JP4804204B2 - 記録材量測定方法、画像形成方法、記録材量測定装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体上の記録材の量を測定する記録材量測定方法、画像形成方法、記録材量測定装置、及び画像形成装置に関し、特に、画像形成装置が記録媒体に定着させる記録材の記録材量を測定する記録材量測定方法、画像形成方法、記録材量測定装置、及び画像形成装置に関する。

従来の複写機には、プリンタや複写機としての機能を有する共にネットワークに接続可能なＭＦＰ（Multi Function Printer）がある。このようなＭＦＰとネットワークを介して接続される装置間において、プリントされる画像の色合わせや、ＣＲＴ等の表示器上に表示される画像の色とプリントされる画像の色とを合わせることが多く行われている。従来、上述のような色合わせを行うために種々のカラーマネージメント手法が開示されている。

例えば、ＩＣＣ（International Color Consortium）プロファイルを用いたカラーマネージメントでは、プリンタや複写機などの装置独自のＩＣＣプロファイルを作成して、これに基づいて色合わせ（キャリブレーション又はキャラクタライゼーション）を行っている。具体的には、パーソナルコンピュータ（以下ＰＣという）において作成したプリントデータをＩＣＣプロファイルを用いて色変換し、このＩＣＣプロファイルに対応する装置に変換したデータを出力することにより、プリントされる画像の色とＰＣの表示器等で表される画像の色を合わせている。

また、従来、キャリブレーション用のプロファイルを作成するソフトウエアや測色器も提供されている。このため、ユーザがプリンタなどの画像形成装置から出力する色を目的の色にマッチングさせることができる環境が整いつつある。

従来のキャリブレーションとしては、ＩＣＣプロファイルの多次元ＬＵＴを用いた色変換を行わずに、階調性に関するガンマＬＵＴの内容を変更して所望の階調特性を得るキャリブレーションも行われている。

上述のように、カラーマネージメントは、同じ機種の複数の装置間や異なる機種の複数の装置間において、出力色の差を抑制することができる。その適用範囲は、上述のものばかりではない。例えば、オフセット印刷機で印刷される色にプリンタでプリントされる色を合わせることによりプリンタをオフセット印刷機による印刷の色校正に用いる場合にも、カラーマネージメントを適用することができる。オフセット印刷機とプリンタの各々のＩＣＣプロファイルを用意すれば、ＰＣのアプリケーション上で、例えば、図１８に示すようなカラーマネージメントが可能となる。

図１８に示すように、印刷機用ＩＣＣプロファイル５１０とプリンタ用ＩＣＣプロファイル５２０の内容は、測色器を用いたパッチ画像の色測定に基づき、印刷機及びプリンタに依存しない色空間、例えばＣＩＥ Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間に対応付けて夫々校正されている。これにより、印刷機で印刷する色とプリンタでプリントする色を一致させることができる。そして、カラーマネージメントモジュール（ＣＭＭ）５３０は、これらのプロファイルを用いて色変換を行うことによりプリントデータを作成することができる。

さらに印刷業界では、印刷機の出力デバイスの高付加価値化を追求している。例えば、特色を写真部に使用するなどの高付加価値化を進めている。ＣＭＹＫの基本色に加え、グレイインキやオレンジ、バイオレット等を配色し、粒状感が少なく色再現範囲が広い高品質印刷を達成している。インクジェットプリンタや電子写真プリンタにおいても高い印刷品質を達成するために、淡色や特色、更には光沢制御を行えるプリンタなども近年提供されている。

これら出力デバイスの高付加価値化には、測色器やプロファイル作成ソフトなどのカラーマネージメント技術の向上が必要ある。近年、１０色までのプロファイルを作成することができるソフトが提供されている。

一方、プリンタエンジンにおける色調整では、例えば特許文献１に記載されているように、単色の階調のパッチ画像を出力し、これをリーダ部で読み込んで濃度を算出し、所望のターゲット（濃度リニアや明度リニア等）になるように一次元ＬＵＴ（階調補正テーブル）を作成するという処理が行われている。上述の色調整においては、リーダ部から出射された白色光が出力パッチ画像に入射し、その乱反射光がＣＣＤセンサに入射してパッチ画像の画像濃度を検出している。

また、特許文献２に記載されているように、転写体にパッチ画像を形成し、正反射センサを用いて形成したパッチ画像のトナーの載り量（濃度）を検知し、検知した載り量をＬＵＴ又はＡＴＲにフィードバックして色調整を行う技術が開示されている。これにより、ユーザの手を煩わすことなく色の安定性が維持される。

さらに、特許文献３に記載されているように、乱反射センサと正反射センサの出力を演算することで、記録材使用量を最適な値に自動的にコントロールする技術が開示されている。

乱反射光を用いて検知することが困難である透明の記録材の量については、特許文献４に記載されているように、出力後の画像の正反射光量を用いてマクロ的な光沢度合いを検出して、記録材量をコントロールする技術が開示されている。

また、特色については、特許文献５に記載されているように、分光反射率データから記録材量（インキ盛り量）を算出する技術が開示されている。
特開平１１−７５０６７号公報 特開２００２−７２５７４号公報 特開２００３−２１５９８１号公報 特願２００４−９１６２７号公報 特開２００５−２８０３５８号公報

しかしながら、従来の色調整方法においては、ＣＭＹＫ、特色、透明全ての記録材量を検知するには、乱反射光及び正反射光を出力するセンサ光学構成に加えて、特色の記録材量検知用に乱反射光の分光反射率センサまでもが必要であった。このため、画像形成装置にこれらのセンサ全てを設ける必要があり、装置のコストが上昇し、また、センサを設置するために大きなスペースが必要となり、装置を大型化してしまう。

また、特許文献１に示されている記録材の光吸収を利用した濃度検知方法では、高濃度検知の精度に課題があった。この要因は２つに分類できる。１つは記録材の検知方法、もう１つは画像形成方法である。

検知方法が要因となる理由を、濃度算出方法を用いて説明する。濃度の測定は、下記数式を用いて行われる。尚、下記数式においては、Ｉ１は反射光強度を、Ｉ０は入射光強度を示す。

濃度＝−ｌｏｇ（Ｉ１／Ｉ０）
濃度１．０では入射光の１０％の光が返ってくるが、高濃度の２．０では１％の光しか反射していない。図１９は、記録材の濃度と検知輝度の関係を示す図であり、横軸が濃度、縦軸が検知輝度（１００×（Ｉ１／Ｉ０）％）を示す。図１９においては、読み取り分解能は８ビットに設定されている。図２０は、高濃度部に着目した濃度と検知輝度の関係を示す図である。図２０に示すように、高濃度部においては、検知輝度が０．５％ずれた場合には、即ち検知精度が０．５％ずれた場合には、濃度が０．１も異なる。このように、従来の記録材濃度の検知方法は、特に高濃度において精度良く記録材の濃度を検知することができなかった。

画像形成方法が要因となる理由は、トナーと定着システムにある。電子写真方式の場合、トナーが積層され、融解されて発色するわけだが、規定の記録材量を超えると濃度値が上がらなくなる（図２１参照）。規定以上の記録材量を超えると、簾（グロスムラ）、未定着画像、又はオフセットと呼ばれるトナーはがれ現象などが発生し、このため濃度値が上がらない。

このため、画像形成装置においては、画像の濃度を測定し、この濃度が所望の濃度となるように使用記録材量を調整して色調整を行っていたが、高濃度部における濃度検知の精度の低下、及び記録材使用量とのミスマッチが起きていた。

同様に、特許文献２〜５の記録材量の検知方法も、高濃度部における濃度検知の精度が低かった。

さらに、特許文献４に記載されている光沢度を用いた記録材量の検知方法では、紙の種類や定着条件、トナーの種類、電位設定の範囲などを最適化しなければ精度のよい記録材量の制御は難しい。この精度低下は、記録材使用量がばらつくことを意味する。記録材使用量が減少する場合には、濃度が薄くなるためダイナミックレンジが狭くなり、画質が低下する。一方、記録材使用量が増加する場合には、未定着画像のようなトナーが剥れる画像欠陥を発生させてしまう可能性がある。

上記背景から、規定の記録材使用量を維持するために高精度な記録材量算出方法の確立とその制御化が望まれていた。

本発明の目的は、高精度に記録材量を計測することができる記録材量測定方法、画像形成方法、記録材量測定装置、及び画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の記録材量測定方法は、記録媒体上の記録材の量を測定する記録材量測定方法であって、前記記録材が定着する前記記録媒体の紙種の情報を入手する記録媒体情報入手ステップと、前記記録媒体に定着された前記記録材にレーザ光を照射する光照射ステップと、前記照射されたレーザ光の反射光によって形成される結像の光強度分布を検出し、検出された光強度分布を用いて前記記録材の表面粗さを求める記録材表面粗さ検出ステップと、該記録材表面粗さ検出ステップで求めた前記記録材の表面粗さと、予め前記記録媒体の紙種毎に求めた当該記録媒体における前記録材量と表面粗さとの関係に基づいて前記記録材の量を算出する記録材量算出ステップとを備えることを特徴とする。

請求項３記載の記録材量測定方法は、記録媒体上の記録材の量を測定する記録材量測定方法であって、前記記録媒体及び前記記録媒体に定着された前記記録材にレーザ光を照射する光照射ステップと、前記照射されたレーザ光の反射光によって形成される結像を、前記記録材を含む領域と前記記録材を含まない領域とに分割し、該分割された２つの領域にそれぞれ対応する結像の光強度分布を検出し、検出された光強度分布を用いて前記記録材を含む領域及び前記記録材を含まない領域の表面粗さをそれぞれ求める表面粗さ検出ステップと、前記記録材を含まない領域の表面粗さと、前記記録材を含む領域の表面粗さとの差分を求める表面粗さ比較ステップと、求めた表面粗さの差分と、適用する画像形成装置に対応して予め求められた当該画像形成装置における記録材を含まない領域の表面粗さと前記記録材を含む領域の表面粗さにおける最適差分と記録材量との関係に基づいて前記記録材の量を算出する記録材量算出ステップとを備えることを特徴とする。

請求項５記載の画像形成方法は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の記録材量測定方法を備える画像形成方法であって、前記算出された記録材量に基づいて、前記記録媒体に画像を形成するために前記記録媒体に定着する前記記録材の量を制御する記録材量制御ステップを備えることを特徴とする。

請求項８記載の記録材量測定装置は、記録媒体上の記録材の量を測定する記録材量測定装置であって、前記記録材が定着する前記記録媒体の紙種の情報を記憶する記録媒体情報記憶手段と、前記記録媒体に定着された前記記録材にレーザ光を照射する光照射手段と、前記照射されたレーザ光の反射光によって形成される結像の光強度分布を検出し、検出された光強度分布を用いて前記記録材の表面粗さを求める記録材表面粗さ検出手段と、該記録材表面粗さ検出手段で求めた前記記録材の表面粗さと、予め前記記録媒体の紙種毎に求めた当該記録媒体における記録材量と表面粗さとの関係に基づいて前記記録材の量を算出する記録材量算出手段とを備えることを特徴とする。

請求項１０記載の記録材量測定装置は、記録媒体上の記録材の量を測定する記録材量測定装置であって、前記記録媒体及び前記記録媒体に定着された前記記録材にレーザ光を照射する光照射手段と、前記照射されたレーザ光の反射光によって形成される結像を、前記記録材を含む領域と前記記録材を含まない領域とに分割し、該分割された２つの領域にそれぞれ対応する結像の光強度分布を検出し、検出された光強度分布を用いて前記記録材を含む領域及び前記記録材を含まない領域の表面粗さをそれぞれ求める表面粗さ検出手段と、前記記録材を含まない領域の表面粗さと、前記記録材を含む領域の表面粗さとの差分を求める表面粗さ比較手段と、求めた表面粗さの差分と、適用する画像形成装置に対応して予め求められた当該画像形成装置における記録材を含まない領域の表面粗さと前記記録材を含む領域の表面粗さにおける最適差分と記録材量との関係に基づいて前記記録材の量を算出する記録材量算出手段とを備えることを特徴とする。

請求項１２記載の画像形成装置は、請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の記録材量測定装置を備える画像形成装置であって、前記算出された記録材量に基づいて、前記記録媒体に画像を形成するために前記記録媒体に定着する前記記録材の量を制御する記録材量制御手段を備えることを特徴とする。

本発明によれば、高濃度部においても、また、透明トナーや特色の記録材に対しても精度良く記録材量を測定することができる。これにより、記録媒体に定着する記録材の濃度を所望の濃度に精度良く制御することができ、所望の画像を形成することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

本発明の第１の実施の形態に係る記録材量測定方法について以下に説明する。

まず、本発明の第１の実施の形態に係る記録材量測定方法を実行する記録材量測定装置について図１，２を参照しながら説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る記録材量測定方法を実行する記録材量測定装置１００の概略構成を示す図であり、図２は、図１の記録材量測定装置１００の内部構成を示すブロック図である。

記録材量測定装置１００は、図１に示すように、レーザスペックルセンサユニット２００と、ＰＣ３００とを備える。レーザスペックルセンサユニット２００と、ＰＣ３００とは互いに通信可能に接続されている。

レーザスペックルセンサユニット２００は、画像形成装置の出力画像の濃度、つまりトナー等の記録材Ｐの量（以下、記録材量という）を決定する、所謂キャリブレーションを実行するために使用されるセンサである。

レーザスペックルセンサユニット２００は、図２に示すように、レーザダイオード２０１（以下、ＬＤという）と、ＬＤ２０１を制御するＬＤドライバ回路２０２と、ＣＣＤセンサ２０３と、ＣＣＤセンサ２０３を制御するＣＣＤドライバ回路２０４と、レンズ２０５と、演算ユニット２０６とを備える。

レーザスペックルセンサユニット２００において、ＬＤ２０１から出力されたレーザビームは不図示のレンズ等でビームスポット径が１０ｍｍ程度に広げられ、照射対象、例えば記録媒体に形成された記録材Ｐに照射スポットＳを形成する。記録材Ｐにはミクロな凹凸があるため、レーザビームはその凹凸によって記録材Ｐの属性（凹凸等）に依存して照射スポットＳにおいてランダムに散乱される。

照射スポットＳにおいて散乱されたレーザ光は自由空間を伝達し、レンズ２０５によってＣＣＤセンサ２０３上に結像され、結像Ｆを形成する。ＣＣＤセンサ２０３の受光面においては、レーザ散乱光同士が干渉し合うため、結像Ｆは、ランダムな斑点模様（以下、スペックルパターンと呼ぶ）となる。ＣＣＤセンサ２０３は、結像Ｆの光強度分布を電気信号に変換し、演算ユニット２０６に出力する。

演算ユニット２０６は、図２に示すように、外部とデータの送受信を行うためのＩ／Ｏポート２０７と、Ａ／Ｄ変換部２０８と、解析部２０９と、メモリ部２１０と、ＣＰＵ２１１とを備える。

Ｉ／Ｏポート２０７は、ＬＤドライバ回路２０２及びＣＣＤドライバ回路２０４に接続されており、ＬＤドライバ回路２０２及びＣＣＤドライバ回路２０４を制御する制御信号等を送受信する。また、Ｉ／Ｏポート２０７はＰＣ３００のＣＰＵに接続されており、ＰＣ３００との間で制御信号等を送受信する。

Ａ／Ｄ変換部２０８は、ＣＣＤセンサ２０３が検出した結像Ｆの光強度分布を示す電気信号をデジタル信号にＡ／Ｄ変換する。解析部２０９は、Ａ／Ｄ変換された結像Ｆの光強度分布を示すデジタル信号からスペックルパターンの特徴を後述するように解析する。

メモリ部２１０は、揮発性メモリと不揮発性メモリとを内蔵しており、各種のデータを記憶する。ＣＰＵ２１１は、メモリ部２１０の不揮発性メモリに格納された制御プログラムの内容に従ってスペックルセンサユニット２００の各構成要素を制御する。例えば、Ｉ／Ｏポート２０７を介してＰＣ３００から制御信号を受信し、この制御信号に基づいて、記録材量の検知の開始、記録材量の検知結果の送信、及び記録材量の検知の終了等を実行する。

ＰＣ３００は、図２に示すように、ＰＣ３００の各構成要素を制御するＣＰＵ３０１と、表示部３０２と、操作部３０３と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）３０４と、メモリ３０５とを備える。

次いで、スペックルセンサユニット２００の動作について説明する。

スペックルセンサユニット２００においては、上述のように、ＬＤ２０１から記録材Ｐにレーザ光を照射し、レンズ２０５によってこの反射光をＣＣＤセンサ２０３に結像させ、ＣＣＤセンサ２０３に形成された結像Ｆの光強度分布（スペックルパターン）を検出する。そして、検出した光強度分布を解析部２０９において解析し、後述するＳｃ値を算出し、このＳｃ値に基づいて記録材Ｐの記録材量を算出する。以下、具体的に説明する。

本実施の形態においては、ＣＣＤセンサ２０３は、Ｎ個の画素から構成されているものとする。ここで、ＣＣＤセンサ２０３の画素のうちｎ番目の画素によって検出される光強度をＩｎとすると、ＣＣＤセンサ２０３の全画素の検出する光強度Ｉの平均値＜Ｉ＞は、下記数式１で算出される。

記録材Ｐの表面が非常にざらついている場合、ＣＣＤセンサ２０３により検出される結像Ｆの光強度分布は、図３（Ａ）に示すようになる。つまり、平均値＜Ｉ＞に対して、各画素の検出する光強度Ｉｎが大きくばらつくことになる。

一方、記録材Ｐの表面が非常に滑らかな場合は、ＣＣＤセンサ２０３により検出される結像Ｆの光強度分布は、図３（Ｂ）に示すようになる。即ち、平均値＜Ｉ＞に対して各画素の検出する光強度Ｉｎのばらつきは相対的に小さくなる。

これを利用して、解析部２０９においては、下記の数式２で表されるＳｃ値を算出し、このＳｃ値に基づいて後述するように、記録材Ｐの記録材量を算出する。

上記数式２において、Ａは所定の定数である。数式２に示すように、Ｓｃ値は、ＣＣＤセンサ２０３の各画素が検出する光強度Ｉｎと平均光強度＜Ｉ＞との差分量の平均値の平均光強度＜Ｉ＞に対する割合に比例（比例定数Ａ）した値である。ここで、上述のように、平均値＜Ｉ＞に対する各画素の検出する光強度Ｉｎのばらつきは、記録材Ｐの表面粗さに対応するので、Ｓｃ値は、記録材Ｐの表面粗さを示す。このため、所定の定数Ａは、例えば、記録材の表面粗さと、ＣＣＤセンサ２０３の各画素が検出する光強度Ｉｎと平均光強度＜Ｉ＞との差分量の平均光強度＜Ｉ＞に対する割合との比を表す値に設定されている。この定数Ａは、予め実験等によって設定されている。

Ｓｃ値が大きい場合、照射スポットＳにおける記録材Ｐの表面は粗いことを示している。一方、Ｓｃ値が小さい場合、照射スポットＳにおける記録材Ｐの表面は滑らかであることを示している。

上述のように解析部２０９において算出されたＳｃ値等の解析データは、ＣＰＵ２１１を介してメモリ部２１０に格納される。

ＰＣ３００は、レーザスペックルセンサ２００を制御すると共に、演算ユニット２０６から受信するデータと、ＨＤＤ３０４内に格納されているデータと比較し、記録材Ｐの記録材量を算出する。ＨＤＤ３０４に格納されているデータとは、予め表示部３０２や操作部３０３のポインティングデバイス等から入力されたデータ等であり、記録材Ｐが定着された記録媒体の紙種の情報や、画像形成装置の情報等である。ＰＣ３００は、ＨＤＤ３０４内のこれらの情報と算出されたＳｃ値とに基づいて、記録材Ｐの記録材量を算出する。以下に、記録材Ｐの記録材量の算出方法を具体的に説明する。

記録材量測定装置１００における記録材Ｐの記録材量の算出は、予め設定した記録材量とＳｃ値との関係から、上述のように算出したＳｃ値に対応する記録材量を検索することにより行う。

記録材量、例えばトナーの載り量と、Ｓｃ値とは、図４に示すような関係を有する。図４は、普通紙に定着された記録材の記録材量（トナーの載り量）とＳｃ値との関係を示している。つまり、普通紙は表面が粗いため、トナーがあまり存在しない場合には、即ち記録材量が少ない場合には、Ｓｃ値が高く、記録材量が多くなるにつれてＳｃ値が低くなり、適量値近傍でＳｃ値が最小となる。そして、更に記録材量が多くなると、未定着画像やオフセット画像などが発生するため、Ｓｃ値が再び高くなる。

本実施の形態においては、画像形成装置を用いて任意の記録材量の記録材を記録媒体に定着させ（図５参照）、この記録材のＳｃ値を記録材量測定装置１００によって算出し、設定された記録材量と対応するＳｃ値との関係を示すＳｃ値データ（図４参照）を作成する。そして、このＳｃ値データをＰＣ３００のＨＤＤ３０４に格納しておく。Ｓｃ値データは、例えばテーブルデータやマップデータである。また、記録媒体の種類によって記録媒体の表面粗さ等の属性が異なるため、記録媒体の種類によって記録材量と対応するＳｃ値との関係が異なる。このため、記録媒体の種類毎にＳｃ値データを作成し、これをＨＤＤ３０４に格納する。本実施の形態においては、記録媒体Ａと記録媒体ＢのＳｃ値データがＰＣ３００のＨＤＤ３０４に格納されているものとする。

Ｓｃ値データは、例えば、図５に示すように、所定の単色に対して、所定数、例えば７個の異なる記録材量のパッチ画像を形成し、このパッチ画像を記録材量測定装置１００によって読み込んで、各Ｓｃ値を算出し、記録材量と対応するＳｃ値との関係を補間演算等によって算出される。

また、ＰＣ３００のＨＤＤ３０４には、図６に示すように、画像形成装置において所定の色の標準出力において形成される記録材の記録材量を最適にする最適Ｓｃ値が、画像形成装置及び記録媒体の種類毎に設定された最適Ｓｃ値データが格納されている。尚、標準出力とは、後述するように、画像形成装置における所定の単色の最適記録材量を使用した出力物を指す。

所定の色の標準出力において出力される記録材量の最適値は、記録材を出力する画像形成装置の機種によって異なる。これは、色再現範囲、最大載り量、定着性、表面特性等が画像形成装置の種類によって異なるためである。また、上述のように、記録媒体の種類によって記録材量とＳｃ値との関係は異なる。このため、図６に示すように、画像形成装置及び記録媒体の種類毎の最適Ｓｃ値が設定された最適Ｓｃ値データがＨＤＤ３０４に格納されている。

尚、本実施の形態においては、４種類の画像形成装置（プリンタＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）において２種類の記録媒体（記録媒体Ａ，Ｂ）に対して所定の色の記録材の標準出力の最適なＳｃ値が設定された最適Ｓｃ値データがＰＣ３００のＨＤＤ３０４に格納されているものとする。

図６において、最適Ｓｃ値に±の符号が追加されているが、記録材量とＳｃ値の関係の傾きを示している。具体的には、図７に示すように、記録材量とＳｃ値との関係線は上述したように下に凸の２次曲線を示すが（図４参照）、Ｓｃ値がこの関係線の底値（変曲点）に位置しない場合は、対応する記録材量が２つ存在し、Ｓｃ値を指定しても最適記録材量が１つに設定されないからである。即ち、記録材量が少ないものと多いものとが算出されてしまう。このため、Ｓｃ値に符号を付けることにより、１つの記録材量を指定することができる。

記録材量測定装置１００において実行される記録材量測定処理について図８を参照して以下に説明する。図８は、記録材量測定装置１００において実行される記録材量測定処理のフローチャートである。

本処理は、ユーザがＰＣ３００の操作部３０３等において記録材量測定処理の開始を指示する操作を行うことにより開始される。まず、レーザスペックルセンサユニット２００において、ＬＤ２０１がレーザ光を出力し、記録材量を測定したい記録材Ｐに対してレーザ光を照射する（ステップＳ１）。レーザ光が照射されると、レンズ２０５を介して記録材Ｐからの反射光がＣＣＤセンサ２０３の受光面に結像し、結像Ｆが形成される。そして、ＣＣＤセンサ２０３が結像Ｆの光強度分布を検出し（ステップＳ２）、検出された光強度分布を示す信号をＡ／Ｄ変換部２０８がデジタル信号に変換し、この信号から解析部２０９が上述のように数式２を用いて記録材ＰのＳｃ値を算出する（ステップＳ３）。

次いで、算出したＳｃ値をＰＣ３００に出力し、ＰＣ３００において、ＣＰＵ３０１がＨＤＤ３０４内から記録材Ｐが定着されている記録媒体に対応するＳｃ値データを検索する（ステップＳ４）。ステップＳ４においては、例えば、予めユーザによって操作部３０３等から入力された記録媒体情報に基づいて、記録材Ｐが定着されている記録媒体に対応するＳｃ値データを検索する。次いで、ステップＳ４において検索されたＳｃ値データから、ステップＳ３において算出したＳｃ値に対応する記録材量値を検索し（ステップＳ５）、これを例えば表示部３０２に表示し、本処理を終了する。

尚、ステップＳ５においては、ステップＳ３において算出したＳｃ値の傾き、即ちＳｃ値グラフにおける傾きを考慮する。これにより、算出したＳｃ値に対応する記録材量が１つ決定される。ステップ５においては、例えば、図５に示すように、記録材量を測定したいパッチ画像を含む複数の異なる記録材量のパッチ画像を形成し、これを読み込むことにより傾きを検出する。傾きの検出方法としては、例えば、次に検出するパッチのＳｃ値が大きい値か小さい値かを判別して簡易的に算出すればよい。図７においては、１〜４までのパッチがマイナスの傾きを持つＳｃ値を、それ以降はプラスの傾きのＳｃ値を持つ。

上述のように、本発明の第１の実施の形態に係る記録材量測定方法によれば、記録材量の表面属性に応じて形成されるレーザスペックルのスペックルパターンを検出し、数式２を用いて精度良くスペックルパターンに対応する表面粗さを算出する。そして、記録材の表面粗さは記録材量に対応するため、算出した表面粗さから精度良く記録材量を算出することができる。このように、記録材量測定装置１００は、記録材の表面粗さを精度良く検出することができ、このため、精度良く記録材量を測定することができる。また、一般的な記録材のみならず、特色や透明な記録材においても表面粗さに記録材量は対応するため、これらの記録材においても記録材量測定装置は表面粗さを精度良く検出することができる。このため、記録材量測定装置１００は、従来のような、記録材の色情報に基づいて記録材量を検出するものに比べて、一般的な記録材のみならず、特色や透明な記録材に対しても精度良く記録材量を測定することができる。

尚、説明を分かり易くするために、記録材量測定装置１００は記録媒体Ａと記録媒体Ｂの２種類の記録媒体のＳｃ値データ（図４参照）を備えるものとしたが、記録材量測定装置１００はより多くの種類の記録媒体のＳｃ値データを備えていてもよい。これにより、より多くの種類の記録媒体に対して精度良く記録材量の測定を行うことができる。また、記録材量測定装置１００は４種類の画像形成装置（プリンタＡ〜Ｄ）の２種類の記録媒体（記録媒体Ａ，Ｂ）に対する最適Ｓｃ値データ（図６）を備えるものとしたが、記録材量測定装置１００はより多くの種類の画像形成装置及び記録媒体の最適Ｓｃ値データを備えていてもよい。これにより、より多くの種類の画像形成装置及び記録媒体に対して精度良く記録材量の測定を行うことができる。

また、記録材量測定装置１００は、後述するように記録材量を最適な記録材量に調整する機能を有してもよい。

次いで、記録材量測定装置１００の備える画像形成装置について説明する。図９は、記録材量測定装置１００を備える画像形成装置４００の概略構成を示す断面図である。

画像形成装置４００は、電子写真方式の４色フルカラーのレーザビームプリンタである。画像形成装置４００は、図９に示すように、マゼンタ、シアン、イエロー、及びブラックの各色の画像を形成する、４個の画像形成ステーションが設けられている。

画像形成ステーションは、図９に示すように、同図において時計回りに回転自在に支持された像但持体である電子写真感光体（以下、感光ドラムという）１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを備えている。感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、所定のプロセススピード（周速度）で同図において時計回りに回転される。感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの周囲には、その回転方向に順に、一次帯電器２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、露光装置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、転写帯電器５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ、クリーニング装置６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ等を備えている。尚、以下の説明では、上述の各部材や装置を総称して呼ぶ場合や色を区別する必要がない場合には、単に、感光ドラム１、一次帯電器２、露光装置３、現像装置４、転写帯電器５、クリーニング装置６のように記す。

現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄとクリーニング装置６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄとの間における感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの下方には、これらに接するようにして転写ベルト１７が配設されている。転写ベルト１７は、用紙や透明フィルム等の記録媒体を表面に担持して矢印Ｒ１７方向に回転し、記録媒体を各感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに順次搬送する。各画像形成ステーションにおいて感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上に形成されたトナー像は、転写帯電器５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄによって、転写ベルト１７上の記録媒体に順次に転写される。

さらに、画像形成装置４００には、複数の給紙部、つまり給紙カセット１２，１３，１４、及び図９中矢印Ｒ１１方向に引き出し可能な手差し給紙トレイ１１、更に大容量ペーパデッキ１５が設けられている。記録媒体は、これら給紙部のうちのいずれかから給紙ローラ、搬送ローラ、レジストローラ１６を介して転写ベルト１７に供給される。

記録媒体は、転写ベルト１７上に支持されて各画像形成ステーションを通過する過程で、感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上に形成された各色のトナー像が順次に転写される。この転写工程が終了すると、記録媒体は分離帯電器１８によって転写ベルト１７から分離されて、記録媒体案内手段となる搬送ベルト１９により定着装置２０に搬送される。

定着装置２０は、回転自在に支持された定着ローラ２１と、この定着ローラ２１に圧接しながら回転する加圧ローラ２２と、離型剤供給塗布手段である離型剤塗布装置２３と、ローラクリーニング装置とを備えている。定着ローラ２１及び加圧ローラ２２の内側にはハロゲンランプなどのヒータ（不図示）がそれぞれ配設されている。定着ローラ２１及び加圧ローラ２２には夫々サーミスタ（不図示）が接触されており、温度調節装置（不図示）を介して夫々のヒータへ印加する電圧を制御することにより、定着ローラ２１及び加圧ローラ２２の表面温度調節を行っている。加圧ローラ２２の加圧値、及び定着ローラ２１の表面温度は、定着制御機構２５により可変になっている。

定着ローラ２１と加圧ローラ２２とを駆動する駆動モータ（不図示）には、記録媒体の搬送速度、すなわち記録媒体の表裏両面を加圧・加熱する定着ローラ２１と加圧ローラ２２との回転速度を制御する速度制御装置２７が接続されている。これにより、記録媒体の表面上の未定着トナー像は溶融して定着され、記録媒体上にフルカラー画像が形成される。このフルカラー画像が定着された記録媒体は、分離爪（不図示）によって加圧ローラ２２から分離されて、排紙トレイ２４上に排出される。

図９に示す画像形成装置４００の上部には、原稿読み取り部２８、操作ディスプレイ２９が配設されている。原稿読み取り部２８は、原稿台（不図示）に載置された原稿を光学的に走査して読み取ることにより、各色の画像信号を得る。また、操作ディスプレイ２９は、ユーザからのコマンド入力や、ユーザ（操作者）への装置の状態報知等が行われる。

また、画像形成装置４００は、図１の記録材量測定装置１００を備える。記録材量測定装置１００は、図９に示すように画像形成装置４００に通信可能に接続されている。画像形成装置４００においては、記録材量測定装置１００を用いて、記録材量調整処理を実行することにより標準出力時の記録材量を調整することができる。以下、記録材量調整処理について説明する。

記録材量調整処理においては、特開平６−１１９３６公報に開示されているように、所望の帯電電位並びに現像電位を決定する電位制御を実行する。具体的には、各露光装置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの出力するレーザ光のレーザパワー（以下、ＬＰＷという）の標準値において、出力される記録材の記録材量が所望の値となるように、帯電条件を調整する。

本処理においては、まず、画像形成装置４００が、記録材量（トナーの載り量）が異なる複数のパッチ画像を出力する。例えば、図５に示すように、標準値のＬＰＷ、及びＬＰＷの標準値に対して１０％毎に±３０％の範囲内のＬＰＷ値によって所定の単色のパッチ画像を出力する。即ち、標準値に対して３０％down、２０％down、１０％down、標準値、標準値に対して１０％up、２０％up、３０％upのＬＰＷ値によって所定の色の７種類の記録材量（濃度）のパッチ画像を作成する。尚、ＬＰＷの標準値とは、上記図５のパッチ画像の構成上プラス方向とマイナス方向に１０％ずつ３０％まで変化させるため、８ビットにおける１２８レベル（８０ヘキサ）程度が望ましい。

次いで、このパッチ画像を、レーザスペックルセンサ２００によって読み込み、各パッチ画像のＳｃ値を算出して、ＬＰＷの標準値において所望の記録材量の画像が形成されるようにＬＰＷの標準値を変更する。

つまり、レーザスペックルセンサ２００は算出した各パッチ画像のＳｃ値と対応するＬＰＷ値をＰＣ３００に送信する。ＰＣ３００は、レーザスペックルセンサ２００からの受信情報に基づいて、Ｓｃ値とＬＰＷ値の関係を算出し、図６で示した最適Ｓｃ値に対応するＬＰＷ値を検索する。このＬＰＷ値の検索においては、最適Ｓｃ値の傾き（±）を考慮する。ＰＣ３００において算出されるＬＰＷ値とＳｃ値との関係は、図７のＳｃ値と記録材量との関係を示すグラフと類似した特性をもち、記録材量の変わりにＬＰＷの強度（ＬＰＷ値）が関係してくる。このため、Ｓｃ値の傾きによって異なるＬＰＷ値が存在し、Ｓｃ値の傾きを指定する必要がある。また、最適Ｓｃ値に対応するＬＰＷ値の算出は、例えば、図５のパッチ画像の検出結果であるＳｃ値と対応するＬＰＷ値を用いて各種の補間演算によって実行される。

尚、上述のように、Ｓｃ値はパッチ画像が形成される記録媒体の種類によって異なり、最適Ｓｃ値は画像形成装置の種類によって異なるため、上述の標準ＬＰＷ値の算出においては、パッチ画像が形成された記録媒体の種類、及びパッチ画像を形成した画像形成装置の種類を指定する必要がある。

以上の結果から、予め設定されている最適Ｓｃ値となるようなＬＰＷ値が算出されて、これを標準ＬＰＷ値に設定することによって、最適な記録材量を決定することができる。また、ＬＰＷ値は、標準ＬＰＷ値に対して、±３０％の幅に設定されており、標準ＬＰＷ値の設定によってＬＰＷ値の幅が設定され、最大及び最小ＬＰＷ値が設定される。これにより、最大及び最小記録材量が設定される。

以下、記録材量調整処理について図１０を参照しながら詳細に説明する。図１０は、画像形成装置４００において実行される記録材量調整処理のフローチャートである。

本処理は、ユーザがＰＣ３００の操作部３０３等において記録材量調整処理の実行を指示する操作を行うことにより開始される。まず、画像形成装置４００が上述のように、所定の色の露光装置３のＬＰＷ値を変更する電位制御を実施する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１においては、上述のように、図５のパッチ画像を形成するために、上記所定の色の露光装置３のＬＰＷ値を、ＬＰＷの標準値の３０％down、２０％down、１０％down、標準値、標準値の１０％up、２０％up、３０％upに順次設定して所定の大きさで所定の間隔に対応する感光ドラム１を露光する。

次いで、所定の記録媒体を給紙し、この記録媒体上にステップＳ１１において露光された静電潜像に対応するパッチ画像を形成し、排紙トレイに出力する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２により、図５に示すように、濃度（記録材量）の異なる例えば７種類のパッチ画像が形成される。

次いで、出力された記録媒体をレーザスペックルセンサ２００の読み取り位置に搬送する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３においては、出力された記録媒体をユーザが手動でレーザスペックルセンサ２００の読み取り位置まで搬送する。または、図示しない自動搬送装置を画像形成装置４００に取り付けて、この自動搬送装置によって出力された記録媒体をレーザスペックルセンサ２００の読み取り位置に搬送するようにしてもよい。これにより、ユーザの負荷が低減される。

レーザスペックルセンサ２００の読み取り位置に出力された記録媒体が搬送されると、記録媒体に形成されたパッチ画像の読み取りを順次開始する（ステップＳ１４）。レーザスペックルセンサ２００は形成された全パッチ画像を読み取ると、解析部２０９において各パッチ画像のＳｃ値を上述のよう（図８参照）に算出する（ステップＳ１５）。レーザスペックルセンサ２００は、各パッチ画像のＳｃ値を算出すると、算出したＳｃ値をパッチ毎にＰＣ３００に送信する（ステップＳ１６）。このとき、レーザスペックルセンサ２００は、ＰＣ３００に対して、各パッチ画像に対応するＬＰＷ値も算出したＳｃ値に対応付けて送信する。

ＰＣ３００は、レーザスペックルセンサ２００からＳｃ値を受信すると、パッチ画像が形成された上記所定の記録媒体の種類を検出する（ステップＳ１７）。ステップＳ１７における記録媒体の種類の検出は、操作部３０３のキーボードやポインティングデバイス等を用いてユーザによって入力された記録媒体条件を検索することにより行う。または、画像形成装置４００から記録媒体の種類を示す情報を受信することによって行うこともできる。

次いで、ＰＣ３００は、画像形成装置４００の種類を検出する（ステップＳ１８）。ステップＳ１８における画像形成装置の種類の検出は、操作部３０３のキーボードやポインティングデバイス等を用いてユーザによって入力された画像形成装置条件を検索することにより行う。または、画像形成装置４００からその種類を示す情報を受信することによって行うこともできる。

次いで、ＰＣ３００は、ＨＤＤ３０４に格納されている最適Ｓｃ値データ（図６）からステップＳ１７，Ｓ１８において検出した記録媒体及び画像形成装置の種類に対応する最適Ｓｃ値を検索する（ステップＳ１９）。

そして、ステップＳ１６において受信したＳｃ値及びＬＰＷ値の関係から、最適Ｓｃ値に対応するＬＰＷ値を算出する（ステップＳ２０）。ステップＳ２０においては、具体的には、受信したＳｃ値とＬＰＷ値との関係を種々の補間演算を行って算出し、算出したＳｃ値とＬＰＷ値との関係から、最適Ｓｃ値に対応する最適ＬＰＷ値ををその傾きを考慮して算出する。

次いで、ステップＳ２０において算出したＬＰＷ値を画像形成装置４００に出力し、画像形成装置４００において、受信したＬＰＷ値を上記所定の色の露光装置３の標準ＬＰＷ値に設定し（ステップＳ２１）、本処理を終了する。ステップＳ２１においては、算出したＬＰＷ値を画像形成装置４００に出力することなく、ＰＣ３００の表示部３０２に表示することにより、ユーザに通知するようにしてもよい。この場合、ユーザが手動で画像形成装置４００の標準ＬＰＷ値を表示部３０２に表示されたＬＰＷ値に変更する。

上述のように、画像形成装置４００によれば、記録材量測定装置１００を用いて異なるＬＰＷ値によって形成された所定の色の記録材の複数のパッチ画像のＳｃ値を算出し、算出したＳｃ値に基づいて最適ＬＰＷ値を算出している。このため、従来のような、記録材の色情報に基づいて記録材量を検出するものに比べて、一般的な記録材のみならず、特色や透明な記録材に対しても精度良く記録材量を検出することができ、最適なＬＰＷ値を設置することができる。このため、画像形成装置４００の出力画像を最適な記録材量で形成することができ、高品質にすることができる。

また、記録媒体の種類、及び画像形成装置の種類に対応する最適Ｓｃ値を設定して、記録媒体及び画像形成装置の種類に応じて最適Ｓｃ値を検出しているため、記録媒体及び画像形成装置の種類に応じて最適な記録材量の設定を行うことができる。従って、画像形成装置４００の出力画像をより最適な記録材量で形成することができる。

また、上記記録材量調整処理により、画像形成装置４００の標準ＬＰＷの値が、最適な記録材量の画像が形成される値に設定される。このため、画像形成装置４００の構成部材の経時劣化等によって、設定されている標準ＬＰＷ値において最適な記録材量の画像が形成されなくなった場合においても、自動的に最適記録材量となるような標準ＬＰＷ値を設定することができる。このため、ユーザは容易にキャリブレーションを実行することができる。また、記録材量調整処理を所定の周期で自動的に実行するように設定することにより、構成部材の経時劣化等による出力画像の劣化の発生を抑制することができる。

次いで、本発明の第２の実施の形態に係る記録材量測定方法について説明する。本実施の形態に係る記録材量測定方法は、上記第１の実施の形態に対して、記録材部分のＳｃ値のみを検出するだけではなく、記録材部分周辺の記録媒体のＳｃ値も検出する点が異なる。以下、第１の実施の形態に対して異なる部分のみ説明する。

上記第１の実施の形態においては、記録材部のＳｃ値のみを使用して記録材量を算出している。記録媒体に定着された記録材の表面粗さは、下地の記録媒体の粗さの影響を無視することはできない。本実施の形態においては、記録材の下地の粗さを予め設定する。尚、図６に示したように、記録媒体毎に最適Ｓｃ値を変えているのは、下地の粗さがそもそも違うためである。

本実施の形態においては、記録媒体情報をユーザが入力しなくてもよい構成を有しており、ユーザの作業効率を向上させることができる構成になっている。以下に、本発明の実施の形態に係る記録材量測定装置、及びこの記録材量測定装置を備える画像形成装置の動作について説明する。尚、第１の実施の形態と同一の構成には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみ説明する。

ユーザから記録材量検知の指示を受けると、ＰＣ３００は、レーザスペックルセンサ２００にてパッチ画像とその周辺部を読み取る。本実施の形態においては、レーザスペックルセンサ２００は、レーザ光の照射スポットが図１１に示すように、記録材とその周辺の下地（記録媒体）とを含む大きさとなるように設定されている。次いで、読み取ったスペックルパターンを、図１１に示すように２つのエリアＡ１とＡ２に分割する。即ち、記録材（パッチ画像）が定着されていない下地エリアである余白エリアＡ１と、記録材が定着されたパッチエリアＡ２とに分割する。

次いで、余白エリアＡ１及びパッチエリアＡ２の夫々に対するＳｃ値を、レーザスペックルセンサユニット２００の解析部２０９において上記第１の実施の形態で説明したように算出する。そして、算出した余白エリアＡ１に対するＳｃ値（Ｓｃ（Ａ１））からパッチエリアＡ２に対するＳｃ値（Ｓｃ（Ａ２））を減算して、Ｓｃ差（Ｓｃ（Ａ１）−Ｓｃ（Ａ２））を算出する。そして、図６の最適Ｓｃ値データに代えて、図１２に示す各画像形成装置（プリンタＡ〜Ｄ）に対応して予め設定された最適Ｓｃ差データを用いて、最適Ｓｃ差に対応するＬＰＷ値を、図１０の記録材量調整処理と同様に算出する。即ち、図５に示すようなパッチ画像を作成し、これを記録材量測定装置１００で読み込んで、各パッチエリア及び余白エリアのＳｃ値を算出し、Ｓｃ差を算出する。そして、算出したＳｃ差と対応するパッチ画像のＬＰＷ値との関係を算出する。次いで、図１２の最適Ｓｃ差データから画像形成装置４００の種類に対応する最適Ｓｃ差を検索し、検索した最適Ｓｃ差に対応するＬＰＷ値を上記算出したＳｃ差とＬＰＷ値との関係から検出する。そして、検出したＬＰＷ値を画像形成装置４００の所定の色の標準ＬＰＷ値に設置する。尚、最適Ｓｃ差データはＰＣ３００のＨＤＤ３０４に格納しておく。

このように、記録材量調整処理において、ユーザは記録材の種類を示す情報を入力する必要がなく、記録材量調整処理を容易にすることができる。また、上記第１の実施の形態と同様の効果も得ることができる。

また、本実施の形態の第１の変形例として、Ｓｃ（Ａ１）を記録媒体の種類を検知するために用いることもできる。この場合、図１３に示すように、画像形成装置及び記録媒体の種類毎に所定の色の記録材の最適Ｓｃ値と、各記録媒体のＳｃ値（余白Ｓｃ値）とが設定されたデータをＨＤＤ３０４に記憶しておく。そして、検出したＳｃ（Ａ１）値に合致もしくは最も近いＳｃ値の記録媒体の種類を選択し、この記録媒体の種類に対応する最適Ｓｃ値に関して上記図１０の記録材量調整処理を実行して、この最適Ｓｃ値に対応するＬＰＷ値を算出する。そしてこのＬＰＷ値を上記所定の色の標準ＬＰＷ値に設定する。これにより、上述の形態と同じ効果が得られる。

さらに、本実施の形態の第２の変形例として、以下のように構成することができる。上述のようにＳｃ差を算出しても、余白エリアのＳｃ値を用いているため、記録媒体の実際に記録材が定着された部分のＳｃ値を用いておらず、余白Ｓｃ値は予測に過ぎない。これに対して、パッチ画像を記録媒体に形成する前に、レーザスペックルセンサ２００で記録媒体のパッチエリアのＳｃ値を読み取り、パッチ画像形後にパッチ画像のＳｃ値を読み取る。即ち、パッチ画像に踏まれてしまう下地そのもののＳｃ値と、その上に形成されたパッチ画像のＳｃ値との差分を算出し、この算出されたＳｃ差を用いて上述の処理を実行する。これにより、より高精度に記録材量の算出を行うことができる。また、この場合は、照射スポットＳの大きさはパッチ画像を覆うことができる大きさであればよい。

次いで、本発明の第３の実施の形態について説明する。

本実施の形態は、上記第１の実施の形態に対して、レーザスペックルセンサ２００における検出したスペックルパターンの解析方法が異なるものである。以下、上記第１の実施の形態に対して同じ構成部材には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分のみ説明する。

本実施の形態においては、粗さ情報（Ｓｃ値）ではなく、２次元的に検知されるレーザスペックルのスペックルパターンの光強度分布図を用いて記録材量を算出する。

第１の実施の形態及び第２の実施の形態において説明したように、記録媒体上に形成された記録材のスペックルパターンは、記録材量に応じて変化する。記録材量が少ない場合には記録材のスペックルパターンに記録媒体のスペックルパターンが一部保存され、記録材量が多い場合には全く別のスペックルパターンが現れる。このように、記録材量に応じて記録材のスペックルパターンが変化することを利用して記録材量を算出する。

スペックルパターンは、ＣＣＤセンサ２０３によって２次元的に検出されている。ＣＣＤセンサ２０３の感度は８ビット（２５６階調）であり、２次元的な位置（Ｘ方向、Ｙ方向）とスペックルパターンの光強度（スペックル強度）の３軸で表すことができる。

本実施の形態においては、上記第２の実施の形態の第２の変形例と同様に、パッチ画像が形成される前のパッチエリアＡ２（図１１参照）の記録媒体のスペックルパターンと、この記録媒体に形成されたパッチ画像のスペックルパターンとを比較する。記録媒体に形成するパッチ画像は、ＬＰＷ値を変更して複数、例えば７つ形成する（図５参照）。

この比較方法は、ＣＣＤセンサ２０３の各画素毎に下記数式３を用いて記録媒体自体の光強度（下地の光強度）と、パッチ画像の光強度の差の絶対値（ΔＩ）を算出し、全ての画素のΔＩの平均値（ＡｖｅΔＩ）を算出することにより行う。

上記算出結果（ＡｖｅΔＩ）と記録材量との関係を図１４に示す。仮に検出部にパッチ画像部が形成されておらず、下地部のパターンを検出した場合には、ＡｖｅΔＩの値は限りなく０に近くなる。電子写真のトナーのような記録媒体の表面に積層もしくは付着するタイプの記録材では、記録材量（トナーの載り量）が増加するにつれてΔＩ値が特に大きな値となる。

本実施の形態においては、ＡｖｅΔＩと記録材量との関係を記録材量調整処理（図１０）においてＳｃ値とＬＰＷ値との関係に代えて利用して、上記第１の実施の形態と同様に適正な記録材量となるようにＬＰＷ値を制御する。

本実施の形態においても、上記第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。

尚、本実施の形態においては、下地とパッチ画像のスペックルパターンをＣＣＤセンサ２０３の１画素毎に比較する。このため下地の検知領域（照射スポット）とパッチ画像の検知領域（照射スポット）とのアライメント調整も非常に重要になる。本実施の形態においては、上記解析において、以下の位置合せ処理を行っている。

即ち、下地検知時においてもパッチ画像検知時においても、パッチエリア（Ａ２）と共に余白エリア（Ａ１）（図１１参照）のスペックルパターンを検知する。次いで、下地検知の際に検知された余白エリア（Ａ１）のＳｃ値とパッチ検知の際に検地された余白エリア（Ａ１）のＳｃ値とを比較し、位置確認及び調整を行う。

上記位置合せ処理における位置確認とは、余白エリア（Ａ１）の例えば四隅においてスペックル強度に特徴のあるスペックルパターンを抽出し、その位置を確認する。この抽出方法としては、画像処理分野において一般的なラベリング手法を用いればよい。入力されたスペックルパターンにおいて、同一レベルの連結画素には同一のラベルを付与していく。例えば、同一レベルの白画素が２つ連結している場合には、これらの画素に同一のラベルを付与する。

図１５は、位置合せ処理において用いるラベリング手法の概念を示す図である。図１５に示すように、ラベリング手法を用いることにより、連結画素には同一のラベル「１」や「２」が付与される。次いで、これらの付与されたラベル毎に画素数を算出する。そして、画素数がもっとも多いラベルをスペックルパターンの目印にする。図１５においては、ラベル「４」が目印のラベルに該当する。

上述の目印のラベルは、下地検知の際に検知された余白エリア（Ａ１）と、パッチ検知の際に検地された余白エリア（Ａ１）の両方に現れる。このため、目印ラベルの画素が示す特徴的なパターンを目印にして、下地のスペックルパターンとパッチ画像のスペックルパターンのズレを検知して位置調整を行う。位置調整としては、拡大／縮小検知や補正処理を行い、例えば、公知のニアレストネイバ補間方法等を用いて適宜拡大／縮小処理を行う。

本実施の形態においても、画像形成装置の機種毎の最適Ｓｃ値が必要になる（図６参照）。このため、ＰＣ３００は、画像形成装置４００の機種情報を呼び出しておき、スペックルパターンの変化量（ＡｖｅΔＩ）を用いて機種の最適Ｓｃ値に対応する最適ＬＰＷ値を決定する。

次いで、本実施の形態の第１の変形例について説明する。

上記第３の実施の形態においては、ＣＣＤセンサ２０３に結像されたレーザスペックルのスペックルパターンを８ビットで処理している。レーザの光量ムラ、センサの感度特性などを考えると８ビットの中のノイズ分も比較の際に誤差として上乗せされる。そこで、本変形例においては、上記問題点を回避するために、ＣＣＤセンサ２０３によって検出されたスペックルパターンに対して２値化処理を実施する。２値化処理の方法としては、閾値を最大輝度と最小輝度の５０％部とする方法や自動二値化手法、ＩＳＯ１３６６０のライン画像評価時に使用する６０％部を閾値として使用する方法を使用することができる。そして、２値化処理後の強度分布画像に対して、上記と同様に、下地の光強度とパッチ画像の光強度との差を算出し、記録材量の算出及び記録材量の調整を行う。

次に、本実施の形態の第２の変形例について説明する。

上記第１の実施の形態又は第２の実施の形態においては、表面粗さを表す情報（Ｓｃ値）を用いて記録材の記録材量を算出している。Ｓｃ値のみから記録材量を算出する場合は、上述のように、Ｓｃ値の傾きを考慮する等の工夫や、パッチ画像を多く形成して変極点を見極める必要があった。

本実施の形態において、Ｓｃ値とパターン変化量（ΔＩ）の両方を用いて、形成するパッチ画像の数を削減したり、スペックルパターンの測定時間を低減したりしてもよい。本変形例においては、図１６に示すように、Ｓｃ値に対する記録材量の変化が大きい（ブロードな）特性を持つ画像形成装置に特に有効である。

次いで、本実施の形態の第３の変形例について説明する。

レーザスペックルユニット２００は、パッチエリアが広がると照射スポットを大きくするために、大口径のレンズもしくは複数のレンズ郡が必要になる。従って、レーザスペックルユニット２００は、照射スポットを可変にすることができるものであってもよい。レーザスペックルユニットとしては、コヒ−レントな光を発生する光照射装置であればよい。例えば、特開２００３−２４１１２２号公報に記載されているＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を応用したレーザーディスプレイ装置を用いてもよい。ただし、本発明においてはレーザスペックルを検出するため、ディヒューザは使用しないことが望ましい。

次いで、本発明の第４の実施の形態について説明する。

本実施の形態は、図１７に示すように、上述の各実施の形態における記録材量測定装置を画像形成装置４００内に搭載したものである。

本実施の形態においては、図１７に示すように、レジ停止時にレーザスペックル読み取りができるように、記録材量測定装置１００の光学系ユニット（ＬＤ２０１、ＬＤドライバ２０２、ＣＣＤセンサ２０３、ＣＣＤドライバ２０４、レンズ２０５）を備える検知装置５０１がレジストローラ１６の近傍に配置されている。また、演算ユニット２０６、及びＰＣ３００の各構成要素が、画像形成装置４００の備える図示しない画像処理装置に組み込まれている。

本実施の形態における画像形成装置４００においては、レジ停止位置において検知装置５０１に対向する記録媒体の領域（以下、レジ停止領域という）に所定数のパッチ画像を形成する。または、レジ停止領域にパッチ画像を形成する前に、レジ停止位置で記録媒体の表面（レジ停止領域）を検知し、次いで、レジ停止領域にパッチ画像を形成する。通常時には、記録媒体は反転部を介して両面搬送部を通過するが、上記検知時には反転パスにて反転をせずに、そのまま通過させ、レジ位置まで再度搬送する。そして、レジ停止位置に停止した記録媒体のパッチ画像を検知装置１０１にて読み取る構成になっている。そして、上述の各実施の形態のように記録材量の算出、記録材量の調整を行う。

本実施の形態においては、上記各実施の形態に比べて、ＰＣ３００に画像形成装置の機種情報等を入力する必要がないため、ユーザはキャリブレーション実行ボタンを押すのみでキャリブレーションを行うことができる。

次いで、本発明の第５の実施の形態について説明する。

前述のように、特許文献１〜３に記載されているような従来技術では、最大濃度部の検知精度が低かった。そのため、本発明のレーザ拡散光を用いる記録材量測定装置を記録材の最大濃度の検知にのみ使用してもかまわない。

本実施の形態においては、画像形成装置にレーザ光より広帯域の光を出力する濃度検出センサを設けて自動的に記録材の濃度を検出して、ある程度の最大濃度条件を決めておき、最後の微調整をレーザ拡散光を用いて行う構成である。また、最大濃度はレーザ拡散光、その他の階調は通常のセンサを用いて調整するようにしてもよい。さらに、レーザ拡散光及び通常のセンサは、コストや生産性の観点から使い分けてもよい。

以上説明したように、本発明によれば、記録材の高濃度部においても、また、透明トナーや特色の記録材でも精度良く記録材量を測定することができる。加えて、画像形成装置の記録材量を最適な記録材量に適切に制御することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る記録材量測定方法を実行する記録材量測定装置の概略構成を示す図である。 図１の記録材量測定装置の内部構成を示すブロック図である。 図２のＣＣＤセンサの各画素の検出する光強度と平均光強度の関係を示す図であり、図３（Ａ）は光強度と平均光強度の関係の一例を示す図であり、図３（Ｂ）は光強度と平均光強度の関係の一例を示す図である。 普通紙に定着された記録材の記録材量とＳｃ値との関係を示す図である。 図１の記録材量測定装置において使用するパッチ画像の一例を示す図である。 図２のＰＣのＨＤＤに格納される最適Ｓｃ値データを示す図である。 記録材の記録材量とＳｃ値との関係を例示する図である。 図１の記録材量測定装置において実行される記録材量測定処理のフローチャートである。 図１の記録材量測定装置を備える画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 図９の画像形成装置において実行される記録材量調整処理のフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る記録材量測定方法において読み取る記録材及び記録媒体の領域を示す図である。 本発明の第２の実施の形態における記録材量調整処理において使用する最適Ｓｃ差データを示す図である。 本発明の第２の実施の形態の変形例において使用する最適Ｓｃ値及び記録媒体のＳｃ値を示す図である。 本発明の第３の実施の形態において算出する下地の光強度と記録材の光強度の差と記録材量との関係を示す図である。 本発明の第３の実施の形態において実行する位置合せ処理で用いるラベリング手法の概念を示す図である。 記録材量とＳｃ値、及び記録材量と下地及び記録材間の光強度の差との関係を示す図である。 本発明の第４の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 従来のカラーマネージメント方法の概略を示す図である。 記録材の濃度と検知輝度の関係を示す図である。 高濃度部における記録材の濃度と検知輝度の関係を示す図である。 記録材の記録材量と濃度の関係を示す図である。

符号の説明

１００ 記録材量測定装置
２００ レーザスペックルセンサユニット
２０１ レーザダイオード
２０２ ＬＤドライバ回路
２０３ ＣＣＤセンサ
２０４ ＣＣＤドライバ回路
２０５ レンズ
２０６ 演算回路
２０９ 解析部
３００ ＰＣ
３０１ ＣＰＵ
３０４ ＨＤＤ
４００ 画像形成装置
５０１ 検知装置

Claims (14)

1. 記録媒体上の記録材の量を測定する記録材量測定方法であって、
   前記記録材が定着する前記記録媒体の紙種の情報を入手する記録媒体情報入手ステップと、
   前記記録媒体に定着された前記記録材にレーザ光を照射する光照射ステップと、
   前記照射されたレーザ光の反射光によって形成される結像の光強度分布を検出し、検出された光強度分布を用いて前記記録材の表面粗さを求める記録材表面粗さ検出ステップと、
   該記録材表面粗さ検出ステップで求めた前記記録材の表面粗さと、予め前記記録媒体の紙種毎に求めた当該記録媒体における前記記録材量と表面粗さとの関係に基づいて前記記録材の量を算出する記録材量算出ステップとを備えることを特徴とする記録材量測定方法。
2. 前記記録媒体の紙種の情報に基づいて前記記録媒体に定着させる前記記録材の目標量を演算する目標記録材量演算ステップを更に備えることを特徴とする請求項１記載の記録材量測定方法。
3. 記録媒体上の記録材の量を測定する記録材量測定方法であって、
   前記記録媒体及び前記記録媒体に定着された前記記録材にレーザ光を照射する光照射ステップと、
   前記照射されたレーザ光の反射光によって形成される結像を、前記記録材を含む領域と前記記録材を含まない領域とに分割し、該分割された２つの領域にそれぞれ対応する結像の光強度分布を検出し、検出された光強度分布を用いて前記記録材を含む領域及び前記記録材を含まない領域の表面粗さをそれぞれ求める表面粗さ検出ステップと、
   前記記録材を含まない領域の表面粗さと、前記記録材を含む領域の表面粗さとの差分を求める表面粗さ比較ステップと、
   求めた表面粗さの差分と、適用する画像形成装置に対応して予め求められた当該画像形成装置における記録材を含まない領域の表面粗さと前記記録材を含む領域の表面粗さにおける最適差分と記録材量との関係に基づいて前記記録材の量を算出する記録材量算出ステップとを備えることを特徴とする記録材量測定方法。
4. 前記記録材は透明又は有色の記録材であり、前記記録媒体の表面特性を変化させる記録材であることを特徴とする請求項３記載の記録材量測定方法。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の記録材量測定方法を備える画像形成方法であって、
   前記算出された記録材量に基づいて、前記記録媒体に画像を形成するために前記記録媒体に定着する前記記録材の量を制御する記録材量制御ステップを備えることを特徴とする画像形成方法。
6. 前記光照射ステップにおいて、前記レーザ光よりも広帯域の広帯域光を照射し、
   前記照射された広帯域光の反射光を検出する広帯域光反射光検出ステップを更に備え、
   前記記録材量制御ステップは前記検出された前記広帯域光の反射光と前記記録材量算出ステップの算出結果とに基づいて前記記録媒体に定着する前記記録材の量を制御することを特徴とする請求項５記載の画像形成方法。
7. 前記記録材量制御ステップは、前記記録材量のうち最大載り量を前記記録材量算出ステップの算出結果に基づいて制御し、前記記録材量のうち前記最大載り量以外を前記検出された広帯域光反射光に基づいて制御することを特徴とする請求項６記載の画像形成方法。
8. 記録媒体上の記録材の量を測定する記録材量測定装置であって、
   前記記録材が定着する前記記録媒体の紙種の情報を記憶する記録媒体情報記憶手段と、
   前記記録媒体に定着された前記記録材にレーザ光を照射する光照射手段と、
   前記照射されたレーザ光の反射光によって形成される結像の光強度分布を検出し、検出された光強度分布を用いて前記記録材の表面粗さを求める記録材表面粗さ検出手段と、
   該記録材表面粗さ検出手段で求めた前記記録材の表面粗さと、予め前記記録媒体の紙種毎に求めた当該記録媒体における記録材量と表面粗さとの関係に基づいて前記記録材の量を算出する記録材量算出手段とを備えることを特徴とする記録材量測定装置。
9. 前記記録媒体の紙種の情報に基づいて前記記録媒体に定着させる前記記録材の目標量を演算する目標記録材量演算手段を更に備えることを特徴とする請求項８記載の記録材量測定装置。
10. 記録媒体上の記録材の量を測定する記録材量測定装置であって、
    前記記録媒体及び前記記録媒体に定着された前記記録材にレーザ光を照射する光照射手段と、
    前記照射されたレーザ光の反射光によって形成される結像を、前記記録材を含む領域と前記記録材を含まない領域とに分割し、該分割された２つの領域にそれぞれ対応する結像の光強度分布を検出し、検出された光強度分布を用いて前記記録材を含む領域及び前記記録材を含まない領域の表面粗さをそれぞれ求める表面粗さ検出手段と、
    前記記録材を含まない領域の表面粗さと、前記記録材を含む領域の表面粗さとの差分を求める表面粗さ比較手段と、
    求めた表面粗さの差分と、適用する画像形成装置に対応して予め求められた当該画像形成装置における記録材を含まない領域の表面粗さと前記記録材を含む領域の表面粗さにおける最適差分と記録材量との関係に基づいて前記記録材の量を算出する記録材量算出手段とを備えることを特徴とする記録材量測定装置。
11. 前記記録材は透明又は有色の記録材であり、前記記録媒体の表面特性を変化させる記録材であることを特徴とする請求項１０記載の記録材量測定装置。
12. 請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の記録材量測定装置を備える画像形成装置であって、
    前記算出された記録材量に基づいて、前記記録媒体に画像を形成するために前記記録媒体に定着する前記記録材の量を制御する記録材量制御手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
13. 前記光照射手段は、前記レーザ光よりも広帯域の広帯域光を照射し、
    前記照射された広帯域光の反射光を検出する広帯域光反射光検出手段を更に備え、
    前記記録材量制御手段は前記検出された前記広帯域光の反射光と前記記録材量算出手段の算出結果とに基づいて前記記録媒体に定着する前記記録材の量を制御することを特徴とする請求項１２記載の画像形成装置。
14. 前記記録材量制御手段は、前記記録材量のうち最大載り量を前記記録材量算出手段の算出結果に基づいて制御し、前記記録材量のうち前記最大載り量以外を前記検出された広帯域光反射光に基づいて制御することを特徴とする請求項１３記載の画像形成装置。

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