JP2013250536A - Diffuse reflection light output conversion method, powder sticking amount conversion method, and image forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トナー等の粉体の付着量検知における拡散反射光出力変換方法、粉体付着量変換方法、これらの方法を実施してなる複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも１つを備えた複合機等の画像形成装置に関する。 The present invention relates to a diffuse reflection light output conversion method, a powder adhesion amount conversion method, and a copier, printer, facsimile, plotter, and at least one of these methods, which are used to detect the adhesion amount of powder such as toner. The present invention relates to an image forming apparatus such as a multi-function machine equipped with two.
従来より、電子写真方式を用いた複写機、レーザビームプリンタ等の画像形成装置では、常に安定した画像濃度が得られるようにするために、感光体等の像担持体上に濃度検知用トナーパッチ（階調パターン）を作成し、そのパッチ濃度を光学的検知手段（以下、単に「センサ」ともいう）により検知し、その検知結果に基づいて現像ポテンシャルを変更（具体的には、ＬＤパワー、帯電バイアス、現像バイアスの変更）するようになっている。 Conventionally, in an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or a laser beam printer, a density detection toner patch is provided on an image carrier such as a photoconductor in order to always obtain a stable image density. (Tone pattern) is created, the patch density is detected by optical detection means (hereinafter also simply referred to as “sensor”), and the development potential is changed based on the detection result (specifically, the LD power, The charging bias and the developing bias are changed).
このような濃度検知用パッチ検出手段としては、発光素子（発光手段）としてＬＥＤを、受光素子（受光手段）としてＰＤ（フォトダイオード）又はＰＴｒ（フォトトランジスタ）を組み合わせた反射型センサが一般的に知られている。
そのセンサ構成としては、図６に示すように、正反射光のみを検出するタイプ（特開２００１−３２４８４０号公報等参照；以下「Ａタイプ」という）、図７に示すように、拡散反射光のみを検出するタイプ（特開平５−２４９７８７号公報、特許第３１５５５５５号公報等参照；以下「Ｂタイプ」という）、図８に示すように、両者を検出するタイプ（特開２００１−１９４８４３号公報等参照）の３つのタイプがある。
As such a density detection patch detection means, a reflection type sensor in which an LED as a light emitting element (light emitting means) and a PD (photodiode) or PTr (phototransistor) as a light receiving element (light receiving means) is generally combined. Are known.
As the sensor configuration, as shown in FIG. 6, a type that detects only specularly reflected light (see JP 2001-324840 A; hereinafter referred to as “A type”), as shown in FIG. 7, diffusely reflected light is used. 8 (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-249787, Japanese Patent No. 3155555; hereinafter referred to as “B type”), and a type that detects both (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-194443). And so on).
図６、図７、図８において、符号５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃは素子ホルダを、５１はＬＥＤを、５２は正反射受光素子を、５３は検知対象面を、５４は検知対象面上のトナーパッチを、５５は拡散反射受光素子をそれぞれ示している。
近年においては、図９に示すように、発光側、受光側の光路にビームスプリッタを設けたタイプ（特許第２７２９９７６号公報、特開平１０−２２１９０２号公報、特開２００２−７２６１２号公報等参照）も多く用いられるようになってきた。図９において、符号５６はＬＥＤを、５７、５８はビームスプリッタを、５９はＰ波光（正反射光）に対する受光手段としてのフォトダイオードを、６０はＳ波光（拡散反射光）に対する受光手段としてのフォトダイオードをそれぞれ示している。
6, 7, and 8, reference numerals 50 </ b> A, 50 </ b> B, and 50 </ b> C are element holders, 51 is an LED, 52 is a regular reflection light receiving element, 53 is a detection target surface, and 54 is a toner patch on the detection target surface. , 55 denotes a diffuse reflection light receiving element.
In recent years, as shown in FIG. 9, a type in which a beam splitter is provided in the light path on the light emitting side and the light receiving side (see Japanese Patent No. 2729976, Japanese Patent Laid-Open No. 10-221902, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-72612, etc.) Has also been used a lot. In FIG. 9,
カラー画像形成装置では画像濃度の変動が色味変動につながるために、画像濃度を安定させるべく、濃度検知用パターンの付着量を正確に検知し、濃度制御することが重要となる。
ここで安定させるべき画像濃度とは「出力画像の画像濃度」であるため、カラー画像形成装置では、用紙に転写される直前の転写ベルト上で行うことが望ましく、また、画像濃度制御の狙いは最大目標付着量が狙いの値となるように制御することであるため、高付着量域まで正確に検知できることが望ましい。
In the color image forming apparatus, since fluctuations in image density lead to fluctuations in color, it is important to accurately detect the amount of density detection pattern adhesion and control the density in order to stabilize the image density.
Since the image density to be stabilized here is “the image density of the output image”, it is desirable that the color image forming apparatus perform it on the transfer belt immediately before being transferred onto the paper, and the aim of the image density control is Since control is performed so that the maximum target adhesion amount becomes a target value, it is desirable that accurate detection is possible up to a high adhesion amount region.
特許文献１には、トナー等の粉体の付着量検知に関し、付着量全域に亘って常に安定した正確な付着量検知を行うことができる正反射光出力変換方法、拡散反射光出力変換方法、粉体付着量変換方法等の提供を目的とした「光変換アルゴリズム」について開示されている。
特許文献１では、正確な付着量検知を行う上での阻害要因の一つとして、検知対象面である転写ベルトの経時劣化による影響に着目している。
画像出力時、転写ベルトは常にシート状記録媒体としての転写紙と接触しているために、摩耗により経時的にベルト表面が荒れてきてしまう。また、白色剤が多く含まれる転写紙を連続的に通紙した場合には、経時的にベルト表面が白色化してきてしまう。
これについての特許文献１における実験結果を示す前に、正反射光出力、及び拡散反射光出力の状態変化要因について説明する。
Patent Document 1 discloses a specular reflection light output conversion method, a diffuse reflection light output conversion method, and the like that can always detect stable and accurate adhesion amount detection over the entire adhesion amount, regarding the adhesion amount detection of powder such as toner. A “light conversion algorithm” for the purpose of providing a powder adhesion amount conversion method or the like is disclosed.
In Patent Document 1, attention is paid to the influence of deterioration over time of the transfer belt, which is the detection target surface, as one of the obstruction factors in performing accurate adhesion amount detection.
At the time of image output, the transfer belt is always in contact with the transfer paper as a sheet-like recording medium, so that the belt surface becomes rough over time due to wear. In addition, when the transfer paper containing a large amount of white agent is continuously fed, the belt surface becomes white over time.
Prior to showing the experimental results in Patent Document 1 regarding this, the factors of state change of the regular reflection light output and the diffuse reflection light output will be described.
正反射光出力とは、検知対象面で鏡面反射する光（入射角と反射角とが等しい）のことであり、検知対象面がつるつる（＝鏡面光沢度が高い）の場合、図１１に示すように、照射された光６１は検知対象面５３で僅かに拡散されるのみで、殆どが正反射光６２として鏡面反射される。図１１において、符号６３は正反射光感度を、６４は拡散反射光感度をそれぞれ分布領域的に示している。
The specularly reflected light output is light that is specularly reflected by the detection target surface (incident angle and reflection angle are equal), and when the detection target surface is smooth (= high specular gloss), it is shown in FIG. As described above, the
図１２に示すように、検知対象面５３に粉体としてのトナー６５が付着した場合、入射光６１はトナー６５で拡散されるために、正反射光６２が減少し、逆に拡散反射光６６が増加する。但し、拡散反射光６６が増加するというのは、トナー６５がカラートナーの場合であり、黒トナーである場合には、照射された光６１はほとんど吸収されてしまうために、拡散反射光６６はほとんど増加しない。
つまり、正反射光は検知対象物体の「表面性状特性（光沢度、表面粗さ等）の状態変化」により出力が変化し、拡散反射光出力は検知対象物体の「色特性（明度等）の状態変化」により出力が変化するという具合に、互いに全く独立した要因によって出力が変化するものなのである。
As shown in FIG. 12, when the
That is, the output of specularly reflected light changes due to the “change in state of surface property (glossiness, surface roughness, etc.) of the object to be detected, and the diffuse reflected light output is the“ color characteristic (lightness, etc.) of the object to be detected. The output changes due to factors completely independent of each other, such as the output changing due to the “state change”.
特許文献１では、図１に示す４連タンデム直接転写方式のカラー画像形成装置において、経時で転写ベルト表面が荒れた場合、及び白色化した場合を想定して、「鏡面光沢度（Ｇｓ）」と「明度（Ｌ＊）」が異なる３種類の転写ベルト上に１６階調パターンを作像し、これらパターンのセンサ検知出力の比較により経時変動した場合の結果の予測を行っている。以下に実験の諸条件を示す。
＜転写ベルト（検知対象面）＞
黒色ベルト・・・鏡面光沢度：Ｇｓ（６０）＝５７、 明度：Ｌ＊＝１０
茶色ベルト・・・鏡面光沢度：Ｇｓ（６０）＝２７、 明度：Ｌ＊＝２５
灰色ベルト・・・鏡面光沢度：Ｇｓ（６０）＝５、 明度：Ｌ＊＝１８
＜検知センサ（光学的検知手段）＞図８に示したセンサの詳細仕様
（発光側）
素子：ＧａＡｓ赤外発光ダイオード（ピーク発光波長：λｐ＝９５０ｎｍ）、トップビュータイプ
スポット径：φ１．０ｍｍ
（受光側）
素子：Ｓｉフォトトランジスタ（ピーク分光感度：λｐ＝８００ｎｍ）、トップビュータイプ
スポット径：
正反射光受光側：φ１．０ｍｍ
拡散反射光受光側：φ３．０ｍｍ
検出距離：５ｍｍ（センサ上部〜検知対象面までの距離）
ＬＥＤ電流：２５ｍＡ固定
＜線速＞
１２５ｍｍ／ｓｅｃ
＜サンプリング周波数＞
５００Ｓａｍｐｌｉｎｇ／ｓｅｃ（＝２ｍｓｅｃ毎）
注１：鏡面光沢度測定値は、日本電色製の光沢度計ＰＧ−１を使い、測定角度６０°で測定した値である。
注２：明度は、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製の分光測色計：Ｘ−Ｒｉｔｅ９３８を使い、光源：Ｄ５０、視野角：２°で測定した値である。
In Patent Document 1, in the four-tandem direct transfer type color image forming apparatus shown in FIG. 1, assuming that the transfer belt surface becomes rough and whitened over time, the “specular gloss (Gs)” is assumed. 16-tone patterns are formed on three types of transfer belts having different “lightness (L * )” values, and the results are predicted when they vary with time by comparing the sensor detection outputs of these patterns. The conditions of the experiment are shown below.
<Transfer belt (detection target surface)>
Black belt: Specular gloss: Gs (60) = 57, Brightness: L * = 10
Brown belt: Specular gloss: Gs (60) = 27, Brightness: L * = 25
Gray belt: Specular gloss: Gs (60) = 5, Brightness: L * = 18
<Detection sensor (optical detection means)> Detailed specification (light emission side) of the sensor shown in FIG.
Element: GaAs infrared light emitting diode (peak emission wavelength: λp = 950 nm), top view type spot diameter: φ1.0 mm
(Light receiving side)
Element: Si phototransistor (peak spectral sensitivity: λp = 800 nm), top view type spot diameter:
Regular reflection light receiving side: φ1.0mm
Diffuse reflected light receiving side: φ3.0mm
Detection distance: 5 mm (distance from the top of the sensor to the detection target surface)
LED current: 25 mA fixed <Line speed>
125mm / sec
<Sampling frequency>
500 Sampling / sec (= 2 msec)
Note 1: The specular gloss value is a value measured at a measurement angle of 60 ° using a gloss meter PG-1 made by Nippon Denshoku.
Note 2: Brightness is a value measured using a spectrocolorimeter: X-Rite 938 manufactured by X-Rite, with a light source of D50 and a viewing angle of 2 °.
図１３に黒トナー付着量に対する正反射光出力特性を、図１４にカラートナー付着量に対する正反射光出力特性を示す。
この実験ではセンサ側入力条件を固定（ＬＥＤ電流：Ｉｆ＝２５ｍＡ固定）として行っているので、ベルト地肌部の影響が及ばない高付着量域（Ｍ／Ａ＝０．４ｍｇ／ｃｍ２以上）では３種類のベルトで正反射光出力（電圧）が略一致するが、ベルト地肌部の影響を受ける低付着量域（Ｍ／Ａ＝０．４ｍｇ／ｃｍ２以下）では一致しない。
この結果から判る通り、経時的に転写ベルトの鏡面光沢度が低下、すなわち表面粗さが悪化した場合、付着量がゼロのベルト地肌部が露出している低付着量域では矢印で示すように正反射光出力（電圧）が低下してしまうことが判る。
FIG. 13 shows the regular reflection light output characteristic with respect to the black toner adhesion amount, and FIG. 14 shows the regular reflection light output characteristic with respect to the color toner adhesion amount.
In this experiment, the sensor side input condition is fixed (LED current: If = 25 mA fixed), so in the high adhesion amount region (M / A = 0.4 mg / cm 2 or more) where the influence of the belt background is not exerted. Although the specularly reflected light output (voltage) is substantially the same for the three types of belts, it is not the same in the low adhesion amount region (M / A = 0.4 mg / cm 2 or less) affected by the belt background.
As can be seen from this result, when the mirror glossiness of the transfer belt decreases with time, that is, when the surface roughness deteriorates, as indicated by the arrow in the low adhesion amount region where the belt background portion where the adhesion amount is zero is exposed. It can be seen that the specular reflection light output (voltage) decreases.
また、特許文献１では以下の考察がなされている。
〔Ａタイプのセンサを用いた場合の不具合についての考察〕
上記実験事実により、もし正反射出力のみしかもたないタイプのセンサにて付着量検知を行った場合の最大の難点は、カラー付着量検知において、付着量検知可能範囲が転写ベルトの光沢度低下に伴い経時的に狭くなってしまうということである。
その理由は、従来技術ではカラー付着量の付着量検知を以下のような付着量検知アルゴリズムで行うため、付着量に対するセンサ出力特性が図１４に示される変曲点（極小値）以上の付着量は検知できないからである。
＜従来の正反射光出力タイプの付着量変換式＞
（パターン部出力電圧−Ｖｍｉｎ）／（地肌部出力電圧−Ｖｍｉｎ）
Ｖｍｉｎ：複数のパターン部出力の最小値
図１４で、各ベルトの出力最小値を近似曲線の変曲点計算により求めると、経時的にベルトが劣化するに従い、検知可能な最大付着量が０．３６（５７）、０．３０（２７）、０．１７（５）という具合に狭くなっていることが判る。（ ）内は光沢度値を示す。付着量検知可能範囲は出力値と最小値となる付着量までである。
なお、黒トナー付着量検知については、単に出力ＳＮ比が低下するだけで、多少の検知精度の低下が生じるものの検知可能な最大付着量はほとんど変わることなく検知することができる。
In Patent Document 1, the following consideration is made.
[Discussion about defects when using A type sensor]
Based on the above experimental fact, the biggest difficulty when detecting the amount of adhesion with a sensor that has only specular reflection output is that the adhesion amount detection range is reduced in the glossiness of the transfer belt in color adhesion amount detection. As a result, it becomes narrower with time.
The reason for this is that, in the prior art, the adhesion amount detection of the color adhesion amount is performed by the following adhesion amount detection algorithm, so that the sensor output characteristic with respect to the adhesion amount is an adhesion amount that is greater than the inflection point (minimum value) shown in FIG. This is because cannot be detected.
<Conventional specular light output type adhesion amount conversion formula>
(Pattern part output voltage-Vmin) / (Background part output voltage-Vmin)
Vmin: Minimum value of outputs of a plurality of pattern portions In FIG. 14, when the output minimum value of each belt is obtained by calculating the inflection point of the approximate curve, the maximum detectable amount of adhesion becomes 0. 0 as the belt deteriorates over time. It turns out that it is narrow, such as 36 (57), 0.30 (27), and 0.17 (5). Figures in parentheses indicate gloss values. The adhesion amount detectable range is the output value and the adhesion amount that is the minimum value.
As for the black toner adhesion amount detection, the maximum detectable adhesion amount can be detected with little change, although the output SN ratio is simply lowered, and the detection accuracy is slightly reduced.
次に、横軸：黒トナー付着量に対する拡散光出力特性を図１５に、横軸：カラートナー付着量に対する拡散反射光出力特性を図１６に示す。
拡散反射光出力もベルト地肌部の影響を受けない高付着量域では３種類のベルトでは出力がほぼ一致するが、ベルト地肌部の明度変化の影響を受ける低付着量域では、明度変化の影響により出力が一致しない。
つまり、経時的に転写ベルトが白色化してきた場合、転写ベルト地肌部の拡散反射光出力が上昇することが判る。
Next, the horizontal axis: diffused light output characteristics with respect to the black toner adhesion amount is shown in FIG. 15, and the horizontal axis: diffuse reflected light output characteristics with respect to the color toner adhesion amount is shown in FIG.
Diffuse reflected light output is almost unaffected by the belt background, but the output is almost the same for the three types of belts. However, in the low adhesion amount area, which is affected by the change in brightness of the belt background, the effect of the change in brightness is low. Output does not match.
That is, it can be seen that when the transfer belt becomes white over time, the diffuse reflected light output of the transfer belt background portion increases.
〔Ｂタイプのセンサを用いた場合の不具合についての考察〕
上記実験事実により、拡散反射光出力のみしか持たないタイプのセンサにて付着量検知を行った場合の最大の難点は、まず第１に、検知対象面の経時的な特性変化を補正する手段を持たないこと、第２に、特には検知対象面が明度：Ｌ＊＜２０のような黒色であった場合において、センサ感度の校正を検知対象面で行えないこと、が挙げられる。
明度：Ｌ＊＜２０で感度校正ができなくなる理由は、地肌部からの拡散反射光出力がほぼゼロとなってしまうからである。
参考までに、本出願人が従来機に対して行っていたセンサの感度校正方法について述べると、工場にて画像形成装置に対しセンサを取り付けた後、ある白色基準板に対するセンサ出力がある値となるようにセンサ発光側ＬＥＤ電流調整を行っていた。ただ、このようにすれば初期的には調整できたとしても、センサの温度特性、経時のＬＥＤ劣化等による感度変化に対する補正手段を持たないために、経時品質に対する確かなる保証が得られない。
[Discussion about defects when B type sensor is used]
Due to the above experimental facts, the biggest difficulty when the amount of adhesion is detected by a sensor of a type having only diffuse reflected light output is that firstly, means for correcting characteristic changes with time of the detection target surface. Secondly, the sensor sensitivity calibration cannot be performed on the detection target surface, particularly when the detection target surface is black as lightness: L * <20.
The reason why the sensitivity cannot be calibrated when the lightness is L * <20 is that the diffuse reflected light output from the background becomes almost zero.
For reference, the sensor sensitivity calibration method that the applicant has done for the conventional machine will be described. After the sensor is attached to the image forming apparatus at the factory, the sensor output for a certain white reference plate is a certain value. The LED light emission side adjustment of the sensor light emission side was performed so that it might become. However, even if it can be adjusted initially in this way, since there is no means for correcting the change in sensitivity due to the temperature characteristics of the sensor, LED degradation over time, etc., a reliable guarantee for quality over time cannot be obtained.
図１７に鏡面光沢度と正反射光出力との相関について調べた結果を、図１８に明度と拡散反射光出力との相関について調べた結果を示す。
図１７は、「光沢度」と「明度」とがそれぞれ異なる４２種類の転写ベルトを、図８に示した反射型フォトセンサを用いて、ＬＥＤ電流：２０ｍＡ固定としたときの正反射光出力を横軸：６０°光沢度に対してプロットしたものである。
横軸の光沢度測定値は、日本電色製の光沢度計ＰＧ−１を使い、測定角度６０°で測定した値である。
図１２に示すように、正反射光出力には拡散反射光成分が含まれるため、結果を明度の範囲毎にソートすれば、正反射光出力電圧は光沢度にほぼ直線的に比例する関係が得られることが判る。
このように直線的な比例関係が得られるのは、鏡面光沢度に対しては正に正反射光そのものを測定している関係にあるからである（ＪＩＳＺ８７４１ 鏡面光沢度−測定方法を参照）。
FIG. 17 shows the results of examining the correlation between the specular gloss and the specularly reflected light output, and FIG. 18 shows the results of examining the correlation between the brightness and the diffusely reflected light output.
FIG. 17 shows the specular reflection light output when 42 types of transfer belts having different “glossiness” and “lightness” are fixed to LED current: 20 mA using the reflection type photosensor shown in FIG. Horizontal axis: plotted against 60 ° gloss.
The gloss value measured on the horizontal axis is a value measured at a measurement angle of 60 ° using a Nippon Denshoku gloss meter PG-1.
As shown in FIG. 12, since the regular reflection light output includes a diffuse reflection component, if the results are sorted for each brightness range, the regular reflection output voltage has a relationship that is approximately linearly proportional to the glossiness. It turns out that it is obtained.
The reason why the linear proportional relationship is obtained in this way is that the specular reflection light itself is measured with respect to the specular glossiness (see JISZ8741 Specular Glossiness-Measurement Method).
図１８は、これと同時に測定した拡散反射光出力を、横軸：ベルトの明度に対してプロットしたグラフである。図１８において［−］は単位が無いことを意味する。
横軸の明度は、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製の分光測色計：Ｘ−Ｒｉｔｅ９３８を使い、光源：Ｄ５０、視野角：２°で測定した値である。
両者の関係は光源、測定角度等の違いがあるために直線的な関係とはならないが、光沢度の影響を受けることなく、ほぼ同一カーブ上にプロットされることから、拡散反射光出力は正反射光出力に対し独立であることが判る。
FIG. 18 is a graph in which the diffuse reflected light output measured at the same time is plotted with respect to the horizontal axis: the brightness of the belt. In FIG. 18, [-] means that there is no unit.
The brightness on the horizontal axis is a value measured using a spectrocolorimeter: X-Rite 938 manufactured by X-Rite Co., Ltd., with a light source: D50 and a viewing angle: 2 °.
The relationship between the two is not a linear relationship because of differences in the light source, measurement angle, etc., but since it is plotted on the same curve without being affected by the glossiness, the diffuse reflected light output is positive. It can be seen that it is independent of the reflected light output.
経時で転写ベルト表面が荒れてきてベルト地肌部の正反射光出力が低下した場合、または白色化して地肌部の拡散反射光出力が増加した場合、もしくはこれら２つが同時に進行した場合、これらのいずれにおいても「正反射光出力」と「拡散反射光出力」との関係は崩れてしまうために、単に２出力の差分を取る、もしくは比を取るだけでは出力を初期状態と同じにはできない。
故に、これに基づいて付着量変換を行っても、決して初期と同じ結果を得ることはできない。また、付着量変換までせず、この結果を直接濃度制御にフィードバックしても、初期とずれた結果となるだけである。
When the surface of the transfer belt becomes rough with time and the specular reflection light output of the belt background portion decreases, or when the diffuse reflection light output of the background portion increases due to whitening, or when these two progress simultaneously, either of these Since the relationship between “regular reflection light output” and “diffuse reflection light output” is broken, the output cannot be made the same as the initial state simply by taking the difference between the two outputs or taking the ratio.
Therefore, even if the adhesion amount conversion is performed based on this, the same result as the initial stage can never be obtained. Even if the amount of adhesion is not converted and this result is directly fed back to the density control, the result only deviates from the initial value.
そこで、ベルト光沢度低下により正反射光出力が低下した場合、その分ＬＥＤ電流を上げて補正することが考えられるが、例えば、ベルト地肌部の正反射光出力が初期値となるような調整を行えば、少なくともベルト地肌部だけは初期値と同じとなるが、図１９に示す通り、カラートナーの場合、付着量全域に亘って出力が上がってしまう。
それのみならず、拡散反射光出力電圧も受光光量の増加に伴い出力が上昇するため、その結果として得られる差分出力は、図２０に示されるように、低着量域ではなんとか初期と合わせられても、高付着量域ではずれが生じるため、やはり初期と同じ結果を得ることはできない。これは、差分出力ではなく、比を取った場合でも同じことである。
Therefore, when the specular reflection light output decreases due to the belt glossiness decrease, it is conceivable to correct the LED current by increasing that amount.For example, adjustment is made so that the regular reflection light output of the belt background becomes the initial value. If this is done, at least the belt background portion is the same as the initial value, but as shown in FIG. 19, in the case of color toner, the output increases over the entire amount of adhesion.
In addition, since the output of the diffuse reflected light output voltage increases as the amount of received light increases, the resulting differential output is managed together with the initial value in the low coverage area as shown in FIG. However, since the deviation occurs in the high adhesion amount region, the same result as the initial stage cannot be obtained. This is the same even when the ratio is taken instead of the differential output.
この問題に対処すべく、特許文献１に記載のアルゴリズムでは、以下の手順に従い、正反射光出力および拡散光出力を付着量に対応する値に変換している。
(1):階調パターンの正反射光出力、拡散反射光出力をサンプリング（図１４、図１６参照）し、
(2):正反射光出力を［正反射光成分］と［拡散反射光成分］とに成分分解することにより、［正反射光成分］のみを抽出し、
(3):拡散反射光出力から［ベルト地肌部からの拡散反射光成分］を除去することにより、［トナーからの拡散光成分］を抽出し、
(4):(2),(3)により求めた互いに独立する（交差する）２つの出力変換値の付着量に対する１次線形関係を利用し、正反射光による付着量検知が可能な付着量範囲（低付着量域）において、ある正反射光出力変換値（または付着量）の拡散反射光出力変換値がある値となるように、拡散反射光出力変換値を感度補正することにより、付着量に対する拡散反射光出力（補正値）を一義的に定め、
(5):予め求めた「付着量」と「拡散反射光出力補正値」の関係から、付着量変換処理を行っている。
In order to cope with this problem, the algorithm described in Patent Document 1 converts the specular reflection light output and the diffused light output into values corresponding to the adhesion amount in accordance with the following procedure.
(1): Sampling the regular reflection light output and diffuse reflection light output of the gradation pattern (see FIGS. 14 and 16),
(2): By separating the specular reflection light output into [specular reflection component] and [diffuse reflection component], only [specular reflection component] is extracted,
(3): Extracting [diffuse light component from toner] by removing [diffuse reflection light component from belt background] from the diffuse reflection output,
(4): Adhesion amount capable of detecting the adhesion amount by specular reflection light using the linear relationship between the adhesion amounts of two output conversion values that are independent (intersect) obtained from (2) and (3). In the range (low adhesion amount region), the diffuse reflection light output conversion value is adjusted so that the diffuse reflection light output conversion value of the specular reflection light output conversion value (or adhesion amount) is a certain value. The diffuse reflected light output (correction value) for the quantity is uniquely determined,
(5): The adhesion amount conversion process is performed from the relationship between the “adhesion amount” and the “diffuse reflection light output correction value” obtained in advance.
(1)〜(5)について、以下に順を追って説明する。
(1)についての説明
図１４、図１６は、転写ベルト１８に作像した図２１に示す濃度検知用のＰパターン７０を、図８に示すＰセンサ４０により検出した「正反射光出力電圧」及び「拡散反射光出力電圧」を電子天秤により精密に測定したカラートナー付着量［ｍｇ／ｃｍ２］に対しプロットしたものである。階調パターン７０はベルト移動方向上流側がトナーの付着量が多くなる。
転写ベルト１８としては、上述のように、鏡面光沢度、明度がそれぞれ異なる３種類のものを用いている。
(1) to (5) will be described in order below.
Description of (1) FIGS. 14 and 16 are “regular reflection light output voltages” in which the
As described above, three types of transfer belt 18 having different specular glossiness and brightness are used.
(2)についての説明
ここで、図１３に示した黒トナー付着量に対する正反射光出力特性と、図１４に示したカラートナー付着量に対する正反射光出力特性とを比較すると、図１４では正反射光出力がある付着量（この場合には０．２〜０．４ｍｇ／ｃｍ２）以上で単調減少から単調増加に転じているのが判るが、これは図２２、図２３に示す通り、正反射光として正反射光受光素子５２で受光される光には、純粋な［正反射光成分］に加え、［ベルト面からの拡散反射光成分］、［トナー層からの拡散反射光成分］が含まれているからである。図２２（ｂ）において、符号５４はシアンのベタ部を示す。
ＬＥＤ５１からの照射光が、図２２に示す通り、検知対象面で均等拡散していることを考えると、正反射光受光素子５２に受光される拡散反射光成分と拡散光受光素子５５に入る拡散反射光との間にはｎ倍の関係が成り立つはずである。ここで用いたｎ倍の値は、各受光素子５２、５５の受光径及び配置等の光学的レイアウトによって決まる値である。
Explanation for (2) Here, when the regular reflection light output characteristic with respect to the black toner adhesion amount shown in FIG. 13 is compared with the regular reflection light output characteristic with respect to the color toner adhesion amount shown in FIG. It can be seen that the reflected light output shifts from monotonic decrease to monotonic increase at a certain adhesion amount (0.2 to 0.4 mg / cm 2 in this case) or more, as shown in FIGS. The light received by the regular reflection
Considering that the irradiation light from the
実際の出力は各受光素子５２、５５に入った反射光が回路内でＯＰアンプでＩ−Ｖ変換された後、電圧として出力されるので、両者の出力関係には各出力のＯＰアンプのゲインの違いも積算され、α倍の関係が成り立つはずである。この様な係数αを求めることができれば、正反射光出力を「正反射成分」と「拡散反射成分」とに成分分解できるものと考える。ここで、係数αをどう求めるかについて考えてみると、Ｂｋトナーについては拡散反射成分がほぼゼロに等しいほど小さいので、図１３に示されるＢｋの正反射光出力特性がカラートナーの拡散反射光成分を除去した正反射成分出力特性とほぼ等しいと考えられる。
図１３に示されるように、Ｂｋトナーの正反射光出力特性は付着量の増加に従い、出力値ほぼゼロ、あるいは僅かにプラスの値となり、決してマイナスとはならないことから、カラートナーの各Ｐパターン毎に正反射光出力と拡散反射光出力の比の最小値を求め、この比の最小値を拡散反射光出力に乗じて、正反射光出力から引いてやれば、狙い通りの正反射成分のみ出力特性を取り出すことができるはずである。
The actual output is output as a voltage after the reflected light entering each of the
As shown in FIG. 13, the specular reflection light output characteristic of the Bk toner becomes almost zero or slightly positive as the adhesion amount increases, and never becomes negative. Find the minimum value of the ratio between the specular reflection light output and the diffuse reflection light output every time, multiply the diffuse reflection light output by the minimum value of this ratio, and subtract it from the specular reflection light output. It should be possible to extract the output characteristics.
以下に、図１４に示した茶色ベルト（Ｇｓ＝２７、Ｌ＊＝２５）の出力結果を基に処理フローについて説明する。なお、以下説明中の記号（略号）の意味は以下の通りである。
Ｖｓｇ・・・転写ベルト１８の地肌部の出力電圧
Ｖｓｐ・・・各パターン部の出力電圧
Ｖｏｆｆｓｅｔ・・・オフセット電圧（ＬＥＤ５１のオフ時の出力電圧）
＿ｒｅｇ．・・・正反射光出力（Ｒｅｇｕｌａｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎの略）
＿ｄｉｆ．・・・拡散反射光出力（Ｄｉｆｆｕｓｅ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎの略、ＪＩＳＺ８１０５ 色に関する用語参照）
［ｎ］ ・・・要素数：ｎの配列変数
（ＳＴＥＰ１）：データサンプリング：ΔＶｓｐ、ΔＶｓｇの算出（図２４、図２５参照）
まず、はじめに、正反射光出力、拡散反射光出力ともに、全ポイント［ｎ］についてオフセット電圧との差分を計算する。これは、最終的には「センサ出力の増分をカラートナーの付着量の変化による増分」のみで表したいためである。
The processing flow will be described below based on the output result of the brown belt (Gs = 27, L * = 25) shown in FIG. In addition, the meaning of the symbol (abbreviation) in the following description is as follows.
Vsg: output voltage Vsp of the background portion of the transfer belt 18: output voltage Voffset of each pattern portion: offset voltage (output voltage when the
_Reg. ... Specular reflection light output (Regular Reflection)
_Dif. ... Diffuse reflected light output (Diffuse Reflection, see JISZ8105 color terms)
[N] ... Number of elements: array variable of n (STEP 1): data sampling: calculation of ΔVsp and ΔVsg (see FIGS. 24 and 25)
First, the difference from the offset voltage is calculated for all points [n] for both the regular reflection light output and the diffuse reflection light output. This is because, in the end, it is desired to express only “the increment of the sensor output by the change of the amount of color toner attached”.
但し、ＬＥＤ５１オフ時の各オフセット電圧値（Ｖｏｆｆｓｅｔ＿ｒｅｇ．：０．０６２１Ｖ、Ｖｏｆｆｓｅｔ＿ｄｉｆ．：０．０６３５Ｖ）が本例のように無視できるレベルに十分に小さい値となるようなＯＰアンプを用いた場合、このような差分処理は不要となる。
However, when using an OP amplifier in which each offset voltage value (Voffset_reg .: 0.0621V, Voffset_dif .: 0.0635V) when the
（ＳＴＥＰ２）：感度補正係数αの算出（図２５参照）
ＳＴＥＰ１にて求めたΔＶｓｐ＿ｒｅｇ．［ｎ］、ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ．［ｎ］から、各ポイント毎にΔＶｓｐ＿ｒｅｇ．［ｎ］／ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ．［ｎ］を算出し、ＳＴＥＰ３で正反射光出力の成分分解を行う際に、拡散反射光出力（ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ．［ｎ］）に乗ずる係数αの算出を行う。
(STEP2): Calculation of sensitivity correction coefficient α (see FIG. 25)
ΔVsp_reg. Determined in STEP 1 [N], ΔVsp_dif. [N], ΔVsp_reg. [N] / ΔVsp_dif. [N] is calculated, and the coefficient α to be multiplied by the diffuse reflected light output (ΔVsp_dif. [N]) is calculated when the component decomposition of the regular reflected light output is performed in STEP3.
このようにαを比の最小値により求めたのは、正反射光出力の正反射成分の最小値はほぼゼロであり、かつ正の値となることが予め判っているからである。ここで、階調パターンは、正反射光出力と拡散反射光出力との比の最小値が得られる付着量近傍において、少なくとも１つ以上、望ましくは３つ以上の付着量パターンを持つようにする。
発光手段オフ時の各出力値との差分より得られる正反射光出力増分と拡散反射光出力増分との比の最小値が得られる付着量近傍において、少なくとも１つ以上、望ましくは３つ以上の付着量パターンを持つようにしてもよい。また、正反射光出力変換値が付着量に対し一次線形関係にある付着量範囲内において、少なくとも１つ以上、望ましくは３つ以上の付着量パターンを持つようにしてもよい。
（ＳＴＥＰ３）：正反射光の成分分解（図２６参照）
以下の式により、正反射光出力の成分分解を行う。
The reason why α is obtained from the minimum value of the ratio is that it is known in advance that the minimum value of the regular reflection component of the regular reflection light output is almost zero and is a positive value. Here, the gradation pattern has at least one, preferably three or more adhesion amount patterns in the vicinity of the adhesion amount that provides the minimum value of the ratio between the specular reflection light output and the diffuse reflection light output. .
At least one or more, preferably three or more, in the vicinity of the amount of adhesion at which the minimum value of the ratio between the specular reflection light output increment and the diffuse reflection light output increment obtained from the difference from each output value when the light emitting means is off is obtained. You may make it have an adhesion amount pattern. In addition, the regular reflection light output conversion value may have at least one, preferably three or more adhesion amount patterns within an adhesion amount range in which the linear reflection relationship with the adhesion amount is linear.
(STEP 3): Component decomposition of specularly reflected light (see FIG. 26)
The component decomposition of the regular reflection light output is performed by the following equation.
このように成分分解すると、感度補正係数αが求まるパターン部にて、正反射光出力の正反射成分はゼロとなる。
この処理により、図２６に示す通り、正反射光出力が［正反射光成分］と［拡散反射光成分］に成分分解される。
（ＳＴＥＰ４）：正反射光出力＿正反射成分の正規化（図２７参照）
次に、３種類のベルトの地肌部の正反射光出力の違いを補正するために、各パターン部出力のベルト地肌部出力との比を取り、０〜１までの正規化値へ変換する。
When the components are decomposed in this way, the regular reflection component of the regular reflection light output becomes zero in the pattern portion where the sensitivity correction coefficient α is obtained.
By this processing, as shown in FIG. 26, the regular reflected light output is decomposed into [regular reflected light component] and [diffuse reflected light component].
(STEP 4): Regular reflection light output_Normalization of regular reflection component (see FIG. 27)
Next, in order to correct the difference in the specular reflection light output of the three types of belt background portions, the ratio of each pattern portion output to the belt background portion output is taken and converted to a normalized value from 0 to 1.
図２７には、図１４に示した３種類のベルト全てについて同様の処理を行った正規化値への変換結果を示した。
このように、正反射光を成分分解することにより、正反射光成分のみを抽出し、これを正規化値に変換することにより、正反射光成分と付着量との関係を一義的に求めることができる。なお、この値はベルト地肌部の露出率を表しており、付着量ゼロ〜１層形成までの付着量範囲においては、この正規化値（＝ベルト地肌部の露出率）は付着量に対して１次線形の関係にある。もし仮に、Ｍ／Ａ｝＝０〜０．４ｍｇ／ｃｍ２までの低付着量域のトナー付着量を求めたいのであれば、図２６に示すような付着量と正規化値との関係を、予め数式あるいはテーブルデータとして実験的に求めておけば、これを逆変換、あるいはテーブル参照することにより付着量変換が可能となる。
FIG. 27 shows the results of conversion into normalized values obtained by performing the same processing for all three types of belts shown in FIG.
In this way, by analyzing the components of the specularly reflected light, only the specularly reflected light component is extracted and converted into a normalized value, thereby uniquely determining the relationship between the specularly reflected light component and the amount of adhesion. Can do. This value represents the exposure rate of the belt background portion, and in the adhesion amount range from zero to one layer formation, this normalized value (= belt background exposure rate) is relative to the adhesion amount. There is a linear relationship. If it is desired to obtain the toner adhesion amount in the low adhesion amount region from M / A} = 0 to 0.4 mg / cm 2 , the relationship between the adhesion amount and the normalized value as shown in FIG. If it is experimentally obtained in advance as mathematical formulas or table data, the adhesion amount can be converted by inverse conversion or reference to the table.
(3)についての説明
次に、［拡散反射光出力電圧］から［ベルト地肌部からの拡散反射光出力成分］を除去する処理について説明する。
本発明における光変換アルゴリズムで最終的に求めたいのは、トナー付着量に対する拡散反射光出力との一義的な関係である。
しかしながら、図２３に示す通り、拡散反射光受光素子５５に入る光にはトナー層からの拡散反射光に加え、ベルト地肌部からの拡散反射光（ノイズ成分）が含まれているために、元出力からこの成分を除去する必要がある。
図２３において、正反射成分の「地肌部出力」と「パターン部出力」との比は、付着量に対し一義的に決まる（付着量検出可能範囲：０〜０．４ｍｇ／ｃｍ２）。
また、トナー層からの拡散反射成分において、検知対象面への照射光が一定であれば、付着量に対する関係は一義的に決まる（付着量検出可能範囲：０〜１・０ｍｇ／ｃｍ２）。
ＳＴＥＰ４の続きとして、図１６に示した茶色ベルト（Ｇｓ＝２７、Ｌ＊＝２５）の出力結果を基に処理フローについて説明する。
図１６の結果が示す通り、ベルト地肌部からの拡散反射光出力は、トナーが付着していないベルト地肌部で最大となり、トナーが付着するに従い、徐々にその成分は減少する。
ベルト地肌部からダイレクトに拡散反射光受光素子５５に入る光による拡散反射光出力電圧増分の付着量との関係は、転写ベルト１８の露出比率、すなわち先に求めた正反射光出力の正反射成分の正規化値（図２７参照）に比例するために、［拡散反射光出力電圧］から［ベルト地肌部からの拡散反射光出力成分］を除去する処理は以下の通りとなる。
（ＳＴＥＰ５）：拡散光出力の地肌部変動補正（図２８参照）
Explanation for (3) Next, processing for removing [diffuse reflected light output component from belt background portion] from [diffuse reflected light output voltage] will be described.
What is finally desired by the light conversion algorithm in the present invention is the unambiguous relationship between the diffuse reflection light output and the toner adhesion amount.
However, as shown in FIG. 23, the light that enters the diffuse reflected
In FIG. 23, the ratio between the “background part output” and the “pattern part output” of the regular reflection component is uniquely determined with respect to the adhesion amount (adhesion amount detectable range: 0 to 0.4 mg / cm 2 ).
In addition, in the diffuse reflection component from the toner layer, if the irradiation light to the detection target surface is constant, the relationship with the adhesion amount is uniquely determined (attachment amount detectable range: 0 to 1.0 mg / cm 2 ).
As a continuation of STEP 4, the processing flow will be described based on the output result of the brown belt (Gs = 27, L * = 25) shown in FIG.
As shown in the result of FIG. 16, the diffuse reflected light output from the belt background portion becomes maximum at the belt background portion where the toner is not attached, and the component gradually decreases as the toner is attached.
The relationship with the amount of adhesion of the diffuse reflection light output voltage increment due to the light that directly enters the diffuse reflection
(STEP 5): Correction of background fluctuation of diffused light output (see FIG. 28)
結果を図２９に示す。このような補正処理を行うことにより、転写ベルト１８の地肌部の影響を除くことができる。従って、正反射光出力が感度を持つ低付着量域の［拡散反射光出力］から、［ベルト地肌部から直接反射される拡散反射光成分］を除去することができる。
このような処理を行うことにより、付着量ゼロ〜１層形成までの付着量範囲における補正後の拡散反射光出力は、原点を通り付着量に対し１次線形関係のある値へと変換される。
The results are shown in FIG. By performing such correction processing, the influence of the background portion of the transfer belt 18 can be eliminated. Accordingly, the [diffuse reflected light component directly reflected from the belt background portion] can be removed from the [diffuse reflected light output] in the low adhesion amount region where the regular reflected light output has sensitivity.
By performing such processing, the corrected diffuse reflection light output in the adhesion amount range from zero adhesion to one layer formation is converted to a value having a linear relationship with the adhesion amount through the origin. .
ここで、拡散反射光についての補足説明をする。正反射光は検知対象面の表面で反射される光であるために、図２７に示す通り、検知対象面がトナーに１００％覆われてしまうとそれ以上の付着量領域では出力がほぼ変化しなくなり、正規化変換値がほぼゼロになる。これに対し、拡散反射光は、ＬＥＤ５１より照射されてトナー層内部まで入り込んだ光が多重反射される光であるため、図１６に示す通り、トナー層が１００％以上覆われた高付着量領域でもセンサ出力は単調増加する特性を持つ。
よって、ベルト地肌部から反射されてくる光も、図２９に示す通り、ベルト地肌部から直接反射される１次成分と、トナー層を透過して反射されてくる２次、３次成分とがある。ここでは、ＳＴＥＰ５において１次成分のみの補正しかしていないが、この補正のみでも少なくとも感度補正を行う低付着量域に限ってはほぼ正確にベルト地肌部の影響を除去できており、２次、３次成分は１次成分に比して十分に小さいものであるから、１次成分のみの補正でも実用上十分な精度を得ることができる。
Here, a supplementary explanation of the diffuse reflected light will be given. Since the specularly reflected light is light reflected from the surface of the detection target surface, as shown in FIG. 27, when the detection target surface is 100% covered with toner, the output substantially changes in the adhesion amount region beyond that. The normalized conversion value becomes almost zero. On the other hand, the diffuse reflection light is light that is reflected from the
Therefore, as shown in FIG. 29, the light reflected from the belt background portion also has a primary component reflected directly from the belt background portion and secondary and tertiary components reflected through the toner layer. is there. Here, only the primary component is corrected in STEP 5, but this correction alone can remove the influence of the belt background portion almost accurately only in the low adhesion amount region where at least sensitivity correction is performed. Since the third order component is sufficiently smaller than the first order component, practically sufficient accuracy can be obtained even by correcting only the first order component.
(4)についての説明
以上の処理により、正反射光出力が感度を持つ低付着量域において、(2)で、正反射光よりトナー付着量との関係が一義的に表せる［正反射光成分］のみを抽出し、(3)で、拡散反射光から、［ベルト地肌部から直接反射されてくる拡散反射光成分］を除去することができたので、これらを基に拡散反射光出力の感度補正を行う。
ここで、感度補正を行う理由は、以下に対する補正を行うためである。
(1)：発光素子出力及び受光素子出力のロットばらつきに対する補正
(2):発光素子出力及び受光素子出力の温度特性及び経時劣化特性に対する補正
この処理における最大のポイントは、トナー層が１層までしか形成されていない低付着量域においては、
(a):正反射光出力（正反射成分）の正規化値、すなわち、転写ベルト地肌部の露出率はトナー付着量に対し、１次線形関係にある。
(b):［トナー層からの拡散反射成分］は、トナー付着量に対し原点を通る１次線形関係にある。
という正反射光、拡散反射光の２つの補正後出力がともにトナー付着量に対し１次の関係にあることを利用して、拡散反射光出力の感度補正を行う点である。この感度補正のやり方は幾つかの方法が考えられるが、ここでは実施例として以下の第１の方法について説明する。
Explanation of (4) By the above processing, in the low adhesion amount region where the specular reflection light output has sensitivity, the relationship between the toner adhesion amount and the specular reflection light can be expressed uniquely in (2) [regular reflection light component ], And in (3), the [diffuse reflected light component reflected directly from the belt background] was removed from the diffuse reflected light. Based on these, the sensitivity of the diffuse reflected light output was extracted. Make corrections.
Here, the reason for performing sensitivity correction is to perform correction for the following.
(1): Correction for lot variation in light emitting element output and light receiving element output
(2): Correction for temperature characteristics and aging characteristics of light emitting element output and light receiving element output The biggest point in this processing is in the low adhesion amount region where only one toner layer is formed.
(a): The normalized value of the regular reflection light output (regular reflection component), that is, the exposure rate of the background portion of the transfer belt has a linear relationship with the toner adhesion amount.
(b): [diffuse reflection component from toner layer] has a linear relationship passing through the origin with respect to the toner adhesion amount.
That is, the sensitivity of the diffuse reflected light output is corrected by utilizing the fact that the two corrected outputs of the specular reflected light and the diffuse reflected light are both in a linear relationship with the toner adhesion amount. Several methods can be considered for this sensitivity correction. Here, the following first method will be described as an example.
（ＳＴＥＰ６）：拡散反射光出力の感度補正（図２８参照）
＜第１の方法による処理式＞
図３０に示すように「正反射光（正反射成分）の正規化値」に対し、地肌部変動補正後の拡散反射光出力をプロットし、低付着量域における直線関係から、拡散反射光出力の感度を求め、この感度が予め定めた狙いの感度となるように、補正を行う。
ここで、拡散反射光出力の感度と述べているのは、図３０に示す直線の傾きであり、ある正規化値の地肌部変動補正後の拡散反射光出力がある値（ここでは０．３のとき１．２）となるように、現状の傾きに対して乗じる補正係数を算出し、補正する。
(1):直線の傾きを最小二乗法により求める。
(STEP 6): Correction of diffuse reflected light output sensitivity (see FIG. 28)
<Processing formula by the first method>
As shown in FIG. 30, the diffuse reflected light output after correcting the fluctuation of the background portion is plotted against the “normalized value of regular reflected light (regular reflected component)”, and the diffuse reflected light output is obtained from the linear relationship in the low adhesion amount region. And the correction is performed so that the sensitivity becomes a predetermined target sensitivity.
Here, what is described as the sensitivity of the diffuse reflected light output is the slope of the straight line shown in FIG. 30, and a certain diffused light output after correcting the background portion fluctuation of a certain normalized value (here 0.3. In this case, a correction coefficient for multiplying the current inclination is calculated and corrected so as to be 1.2).
(1): Find the slope of a straight line by the method of least squares.
計算に用いるｘの範囲の下限値はｘ、ｙとが線形関係にある範囲内で任意に決めることができる値である。なお、上限値は、正規化値が０〜１までの値である。
(2):こうして求められた感度から計算されるある正規化値ａがある値ｂとなるような感度補正係数γを求める。
The lower limit of the range of x used for the calculation is a value that can be arbitrarily determined within a range where x and y are in a linear relationship. The upper limit value is a value from 0 to 1 as a normalized value.
(2): A sensitivity correction coefficient γ is obtained such that a certain normalized value a calculated from the sensitivity thus obtained becomes a certain value b.
(3):ＳＴＥＰ５で求めた地肌部変動補正後の拡散反射光出力に対し、この感度補正係数γを乗じて補正する。感度補正を行う際の基準点（ある正反射光出力変換値の拡散反射光出力変換値が、ある値となるような補正係数を乗じる際のある正反射光出力変換値）は、正反射光による付着量検知が可能な領域である。 (3): The diffuse reflected light output after the background portion fluctuation correction obtained in STEP 5 is corrected by multiplying by this sensitivity correction coefficient γ. The reference point for performing sensitivity correction (a specular reflection light output conversion value when a diffuse reflection light output conversion value of a specular reflection light output conversion value becomes a certain value) is a specular reflection light. This is an area where the amount of adhesion can be detected.
以上は、特許文献１に開示されている内容である。
特許文献２では、上記光変換アルゴリズムにおいて、正規化値と拡散反射光出力変換値の非線形な関係に対して、多項式近似を行うことで近似精度を上げている。
The above is the contents disclosed in Patent Document 1.
In
しかしながら、以上に述べた光変換アルゴリズムにおいて行われている線形近似や多項式近似を精度良く行うためには、以下の３つの条件を満たす必要がある。
(1):近似に利用するデータ点数をnとし、近似多項式の次数をNとすると、最低でもn≧N+1を満たす。また、nは出来る限り大きい方が望ましい。
(2):基準点は近似に利用するデータの内挿であること。
(3):近似を行う領域は近似に利用する関数で表現可能であること。
限られた数の濃度検出用パッチをこれらの条件を常に満たすように出力することは難しく、いずれかの条件が欠落してしまうケースが発生することがある。
換言すれば、線形近似や多項式近似は、正規化値と拡散反射光出力の物理的な関係に基づくものではないため、局所的（基準点）には成立していても大域的には破綻してしまうことがある。
However, in order to perform the linear approximation and polynomial approximation performed in the light conversion algorithm described above with high accuracy, the following three conditions must be satisfied.
(1): When n is the number of data points used for approximation and N is the order of the approximation polynomial, at least n ≧ N + 1 is satisfied. N is preferably as large as possible.
(2): The reference point should be interpolation of data used for approximation.
(3): The area to be approximated can be expressed by the function used for approximation.
It is difficult to output a limited number of density detection patches so as to always satisfy these conditions, and there may be a case where one of the conditions is lost.
In other words, since linear approximation and polynomial approximation are not based on the physical relationship between the normalized value and the diffuse reflected light output, even if they are established locally (reference point), they will fail globally. May end up.
線形近似や多項式近似は、プロット数（次数+１以上が必須、有効に機能させるためにはそれ以上の点数が必要）、プロットの位置（基準点が外挿点でない）によって精度が大きく左右されることが一般的に知られている。
また、多項式近似の場合はさらに近似領域（領域内でデータに関数がフィットするか否か）が重要になってくる。
特に、特許文献２に開示されている多項式近似は、プロット条件（プロット数が次数+１以上、外挿でない位置）を満たすならば精度が上がるが、条件を満たさない場合は精度が極端に悪化する。
さらに有効範囲の取り方によっては、上記(3)の条件である近似領域を満たさなくなる。
The accuracy of linear approximation and polynomial approximation depends greatly on the number of plots (order + 1 or higher is required, more points are required to function effectively), and the plot position (reference point is not an extrapolation point). It is generally known.
Further, in the case of polynomial approximation, an approximate region (whether or not a function fits data in the region) becomes more important.
In particular, the polynomial approximation disclosed in
Furthermore, depending on how to take the effective range, the approximate region as the condition (3) is not satisfied.
この状況下で基準の正規化値での拡散反射光出力変換値を算出すれば、これは近似誤差となる。この近似誤差の影響で、基準となる正反射光（正反射成分）の正規化値（以下、「正規化値」という）における地肌部変動補正後の拡散反射光出力（以下、「拡散反射光出力変換値」という）もばらつきを持ったものとなってしまう。
そのため、感度補正係数（以下、「補正係数」という）の精度のよい算出が行えなくなるという課題があった。
ここで、補正係数を算出することは、一般的には校正を行うことと同義である。
そのため、補正係数の誤差は付着量変換誤差に直結し、画像濃度安定化に関わる一連の制御系に悪影響を及ぼしてしまう。
Under this circumstance, if the diffuse reflection light output conversion value with the standard normalized value is calculated, this becomes an approximation error. Due to the influence of this approximation error, diffuse reflected light output (hereinafter referred to as “diffuse reflected light”) after correcting the fluctuation of the background portion in the normalized value (hereinafter referred to as “normalized value”) of the regular reflected light (regular reflection component) as a reference. The output conversion value ”also has a variation.
For this reason, there has been a problem that it is impossible to calculate the sensitivity correction coefficient (hereinafter referred to as “correction coefficient”) with high accuracy.
Here, calculating the correction coefficient is generally synonymous with calibration.
Therefore, the error in the correction coefficient is directly connected to the adhesion amount conversion error, and adversely affects a series of control systems related to image density stabilization.
本発明は、このような現状に鑑みて創案されたもので、光変換アルゴリズムにおける補正係数の算出において、近似誤差を低減することができて精度の高い校正を行うことができ、画像濃度安定化の向上に寄与できる拡散反射光出力変換方法の提供を、その主な目的とする。 The present invention was devised in view of such a current situation, and in calculating the correction coefficient in the light conversion algorithm, it is possible to reduce the approximation error and perform high-precision calibration, and to stabilize the image density. The main object of the present invention is to provide a diffuse reflection light output conversion method that can contribute to the improvement of the above.
上記目的を達成するために、本発明は、検知対象面上に連続的に複数個形成された付着量の異なる粉体の階調パターンを、前記検知対象面に対向する位置に配置され発光手段と受光手段を有して正反射光と拡散反射光を同時に検出可能な光学的検知手段により検知し、検知した階調パターンの正反射光と拡散反射光を利用した正反射光出力及び拡散反射光出力変換アルゴリズム（以下「光変換アルゴリズム」と称する。）により、正反射光出力と拡散反射光出力との比の最小値に拡散反射光出力を乗じた値を求め、この値を正反射光出力より引くことにより得られる値と前記検知対象面の正反射光出力との比である正反射光出力変換値（＝正規化値）を求め、かつ、前記正反射光出力変換値に前記検知対象面の地肌部から直接反射される地肌部拡散反射光出力を乗じた値を拡散反射光出力から引くことにより拡散反射光出力変換値を求め、基準となる正反射光出力変換値と、基準となる拡散反射光出力変換値の一対一の対応関係（以下、「基準関係」と称する。）を作成し、前記光変換アルゴリズムにより得られた正反射光出力変換値を、前記基準関係により基準拡散反射光出力に変換し、この値と、前記正反射光出力変換値を用いて求められた拡散反射光出力変換値との比を取り補正係数とし、拡散反射光出力変換値に前記補正係数を乗じることで、拡散反射光出力変換値を付着量との関係において一義的に決まる値に変換することを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a light emitting means in which a plurality of gradation patterns of powders having different adhesion amounts formed continuously on a detection target surface are arranged at positions facing the detection target surface. Specular reflection light and diffuse reflection light are detected by optical detection means capable of detecting specular reflection light and diffuse reflection light at the same time. A light output conversion algorithm (hereinafter referred to as “light conversion algorithm”) obtains a value obtained by multiplying the minimum value of the ratio between the specular reflection light output and the diffuse reflection light output by the diffuse reflection light output, and this value is obtained as the specular reflection light. A regular reflected light output conversion value (= normalized value), which is a ratio between a value obtained by subtracting from the output and the regular reflected light output of the detection target surface, is obtained, and the detected light is converted into the regular reflected light output converted value. The surface directly reflected from the surface of the target surface A diffused light output conversion value is obtained by subtracting a value obtained by multiplying the diffuse reflected light output from the diffuse reflected light output, and a one-to-one correspondence between the regular reflected light output converted value serving as a reference and the diffuse reflected light output converted value serving as a reference is obtained. A correspondence relationship (hereinafter referred to as “reference relationship”) is created, and the regular reflection light output conversion value obtained by the light conversion algorithm is converted into a reference diffuse reflection light output by the reference relationship, and this value, The diffuse reflection light output conversion value is obtained by multiplying the diffuse reflection light output conversion value by the correction coefficient by taking the ratio with the diffuse reflection light output conversion value obtained using the regular reflection light output conversion value. It is characterized by being converted to a value that is uniquely determined in relation to the amount of adhesion.
本発明によれば、近似誤差の影響を低減した状態で拡散反射光出力変換の校正を行うことができ、粉体付着量算出精度を向上させることができる。これにより、画像濃度安定化の向上に寄与できる。 According to the present invention, it is possible to calibrate diffuse reflected light output conversion in a state where the influence of the approximation error is reduced, and it is possible to improve the accuracy of calculating the amount of adhered powder. Thereby, it can contribute to the improvement of image density stabilization.
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。なお、従来技術で説明した図は適宜省略する。
まず、図１に基づいて本実施形態に係る画像形成装置としての４連タンデム直接転写方式のカラーレーザプリンタの概略構成を説明する。
カラーレーザプリンタは、１つの手差しトレイ３６、２つの給紙カセット３４（第１給紙トレイ）、３４（第２給紙トレイ）の３つの給紙トレイを有しており、手差しトレイ３６より給紙されたシート状記録媒体としての図示しない転写紙は給紙コロ３７により最上のものから順に１枚ずつ分離され、レジストローラ対２３へ向けて搬送される。
第１給紙トレイ３４又は第２給紙トレイ３４から給紙された転写紙は、給紙コロ３５により最上のものから順に１枚ずつ分離され、搬送ローラ対３９を介してレジストローラ対２３へ向けて搬送される。
給紙された転写紙は、レジストローラ対２３で一旦停止され、スキューを修正された後、後述する最上流に位置する感光体ドラム１４Ｙ上に形成された画像の先端と転写紙の搬送方向の所定位置とが一致するタイミングで、図示しないレジストクラッチのオン制御によるレジストローラ対２３の回転動作により転写ベルト１８へ向けて搬送される。
転写紙は、転写ベルト１８とこれに当接した紙吸着ローラ４１とで構成される紙吸着ニップを通過する際、紙吸着ローラ４１に印加されるバイアスにより転写ベルト１８に静電力で吸着され、プロセス線速１２５ｍｍ／ｓｅｃにて搬送される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the figure demonstrated with the prior art is abbreviate | omitted suitably.
First, a schematic configuration of a four-tandem direct transfer color laser printer as an image forming apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
The color laser printer has three paper feed trays, one
The transfer sheets fed from the first
The fed transfer paper is temporarily stopped by the pair of
When the transfer paper passes through a paper suction nip composed of the transfer belt 18 and a paper suction roller 41 in contact with the transfer belt 18, the transfer paper is attracted to the transfer belt 18 by an electrostatic force by a bias applied to the paper suction roller 41. It is conveyed at a process linear velocity of 125 mm / sec.
転写ベルト１８に吸着された転写紙には、転写ベルト１８を挟んで各色の感光体ドラム１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙと対向した位置に配置された転写ブラシ２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｍ、２１Ｙにトナーの帯電極性（マイナス）と逆極性の転写バイアス（プラス）が印加されることにより、各感光体ドラム１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙに作像された各色のトナー像がイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｂｋ）の順で転写される。
各色の転写工程を経た転写紙は、下流側の駆動ローラ１９部位で転写ベルト１８から曲率分離され、定着装置２４へ搬送される。
定着装置２４における定着ベルト２５と加圧ローラ２６により構成される定着ニップを通過することにより、トナー像が熱と圧力により転写紙に定着される。
定着がなされた転写紙は、片面印刷モードの場合には、装置本体上面に形成されたＦＤ（フェイスダウン）トレイ３０へと排出される。
予め両面印刷モードが選択されている場合には、定着装置２４を出た転写紙は、図示しない反転ユニットへ送られ、該ユニットにて表裏を反転されてから転写ユニット下部に位置する両面搬送ユニット３３に搬送される。
転写紙は該両面搬送ユニット３３から再給紙され、搬送ローラ対３９を経てレジストローラ対２３へ搬送される。
以降は、片面印刷モード時と同様の動作を経て定着装置２４を通過し、ＦＤトレイ３０へと排出される。
The transfer paper adsorbed by the transfer belt 18 has toner transferred to the transfer brushes 21B, 21C, 21M, and 21Y disposed at positions facing the photosensitive drums 14B, 14C, 14M, and 14Y of the respective colors with the transfer belt 18 interposed therebetween. By applying a transfer bias (plus) opposite to the charging polarity (minus), the toner images of the respective colors formed on the photoconductor drums 14B, 14C, 14M, and 14Y are converted into yellow (Y) and magenta (M ), Cyan (C), and black (Bk).
The transfer paper that has undergone the transfer process of each color is separated from the transfer belt 18 by the downstream drive roller 19 and is conveyed to the fixing
By passing through a fixing nip formed by the fixing
In the single-sided printing mode, the fixed transfer paper is discharged to an FD (face-down)
When the double-sided printing mode is selected in advance, the transfer paper that has exited the fixing
The transfer paper is fed again from the double-
Thereafter, it passes through the fixing
次に、上記カラーレーザプリンタの画像形成部における構成及び作像動作を詳細に説明する。
画像形成部は、各色共に同様の構成及び動作を有しているのでイエロー画像を形成する構成及び動作を代表して説明し、その他については各色に対応する符号を付して説明を省略する。
転写紙搬送方向の最上流側に位置する感光体ドラム１４Ｙの周囲には、帯電ローラ４２Ｙ、クリーニング手段４３Ｙを有する作像ユニット１２Ｙと、現像ユニット１３Ｙ、光書き込みユニット１６等が設けられている。
画像形成時、感光体ドラム１４Ｙは図示しないメインモータにより時計回り方向に回転駆動され、帯電ローラ４２Ｙに印加されたＡＣバイアス（ＤＣ成分はゼロ）により除電され、その表面電位が略−５０ｖの基準電位となる。
Next, the configuration and image forming operation in the image forming unit of the color laser printer will be described in detail.
Since the image forming unit has the same configuration and operation for each color, the configuration and operation for forming a yellow image will be described as a representative, and the other components are denoted by reference numerals corresponding to the respective colors and description thereof is omitted.
An image forming unit 12Y having a charging roller 42Y and a cleaning unit 43Y, a developing unit 13Y, an
At the time of image formation, the photosensitive drum 14Y is driven to rotate clockwise by a main motor (not shown), is neutralized by an AC bias (DC component is zero) applied to the charging roller 42Y, and the surface potential is a reference of approximately −50v. It becomes a potential.
次に、感光体ドラム１４Ｙは、帯電ローラ４２ＹにＡＣバイアスを重畳したＤＣバイアスを印加することによりほぼＤＣ成分に等しい電位に均一に帯電され、その表面電位がほぼ−５００ｖ〜−７００ｖ（目標帯電電位はプロセス制御部により決定される）に帯電される。
プリント画像として図示しないコントローラ部より送られてきたデジタル画像情報は、各色毎の２値化されたＬＤ発光信号に変換され、シリンダレンズ、ポリゴンモータ、ｆθレンズ、第１〜第３ミラー、及びＷＴＬレンズ等を有する光書き込みユニット１６により感光体ドラム１４Ｙ上に露光光１６Ｙが照射される。
照射された部分のドラム表面電位が略−５０ｖとなり、画像情報に対応した静電潜像が形成される。
Next, the photosensitive drum 14Y is uniformly charged to a potential substantially equal to the DC component by applying a DC bias with an AC bias superimposed on the charging roller 42Y, and the surface potential thereof is approximately −500 v to −700 v (target charging). The potential is determined by the process control unit).
Digital image information sent from a controller unit (not shown) as a print image is converted into a binarized LD light emission signal for each color, and a cylinder lens, a polygon motor, an fθ lens, first to third mirrors, and a WTL. Exposure light 16Y is irradiated onto the photosensitive drum 14Y by an
The drum surface potential of the irradiated portion becomes approximately −50 v, and an electrostatic latent image corresponding to the image information is formed.
感光体ドラム１４Ｙ上のイエロー画像情報に対応した静電潜像は、現像ユニット１３Ｙにより可視像化される。
現像ユニット１３Ｙの現像スリーブ４４ＹにＡＣバイアスを重畳したＤＣ（−３００〜−５００ｖ）が印加されることにより、書き込みにより電位が低下した画像部分にのみトナー（Ｑ／Ｍ：−２０〜−３０μＣ／ｇ）が現像され、トナー像が形成される。
作像された各色の感光体ドラム１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙ上のトナー画像は、転写ベルト１８上に吸着された転写紙上に上記転写バイアスにより転写される。
The electrostatic latent image corresponding to the yellow image information on the photosensitive drum 14Y is visualized by the developing unit 13Y.
By applying DC (-300 to -500 v) with an AC bias superimposed on the developing sleeve 44Y of the developing unit 13Y, toner (Q / M: -20 to -30 μC / g) is developed to form a toner image.
The formed toner images on the photosensitive drums 14B, 14C, 14M, and 14Y of the respective colors are transferred onto the transfer paper adsorbed on the transfer belt 18 by the transfer bias.
なお、本実施形態におけるカラーレーザプリンタでは、上記のような画像形成モードとは別に、電源投入時、またはある所定枚数通紙後に各色の画像濃度を適正化するためにプロセスコントロール動作動作（以下プロコン動作と略す）が実行される。
このプロコン動作では、各色複数の濃度検知用パッチ（以下Ｐパターンと略す）を、帯電バイアス、現像バイアスとを適当なタイミングで順次切り替えることにより転写ベルト上に作像し、これらＰパターンの出力電圧を、駆動ローラ１９の近傍における転写ベルト１８の外部に配置された濃度検知センサ（以下Ｐセンサと略す）４０により検知し、その出力電圧を本発明の付着量変換方法（粉体付着量変換方法）により付着量変換して、現在の現像能力を表す（現像γ、Ｖｋ）の算出を行い、この算出値に基づき、現像バイアス値及びトナー濃度制御目標値の変更をする制御を行っている。
In the color laser printer according to the present embodiment, in addition to the image forming mode as described above, a process control operation (hereinafter referred to as a process control operation) is performed in order to optimize the image density of each color when the power is turned on or after a predetermined number of sheets have passed. (Abbreviated as operation).
In this process control operation, a plurality of density detection patches (hereinafter abbreviated as P patterns) for each color are imaged on the transfer belt by sequentially switching the charging bias and the developing bias at appropriate timings, and the output voltages of these P patterns. Is detected by a density detection sensor (hereinafter abbreviated as P sensor) 40 disposed outside the transfer belt 18 in the vicinity of the drive roller 19, and the output voltage is detected as an adhesion amount conversion method (powder adhesion amount conversion method) of the present invention. ) To calculate the development amount (development γ, Vk) representing the current development capability, and based on this calculated value, control is performed to change the development bias value and the toner density control target value.
Ｐセンサの構成は、図８に示す通りのものであり、またその諸元については既述した通りである。
ここでは受光素子としてＰＴｒ（フォトトランジスタ）を用いたが、ＰＤ（フォトダイオード）などの受光素子を用いても良い。
The configuration of the P sensor is as shown in FIG. 8, and the specifications are as described above.
Here, PTr (phototransistor) is used as the light receiving element, but a light receiving element such as PD (photodiode) may be used.
以下に、本発明（本実施形態）における拡散反射光出力変換方法を具体的に説明する。
この方法は、トナーが１層までしか形成されていない低付着量領域において、付着量とそれぞれ相関のある正反射光出力変換値と拡散反射光出力変換値の間に、基準となる関係をあらかじめ規定することで、任意のパターンの正反射光出力変換値と拡散反射光出力変換値から直接校正を行うことを特徴とする。
この方法では、従来（特許文献１、２）のように、基準点での拡散反射出力変換値を推定するための線形近似または多項式近似が不要となる。
すなわち、線形近似、多項式近似に求められる２つの条件（(1)最低でもデータ点数が次数＋１、(2)基準点がデータ点の内挿である）を満たす必要がなくなる。
また、３つめの条件（近似を行う領域は近似に利用する関数で表現可能であること）についても設計段階でこれを満たす基準となる関係を規定するために、校正のときに満たす条件ではなくなる。
以上のように、従来必要とされていた条件が不要となる。
The diffuse reflected light output conversion method in the present invention (this embodiment) will be specifically described below.
In this method, in a low adhesion amount region where only one layer of toner is formed, a reference relationship between a specular reflection light output conversion value and a diffuse reflection light output conversion value each correlated with the adhesion amount is determined in advance. By defining, it is characterized in that calibration is performed directly from the specular reflection light output conversion value and diffuse reflection light output conversion value of an arbitrary pattern.
This method eliminates the need for linear approximation or polynomial approximation for estimating the diffuse reflection output conversion value at the reference point as in the prior art (Patent Documents 1 and 2).
That is, it is not necessary to satisfy the two conditions required for linear approximation and polynomial approximation ((1) the order of the data points is at least +1 and (2) the reference point is the interpolation of the data points).
Also, the third condition (the area to be approximated can be expressed by a function used for approximation) is not a condition that is satisfied at the time of calibration in order to define a reference relationship that satisfies this at the design stage. .
As described above, the conventionally required conditions are no longer necessary.
この方法では以下の手順に従い、拡散反射光出力の校正を行っている。
(1):階調パターンの正反射光出力、拡散反射光出力をサンプリング
転写ベルト１８に作像した図２１に示す濃度検知用のＰパターン７０を、図８に示すＰセンサ４０により検出し、「正反射光出力電圧」及び「拡散反射光出力電圧」を得る。
(2):正規化値、拡散反射光出力変換値の取得
特許文献１に記載の光変換アルゴリズムを利用し、正反射光出力、拡散反射光出力を正規化値、拡散反射光出力変換値に変換する。
(3):基準関係から正規化値を基準拡散反射光変換値に変換する
図２に示すように、基準関係100は基準となるセンサの特性を表現したものである。本発明において、正反射光センサは校正がなされているため、基準となる正反射光センサと同等の特性を持つとみなすことができる。
すなわち、図３に示すように、正規化値と基準関係から求められた基準拡散反射光出力変換値101は、基準となる拡散反射光出力に相当する。
(4):補正係数の算出
図３において、(3)で求めた基準拡散反射光出力変換値101と、(2)で得られた階調パターンの拡散反射光出力変換値102（図３では検出値と表示）との比を取り、これを補正係数とする。
In this method, the diffuse reflected light output is calibrated according to the following procedure.
(1): Sampling of regular reflection light output and diffuse reflection light output of gradation
(2): Acquisition of normalized value and diffuse reflected light output conversion value Using the light conversion algorithm described in Patent Document 1, regular reflected light output and diffuse reflected light output are converted into normalized values and diffuse reflected light output converted values. Convert.
(3): Convert normalized value into reference diffuse reflected light conversion value from reference relationship As shown in FIG. 2, the
That is, as shown in FIG. 3, the reference diffuse reflection output conversion value 101 obtained from the normalized value and the reference relationship corresponds to the reference diffuse reflection output.
(4): Calculation of correction coefficient In FIG. 3, the reference diffuse reflected light output conversion value 101 obtained in (3) and the diffuse reflected light output converted
上記「正反射光センサは校正がなされているため、基準となる正反射光センサと同等の特性を持つとみなすことができる」理由について説明する。
図１０は、図８に示すセンサを用いて、転写ベルト上のカラートナー付着量を測定した結果であり、横軸：付着量に対し、縦軸に正反射光出力電圧、及び拡散反射光出力電圧をプロットしたものである。
ここで、発光素子、正反射光受光素子、拡散反射光素子それぞれに素子ばらつきがあった場合でも、少なくとも正反射光出力については、ベルト地肌部にて出力が最大となる特性を持つことから、ベルト地肌部での出力がある値（この場合は３．０Ｖ）となるようにＬＥＤ電流を調整すれば、発光素子、正反射光受光素子ばらつきによる出力ばらつきを吸収することができるために、付着量に対するセンサ出力としてほぼ一義的な出力特性が得られる。
The reason why “the specular reflection light sensor has been calibrated and can be regarded as having the same characteristics as the reference specular reflection light sensor” will be described.
FIG. 10 shows the result of measuring the amount of color toner adhering to the transfer belt using the sensor shown in FIG. 8. The horizontal axis: the amount of adhesion, the vertical axis represents the specular reflection light output voltage, and the diffuse reflection light output. The voltage is plotted.
Here, even when there is element variation in each of the light emitting element, the specular reflection light receiving element, and the diffuse reflection light element, at least for the specular reflection light output, since it has the characteristic that the output is maximum at the belt background, If the LED current is adjusted so that the output at the belt background becomes a certain value (3.0 V in this case), output variations due to variations in light emitting elements and regular reflection light receiving elements can be absorbed. An almost unique output characteristic can be obtained as the sensor output with respect to the quantity.
図２に示す基準関係100は、本発明において最も重要なものである。基準関係100は、あらかじめ実験を行い、基準となる正反射光出力変換値と、基準となる拡散反射光出力変換値の一対一の対応関係に係る組み合わせデータを取得し、作成する。この際、適切な関数による近似が行われることが望ましい。
しかし、この特性は、基準正反射光出力変換値を入力、基準拡散反射光出力変換値を出力とするような関数による近似が困難であることが分かっている。
そこで、一対一の対応関係の精確なテーブルを作成し、これを基準関係とするとよい。また、特性の入出力関係を逆転させると関数による近似が容易に行えることがわかっている。これを利用し、基準拡散反射光出力変換値を入力、基準正反射光出力変換値を出力とするような多項式近似を行い基準関係とすることができる。
この際は、直接的な計算が難しい、または場合分けが多いので、適切な初期条件を設定し最急降下法を用いて計算を行うと良い。
The
However, it has been found that this characteristic is difficult to approximate by a function in which the reference regular reflection light output conversion value is input and the reference diffuse reflection light output conversion value is output.
Therefore, an accurate table of one-to-one correspondences may be created and used as a reference relationship. It is also known that approximation by function can be easily performed by reversing the input / output relationship of characteristics. By utilizing this, it is possible to obtain a reference relationship by performing polynomial approximation such that the reference diffuse reflection light output conversion value is input and the reference regular reflection light output conversion value is output.
In this case, since direct calculation is difficult or there are many cases, it is better to set an appropriate initial condition and perform calculation using the steepest descent method.
パターンを検知した際には必ず光学的、電気的なノイズが混入する。算出された補正係数103はこれらのノイズの影響を受けばらつく。そのため、これらのノイズに対する対策を行う必要がある。
ノイズの多くはランダムなものであり、複数の平均をとることでその影響を軽減できる。そこで、複数のパターンで補正係数を算出し、図４に示すようにこれらの平均104を取ることで、補正係数のばらつきを軽減することができる。
When a pattern is detected, optical and electrical noise is always mixed. The
Most of the noise is random, and its influence can be reduced by taking multiple averages. Therefore, by calculating correction coefficients using a plurality of patterns and taking the average 104 of these as shown in FIG. 4, variations in correction coefficients can be reduced.
本実施形態における代表的な数値例は図２、３、４に示す通りである。まず、検知対象面上に連続的に複数個形成された付着量の異なる粉体の階調パターンを検知し、正反射光出力、拡散反射光出力をそれぞれ光変換アルゴリズムにより変換する。
変換された正反射光出力（正規化値）と拡散反射光出力は図３の拡散反射光出力変換値102のプロットに相当する。また、あらかじめ図示しない制御手段のメモリに格納してある基準関係100を用いて、図３の101のプロットである基準拡散反射光出力変換値を算出する。
Representative numerical examples in the present embodiment are as shown in FIGS. First, a gradation pattern of powders having different adhesion amounts formed continuously on the detection target surface is detected, and the regular reflection light output and the diffuse reflection light output are converted by a light conversion algorithm.
The converted regular reflection light output (normalized value) and diffuse reflection light output correspond to a plot of the diffuse reflection light
本実施形態では、基準関係100は、実験的に得られた正規化値、拡散反射光出力変換値の組み合わせデータ10個に対して、拡散反射光出力変換値を入力、正反射光出力変換値を出力とする4次関数で近似することにより得ている。
但し、入出力が逆転しているため、代入による正規化値から基準拡散反射光出力変換値への変換が行えない。そこで、最急降下法を用いてそれぞれの正規化値における基準拡散光出力変換値を算出した。
In the present embodiment, the
However, since the input and output are reversed, the conversion from the normalized value by substitution to the reference diffuse reflection output conversion value cannot be performed. Therefore, the reference diffused light output conversion value at each normalized value was calculated using the steepest descent method.
基準拡散反射光出力変換値101と、正規化値を用いて求められた拡散反射光出力変換値102との比を取ったものが図４に示す補正係数103である。
但し、トナー層が1層から2層へと推移する高付着量領域では正規化値と付着量との対応関係が一意に決められなくなるため、正規化値0.02より小さいデータは除外してある。
補正係数103を単純平均し、平均値104を得る。これが本発明により求められる補正係数となる。
A
However, in a high adhesion amount region where the toner layer changes from one layer to two layers, the correspondence between the normalized value and the adhesion amount cannot be determined uniquely, so data smaller than the normalized value 0.02 is excluded.
The
補正係数算出後は、予め求められている付着量と、補正係数を乗じてなる校正後の拡散反射光出力変換値との関係式又はテーブルデータに基づいて付着量に変換することが可能である。
上記各演算は、画像形成装置が有する演算手段としての上記制御手段によって行われる。
この付着量変換方法のフローを図５に示す。
After calculating the correction coefficient, it is possible to convert the adhesion amount into an adhesion amount based on the relational expression or table data of the diffuse reflection light output conversion value after calibration obtained by multiplying the correction amount by the correction coefficient. .
Each calculation is performed by the control unit as a calculation unit included in the image forming apparatus.
The flow of this adhesion amount conversion method is shown in FIG.
なお、上記拡散反射光出力変換方法は、トナーを用いた画像形成装置や粉体付着量検出装置に用いることができる。
上記では拡散反射光出力変換方法について述べたが、粉体付着量変換方法も同様に実施することができる。
すなわち、上記のように補正係数を求め、予め求められている付着量と、補正係数を乗じて校正した後の拡散反射光出力変換値との関係式又はテーブルデータに基づき付着量に変換する。
The diffuse reflection light output conversion method can be used in an image forming apparatus using toner and a powder adhesion amount detection apparatus.
Although the diffuse reflection light output conversion method has been described above, the powder adhesion amount conversion method can be similarly implemented.
That is, the correction coefficient is obtained as described above, and converted into the adhesion amount based on a relational expression or table data between the adhesion amount obtained in advance and the diffuse reflection light output conversion value after being calibrated by multiplying the correction coefficient.
１８ 検知対象面としての転写ベルト
５１ 発光手段としてのＬＥＤ
５２ 受光手段としての正反射光受光素子
５５ 受光手段としての拡散反射光受光素子
７０ 階調パターンとしてのトナーパターン
１００ 基準関係
18 Transfer belt as
52 Regular Reflected Light Receiving Element as
Claims (7)
検知した階調パターンの正反射光と拡散反射光を利用した正反射光出力及び拡散反射光出力変換アルゴリズム（以下「光変換アルゴリズム」と称する。）により、
正反射光出力と拡散反射光出力との比の最小値に拡散反射光出力を乗じた値を求め、この値を正反射光出力より引くことにより得られる値と前記検知対象面の正反射光出力との比である正反射光出力変換値（＝正規化値）を求め、かつ、
前記正反射光出力変換値に前記検知対象面の地肌部から直接反射される地肌部拡散反射光出力を乗じた値を拡散反射光出力から引くことにより拡散反射光出力変換値を求め、
基準となる正反射光出力変換値と、基準となる拡散反射光出力変換値の一対一の対応関係（以下、「基準関係」と称する。）を作成し、
前記光変換アルゴリズムにより得られた正反射光出力変換値を、前記基準関係により基準拡散反射光出力に変換し、この値と、前記正反射光出力変換値を用いて求められた拡散反射光出力変換値との比を取り補正係数とし、
拡散反射光出力変換値に前記補正係数を乗じることで、拡散反射光出力変換値を付着量との関係において一義的に決まる値に変換することを特徴とする拡散反射光出力変換方法。 A plurality of powder gradation patterns with different adhesion amounts formed continuously on the detection target surface are arranged at positions facing the detection target surface and have a light emitting means and a light receiving means and diffused with specular reflection light. Detected by optical detection means that can detect reflected light simultaneously,
According to the regular reflection light output and diffuse reflection output conversion algorithm (hereinafter referred to as “light conversion algorithm”) using the regular reflection light and diffuse reflection light of the detected gradation pattern.
A value obtained by multiplying the minimum value of the ratio of the specular reflected light output and the diffuse reflected light output by the diffuse reflected light output, and subtracting this value from the regular reflected light output, and the specular reflected light on the detection target surface A specular reflection light output conversion value (= normalized value) that is a ratio to the output, and
Obtaining the diffuse reflected light output conversion value by subtracting from the diffuse reflected light output a value obtained by multiplying the regular reflected light output converted value by the background diffuse reflected light output reflected directly from the background of the detection target surface,
A one-to-one correspondence relationship between the reference regular reflection light output conversion value and the reference diffuse reflection light output conversion value (hereinafter referred to as “reference relationship”) is created.
The regular reflection light output conversion value obtained by the light conversion algorithm is converted into a reference diffuse reflection light output by the reference relationship, and the diffuse reflection light output obtained by using this value and the regular reflection light output conversion value. Taking the ratio with the converted value as the correction coefficient,
A diffuse reflected light output conversion method, wherein the diffuse reflected light output conversion value is converted to a value uniquely determined in relation to the amount of adhesion by multiplying the diffuse reflected light output converted value by the correction coefficient.
前記基準関係は、基準となる正反射光出力変換値を入力、基準となる拡散反射光出力変換値を出力とするテーブル、もしくは基準となる拡散反射光出力変換値を入力、基準となる正反射光出力変換値を出力とする多項式を利用して作成されることを特徴とする拡散反射光出力変換方法。 In the diffuse reflection light output conversion method according to claim 1,
The reference relationship includes a reference regular reflection light output conversion value as input, a reference diffuse reflection output conversion value as an output, or a reference diffuse reflection output conversion value as input, and regular reflection as a reference. A diffuse reflected light output conversion method, which is created using a polynomial whose output is a light output conversion value.
複数のパターンを検知し、前記基準関係から複数の点において補正係数を算出し、これらの平均を補正係数として採用することを特徴とする拡散反射光出力変換方法。 In the diffuse reflected light output conversion method according to claim 1 or 2,
A diffuse reflected light output conversion method, comprising: detecting a plurality of patterns; calculating correction coefficients at a plurality of points from the reference relationship; and adopting an average of these as a correction coefficient.
検知した階調パターンの正反射光と拡散反射光を利用した正反射光出力及び拡散反射光出力変換アルゴリズム（以下「光変換アルゴリズム」と称する。）により、
正反射光出力と拡散反射光出力との比の最小値に拡散反射光出力を乗じた値を求め、この値を正反射光出力より引くことにより得られる値と前記検知対象面の正反射光出力との比である正反射光出力変換値（＝正規化値）を求め、かつ、
前記正反射光出力変換値に前記検知対象面の地肌部から直接反射される地肌部拡散反射光出力を乗じた値を拡散反射光出力から引くことにより拡散反射光出力変換値を求め、
基準となる正反射光出力変換値と、基準となる拡散反射光出力変換値の一対一の対応関係（以下、「基準関係」と称する。）を作成し、
前記光変換アルゴリズムにより得られた正反射光出力変換値を、前記基準関係により基準拡散反射光出力に変換し、この値と、前記正反射光出力変換値を用いて求められた拡散反射光出力変換値との比を取り補正係数とし、
予め求められている付着量と、前記補正係数を乗じて校正した後の拡散反射光出力変換値との関係式又はテーブルデータに基づき付着量に変換することを特徴とする粉体付着量変換方法。 A plurality of powder gradation patterns with different adhesion amounts formed continuously on the detection target surface are arranged at positions facing the detection target surface and have a light emitting means and a light receiving means and diffused with specular reflection light. Detected by optical detection means that can detect reflected light simultaneously,
According to the regular reflection light output and diffuse reflection output conversion algorithm (hereinafter referred to as “light conversion algorithm”) using the regular reflection light and diffuse reflection light of the detected gradation pattern.
A value obtained by multiplying the minimum value of the ratio of the specular reflected light output and the diffuse reflected light output by the diffuse reflected light output, and subtracting this value from the regular reflected light output, and the specular reflected light on the detection target surface A specular reflection light output conversion value (= normalized value) that is a ratio to the output, and
Obtaining the diffuse reflected light output conversion value by subtracting from the diffuse reflected light output a value obtained by multiplying the regular reflected light output converted value by the background diffuse reflected light output reflected directly from the background of the detection target surface,
A one-to-one correspondence relationship between the reference regular reflection light output conversion value and the reference diffuse reflection light output conversion value (hereinafter referred to as “reference relationship”) is created.
The regular reflection light output conversion value obtained by the light conversion algorithm is converted into a reference diffuse reflection light output by the reference relationship, and the diffuse reflection light output obtained by using this value and the regular reflection light output conversion value. Taking the ratio with the converted value as the correction coefficient,
A powder adhesion amount conversion method, wherein the adhesion amount is converted into an adhesion amount based on a relational expression or table data of an adhesion amount obtained in advance and a diffuse reflection light output conversion value after being calibrated by multiplying by the correction coefficient. .
前記基準関係は、基準となる正反射光出力変換値を入力、基準となる拡散反射光出力変換値を出力とするテーブル、もしくは基準となる拡散反射光出力変換値を入力、基準となる正反射光出力変換値を出力とする多項式を利用して作成されることを特徴とする粉体付着量変換方法。 In the powder adhesion amount conversion method according to claim 4,
The reference relationship includes a reference regular reflection light output conversion value as input, a reference diffuse reflection output conversion value as an output, or a reference diffuse reflection output conversion value as input, and regular reflection as a reference. A method for converting the amount of adhered powder, characterized in that it is created using a polynomial whose output is a light output conversion value.
複数のパターンを検知し、前記基準関係から複数の点において補正係数を算出し、これらの平均を補正係数として採用することを特徴とする粉体付着量変換方法。 In the powder adhesion amount conversion method according to claim 4 or 5,
A powder adhesion amount conversion method, comprising: detecting a plurality of patterns; calculating correction coefficients at a plurality of points from the reference relationship; and adopting an average of these as a correction coefficient.
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