JP3870057B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式、静電記録方式等の複写機、プリンタなどの画像形成装置に関し、特に、カラー画像形成装置に有効に適用し得る。
【０００２】
【従来の技術】
先ず、図９に従来の分光測光方式を利用した色度センサの構成を示す。本明細書にて色度センサとは、画像形成装置で得られた可視像、即ち、トナー像が転写される転写材上に形成されたトナーパッチのようなトナー像の分光反射率を求める光学センサをいう。
【０００３】
得られた分光反射率が所望の分布と異なる場合、転写材上に形成される画像の色味が違ってしまう。又、湿度のような環境変化や長期間の使用により、画像形成装置で得られる画像の色味は変化してしまう。従って、安定した色味を実現するためには、色度センサを用いて画像の色味を検出し画像形成装置のプロセス条件にフィードバックをかける必要がある。
【０００４】
分光測光方式の場合、トナーパッチに白色の光を照射し、反射光を回折格子やプリズムを用いて分光し、波長ごとに分光された光の強度をラインセンサで検出し、光源の光の波長分布、センサの分光感度を補正してトナーパッチの分光反射率を求める。
【０００５】
色度センサ１００は、分光された光を検出するラインセンサ１８１を有する。光源１０２は、白色ＬＥＤやハロゲンランプ、ＲＧＢの３色ＬＥＤ等からなる。光源１０２は、可視光全体にわたる発光波長分布をもつ。
【０００６】
光源１０２から発せられた光１０５は、約４５°で転写材１の上に形成されたトナーパッチ面１０４に入射し、トナー面１０４で乱反射し上方へと広がる。乱反射光１０６は、レンズ１０７で平行光となった後、回折格子１０８に入射角０°で入射し、分光される。分光された光は、ラインセンサ１８１に入射する。
【０００７】
ラインセンサ１８１の各画素にはそれぞれ波長範囲の異なる光が入射し、各画素の出力を比較することによりトナーパッチで反射された光の波長ごとの強度、即ち、分光反射率が得られる。勿論、光源１０２の光の波長分布、ラインセンサ１８１の分光感度分布の補正は必要である。
【０００８】
画像形成装置の転写材１上の画像の色度を一定となるように調整を行う場合、各色の混じったトナーのランダムパッチからの反射光の分光反射率の波長依存性を測定し、所望の値となるように露光量や現像バイアスといった画像の形成条件にフィードバックをかける。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、分光測光方式のセンサでトナーパッチの分光反射率を検出する場合次のような問題があった。
【００１０】
回折格子でトナーパッチからの反射光を分光する場合、ラインセンサ１８１上に入射する分光された光は連続的に波長が変化している。トナーパッチ１０４の分光反射率を求めるためには、波長ごとの入射光の強度を求める必要があり、所望の波長の光を所定のセンサ１８１上に照射する必要がある。このためにはセンサ１８１、光学素子（レンズ１０７及び回折格子１０８）、発光素子（光源１０２）の位置精度を極めて厳しく管理するか、微妙な調整工程が必要となり、部品コストや調整コストが高価となってしまう。
【００１１】
一例として、図１０に示すピッチＰ＝１０μｍの回折格子１０８に垂直入射させて分光する場合を考える。
【００１２】
本例にて、４００ｎｍから７００ｎｍの可視光を分光し２０ｎｍ毎にセンサ１８１で反射光強度を検出する場合、光を感じる有効画素として最低１５画素からなるラインセンサ１８１が必要となる。ここでは、ラインセンサ１８１の１画素の幅を４０μｍとする。垂直入射時の回折の式は式（１）にて表される。
θ＝ｓｉｎ−１（−ｍ＊λ／Ｐ） ・・・・・・・（１）
ここで、θは出射角、ｍは次数（ここでは１次を使う）、λは波長、Ｐは回折格子のピッチである。
【００１３】
４００ｎｍから７００ｎｍの光が１画素４０μｍ幅で有効画素の全長６００μｍのラインセンサ１８１に入射するようにするためには式（１）よりＬ＝２５ｍｍとすればよい。
【００１４】
このとき、ｈ１＝０．８０ｍｍ、ｈ２＝１．４０ｍｍとなる。１画素が４０μｍなので、ラインセンサ１８１の位置がセンサ１８１と同一平面内で４０μｍずれると２０ｎｍ分のセンサの各画素で測定される波長がずれてしまう。また、回折格子１０８が０．０９°傾いていると回折光は２５ｍｍ先のラインセンサ１８１の位置で４０μｍずれてしまう。
【００１５】
このため、光学系とラインセンサの位置精度を１０μｍ程度の極めて厳しく管理するか、微妙な調整を行う必要がある。また、光学系に要求される加工精度も同様に厳しくなる。
【００１６】
このように分光測光方式の色度センサでは高精度の位置合わせや、部品の精度が要求されるため、センサ自身、更には、色度センサを用いた画像形成装置のコストアップが避けられないという問題があった。
【００１７】
従って、本発明の目的は、上記の従来技術に鑑みてなされたもので、センサの画素を必要最小限の数より余分に設けると共に、分光用の光学素子とセンサの間に可視光以外の波長の光を吸収するフィルターを設けることにより、センサの各画素に入射している光の波長を特定し、精度の高い部品や、厳しい位置精度の管理、調整を不要とし、トナーパッチの分光反射率を低コストで検出するにことを可能とし色再現性のよい、しかも安価な画像形成装置を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明の一態様によれば、像担持体にトナー像を形成し、このトナー像を転写材に転写する画像形成装置において、
転写材上に光を照射する白色の光源と、転写材上のトナー像又は転写材からの反射光を分光する分光手段と、前記分光手段により分光された光を検出するための光検出手段と、前記光検出手段と前記分光手段の間で、可視光より波長の長い所定の波長以上、又は、可視光より波長の短い所定の波長以下の光を吸収する手段と、を有し、前記光検出手段は、前記分光手段により分光された光の可視光及び可視光よりも広い波長範囲の光を検出する有効画素と、暗出力補正用のダーク画素とを備え、前記有効画素と前記ダーク画素の出力に基づき、前記光検出手段の各画素に入射する光の波長を特定することを特徴とする画像形成装置が提供される。即ち、本発明では、光検出手段の画素を必要最小限の数より余分に設けるとともに、分光手段と光検出手段の間に可視光以外の所定波長以上、又は、所定波長以下の光を吸収する手段を設けた構成とされ、光検出手段の画素数を増やすことは、可視光以外の所定波長の光を吸収する手段により吸収される波長のエッジを検出すると共に、光学系とセンサ間に位置ずれがあっても必要な波長の検出を行うことができるよう作用する。又、可視光以外の所定波長の光を吸収する手段を設けたことは、前記光検出手段の出力が出ない波長領域をつくり、精密な位置精度を必要とせず波長と画素の対応が取れるよう作用する。
【００１９】
本発明の他の態様によれば、像担持体にトナー像を形成し、このトナー像を転写材に転写する画像形成装置において、
転写材上に光を照射する白色の光源と、転写材上のトナー像又は転写材からの反射光を分光する分光手段と、前記分光手段により分光された光を検出するための光検出手段と、前記光検出手段と前記分光手段の間で、可視光より波長の長い所定の波長以上、且つ、可視光より波長の短い所定の波長以下の光を吸収する手段と、を有し、前記光検出手段は、前記分光手段により分光された光の可視光及び可視光よりも広い波長範囲の光を検出する有効画素と、暗出力補正用のダーク画素とを備え、前記有効画素と前記ダーク画素の出力に基づき、前記光検出手段の各画素に入射する光の波長を特定することを特徴とする画像形成装置が提供される。即ち、本発明では、光検出手段の画素を必要最小限の数より余分に設けると共に、分光手段と光検出手段の間に可視光を含む所定波長だけを透過する手段を設けた構成とされ、可視光を含む所定波長だけを透過する手段を設けることは、光検出手段の画素の長波長側と短波長側の両方で出力が出ない波長領域を作り、精密な位置精度を必要とせず波長と画素の対応をより正確に取れるよう作用する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２２】
実施例１
図１に、本発明に係る画像形成装置の一実施例を示す。本実施例にて、画像形成装置は電子写真式多色画像形成装置であるカラーレーザプリンタとされる。次に、レーザプリンタ全体の構成と、色度センサを用いた色味制御とについて説明する。
【００２３】
本実施例にて、カラーレーザプリンタは、画像形成部において画像信号に基づいて形成される画像光により静電潜像を形成し、この静電潜像を現像して可視画像を形成し、更に、このカラー可視画像を記録媒体である転写材へ転写し、次いで、カラー可視画像を転写材に定着する。
【００２４】
カラーレーザプリンタは、本実施例では４つ並置したステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを備え、各ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄの画像形成部は、感光ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ、一次帯電手段としての注入帯電手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ、現像手段８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋ、トナーカートリッジ１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ、を備えている。又、感光ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの下方には、中間転写体１２が配置され、各感光ドラムに対応して一次転写部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋが配置される。転写材１は、給紙部２から二次転写部９へと供給され、その後定着部１３へと搬送される。
【００２５】
感光ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、アルミシリンダの外周に有機光導電層が塗布して形成され、図示しない駆動モータの駆動力が伝達されて回転する。本実施例では、感光ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、画像形成動作に応じて反時計方向に回転する。
【００２６】
一次帯電手段として、ステーション毎にイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の感光ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋを帯電させための４個の注入帯電器７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋを備え、各注入帯電器にはスリーブ７ＹＳ、７ＭＳ、７ＣＳ、７ＫＳが設けられている。
【００２７】
感光ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋへの露光光は、スキャナ部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋから送られ、一次帯電手段により帯電された感光ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面を選択的に露光することにより、静電潜像が形成される。
【００２８】
現像手段として、上記静電潜像を可視化するために、ステーション毎にイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の現像を行う４個の現像器８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋを備え、各現像器にはスリーブ８ＹＳ、８ＭＳ、８ＣＳ、８ＣＫが設けられている。尚、各々の現像器は、装置本体に対して脱着可能に取り付けられている。
【００２９】
中間転写体１２は、駆動ローラ１８ａ、及び従動ローラ１８ｂ、１８ｃに張設された無端ベルト体であって、感光ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋに接触しており、カラー画像形成時に時計方向に回転し、各色用の一次転写ローラ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの作用によって順次転写を受ける。
【００３０】
給紙手段（給紙口）としての給紙カセット２又は給紙トレー３には転写材１が収容されており、転写材１は給紙ローラ４及び搬送ローラ２４などにより構成される搬送路２５を搬送されて、レジストローラ２３に到達する。これはレジ前センサ１９によって検知される。
【００３１】
画像形成時には、レジ前センサ１９によって中間転写体１２上のカラー可視画像が転写領域に到達するタイミングを合わせられて、所定時間、転写材の搬送を停止させる。転写材１がレジストローラ２３から転写領域に給紙され、中間転写体１２に二次転写ローラ９が接触して転写材１を狭持搬送することにより転写材１に中間転写体１２上のカラー可視画像を同時に重畳転写する。
【００３２】
二次転写ローラ９は、中間転写体１２上にカラー可視画像を重畳転写している間は実線にて示すように中間転写体１２に当接させるが、印字処理終了時は、点線にて示す位置に離間する。
【００３３】
定着部１３は、転写材１を搬送させながら、転写されたカラー可視画像を定着させるものであり、図１に示すように転写材１を加熱する定着ローラ１４と転写材１を定着ローラ１４に圧接させるための加圧ローラ１５とを備えている。定着ローラ１４と加圧ローラ１５は中空状に形成され、内部にそれぞれヒータ１６、１７が内蔵されている。即ち、カラー可視画像を保持した転写材２は、定着ローラ１４と加圧ローラ１５により搬送されるとともに、熱及び圧力を加えることによりトナーが表面に定着される。
【００３４】
可視画像定着後の転写材１は、その後図示しない排出ローラによって図示しない排紙部に排出して画像形成動作を終了する。転写材１の定着部１３からの排紙は定着排紙センサ２０によって検知される。
【００３５】
クリーニング手段２１は、中間転写体１２上に形成された４色のカラー可視画像を転写材１に転写した後の廃トナーを蓄える。
【００３６】
ステーションＰｄより下流側にて、中間転写体１２の上方に配置された色ずれ検出手段２２は、転写材１上に形成された色ずれ検出パターンを検知して、各色間の主走査、副走査方向のずれ量を検出し、画像データを微調整することにより色ずれ低減させるようにフィードバックをかける。
【００３７】
転写材上に形成されたトナーパッチを読むための色度センサ２６が定着部１３と排紙口（図示せず）との中間位置に配置される。
【００３８】
転写材１に定着された幾つかのトナーパッチからの反射光を読み取った色度センサ２６の各画素の出力より、各トナーパッチの分光反射率が求まる。このデータから転写材上の画像に所望の色味からのずれがある場合、各色のトナーに対応した絶対湿度に応じた数種類の露光量や、現像バイアスなどのプロセス条件、ルックアップテーブルなどの階調補正手段を制御し転写材上に所望の色味を出すようにフィードバックをかけることができ、色味の安定した画像形成装置が実現できる。
【００３９】
図２を参照して、色度センサ２６について説明する。色度センサ２６は、詳細を図３、図４に示す光検出手段となるラインセンサ１０１を有する。又、色度センサ２６は、白色ＬＥＤやハロゲンランプ、ＲＧＢの３色ＬＥＤ等からなる光源１０２を有する。光源１０２は、可視光全体にわたる発光波長分布をもつ。光源１０２から発せられた光１０５は、約４５°で転写材１の上に形成されたトナーパッチのようなトナー像のトナー面１０４に入射し、トナー面１０４で乱反射し上方へと広がる。乱反射光１０６はレンズ１０７で平行光となった後、回折格子１０８に入射角０°で入射し、分光される。分光された光は、可視光の範囲外の所定波長以上（又は、以下）の波長を透過しないフィルター１０９を通ってラインセンサ１０１に入射する。ここでは、フィルターとして７３０ｎｍにカットオフ周波数を持つ赤外カットフィルターの例を用いて説明を行う。
【００４０】
トナーパッチの分光反射率を検出する場合は、各色の混じったランダムパッチを転写材上に形成し、ランダムパッチからの反射光のいくつかの波長成分や、分光反射率の波長依存性を測定し、所望の値となるように画像の形成条件にフィードバックをかける。このとき赤外カットフィルターは可視光を透過するため、可視光の分光反射率の測定には影響を与えない。
【００４１】
次に、光検出手段であるラインセンサの構成について図３、図４を用いて説明する。
【００４２】
図４には、本出願人により提案されているバイポーラタイプの蓄積型センサＢＡＳＩＳ（BAse Stored Image Sensor）の１画素の等価回路図１４１の一例を示す。
【００４３】
等価回路図１４１にて、高電流増幅率のバイポーラトランジスタ１１４が配置され、ベース−コレクタ間の容量１１５は、電荷を蓄積する役割を果たす。更に、ベースリセット信号φｂｒに基づきベース電圧をＶｂｂにリセットするＰＭＯＳＦＥＴ１１６、エミッタリセット信号φｅｒに基づきエミッタリセットを行うＮＭＯＳＦＥＴ１１７、転送信号φｔに基づき各センサの出力を容量１１９に一括して転送するためのＮＭＯＳＦＥＴ１１８、容量１１９に転送された電荷をシフトレジスタ１２２の出力φｓｒ１に応じて出力ラインＶｏｕｔに出力するためのＮＭＯＳＦＥＴ１２０、水平出力ラインリセット信号φｈｒに基づき出力ラインＶｏｕｔを電圧ＶｈｒにリセットするためのＮＭＯＳＦＥＴ１２１が設けられる。
【００４４】
図３に示すように、本実施例では、４００ｎｍから７００ｎｍの可視光を２０ｎｍ単位で検出するために最低必要な１５画素に加え７画素の余裕を設け、２２画素の有効画素（１４４〜１６５）と、暗出力補正用及び有効画素の対称性を向上させ素子間ばらつきを低減させるために端部に設けた計４つのダーク画素（１４１、１４２、１４３、１６６）でラインセンサ１０１を構成している。
【００４５】
図４の出力ラインＶｏｕｔに出力された信号をＡＤ変換することにより、トナー面で反射し分光された各波長に対応した反射光を所定時間蓄積した信号を得ることができる。なお、各駆動信号は画像形成装置の動作を制御するＣＰＵ等から供給される。
【００４６】
図４、図５を用いて色度センサ２６の動作を説明する。
【００４７】
先ず、ラインセンサ１０１をリセットする。時刻ｔ１でφｂｒをロウとすると、ＰＭＯＳＦＥＴ１１６がオンし、トランジスタ１１４のベースはＶｂｂにリセットされる。
【００４８】
次に、時刻ｔ２でφｅｒをハイとすると、ＮＭＯＳＦＥＴ１１７がオンし、トランジスタ１１４のエミッタはほぼＶｅｂにリセットされ、トランジスタ１１４のベース電位はエミッタ電位に応じて低下する。
【００４９】
時刻ｔ３でφｅｒがロウとすると、センサは蓄積を開始する。蓄積中ベース容量１１５は入射光によって発生する光電流によってチャージされ、トランジスタ１１４のベース電位は上昇する。
【００５０】
ｔｓ１の期間蓄積後φｔをハイとすることにより蓄積された信号はＮＭＯＳＦＥＴ１１８を介して容量１１９に転送される。
【００５１】
その後、シフトレジスタ１２２を動作させ転送パルスφｓｒ１をハイとし、ＮＭＯＳＦＥＴ１２０を介して出力ラインＶｏｕｔに検出するセンサに対応した出力を読み出す。読み出された信号はＡＤ変換器（図示せず）でＡＤ変換され画像形成装置の動作を制御するＣＰＵ（図示せず）のメモリに収納される。
【００５２】
１つのセンサの出力を読み出した後出力ラインは、φｈｒをハイとすることによりＮＭＯＳＦＥＴ１２１によってＶｈｒにリセットされる。
【００５３】
シフトレジスタは、次々にφｓｒ２、φｓｒ３をオンし引き続くセンサ出力を読み出す。読み出されたセンサ出力は、ダーク画素（例えば１４２）の出力を差し引くことにより、蓄積時間中に発生した暗電流分を除き純粋にセンサに入射する光量に応じた信号を得ることができる。
【００５４】
この際、ラインセンサ、光学系の間に位置ずれがあっても、７３０ｎｍの赤外カットフィルターをセンサの前に設けているため、７３０ｎｍの波長を含む光の入射している画素の次（長波長側）の画素は、光が透過しないためダーク画素と同等の出力となる。ここでは１６５が相当する。
【００５５】
従って、画素１６４が７３０ｎｍを含む波長の光を受光している画素であることが分かると共に、画素１６３から以前の画素は７３０ｎｍから２０ｎｍずつ短波長側にずれた光が入射していることが分かる。この結果より、ラインセンサと光学系間に位置ずれがあっても、ラインセンサの画素と入射光の波長の対応が分かり、精密な調整や高精度の部品精度が不要となる。
【００５６】
ここでは、トナーパッチからの反射光により位置ずれを検出する例を説明した。しかし、トナーの分光反射率が可視光の長波長端や短波長端で小さくなっている場合、ダーク画素の出力との差が少なく、波長とセンサの対応を検出する際の誤差となる可能性があるため、トナーパッチではなく、転写材からの反射光を用いても良い。転写材は通常白色であり、可視光全域の反射光成分を持つため上記問題は避けられる。この場合、センサと入射光の波長の対応は転写材を光源が照射しているタイミングで行い、色度調整は光源がトナーパッチを照射している状態でデータの収集を行えば良い。
【００５７】
以上示したように、分光測光方式の色度センサにおいて、センサの画素数に余裕を持たせると共に、センサの前に可視光以外の光をカットするフィルターを設けることにより、精度の高い部品や、厳しい位置精度の管理、調整を不要とし、トナーパッチの分光反射率を低コストで検出するにことが可能となり、プロセス条件にフィードバック制御することにより色再現性のよい画像形成装置を安価に提供することが可能となる。
【００５８】
本実施例では、蓄積型のセンサ１０１としてＢＡＳＩＳの例を示した。しかし、特にセンサの種類によらずラインセンサであれば良いことは言うまでもない。又、赤外カットフィルターの例を示したが、紫外カットフィルターでも同等の効果がある。更に、フィルターは個別部品に限らずラインセンサ上に形成したオンチップフィルターを使用することもできる。
【００５９】
また、ラインセンサ１０１の画素数の余裕分として７画素の例を示した。しかし、位置ずれ補正用の画素は、７画素に限らずラインセンサの画素の幅と、精密な調整なしに実現可能な実装精度から決めることができる。
【００６０】
更に、本実施例では、回折格子１０８を用いて反射光を分光させた例を示した。しかし、回折格子にかぎらず、プリズムでも良いことは言うまでもない。
【００６１】
加えて、ここでは像担持体上にトナー像を形成する画像形成装置の例を示したものの、インクにより像を形成するインクジェットプリンタのような画像形成装置でも同様の効果がある。
【００６２】
実施例２
前述の実施例１では、レンズ１０７や回折格子１０８のような光学系を基準として、ラインセンサ１０１がセンサの受光面と同一平面内でずれる場合に関しては、良好な補正が達成される。
【００６３】
しかし、垂直にずれた場合や、傾いた場合はラインセンサ１０１の位置での倍率（分光された光の波長当たりの空間的広がり方）が変わってしまうため、赤外或いは紫外の一方での画素と波長の関係を求めただけでは、誤差がでてしまう。
【００６４】
そこで、本実施例では赤外と紫外の両方でセンサの画素と対応する入射光の波長を求めることにより、位置ずれの向きによらず画素と波長の対応を取れるようにしている。
【００６５】
本実施例の色度センサ２６の構成は、図２に示す構成と同様とされる。ただ異なる点は、フィルター１０９を赤外カットフィルターと紫外カットフィルターの２枚重ねとするか、バンドパスフィルターに変更する点にある。
【００６６】
このような構成の変更により、可視光外の長波長側と短波長側にセンサ出力がダーク画素と同等の領域ができ、可視光の両側で波長とラインセンサの画素との対応を取れる。
【００６７】
図６に、本実施例のラインセンサ１０１の出力例を示す。７３０ｎｍ以上の波長の光をカットする赤外カットフィルターと３７０ｎｍ以下の波長の光をカットする紫外カットフィルターを重ねた例を説明する。
【００６８】
本実施例では、光学系１０８を基準にラインセンサ１０１が理想的な位置より近づいて置かれている場合を取り上げる。
【００６９】
図６より実施例１と同様に画素１６４の出力がダークビット１４２の出力と同レベルのため、画素１６３が７３０ｎｍに対応した光の入射している画素であることが分かる。更に、画素１４５の出力がダークビット１４２の出力と同レベルのため、画素１４６が３７０ｎｍに対応した光が入射している画素であることが分かる。
【００７０】
この結果から波長と画素の対応付けの方法は一通りではないものの、一例を示すと、画素１６３の中心が７３０ｎｍ、画素１４６の中心が３７０ｎｍと考え、この間の１７画素で３７０ｎｍ〜７３０ｎｍの３６０ｎｍを均等に分割することにより各画素がどの波長の光を受光しているか対応させることができる。
【００７１】
ラインセンサで得られた結果から、画像形成装置において色味の調整を行う方法は実施例１と同じであるので、説明を省略する。
【００７２】
以上示したように、分光測光方式の色度センサにおいて、センサの画素数に余裕を持たせると共に、センサの前に可視光以外の光をカットするバンドパスフィルターを設けることにより、精度の高い部品や、厳しい位置精度の管理、調整を不要としトナーパッチの分光反射率を低コストで検出するにことが可能となる。更に、検出結果を画像形成装置のプロセス条件にフィードバック制御することにより色再現性のよい画像形成装置を安価に提供することが可能となる。
【００７３】
実施例３
上記実施例２では可視光を透過する、所謂、バンドパスフィルターを用いた。しかし、実在のバンドパスフィルターの多くは可視光の透過率も下がってしまうため、本来の色度を検出する際精度が悪化する恐れがある。特に、分光測光方式の場合入射光が分光されるため、波長によっては光が微弱になりランダムノイズの影響で検出誤差が大きくなる可能性がある。本実施例ではこのような課題を改善するため、フィルターを用いずに入射光の波長とラインセンサの画素の対応付けを行うようにしている。
【００７４】
図７に、本実施例の色度センサ２６の構成を示す。図２に示す色度センサとの違いは、フィルターを削除したことと単色光源を１つ以上設けたことにある。光源１７１は特定波長にピークを持つ単色ＬＥＤやレーザーのような光源である。追加した光源が１つの場合は１つの画素と前記単色の発光波長との対応付けが可能で、２つ以上の発光波長の異なる光源を設けた場合、複数の画素で波長との対応付けを行うことができる。追加する光源の波長はそれぞれ重複せずラインセンサの感度範囲の波長であれば特に制限はない。
【００７５】
本実施例について更に詳しく説明する。
【００７６】
白色光源１０２を消灯した状態で追加した光源１７１を点灯させラインセンサ１０１の出力を読み出す。この際、単色光源の発光波長に対応した画素の出力だけが、ダーク画素よりも大きい出力となる。
【００７７】
図８に、ピーク波長４４０ｎｍのＬＥＤと６８０ｎｍのＬＥＤを追加光源１７１として設けた場合のラインセンサ出力Ｖｏｕｔの波形を示す。波形より画素１４９に４４０ｎｍの波長を含む光の入射しており、画素１６１に６６０ｎｍの波長を含む光が入射していることが分かる。
【００７８】
従って、実施例２と同様に画素１４９の中心が４４０ｎｍ、画素１６１の中心が６６０ｎｍと考え、この間の１２画素で４４０ｎｍ〜６６０ｎｍの２２０ｎｍを均等に分割することにより各画素がどの波長の光を受光しているか対応させることができる。
【００７９】
ここでは追加する光源として可視光の光源の例を示した。しかし、センサの受光感度が存在する波長範囲内で、ラインセンサの幅で検出可能な波長であれば必ずしも可視光である必要はない。
【００８０】
なお、白色光源１０２をＲＧＢ等の３色の単色発光素子で構成した場合、１色づつ点灯させラインセンサの出力が最大となる画素をそれぞれ点灯させた光源の発光波長を含む光が入射している画素と対応付けても同等の効果が得られる。この場合、追加の光源が不要となるためコストアップはなくなる。
【００８１】
ラインセンサで得られた結果から、画像形成装置において色味の調整を行う方法は実施例１と同じであるので、説明を省略する。
【００８２】
以上示したように分光測光方式の色度センサにおいて、センサの画素数に余裕を持たせると共に、１つ以上の単色の光源を追加し波長とラインセンサの画素の対応付けを行うことにより、色度の検出精度を低下させることなしに、精度の高い部品や、厳しい位置精度の管理、調整を不要としトナーパッチの分光反射率を低コストで検出するにことが可能となり、プロセス条件にフィードバック制御することにより色再現性のよい画像形成装置を安価に提供することが可能となる。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、
（１）光検出手段の画素を必要最小限の数より余分に設けると共に、分光手段と光検出手段の間に可視光以外の所定波長以上、又は、所定波長以下の光を吸収する手段を設け、光検出手段は、分光手段により分光された光の可視光及び可視光よりも広い波長範囲の光を検出する有効画素と、暗出力補正用のダーク画素とを備え、有効画素とダーク画素の出力に基づき、光検出手段の各画素に入射する光の波長を特定することにより、分光反射率の検出に影響を与えることなく、ラインセンサの画素と入射する分光された光の波長の対応付けができ、精度の高い部品や、厳しい位置精度の管理、調整を不要としトナーパッチの分光反射率を低コストで検出することを可能とし色再現性のよい画像形成装置を安価に得ることができる。又、
（２）光検出手段の画素を必要最小限の数より余分に設けると共に、分光手段と光検出手段の間に可視光以外の所定波長以上、且つ、所定波長以下の光を吸収する手段を設け、光検出手段は、分光手段により分光された光の可視光及び可視光よりも広い波長範囲の光を検出する有効画素と、暗出力補正用のダーク画素とを備え、有効画素とダーク画素の出力に基づき、光検出手段の各画素に入射する光の波長を特定することにより、分光反射率の検出に影響を与えることなく、光学系とラインセンサの位置ずれの方向によらず、ラインセンサの画素と入射する分光された光の波長の対応付けができ、精度の高い部品や、厳しい位置精度の管理、調整を不要としトナーパッチの分光反射率を低コストで検出することを可能とし色再現性のよい画像形成装置を安価に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】一実施例に従った分光測光方式の色度センサ構成を示す図である。
【図３】色度センサの光検出手段の画素構成を示す図である。
【図４】ラインセンサの一実施例を示す回路構成図である。
【図５】一実施例のラインセンサの動作を示すタイミングチャートである。
【図６】他の実施例のラインセンサの出力波形例を示す図である。
【図７】他の実施例の色度センサの構成を示す図である。
【図８】他の実施例のラインセンサの出力波形例を示す図である。
【図９】従来の色度センサの構成を説明する図である。
【図１０】従来の色度センサの問題点を説明する図である。
【符号の説明】
１ 転写材
５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ 感光ドラム
６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ 一次転写ローラ
７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ 注入帯電手段
８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋ 現像手段
９ 二次転写ローラ
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ スキャナ
１２ 中間転写体
１３ 定着部
１４ 定着ローラ
１５ 加圧ローラ
１６、１７ ヒータ
１８ａ 駆動ローラ
１８ｂ、１８ｃ 従動ローラ
２０ 定着排紙センサ
２１ クリーニング手段
２６ 色度センサ
１０１ ラインセンサ（光検出手段）
１０２、１７１ ＬＥＤ（光源）
１０４ トナーパッチ
１０７ レンズ
１０８ 回折格子（分光手段）
１０９ フィルター
１１４ 高電流増幅率のバイポーラトランジスタ
１１５、１１９ 容量
１１６ ＰＭＯＳＦＥＴ
１１７、１１８、１２０、１２１ ＮＭＯＳＦＥＴ
１２２ シフトレジスタ
１４１〜１４３ 蓄積型センサの１ビット

Claims (3)

1. 像担持体にトナー像を形成し、このトナー像を転写材に転写する画像形成装置において、
   転写材上に光を照射する白色の光源と、転写材上のトナー像又は転写材からの反射光を分光する分光手段と、前記分光手段により分光された光を検出するための光検出手段と、前記光検出手段と前記分光手段の間で、可視光より波長の長い所定の波長以上、又は、可視光より波長の短い所定の波長以下の光を吸収する手段と、を有し、前記光検出手段は、前記分光手段により分光された光の可視光及び可視光よりも広い波長範囲の光を検出する有効画素と、暗出力補正用のダーク画素とを備え、前記有効画素と前記ダーク画素の出力に基づき、前記光検出手段の各画素に入射する光の波長を特定することを特徴とする画像形成装置。
2. 像担持体にトナー像を形成し、このトナー像を転写材に転写する画像形成装置において、
   転写材上に光を照射する白色の光源と、転写材上のトナー像又は転写材からの反射光を分光する分光手段と、前記分光手段により分光された光を検出するための光検出手段と、前記光検出手段と前記分光手段の間で、可視光より波長の長い所定の波長以上、且つ、可視光より波長の短い所定の波長以下の光を吸収する手段と、を有し、前記光検出手段は、前記分光手段により分光された光の可視光及び可視光よりも広い波長範囲の光を検出する有効画素と、暗出力補正用のダーク画素とを備え、前記有効画素と前記ダーク画素の出力に基づき、前記光検出手段の各画素に入射する光の波長を特定することを特徴とする画像形成装置。
3. 前記光検出手段の各画素に入射する光の波長を特定する際は、転写材からの反射光を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。

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