JP5787672B2 - 情報処理装置、及び、情報処理方法、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、担持体上に形成されたトナー像の高さを決定する情報処理装置、及び情報処理方法、画像形成装置に関する。

複写機やレーザープリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を採用した画像形成装置が形成する画像の色は、画像形成時の装置の設定が一定であったとしても、様々な物理パラメータの変化によって変動する。特に、現像・転写プロセスにおける物理パラメータの変化は色の変動の原因となる割合が大きい。なぜならば、温度・湿度等の環境変動で、潜像電位、トナー補給量、転写効率などの物理パラメータが変化し、感光ドラムや転写ベルトに付着するトナー付着量が変化するからである。そこで、感光ドラム上、又は転写ベルト上のトナー付着量を測定し、その測定結果に基づき露光量、現像電圧、転写電流などを制御し、現像・転写プロセスを安定化させる必要がある。一般的に、これらの制御はトナーカートリッジ交換後や所定枚数印刷後、画像形成装置本体の電源投入後等、環境変動が発生する時点において実施される。トナー付着量を測定する場合は、感光ドラム上や転写ベルト上に低濃度から高濃度まで様々な濃度のトナー像（トナーパッチ）を複数形成する。そして、これらのトナー像のトナー付着量をトナー付着量測定装置で測定し、その測定結果を元に適切な画像形成条件で各種制御を行う。

トナー付着量測定装置は、ＬＥＤ光源から光を照射し、トナー像上において反射した反射光の光量を検出することでトナー付着量を測定するものが一般的である。また、レーザ変位計などの表面形状測定器でトナー像の物理的な形状（トナー像の厚さ、即ちトナー高さ）を測定する方法もある。これは、感光体ドラム上や転写ベルト上に形成されているトナー像にレーザービームを照射し、その反射光を受光素子が一列に並んだラインセンサにより撮像することによりトナー高さを測定する（特許文献１）。

特開平４−１５６４７９号公報

電子写真方式の画像形成装置で感光ドラム、及び、転写ベルト等の担持体上に形成されたトナー像のトナー高さは数μｍ〜十数μｍ程度と非常に小さい。従って、表面形状測定器でトナー高さを測定するには、担持体とトナー像表面の僅かな段差を検出する必要がある。しかしながら、従来の手法（例えば、特許文献１に記載されている手法）では、高精度でトナー高さを得ることはできなかった。
そこで、本発明は、担持体上に形成されたトナー像の高さを高精度に決定することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の情報処理装置は、担持体上に形成されたトナー像の高さの決定する情報処理装置であって、照射手段により照射され、前記トナー像において反射されたビームを二次元センサを用いて撮像することにより得られる第一の二次元画像データを取得する第一の取得手段と、前記第一の取得手段により取得された第一の二次元画像データから、前記トナー像における前記ビームの反射像に対応する第一の二次元反射光像を検出する第一の検出手段と、前記第一の検出手段により検出された前記第一の二次元反射光像から、前記第一の二次元反射光像の第一の代表位置を特定する第一の特定手段と、前記第一の特定手段により特定された第一の代表位置から前記トナー像の高さを決定する決定手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、感光ドラムや転写ベルト等の担持体上に形成されたトナー像の高さを高精度に決定することができる。

画像形成装置の構成を示す図である。 画像形成プロセスの制御を示すブロック図である。 トナー高さ測定装置、担持体、トナー像の位置関係などを示した図である。 トナー高さを測定する手順などを示す図である。 トナー高さ測定装置の主な構成を示した図である。 トナー高さ算出部の処理のフローを示した図である。 トナー高さ算出部の各処理で取得や特定されるデータを示している。 ＬＥＤ光源の構成を示す図である。 第３の実施の形態における二次元画像データを示す図である。 第２の実施の形態におけるトナー高さ測定装置、担持体、トナー像の位置関係などを示した図である。 第４の実施の形態におけるトナー高さ測定装置、担持体、トナー像の位置関係などを示した図である。 二次元センサにより撮像される二次元画像データを示している。 第５の実施の形態におけるトナー高さ算出部の処理のフローを示した図である。 第５の実施の形態における二次元画像データを示す図である。 第５の実施の形態におけるトナー高さ測定装置の主な構成を示した図である。 第６の実施の形態におけるトナー高さ測定装置、担持体、トナー像の位置関係などを示した図である。 第６の実施の形態におけるトナー高さ測定装置の主な構成を示した図である。

＜第一の実施の形態＞
第１の実施の形態について、レーザダイオードを光源として用いる場合を説明する。

図１は、第１の実施の形態、及び後述する第２乃至第５の実施の形態に係る電子写真方式の画像形成装置の構成を示す図である。図１（ａ）に示す画像形成装置は、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、トナー高さ測定装置１０７、定着器１１０等で構成される。まず、画像形成装置は、帯電ローラ１０４で感光ドラム１０１表面を帯電し、露光用レーザ１０２とポリゴンミラー１０３で静電潜像を作成する。次に、画像形成装置は、現像器１０５で感光ドラム１０１上にトナー像１０８を形成し、トナー高さ測定装置１０７で現像後のトナー像１０８のトナー高さを測定する。トナー高さ測定後、トナー像は、転写ベルト１０６、及び印刷用紙１０９に順次転写され、定着器１１０によって定着され、印刷物として出力される。なお、図１（ｂ）に示すように、感光ドラム１０１から転写ベルト１０６にトナー像１０８を転写した後に、転写ベルト１０６上でトナー像のトナー高さの測定を行っても良い。感光ドラム１０１及び転写ベルト１０６は、トナー像を担持することから、以降、感光ドラム１０１及び転写ベルト１０６を担持体１０１／１０６と呼ぶ。

図２は、トナー高さ算出部２０７による画像形成プロセス２０１の制御を示すブロック図である。トナー高さ算出部２０７は、現像部２０４による現像後、もしくは、転写部２０５による転写後におけるトナー高さを決定し、決定したトナー高さを転写制御部２０８、現像制御部２０９、露光制御部２１０にフィードバックする。転写制御部２０８、現像制御部２０９、及び露光制御部２１０は、フィードバックされたトナー高さに基づいて、それぞれのプロセスを制御する。例えば、転写制御部２０８においては転写電流を、現像制御部２０９においては現像バイアス電圧やトナー補給量を、露光制御部２１０においては階調γ特性等を決定したトナー高さに応じて適正な設定値に補正する。

図３はトナー高さ測定装置１０７、担持体１０１／１０６、並びにトナー像１０８の位置関係等を示した図である。制御部３０５は、レーザ光源３０１を制御することにより、担持体１０１／１０６の表面、及び、トナー像１０８に対して、集光レンズ３０２を介してレーザビームを照射する。レーザビームはｙｚ平面上に存在し、負のｙ軸と４５°（レーザビーム照射角度θ）をなす。反射したレーザビームは反射面に対し垂直方向（正のＺ軸方向）に設置された受光レンズ３０３を介して二次元センサ３０４上に結像される。以降、二次元センサ３０４で撮像される、担持体１０１／１０６上またはトナー像１０８上でのレーザビームの反射光の像を二次元反射光像と呼ぶ。そして、二次元センサ３０４は担持体１０１／１０６、並びにトナー像１０８を撮像し、二次元反射光像を示す二次元画像データを取得する。図１２は、二次元センサ３０４により取得された二次元画像データを示している。図中の白い部分が二次元反射光像となる。制御部３０５は、取得された二次元画像データを二次元センサ３０４からトナー高さ算出部２０７に送る。トナー高さ算出部２０７は、後に述べる信号処理を実行しトナー高さを決定する。なお、二次元センサ３０４の例として、エリア型ＣＣＤセンサやエリア型ＣＭＯＳセンサ等がある。

図４は、トナー高さを測定する手順、及び、二次元センサ３０４により撮像される二次元画像データを示している。トナー高さを測定する際は、図４（ａ）に示す様に、まずトナー像１０８が形成されていない担持体の表面部にレーザビームを照射した状態で、担持体１０１／１０６の表面において反射される反射光を二次元センサ３０４で撮像し、二次元画像データを取得する（図４（ｃ））。次いで担持体１０１／１０６を駆動し、レーザビームの照射位置をトナー像１０８に移動させ（図４（ｂ））、トナー像１０８において反射される反射光を撮像し、二次元画像データを取得する（図４（ｄ））。図４（ｃ）（ｄ）が示す通り、トナー高さの変化（トナー像がある場合とない場合の変化）に対応して二次元反射光像はＹ軸方向に移動する。この現象を利用することにより、トナー高さ算出部２０７は、担持体１０１／１０６の表面の反射像を含む二次元画像データ（図４（ｂ））と、トナー像１０８の表面の反射像を含む二次元画像データ（図４（ｄ））とから、トナー高さを決定する。

図５はトナー高さ測定装置１０７の主な構成を示したブロック図である。また、図６はトナー高さ測定装置１０７の処理のフローを示した図である。図７は、図６の各処理で取得や特定されるデータを示している。以下、図５乃至図７を用いてトナー高さの決定処理を説明する。

まず、ステップＳ６０１において、二次元センサ３０４は、担持体１０１／１０６、又はトナー像１０８の二次元反射光像を撮像し、二次元反射光像を含む二次元画像データを生成する。図７（ａ）は二次元画像データが示す画像を示しており、画像中の白い部分は二次元反射光像に対応している。そして、二次元センサ３０４は、生成された二次元画像データを二次元画像データ記憶部へ出力する。ステップＳ６０２において、二次元画像データ記憶部５０１は、二次元センサ３０４から出力された二次元画像データを記憶する。

レーザービームの照射特性から、二次元反射光像の画素値の分布はガウス分布となる。しかしながら、担持体１０１／１０６やトナー像１０８の表面には細かい表面凹凸や周方向回転にともなう筋状の傷が存在しており、サンプル位置によって反射率が変化することから、二次元反射光像の画素値の分布は誤差を含むこととなる。本実施の形態では、この誤差の影響を低減するために、裾領域検出部５０２は所定の閾値内にある画素値を有する画素の集合である裾領域を検出し、その領域をガウス分布の裾領域であるとみなしてガウス分布のピーク位置を求める。そして、このピーク位置をレーザビームの二次元反射光像の代表位置とすることにより誤差の影響を低減した高精度なトナー高さ測定を可能としている。ステップＳ６０３において、裾領域検出部５０２は、二次元画像データ記憶部５０１に記憶されている二次元画像データ中の最大画素値Ａを検出する。ステップ６０４において、裾領域検出部５０２は、上限閾値Ｒ_ｍａｘ及び下限閾値Ｒ_ｍｉｎを保持している裾領域検出閾値保持部５０６から、上限閾値Ｒ_ｍａｘ及び下限閾値Ｒ_ｍｉｎを読み出す。そして、以下の式に基づいて、上限画素閾値Ｔｈ_ｍａｘと下限画素閾値Ｔｈ_ｍｉｎを導出する。

Ｔｈ_ｍａｘ＝Ｒ_ｍａｘ×Ａ （１）
Ｔｈ_ｍｉｎ＝Ｒ_ｍｉｎ×Ａ （２）
次に、ステップＳ６０５において、裾領域検出部５０２は、二次元画像データにおいて注目画素を設定する。注目画素の初期値は二次元画像データの左上画素とし、続くステップＳ６０６からステップＳ６０９までの処理が完了するたびに、処理が完了した注目画素の右隣りの画素を新たな注目画素とする。なお、二次元画像データの右端の画素の処理が完了した場合は、次の走査線の左端の画素が注目画素となる。ステップＳ６０６において、裾領域検出部５０２は、注目画素の画素値がステップＳ６０４で導出された上限画素閾値Ｔｈ_ｍａｘと下限画素閾値Ｔｈ_ｍｉｎの間にあるか否かを判定する（閾値処理）。注目画素の画素値が、上限画素閾値Ｔｈ_ｍａｘと下限画素閾値Ｔｈ_ｍｉｎの間にあると判定された場合は、ステップＳ６０７に進み、そうでない場合はステップＳ６０８に進む。ステップＳ６０７において、裾領域検出部５０２は注目画素が二次元反射光像の裾領域の一部であることを示す情報を裾領域保持部５０７に保持させる。一方、ステップＳ６０８において、裾領域検出部５０２は注目画素が二次元反射光像の裾領域の一部でないことを示す情報を裾領域保持部５０７に保持させる。図７（ｂ）（ｃ）は、二次元画像データ（ｘ軸、ｙ軸）と画素値（ｚ軸）との対応を示している。図中、黒く示されている画素は、ステップＳ６０７において二次元反射光像の裾領域の画素であることを示している。ステップＳ６０７及びステップＳ６０８の結果、裾領域保持部９０７は、各画素が二次元反射光像の裾領域の一部であるか否かを示す二次元反射光像データを保持することとなる。図７（ｄ）は、裾領域保持部９０７が保持している二次元反射光像データが示す裾領域を示している。

ステップＳ６０９において、裾領域検出部５０２は、二次元画像データの全ての画素に対してステップＳ６０５からステップＳ６０７（又はステップＳ６０８）の処理が完了したか否かを判定する。二次元画像データの全ての画素に対して処理が完了されていないと判定された場合は、ステップＳ６０５に戻り、注目画素を隣の画素に設定して、処理を続ける。一方、二次元画像データの全ての画素に対して処理が完了されていると判定された場合は、ステップＳ６１０に進む。

ステップＳ６１０において、代表位置特定部５０４は、ビーム形状情報保持部５０３が保持しているビーム形状情報を読み出す。ビーム形状情報は、以下のような円を表すフィッティング関数からなる。

ここで、（ｘ、ｙ）は裾領域の画素の画素位置、（ａ，ｂ）は裾領域の中心位置、ｒは裾領域の半径である。ｘ，ｙ，ａ，ｂ，ｒの単位は、画素である。ステップＳ６１０において、代表位置特定部５０４は、裾領域保持部５０７に保持されて二次元反射光像データが示す裾領域に対して、最小二乗法を用いて式（３）のフィッティング関数によりフィッティング処理を行い、ａ，ｂ，ｒを算出する。次に、ステップＳ６１１において、代表位置特定部５０４は、フィッティング処理の結果から裾領域の代表位置を特定する。二次元反射光像の画素値のガウス分布のピーク位置は、裾領域の中心位置と対応している。そこで、本実施の形態では、代表位置を裾領域の中心位置のｙ座標ｂを代表位置とする。図７（ｅ）は、図７（ｄ）の裾領域に対して式（３）を用いたフィッティング処理、及び代表位置の特定を行った際の結果を示している。図中、裾領域に対して中央位置（ａ，ｂ）７０２を有するフィッティング関数７０１が算出され、代表位置としてこの中央位置（ａ，ｂ）のｙ座標ｂが特定される。ステップＳ６１３において、トナー高さを決定するために必要な代表位置を全て特定したか否かを判定する。トナー高さを決定するためには、担持体１０１／１０６に対する代表位置とトナー像１０８に対する代表位置を夫々少なくとも一つは必要とする。ステップＳ６１３において、トナー高さを決定するために必要な代表位置を全て特定していると判定された場合は、ステップＳ６１５に進む。一方で、トナー高さを決定するために必要な代表位置を全て特定していないと判定された場合は、ステップＳ６１４に進む。ステップＳ６１４において、次の撮像ポイントまで担持体１０１／１０６は駆動され、続いてステップＳ６０１以降の処理が繰り返される。

ステップＳ６１５において、担持体１０１／１０６における代表位置ｂ_０とトナー像１０８における代表位置ｂ_１とに基づいて、トナー高さを取得する。図４に示す通り、トナー像の高さに応じて反射位置が変わり、二次元センサにおける反射光像の撮像位置が変わる。本実施の形態ではトナー像の高さが高くなるにつれ、反射光像はｙ軸の正方向に移動する。従って、二次元反射光像の代表位置ｂの値が高さに応じて変化することになる。まず、担持体１０１／１０６における代表位置ｂ_０とトナー像１０８における代表位置ｂ_１との差を求めることにより、トナー高さの影響による代表位置の移動量ΔＬを導出する。

ΔＬ＝ｂ_１−ｂ_０ （４）
代表位置ｂの単位系は画素単位であるため、ΔＬの単位系も画素単位となる。二次元センサの画素ピッチをｐ（μｍ／ピクセル）、受光レンズ３０３の光学倍率Ｍ、およびレーザ照射角θとすると、トナー高さΔｈは以下のように決定することができる。

以上、二次元センサ３０４により撮像された二次元画像データからトナー高さΔｈを決定することを示した。

担持体１０１／１０６やトナー像１０８の表面には細かい表面凹凸や周方向回転にともなう筋状の傷が存在しており、サンプル位置によって反射率が変化する。よって、この反射率の変化によって測定されるトナー高さにノイズが含まれてしまう。このノイズの影響を小さなものにするために、より多くのサンプルデータに基づいてトナー高さを測定することが望まれる。従来の表面形状測定器は、ラインセンサにより取得された一次元の画素値情報を用いて高さを測定している。一方で、本実施の形態は、二次元エリアセンサにより撮像された二次元画像データを用いてトナー高さを測定している。よって、従来の表面形状測定器のラインセンサを用いて高さを測定する場合に比べて、本実施の形態の二次元センサを用いて高さを測定する場合に、より多くのサンプルデータ（図７（ｄ）の裾領域のデータ）に基づいて高さを測定することができる。従って、本実施の形態によれば、担持体上に形成されたトナー像の高さを高精度に測定することができる。

［変形例］
・図６の処理フローの例では、担持体１０１／１０６に対応する代表位置ｂ_０とトナー像１０８に対応する代表位置ｂ_１はそれぞれ一つの二次元画像データから特定されている。しかしながら、担持体１０１／１０６やトナー像１０８の表面の表面凹凸や傷の影響を低減するために、例えば一つのトナー像に対して複数の代表位置を特定し、それらを平均化することにより平均化された代表位置ｂ_１’を求める。同様に、担持体１０１／１０６に対応する代表位置ｂ_０についても平均化された代表位置ｂ_０’を求める。これら平均化された代表位置ｂ_１’とｂ_０’を式（４）においてｂ_１とｂ_０の代わりに用いることにより、より高精度にトナー高さを決定することができる。

・担持体１０１／１０６における代表位置ｂ_０とトナー像１０８における代表位置ｂ_１との差を求めることによりトナー高さΔｈを求めるとしたが、これに限らない。すなわち、担持体１０１／１０６における代表位置ｂ_０を一定とみなし、トナー像１０８における代表位置ｂ_１のみからトナー高さΔｈを求めても良い。

・ビーム形状情報保持部５０３に保持されているビーム形状情報は、式（３）に示されている円を表すフィッティング関数に限らない。例えば、以下のような楕円を表すフィッティング関数であってもよい。

（ｓ、ｔ）は楕円の長辺・短辺を表すパラメータであり、（ａ、ｂ）は楕円の中心を表すパラメータである。

・代表位置特定部５０４で、代表位置を特定する際に円の中心位置を用いたが、これに限らない。例えば、フィッティングされた円において最大のｙ座標値（ｂ＋ｒ）を代表位置として設定しても良い。

・代表位置の移動量ΔＬは、中心位置ｂのｙ軸方向の移動量ｂ_１−ｂ_０としたが、これに限らない。例えば、二次元センサ３０４の取り付け誤差などにより、代表位置がｘ方向にも移動する場合は、ΔＬを以下のように導出しても良い。

（ａ_１，ｂ_１）は、担持体１０１／１０６に対応する代表位置のｘｙ座標、（ａ_０，ｂ_０）は、トナー像１０８に対応する代表位置のｘｙ座標である。式（７）を用いることにより、より高精度にトナー高さΔｈを決定することが可能となる。

・裾領域検出閾値保持部５０６は上限閾値Ｒ_ｍａｘ及び下限閾値Ｒ_ｍｉｎを保持するとしたが、これに限らない。例えば、裾領域検出閾値保持部５０６は、中央閾値Ｒ_{ｃｅｎｔｅｒ}と閾値幅Ｒ_{ｗｉｄｔｈ}を保持してもよい。この場合、裾領域検出部５０２は、上限画素閾値Ｔｈ_ｍａｘと下限画素閾値Ｔｈ_ｍｉｎを以下の式により求める。

Ｔｈ_ｍａｘ＝Ｒ_{ｃｅｎｔｅｒ}×Ａ＋Ｒ_{ｗｉｄｔｈ} （８）
Ｔｈ_ｍｉｎ＝Ｒ_{ｃｅｎｔｅｒ}×Ａ―Ｒ_{ｗｉｄｔｈ} （９）
また、上限画素閾値Ｔｈ_ｍａｘと下限画素閾値Ｔｈ_ｍｉｎは、最大画素値Ａと独立して取得しても良い。即ち、裾領域検出閾値保持部５０６が、上限画素閾値Ｔｈ_ｍａｘと下限画素閾値Ｔｈ_ｍｉｎを保持し、裾領域検出部５０２は、この閾値に基づいて裾領域の検出を行うとしてもよい。

・レーザビーム照射角度θは４５°以外でも良い。またレーザビームを反射面に対して垂直方向（正のｚ軸方向）にし、二次元センサ３０４を４５°に傾けて設置しても良い。

・本実施の形態の各処理は、例えば式（１）−（５）の演算するとしたが、この演算をルックアップテーブルで代用しても構わない。例えば、入力をＲ_ｍａｘとＡとの組合せとし、出力をＴｈ_ｍａｘとするルックアップテーブルを用いて式（１）の演算の代用としても良い。

＜第２の実施の形態＞
次に、第２の実施の形態について、発光ダイオード光源（以下、ＬＥＤ光源）を用いて担持体１０１／１０６の表面、及び、トナー像１０８の表面を照射し、反射光像の裾部分を検出する方法を説明する。なお、本実施の形態において第１の実施の形態と同様の構成については、同一符号を付して、その説明を省略する。

図１０はＬＥＤ光源を使用した場合のトナー高さ測定装置１０７の構成図である。ＬＥＤ光源１００１と前記ＬＥＤ光源を所望の倍率で結像するための集光レンズ１００２で構成される。本実施の形態で使用するＬＥＤ光源１００１は、担持体１０１／１０６の表面、もしくは、トナー像１０８の表面上に照射した際の二次元反射光像を制御するために、半導体チップの発光層上に所望の発光面形状となるようなマスクを蒸着したものを使用する（図８（ａ））。具体的には、発光面の中心付近にφ５０μｍの円形状の発光面が露出するように蒸着膜が形成されており、これを図８（ｂ）における拡大レンズで２倍に拡大することで測定表面上にφ１００μｍの円形状スポットとして照射することができる。

なお、本実施の形態における集光後のビーム形状は、円形状や先の第１の実施の形態で示した円形状や楕円形状に限るわけではなく、例えば、図８（ｃ）に示すような菱形等であっても良い。また、チップ上のマスク蒸着以外にもアパーチャなどの光学部品をＬＥＤ光源の直後に配置するなどして形状を制御しても良い。

＜第３の実施の形態＞
次に、第３の実施の形態について、光学的手法を用いて二次元反射光像から裾領域を検出する方法について述べる。なお、本実施の形態において第１、及び第２の実施の形態と同様の構成については、同一符号を付して、その説明を省略する。

図９に二次元画像データの一例を示す。本実施の形態においては、光源パワー、もしくは、二次元センサ３０４の感度・露光時間などを制御部３０５で制御し、一部の画素値を飽和させる。飽和した画素値をもつ画素を値を持たない画素とみなすと、結果として図７（ｄ）に示されるような裾領域を持つ二次元画像データを撮像することができる。この二次元画像データを裾領域保持部５０７に記憶することで、裾領域を検出する裾領域検出部５０２を簡略化できる。また、センサ出力信号の振幅自体も大きくなるため、後段の増幅アンプの設計やＡ／Ｄコンバータでデジタル変換する際のビット精度も向上する。

＜第４の実施の形態＞
次に、第４の実施の形態について、電気的手法を用いて二次元反射光像から裾領域を検出する方法について述べる。なお、本実施の形態において第１乃至３の実施の形態と同様の構成については、同一符号を付して、その説明を省略する。

図１１に本実施の形態におけるトナー高さ測定装置１０７の構成を示す。信号制御部１１０１によって二次元センサ３０４から出力される信号に対し電圧、もしくは、電流等を制限することで、二次元画像データの一部をクリップさせて電気的に裾領域のみを検出する。信号制御部１１０３は、アンプやレギュレータなどのアナログ素子でも良いし、または、ＡＤ変換器を用いて、デジタル信号に変換した後に裾領域の比較的低い電圧を表すデジタル信号の下位ビットのみを検出するなどの構成にしても良い。

＜第５の実施の形態＞
次に、第５の実施の形態について説明する。本実施の形態では、二次元センサ３０４により撮像された二次元画像データ中の二次元反射光像の重心を算出することで代表位置を検出する。なお、本実施の形態において第１乃至４の実施の形態と同様の構成については、同一符号を付して、その説明を省略する。

図１３は、本実施の形態の処理フローを示している。また、図１５は、本実施の形態におけるトナー高さ測定装置１０７の各構成を示す図である。

ステップＳ１３０４において、照射光像検出部１５０２は、照射光像検出閾値保持部１５０６に保持されている閾値情報と最大画素値Ａとに基づいて重心位置特定のための閾値を設定する。この閾値は、二次元反射光像を検出するための閾値であり、注目画素の画素値が閾値以上であれば、注目画素は二次元反射光像の一部であり、注目画素の画素値が閾値よりも小さければ、注目画素は二次元反射光像の一部ではないと判定される。

ステップＳ１３０６では、照射光像検出部１５０２は、注目画素の画素値がステップＳ１３０４で設定された閾値以上か否かを判定する。ステップＳ１３０６で注目画素の画素値がステップＳ１００４で設定された閾値以上であると判定された場合は、ステップＳ１３０７に進み、そうでない場合は、ステップＳ１３０８に進む。ステップＳ１３０７において、照射光像検出部１５０２は、注目画素が二次元反射光像の一部であることを示す情報を照射光像保持部１５０７に保持させる。一方で、ステップＳ１３０８において、照射光像検出部１５０２は、注目画素が二次元反射光像の一部でないことを示す情報を照射光像保持部１５０７に保持させる。ステップＳ１３０７とステップＳ１３０８の結果、照射光像保持部１５０７は、各画素が二次元反射光像の一部であるか否かを示す二次元反射光像データを保持することとなる。図１４は、照射光像保持部１５０７に保持されている二次元反射光像データが示す二次元反射光像を示している。

ステップＳ１３１２において、代表位置特定部１５０４は、二次元反射光像の重心位置１４０１（ｃ、ｄ）を算出する。重心位置のｙ軸の座標ｄを代表位置とし、以降、第一の実施の形態と同様にトナー高さを決定する。本実施の形態は、第一の実施の形態と同様に、担持体上に形成されたトナー像の高さを高精度に決定することができる。また、第一の実施の形態は代表位置を特定するためにフィッティング処理が必要であるが、本実施の形態は、単に重心位置を算出することにより代表位置を特定することができることから、計算コストを軽減することができる。

＜第６の実施の形態＞
次に、第６の実施の形態について説明する。本実施の形態では、二次元エリアセンサではなく一次元ラインセンサとその走査機構を用いることで二次元画像を取得する方法について説明する。なお、本実施の形態において第１乃至５の実施の形態と同様の構成については、同一符号を付して、その説明を省略する。

図１６に本実施の形態におけるトナー高さ測定装置１０７の構成を示す。ラインセンサ１６０４は短冊形状の受光面をしており、短冊の長辺方向に１列に画素が並んでいる構成である。長辺の方向は図中のＹ軸方向と平行に設置されているため、高さが変化した時の反射スポットのＹ軸方向の移動を検出できる配置になっている。本実施の形態においては、二次元画像を取得するために、上記方向に設置されたラインセンサ１６０４と、このラインセンサを図中のＸ軸方向の任意の位置に駆動する制御部１６０５を有する。

図１７に本実施の形態におけるトナー高さ算出部１６０７のブロック図を示す。制御部１６０５はラインセンサを、ある一定の撮像時間で駆動すると同時に、一定の間隔でＸ軸方向に順次移動させることで時系列な１次元撮像波形を撮像する。この時の撮像、及び、移動のタイミング信号は二次元画像データ生成部１７０１に入力されており、一次元撮像波形の時分割データをタイミング信号に同期して並べ替えることで所望の二次元画像を生成する。この生成された二次元画像から中心、ないしは、重心などを算出することでトナー高さを算出する。

＜第７の実施の形態＞
第１から第６の実施の形態の機能（例えば、フローチャートにより示される機能）を実現するソフトウェアのコンピュータプログラムコードを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を、システム或いは装置に供給することによっても実現できる。この場合、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が、コンピュータが読み取り可能に記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することにより、上述した実施例の機能を実現する。

Claims (14)

1. 担持体上に形成されたトナー像の高さの決定する情報処理装置であって、
   照射手段により照射され、前記トナー像において反射されたビームを撮像することにより得られる第一の二次元画像データを取得する取得手段と、
   前記第一の二次元画像データにおいて、前記第一の二次元画像データにおける最大の画素値よりも小さく、かつ０よりも大きい所定の範囲の画素値を有する画素を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された複数の画素に近似される形状に基づいて、前記第一の二次元画像データの代表位置を特定する特定手段と、
   前記特定手段により特定された代表位置から前記トナー像の高さを決定する決定手段と、
   を有することを特徴とする情報処理装置。
2. 前記検出手段は、前記画像データに対して閾値処理することにより、前記所定の範囲の画素値をもつ画素を検出することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記ビームの形状情報を保持させる保持手段を更に有し、前記特定手段は、前記検出手段により検出された画素と前記保持手段に保持されている形状情報とに基づいて、前記代表位置を特定することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
4. 前記取得手段は、前記照射手段により照射され、前記担持体において反射されたビームを撮像することにより得られる第二の二次元画像データを取得し、
   前記検出手段は、前記第二の二次元画像データにおいて、前記第二の二次元画像データにおける最大の画素値よりも小さく、かつ０よりも大きい所定の範囲の画素値を有する画素を検出し、
   前記特定手段は、前記検出手段により検出された複数の画素に近似される形状に基づいて、前記第二の二次元画像データの代表位置を特定し、
   前記決定手段は、前記第一の二次元画像データにおける代表位置と前記第二の二次元画像データにおける代表位置から前記トナー像の高さを決定することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
5. 前記形状情報は、円又は楕円の関数を示す情報であることを特徴とする請求項３に記載のトナー像の高さの決定装置。
6. 前記特定手段は、前記形状の重心位置を代表位置として特定することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
7. 前記特定手段は、前記形状の中心位置を代表位置として特定することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
8. 前記閾値処理は、上限の閾値と下限の閾値とを有する閾値処理であることを特徴とする請求項２に記載の情報処理装置。
9. 前記閾値処理に用いられる閾値は、前記第一の二次元画像データの最大画素値に基づいて設定されることを特徴とする請求項２に記載の情報処理装置。
10. 前記第一の二次元画像データは、二次元センサを用いて撮像することにより得られることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の情報処理装置。
11. 前記第一の二次元画像データは、一次元センサを短辺方向に走査させて撮像することにより得られることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の情報処理装置。
12. 請求項１乃至１１の何れか１項に記載の情報処理装置を用いて画像形成プロセスを制御する画像形成装置。
13. コンピュータを、請求項１乃至１１の何れか１項に記載の情報処理装置が有する各手段として機能させるためのコンピュータプログラム。
14. 担持体上に形成されたトナー像の高さの決定する情報処理方法であって、
    照射手段により照射され、前記トナー像において反射されたビームを撮像することにより得られる第一の二次元画像データを取得し、
    前記取得された第一の二次元画像データにおいて、前記第一の二次元画像データにおける最大の画素値よりも小さく、かつ０よりも大きい所定の範囲の画素値を有する画素を検出し、
    前記検出された複数の画素に近似される形状に基づいて、前記検出された前記第一の二次元画像データの代表位置を特定し、
    前記特定された代表位置から前記トナー像の高さを決定する、
    ことを特徴とする情報処理方法。

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