JP2010152137A - トナー付着量測定装置、画像形成装置及びトナー付着量測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】測定開始位置とスクリーン周期の位相が変化した場合においても、検出される反射光の変動を抑えることができ、トナー付着量測定の誤差と測定精度を向上させる。
【解決手段】範囲規定部５０４は、トナー像のスクリーンピッチの整数倍に相当する測定範囲を設定する。ラインセンサ３０４は、トナー像からの反射光を検出し、トナー付着量算出部５０５は、範囲規定部５０４により設定された測定範囲内のラインセンサ３０４による検出結果に基づいて、トナー像のトナー付着量を算出する。
【選択図】図５

Description

本発明は、画像形成装置の担持体上に形成されたトナー像におけるトナー付着量を測定する技術に関するものである。

電子写真方式を用いる画像形成装置が形成する画像の色は、画像形成時の装置の設定が一定であったとしても、様々な物理的パラメータの変化によって変動する。特に、現像・転写プロセスは色の変動に寄与する割合が高い。なぜならば、温度・湿度等の環境変動で、潜像電位、トナー補給量、転写効率等が変化し、感光ドラムや転写ベルトに付着するトナーの付着量が安定しないからである。

そこで、感光ドラム上、又は、転写ベルト上のトナーの付着量を計測し、その計測結果に基づき露光量、現像電圧、転写電流等をフィードバック制御し、現像・転写プロセスを安定化させる必要がある。

一般的に、これらの制御はトナーカートリッジ交換後や所定枚数印刷後、プリンタ本体の電源投入後等といった、プリンタ環境の変動が発生する時点で実施される。トナー付着量を測定する際は、ドラム、もしくは、ベルト上に低濃度から高濃度まで様々な濃度のトナーパッチを複数形成する。そして、これらのパッチのトナー付着量をトナー付着量測定装置で測定し、その測定結果を元に適正な画像形成条件で各種制御を行う。

ここで、特許文献１〜３にトナーの付着量を計測する技術が開示されている。
特許文献１には、担持体に光を照射した時の反射光量と、トナーパッチに光を照射した時の反射光量とを検出し、これらの反射光量の変化でトナー付着量を測定し、この測定値に基づいて画像濃度パラメータを制御する方法が開示されている。

なお、反射光量によるトナー付着量検知の場合、トナーパッチのスクリーン周期よりも大きいスポット径の光を照射し、トナーパッチ全体からの反射光を一括して検出することで、トナーパッチ全体の平均トナー付着量を測定している。

特許文献２、３には、レーザ変位計によるトナーパッチの厚さ（層厚）を測定することでトナー付着量を検出する方法が開示されている。像担持体とトナー像上にスポット光を照射し、担持体上に付着するトナーパッチの層厚に応じた位置に反射光を結像させ、結像位置の変化でトナー付着量を測定し、層厚測定の結果に基づいて撮像系の画像濃度パラメータのフィードバック制御を行っている。

なお、スクリーン構造を持つトナーパッチについては、スポット径をスクリーン周期よりも小さくし、照射光をトナーパッチ上で走査させることでスクリーン線の断面プロファイル（線の高さと線幅）を測定することでトナー付着量を計測する。

トナーパッチ上に照射光を走査させるには、トナー付着量測定装置を画像形成装置内に固定したまま、モータ等でローラを回転させ、トナーパッチを担持体ごと水平方向に移動させる方法がある。

特開昭６２−２８０８６９号公報 特開平８−３２７３３１号公報 特開平９−６８８３０号公報

しかしながら、モータやローラを回転させる駆動系のバックラッシュがあるため、毎回同じタイミングで担持体駆動と測定を開始しても、実際に測定される範囲が一致するとは限らない。

また、画像形成装置内におけるトナー付着量測定装置の取り付け位置も個体毎に公差があるため、画像形成装置毎によっても測定範囲が変化する。

測定範囲のずれは、スクリーンで周期性を持つトナーパッチの測定値に誤差を発生させる問題がある。

図２０に示す通り、測定開始位置とスクリーンの端が一致している場合（位相０）と、測定開始位置とスクリーンの端がズレいている場合（位相1/4,-1/4）とでは、同じ測定範囲内に含まれるトナーパッチからの反射位置信号や反射光量信号が変化する。従って、これらの変動する反射信号から算出したトナー付着量も変動し、この付着量変動は測定値の誤差となるため、トナー付着量の測定精度が悪化する。

そこで、本発明の目的は、測定開始位置とスクリーン周期の位相が変化した場合においても、検出される反射光の変動を抑えることができ、トナー付着量測定の誤差を低減させ、測定精度を向上させることにある。

本発明のトナー付着量測定装置は、画像形成装置の担持体上に形成されたトナー像におけるトナー付着量を測定するトナー付着量測定装置であって、前記トナー像のスクリーンピッチの整数倍に相当する測定範囲を設定する設定手段と、前記トナー像に対して光を照射する照射手段と、前記照射手段から照射される光を前記トナー像上に走査させる走査手段と、前記トナー像からの反射光を検出する検出手段と、前記設定手段により設定された測定範囲内の前記検出手段による検出結果に基づいて、前記トナー像のトナー付着量を算出する算出手段とを有することを特徴とする。
本発明のトナー付着量測定方法は、画像形成装置の担持体上に形成されたトナー像におけるトナー付着量を測定するトナー付着量測定方法であって、前記トナー像のスクリーンピッチの整数倍に相当する測定範囲を設定する設定ステップと、前記トナー像に対して光を照射する照射ステップと、前記照射ステップにより照射される光を前記トナー像上に走査させる走査ステップと、前記トナー像からの反射光を検出する検出ステップと、前記設定ステップにより設定された測定範囲内の前記検出ステップによる検出結果に基づいて、前記トナー像のトナー付着量を算出する算出ステップとを含むことを特徴とする。
本発明のプログラムは、画像形成装置の担持体上に形成されたトナー像におけるトナー付着量を測定するトナー付着量測定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記トナー像のスクリーンピッチの整数倍に相当する測定範囲を設定する設定ステップと、前記トナー像上に走査された照射部から照射された光の反射光を取得する取得ステップと、前記設定ステップにより設定された測定範囲内の前記取得された光の反射光に基づいて、前記トナー像のトナー付着量を算出する算出ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明においては、トナー像の測定する範囲をスクリーンピッチの整数倍に相当する測定範囲に規定するようにしている。従って、本発明によれば、測定開始位置とスクリーン周期の位相が変化した場合においても、検出される反射光の変動を抑えることができ、トナー付着量測定の誤差を低減させ、測定精度を向上させることが可能となる。

以下、本発明を適用した好適な実施形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
先ず、第１の実施形態について説明する。第１の実施形態においては、撮像素子の露光時間を制御することによって、測定範囲をスクリーンピッチの整数倍に規定する。

図１は、第１の実施形態及び後述する第２〜第４の実施形態に係る電子写真方式の画像形成装置の構成を示す図である。図１（ａ）に示す画像形成装置は、像担持体としての感光ドラム１０１、露光用レーザ１０２、ポリゴンミラー１０３、帯電ローラ１０４、現像器１０５、転写ベルト１０６、トナー付着量測定装置１０７で構成される。まず、画像形成装置は、帯電ローラ１０４で感光ドラム１０１表面を帯電し、レーザとミラーで静電潜像を作成する。次に、画像形成装置は、現像器１０５で感光ドラム１０１上にトナーパッチ１０８を形成し、現像後の位置に設置したトナー付着量測定装置１０７でトナーパッチ１０８のトナー付着量を測定する。なお、図１（ｂ）に示すように、感光ドラム１０１から転写ベルト１０６にトナーパッチ１０８を転写した後に、転写ベルト１０６上でトナー付着量測定を行っても良い。なお、トナー付着量測定装置１０７は、トナー付着量測定装置の適用例となる構成である。

図２は、トナー付着量測定装置１０７によって測定されたトナー付着量データに基づき、コントローラ２０７で画像形成プロセス２０１を制御する際の制御構成を示すブロック図である。

コントローラ２０７は、パッチ濃度情報２０８とスクリーンピッチ２０９をもとに、印字画像設定部２１１で印字するトナーパッチの濃度とスクリーンを設定し、画像形成プロセス２０１を駆動する。トナーパッチは帯電プロセス２０２・露光プロセス２０３・現像プロセス２０４の各プロセスを経た後、図１における感光ドラム１０１上、もしくは、転写プロセス２０５を経た後、転写ベルト１０６上に所望の濃度で形成される。

続いて、トナー付着量測定装置１０７は、形成されたトナーパッチ１０８のトナー付着量を測定し、測定したトナー付着量データをコントローラ２０７にフィードバックする。

フィードバックされたトナー付着量データは、濃度変換部２１０で濃度値に変換される。コントローラ２０７は、印字画像設定部２１１で設定していたトナーパッチ濃度情報（設定値）と、トナー付着量測定装置１０７で実際に測定した濃度（実測値）とを比較し、これらのデータをもとに印字画像設定部２１１を適切に補正する。

図３にトナー付着量測定装置１０７の構成を示す。トナー付着量測定装置１０７は、感光ドラム１０１、もしくは、転写ベルト１０６（以下、担持体と表記）とトナーパッチ１０８（トナー像上）に光を照射する為のレーザ光源３０１、前記レーザ光を小さくスポット状に集光する為の集光レンズ３０２、反射光をトナーパッチの層厚に応じた撮像素子上に結像するための受光レンズ３０３、前記受光レンズにより結像された光の反射波形を撮像するラインセンサ３０４、ラインセンサで検出された信号からトナー付着量を算出するトナー付着量演算部３０５、で構成される。なお、レーザ光源３０１は照射手段、ラインセンサ３０４は検出手段の適用例となる構成である。また、担持体を駆動させる手段は、走査手段の適用例となる構成である。

図４を用いてトナー付着量を測定する手順、及び、ラインセンサ３０４で検出される反射波形を説明する。

トナー付着量を測定する際は、図４（ａ）に示すように、先ずトナーパッチ１０８が形成されていない担持体表面部にレーザ光を照射し、ラインセンサ３０４は反射波形４０１（図４（ｃ））を検出する。

次いで図４（ｂ）に示すように、担持体を駆動し、レーザ照射位置をトナーパッチ１０８部に移動させ、トナーパッチからの反射波形４０２（図４（ｄ））を検出する。トナー付着量の演算は、こうして得られた担持体（基準）と担持体上のトナーパッチ（変化分）とから得られた反射波形データに対して後に述べる信号処理をトナー付着量演算部３０５で実行する。そして、それぞれの反射部で検出したデータの変化量を算出することでトナー付着量を演算する。

次に、図５のブロック図を用いて、第１の実施形態におけるトナー付着量演算のプロセスを説明する。
ラインセンサ３０４で検出された反射波形データは反射データ記憶部５０１に記憶される。反射位置検出部５０２は、反射データ記憶部５０１に記憶されている反射波形データの最も高い強度を示すピークの位置を検出することで反射位置を検出し、担持体とトナーパッチで変化した、図４（ｄ）におけるピーク移動量４０３を検出する。反射光量算出部５０３は、反射データ記憶部５０１に記憶されている反射波形データのピーク部分の面積を計算し、担持体とトナーパッチにおける反射光量の変化量を検出する。なお、反射位置検出部５０２は、位置検出手段の適用例となる構成である。また、反射光量算出部５０３は、光量算出手段の適用例となる構成である。このように反射光量算出部５０３の算出結果および反射検出部５０２の算出結果は、図２０を用いて説明した検出値の誤差の影響を受ける。

なお、反射位置検出部５０２において、反射波形データからピーク位置を検出する方法としては、例えば、ガウス関数を用いた最小二乗法によりカーブフィッティングを行うことで、フィッティング後のガウス関数のパラメータから演算する方法が挙げられる。ガウス関数は式１に示すように、x =μを中心とする釣鐘型のピークを持つ関数であり、μはピーク位置のＸ座標を、Aはピークの高さや幅の増減を示すパラメータである。

この式を反射波形データにフィッティングさせることで、反射波形の形状を表す特徴量を数式のパラメータの値として演算することができる。また、こうして得られたパラメータのμを試料から反射した光の反射位置として使用することができる。

なお、ガウス関数以外の式、例えばローレンツ関数（式２）や二次関数（式３）にフィッティングしても良い。また、フィッティングを行わず、最大値検出を行うだけでも良い。

範囲規定部５０４は、コントローラ２０７から取得したスクリーンピッチ２０９と担持体駆動スピード２１２（図１には不図示）をもとに測定範囲データを算出する。トナー付着量算出部５０５では、反射位置・反射光量のデータと、コントローラ２０７から取得したパッチ濃度情報２０８と範囲規定部５０４から取得した測定範囲データをもとにトナー付着量を算出し、コントローラ２０７にフィードバックする。なお、スクリーンピッチ２０９、担持体駆動スピード２１２及びパッチ濃度情報２０８は、画像形成装置内に配置されるＲＡＭ等の記録媒体に記録されている。なお、範囲規定部５０４は、設定手段の適用例となる構成である。また、トナー付着量算出部５０５は、算出手段の適用例となる構成である。

次に、図６を用いて本実施形態における、範囲規定部５０４の測定範囲の算出方法について説明する。

トナー付着量計測を行う際は、範囲規定部５０４は、担持体１０１、１０６を駆動し、レーザ光で走査中の担持体表面、及び、トナーパッチ１０８からの反射波形をラインセンサ３０４で或る露光時間だけ撮像・測定を行う。先ず、範囲規定部５０４は、トナーパッチが形成されていない担持体部分にレーザ光が照射されている位置Ａにおいて反射波形を露光時間Texp1だけ撮像と記憶を行う。次いで、範囲規定部５０４は、トナーパッチ１０８にレーザ光が照射されている位置Ｂから位置Ｃの間、連続して露光時間Texp2だけ撮像と記憶を行う。

本実施形態においては、トナーパッチ１０８を測定する際の露光時間Texp2を、スクリーンピッチの整数倍に相当する時間に規定することで、測定の範囲規定を実施する。具体的には、範囲規定部５０４は、コントローラ２０７より、スクリーンピッチ２０９と担持体駆動スピード２１２を取得し、ラインセンサ３０４の露光時間Texp2を算出し、ラインセンサ３０４の露光時間設定部５０７に設定する。露光時間Texp2は、照射光がスクリーン線を横切る通過時間として次の式４で計算することができる。本実施形態の画像形成装置では、入力画像の種類やトナーの種類などに応じて複数のスクリーンピッチを切り替える。したがって、トナーパッチも複数のスクリーンピッチで形成する。そこで、範囲規定部５０４は測定対象のトナーパッチのスクリーンピッチ２０９を用いて測定範囲を規定する。

図７は、第１の実施形態におけるトナー付着量演算部３０５の処理を示すフローチャートである。ステップＳ７０１〜Ｓ７０９は各ステップを表す。

範囲規定部５０４は、コントローラ２０７より担持体駆動スピード２１２とスクリーンピッチ２０９とを取得する（ステップＳ７０１）。

続いて、範囲規定部５０４は、スクリーンピッチ２０９の整数倍に相当する露光時間を算出する（ステップＳ７０２）。

続いて、範囲規定部５０４は、算出した露光時間をラインセンサ３０４に設定する（ステップＳ７０３）。

続いて、ラインセンサ３０４が反射波形を撮像し、反射波形データが反射データ記憶部５０１に記憶される（ステップＳ７０４）。

続いて、トナー付着量算出部５０５は、パッチ濃度情報２０８をコントローラ２０７より取得する（ステップＳ７０５）。

続いて、トナー付着量算出部５０５は、濃度の閾値判定を行う（ステップＳ７０６）。即ち、トナー付着量算出部５０５は、パッチ濃度情報が閾値以上である場合は反射位置検出による精度が高い高濃度領域であると判断し、反射位置データからトナー付着量を算出する（ステップＳ７０７）。一方、パッチ濃度情報が閾値以下である場合、トナー付着量算出部５０５は、反射光量検出による精度が高い低濃度領域であると判断し、反射光量データからトナー付着量を算出する（ステップＳ７０８）。

続いて、トナー付着量算出部５０５は、算出したトナー付着量を出力する（ステップＳ７０９）。画像形成装置は、ここで出力されたトナー付着量に基づいて、露光量、現像電圧、転写電流等の各種パラメータ（画像形成パラメータ）を制御する。

コントローラ２０７は、以上のトナー付着量測定装置１０７で高精度に計測されたトナー付着量に基づいて画像形成装置を制御する。このように、本実施形態では、トナー像の測定する範囲をスクリーンピッチの整数倍に相当する測定範囲に規定する。従って、測定開始位置とスクリーン周期の位相が変化した場合においても、検出される反射光の変動を抑えることができ、トナー付着量測定の誤差を低減させ測定精度を向上させることができる。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。以下では、第２の実施形態におけるトナー付着量の測定方法を説明する。

本実施形態においては、短い露光時間で担持体とトナー像をサンプリング測定し、得られた反射位置データ及び反射光量データからトナー付着量を演算する際に、演算に使用するデータ数をスクリーンピッチの整数倍に相当する量に規定する。これにより、測定範囲を規定する。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同様の構成については、同一符号を付して、その詳細説明を省略する。

図８を用いて、本実施形態におけるトナー付着量の計測手順について説明する。担持体１０１、１０６を駆動してトナー付着量測定装置１０７がレーザ光で走査中の担持体表面及びトナーパッチ１０８からの反射波形を撮像・記憶する。

測定を開始する際は、トナーパッチ１０８が形成されていない担持体部分にレーザ光が照射されている位置Ｄから撮像・記憶を開始し、トナーパッチ１０８にレーザ光が照射される位置Ｅを通過し、トナーパッチ１０８通過後の位置Ｆで撮像・記憶を終了する。

なお、位置Ｄから位置Ｆにレーザ光を走査している間、ラインセンサの露光時間は短く設定し繰り返し撮像を行うことで、担持体１０１、１０６とトナーパッチ１０８からの反射波形を細かくサンプリング測定することができる。

図９（ａ）に示すように、担持体１０１、１０６部分を測定している位置Ｄと位置Ｆにおいては、図９（ｂ）に示すような担持体１０１、１０６からの反射波形９０１のみが撮像・記憶される。

一方、図９（ｃ）に示すように、トナーパッチ１０８部分を測定している位置Ｅにおいては、図９（ｄ）に示すように、レーザ光がトナーパッチ１０８のスクリーン線に照射されている時は反射波形９０２と、担持体が露出している部分に照射されている時は反射波形９０３とが交互に観測される。従って、２つの反射波形がスクリーンピッチの周期に対応して交互に時系列的に撮像・記憶される。

続いて、図１０に示すブロック図を用いて、第２の実施形態におけるトナー付着量演算のプロセスについて説明する。

反射位置検出部１００２及び反射光量算出部１００３では、反射データ記憶部１００１に記憶されたサンプリング反射波形データ全てに対し、ピーク頂点の位置とピーク面積との演算を行う。即ち、反射位置検出部１００２及び反射光量算出部１００３は、図１１に示す横軸を時系列で得られたデータのデータ番号、縦軸をそれぞれ算出した反射位置・反射光量で表したプロファイルデータを算出する。

本実施形態においては、前記算出したプロファイルデータからトナーパッチ部の平均反射位置もしくは平均反射光量を算出する際、算出に使用するデータプロット数をスクリーンピッチの整数倍に相当するプロット数に規定することで、測定の範囲規定を実施する。

具体的には、範囲規定部１００４はコントローラ２０７から取得した担持体駆動スピード２１２とスクリーンピッチ２０９、及び、ラインセンサ３０４から取得した露光時間１００６から、スクリーンピッチの整数倍に相当するプロット数Ｎを算出する。

トナー付着量算出部１００５では、範囲指定部１００４で算出されたプロット数Ｎと、コントローラ２０７から取得したパッチ濃度情報２０８と、反射位置又は反射光量のプロファイルデータとからトナー付着量を算出する。なお、スクリーンピッチの整数倍に相当するプロット数Ｎは、以下の式５で算出される。

図１２は、本実施形態におけるトナー付着量演算部３０５の処理を示すフローチャートである。ステップＳ１２０１〜１２０９は各ステップを示す。

トナー付着量演算部３０５は、反射波形のサンプリング測定を行う（ステップＳ１２０１）。

続いて、反射位置検出部１００２及び反射光量算出部１００３は、反射位置と反射光量とのプロファイルデータを作成する（ステップＳ１２０２）。

続いて、範囲規定部１００４は、担持体駆動スピード２１２、スクリーンピッチ２０９及びラインセンサの露光時間１００６を取得する（ステップＳ１２０３）。

続いて、範囲規定部１００４は、担持体駆動スピード２１２、スクリーンピッチ２０９及びラインセンサの露光時間１００６に基づいて、スクリーンピッチの整数倍に相当するデータプロット数Ｎを算出する（ステップＳ１２０４）。

トナー付着量算出部１００５は、パッチ濃度情報２０８をコントローラ２０７より取得する（ステップＳ１２０５）。

続いて、トナー付着量算出部１００５は、濃度の閾値判定を行う（ステップＳ１２０６）。即ち、トナー付着量算出部１００５は、パッチ濃度情報が閾値以上である場合は反射位置検出による精度が高い高濃度領域であると判断し、反射位置データからトナー付着量を算出する（ステップＳ１２０７）。一方、パッチ濃度情報が閾値以下である場合、トナー付着量算出部１００５は、反射光量検出による精度が高い低濃度領域であると判断し、反射光量データからトナー付着量を算出する（ステップＳ１２０８）。

続いて、トナー付着量算出部１００５は、算出したトナー付着量を出力する（ステップＳ１２０９）。画像形成装置は、ここで出力されたトナー付着量に基づいて、露光量、現像電圧、転写電流等の各種パラメータ（画像形成パラメータ）を制御する。

コントローラ２０７は、以上のトナー付着量測定装置１０７で高精度に計測されたトナー付着量に基づいて画像形成装置を制御する。

＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態について説明する。以下では、第３の実施形態におけるトナー付着量の測定方法を説明する。

本実施形態においては、第２の実施形態と同様に、短い露光時間で担持体とトナー像をサンプリング測定する。そして、得られた反射位置及び反射光量のプロファイルデータからトナー付着量を演算する際に、演算に使用するデータ数をスクリーンピッチの整数倍に相当する量に規定することで、測定範囲を規定する。

但し、コントローラから担持体駆動スピードやスクリーンピッチを取得せずに、プロファイルデータから自動的にスクリーンピッチの整数倍に相当するプロット数を算出する。なお、本実施形態において、第２の実施形態と同様の構成については、同一符号を付して、その詳細説明を省略する。

図１３に示すブロック図を用いて、第３の実施形態におけるトナー付着量演算のプロセスについて説明する。

ラインセンサ３０４でサンプリング測定した反射波形データは、反射データ記憶部１３０１に記憶されており、反射位置検出部１３０２と反射光量算出部１３０３でプロファイルデータを作成する。

範囲規定部１３０５では、作成されたプロファイルデータのトナーパッチ部分に観測される周期的に変動する信号のピーク頂点を２つ検出する。そして、範囲規定部１３０５は、図１４に示すピーク頂点間距離Ｌ１を検出し、式６に示すように、Ｌ１からスクリーンピッチの整数倍に相当するプロット数Ｎを算出する。なお、プロファイルデータのピーク谷点を２つ検出し、ピーク谷点間距離Ｌ２からプロット数Ｎを算出しても良い。また、Ｌ１・Ｌ２は反射位置のプロファイルデータから算出しても良いし、反射光量のプロファイルデータから算出しても良い。

トナー付着量算出部１３０４では、範囲規定部１３０５で算出したプロット数Ｎとパッチ濃度情報とに基づいてプロファイルデータを平均し、トナー付着量を算出する。

図１５は、本実施形態におけるトナー付着量演算部３０５の処理を示すフローチャートである。

先ず、トナー付着量演算部３０５は、反射波形のサンプリング測定を行う（ステップＳ１５０１）。

続いて、反射位置検出部１３０２及び反射光量算出部１３０３は、反射位置と反射光量のプロファイルデータを作成する（ステップＳ１５０２）。

続いて、範囲規定部１３０５は、ステップＳ１５０２で作成されたプロファイルデータからピーク頂点、もしくは、ピーク谷点を２つ検出する（ステップＳ１５０３）。

続いて、範囲規定部１３０５は、ピーク頂点間距離、もしくは、ピーク頂点間距離からスクリーンピッチの整数倍に相当するプロット数Ｎを算出する（ステップＳ１５０４）。

続いて、トナー付着量算出部１３０４は、パッチ濃度情報２０８をコントローラ２０７より取得する（ステップＳ１５０５）。

続いて、トナー付着量算出部１３０４は、濃度の閾値判定を行う（ステップＳ１５０６）。即ち、トナー付着量算出部１３０４は、パッチ濃度情報が閾値以上である場合は反射位置検出による精度が高い高濃度領域であると判断し、反射位置データからトナー付着量を算出する（ステップＳ１５０７）。一方、パッチ濃度情報が閾値以下である場合、トナー付着量算出部１３０４は、反射光量検出による精度が高い低濃度領域であると判断し、反射光量データからトナー付着量を算出する（ステップＳ１５０８）。

続いて、トナー付着量算出部１３０４は、算出したトナー付着量を出力する（ステップＳ１５０９）。画像形成装置は、ここで出力されたトナー付着量に基づいて、露光量、現像電圧、転写電流等の各種パラメータ（画像形成パラメータ）を制御する。

コントローラ２０７は、以上のトナー付着量測定装置１０７で高精度に計測されたトナー付着量に基づいて画像形成装置を制御する。

＜第４の実施形態＞
次に、第４の実施形態について説明する。以下では、第４の実施形態におけるトナー付着量の測定方法を説明する。

本実施形態においては、第３の実施形態と同様に、短い露光時間で担持体とトナー像をサンプリング測定し、プロファイルデータから自動的にスクリーンピッチの整数倍に相当するプロット数を算出する。

但し、ピーク頂点・谷点を検出するのではなく、プロファイルデータの周波数を分析し、その周期からスクリーンの整数倍に相当するプロット数を算出する。なお、本実施形態において、第３の実施形態と同様の構成については、同一符号を付して、その詳細説明を省略する。

図１６に示すブロック図を用いて、第４の実施形態におけるトナー付着量演算のプロセスについて説明する。

ラインセンサ３０４でサンプリング測定した反射波形データは、反射データ記憶部１６０１に記憶されており、反射位置検出部１６０２と反射光量算出部１６０２でプロファイルデータを作成する。

範囲規定部１６０５では、作成されたプロファイルデータのトナーパッチ部分に観測される周期的に変動する信号の周波数を分析し、式７に示すように、その周期Ｔ（図１７参照）からスクリーンピッチの整数倍に相当するプロット数Ｎを算出する。

トナー付着量算出部１６０４では、範囲規定部１６０５で算出したプロット数Ｎとパッチ濃度情報に基づいてプロファイルデータを平均し、トナー付着量を算出する。

図１８は、本実施形態におけるトナー付着量演算部３０５の処理を示すフローチャートである。

先ず、トナー付着量演算部３０５は、反射波形のサンプリング測定を行う（ステップＳ１８０１）。

続いて、反射位置検出部１６０２及び反射光量算出部１６０３は、反射位置と反射光量のプロファイルデータを作成する（ステップＳ１８０２）。

続いて、範囲規定部１６０５は、ステップＳ１８０２で作成されたプロファイルデータの周波数を分析する（ステップＳ１８０３）。

続いて、範囲規定部１６０５は、分析した周波数に対応する周期Ｔからスクリーンの整数倍に相当するプロット数Ｎを算出する（ステップＳ１８０４）。

続いて、トナー付着量算出部１６０４は、パッチ濃度情報をコントローラ２０７より取得する（ステップＳ１８０５）。

続いて、トナー付着量算出部１６０４は、濃度の閾値判定を行う（ステップＳ１８０６）。即ち、トナー付着量算出部１６０４は、パッチ濃度情報が閾値以上である場合は反射位置検出による精度が高い高濃度領域であると判断し、反射位置データからトナー付着量を算出する（ステップＳ１８０７）。一方、パッチ濃度情報が閾値以下である場合、トナー付着量算出部１６０４は、反射光量検出による精度が高い低濃度領域であると判断し、反射光量データからトナー付着量を算出する（ステップＳ１８０８）。

続いて、トナー付着量算出部１６０４は、算出したトナー付着量を出力する（ステップＳ１８０９）。画像形成装置は、ここで出力されたトナー付着量に基づいて、露光量、現像電圧、転写電流等の各種パラメータ（画像形成パラメータ）を制御する。

コントローラ２０７は、以上のトナー付着量測定装置１０７で高精度に計測されたトナー付着量に基づいて画像形成装置を制御する。

図１９は、実施形態におけるトナーパッチの測定範囲を示す図である。図１９に示すように、上述した実施形態によれば、トナー付着量測定装置の撮像素子・記憶部・トナー付着量演算部の少なくとも１つを制御し、トナーパッチを測定する範囲をスクリーンピッチの整数倍に規定する。これにより、測定開始位置とスクリーン周期の位相が変化した場合においても、検出される反射信号の変動を抑えることができ、トナー付着量測定の誤差を低減させ、測定精度が向上する。

また、測定開始の位置やタイミングに関してもゆとりを持たすことができるため、モータやローラ等の駆動系、センサの取り付け精度の機械的設計が容易になる。

上述した実施形態を構成する各手段及び各ステップは、コンピュータのＲＡＭやＲＯＭ等に記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は本発明に含まれる。

また、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラムもしくは記録媒体等としての実施形態も可能であり、具体的には、一つの機器からなる装置に適用してもよい。

なお、本発明は、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを、システム又は装置に直接、又は遠隔から供給する。そして、そのシステム又は装置のコンピュータが前記供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。

従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、前記コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等の形態であってもよい。

また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される。更に、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ等が、実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。

更に、その他の方法として、まず記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれる。そして、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。

第１〜第４の実施形態に係る電子写真方式の画像形成装置の構成を示す図である。 トナー付着量測定装置によって測定された付着量データに基づき、コントローラで画像形成プロセスを制御する際の制御構成を示すブロック図である。 トナー付着量測定装置の構成を示す図である。 トナー付着量を測定する手順、及び、ラインセンサで検出される反射波形を説明するための図である。 第１の実施形態におけるトナー付着量演算のプロセスを説明するためのブロック図である。 範囲規定部の測定範囲の算出方法について説明するための図である。 第１の実施形態におけるトナー付着量演算部の処理を示すフローチャートである。 第２の実施形態におけるトナー付着量の計測手順について説明するための図である。 トナー付着量を測定する手順、及び、ラインセンサで検出される反射波形を説明するための図である。 第２の実施形態におけるトナー付着量演算のプロセスを説明するためのブロック図である。 横軸を時系列で得られたデータのデータ番号、縦軸をそれぞれ算出した反射位置・反射光量で表したプロファイルデータを表した図である。 第３の実施形態におけるトナー付着量演算部の処理を示すフローチャートである。 第３の実施形態におけるトナー付着量演算のプロセスについて説明するためのブロック図である。 第３の実施形態におけるスクリーンピッチの整数倍に相当するプロット数の算出方法を説明するための図である。 第３の実施形態におけるトナー付着量演算部の処理を示すフローチャートである。 第４の実施形態におけるトナー付着量演算のプロセスを説明するためのブロック図である。 第４の実施形態におけるスクリーンピッチの整数倍に相当するプロット数の算出方法を説明するための図である。 第４の実施形態におけるトナー付着量演算部の処理を示すフローチャートである。 実施形態におけるトナーパッチの測定範囲を示す図である。 従来のトナーパッチの測定範囲を示す図である。

Claims (9)

1. 画像形成装置の担持体上に形成されたトナー像におけるトナー付着量を測定するトナー付着量測定装置であって、
   前記トナー像のスクリーンピッチの整数倍に相当する測定範囲を設定する設定手段と、
   前記トナー像に対して光を照射する照射手段と、
   前記照射手段から照射される光を前記トナー像上に走査させる走査手段と、
   前記トナー像からの反射光を検出する検出手段と、
   前記設定手段により設定された測定範囲内の前記検出手段による検出結果に基づいて、前記トナー像のトナー付着量を算出する算出手段とを有することを特徴とするトナー付着量測定装置。
2. 前記検出手段により検出された反射光の反射位置を検出する位置検出手段と、
   前記検出手段により検出された反射光の反射光量を算出する光量算出手段とを更に有し、
   前記算出手段は、前記位置検出手段により検出された反射位置又は前記光量算出手段により算出された反射光量に基づいて、前記トナー像のトナー付着量を算出することを特徴とする請求項１に記載のトナー付着量測定装置。
3. 前記位置検出手段は、前記検出手段から出力される反射波形データのピークの位置を検出することにより、反射光の反射位置を検出することを特徴とする請求項２に記載のトナー付着量測定装置。
4. 前記光量算出手段は、前記検出手段から出力される反射波形データのピーク部分の面積を計算することにより、反射光の反射光量を算出することを特徴とする請求項２又は３に記載のトナー付着量測定装置。
5. 前記算出手段は、前記トナー像の濃度情報に応じて、反射光の反射位置に基づいて前記トナー像のトナー付着量を算出するか、反射光の反射光量に基づいて前記トナー像のトナー付着量を算出するかを切り換えることを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載のトナー付着量測定装置。
6. 請求項１乃至５の何れか１項に記載のトナー付着量測定装置を有することを特徴とする画像形成装置。
7. 前記算出手段により算出された前記トナー像のトナー付着量に基づいて画像形成パラメータを制御することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 画像形成装置の担持体上に形成されたトナー像におけるトナー付着量を測定するトナー付着量測定方法であって、
   前記トナー像のスクリーンピッチの整数倍に相当する測定範囲を設定する設定ステップと、
   前記トナー像に対して光を照射する照射ステップと、
   前記照射ステップにより照射される光を前記トナー像上に走査させる走査ステップと、
   前記トナー像からの反射光を検出する検出ステップと、
   前記設定ステップにより設定された測定範囲内の前記検出ステップによる検出結果に基づいて、前記トナー像のトナー付着量を算出する算出ステップとを含むことを特徴とするトナー付着量測定方法。
9. 画像形成装置の担持体上に形成されたトナー像におけるトナー付着量を測定するトナー付着量測定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
   前記トナー像のスクリーンピッチの整数倍に相当する測定範囲を設定する設定ステップと、
   前記トナー像上に走査された照射部から照射された光の反射光を取得する取得ステップと、
   前記設定ステップにより設定された測定範囲内の前記取得された光の反射光に基づいて、前記トナー像のトナー付着量を算出する算出ステップとをコンピュータに実行させるためのプログラム。

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