JP2017173060A - Measurement device - Google Patents

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邦年 青木
Kunitoshi Aoki
邦年 青木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect a thickness of a toner image with high accuracy.SOLUTION: A measurement device is configured to emit light toward a carrier conveying a toner image; observe the emitted light to thereby an incident position of the light in a direction vertical to a surface of the carrier is measured; and calculate a thickness of the toner image on the basis of an incident position of first light measured by observing the first light incident upon the surface of the toner image and an incident position of second light measured by simultaneously observing the second light incident upon the surface of the carrier and the first light. The first and second light are emitted to a position apart in a direction vertical to a conveyance direction of the toner image, and an irradiation direction of the first light and second light is a direction at a right angle with respect to the direction vertical to the conveyance direction of the toner image.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、測定装置に関する。   The present invention relates to a measuring apparatus.

複写機、レーザプリンタ、又はファクシミリ等の電子写真方式・静電記録方式等を採用した画像形成装置が形成する画像の色は、様々な物理的パラメータの変化によって変動する。例えば、温度又は湿度等の変動により、潜像電位、トナー補給量、又は転写効率等が変化するため、感光ドラムや転写ベルトに付着するトナーの付着量は一定しない。   The color of an image formed by an image forming apparatus employing an electrophotographic method or electrostatic recording method such as a copying machine, a laser printer, or a facsimile varies depending on changes in various physical parameters. For example, since the latent image potential, the toner replenishment amount, the transfer efficiency, or the like changes due to fluctuations in temperature or humidity, the amount of toner attached to the photosensitive drum or transfer belt is not constant.

特許文献1には、レーザ変位計を用いてトナーパッチの厚さ(層厚)を測定する方法が開示されている。具体的には、トナーパッチを担持する担持体上にスポット光が照射される。すると反射光は、担持体上のトナーパッチの厚さに応じた位置に結像する。スポット光の照射位置をトナーパッチが通過する際の光の結像位置の変化をPSD(Position Sensing Device)等で検出することにより、トナーパッチの厚さが測定される。このトナーパッチの厚さに基づいて、画像形成プロセスに対するフィードバック制御が行われる。   Patent Document 1 discloses a method of measuring the thickness (layer thickness) of a toner patch using a laser displacement meter. Specifically, spot light is irradiated onto a carrier that carries a toner patch. Then, the reflected light forms an image at a position corresponding to the thickness of the toner patch on the carrier. The thickness of the toner patch is measured by detecting a change in the light imaging position when the toner patch passes through the spot light irradiation position using PSD (Position Sensing Device) or the like. Based on the thickness of the toner patch, feedback control for the image forming process is performed.

特開平8−327331号公報JP-A-8-327331

しかしながら、特許文献1に記載の方法には、担持体の振動及びうねりのために測定値に誤差が生じるという課題があった。すなわち、特許文献1に記載の方法では、担持体の基準面からの距離として、トナーパッチ表面の高さが検出される。したがって、振動及びうねりのような機械的要因によって担持体表面と基準面との間の距離、言い換えれば担持体表面と測定装置間の距離が変化した場合には、測定値に誤差が生じる。   However, the method described in Patent Document 1 has a problem that an error occurs in a measurement value due to vibration and waviness of the carrier. That is, in the method described in Patent Document 1, the height of the toner patch surface is detected as the distance from the reference surface of the carrier. Therefore, when the distance between the surface of the carrier and the reference surface, in other words, the distance between the surface of the carrier and the measuring device changes due to mechanical factors such as vibration and waviness, an error occurs in the measured value.

本発明は、トナー像の厚さを高い精度で検出することができる測定装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a measuring apparatus capable of detecting the thickness of a toner image with high accuracy.

上記の目的を達成するために、本発明に係る測定装置は、
トナー像を搬送する担持体に向けて光を照射し、当該照射された光を観測することにより、前記担持体の表面に垂直な方向の当該光の入射位置を測定する測定手段と、
前記トナー像の表面に入射した第1の光を観測することにより測定された第1の光の入射位置と、前記担持体の表面に入射した第2の光を前記第1の光と同時に観測することにより測定された第2の光の入射位置と、に基づいて前記トナー像の厚さを算出する算出手段と、
を備える測定装置であって、
前記測定手段は、前記第1の光及び前記第2の光を照射する照射手段と、前記第1の光及び前記第2の光を観測する観測手段と、を備え、
前記照射手段は、前記トナー像の搬送方向と垂直な方向に離れた位置に前記第1の光及び前記第2の光を照射し、当該トナー像の搬送方向と垂直な方向に対して、当該第1の光及び第2の光の照射方向は直角な方向であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a measuring apparatus according to the present invention comprises:
Measuring means for measuring the incident position of the light in a direction perpendicular to the surface of the carrier by irradiating light toward the carrier carrying the toner image and observing the irradiated light;
The first light incident position measured by observing the first light incident on the surface of the toner image and the second light incident on the surface of the carrier are observed simultaneously with the first light. Calculating means for calculating the thickness of the toner image based on the incident position of the second light measured by
A measuring device comprising:
The measuring means includes an irradiating means for irradiating the first light and the second light, and an observing means for observing the first light and the second light,
The irradiating means irradiates the first light and the second light at a position separated in a direction perpendicular to the toner image transport direction, and the direction is perpendicular to the toner image transport direction. The irradiation directions of the first light and the second light are perpendicular directions.

本発明に係る測定装置によれば、トナー像の厚さを高い精度で検出することができる。   With the measuring apparatus according to the present invention, the thickness of the toner image can be detected with high accuracy.

一実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図1 is a diagram illustrating a configuration of an image forming apparatus according to an embodiment. フィードバック制御の一例を示す図Diagram showing an example of feedback control 実施形態1に係る測定装置の構成の一例を示す図The figure which shows an example of a structure of the measuring apparatus which concerns on Embodiment 1. トナーパッチの厚さの測定方法を説明する図The figure explaining the measuring method of the thickness of a toner patch トナーパッチの厚さを差動演算により測定する方法を説明する図The figure explaining the method of measuring the thickness of a toner patch by differential calculation 実施形態1に係る信号処理部の機能構成を示すブロック図1 is a block diagram illustrating a functional configuration of a signal processing unit according to a first embodiment. 実施形態1で撮像される反射画像の例を示す図The figure which shows the example of the reflected image imaged in Embodiment 1. 実施形態1で行う処理フローチャートProcessing flowchart performed in the first embodiment 実施形態2に係る測定装置の構成の一例を示す図The figure which shows an example of a structure of the measuring apparatus which concerns on Embodiment 2. 実施形態2で用いられる照射光学系の一例を示す図The figure which shows an example of the irradiation optical system used in Embodiment 2. 実施形態3で用いられる照射光学系の一例を示す図The figure which shows an example of the irradiation optical system used in Embodiment 3 実施形態3で撮像される反射画像の例を示す図The figure which shows the example of the reflected image imaged in Embodiment 3. トナーパッチの厚さの測定方法を示す図Diagram showing how to measure the thickness of a toner patch 実施形態4におけるエリアセンサの撮像範囲を示す図The figure which shows the imaging range of the area sensor in Embodiment 4. 実施形態4で撮像される反射画像の例を示す図The figure which shows the example of the reflected image imaged in Embodiment 4. 実施形態5に係る信号処理部の機能構成を示すブロック図The block diagram which shows the function structure of the signal processing part which concerns on Embodiment 5. FIG. 実施形態5で用いられる位置検出用パッチの一例を示す図FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a position detection patch used in the fifth embodiment. 実施形態5におけるトナーパッチの形成位置を示す図FIG. 10 is a diagram illustrating toner patch formation positions according to the fifth exemplary embodiment. 実施形態5で行う処理フローチャートProcess flowchart performed in embodiment 5 実施形態6で用いられる位置検出用パッチの一例を示す図FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a position detection patch used in the sixth embodiment. 実施形態7で用いられる位置検出用パッチの一例を示す図FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a position detection patch used in the seventh embodiment. 実施形態8における薄膜状トナー画像測定を示す図FIG. 10 is a diagram illustrating measurement of a thin film toner image according to an eighth embodiment.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the scope of the present invention is not limited to the following embodiments.

[実施形態1]
実施形態1においては、2つのスポット光が担持体とトナー像とにそれぞれ照射される。そして、得られた画像は2分割され、それぞれの分割画像を用いてトナー量(トナー付着量)が算出される。
[Embodiment 1]
In the first embodiment, two spot lights are irradiated to the carrier and the toner image, respectively. The obtained image is divided into two, and the toner amount (toner adhesion amount) is calculated using each of the divided images.

(画像形成装置の構成)
図1は実施形態1に係る画像形成装置の構成の一例を示す図である。後述する実施形態2〜実施形態7に係る画像形成装置も、同様の構成を有している。
(Configuration of image forming apparatus)
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of an image forming apparatus according to the first embodiment. Image forming apparatuses according to Embodiments 2 to 7 to be described later have the same configuration.

図1(A)に示す画像形成装置100は、像担持体である感光ドラム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、測定装置107、及び定着器110を備える。   An image forming apparatus 100 shown in FIG. 1A includes a photosensitive drum 101 as an image carrier, an exposure laser 102, a polygon mirror 103, a charging roller 104, a developing device 105, a transfer belt 106, a measuring device 107, and a fixing device. 110.

画像形成装置100は、電子写真方式の画像形成装置である。電子写真方式の画像形成装置の動作原理は周知であるが、以下に画像形成装置100の動作について簡単に説明する。   The image forming apparatus 100 is an electrophotographic image forming apparatus. The operation principle of the electrophotographic image forming apparatus is well known, but the operation of the image forming apparatus 100 will be briefly described below.

まず、帯電ローラ104により感光ドラム101の表面が帯電する。次に、ポリゴンミラー103を介して、露光用レーザ102により感光ドラム101の表面に静電潜像が作成される。次に、現像器105により感光ドラム101の上に、厚さ測定用のトナー像であるトナーパッチ108が形成される。   First, the surface of the photosensitive drum 101 is charged by the charging roller 104. Next, an electrostatic latent image is created on the surface of the photosensitive drum 101 by the exposure laser 102 via the polygon mirror 103. Next, a toner patch 108 that is a toner image for thickness measurement is formed on the photosensitive drum 101 by the developing unit 105.

測定装置107は、現像後のトナーパッチ108のトナー量を測定する。図1(B)に示すように、測定装置107は、感光ドラム101から転写ベルト106へと転写された後のトナーパッチ108のトナー量を測定してもよい。感光ドラム101上のトナーパッチ108についてのトナー量の測定手順と、転写ベルト106上のトナーパッチ108についてのトナー量の測定手順とは同一である。   The measuring device 107 measures the toner amount of the toner patch 108 after development. As shown in FIG. 1B, the measuring device 107 may measure the toner amount of the toner patch 108 after being transferred from the photosensitive drum 101 to the transfer belt 106. The procedure for measuring the toner amount for the toner patch 108 on the photosensitive drum 101 and the procedure for measuring the toner amount for the toner patch 108 on the transfer belt 106 are the same.

以下では、図1(B)を参照しながら、転写ベルト106上のトナーパッチ108についてトナー量を測定する場合について説明する。   Hereinafter, a case where the toner amount of the toner patch 108 on the transfer belt 106 is measured will be described with reference to FIG.

(トナー量測定に基づくフィードバック制御)
図2はトナー量測定に基づくフィードバック制御についての制御ブロック図である。
(Feedback control based on toner amount measurement)
FIG. 2 is a control block diagram for feedback control based on toner amount measurement.

図2に示すように、トナー量測定207の結果に従って、画像形成プロセス201が制御される。すなわち、測定装置107により測定されたトナーパッチの厚さに基づいて、露光用レーザ102又は現像器105等の、トナー像を担持体上に形成する形成手段が制御される。具体的には、現像工程204の後、又は転写工程205の後に、上述のようにトナー量測定207が行われる。   As shown in FIG. 2, the image forming process 201 is controlled according to the result of the toner amount measurement 207. That is, based on the thickness of the toner patch measured by the measuring device 107, the forming means for forming a toner image on the carrier, such as the exposure laser 102 or the developing device 105, is controlled. Specifically, the toner amount measurement 207 is performed as described above after the development step 204 or after the transfer step 205.

そして、測定したトナー量に基づいて、転写制御208、現像制御209、及び露光制御210が行われ、転写工程205、現像工程204、及び露光工程203が制御される。具体的には、トナー量が規定量より多い場合には、トナー量を減らすように、各工程が制御される。このようなフィードバック制御により、画像形成装置100からの出力画像における色の変動を抑えることができる。   Based on the measured toner amount, transfer control 208, development control 209, and exposure control 210 are performed, and transfer process 205, development process 204, and exposure process 203 are controlled. Specifically, when the toner amount is larger than a specified amount, each process is controlled so as to reduce the toner amount. By such feedback control, color variation in the output image from the image forming apparatus 100 can be suppressed.

電子写真方式の画像形成装置において、このようなフィードバック制御方法は既知であり、具体的な制御方法は特に限定されない。例えば、測定装置107により測定されたトナーパッチの厚さに基づいて、最大濃度の画像を出力する際のトナーの膜厚を制御することができる。また、トナーパッチの厚さを濃度に変換し、得られた濃度に基づいて出力される画像の濃度を制御してもよい。さらに、別の手段で測定したトナーの電荷量に従って、トナーパッチの厚さからトリボ量(単位重量あたりの電荷量)を算出し、トリボ量の制御を行ってもよい。具体的な制御の一例としては、露光制御においてレーザ出力特性を変化させることにより、濃度出力の階調(γ特性)を調整し、画像濃度を変化させることができる。また、現像制御によって現像バイアス電圧若しくはトナー補給量を調整する、又は転写制御において転写電流を調整することにより、最大濃度出力時のトナーの膜厚又はトリボ量等を変化させることができる。   In an electrophotographic image forming apparatus, such a feedback control method is known, and a specific control method is not particularly limited. For example, based on the thickness of the toner patch measured by the measuring device 107, it is possible to control the thickness of the toner when outputting an image having the maximum density. Further, the thickness of the toner patch may be converted into a density, and the density of the output image may be controlled based on the obtained density. Further, the tribo amount (charge amount per unit weight) may be calculated from the thickness of the toner patch in accordance with the toner charge amount measured by another means, and the tribo amount may be controlled. As an example of specific control, the gradation (gamma characteristic) of density output can be adjusted and the image density can be changed by changing the laser output characteristic in exposure control. Further, by adjusting the development bias voltage or the toner supply amount by development control, or by adjusting the transfer current by transfer control, it is possible to change the toner film thickness or tribo amount at the time of maximum density output.

このようなトナー量測定及びフィードバック制御は、トナーカートリッジ交換後、所定枚数の印刷後、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に行うことができる。フィードバック制御を行う際には、感光ドラム101又は転写ベルト106上に、様々な濃度のトナーパッチが形成され、それぞれのトナーパッチについてトナー量が測定される。その後、測定結果に基づいて画像形成条件が制御される。トナーパッチ108の厚さ(又は平均的な厚さ)は、トナー量に比例する。したがって、こうして算出されたトナーパッチ108の厚さからトナー量を算出することができるし、こうして算出されたトナーパッチ108の厚さをトナー量として扱ってもよい。以下では、算出されたトナーパッチ108の厚さのことをトナー量と呼ぶ。   Such toner amount measurement and feedback control can be performed when the printer environment fluctuates, such as after replacement of the toner cartridge, after printing a predetermined number of sheets, or after turning on the printer main body. When performing feedback control, toner patches of various densities are formed on the photosensitive drum 101 or the transfer belt 106, and the toner amount is measured for each toner patch. Thereafter, the image forming conditions are controlled based on the measurement result. The thickness (or average thickness) of the toner patch 108 is proportional to the toner amount. Therefore, the toner amount can be calculated from the thickness of the toner patch 108 thus calculated, and the thickness of the toner patch 108 thus calculated may be treated as the toner amount. Hereinafter, the calculated thickness of the toner patch 108 is referred to as a toner amount.

(測定装置107の構成)
本実施形態に係る測定装置107は、トナー像を搬送する担持体に向けて光を照射する照射部と、照射された光を観測する観測部とを備え、担持体の表面に垂直な方向の光の入射位置を測定する。
(Configuration of measuring device 107)
The measuring apparatus 107 according to the present embodiment includes an irradiation unit that irradiates light toward a carrier that conveys a toner image, and an observation unit that observes the irradiated light, and is in a direction perpendicular to the surface of the carrier. The incident position of light is measured.

図3は測定装置107の構成の一例を示す。   FIG. 3 shows an example of the configuration of the measuring apparatus 107.

測定装置107は、レーザ光源301、集光レンズ302、回折格子303、受光レンズ304、及びエリアセンサ305、及び信号処理部306を有している。   The measuring device 107 includes a laser light source 301, a condensing lens 302, a diffraction grating 303, a light receiving lens 304, an area sensor 305, and a signal processing unit 306.

レーザ光源301、集光レンズ302、及び回折格子303は照射部を構成し、受光レンズ304及びエリアセンサ305は観測部を構成する。   The laser light source 301, the condensing lens 302, and the diffraction grating 303 constitute an irradiation unit, and the light receiving lens 304 and the area sensor 305 constitute an observation unit.

レーザ光源301は、例えばレーザダイオードであり、感光ドラム101又は転写ベルト106(以後、担持体と呼ぶ)上に光を照射する。集光レンズ302は、レーザ光源301からのレーザ光を小さいスポット状に集光する。   The laser light source 301 is, for example, a laser diode, and irradiates light onto the photosensitive drum 101 or the transfer belt 106 (hereinafter referred to as a carrier). The condensing lens 302 condenses the laser light from the laser light source 301 in a small spot shape.

本実施形態において、レーザ光源301及び集光レンズ302からのレーザ光の光軸は、主走査軸308となす角度が約90度となり、かつ担持体平面からの仰角が約45度となるように設定されている。ここで、副走査軸307とは、担持体の副走査方向(担持体が移動する方向、すなわちトナー像が搬送される方向)と平行な軸を表す。   In this embodiment, the optical axis of the laser light from the laser light source 301 and the condenser lens 302 is about 90 degrees with respect to the main scanning axis 308, and the elevation angle from the carrier plane is about 45 degrees. Is set. Here, the sub-scanning axis 307 represents an axis parallel to the sub-scanning direction of the carrier (the direction in which the carrier moves, that is, the direction in which the toner image is conveyed).

回折格子303は、レーザ光源301及び集光レンズ302からのスポット光を2つに分割する。本実施形態においては、分割された2つのスポット光が主走査軸308に沿って並ぶように、分割は行われる。ここで、主走査軸308とは、担持体の主走査方向(露光用レーザ102からのレーザの走査方向であり、通常は担持体が移動する方向に対して直交しかつ担持体表面と平行な方向)と平行な軸を表す。光を分割するために回折格子303を用いる必要はなく、例えばビームスプリッタ又はハーフミラー等を用いることもできる。   The diffraction grating 303 divides the spot light from the laser light source 301 and the condenser lens 302 into two. In the present embodiment, the division is performed so that the two divided spot lights are aligned along the main scanning axis 308. Here, the main scanning axis 308 is the main scanning direction of the carrier (the scanning direction of the laser from the exposure laser 102, and is generally orthogonal to the direction in which the carrier moves and parallel to the surface of the carrier. Direction). It is not necessary to use the diffraction grating 303 to divide the light. For example, a beam splitter or a half mirror can be used.

分割された2つのスポット光は、担持体上に入射し、被測定対象であるトナーパッチ108又は担持体により反射される。反射光は、受光レンズ304を通してエリアセンサ305上に結像する。本実施形態において、エリアセンサ305はエリア型イメージセンサ、すなわち画素が二次元に配列した撮像素子であり、照射されたスポット光の像を撮像する。こうして、担持体上に付着したトナー厚さの違いに応じて異なる画像(反射画像)が得られる。   The two divided spot lights are incident on the carrier and reflected by the toner patch 108 or the carrier to be measured. The reflected light forms an image on the area sensor 305 through the light receiving lens 304. In the present embodiment, the area sensor 305 is an area-type image sensor, that is, an image sensor in which pixels are two-dimensionally arranged, and captures an image of the irradiated spot light. In this way, different images (reflected images) are obtained according to the difference in the thickness of the toner attached on the carrier.

本実施形態において、エリアセンサ305は、トナーパッチ108の表面又は担持体の表面に照射された2つのスポット光の像を撮像する。もっとも、エリアセンサ305の代わりに、2つのスポット光のセンサへの1次元方向の入射位置を同時に検出可能な他のセンサを用いることもできる。例えば、スポット光についての副走査軸307に平行な方向の位置を検出するラインセンサを2つ用い、このラインセンサを同期して駆動させることもできる。   In the present embodiment, the area sensor 305 captures two spot light images irradiated on the surface of the toner patch 108 or the surface of the carrier. However, instead of the area sensor 305, another sensor that can simultaneously detect the incident positions of the two spot lights to the sensor in the one-dimensional direction can be used. For example, two line sensors that detect the position of the spot light in the direction parallel to the sub-scanning axis 307 can be used, and the line sensors can be driven in synchronization.

本実施形態においては、担持体の表面に対して傾いた方向、すなわち担持体の表面に対して垂直ではない方向から、スポット光が入射される。このため、トナーパッチ108上へのスポット光の入射位置は、トナーパッチ108の高さに応じて副走査軸307に平行な方向に変化する。   In the present embodiment, the spot light is incident from a direction inclined with respect to the surface of the carrier, that is, a direction that is not perpendicular to the surface of the carrier. For this reason, the incident position of the spot light on the toner patch 108 changes in a direction parallel to the sub-scanning axis 307 according to the height of the toner patch 108.

このように、エリアセンサ305上における乱反射光の位置は、被測定対象の高さの変化に従って、副走査軸307に平行な方向に変化する。本実施形態においては、エリアセンサ305を用いた、担持体又はトナーパッチ108の表面へのスポット光の入射位置の観測が連続して行われる。このようにして、担持体又はトナーパッチ108の表面へのスポット光の入射位置の経時変化が検出される。   As described above, the position of the irregularly reflected light on the area sensor 305 changes in a direction parallel to the sub-scanning axis 307 according to the change in the height of the measurement target. In the present embodiment, observation of the incident position of the spot light on the surface of the carrier or the toner patch 108 using the area sensor 305 is continuously performed. In this way, a change with time in the incident position of the spot light on the surface of the carrier or the toner patch 108 is detected.

本実施形態においては、主走査軸308に沿った方向に離れた位置にある2つのスポット光について、副走査軸307に沿った方向の位置変化が検出される。このため、本実施形態においては、エリアセンサ305として、2次元的な光の分布を検出するエリア型イメージセンサが用いられる。エリアセンサ305により撮像された反射画像は、信号処理部306によって記憶され、その後トナー量の計算のために用いられる。このような測定装置107によれば、互いに離れた複数の位置における光の反射位置を同時に測定することができる。   In the present embodiment, a change in position in the direction along the sub-scanning axis 307 is detected for two spot lights at positions separated in the direction along the main scanning axis 308. For this reason, in this embodiment, an area type image sensor that detects a two-dimensional light distribution is used as the area sensor 305. The reflected image picked up by the area sensor 305 is stored by the signal processing unit 306 and is then used for calculating the toner amount. According to such a measuring apparatus 107, it is possible to simultaneously measure light reflection positions at a plurality of positions separated from each other.

本実施形態においては、後述するように、照射部は、スポット光の1つ(ビームA)をトナーパッチ108の表面へと照射する。また、照射部は、スポット光の1つ(ビームB)を担持体の表面へと照射する。より具体的には、トナーパッチ108が担持体によりビームA,Bの照射位置へと搬送されると、ビームAはトナーパッチ108の表面に照射される。一方で、ビームAがトナーパッチ108の表面に照射されている間、ビームBは常に担持体の表面に照射される。そして、観測部は、照射部によりトナーパッチ108の表面又は担持体の表面へと照射されたビームA及びビームBを同時に観測する。このように得られた2つの観測結果に基づいて差動測定が行われる。   In this embodiment, as will be described later, the irradiation unit irradiates one surface of the spot light (beam A) onto the surface of the toner patch 108. The irradiation unit irradiates one of the spot lights (beam B) onto the surface of the carrier. More specifically, when the toner patch 108 is conveyed to the irradiation positions of the beams A and B by the carrier, the beam A is irradiated on the surface of the toner patch 108. On the other hand, while the beam A is applied to the surface of the toner patch 108, the beam B is always applied to the surface of the carrier. Then, the observation unit simultaneously observes the beam A and the beam B irradiated to the surface of the toner patch 108 or the surface of the carrier by the irradiation unit. Differential measurement is performed based on the two observation results thus obtained.

図4(A)を参照しながら、測定装置107によるトナーパッチ形状の測定方法を説明する。   With reference to FIG. 4A, a measuring method of the toner patch shape by the measuring device 107 will be described.

エリアセンサ305は、光を反射する担持体像又はトナーパッチ像を連続して撮像する。具体的には、エリアセンサ305は、設定されたサンプリング周波数に基づいて一定時間反射光を蓄積する動作と、その間に得られた反射光の波形を1フレームの反射画像として出力する動作と、を繰り返す。担持体は、駆動ローラ401により駆動されることにより、トナーパッチ108を載せた状態である一定のプロセススピードで副走査軸307の方向へと移動する。すなわち、測定装置107は、担持体又はトナーパッチからの反射波形をあるサンプリング間隔でもって連続的に撮像し、記憶する。   The area sensor 305 continuously captures a carrier image or toner patch image that reflects light. Specifically, the area sensor 305 performs an operation of accumulating reflected light for a predetermined time based on a set sampling frequency and an operation of outputting a waveform of the reflected light obtained during that time as a reflected image of one frame. repeat. The carrier is driven by the driving roller 401 to move in the direction of the sub-scanning shaft 307 at a constant process speed where the toner patch 108 is placed. That is, the measuring device 107 continuously captures and stores the reflected waveform from the carrier or the toner patch at a certain sampling interval.

測定装置107は、トナーパッチがレーザ光(ビームA,B)の照射点に到達する前に、レーザ光の照射と反射波形の記憶とを開始する。回折格子303によって分割された2つのビームA,Bは、担持体又はトナーパッチで反射し、同時にエリアセンサ305に入射する。測定装置107は、エリアセンサ305により撮像された反射画像を、反射したビームAが写る領域と、反射したビームBが写る領域とに分割する。そして、測定装置107は、ビームAが写る画像と、ビームBが写る画像とを、独立した画像データとして記憶する。   The measuring device 107 starts irradiation of the laser beam and storage of the reflected waveform before the toner patch reaches the irradiation point of the laser beam (beams A and B). The two beams A and B divided by the diffraction grating 303 are reflected by the carrier or the toner patch and simultaneously enter the area sensor 305. The measuring device 107 divides the reflected image captured by the area sensor 305 into a region where the reflected beam A is reflected and a region where the reflected beam B is reflected. Then, the measuring device 107 stores an image in which the beam A is captured and an image in which the beam B is captured as independent image data.

測定装置107は、こうして得られた画像データに対して後に述べる信号処理を施すことにより、レーザ光の反射位置(又は反射したレーザ光のエリアセンサ305への入射方向)を検出する。連続的に撮像されたそれぞれの画像データに対して信号処理を行うことにより、測定装置107は、時間にわたるレーザ光の反射位置の変化を示す時系列データを生成することができる。   The measuring device 107 detects the reflection position of the laser beam (or the incident direction of the reflected laser beam on the area sensor 305) by performing signal processing described later on the image data thus obtained. By performing signal processing on each piece of continuously captured image data, the measuring device 107 can generate time-series data indicating changes in the reflected position of laser light over time.

本実施形態においては、トナーパッチ108がビームAにより照射されるように、かつトナーパッチ108はビームBにより照射されないように、担持体上にトナーパッチ108が配置される。   In the present embodiment, the toner patch 108 is disposed on the carrier so that the toner patch 108 is irradiated with the beam A and the toner patch 108 is not irradiated with the beam B.

(トナー量の算出方法)
本実施形態における、レーザ光の反射を用いたトナー量の計算方法について、図13を参照して簡単に説明する。
(Toner amount calculation method)
A toner amount calculation method using reflection of laser light in this embodiment will be briefly described with reference to FIG.

前述したように、本実施形態においては、担持体の表面に対して傾いた方向からスポット光が入射される。図13(A)においては、レーザ光1301が担持体上の光照射点1302に入射している。この場合に、エリアセンサ305が光照射点1302周辺の画像(反射画像)を撮像すると、担持体上で反射したレーザ光は、光照射点1302における輝点として観察される。   As described above, in the present embodiment, spot light is incident from a direction inclined with respect to the surface of the carrier. In FIG. 13A, laser light 1301 is incident on a light irradiation point 1302 on the carrier. In this case, when the area sensor 305 captures an image (reflection image) around the light irradiation point 1302, the laser light reflected on the carrier is observed as a bright spot at the light irradiation point 1302.

一方で図13(B)においては、担持体が移動することにより、担持体上のトナーパッチ108が光照射点1302上に移動している。エリアセンサ305が光照射点1302周辺の画像(反射画像)を撮像すると、担持体上で反射したレーザ光は、入射点1303における輝点として観察される。トナーパッチ108の厚みのために、担持体の表面に沿った方向の光照射点1302の位置と入射点1303の位置とは異なる。   On the other hand, in FIG. 13B, the toner patch 108 on the carrier is moved onto the light irradiation point 1302 by the carrier moving. When the area sensor 305 captures an image (reflection image) around the light irradiation point 1302, the laser light reflected on the carrier is observed as a bright spot at the incident point 1303. Due to the thickness of the toner patch 108, the position of the light irradiation point 1302 in the direction along the surface of the carrier and the position of the incident point 1303 are different.

より具体的には、担持体の表面に沿った方向の入射点1303の位置は、担持体の表面に垂直な方向の入射点1303の位置に依存する。言い換えれば、担持体の表面に沿った方向の表面上における入射点1303の位置は、担持体の表面と平行な基準面と入射点1303の位置との間の距離に依存する。このように、担持体の表面に沿った方向の表面上における入射点1303の位置を測定することにより、担持体の表面に垂直な方向の入射点1303の位置を決定することができる。言い換えれば、担持体の表面に沿った方向の表面上における入射点1303の位置は、担持体の表面に垂直な方向の入射点1303の位置を示している。   More specifically, the position of the incident point 1303 in the direction along the surface of the carrier depends on the position of the incident point 1303 in the direction perpendicular to the surface of the carrier. In other words, the position of the incident point 1303 on the surface in the direction along the surface of the carrier depends on the distance between the reference plane parallel to the surface of the carrier and the position of the incident point 1303. Thus, the position of the incident point 1303 in the direction perpendicular to the surface of the carrier can be determined by measuring the position of the incident point 1303 on the surface in the direction along the surface of the carrier. In other words, the position of the incident point 1303 on the surface in the direction along the surface of the carrier indicates the position of the incident point 1303 in the direction perpendicular to the surface of the carrier.

このように、エリアセンサ305を用いて撮像された光照射点1302周辺の画像(反射画像)における、レーザ光が担持体表面に入射している時の輝点の位置と、レーザ光がトナーパッチ108上に入射している時の輝点の位置とのずれが検出される。例えば、担持体の振動又はうねり等が存在せず、担持体の位置が常に一定であると仮定すれば、トナーパッチ108の厚さtと、担持体の表面に沿った方向における光照射点1302と入射点1303との距離dとは比例する。こうして検出されたずれに基づいて、トナーパッチ108の厚さを算出することができる。具体的なトナーパッチ108の厚さの算出方法は、特に限定されるわけではない。   Thus, in the image (reflection image) around the light irradiation point 1302 imaged using the area sensor 305, the position of the bright spot when the laser light is incident on the surface of the carrier, and the laser light is the toner patch. A deviation from the position of the bright spot when the light is incident on 108 is detected. For example, assuming that there is no vibration or undulation of the carrier and that the position of the carrier is always constant, the thickness t of the toner patch 108 and the light irradiation point 1302 in the direction along the surface of the carrier. And the distance d between the incident point 1303 and the incident point 1303 are proportional. Based on the detected deviation, the thickness of the toner patch 108 can be calculated. A specific method for calculating the thickness of the toner patch 108 is not particularly limited.

本実施形態においては、トナーパッチ108がビームAの入射位置を通過する際に測定されたトナーパッチ108の表面へのビームAの入射位置が測定される。また、トナーパッチ108がビームAの入射位置を通過する前又は後に測定された担持体の表面へのビームAの入射位置が測定される。そして、これらの入射位置の差分に基づいて、トナーパッチ108の厚さが算出される。ここで、入射位置とは、担持体の表面に垂直な方向のビームAの入射位置であってもよいし、担持体の表面に沿った方向のビームAの入射位置であってもよい。   In this embodiment, the incident position of the beam A on the surface of the toner patch 108 measured when the toner patch 108 passes the incident position of the beam A is measured. Further, the incident position of the beam A on the surface of the carrier measured before or after the toner patch 108 passes the incident position of the beam A is measured. Then, the thickness of the toner patch 108 is calculated based on the difference between these incident positions. Here, the incident position may be an incident position of the beam A in a direction perpendicular to the surface of the carrier, or an incident position of the beam A in a direction along the surface of the carrier.

もっとも、別の実施形態においては、トナーパッチ108の表面へのビームAの入射位置の測定値と、担持体の表面へのビームAの入射位置を示す予め定められた値と、の差分によりトナーパッチ108の厚さを算出することもできる。担持体の表面へのビームAの入射位置を示す予め定められた値は、画像形成装置100の製造時に予め定められた値であってもよいし、定期的に担持体の表面へのビームAの入射位置を測定することにより測定された値であってもよい。   However, in another embodiment, the toner is obtained by the difference between the measured value of the incident position of the beam A on the surface of the toner patch 108 and a predetermined value indicating the incident position of the beam A on the surface of the carrier. The thickness of the patch 108 can also be calculated. The predetermined value indicating the incident position of the beam A on the surface of the carrier may be a value predetermined when the image forming apparatus 100 is manufactured, or the beam A on the surface of the carrier periodically. It may be a value measured by measuring the incident position.

もっとも、レーザ光源301を含む照射部と、エリアセンサ305を含む観測部とが、図3に示す位置関係で配置されていることは必須ではない。照射部による光の照射方向と、観測部による観察方向とが傾いていれば、すなわち照射部の光学軸と測定部の光学軸とが傾いていれば、担持体の表面に垂直な方向の光の入射位置を測定することは可能である。   However, it is not essential that the irradiation unit including the laser light source 301 and the observation unit including the area sensor 305 are arranged in the positional relationship illustrated in FIG. If the irradiation direction of the light by the irradiation unit and the observation direction by the observation unit are inclined, that is, if the optical axis of the irradiation unit and the optical axis of the measurement unit are inclined, the light in the direction perpendicular to the surface of the carrier It is possible to measure the incident position.

一方で、図3に示すように、照射部からの光の照射方向と、主走査軸308の方向、すなわちトナー像の搬送方向と垂直な方向と、がなす角度が約90度であることにより、以下の利点が得られる。すなわち、電子写真方式を用いる画像形成装置の担持体表面には、クリーニングブレードの摩擦によって副走査軸307に沿った方向に細長い筋状の傷が生じることがある。   On the other hand, as shown in FIG. 3, the angle formed by the irradiation direction of the light from the irradiation unit and the direction of the main scanning axis 308, that is, the direction perpendicular to the toner image conveyance direction is approximately 90 degrees. The following advantages are obtained. That is, an elongated streak-like scratch may occur on the surface of the image forming apparatus using the electrophotographic system in the direction along the sub-scanning axis 307 due to the friction of the cleaning blade.

照射部からの光の照射方向と、副走査軸307と、がなす角度が約90度であると、このような傷に対して照射された光は正反射する傾向にあるため、正常な乱反射が得られないことがある。すなわち、スポット光を照射しても、エリアセンサ305によって得られた撮像画像に写る光スポットの形が歪んでしまい、光スポットの検出精度が低下する可能性がある。   If the angle formed by the irradiation direction of the light from the irradiation unit and the sub-scanning axis 307 is about 90 degrees, the light irradiated to such a flaw tends to be regularly reflected. May not be obtained. That is, even if the spot light is irradiated, the shape of the light spot appearing in the captured image obtained by the area sensor 305 may be distorted, and the light spot detection accuracy may be reduced.

従って、照射部からの光の照射方向と、主走査軸308と、がなす角度が約90度であることにより、このような検出精度の低下を防ぐことができる。なお、照射部からの光の照射方向と、主走査軸308と、のなす角度は厳密に90度に限定されるものではなく、傷による反射の影響を受けない範囲収まるように設計すれば良い。   Therefore, since the angle formed by the irradiation direction of the light from the irradiation unit and the main scanning axis 308 is about 90 degrees, such a decrease in detection accuracy can be prevented. Note that the angle formed between the irradiation direction of light from the irradiation unit and the main scanning axis 308 is not strictly limited to 90 degrees, and may be designed to be within a range that is not affected by reflection due to scratches. .

トナーパッチ108がハーフトーン画像である場合等、トナーパッチ108が凹凸を有しており、エリアセンサ305のサンプリング周波数が十分に大きくない場合、反射画像上には、凹凸に応じた複数の位置に輝点が現れる。このような場合であっても、画像上の輝点の中心位置等を検出し、検出された中心位置と、レーザ光が担持体表面に入射している時の輝点の位置とのずれを検出することにより、トナーパッチ108の平均的な厚さを算出することができる。   When the toner patch 108 has irregularities, such as when the toner patch 108 is a halftone image, and the sampling frequency of the area sensor 305 is not sufficiently high, the reflected image has a plurality of positions corresponding to the irregularities. A bright spot appears. Even in such a case, the center position of the bright spot on the image is detected, and the deviation between the detected center position and the bright spot position when the laser light is incident on the surface of the carrier is detected. By detecting, the average thickness of the toner patch 108 can be calculated.

測定装置107及び担持体が振動していない理想的な状態では、トナーパッチ108の厚さ(又は平均的な厚さ)は、以下のように求めることができる。以下の例においては、トナーパッチ108上にレーザ光が入射している際の輝点の位置と、トナーパッチの前後の担持体表面にレーザ光が入射している際の輝点の位置と、に基づいてトナーパッチの厚さが計算される。   In an ideal state where the measuring device 107 and the carrier are not vibrating, the thickness (or average thickness) of the toner patch 108 can be obtained as follows. In the following example, the position of the bright spot when the laser beam is incident on the toner patch 108, the position of the bright spot when the laser beam is incident on the surface of the carrier before and after the toner patch, The toner patch thickness is calculated based on

すなわち、図4(B)に示すトナーパッチ108Aの厚さは、式(1)に従って得られたpatch(108A)に所定の係数を乗じることにより求めることができる。
patch(108A)=B−(A+C)/2 ・・・式(1)
また、図4(B)に示すトナーパッチ108Bの厚さは、式(1)に従って得られたpatch(108B)に所定の係数を乗じることにより求めることができる。
patch(108B)=D−(C+E)/2 ・・・式(2)
式(1)及び(2)において、A〜Eはそれぞれ、レーザ光が位置A〜Eに入射している際にエリアセンサ305によって撮像された反射画像における、副走査軸307に沿った輝点の位置を示している。なお、トナーパッチ108Bはハーフトーン画像である。Dは、レーザ光が位置Dに入射している際にエリアセンサ305によって撮像された複数の反射画像における、副走査軸307に沿った輝点の位置の重心を示している。
That is, the thickness of the toner patch 108A shown in FIG. 4B can be obtained by multiplying the patch (108A) obtained according to the equation (1) by a predetermined coefficient.
patch (108A) = B- (A + C) / 2 Formula (1)
Further, the thickness of the toner patch 108B shown in FIG. 4B can be obtained by multiplying the patch (108B) obtained according to the equation (1) by a predetermined coefficient.
patch (108B) = D− (C + E) / 2 Formula (2)
In Expressions (1) and (2), A to E respectively indicate bright spots along the sub-scanning axis 307 in the reflected image captured by the area sensor 305 when the laser light is incident on the positions A to E. Indicates the position. The toner patch 108B is a halftone image. D indicates the center of gravity of the position of the bright spot along the sub-scanning axis 307 in a plurality of reflected images captured by the area sensor 305 when the laser light is incident on the position D.

以上、測定装置107及び担持体が振動していない理想的な状態におけるトナー量の算出方法について説明した。   The method for calculating the toner amount in an ideal state where the measuring device 107 and the carrier are not vibrating has been described above.

しかしながら、感光ドラム及び転写ベルトは、これらを支える駆動ローラ401の偏心等による回転ムラ、又はその他のモータ等から伝わる細かい振動等のために、振動している。図13(B)から理解できるように、担持体の表面に垂直な方向の担持体の表面の位置が変動すると、担持体の表面に垂直な方向のトナーパッチ108の表面の位置も変動する。すると、レーザ光1301とトナーパッチ108の表面との交点も変動するから、結果として入射点1303の位置も変動する。このように、担持体の振動のために、照射されたビームの担持体又はトナーパッチ108への入射位置、すなわち反射したビームのエリアセンサ305への入射位置は、図5の実線で示すように細かく振動する。   However, the photosensitive drum and the transfer belt vibrate due to rotational unevenness due to the eccentricity of the driving roller 401 that supports them, or fine vibrations transmitted from other motors or the like. As can be understood from FIG. 13B, when the position of the surface of the carrier perpendicular to the surface of the carrier varies, the position of the surface of the toner patch 108 in the direction perpendicular to the surface of the carrier also varies. Then, since the intersection between the laser beam 1301 and the surface of the toner patch 108 also varies, as a result, the position of the incident point 1303 also varies. As described above, because of the vibration of the carrier, the incident position of the irradiated beam on the carrier or the toner patch 108, that is, the incident position of the reflected beam on the area sensor 305 is as shown by a solid line in FIG. Vibrates finely.

一方で、ビームAとビームBとは担持体の表面又はトナーパッチ108の表面の互いに近接した位置へと照射される。このため、反射したビームAのエリアセンサ305への入射位置と、反射したビームBのエリアセンサ305への入射位置とは、同様に振動する。したがって、エリアセンサ305によって測定された、照射されたビームA,Bの担持体又はトナーパッチ108への入射位置を示すデータは、同様のノイズ成分を含んでいる。ビームAのトナーパッチ108への入射位置を示すデータは、これらのノイズ成分に加えて、本来の計測対象であるトナーパッチ108の形状を反映している。このため、ビームAのトナーパッチ108への入射位置と、ビームBの担持体への入射位置との差分を計算することにより、データからうねり及び振動成分を除去し、トナーパッチ108の形状をより正確に判定することができる。   On the other hand, the beam A and the beam B are irradiated to positions close to each other on the surface of the carrier or the surface of the toner patch 108. For this reason, the incident position of the reflected beam A on the area sensor 305 and the incident position of the reflected beam B on the area sensor 305 vibrate similarly. Therefore, the data indicating the incident position of the irradiated beams A and B on the carrier or the toner patch 108 measured by the area sensor 305 includes a similar noise component. The data indicating the incident position of the beam A on the toner patch 108 reflects the shape of the toner patch 108 that is the original measurement target in addition to these noise components. Therefore, by calculating the difference between the incident position of the beam A on the toner patch 108 and the incident position of the beam B on the carrier, undulation and vibration components are removed from the data, and the shape of the toner patch 108 is further improved. It can be determined accurately.

本実施形態においては、ビームA及びビームBは、主走査軸308に平行な方向に離れた位置に照射される。すなわち、ビームA及びビームBの、副走査軸307に沿った方向の照射位置は一致している。本実施形態において、駆動ローラ401の軸は主走査軸308と平行であり、担持体は主走査方向における平面性が維持されたまま駆動される。したがって、担持体が振動したとしても、担持体上又はトナーパッチ108上におけるビームA,Bの入射位置には、同じ振動又はうねりが生じる(コモンモードノイズ)。このような実施形態によれば、差分を算出することにより、より高い精度で測定データからうねり及び振動成分を除去することができる。   In this embodiment, the beam A and the beam B are irradiated to positions separated in a direction parallel to the main scanning axis 308. That is, the irradiation positions of the beam A and the beam B in the direction along the sub-scanning axis 307 coincide with each other. In the present embodiment, the axis of the driving roller 401 is parallel to the main scanning axis 308, and the carrier is driven while maintaining the planarity in the main scanning direction. Therefore, even if the carrier vibrates, the same vibration or undulation occurs at the incident positions of the beams A and B on the carrier or the toner patch 108 (common mode noise). According to such an embodiment, by calculating the difference, swell and vibration components can be removed from the measurement data with higher accuracy.

(信号処理部306の構成及びその処理)
次に、信号処理部306の機能構成を示すブロック図である図6(A)を参照して、信号処理部306の構成及び信号処理部306によるトナー量の計算処理について説明する。
(Configuration and processing of signal processing unit 306)
Next, the configuration of the signal processing unit 306 and the toner amount calculation processing by the signal processing unit 306 will be described with reference to FIG. 6A which is a block diagram showing the functional configuration of the signal processing unit 306.

信号処理部306は、記憶部601と、分割部602と、積算部603及び位置検出部604によって構成される検出部と、を備える。この検出部は、観測部による観測結果に基づいて、上述した算出方法に従って、担持体の表面に垂直な方向の光の入射位置を測定する。具体的には、この検出部は、トナーパッチ108の表面に入射したビームAを観測することにより測定されたビームAの入射位置と、担持体の表面に入射したビームBをビームAと同時に観測することにより測定されたビームBの入射位置と、を検出する。   The signal processing unit 306 includes a storage unit 601, a division unit 602, and a detection unit configured by an integration unit 603 and a position detection unit 604. The detection unit measures the incident position of light in a direction perpendicular to the surface of the carrier according to the calculation method described above based on the observation result by the observation unit. Specifically, the detection unit observes the incident position of the beam A measured by observing the beam A incident on the surface of the toner patch 108 and the beam B incident on the surface of the carrier simultaneously with the beam A. Thus, the incident position of the beam B measured is detected.

また、信号処理部は、差分演算部605、高さ演算部606、及びトナー量演算部607によって構成される算出部を備える。この算出部は、検出部によって検出されたビームAの入射位置とビームBの入射位置とに基づいて、トナーパッチ108の厚さを算出する。   The signal processing unit includes a calculation unit configured by a difference calculation unit 605, a height calculation unit 606, and a toner amount calculation unit 607. The calculation unit calculates the thickness of the toner patch 108 based on the incident position of the beam A and the incident position of the beam B detected by the detection unit.

記憶部601は、エリアセンサ305によって撮像された反射画像を記憶する。エリアセンサ305はサンプリング周波数に従って反射画像を連続して撮像し、記憶部601はこれらの画像を時間順に保存する。   The storage unit 601 stores the reflection image captured by the area sensor 305. The area sensor 305 continuously captures reflected images according to the sampling frequency, and the storage unit 601 stores these images in time order.

分割部602は、記憶部601に記憶された反射画像のそれぞれを、レーザ光の位置及び数に応じて複数の画像領域へと分割する。本実施形態においては、ビームAとビームBの2つのレーザ光が使用される。そこで、分割部602は、ビームA及びビームBの位置を参照して、反射画像を、ビームAが写る領域と、ビームBが写る領域とに分割する。図6(B)において反射画像は、分割線を境界として、ビームAが入射する領域とビームBが入射する領域とに分割されている。   The dividing unit 602 divides each of the reflected images stored in the storage unit 601 into a plurality of image areas according to the position and number of laser beams. In the present embodiment, two laser beams of beam A and beam B are used. Therefore, the dividing unit 602 refers to the positions of the beam A and the beam B and divides the reflected image into a region where the beam A is reflected and a region where the beam B is reflected. In FIG. 6B, the reflected image is divided into a region where the beam A is incident and a region where the beam B is incident, with the dividing line as a boundary.

積算部603及び位置検出部604で構成される検出部は、ビームAが写る領域におけるビームAの位置を検出することにより、担持体の表面に垂直な方向のビームAの入射位置を検出する。また、検出部は、ビームBが写る領域におけるビームBの位置を検出することにより、担持体の表面に垂直な方向のビームBの入射位置を検出する。具体的には、積算部603は、それぞれの領域について、主走査方向の画素列のそれぞれの画素値を積算する。こうして、それぞれの領域について、副走査方向の位置と光量との関係を示す光量分布が得られる。図6(C)は各領域についての光量分布を示している。本実施形態において、ビームA及びビームBはスポット状のレーザ光であるから、積算部603によって得られる光量分布は、釣鐘型となる。積算部603は、光量分布を生成する処理を、連続して撮像された反射画像のそれぞれについて行う。   The detecting unit configured by the integrating unit 603 and the position detecting unit 604 detects the incident position of the beam A in the direction perpendicular to the surface of the carrier by detecting the position of the beam A in the region where the beam A is reflected. The detection unit detects the incident position of the beam B in the direction perpendicular to the surface of the carrier by detecting the position of the beam B in the region where the beam B is reflected. Specifically, the integration unit 603 integrates the pixel values of the pixel columns in the main scanning direction for each region. In this way, a light amount distribution showing the relationship between the position in the sub-scanning direction and the light amount is obtained for each region. FIG. 6C shows the light amount distribution for each region. In this embodiment, since the beam A and the beam B are spot-like laser beams, the light amount distribution obtained by the integrating unit 603 is a bell-shaped. The accumulating unit 603 performs the process of generating the light amount distribution for each of the reflected images captured continuously.

図6(B)、図6(C)は、ビームAとビームBとが共に担持体を照射している場合を示す。したがって、反射したビームAの入射位置と、反射したビームBの入射位置とは、ほぼ同じである。一方で、図7(A)はビームAがトナーパッチ108を照射し、ビームBが担持体を照射している時に得られる反射画像を示す。反射したビームAは、担持体を照射している場合と比べて、エリアセンサ305上の、トナーパッチ108の厚さに応じた距離だけずれた位置に結像する。このため、反射画像における光スポットの位置は副走査方向に移動する。   FIG. 6B and FIG. 6C show the case where both the beam A and the beam B irradiate the carrier. Therefore, the incident position of the reflected beam A and the incident position of the reflected beam B are substantially the same. On the other hand, FIG. 7A shows a reflection image obtained when the beam A irradiates the toner patch 108 and the beam B irradiates the carrier. The reflected beam A forms an image at a position on the area sensor 305 that is shifted by a distance corresponding to the thickness of the toner patch 108 as compared with the case where the carrier is irradiated. For this reason, the position of the light spot in the reflected image moves in the sub-scanning direction.

図7(B)は図7(A)の反射画像から得られる、各領域についての光量分布を示している。図7(B)に示すように、トナーパッチ108の厚さに応じた距離だけ、光量分布も副走査方向にシフトする。このため、光量分布の位置、例えば光量分布のピーク位置に基づいて、トナーパッチ108の厚さを測定することができる。光量分布データからピーク位置を検出する方法は特に限定されない。例えば、最小二乗法により関数とのフィッティングを行うことによりピーク位置を検出することができる。一例としては、ガウス関数を用いたカーブフィッティングを行うことで、ピーク位置を予測演算する方法が挙げられる。ガウス関数は式(3)で示すように、x=μを中心とする釣鐘型のピークを持つ関数である。フィッティングによって得られたパラメータμが波形のピーク位置を示すことになる。   FIG. 7B shows a light amount distribution for each region obtained from the reflection image of FIG. As shown in FIG. 7B, the light amount distribution is also shifted in the sub-scanning direction by a distance corresponding to the thickness of the toner patch 108. Therefore, the thickness of the toner patch 108 can be measured based on the position of the light quantity distribution, for example, the peak position of the light quantity distribution. The method for detecting the peak position from the light amount distribution data is not particularly limited. For example, the peak position can be detected by fitting with a function by the least square method. As an example, there is a method of predicting and calculating a peak position by performing curve fitting using a Gaussian function. The Gaussian function is a function having a bell-shaped peak with x = μ as the center, as shown by the equation (3). The parameter μ obtained by fitting indicates the peak position of the waveform.

ガウス関数の代わりに、式(4)に示すローレンツ関数(式4)又は式(5)に示す二次関数(式5)等の関数とのフィッティングを行ってもよい。別の実施形態においては、フィッティングの代わりに、光量が最大となる位置をピーク位置として検出してもよいし、光量分布の重心をピーク位置として算出してもよい。   Instead of the Gaussian function, fitting with a function such as a Lorentz function (Expression 4) shown in Expression (4) or a quadratic function (Expression 5) shown in Expression (5) may be performed. In another embodiment, instead of fitting, the position where the light quantity is maximum may be detected as the peak position, or the center of gravity of the light quantity distribution may be calculated as the peak position.

位置検出部604は、上述の方法を用いて、積算部603が生成したそれぞれの領域についての、光量分布のピーク位置を検出する。位置検出部604は、ピーク位置を検出する処理を、連続して撮像された反射画像のそれぞれについて行う。こうして、反射画像のそれぞれについて、反射したビームAと反射したビームBとの副走査方向におけるエリアセンサ305上での入射位置が検出される。時間(又は担持体の移動距離)と、反射したビームA又はBの副走査方向におけるエリアセンサ305上での入射位置とをプロットすることにより、図5に示す波形A及びBが得られる。以下では、こうして得られた波形のことを、ビームA又はBのプロファイル(断面形状)データと呼ぶ。このプロファイルデータは、ビームA又はビームBについての、担持体又はトナーパッチ108の表面における入射位置の経時変化を示している。 The position detection unit 604 detects the peak position of the light amount distribution for each region generated by the integration unit 603 using the method described above. The position detection unit 604 performs processing for detecting a peak position for each of the reflected images that are continuously captured. In this way, the incident position on the area sensor 305 in the sub-scanning direction of the reflected beam A and the reflected beam B is detected for each of the reflected images. By plotting the time (or the moving distance of the carrier) and the incident position of the reflected beam A or B on the area sensor 305 in the sub-scanning direction, waveforms A and B shown in FIG. 5 are obtained. Hereinafter, the waveform thus obtained is referred to as beam (A or B) profile (cross-sectional shape) data. This profile data indicates the temporal change of the incident position on the surface of the carrier or the toner patch 108 for the beam A or the beam B.

別の実施形態において、プロファイルデータは、時間(又は担持体の移動距離)と、担持体又はトナーパッチ108の表面における、担持体の表面に垂直な方向のビームA又はBの入射位置であってもよい。上述のように、レーザ光のエリアセンサ305上での入射位置からは、担持体又はトナーパッチ108の表面における担持体の表面に垂直な方向のレーザ光の入射位置を算出することができる。   In another embodiment, the profile data includes time (or travel distance of the carrier) and the incident position of the beam A or B on the surface of the carrier or toner patch 108 in a direction perpendicular to the surface of the carrier. Also good. As described above, from the incident position of the laser light on the area sensor 305, the incident position of the laser light in the direction perpendicular to the surface of the carrier or the surface of the carrier or the toner patch 108 can be calculated.

差分演算部605は、プロファイルデータ同士の差分を算出する。具体的には、差分算出部605は、ビームAのプロファイルデータと、ビームBのプロファイルデータとの差分(波形A−B)を算出する。こうして得られた波形A−Bには、トナーパッチ108の形状が反映されているが、振動又はうねりに起因するノイズは除去されている。   The difference calculation unit 605 calculates the difference between the profile data. Specifically, the difference calculation unit 605 calculates a difference (waveform AB) between the profile data of the beam A and the profile data of the beam B. The waveform AB thus obtained reflects the shape of the toner patch 108, but noise due to vibration or undulation is removed.

高さ演算部606は、差分演算部605が算出した波形A−Bを用いて、式(1)又は式(2)に従ってトナーパッチ108の厚さを算出する。ノイズが除去されている波形A−Bを用いることにより、トナーパッチ108の形状を高精度に算出することができる。   The height calculation unit 606 calculates the thickness of the toner patch 108 according to the formula (1) or the formula (2) using the waveform AB calculated by the difference calculation unit 605. By using the waveform AB from which noise has been removed, the shape of the toner patch 108 can be calculated with high accuracy.

トナー量演算部607は、必要に応じて、得られたトナーパッチ108の厚さを、トナー濃度又はトナー体積等に変換する。こうして算出されたトナーパッチの厚さ(トナー量)、トナー濃度又はトナー体積等は、各プロセスの制御のために用いられる。   The toner amount calculation unit 607 converts the thickness of the obtained toner patch 108 into a toner concentration or a toner volume as necessary. The toner patch thickness (toner amount), toner concentration or toner volume calculated in this way is used for control of each process.

もっとも、入射位置の経時変化を示すプロファイルを算出することは必須ではない。例えば、トナーパッチ108の表面へのビームAの入射位置を示す測定値と同時に測定された担持体表面へのビームBの入射位置を示す測定値との差分を算出することができる。この差分と、担持体の表面へのビームA,Bの入射位置の差分を示す予め定められた値と、の差分に基づいて、トナーパッチ108の厚さを算出することもできる。   However, it is not indispensable to calculate a profile indicating the change in incident position with time. For example, the difference between the measured value indicating the incident position of the beam A on the surface of the toner patch 108 and the measured value indicating the incident position of the beam B on the surface of the carrier can be calculated. Based on the difference between this difference and a predetermined value indicating the difference between the incident positions of the beams A and B on the surface of the carrier, the thickness of the toner patch 108 can be calculated.

以下に、信号処理部306が行う処理について、図8のフローチャートを参照しながら説明する。   Hereinafter, processing performed by the signal processing unit 306 will be described with reference to the flowchart of FIG.

ステップS801において、エリアセンサ305は撮像を開始する。エリアセンサは、指定されたサンプリング周波数に従って、連続的に撮像を行う。   In step S801, the area sensor 305 starts imaging. The area sensor continuously captures images according to the designated sampling frequency.

ステップS802において記憶部601は、トナーパッチ108が担持体上に形成された後、ビームAがトナーパッチ108に入射する前に、エリアセンサ305により撮像された反射画像の記憶を開始する。エリアセンサ305による撮像及び記憶部601による記憶は、測定対象のトナーパッチ108がビームAの入射位置を通過するまで行われる。   In step S <b> 802, the storage unit 601 starts storing the reflection image captured by the area sensor 305 before the beam A enters the toner patch 108 after the toner patch 108 is formed on the carrier. Imaging by the area sensor 305 and storage by the storage unit 601 are performed until the toner patch 108 to be measured passes through the incident position of the beam A.

ステップS803以降では、得られた反射画像に対する処理が行われる。ステップS803以降の処理は、エリアセンサ305による撮像及び記憶部601による記憶が完了した後に行われてもよい。また、ステップS803以降の処理は、エリアセンサ305による撮像及び記憶部601による記憶が継続している間に、既に記憶部601により記憶されている反射画像に対して行われてもよい。   In step S803 and subsequent steps, processing is performed on the obtained reflection image. The processing after step S803 may be performed after the imaging by the area sensor 305 and the storage by the storage unit 601 are completed. Further, the processing after step S803 may be performed on the reflection image already stored in the storage unit 601 while the imaging by the area sensor 305 and the storage by the storage unit 601 are continued.

ステップS803において分割部602は、上述のように反射画像を複数の領域に分割する。   In step S803, the dividing unit 602 divides the reflected image into a plurality of regions as described above.

ステップS804において積算部603は、上述のようにそれぞれの領域について光量分布を生成する。   In step S804, the integration unit 603 generates a light amount distribution for each region as described above.

ステップS805において位置検出部604は、上述のようにそれぞれの光量分布についてピーク位置を検出する。   In step S805, the position detection unit 604 detects the peak position for each light amount distribution as described above.

ステップS803〜S805の処理は、記憶部601により記憶された反射画像の全てについて行われる。すなわち、ステップS805の後に、全ての反射画像が処理されたか否かが判定される。全ての反射画像が処理されていない場合、処理はステップS803に戻り、次の反射画像に対する処理が行われる。一方で、全ての反射画像が処理されている場合、処理はステップS806に進む。   The processes in steps S803 to S805 are performed for all the reflection images stored in the storage unit 601. That is, after step S805, it is determined whether all the reflected images have been processed. If all the reflected images have not been processed, the process returns to step S803, and the process for the next reflected image is performed. On the other hand, if all the reflected images have been processed, the process proceeds to step S806.

ステップS806において、差分演算部605は、上述のようにプロファイルデータの差分を算出することにより、プロファイルデータから振動成分及びうねり成分を除去する。   In step S806, the difference calculation unit 605 removes the vibration component and the swell component from the profile data by calculating the difference of the profile data as described above.

ステップS807において、高さ演算部606は、上述のように差分演算部605が算出した差分を用いてトナーパッチ108の厚さを算出する。   In step S <b> 807, the height calculation unit 606 calculates the thickness of the toner patch 108 using the difference calculated by the difference calculation unit 605 as described above.

ステップS808において、トナー量演算部607は、算出されたトナー高さに基づきトナー量演算部607でトナー量演算が実行される。   In step S808, the toner amount calculation unit 607 executes the toner amount calculation by the toner amount calculation unit 607 based on the calculated toner height.

[実施形態2]
実施形態1では、1つの発光点を有するレーザ光源301からのレーザ光を回折格子303で分割することにより、複数のレーザ光が得られた。実施形態2では、複数のレーザ光が、複数の発光点を有するレーザ光源を用いて得られる。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, a plurality of laser beams are obtained by dividing the laser beam from the laser light source 301 having one emission point by the diffraction grating 303. In Embodiment 2, a plurality of laser beams are obtained using a laser light source having a plurality of light emitting points.

以下に、実施形態2について、本実施形態に係る測定装置107の構成の一例を示す図9及び図10を参照して説明する。   Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10 showing an example of the configuration of the measuring apparatus 107 according to the present embodiment.

本実施形態に係る画像形成装置の構成は、実施形態1に係る画像形成装置と類似しており、同様の構成については同じ符番が付されている。以下では、実施形態1と同様の構成については説明を省略する。実施形態1では、レーザ光源301、集光レンズ302、及び回折格子303という3つのデバイスが用いられた。一方で、図9に示すように、実施形態2ではレーザ光源901と集光レンズ902という2つのデバイスを用いる。このように、回折格子を省略できるとともに、回折格子の取り付け位置を調整する必要がなくなるため、画像形成装置の製造コストを低減することができる。また、光学系を構成する部品を減らすことにより、レーザ光源901及び集光レンズ902のような部品の取り付け位置を調整することでレーザ光の照射位置の精度を向上することが容易となる。   The configuration of the image forming apparatus according to the present embodiment is similar to that of the image forming apparatus according to the first embodiment, and the same reference numerals are given to the same configurations. Hereinafter, the description of the same configuration as that of the first embodiment will be omitted. In the first embodiment, three devices, that is, a laser light source 301, a condenser lens 302, and a diffraction grating 303 are used. On the other hand, as shown in FIG. 9, in the second embodiment, two devices, a laser light source 901 and a condenser lens 902 are used. In this manner, the diffraction grating can be omitted, and it is not necessary to adjust the attachment position of the diffraction grating, so that the manufacturing cost of the image forming apparatus can be reduced. In addition, by reducing the number of components constituting the optical system, it is easy to improve the accuracy of the laser beam irradiation position by adjusting the mounting positions of components such as the laser light source 901 and the condenser lens 902.

図10(A)、(B)はレーザ光源901と集光レンズ902との詳細な構成及び配置を示す。   10A and 10B show detailed configurations and arrangements of the laser light source 901 and the condenser lens 902. FIG.

本実施形態において、レーザ光源901は多発光点光源、すなわち複数の発光点を有し、複数のレーザ光を照射可能なレーザ光源である。例えば、レーザ光源901は多発光点レーザダイオードでありうる。図10(A)に示す通り、レーザ光源901は2つの発光点1001を持つ。ここで、2つの発光点1001を通る発光点軸1002が定義される。図10(B)に示す通り、この発光点軸1002が主走査軸308に平行になるように、レーザ光源901の筺体が設置される。すると、集光レンズ902を通って担持体上に結像される2つのスポット光を通る被照射軸1003も、主走査軸308に平行となる。このような配置により、実施形態1と同様に、2つのスポット光が主走査軸308に沿って並ぶように、2つのレーザ光を照射することができる。   In the present embodiment, the laser light source 901 is a multiple light emitting point light source, that is, a laser light source having a plurality of light emitting points and capable of emitting a plurality of laser lights. For example, the laser light source 901 can be a multiple emission point laser diode. As shown in FIG. 10A, the laser light source 901 has two light emitting points 1001. Here, a light emission point axis 1002 passing through two light emission points 1001 is defined. As shown in FIG. 10B, the housing of the laser light source 901 is installed so that the light emitting point axis 1002 is parallel to the main scanning axis 308. Then, the irradiated axis 1003 that passes through the two spot lights imaged on the carrier through the condenser lens 902 is also parallel to the main scanning axis 308. With such an arrangement, two laser beams can be irradiated so that the two spot beams are aligned along the main scanning axis 308, as in the first embodiment.

[実施形態3]
実施形態1、2では、担持体及びトナーパッチ108に対して1つずつのレーザ光が照射された。実施形態3では、担持体及びトナーパッチ108に対してそれぞれ2以上のレーザ光を照射することにより、トナーパッチ108の厚さがより高精度に検出される。
[Embodiment 3]
In the first and second embodiments, one laser beam is irradiated onto the carrier and the toner patch 108. In Embodiment 3, the thickness of the toner patch 108 is detected with higher accuracy by irradiating the carrier and the toner patch 108 with two or more laser beams, respectively.

以下に、実施形態3について、本実施形態に係る測定装置107の構成の一例を示す図11及び図12を参照して説明する。   The third embodiment will be described below with reference to FIGS. 11 and 12 showing an example of the configuration of the measuring apparatus 107 according to the present embodiment.

本実施形態に係る画像形成装置の構成は、実施形態1に係る画像形成装置と類似しており、同様の構成については同じ符番が付されている。以下では、実施形態1と同様の構成については説明を省略する。   The configuration of the image forming apparatus according to the present embodiment is similar to that of the image forming apparatus according to the first embodiment, and the same reference numerals are given to the same configurations. Hereinafter, the description of the same configuration as that of the first embodiment will be omitted.

図11(A)に示すように、本実施形態で用いられるレーザ光源1101は、4つの発光点1102を有する多発光点レーザダイオードである。ここで、4つの発光点1102を通る発光点軸1103が定義される。図11(B)に示す通り、実施形態2と同様に、この発光点軸1103が主走査軸308に平行になるように、レーザ光源1101の筺体が設置される。4つのレーザ光は、集光レンズ1104を通して担持体上に入射する。このとき、担持体上に結像される4つのスポット光を通る被照射軸1105は、主走査軸308と平行になる。   As shown in FIG. 11A, the laser light source 1101 used in this embodiment is a multi-emission point laser diode having four emission points 1102. Here, a light emission point axis 1103 passing through the four light emission points 1102 is defined. As shown in FIG. 11B, the housing of the laser light source 1101 is installed so that the emission point axis 1103 is parallel to the main scanning axis 308 as in the second embodiment. The four laser beams are incident on the carrier through the condenser lens 1104. At this time, the irradiated axis 1105 passing through the four spot lights imaged on the carrier becomes parallel to the main scanning axis 308.

本実施形態において、担持体上に形成されるトナーパッチ108の位置は、レーザ光のうち2つ(ビームA,B)はトナーパッチ108に入射することができ、レーザ光のうち残りの2つ(ビームC,D)は常に担持体上に入射するように、調整される。エリアセンサ305は、このように照射された4つのレーザ光の反射光を測定する。言い換えれば、エリアセンサ305は、4つのレーザ光により得られる光スポットを含む反射画像を撮像する。その後、信号処理部306は、図8に示すフローチャートに従って反射画像に対する画像処理を行う。   In the present embodiment, two of the laser beams (beams A and B) can be incident on the toner patch 108 as the positions of the toner patches 108 formed on the carrier, and the remaining two of the laser beams. The (beams C and D) are adjusted so as to be always incident on the carrier. The area sensor 305 measures the reflected light of the four laser beams irradiated in this way. In other words, the area sensor 305 captures a reflected image including a light spot obtained by four laser beams. Thereafter, the signal processing unit 306 performs image processing on the reflected image according to the flowchart shown in FIG.

以下では、信号処理部306が行う処理のうち、実施形態1とは異なる部分について、図12(A)、(B)を参照して説明する。   Hereinafter, of the processing performed by the signal processing unit 306, portions different from those of the first embodiment will be described with reference to FIGS.

図12(A)、(B)は、ビームA,Bがトナーパッチ108上に照射されている時の反射画像及び光量分布を示す。   12A and 12B show a reflected image and a light amount distribution when the beams A and B are irradiated on the toner patch 108. FIG.

本実施形態において、分割部602は、エリアセンサ305により得られた反射画像を、分割線1201に沿って4分割する。図12(A)に示すように、それぞれの分割領域には、ビームA〜Dのそれぞれによるスポット光の像が含まれる。それぞれの分割領域について、積算部603が実施形態1と同様の処理を行うことにより、図12(B)に示す光量分布が得られる。図12(B)に示されるように、ビームC,Dに対して、ビームA,Bのピーク位置はシフトしている。   In the present embodiment, the dividing unit 602 divides the reflection image obtained by the area sensor 305 into four along the dividing line 1201. As shown in FIG. 12A, each divided region includes an image of spot light by each of the beams A to D. For each divided region, the integration unit 603 performs the same processing as in the first embodiment, whereby the light amount distribution shown in FIG. 12B is obtained. As shown in FIG. 12B, the peak positions of the beams A and B are shifted with respect to the beams C and D.

位置検出部604が、時間順に撮像されたそれぞれの反射画像からピーク位置を検出することにより、ビームA〜Dのそれぞれについてのプロファイルデータが得られる。   The position detection unit 604 detects the peak position from the respective reflected images taken in time order, whereby profile data for each of the beams A to D is obtained.

差分演算部605は、担持体の振動又はうねりに起因するノイズ成分を含むビームC,Dについてのプロファイルデータ(波形C,D)を平均する。また、差分演算部605は、トナーパッチ108の形状を反映しかつノイズ成分を含んでいるビームA,Dについてのプロファイルデータ(波形A,D)も平均する。そして、差分演算部605は、平均により得られた2つのプロファイルデータの差分((A+B)/2−(C+D)/2)を算出する。その後、高さ演算部606は、差分演算部605が算出した差分を用いて、トナーパッチの厚さを算出する。本実施形態によれば、エリアセンサ305のサンプリング周波数が同じであると仮定しても、トナーパッチの厚さを算出するために用いられる差分データが、実施形態1と比べて2倍の量のデータを用いて算出される。このため、データに混入する高周波ノイズの量をより低減することができる。   The difference calculation unit 605 averages the profile data (waveforms C and D) for the beams C and D including noise components caused by vibration or undulation of the carrier. The difference calculation unit 605 also averages the profile data (waveforms A and D) for the beams A and D that reflect the shape of the toner patch 108 and include noise components. Then, the difference calculation unit 605 calculates a difference ((A + B) / 2− (C + D) / 2) between two profile data obtained by averaging. Thereafter, the height calculator 606 calculates the thickness of the toner patch using the difference calculated by the difference calculator 605. According to the present embodiment, even if it is assumed that the sampling frequency of the area sensor 305 is the same, the difference data used for calculating the thickness of the toner patch is twice as much as that of the first embodiment. Calculated using data. For this reason, the amount of high frequency noise mixed in the data can be further reduced.

本実施形態では、4つのレーザ光を照射する場合について説明した。しかしながら、レーザ光の数は3つでもよいし、5つ以上でもよい。また、本実施形態では、トナーパッチに入射するレーザ光の数と、トナーパッチに入射しないレーザ光の数は、同数であった。しかしながら、担持体の表面状態又はトナーパッチ表面の反射特性等に応じて、トナーパッチに入射するレーザ光の数と、トナーパッチに入射しないレーザ光の数は異なっていてもよい。例えば、それぞれのレーザ光の数が例えば1対3又は3対1等の比率であってもよい。   In this embodiment, the case where four laser beams are irradiated has been described. However, the number of laser beams may be three, or five or more. In the present embodiment, the number of laser beams incident on the toner patch is the same as the number of laser beams not incident on the toner patch. However, the number of laser beams incident on the toner patch and the number of laser beams not incident on the toner patch may be different depending on the surface state of the carrier or the reflection characteristics of the toner patch surface. For example, the number of each laser beam may be a ratio of, for example, 1 to 3 or 3 to 1.

また、さらなる実施形態においては、主走査軸308に沿った方向に配列したビームA〜Fが照射される。ここで、ビームC,Dはトナーパッチ108へと照射されている間に、ビームA,B,E,Fは担持体へと照射されるように、トナーパッチ108は配置される。この場合、ビームA〜Bについて得られた波形A〜Bを用いて、ビームCについて得られた波形Cを補正することができる。また、ビームE〜Fについて得られた波形E〜Fを用いて、ビームDについて得られた波形Dを補正することができる。具体的には、差分演算部605は、波形Cと波形A,Bとの差分(C−(A+B)/2)と、波形Dと波形E,Fとの差分(D−(E+F)/2)と、を算出することができる。このような実施形態は、トナーパッチ108が互いに高さの異なる部位を有している場合に有効である。すなわち、それぞれの光スポットにおけるトナーパッチ108の測定結果を、隣接する光スポットにおける担持体の測定結果を用いて補正することができるため、測定精度を向上させることができる。   In a further embodiment, the beams A to F arranged in the direction along the main scanning axis 308 are irradiated. Here, the toner patch 108 is arranged so that the beams A, B, E, and F are irradiated to the carrier while the beams C and D are irradiated to the toner patch 108. In this case, the waveform C obtained for the beam C can be corrected using the waveforms A to B obtained for the beams A to B. Further, the waveform D obtained for the beam D can be corrected using the waveforms E to F obtained for the beams E to F. Specifically, the difference calculation unit 605 calculates the difference between the waveform C and the waveforms A and B (C− (A + B) / 2) and the difference between the waveform D and the waveforms E and F (D− (E + F) / 2. ) And can be calculated. Such an embodiment is effective when the toner patches 108 have portions having different heights. That is, since the measurement result of the toner patch 108 at each light spot can be corrected using the measurement result of the carrier at the adjacent light spot, the measurement accuracy can be improved.

[実施形態4]
実施形態1〜3では、エリアセンサ305の画素の配列方向が主走査軸308及び副走査軸307と一致するように、エリアセンサ305は配置された。
[Embodiment 4]
In the first to third embodiments, the area sensor 305 is arranged so that the pixel arrangement direction of the area sensor 305 coincides with the main scanning axis 308 and the sub-scanning axis 307.

実施形態4においては、エリアセンサ305の画素の配列方向が、主走査軸308及び副走査軸307に対して傾くように、エリアセンサ305が配置される。すなわち、エリアセンサ305による担持体上の矩形撮像範囲の各辺が、主走査軸308及び副走査軸307に対して傾いている。   In the fourth embodiment, the area sensor 305 is arranged so that the pixel arrangement direction of the area sensor 305 is inclined with respect to the main scanning axis 308 and the sub-scanning axis 307. That is, each side of the rectangular imaging range on the carrier by the area sensor 305 is inclined with respect to the main scanning axis 308 and the sub-scanning axis 307.

特に、以下では、エリアセンサ305の画素の配列方向が、主走査軸308と副走査軸307とのそれぞれに対して約45度の角度をなすように、エリアセンサ305を設置する場合について説明する。   In particular, a case will be described below in which the area sensor 305 is installed so that the pixel arrangement direction of the area sensor 305 forms an angle of about 45 degrees with respect to the main scanning axis 308 and the sub-scanning axis 307, respectively. .

実施形態4に係る画像形成装置の構成は、実施形態1〜3に係る画像形成装置と類似しており、同様の構成については同じ符番が付されている。以下では、実施形態1〜3と同様の構成については説明を省略する。以下では、実施形態3と同様に4つのレーザ光を照射する場合について説明するが、レーザ光の数は2つでもよいし、その他の数でもよい。   The configuration of the image forming apparatus according to the fourth embodiment is similar to that of the image forming apparatus according to the first to third embodiments, and the same reference numerals are given to the same configurations. Below, description is abbreviate | omitted about the structure similar to Embodiment 1-3. Hereinafter, a case where four laser beams are irradiated as in the third embodiment will be described. However, the number of laser beams may be two or any other number.

図14は担持体上におけるレーザ光の入射位置とエリアセンサ305による撮像範囲との関係を示す。   FIG. 14 shows the relationship between the incident position of the laser beam on the carrier and the imaging range by the area sensor 305.

被照射軸1401は、レーザ光が担持体上に形成する光スポットを通る軸である。本実施形態においては、エリアセンサ305による撮像範囲1403の対角軸1402が、被照射軸1401と平行になるように、エリアセンサ305が設置される。すなわち、正方形のエリアセンサ305の撮像素子の対角線方向が、被照射軸1401と平行になるように、エリアセンサ305が設置される。このように配置されたエリアセンサ305により撮像された反射画像に対して、信号処理部306は、実施形態3と同様の画像処理を行う。   The irradiated axis 1401 is an axis through which a laser beam passes a light spot formed on the carrier. In the present embodiment, the area sensor 305 is installed so that the diagonal axis 1402 of the imaging range 1403 by the area sensor 305 is parallel to the irradiated axis 1401. That is, the area sensor 305 is installed so that the diagonal direction of the imaging element of the square area sensor 305 is parallel to the irradiated axis 1401. The signal processing unit 306 performs image processing similar to that of the third embodiment on the reflection image captured by the area sensor 305 arranged in this manner.

以下では、信号処理部306が行う処理のうち、実施形態3とは異なる部分について、図15(A)、(B)を参照して説明する。   Hereinafter, of the processing performed by the signal processing unit 306, portions different from those of the third embodiment will be described with reference to FIGS.

本実施形態において、分割部602は、エリアセンサ305により得られた反射画像を、分割線1501に沿って4分割する。そして、積算部603は、各領域について、主走査軸308と平行な向きに画素値を積算することにより、副走査方向の位置と光量との関係を示す光量分布を生成する。ここで、画素の配列方向は主走査軸308に対して約45度傾いているため、画素の配列方向に対して約45度傾いた軸上にある画素についての画素値を積算することにより、主走査軸308と平行な向きに画素値を積算することができる。得られた光量分布を用いて、位置検出部604、差分演算部605、及び高さ演算部606が実施形態3と同様の処理を行うことにより、トナーパッチ108の厚さが算出される。   In the present embodiment, the dividing unit 602 divides the reflection image obtained by the area sensor 305 into four along the dividing line 1501. Then, the integration unit 603 generates a light amount distribution indicating the relationship between the position in the sub-scanning direction and the light amount by integrating the pixel values in a direction parallel to the main scanning axis 308 for each region. Here, since the pixel arrangement direction is inclined by about 45 degrees with respect to the main scanning axis 308, by integrating the pixel values for the pixels on the axis inclined by about 45 degrees with respect to the pixel arrangement direction, Pixel values can be integrated in a direction parallel to the main scanning axis 308. Using the obtained light quantity distribution, the position detection unit 604, the difference calculation unit 605, and the height calculation unit 606 perform the same processing as in the third embodiment, and thereby the thickness of the toner patch 108 is calculated.

本実施形態によれば、各レーザ光により照射される範囲が、エリアセンサ305による撮像範囲の一辺の長さよりも大きい場合であっても、各レーザ光による反射光を観測することができる。このように、実施形態3と比較してより小さい受光面を持つエリアセンサ305を用いることが可能となるため、画像形成装置100の製造コストを低減することができる。   According to this embodiment, even when the range irradiated by each laser beam is larger than the length of one side of the imaging range by the area sensor 305, the reflected light by each laser beam can be observed. As described above, the area sensor 305 having a smaller light receiving surface as compared with the third embodiment can be used, so that the manufacturing cost of the image forming apparatus 100 can be reduced.

[実施形態5]
実施形態1、2においては、ビームAがトナーパッチ108に入射し、同時にビームBが担持体に入射するように、担持体上にトナーパッチ108が形成された。しかしながら、測定装置107の取り付け誤差等の影響により、レーザ光源301から照射されるレーザ光の担持体への入射位置(光スポットの位置)は、画像形成装置100ごとに異なる。
[Embodiment 5]
In the first and second embodiments, the toner patch 108 is formed on the carrier so that the beam A is incident on the toner patch 108 and at the same time the beam B is incident on the carrier. However, the incident position (the position of the light spot) of the laser beam irradiated from the laser light source 301 differs depending on the image forming apparatus 100 due to the influence of the mounting error of the measuring apparatus 107 or the like.

一般に、2つのレーザ光の入射位置が近いほど、2つのレーザ光に対する振動又はうねりの影響が類似するため、プロファイルデータの差分を算出することにより振動成分又はうねり成分をプロファイルデータからより精度良く除去することができる。しかしながら、レーザ光の入射位置の誤差のために、2つの光スポットの位置が近いほど、一方の光スポットを通過し、他方の光スポットは通過しないように、トナーパッチ108を形成することは困難になる。   Generally, the closer the incident position of two laser beams is, the more similar the influence of vibration or undulation on the two laser beams is. Therefore, by calculating the difference between the profile data, the vibration component or undulation component can be removed from the profile data more accurately. can do. However, it is difficult to form the toner patch 108 so that the closer the position of the two light spots is, the closer one of the two light spots passes, and the other light spot does not pass due to an error in the incident position of the laser light. become.

実施形態5では、特定の位置検出用パッチを担持体上に形成し、この位置検出用パッチの大きさを測定装置107を用いて測定することにより、担持体上へのレーザ光の照射位置を検出する。この結果を用いることで、一方の光スポットを通過し、他方の光スポットは通過しないように、トナーパッチ108を形成することが容易となる。具体的には、トナー像の搬送方向に垂直な方向の位置に応じてトナー像の搬送方向の長さが異なる測定用トナー像、位置検出用パッチとして用いられる。   In the fifth embodiment, a specific position detection patch is formed on the carrier, and the size of the position detection patch is measured using the measuring device 107, whereby the irradiation position of the laser beam on the carrier is determined. To detect. By using this result, it becomes easy to form the toner patch 108 so as to pass through one light spot and not through the other light spot. Specifically, it is used as a measurement toner image and a position detection patch having different lengths in the toner image transport direction depending on the position in the direction perpendicular to the toner image transport direction.

実施形態5に係る画像形成装置の構成は、実施形態1,2に係る画像形成装置と類似しており、同様の構成については同じ符番が付されている。以下では、実施形態1,2と同様の構成については説明を省略する。   The configuration of the image forming apparatus according to the fifth embodiment is similar to the image forming apparatus according to the first and second embodiments, and the same reference numerals are given to the same configurations. Hereinafter, the description of the same configuration as in the first and second embodiments is omitted.

図16は本実施形態に係る信号処理部306の構成を示す。   FIG. 16 shows the configuration of the signal processing unit 306 according to this embodiment.

測定装置107は、実施形態1と同様に、記憶部601、分割部602、積算部603、及び位置検出部604を有する。測定装置107はさらに、位置判定部1601を有している。本実施形態における光スポットの検出には、差分演算部605、高さ演算部606、及びトナー量演算部607は不要であり、これらは図16からは省略されている。   The measurement apparatus 107 includes a storage unit 601, a division unit 602, an integration unit 603, and a position detection unit 604, as in the first embodiment. The measurement apparatus 107 further includes a position determination unit 1601. The difference calculation unit 605, the height calculation unit 606, and the toner amount calculation unit 607 are unnecessary for the detection of the light spot in the present embodiment, and these are omitted from FIG.

本実施形態における、光スポットの検出原理について、図17(A)、(B)を参照して説明する。   The detection principle of the light spot in this embodiment will be described with reference to FIGS. 17 (A) and 17 (B).

本実施形態においては、位置検出用パッチに対する測定を行うことにより、2つの光スポットの位置が検出される。位置検出用パッチは、主走査軸308に対して平行な(副走査軸307に対して垂直な)第1エッジ1701と、主走査軸308及び副走査軸307に対して傾いている第2エッジ1702と、を有する。図17(A)に示すように、第1エッジ1701と第2エッジ1702で構成される図形の、トナー像の搬送方向の長さは、トナー像の搬送方向に垂直な方向の位置に応じて異なる。したがって、光スポットの位置における、この図形のトナー像の搬送方向の長さを測定することにより、この光スポットのトナー像の搬送方向に垂直な方向の位置を検出することができる。   In the present embodiment, the positions of the two light spots are detected by measuring the position detection patch. The position detection patch includes a first edge 1701 parallel to the main scanning axis 308 (perpendicular to the sub scanning axis 307) and a second edge inclined with respect to the main scanning axis 308 and the sub scanning axis 307. 1702. As shown in FIG. 17A, the length of the figure composed of the first edge 1701 and the second edge 1702 in the toner image conveyance direction depends on the position in the direction perpendicular to the toner image conveyance direction. Different. Accordingly, by measuring the length of the toner image of the figure in the transport direction at the position of the light spot, the position of the light spot in the direction perpendicular to the transport direction of the toner image can be detected.

本実施形態においては、第1エッジ1701と第2エッジ1702とは連続している。位置検出用パッチの大きさは、測定装置107の取り付け位置に誤差が生じている場合であっても、第1エッジ1701と第2エッジ1702との双方が2つの光スポットの双方を通過するように、十分大きく設定される。以下では、第1エッジ1701と第2エッジ1702とが交差する点Oの、主走査軸308に沿った位置をYとする。また、担持体の搬送速度Vは一定とする。 In the present embodiment, the first edge 1701 and the second edge 1702 are continuous. The size of the position detection patch is such that both the first edge 1701 and the second edge 1702 pass through both of the two light spots even when there is an error in the mounting position of the measuring device 107. Is set sufficiently large. Hereinafter, the point O where the first edge 1701 and second edge 1702 intersect, the position along the main scanning axis 308 and Y 0. The carrying speed V of the carrier is constant.

測定装置107は、位置検出用パッチが2つの光スポットを通過する際における、2つのビームについてのプロファイルデータを取得する。具体的には、エリアセンサ305が連続して撮像を行い、得られた反射画像について記憶部601、分割部602、積算部603、及び位置検出部604が処理を行うことにより、プロファイルデータが得られる。図17(B)は、ビームA,Bについてのプロファイルデータの例を示す。   The measurement device 107 acquires profile data for two beams when the position detection patch passes through two light spots. Specifically, the area sensor 305 continuously captures images, and the storage unit 601, the division unit 602, the integration unit 603, and the position detection unit 604 process the obtained reflected image, thereby obtaining profile data. It is done. FIG. 17B shows an example of profile data for beams A and B. FIG.

本実施形態において、プロファイルデータは、実施形態1と同様、時間(又は担持体の移動距離)と、反射したビームA,Bの副走査方向におけるエリアセンサ305上での入射位置と、の関係を示す。しかしながら、別の実施形態において、プロファイルデータは、時間(又は担持体の移動距離)と、反射したビームA,Bの光量と、の関係を示すものであってもよい。反射したビームA,Bの光量分布からの光量の算出は、ガウス関数等の関数を用いたフィッティング等の公知の方法により行うことができる。レーザ光がトナーパッチに入射する場合と担持体に入射する場合とで反射光量は異なる。したがって、このようなプロファイルデータを用いても、所定の時刻にレーザ光がトナーパッチに入射しているか担持体に入射しているかを判定することが可能である。すなわち、第1エッジ1701が光スポットを通過してから、第2エッジ1702が光スポットに到達するまでの時間を算出することも可能である。   In the present embodiment, the profile data indicates the relationship between the time (or the moving distance of the carrier) and the incident position on the area sensor 305 in the sub-scanning direction of the reflected beams A and B, as in the first embodiment. Show. However, in another embodiment, the profile data may indicate the relationship between time (or the moving distance of the carrier) and the amount of light of the reflected beams A and B. Calculation of the light amount from the light amount distribution of the reflected beams A and B can be performed by a known method such as fitting using a function such as a Gaussian function. The amount of reflected light differs depending on whether the laser light is incident on the toner patch or the carrier. Therefore, even if such profile data is used, it is possible to determine whether the laser beam is incident on the toner patch or the carrier at a predetermined time. That is, it is possible to calculate the time from when the first edge 1701 passes the light spot until the second edge 1702 reaches the light spot.

位置判定部1601は、2つのレーザ光それぞれについてのプロファイルデータを参照して、それぞれの光スポットについて、第1エッジ1701が光スポットを通過してから、第2エッジ1702が光スポットに到達するまでの時間を算出する。具体的には、位置判定部1601は、ビームAにより生じた光スポットAを第1エッジ1701が通過してから、第2エッジ1702が光スポットAに到達するまでの時間t1を算出する。この時間t1は、図17(B)に示されている。例えば、位置判定部1601は、反射したビームAのエリアセンサ305への入射位置が所定範囲に戻った時刻から、所定範囲から外れた時刻までの時間を、時間t1として算出することができる。この所定範囲は、レーザ光が担持体に入射している際に、反射したレーザ光が入射するエリアセンサ305上の範囲として、予め設定されている。位置判定部1601は、ビームBにより生じた光スポットBを第1エッジ1701が通過してから、第2エッジ1702が光スポットBに到達するまでの時間t2も、同様に算出する。   The position determination unit 1601 refers to the profile data for each of the two laser beams, and for each light spot, after the first edge 1701 passes the light spot, until the second edge 1702 reaches the light spot. The time is calculated. Specifically, the position determination unit 1601 calculates a time t1 from when the first edge 1701 passes through the light spot A generated by the beam A until the second edge 1702 reaches the light spot A. This time t1 is shown in FIG. For example, the position determination unit 1601 can calculate the time from the time when the incident position of the reflected beam A to the area sensor 305 returns to the predetermined range to the time when the incident position deviates from the predetermined range as the time t1. This predetermined range is set in advance as a range on the area sensor 305 where the reflected laser light is incident when the laser light is incident on the carrier. The position determination unit 1601 similarly calculates a time t2 from when the first edge 1701 passes through the light spot B generated by the beam B until the second edge 1702 reaches the light spot B.

なお、本実施形態においては、反射したレーザ光は1つのエリアセンサ305により観測される。すなわち、光スポットA,Bのエリアセンサ305への入射位置の変化は同じエリアセンサ305により観測されるため、時間t1,t2を高い精度で測定することが可能となる。こうして得られたt1,t2は、光スポットA,Bの、トナー像の搬送方向に垂直な方向の位置を表している。   In the present embodiment, the reflected laser light is observed by one area sensor 305. That is, since changes in the incident positions of the light spots A and B on the area sensor 305 are observed by the same area sensor 305, the times t1 and t2 can be measured with high accuracy. The obtained t1 and t2 represent the positions of the light spots A and B in the direction perpendicular to the toner image transport direction.

以下では、光スポットA,Bの中間点の、トナー像の搬送方向に垂直な方向の位置を算出する具体的な方法について説明する。   Hereinafter, a specific method for calculating the position of the intermediate point between the light spots A and B in the direction perpendicular to the toner image conveyance direction will be described.

位置判定部1601は、さらに、光スポットAを第1エッジ1701が通過してから、第2エッジ1702が光スポットAに到達するまでの、位置検出用パッチの移動距離L1を、式L1=v・t1に従って算出する。同様に、位置判定部1601は、光スポットBを第1エッジ1701が通過してから、第2エッジ1702が光スポットBに到達するまでの、位置検出用パッチの移動距離L2を、式L2=v・t2に従って算出する。すると、光スポットAと光スポットBとの中間点を第1エッジ1701が通過してから、第2エッジ1702がこの中間点に到達するまでの、位置検出用パッチの移動距離Lcは、式Lc=(L1+L2)/2に従って算出できる。第2エッジ1702は主走査軸308及び副走査軸307に対して約45度傾いているから、第1エッジ1701と第2エッジ1702とが交差する点Oと、光スポットAと光スポットBとの中間点との、主走査軸308に沿った方向の距離は、Lcで表される。したがって、光スポットAと光スポットBとの中間点の主走査軸308に沿った位置Ycは、式Yc=Y+Lcに従って算出できる。 The position determination unit 1601 further calculates the movement distance L1 of the position detection patch from the passage of the first edge 1701 through the light spot A to the arrival of the second edge 1702 by the expression L1 = v -Calculate according to t1. Similarly, the position determination unit 1601 calculates the movement distance L2 of the position detection patch from the passage of the first edge 1701 through the light spot B until the second edge 1702 reaches the light spot B, using the equation L2 = Calculate according to v · t2. Then, the movement distance Lc of the position detection patch from when the first edge 1701 passes through the intermediate point between the light spot A and the light spot B until the second edge 1702 reaches this intermediate point is expressed by the equation Lc = (L1 + L2) / 2. Since the second edge 1702 is inclined by about 45 degrees with respect to the main scanning axis 308 and the sub-scanning axis 307, the point O where the first edge 1701 and the second edge 1702 intersect, the light spot A, and the light spot B The distance in the direction along the main scanning axis 308 from the intermediate point is represented by Lc. Therefore, the position Yc along the main scanning axis 308 at the intermediate point between the light spot A and the light spot B can be calculated according to the equation Yc = Y 0 + Lc.

測定装置107の取り付け位置がずれることにより、光スポットA,Bが副走査軸307にそってΔpだけずれている場合、第1エッジ1701が光スポットA,Bを通過するタイミングはΔt=Δp/vだけずれる。しかしながら、時間t1,t2はΔt及びΔpに応じて変化しないため、算出される位置YcにはΔp,Δtに起因する誤差は含まれない。したがって、本実施形態によれば、副走査軸307に沿った方向の光スポットA,Bの位置がずれていても、高い精度で位置Ycを算出することができる。また、主走査軸308に沿った方向の光スポットA,Bの位置がずれていることにより、光スポットA,Bの間隔Δwが設計値とは異なる場合においても、本実施形態によれば、高い精度で位置Ycを算出することができる。   When the light spots A and B are shifted by Δp along the sub-scanning axis 307 due to the mounting position of the measuring device 107 being shifted, the timing at which the first edge 1701 passes the light spots A and B is Δt = Δp / Deviation by v. However, since the times t1 and t2 do not change according to Δt and Δp, the calculated position Yc does not include errors due to Δp and Δt. Therefore, according to this embodiment, even if the positions of the light spots A and B in the direction along the sub-scanning axis 307 are shifted, the position Yc can be calculated with high accuracy. Further, according to the present embodiment, even when the distance Δw between the light spots A and B is different from the design value because the positions of the light spots A and B in the direction along the main scanning axis 308 are shifted, The position Yc can be calculated with high accuracy.

露光用レーザ102は、上記の方法で検出された光スポットA,Bの中間点の位置Ycにトナーパッチ108のエッジが位置するように、トナーパッチ108を形成するように制御される。こうして、図18に示すように、トナーパッチ108が光スポットAを通過するが光スポットBは通過しないように、トナーパッチ108を形成することができる。もっとも、光スポットA,Bの中間点位置の算出方法は、上記の方法に限られない。例えば、t1,t2に基づいて光スポットA,Bの、トナー像の搬送方向に垂直な方向の位置を算出してから、その平均値を算出してもよい。また、トナーパッチ108の形成位置の制御方法は、上述の方法に限られない。トナーパッチ108の形状も、上記のものには限られない。すなわち、光スポットA,Bの、トナー像の搬送方向に垂直な方向の位置を示す値t1,t2に基づいて決定された任意の位置に、トナーパッチ108を形成することができる。例えば、光スポットA,Bの間の任意の内分点にトナーパッチ108のエッジが位置するように、トナーパッチ108を形成することができる。   The exposure laser 102 is controlled to form the toner patch 108 such that the edge of the toner patch 108 is positioned at the position Yc of the intermediate point between the light spots A and B detected by the above method. In this way, as shown in FIG. 18, the toner patch 108 can be formed so that the toner patch 108 passes through the light spot A but does not pass through the light spot B. However, the method of calculating the midpoint position of the light spots A and B is not limited to the above method. For example, the average value may be calculated after calculating the positions of the light spots A and B in the direction perpendicular to the toner image conveyance direction based on t1 and t2. Further, the method for controlling the formation position of the toner patch 108 is not limited to the method described above. The shape of the toner patch 108 is not limited to the above. That is, the toner patch 108 can be formed at any position determined based on the values t1 and t2 indicating the positions of the light spots A and B in the direction perpendicular to the toner image conveyance direction. For example, the toner patch 108 can be formed so that the edge of the toner patch 108 is located at an arbitrary internal dividing point between the light spots A and B.

本実施形態に係るトナー量の測定方法について、図19のフローチャートを参照して説明する。   A toner amount measuring method according to this embodiment will be described with reference to a flowchart of FIG.

ステップS1901において、露光用レーザ102及び現像器105等を用いた画像形成プロセス201により、上述の位置検出用パッチが担持体上に形成される。   In step S1901, the above-described position detection patch is formed on the carrier by the image forming process 201 using the exposure laser 102, the developing device 105, and the like.

ステップS1902において、測定装置107は、形成された位置検出用パッチを測定する。この測定は、図8のステップS801〜S805に従って行うことができる。   In step S1902, the measuring apparatus 107 measures the formed position detection patch. This measurement can be performed according to steps S801 to S805 in FIG.

ステップS1903において、位置判定部1601は、上述のように、第1エッジ1701が光スポットA,Bを通過してから、第2エッジ1702が光スポットA,Bに到達するまでの時間t1,t2を算出する。   In step S1903, as described above, the position determination unit 1601 performs the time t1, t2 from when the first edge 1701 passes the light spots A and B until the second edge 1702 reaches the light spots A and B. Is calculated.

ステップS1904において、位置判定部1601は、上述のように、時間t1,t2を用いて、2つの光スポットA,Bの中間点の、副走査軸307に沿った方向の座標値Ycを算出する。   In step S1904, the position determination unit 1601 calculates the coordinate value Yc in the direction along the sub-scanning axis 307 at the intermediate point between the two light spots A and B using the times t1 and t2, as described above. .

ステップS1905において、露光用レーザ102及び現像器105等を用いた画像形成プロセス201により、光スポットA,Bの中間点の位置Ycにトナーパッチ108のエッジが位置するように、トナーパッチ108が形成される。   In step S1905, the toner patch 108 is formed by the image forming process 201 using the exposure laser 102, the developing device 105, and the like so that the edge of the toner patch 108 is positioned at the middle position Yc of the light spots A and B. Is done.

最後に、ステップS1906において、測定装置107は、形成されたトナーパッチ108を測定する。この測定は、図8のステップS801〜S808に従って行うことができる。   Finally, in step S1906, the measuring device 107 measures the formed toner patch 108. This measurement can be performed according to steps S801 to S808 of FIG.

[実施形態6]
実施形態5では、測定装置107が担持体に2つのレーザ光を照射する場合において、光スポットの位置が測定された。実施形態6では、実施形態3のように、測定装置107が担持体に3つ以上のレーザ光を照射する場合において、光スポットの位置が測定される。以下ではN本のレーザ光を照射する場合について説明する。
[Embodiment 6]
In the fifth embodiment, the position of the light spot is measured when the measuring device 107 irradiates the carrier with two laser beams. In the sixth embodiment, as in the third embodiment, the position of the light spot is measured when the measuring device 107 irradiates the support with three or more laser beams. Hereinafter, a case where N laser beams are irradiated will be described.

実施形態6においても、実施形態5と同様の位置検出用パッチが用いられる。ただし、位置検出用パッチの第1エッジ1702及び第2エッジ1702が、ビーム1〜NによるN個の光スポット1〜Nを通過するように、位置検出用パッチは構成されている。言い換えれば、レーザ光の照射エリアよりも大きくなるように、位置検出用パッチは構成されている。   In the sixth embodiment, the same position detection patch as that in the fifth embodiment is used. However, the position detection patch is configured such that the first edge 1702 and the second edge 1702 of the position detection patch pass through the N light spots 1 to N by the beams 1 to N. In other words, the position detection patch is configured to be larger than the laser light irradiation area.

具体的には、第1エッジ1702及び第2エッジ1702の主走査軸308に沿った方向の長さは、光スポット1〜Nの主走査軸308に沿った方向の広がりよりも大きい。図20(A)は光スポット1〜Nの位置と、位置検出用パッチと、を示す。本実施形態においても、実施形態5と同様に、測定装置107は、ビーム1〜Nについてのプロファイルデータを測定する。図20(B)は測定装置107により得られるプロファイルデータの例を示す。   Specifically, the lengths of the first edge 1702 and the second edge 1702 in the direction along the main scanning axis 308 are larger than the spread of the light spots 1 to N in the direction along the main scanning axis 308. FIG. 20A shows the positions of the light spots 1 to N and the position detection patch. Also in the present embodiment, as in the fifth embodiment, the measurement apparatus 107 measures profile data for the beams 1 to N. FIG. 20B shows an example of profile data obtained by the measuring apparatus 107.

その後、位置判定部1601は、実施形態5と同様に、それぞれの光スポット1〜Nについて、第1エッジ1701が光スポットを通過してから、第2エッジ1702が光スポットに到達するまでの時間t〜tを算出する。さらに、位置判定部1601は、実施形態5と同様に、光スポット1〜Nを第1エッジ1701が通過してから、第2エッジ1702が光スポット1〜Nに到達するまでの、位置検出用パッチの移動距離L〜Lを算出する。 Thereafter, in the same manner as in the fifth embodiment, the position determination unit 1601 takes the time from when the first edge 1701 passes through the light spot to the second edge 1702 reaching the light spot for each of the light spots 1 to N. to calculate the t 1 ~t N. Further, as in the fifth embodiment, the position determination unit 1601 detects the position from when the first edge 1701 passes through the light spots 1 to N until the second edge 1702 reaches the light spots 1 to N. The movement distances L 1 to L N of the patch are calculated.

位置判定部1601は、こうして算出されたL〜Lを用いて、それぞれの光スポットの中間点の、主走査軸308に沿った方向の位置を計算する。具体的には、実施形態5と同様、以下の式に従って計算を行うことができる。
Lc1,2=(L+L)/2
Lc2,3=(L+L)/2

LcN−1,N=(LN−1+L)/2
Yc1,2=Lc1,2+Y
Yc2,3=Lc2,3+Y

YcN−1,N=LcN−1,N+Y
ここで、Lca,a+1は、光スポットaと光スポットa+1との中間点を第1エッジ1701が通過してから、第2エッジ1702がこの中間点に到達するまでの、位置検出用パッチの移動距離を表す。また、Ya,a+1は、光スポットaと光スポットa+1との中間点との、主走査軸308に沿った方向の距離を表す。
The position determination unit 1601 calculates the position in the direction along the main scanning axis 308 of the intermediate point of each light spot using L 1 to L N calculated in this way. Specifically, the calculation can be performed according to the following formula, as in the fifth embodiment.
Lc 1,2 = (L 1 + L 2 ) / 2
Lc 2,3 = (L 2 + L 3 ) / 2
...
Lc N−1, N = (L N−1 + L N ) / 2
Yc 1,2 = Lc 1,2 + Y 0
Yc 2,3 = Lc 2,3 + Y 0
...
Yc N-1, N = Lc N-1, N + Y 0
Here, Lc a, a + 1 is the position detection patch from when the first edge 1701 passes through the intermediate point between the light spot a and the light spot a + 1 until the second edge 1702 reaches this intermediate point. Represents travel distance. Y a, a + 1 represents the distance in the direction along the main scanning axis 308 with respect to the intermediate point between the light spot a and the light spot a + 1.

露光用レーザ102は、上記の方法で検出された光スポットの中間点のいずれかの位置Ycにトナーパッチ108のエッジが位置するように、トナーパッチ108を形成するように制御される。   The exposure laser 102 is controlled to form the toner patch 108 so that the edge of the toner patch 108 is positioned at any position Yc of the intermediate point of the light spot detected by the above method.

例として、7つのレーザ光が照射され、ビーム1〜3が担持体の測定用であり、ビーム4〜7がトナーパッチ108の測定用である場合について説明する。この場合、光スポット3,4の中間点を示す位置Yc3,4に矩形のトナーパッチ108のエッジが位置し、トナーパッチ108が光スポット4〜7を通過するように、トナーパッチ108が形成される。 As an example, a case where seven laser beams are irradiated, beams 1 to 3 are for measurement of the carrier, and beams 4 to 7 are for measurement of the toner patch 108 will be described. In this case, the toner patch 108 is formed so that the edge of the rectangular toner patch 108 is positioned at a position Yc 3 , 4 indicating the intermediate point of the light spots 3, 4 and the toner patch 108 passes through the light spots 4 to 7. Is done.

別の例として、ビーム1,2,5,6が担持体の測定用であり、ビーム3,4がトナーパッチ108の測定用である場合について説明する。この場合、光スポット2,3の中間点を示す位置Yc2,3と、光スポット4,5の中間点を示す位置Yc4,5と、にエッジを有する矩形のトナーパッチ108が形成される。 As another example, a case where the beams 1, 2, 5, and 6 are used for measuring the carrier and the beams 3 and 4 are used for measuring the toner patch 108 will be described. In this case, a rectangular toner patch 108 having edges at positions Yc 2 and 3 indicating the intermediate point of the light spots 2 and 3 and positions Yc 4 and 5 indicating the intermediate point of the light spots 4 and 5 is formed. .

[実施形態7]
図21は実施形態7に係る位置検出用パッチを示す。図21に示す位置検出用パッチは、第1エッジ2101と第2エッジ2102とを有する三角形のパッチである。このような位置検出用パッチを用いても、光スポットが第1エッジ2101を通過してから第2エッジ2102に通達するまでの時間を算出することができるから、実施形態6,7と同様に光スポットの位置を検出することが可能である。
[Embodiment 7]
FIG. 21 shows a position detection patch according to the seventh embodiment. The position detection patch shown in FIG. 21 is a triangular patch having a first edge 2101 and a second edge 2102. Even when such a position detection patch is used, the time from when the light spot passes through the first edge 2101 until it reaches the second edge 2102 can be calculated. It is possible to detect the position of the light spot.

本実施形態によれば、第1エッジ2101と第2エッジ2102との間にトナー像が形成されるため、第1エッジ2101と第2エッジ2102との間の担持体の劣化又は傷等による反射特性の変化により、測定誤差が生じることを防ぐことができる。   According to this embodiment, since a toner image is formed between the first edge 2101 and the second edge 2102, the reflection between the first edge 2101 and the second edge 2102 due to deterioration or scratches on the carrier. It is possible to prevent a measurement error from occurring due to a change in characteristics.

[実施形態8]
実施形態1〜7では、電子写真方式の画像形成装置のトナーパッチを測定する構成について説明した。実施形態8においては、3Dプリンタ等と呼ばれる三次元造形装置で形成された造形物の付着量を測定する構成について説明する。
[Embodiment 8]
In the first to seventh embodiments, the configuration for measuring the toner patch of the electrophotographic image forming apparatus has been described. In the eighth embodiment, a configuration for measuring the adhesion amount of a modeled object formed by a three-dimensional modeling apparatus called a 3D printer or the like will be described.

図22を用いて、薄膜積層方式で形成した3次元造形装置の造形物の付着量を測定する構成について説明する。   With reference to FIG. 22, a configuration for measuring the adhesion amount of a three-dimensional modeling apparatus formed by a thin film stacking method will be described.

2200は図示されていないコンピュータ等から3次元データを受け取り、受け取った3次元データに基づいて薄膜状の転写データを生成する薄膜状画像生成部である。   Reference numeral 2200 denotes a thin-film image generation unit that receives three-dimensional data from a computer or the like (not shown) and generates thin-film transfer data based on the received three-dimensional data.

2201は前記画像に基づいて2202転写部に薄膜状トナー画像を形成する現像部である。   A developing unit 2201 forms a thin-film toner image on the 2202 transfer unit based on the image.

2203は2205給紙部によって給紙された造形物を載せるための2204転写シートを搬送する搬送ベルトである。搬送される転写シート上には2202転写部から2206薄膜状トナー画像が転写され、その後に2207付着量測定装置によって造形物の付着量として薄膜状トナー画像の高さを測定する。   Reference numeral 2203 denotes a conveyance belt that conveys a 2204 transfer sheet on which a shaped article fed by the 2205 sheet feeding unit is placed. A 2206 thin film toner image is transferred from the 2202 transfer unit onto the transported transfer sheet, and then the height of the thin film toner image is measured as an adhesion amount of a modeled object by a 2207 adhesion amount measuring device.

2208は測定結果が妥当な範囲内であるかを比較する比較部である。   Reference numeral 2208 denotes a comparison unit that compares whether the measurement result is within an appropriate range.

2209は薄膜状トナー画像が転写された転写シートを積層順で決められる位置に複数保持可能な保持部である。   Reference numeral 2209 denotes a holding unit capable of holding a plurality of transfer sheets on which a thin film toner image has been transferred at a position determined in the stacking order.

2211は保持部に保持された転写シートを積層すべき順番に取り出し、積層用加圧ローラ2210を用いて積層を行なう積層部である。   Reference numeral 2211 denotes a stacking unit that takes out the transfer sheets held in the holding unit in the order of stacking, and stacks them using the stacking pressure roller 2210.

薄膜状トナー画像の高さを測る際は、図3と同様に複数の光源を搬送方向に対して垂直な(主走査)方向に照射し、片方は転写シートのみの高さを、もう片方は転写シート上の薄膜状トナー画像の高さを測定する。これらの測定結果は図5に示した通り、搬送ベルトや転写シートといった担持体の振動成分を含んでいるので、差分を計算することで正確な薄膜状トナー画像の高さを測定することができる。   When measuring the height of the thin film toner image, a plurality of light sources are irradiated in a direction (main scanning) perpendicular to the conveying direction as in FIG. 3, and one side is the height of only the transfer sheet, and the other side is The height of the thin film toner image on the transfer sheet is measured. These measurement results include vibration components of a carrier such as a conveyor belt and a transfer sheet, as shown in FIG. 5, so that the accurate height of the thin film toner image can be measured by calculating the difference. .

測定値と基準値を比較部2208で比較した結果に基づいて、必要に応じて薄膜状トナー画像の再形成もしくは破棄や、造形装置の形成条件の再設定といった工程が実行される。例えば、形成された薄膜状トナー画像の高さが基準値よりも低かった場合は、転写シートが再び搬送ベルトを回るように搬送ベルトと保持部を制御し、基準値に満たなかった分を追加するような画像を生成して重ね造形する。形成された薄膜状トナー画像の高さが基準値よりも高かった場合は、薄膜状トナー画像の破棄や、出力画像の高さが低くなるように現像部の形成条件を変更する。   Based on the result of comparison between the measured value and the reference value by the comparison unit 2208, steps such as re-formation or discarding of the thin-film toner image and resetting of the forming conditions of the modeling apparatus are executed as necessary. For example, when the height of the formed thin-film toner image is lower than the reference value, the transfer belt and the holding unit are controlled so that the transfer sheet rotates around the transfer belt again, and the amount not satisfying the reference value is added. An image is generated and superimposed. When the height of the formed thin-film toner image is higher than the reference value, the formation condition of the developing unit is changed so that the thin-film toner image is discarded or the height of the output image is lowered.

101 感光ドラム、106 転写ベルト、107 測定装置、108 トナー像 101 Photosensitive drum, 106 Transfer belt, 107 Measuring device, 108 Toner image

Claims (1)

トナー像を搬送する担持体に向けて光を照射し、当該照射された光を観測することにより、前記担持体の表面に垂直な方向の当該光の入射位置を測定する測定手段と、
前記トナー像の表面に入射した第1の光を観測することにより測定された第1の光の入射位置と、前記担持体の表面に入射した第2の光を前記第1の光と同時に観測することにより測定された第2の光の入射位置と、に基づいて前記トナー像の厚さを算出する算出手段と、
を備える測定装置であって、
前記測定手段は、前記第1の光及び前記第2の光を照射する照射手段と、前記第1の光及び前記第2の光を観測する観測手段と、を備え、
前記照射手段は、前記トナー像の搬送方向と垂直な方向に離れた位置に前記第1の光及び第2の光を照射し、当該トナー像の搬送方向と垂直な方向に対して、当該第1の光及び第2の光の照射方向は直角な方向であることを特徴とする測定装置。
Measuring means for measuring the incident position of the light in a direction perpendicular to the surface of the carrier by irradiating light toward the carrier carrying the toner image and observing the irradiated light;
The first light incident position measured by observing the first light incident on the surface of the toner image and the second light incident on the surface of the carrier are observed simultaneously with the first light. Calculating means for calculating the thickness of the toner image based on the incident position of the second light measured by
A measuring device comprising:
The measuring means includes an irradiating means for irradiating the first light and the second light, and an observing means for observing the first light and the second light,
The irradiating means irradiates the first light and the second light at positions separated in a direction perpendicular to the toner image transport direction, and the first light and the second light are irradiated with respect to the direction perpendicular to the toner image transport direction. The measuring apparatus, wherein the irradiation directions of the first light and the second light are perpendicular to each other.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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