における前記トナー像からの反射光を光検出手段において検出する第１の検出工程と、
   前記第１の検出の後光源を発光させる工程と、
   前記発光された光源から照射される光に応じた前記トナー像からの反射光を、前記複数のトナー像のうちの所定数について前記光検出手段によりそれぞれ検出する第２の検出工程と、
   前記消灯工程乃至第２の検出工程を、前記複数のトナー像の全てについて前記第２の検出工程が実行されるまで反復して実行する工程と、
   前記第２の検出工程における検出結果を前記第１の検出工程における検出結果を利用して補正する補正工程と
   を備えることを特徴とする画像形成装置の制御方法。
5. 前記補正工程では、前記反復により得られる複数の前記第１の検出工程における検出結果のうち、前記第２の検出工程の前後に行われた前記第１の検出工程における検出結果を利用して前記補正を行うことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置の制御方法。
6. 前記補正工程では、前記第２の検出工程の前後に行われた前記第１の検出工程における検出結果を利用して、前記第２の検出工程の前に行われた前記第１の検出工程における検出結果を補間し、前記補間された検出結果により前記第２の検出工程における検出結果の補正が行われることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置の制御方法。
7. 前記反復は少なくとも２回行われることを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の画像形成装置の制御方法。
8. 前記画像形成装置は、前記光検出手段に隣接し、前記光検出手段近傍の温度を測定するための温度測定手段を更に備え、
   前記第１の検出工程実行時における前記光検出手段近傍の第１の温度を測定するための第１の温度測定工程と、
   前記第２の検出工程実行時における前記光検出手段近傍の第２の温度を測定するための第２の温度測定工程とを更に備え、
   前記補正工程では、前記第１及び第２の温度を更に利用して前記補正を行うことを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載の画像形成装置の制御方法。
9. 請求項１乃至８の何れかに記載の方法により得られる前記補正後の検出結果に基づいて、前記画像形成装置における画像形成条件が調整されることを特徴とする画像形成装置の制御方法。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の画像形成装置の制御方法をコンピュータに実行させるための画像形成装置の制御プログラム。
11. 請求項１０に記載の画像形成装置の制御プログラムを記憶したコンピュータにより読取り可能な記憶媒体。
12. 感光体と、前記感光体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像を現像してトナー像を生成する現像手段と、前記トナー像を転写材に転写する転写手段と、前記転写された像を定着させる定着手段と、前記転写材を搬送する搬送手段と、前記転写材上のトナー像に光を照射する光源と、前記照射光に応じた前記転写材上のトナー像からの反射光を検出する光検出手段とを有する画像形成装置であって、
    前記転写材上に複数のトナー像が形成されている場合に、
    前記光源を消灯する消灯手段と、
    前記光源が消灯された状態における前記トナー像からの反射光を光検出手段において検出する第１の検出手段と、
    前記第１の検出の後光源を発光させる手段と、
    前記発光された光源から照射される光に応じた前記トナー像からの反射光を前記光検出手段において検出する第２の検出手段と、
    前記消灯手段乃至第２の検出手段を、前記複数のトナー像のそれぞれについて反復して実行する手段と、
    前記第２の検出手段における検出結果を前記第１の検出手段における検出結果を利用して補正する補正手段と
    を備えることを特徴とする画像形成装置。
13. 感光体と、前記感光体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像を現像してトナー像を生成する現像手段と、前記トナー像を転写材に転写する転写手段と、前記転写された像を定着させる定着手段と、前記転写材を搬送する搬送手段と、前記転写材上のトナー像に光を照射する光源と、前記照射光に応じた前記転写材上のトナー像からの反射光を検出する光検出手段とを有する画像形成装置であって、
    前記転写材上に複数のトナー像が形成されている場合に、
    前記光源を消灯する消灯手段と、
    前記光源が消灯された状態における前記トナー像からの反射光を光検出手段において検出する第１の検出手段と、
    前記第１の検出の後光源を発光させる手段と、
    前記発光された光源から照射される光に応じた前記トナー像からの反射光を、前記複数のトナー像のうちの所定数について前記光検出手段によりそれぞれ検出する第２の検出手段と、
    前記消灯手段乃至第２の検出手段を、前記複数のトナー像の全てについて前記第２の検出手段が実行されるまで反復して実行する手段と、
    前記第２の検出手段における検出結果を前記第１の検出手段における検出結果を利用して補正する補正手段と
    を備えることを特徴とする画像形成装置。

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