JP5151552B2 - 光学センサの制御方法、光学センサ及び画像形成装置 - Google Patents

光学センサの制御方法、光学センサ及び画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は、画像特性を検査するための光学センサを制御する方法、その光学センサ、及び前記光学センサを備えた画像形成装置に関する。
複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置において、感光体や中間転写ベルト等の像担持体上に形成したテストパターンを、センサによって検知し、その検知結果から得られた画像特性データに基づいて、画像形成パラメータを調整することが行われている。
上記テストパターンは、例えば、図10に示す画像位置ずれ検知用のラインパターンA1や、図11に示す画像濃度検知用の階調パターンA2等がある。図10及び図11に示す各種のテストパターンA1,A2は、それぞれ中間転写ベルト上に形成されており、この中間転写ベルトの移動に伴いテストパターンA1,A2がセンサSの直下を通過することによって検知される。一般的に、これらのテストパターンを検知するセンサとして光学センサが適用されている(例えば、特許文献1又は特許文献2参照)。
図12に、光学センサの概略構成を示す。図12に示すように、光学センサSは、中間転写ベルト300上に形成したテストパターンAに投光する投光手段(発光素子)100と、テストパターンAからの反射光を受光する受光手段(受光素子)200と、受光手段200によって受光した反射光の出力を所定回数サンプリングするサンプリング部(図示省略)とを有している。
従来の画像形成装置として、検知する画像特性の検査条件に応じて、光学センサのサンプリング周期を変更するように構成したものがある。例えば、特許文献3の画像形成装置は、階調パターンの階調面積率等に応じて、サンプリング周期を変更している。また、特許文献4の画像形成装置は、異なる種類のテストパターン(線画パターンと描画パターン)に応じて、サンプリング周期を変更するように構成している。
特開2006−220845号公報 特開2006−139180号公報 特開平10−326031号公報 特開2004−233673号公報
しかしながら、上記特許文献3や特許文献4に示す画像形成装置は、画像特性の検査条件に応じて、サンプリング周期の制御は行われているが、サンプリング時の投光手段の制御は行われていない。サンプリング周期が短い検査と、サンプリング周期が長い検査において、投光手段によって同様に投光すると、特にサンプリング周期が長い検査時において、サンプリングに不必要な投光時間が多くなる。この不必要な投光は、消費電力の増大や、投光手段(発光素子)の寿命を短くする要因になっている。
従来、投光手段の長寿命化や消費電力の低減を図るために、特開2005−106525号公報に記載の画像形成装置が提案されている。この画像形成装置は、サンプリング時には、投光手段を連続的に点灯(全点灯)させているが、サンプリングをしていないときには、投光手段を間欠的に点灯させるようにしている。しかし、この画像形成装置は、ひとつのセンサで2種類以上の画像特性を検査できるものではなく、異なる画像特性の検査条件に対応して、投光手段を制御することについては考慮されていない。
また、同様に、上記特許文献1と特許文献2についても、投光手段の制御については考慮されていない。
本発明は、斯かる事情に鑑み、異なる画像特性を検知する光学センサの投光手段の長寿命化や消費電力の低減等を図り得る光学センサの制御方法、その光学センサ、及び前記光学センサを備えた画像形成装置を提供しようとするものである。
請求項1の発明は、画像特性を検査するためのテストパターンに、投光手段によって投光すると共に、当該テストパターンからの反射光を受光手段によって受光して、画像特性データを所定回数サンプリングする光学センサの制御方法において、前記投光手段の投光動作を、単位時間当たりの画像特性データのサンプリング回数が異なる画像特性の検査に応じて切り換えて、画像特性データの所定回数のサンプリング中における前記投光手段の投光時間の割合を、前記異なる画像特性の検査ごとに異ならせるように制御することを特徴とする方法である。
投光手段の投光動作を異なる画像特性の検査に応じて切り換えることによって、それぞれの検査中の投光時間を調整することが可能である。これにより、不必要な投光を抑制することができ、投光のための消費電力の低減や、投光手段の長寿命化を図ることが可能である。
請求項2の発明は、請求項1に記載の光学センサの制御方法において、前記投光手段の投光動作を異なる画像特性の検査に応じて制御して、単位時間当たりの画像特性データのサンプリング回数が多い画像特性の検査時よりも、単位時間当たりの画像特性データのサンプリング回数が少ない画像特性の検査時において、画像特性データの所定回数のサンプリング中における前記投光手段の投光時間の割合を小さくする方法である。
投光手段の投光動作を上記のように制御することによって、単位時間当たりのサンプリング回数の少ない検査時において、サンプリング時以外の不必要な投光を抑制することができる。これにより、投光のための消費電力を低減することができると共に、投光手段の長寿命化を図ることが可能である。
請求項3の発明は、請求項2に記載の光学センサの制御方法において、単位時間当たりの画像特性データのサンプリング回数が多い画像特性の検査時において、前記投光手段を連続的に投光させると共に、単位時間当たりの画像特性データのサンプリング回数が少ない画像特性の検査時において、前記投光手段を間欠的に投光させるように制御する方法である。
単位時間当たりのサンプリング回数の少ない場合において、投光手段を間欠的に投光させることによって、連続的に投光させるよりも、投光のための消費電力を低減することができると共に、投光手段の長寿命化を図ることが可能である。
請求項4の発明は、請求項2に記載の光学センサの制御方法において、前記投光手段を間欠的に投光させるように制御し、単位時間当たりの画像特性データのサンプリング回数が多い画像特性の検査時よりも、単位時間当たりの画像特性データのサンプリング回数が少ない画像特性の検査時において、前記投光手段を間欠的に投光させる投光周期の一周期当たりの投光時間の割合を小さくする方法である。
単位時間当たりのサンプリング回数の少ない場合において、投光周期の一周期当たりの投光時間の割合を小さくすることによって、画像特性データの所定回数のサンプリング中における投光手段の投光時間の割合を小さくすることができる。これにより、投光のための消費電力を低減することができると共に、投光手段の長寿命化を図ることが可能である。
請求項5の発明は、請求項2に記載の光学センサの制御方法において、前記投光手段を間欠的に投光させるように制御し、単位時間当たりの画像特性データのサンプリング回数が多い画像特性の検査時よりも、単位時間当たりの画像特性データのサンプリング回数が少ない画像特性の検査時において、前記投光手段を間欠的に投光させる投光周期を長くすると共に、前記投光周期の一周期当たりの投光時間の割合を小さくする方法である。
単位時間当たりのサンプリング回数の少ない場合において、投光周期を長く、投光周期の一周期当たりの投光時間の割合を小さくすることによって、画像特性データの所定回数のサンプリング中における投光手段の投光時間の割合を小さくすることができる。これにより、投光のための消費電力を低減することができると共に、投光手段の長寿命化を図ることが可能である。
請求項6の発明は、請求項2から5のいずれか1項に記載の光学センサの制御方法において、前記単位時間当たりの画像特性データのサンプリング回数が多い画像特性の検査として、画像位置ずれ検査を適用し、前記単位時間当たりの画像特性データのサンプリング回数が少ない画像特性の検査として、画像濃度検査を適用した方法である。
画像濃度を検査する場合において、サンプリング時以外の不必要な投光を抑制することができる。これにより、投光のための消費電力を低減することができると共に、投光手段の長寿命化を図ることが可能である。
請求項7の発明は、請求項6に記載の光学センサの制御方法において、前記画像位置ずれ検査時よりも、前記画像濃度検査時において、前記投光手段に大きい電流を供給する方法である。
所定回数のサンプリング中における投光時間の割合が小さい場合は、その割合が大きい場合に比べて、投光させるために投光手段に供給できる最大電流値(最大定格)は大きくなる傾向にある。このため、画像濃度検査において、所定回数のサンプリング中における投光時間の割合を小さくすることによって、画像濃度検査における投光手段に供給可能な最大電流値を大きくすることができる。これにより、画像濃度検出時において、より大きな電流を投光手段に供給することができ、受光量を十分に確保して画像濃度の検知精度を向上させることができる。
請求項8の発明は、投光手段と受光手段とを備え、前記投光手段から画像特性を検査するためのテストパターンに投光すると共に、当該テストパターンからの反射光を前記受光手段によって受光して、画像特性データをサンプリングする光学センサにおいて、前記投光手段の投光動作を異なる画像特性の検査に応じて制御する制御手段を備え、請求項1から7のいずれか1項に記載の光学センサの制御方法によって、前記投光手段を制御するように構成したものである。
投光手段の投光動作を、請求項1から7のいずれか1項に記載の制御方法によって制御することによって、投光のための消費電力を低減することができると共に、投光手段の長寿命化を図ることが可能である。
請求項9の発明は、請求項8に記載の光学センサを備えた画像形成装置である。
上記請求項8と同様に、投光のための消費電力を低減することができると共に、投光手段の長寿命化を図ることが可能である。
本発明の光学センサの制御方法によれば、投光手段の投光動作を異なる画像特性の検査に応じて制御することにより、不必要な投光を抑制することができる。これにより、投光のための消費電力を低減することができると共に、投光手段の長寿命化を図ることが可能である。
また、本発明の光学センサ、及びこれを備えた画像形成装置においても、上記と同様の効果を奏することができる。
図1は、本発明に係る画像形成装置の実施の一形態を示す概略構成図である。図1に示す本発明の画像形成装置は、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの異なる色の現像剤によって画像を形成するための4つの作像部1Y,1C,1M,1Bkを有する。
各作像部1Y,1C,1M,1Bkは、互いに異なる色のトナーを収容している以外は同様の構成となっている。そこで、1つの作像部1Yを例にその構成を説明する。
作像部1Yは、静電潜像を担持する像担持体としての感光体2と、感光体2の表面を帯電させる帯電手段3と、感光体2の表面の静電潜像に対してトナーを供給してトナー像を形成する現像手段4と、感光体2の表面に付着した残留トナーを除去するクリーニング手段5と、感光体2の残留電荷の除去を行う除電ランプ等の除電手段6を備えている。クリーニング手段5としては、クリーニングブレード、クリーニングローラ又はクリーニングブラシ等を適用することが可能である。あるいは、これらを併用してもよい。
各作像部1Y,1C,1M,1Bkの上方には、感光体2の表面に静電潜像を形成する露光装置7が配設されている。また、各作像部1Y,1C,1M,1Bkの下方には、中間転写ユニット8が配設されている。中間転写ユニット8は、駆動ローラ及び従動ローラから成る複数のローラ9,10,11と、当該複数のローラ9,10,11に掛け渡された無端ベルト状の中間転写ベルト12を有する。
4つの作像部1Y,1C,1M,1Bkの各感光体2に対向して、転写手段としての4つの一次転写ローラ13Y,13C,13M,13Bkが配設されている。4つの一次転写ローラ13Y,13C,13M,13Bkと各感光体2とによって、中間転写ベルト12を挟み込んで一次転写ニップを形成している。
中間転写ユニット8の図の下部のローラ10に対向して、二次転写ローラ14が配設されている。この二次転写ローラ14とローラ10によって中間転写ベルト12を挟み込んで二次転写ニップを形成している。また、中間転写ユニット8の図の左側のローラ11に対向して、ベルトクリーニング装置15が配設されている。
本発明の画像形成装置の下部には、少なくとも1つの(図において2つの)給紙部16が配設されている。給紙部16は、記録紙Pを複数枚重ねて収容可能な給紙カセット17と、給紙カセット17から記録紙Pを搬出する給紙ローラ18とを有する。
給紙部16から二次転写ローラ14に至る給紙経路R1の途中には、搬送ローラ19とレジストローラ20が配設されている。また、二次転写ローラ14から画像形成装置の外側に設けた排紙トレイ21に至る用紙搬送経路R2の途中には、定着ユニット22が配設されている。定着ユニット22は、例えば、ヒータ等の加熱源を有する定着ローラ22aと、定着ローラ22aに当接した加圧ローラ22bによって構成されている。
この画像形成装置は、両面印刷機構を有し、両面印刷用の用紙反転部R3を、用紙搬送経路R2から分岐して設けている。用紙反転部R3には正逆方向に回転するスイッチバックローラ23が配設されている。また、用紙反転部R3は、再給紙経路R4を介して給紙経路R1に接続されている。
以下、図1を参照して上記画像形成装置の基本的動作について説明する。
まず、作像動作について1つの作像部1Yを例にして説明する。帯電手段3によって感光体2の表面を均一な高電位に帯電させる。画像データに基づいて露光装置7から感光体2の表面にレーザビームが照射され、照射された部分の電位が低下して静電潜像が形成される。この感光体2の表面の静電潜像が形成された部分に、現像手段4によって帯電させたトナーを静電的に転移させ、イエローのトナー像を形成(可視画像化)する。
一次転写ローラ13Yに、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加される。これにより、一次転写ローラ13Yと感光体2との間の一次転写ニップにおいて電界(転写電界)を形成する。そして、一次転写ニップにおいて、回転する感光体2上のトナー画像を、図の矢印方向に走行する中間転写ベルト12に転写する。
その他の各作像部1C,1M,1Bkにおいても、同様にして感光体2上にトナー像を形成し、4色のトナー像を互いに重なり合うように中間転写ベルト12に転写する。
また、各クリーニング手段5は、一次転写行程を経た後の感光体2の表面に付着している残留トナーを除去する。その後、除電手段6によって、感光体2の残留電荷の除電を行う。
一方、給紙部16の給紙ローラ18を回転させて、給紙カセット17から記録紙Pを送り出す。給紙カセット17から送り出された記録紙Pは、各搬送ローラ19によって給紙経路R1を搬送され、レジストローラ20によって一旦停止される。
上記作像動作によって、中間転写ベルト12に各色のトナー像を重ね合わせた合成トナー像を形成した後、レジストローラ20の駆動を再開し、中間転写ベルト12上の合成トナー像とタイミング(同期)をとって記録紙Pを二次転写ローラ14とローラ10との間の二次転写ニップへ送る。そして、二次転写ニップに送られてきた記録紙Pに中間転写ベルト12上の合成トナー像を転写する。
合成トナー像を転写した記録紙Pは、用紙搬送経路R2を通って定着ユニット22へと搬送される。定着ユニット22に送り込まれた記録紙Pは、定着ローラ22aと加圧ローラ22b間に挟まれて加熱・加圧され、合成トナー像が記録紙P上に定着される。その後、記録紙Pは排紙トレイ21に排出されストックされる。
また、両面印刷を行う場合は、片面(表の面)に画像を定着した記録紙Pを、排紙トレイ21に排出せずに、用紙反転部R3へ搬送する。用紙反転部R3へ到達した記録紙Pは、スイッチバックローラ23による逆回転によって逆向きに搬送され、再給紙経路R4へ送り出される。これを、一般に、スイッチバック動作と呼び、この動作によって記録紙Pの表裏を反転させることができる。そして、記録紙Pは給紙経路R1に合流し、二次転写ニップにおいて、上記片面に転写した場合と同様にして、記録紙Pの裏面に画像が転写される。その後、定着ユニット22によって、記録紙Pの裏面に画像を定着し、記録紙Pを排紙トレイ21へ排出する。
以下、本発明の特徴部分である光学センサの構成及びその制御方法について詳しく説明する。
本発明の画像形成装置は、画像特性を検査するために形成したテストパターンを検知するための光学センサを備えている。具体的には、図1に示す中間転写ベルト12の図の右端上に3つの光学センサS1,S2,S3が設けられている。ただし、本発明において、光学センサの個数はこれに限定されない。図2に示すように、各光学センサS1,S2,S3は基板24に付設され、基板24によって各光学センサS1,S2,S3は中間転写ベルト12から離間した状態で支持さている。
図3と図4に、各光学センサS1,S2,S3の構成例を示す。ただし、本発明の光学センサは、これら以外の構成であってもよい。
図3に示す光学センサは、中間転写ベルト12等の検知対象25に投光する1つの投光手段(発光素子)26と、検知対象25からの反射光を受光する2つの受光手段(受光素子)27,28と、各受光手段27,28に対応したレンズを有するレンズ板29等を備えている。2つの受光手段27,28のうち、一方の受光手段27は正反射光検知用の第1受光手段であり、他方の受光手段28は拡散反射光検知用の第2受光手段である。光沢度の高い中間転写ベルト12から反射される正反射光を、黒色のテストパターンが遮ることによって、正反射光量が減少する。この減少した正反射光量を正反射光検知用の第1受光手段27が検知して、黒色のテストパターンの濃度(トナー付着量)を認識する。一方、拡散反射光検知用の第2受光手段28は、黒色以外のカラー色のテストパターンから反射される拡散反射光を検知して、カラー色のテストパターンの濃度(トナー付着量)を認識する。これにより、各光学センサS1,S2,S3は、上記4色(イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック)のトナーによって、形成されるテストパターンを検知することができる。
図4の光学センサは、正反射用の投光を行う第1投光手段30と、拡散反射用の投光を行う第2投光手段31と、第1・第2投光手段30,31によって検知対象33に投光された光の反射光を受光する1つの受光手段32を備えている。これにより、図4に示す光学センサも、正反射光と拡散反射光の両方を検知することができる。なお、図4において、符号34はレンズ板である。
また、上記図3及び図4において、図示省略しているが、光学センサは、投光手段の投光動作を制御する制御手段と、受光手段によって受光した反射光の出力から画像特性データを所定回数サンプリングするサンプリング部とを有している。なお、前記投光手段の制御手段及びサンプリング部を、光学センサ以外の部材、例えば画像形成装置本体等に配設してもよい。
以下、本発明の光学センサによるテストパターンの検知動作について説明する。
図5の平面図に示すように、各色の作像部によって、中間転写ベルト12上にテストパターンA1,A2を形成する。この実施形態では、上記テストパターンとして、画像位置ずれ検知用のラインパターンA1と、画像濃度検知用の階調パターンA2が形成されている。詳しくは、中間転写ベルト12上に形成した3列の各種のテストパターンのうち、図の左側と右側にはそれぞれラインパターンA1のみが形成され、図の中央にはラインパターンA1と階調パターンA2の両方が形成されている。
そして、中間転写ベルト12が図の矢印の方向に移動すると、図の中央の光学センサS2において、階調パターンA2が検知される。詳しくは、階調パターンA2が、図の中央の光学センサS2の直下に配置されたときに、光学センサS2の投光手段によって階調パターンA2に投光し、階調パターンA2から反射した反射光を、受光手段によって受光する。階調パターンA2が、図の中央の光学センサS2の直下を通過する間に、受光手段によって受光した反射光の出力から、濃度(画像特性データ)を所定回数サンプリングする。これにより、階調パターンA2における複数点の画像濃度を検知し、それらを平均化することによって画像濃度を算出する。そして、算出した画像濃度のデータに基づいて、現像バイアス、帯電バイアス、レーザ露光パワー等の画像形成パラメータを最適に制御する。
階調パターンA2の検知を終えた後、各光学センサS1,S2,S3によってラインパターンA1の通過を検知する。この場合も同様に、ラインパターンA1が各光学センサS1,S2,S3の直下を通過する際に、投光手段によってラインパターンA1に投光し、ラインパターンA1から反射した反射光を、受光手段によって受光する。そして、受光手段によって受光した反射光の出力から所定回数サンプリングして、各ラインパターンA1の位置データ(画像特性データ)を測定する。これにより、各ラインパターンA1同士のずれ量等を算出する。その後、算出したずれ量等に基づいて、副走査レジスト(上記ベルト移動方向のずれ)、主走査レジスト、又は傾き(スキュー)等による、各色の画像間に生じる色ずれ(位置ずれ)を調整する。また、中間転写ベルト12上の(主走査方向の)3箇所においてラインパターンA1を検知することによって、上記色ずれの調整をより細かく行うようにしている。
また、ラインパターンA1のサンプリングは、線状のラインパターンA1が光学センサの直下を通過していくタイミングを正確に測定する必要があるので、単位時間当たりのサンプリング回数が多くなる。これに対し、階調パターンA2のサンプリングは、所定の面積を有する階調パターンA2の範囲内でサンプリングすればよいため、単位時間当たりのサンプリング回数は少なくても構わない。
例えば、図6の(a)と(b)に、光学センサによる画像特性データのサンプリングのタイミングチャートの一例を示す。同図(a)(b)において、上に凸の部分が、サンプリングを行っている時間である。ラインパターンA1を検知する場合は、単位時間当たりのサンプリング回数が多いため、図6の(a)に示すサンプリング周期の短いタイミングチャートを適用することが好ましい。一方、階調パターンA2を検知する場合は、単位時間当たりのサンプリング回数の少なくてよいので、図6の(b)に示すサンプリング周期の長いタイミングチャートが適用される。
また、図5の中央の光学センサS2は、ラインパターンA1と階調パターンA2を検知するように構成されている。このため、光学センサS2は、サンプリングのタイミングチャートを、図6の(a)と(b)の間で切り換えることができるように制御されている。しかし、ラインパターンA1と階調パターンA2を検知する場合において、投光手段による投光を同様に行うと、特に、単位時間当たりのサンプリング回数が少ない階調パターンA2の検知時において、サンプリングに不必要な投光時間が多くなり、投光のための電力が無駄に消費される問題がある。また、不必要な投光は、投光手段の寿命を短くする要因にもなる。そこで、本発明では、投光手段の投光動作を、以下のように制御するようにしている。
図7に、サンプリングと投光動作のそれぞれのタイミングチャートを示す。図7の(a)(b)において、点線で示すのが、サンプリングのタイミングチャート、実線で示すのが投光動作のタイミングチャートである。
図7の(a)は、ラインパターンA1を検知する場合等のサンプリング周期の短い(又は、単位時間当たりのサンプリング回数が多い)場合における投光動作のタイミングチャートを示す。このとき、投光手段の投光動作(発光)は、サンプリング開始から終了まで連続的に行っている。サンプリングを行っている間、投光手段が連続的に投光することによって、サンプリング周期が短い場合であっても、光学センサS2は画像特性データを安定して得ることができる。
図7の(b)は、階調パターンA2を検知する場合などのサンプリング周期が長い(又は、単位時間当たりのサンプリング回数が少ない)場合における投光動作のタイミングチャートを示す。この場合は、図7の(b)に示すように、投光手段を、サンプリングのタイミングに合わせて、間欠的に投光させている。すなわち、サンプリング周期の長短(又は、単位時間当たりのサンプリング回数の多い・少ない)に応じて、投光手段を、連続的に投光する場合と、間欠的に投光する場合とに切り換えるようにしている。投光手段を間欠的に投光させることによって、連続的に投光する場合に比べて、所定回数のサンプリング中における投光時間の割合を小さくすることができる。これにより、サンプリング周期が長い(又は、単位時間当たりのサンプリング回数の少ない)場合において、サンプリング時以外の不必要な投光を抑制することができ、投光のための消費電力の低減と、投光手段の長寿命化を図ることが可能である。
なお、上記「所定回数のサンプリング中における投光時間の割合」とは、例えば、図7の(a)又は(b)において、最初のサンプリングから最後のサンプリングを行うまでの時間に対する、その時間内の投光時間合計の割合である。
また、図8に、サンプリングと投光動作の別のタイミングチャートを示す。図8の(a)(b)において、点線で示すのが、サンプリングのタイミングチャート、実線で示すのが投光動作のタイミングチャートである。図8の(a)は、サンプリング周期が短い場合における投光動作のタイミングチャートを示す。一方、図8の(b)は、サンプリング周期が長い場合における投光動作のタイミングチャートを示している。
この場合、図8の(a)(b)のそれぞれにおいて、投光手段を、対応するサンプリングのタイミングに合わせて間欠的に投光させている。図8の(a)と(b)の各投光動作のタイミングチャートを比較すると、(b)における投光周期X2は、(a)における投光周期X1よりも長い。また、投光周期の一周期当たりの投光時間の割合を、投光デューティと呼称すると、(b)における投光デューティ(Y2/X2)は、(a)における投光デューティ(Y1/X1)よりも小さい。図8の(a)と(b)では、一回分の投光時間(X1とX2)は同じ長さに設定されているが、(b)における投光周期(X2)が(a)における投光周期(X1)よりも長くなっていることにより、(b)の投光デューティが(a)の投光デューティに比べて小さくなっている。これにより、サンプリング周期の長い(又は、単位時間当たりのサンプリング回数の少ない)検査時において、所定回数のサンプリング中における投光時間の割合を小さくすることができ、投光のための消費電力の低減や、投光手段の長寿命化を図ることが可能である。
また、図9に、サンプリングと投光動作のさらに別のタイミングチャートを示す。図9の(a)(b)において、点線で示すのが、サンプリングのタイミングチャート、実線で示すのが投光動作のタイミングチャートである。図9の(a)は、サンプリング周期の短い(又は、単位時間当たりのサンプリング回数の多い)場合における投光動作のタイミングチャートを示す。一方、図9の(b)は、サンプリング周期の長い(又は、単位時間当たりのサンプリング回数の少ない)場合における投光動作のタイミングチャートを示している。
この場合、図9の(a)(b)におけるそれぞれの投光周期(X3とX4)はどちらも同じ長さであるが、(b)における一回分の投光時間(Y4)を(a)における一回分の投光時間(Y3)より短くしている。これにより、図9の(b)における投光デューティ(Y4/X4)が、図9の(a)における投光デューティ(Y3/X3)より小さくなり、所定回数のサンプリング中における投光時間の割合を小さくすることができる。
なお、図7〜図9に示す例と異なり、投光動作を不等間隔な周期で行う場合であっても、単位時間当たりのサンプリング回数の少ない場合において、所定回数のサンプリング中における投光時間の割合を小さくすればよい。
ところで、画像濃度の検査において、高精度の受光感度を得るには、光学センサの出力のダイナミックレンジを広くすることが好ましい。光学センサの出力のダイナミックレンジが広いと、画像濃度の分解能力が高まり、画像濃度の検知精度が向上する。しかし、光学センサのロバスト性(外乱が生じても適切な出力を行える性質)等を向上させるために、光路中に絞りやレンズを介在させているため、受光手段での受光量が不足してダイナミックレンジが狭くなる場合がある。この受光量不足を解消するには、投光手段にできるだけ大きな電流を供給して投光量を十分に確保することが望まれる。
一般的に、投光デューティが小さいと、投光させるために投光手段に供給できる最大電流値(最大定格)は大きくなる傾向にある。例えば、図7〜図9において、各図の(b)のように投光デューティが小さい(又は、所定回数のサンプリング中における投光時間の割合が小さい)場合、その投光手段に供給可能な最大電流値は、各図の(a)における投光手段に供給可能な最大電流値よりも大きくなる。本発明では、画像濃度検査時の投光デューティは、画像位置ずれ検査時の投光デューティよりも小さくなるように制御しているため、画像濃度検査において投光手段に供給可能な最大電流値は、画像位置ずれ検査において投光手段に供給可能な最大電流値より大きくなる。これにより、画像濃度検出時において、より大きな電流を投光手段に供給することができ、受光量を十分に確保して光学センサの出力のダイナミックレンジを広くすることが可能である。
なお、画像位置ずれ検査においては、デジタル的にラインパターンを検知するため、投光量や受光量を大きくすることは、検知精度を向上させるためにはあまり重要ではない。
以上、本発明の光学センサを、複数の感光体を有するタンデム型間接転写方式のカラー画像形成装置に適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明の光学センサを、タンデム型直接転写方式のカラー画像形成装置や、1つの感光体を有する中間転写方式のカラー画像形成装置、あるいは直接転写方式の単色(モノクロ)画像形成装置にも適用可能である。また、本発明の光学センサを、インクジェット式の画像形成装置に適用してもよい。また、光学センサは、中間転写ベルト上に配設する以外に、感光体に対向して配設して、感光体の表面に形成される単色の階調パターン及びラインパターンを検知するものであってもよい。この場合、単色のラインパターンを検知することによって、感光体の偏心等による感光体の表面線速変動を検知することができる。例えば、単色(モノクロ)画像形成装置であれば、通常、感光体に形成したトナー像は記録紙に直接転写する構造となっているため、光学センサは感光体に対向した位置に配設される。
また、本発明の光学センサは、上記画像濃度検知用の階調パターン及び画像位置ずれ検知用のラインパターン以外のテストパターンを検知するものであってもよい。また、1つの光学センサによって、3種類以上のテストパターンを検知する場合にも、本発明を適用可能である。
本発明の画像形成装置の全体構成図である。 本発明の光学センサの配設位置を説明するための斜視図である。 本発明の光学センサの一実施形態を示す概略構成図である。 本発明の光学センサの他の実施形態を示す概略構成図である。 テストパターンを示す平面図である。 サンプリングのタイミングチャートを示す図であって、(a)は画像位置ずれ検査時のタイミングチャートを示す図、(b)は画像濃度検査時のタイミングチャートを示す図である。 サンプリングと投光動作のタイミングチャートを示す図であって、(a)は画像位置ずれ検査時のタイミングチャートを示す図、(b)は画像濃度検査時のタイミングチャートを示す図である。 サンプリングと投光動作の別のタイミングチャートを示す図であって、(a)は画像位置ずれ検査時のタイミングチャートを示す図、(b)は画像濃度検査時のタイミングチャートを示す図である。 サンプリングと投光動作のさらに別のタイミングチャートを示す図であって、(a)は画像位置ずれ検査時のタイミングチャートを示す図、(b)は画像濃度検査時のタイミングチャートを示す図である。 画像位置ずれ検知用のラインパターンを示す平面図である。 画像濃度検知用の階調パターンを示す平面図である。 光学センサの概略構成図である。
符号の説明
26 投光手段
27 受光手段
28 受光手段
30 投光手段
31 投光手段
32 受光手段
A1 ラインパターン
A2 階調パターン
S1,S2,S3 光学センサ

Claims (9)

  1. 画像特性を検査するためのテストパターンに、投光手段によって投光すると共に、当該テストパターンからの反射光を受光手段によって受光して、画像特性データを所定回数サンプリングする光学センサの制御方法において、
    前記投光手段の投光動作を、単位時間当たりの画像特性データのサンプリング回数が異なる画像特性の検査に応じて切り換えて、
    画像特性データの所定回数のサンプリング中における前記投光手段の投光時間の割合を、前記異なる画像特性の検査ごとに異ならせるように制御することを特徴とする光学センサの制御方法。
  2. 前記投光手段の投光動作を異なる画像特性の検査に応じて制御して、
    単位時間当たりの画像特性データのサンプリング回数が多い画像特性の検査時よりも、単位時間当たりの画像特性データのサンプリング回数が少ない画像特性の検査時において、画像特性データの所定回数のサンプリング中における前記投光手段の投光時間の割合を小さくする請求項1に記載の光学センサの制御方法。
  3. 単位時間当たりの画像特性データのサンプリング回数が多い画像特性の検査時において、前記投光手段を連続的に投光させると共に、単位時間当たりの画像特性データのサンプリング回数が少ない画像特性の検査時において、前記投光手段を間欠的に投光させるように制御する請求項2に記載の光学センサの制御方法。
  4. 前記投光手段を間欠的に投光させるように制御し、
    単位時間当たりの画像特性データのサンプリング回数が多い画像特性の検査時よりも、単位時間当たりの画像特性データのサンプリング回数が少ない画像特性の検査時において、前記投光手段を間欠的に投光させる投光周期の一周期当たりの投光時間の割合を小さくする請求項2に記載の光学センサの制御方法。
  5. 前記投光手段を間欠的に投光させるように制御し、
    単位時間当たりの画像特性データのサンプリング回数が多い画像特性の検査時よりも、単位時間当たりの画像特性データのサンプリング回数が少ない画像特性の検査時において、前記投光手段を間欠的に投光させる投光周期を長くすると共に、前記投光周期の一周期当たりの投光時間の割合を小さくする請求項2に記載の光学センサの制御方法。
  6. 前記単位時間当たりの画像特性データのサンプリング回数が多い画像特性の検査として、画像位置ずれ検査を適用し、前記単位時間当たりの画像特性データのサンプリング回数が少ない画像特性の検査として、画像濃度検査を適用した請求項2から5のいずれか1項に記載の光学センサの制御方法。
  7. 前記画像位置ずれ検査時よりも、前記画像濃度検査時において、前記投光手段に大きい電流を供給する請求項6に記載の光学センサの制御方法。
  8. 投光手段と受光手段とを備え、前記投光手段から画像特性を検査するためのテストパターンに投光すると共に、当該テストパターンからの反射光を前記受光手段によって受光して、画像特性データをサンプリングする光学センサにおいて、
    前記投光手段の投光動作を異なる画像特性の検査に応じて制御する制御手段を備え、請求項1から7のいずれか1項に記載の光学センサの制御方法によって、前記投光手段を制御するように構成したことを特徴とする光学センサ。
  9. 請求項8に記載の光学センサを備えたことを特徴とする画像形成装置。
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