JP5796971B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関し、より詳しくは、画像の補正のために記録材上に形成するパッチ画像を判別する技術に関する。

カラープリンタやカラー複写機等のカラー画像形成装置については、出力画像の高画質化が求められている。出力画像の濃度の階調とその安定性は、画像の品質を決める重要な要素であり、カラー画像形成装置においては、環境変動や長時間の使用による濃度の変動を抑えることが必要となる。

このため、特許文献１及び２は、濃度又は色値検出のためのトナー画像（以下、パッチ画像と呼ぶ。）を記録材上に形成し、記録材上に形成したパッチ画像の濃度又は色値を検出してトナー画像の濃度又は色値を補正する構成を開示している。ここで補正精度を上げるためには多数のパッチ画像を形成することが望ましく、これを達成するために各濃度又は色のパッチ画像を、記録材上にその間隔を空けずに配置している。

このとき、各パッチ画像間の間隔を空けないため、特許文献１では、隣接するパッチ画像間の濃度差が所定値以上となる様にパッチ画像を配置し、ＲＧＢカラーセンサにより赤、緑、青の値を検出して各パッチ画像を判別している。なお、特許文献１では、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤを用いており、特許文献２では、白色ＬＥＤ及びＲＧＢフィルタの組み合わせをカラーセンサとして開示している。

特開２０００−０３９７４７号公報 特開２００６−３０８８１２号公報

カラー画像形成装置において、より厳密な色再現性を実現するためには、シアン、マゼンタ、イエローによる有彩色の単色のみならず、二次色、三次色などの多次色のパッチ画像（混色パッチ画像）を検出することが望ましい。しかしながら、多次色のパッチ画像を想定した場合に、従来技術においては、以下の問題を生じ得る。即ち、複数の混色パッチ画像を隙間なく配置した場合、隣接するパッチ画像の色関係によっては、その境界を判別できないことが生じ得る。

例えば、隣接する２つのパッチ画像５３、５４があり、白色光源に対する反射光のスペクトルが、夫々、図１６に示すものであったとする。なお、図１６において、符号５０、５１及び５２は、夫々、赤、緑、青（ＲＧＢ）のフィルタの分光透過曲線である。図１６の場合、パッチ画像５３と５４の反射光のＲＧＢの各値は、どちらのパッチ画像もほぼ同じ値となる。従って、隣接するパッチ画像を判別することが難しくなってしまう、言い換えれば判別精度が劣化するという問題があった。

本発明は、隣接するパッチ画像に関して、現在検出対象のパッチ画像から次のパッチ画像の検出へ移ったことを精度よく判別できる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明による画像形成装置は、複数のパッチ画像を連続して記録材に形成する画像形成手段と、
記録材に形成した前記パッチ画像に光を照射し、前記パッチ画像から反射した反射光に含まれる複数の波長の光強度を検出する検出手段と、第１パッチ画像を検出した光強度と第２パッチ画像を検出した光強度との差分に応じて、前記第１パッチ画像から前記第２パッチ画像に遷移したことを判別するために用いる判別用波長を選択する選択手段と、前記判別用波長における光強度が第１の閾値より大きく変動すると、前記検出手段が光強度を検出しているパッチ画像が前記第１パッチ画像から前記第２パッチ画像に遷移したと判別する判別手段と、を備えることを特徴とする。

隣接するパッチ画像の夫々の検出結果について、判別用波長における光強度が閾値より大きく変化したときに、次のパッチ画像の検出に移行したことを判別する。この構成により、精度良く、現在検出しているパッチ画像を判別することができる。

一実施形態における画像形成装置の画像形成部のブロック図。 一実施形態におけるカラーセンサのブロック図。 一実施形態におけるカラーセンサが検出する各波長の強度を示す図。 一実施形態における画像形成装置のブロック図。 一実施形態におけるパッチ画像を示す図。 一実施形態における画像形成条件の設定処理のフローチャート。 一実施形態におけるカラーセンサ検出部のブロック図。 一実施形態における分光分布の検出処理のフローチャート。 一実施形態における判別用波長の決定を説明する図。 一実施形態におけるカラーセンサ検出部のブロック図。 一実施形態における分光分布の検出処理のフローチャート。 一実施形態におけるカラーセンサ検出部のブロック図。 一実施形態における分光分布の検出処理のフローチャート。 一実施形態におけるカラーセンサのブロック図。 一実施形態における判別用波長の決定を説明する図。 反射光のＲＧＢ値がほぼ同じとなるパッチ画像を示す図。

本発明を実施するための形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。

（第一実施形態）まず、画像形成装置の画像形成部１について図１を用いて説明する。イエロー（Ｙ）のトナー画像を形成するための部材３Ｙは、感光体３０の表面を帯電する帯電部３１と、帯電された感光体３０の表面を露光して静電潜像を形成する露光部３２を備えている。さらに、部材３Ｙは、静電潜像が形成された感光体３０の表面をトナーで現像する現像部３３と、感光体３０上のトナー画像を中間転写体４に転写する一次転写器３４とを備えている。なお、部材３Ｍ，３Ｃ、３Ｋは、夫々、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナー画像を形成するものであるが、部材３Ｙとその構成は同様であるため、その説明は省略する。

中間転写体４に転写されたトナー画像は、二次転写器５により、用紙搬送路２を搬送される記録材９に転写される。記録材９に転写されたトナー画像は、定着部６により定着される。画像形成部１は、記録材９上に形成された定着後のパッチ画像の各波長の光強度を用紙搬送路２上の検出位置２ａにて検出するカラーセンサ７を備えている。

カラーセンサ７は、例えば、１００以上といった、複数の波長の光強度を測定することができる分光カラーセンサ（分光分布検出部）である。例えば、図２に示す様に、カラーセンサ７の白色ＬＥＤ７１は、定着後のパッチ画像１０が形成された記録材９に対して斜め４５度より光を入射させる。スリット７２は、記録材９の表面に対して９０度方向から入射されるパッチ画像の反射光を通過させる。回折格子７３は、スリット７２を通過したパッチ画像からの反射光を波長に応じた光に分光する。複数の受光部を有するラインセンサ７４は、回折格子７３により分光された各波長の光強度を検出する。検出範囲λ_１（ｎｍ）〜λ_Ｌｍａｘ（ｎｍ）、ここで、Ｌｍａｘは受光部の総数、に対して、波長χにおける光強度をＶ(χ)とすると、分光分布はＶ(λ)（λ＝λ_１、λ_２、・・・、λ_Ｌｍａｘ）で表される。なお、検出位置のカラーセンサ７から見た対向面には白色基準板１１が設けられている。

図３は、図１６のパッチ画像５４に対して、カラーセンサ７により各波長での光強度を測定した状態を示している。なお、図３の黒丸の位置が、光強度を検出した波長位置である。図３より、パッチ画像５３の各波長の光強度も取得して、パッチ画像５４の各波長の光強度と比較することで、ＲＧＢの値がほぼ同じとなるパッチ画像が隣接していたとしても、その境界を認識し、検出しているパッチ画像が変更したか否かを判別できることが分かる。一方、カラーセンサ７が検出する総ての波長における光強度を使用してパッチ画像を判別する場合、処理が膨大となり判別に時間がかかることとなる。さらに、回路規模の増大につながりコストアップの要因となってしまう。本実施形態においては、以下に説明する様に、総ての波長における光強度を使用するのではなく、判別用波長に基づき現在検出しているパッチ画像の判別を行う。これにより、演算負荷を低くし、処理を高速化する。

続いて、図４を用いて、本実施形態における画像形成装置の動作について説明する。画像形成装置は、パーソナルコンピュータ等の外部機器８０からの画像信号（ＲＧＢ信号）を受信する。画像処理部８１は、受信したＲＧＢ信号をＣＭＹＫ信号に変換する。なお、ＲＧＢ信号からＣＭＹＫ信号への変換の際には、例えば、３次元ルックアップテーブルを使用する。画像処理部８１は、生成したＣＭＹＫ信号を、その後、補正テーブルにより濃度、階調特性の補正を行って、図１の露光部３２に供給する画像信号を生成する。

画像形成制御部８２は、画像形成部１を統括して制御する。なお、画像形成制御部８２のＲＯＭ６１は、ＣＰＵ６０が実行するプログラムを保存しており、ＲＡＭ６２は、ＣＰＵ６０による制御処理時に各種データを記憶しておくものである。なお、カラーセンサ検出部８５は、補正テーブルの作成又は更新処理時、カラーセンサ７から各パッチ画像の各波長の光強度を受信し、色値変換部８６は、受信した各波長の光強度を色値に変換する。

図５に示す様に、記録材９上に形成するパッチ画像１０は、パッチ画像１０ａ、１０ｂ、・・・、１０ｚといった複数の種類のパッチ画像を含み、これら複数のパッチ画像を示すデータは、画像処理部８１の記憶部８８に記憶されている。なお、複数のパッチ画像１０は、記録材９の搬送方向に沿って隙間なく配置される。各パッチ画像は、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの単色のトナーにより形成されるものや、２つ以上の色のトナーで形成されるもの（混色パッチ画像）がある。画像形成制御部８２は、パッチ画像１０の各波長の光強度をカラーセンサ７により検出し、この検出結果を例えばＣＩＥ−Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系等の色値に変換する。なお、分光分布からＣＩＥ−Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系等の色値を演算する手法については周知の事項であるので、ここでの詳しい説明を省略する。

画像形成条件設定部８７は、この変換した色値が、記憶部８８に保存している基準の色値となる様に補正データを算出して画像形成条件を設定する。ここでの画像形成条件とは、上に説明した３次元ルックアップテーブルであったりする。またその他にも画像形成条件としては、例えばＲＧＢ信号から生成されたＣＭＹＫ信号を、Ｃ‘Ｍ‘Ｙ‘Ｋ‘信号に変換するテーブルとしてもよい。こうして算出した補正データに基づいて補正制御を行うことで、良好な色味/濃度トナー画像を形成することが可能になる。画像形成条件の設定は、例えば、画像形成装置の起動時や、通常の印刷処理の合間に実施される。なお、画像形成条件の設定については、予め設定した条件により自動的に開始することも、利用者の明示的な指示の入力により開始することもできる。

次に、図６を用いて、本実施形態における画像形成条件の設定処理について説明する。ＣＰＵ６０は、Ｓ１０１において、画像処理部８１の記憶部８８に保存されているパッチ画像１０の画像データに基づき、画像形成部１を制御して複数のパッチ画像を連続して記録材９上に形成する。

カラーセンサ検出部８５は、ＣＰＵ６０からの指示により、Ｓ１０２において、パッチ画像１０の先頭が検出位置２ａに到達するより前にカラーセンサ７を起動し、総てのパッチ画像の分光分布を検出する処理を行う。ここでの分光分布を検出するとは、カラーセンサ７が、複数の波長の光強度を測定することを意味する。なお、Ｓ１０２における処理の詳細は後述する。色値変換部８６は、ＣＰＵ６０からの指示により、Ｓ１０３において、検出した各パッチ画像の分光分布を例えばＣＩＥ―Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系等の色値に変換する。

画像形成条件設定部８７は、Ｓ１０４において、次にトナー画像を形成したときに、仮に色値変換部８６により色値を変換すると、画像処理部８１の記憶部８８に保存されている基準の色値になる様に、画像形成条件を更新する。ここでの画像形成条件とは、上に述べたように例えば、ＲＧＢ値からＣＭＹＫ値を求めるための計算式の各係数であり、画像形成条件設定部８７は、例えば３次元ルックアップテーブルを更新する。更新後の３次元ルックアップテーブルに従い、ＲＧＢ値をＣＭＹＫ値に変換することで、所望の色値の画像が形成できるようになる。

続いて、図７を用いて、本実施形態におけるカラーセンサ検出部８５の詳細を説明する。制御命令部８１０は、カラーセンサ検出部８５全体の制御を統括するものである。なお、簡潔化のため、図７においては、各要素間の総ての制御線やデータ線を図示してはいない。また、データ取得部８００は、分光分布、つまり、カラーセンサ７が検出した各波長λ（λ=λ_１,…λ_Ｌｍａｘ）の光強度Ｖ(λ)を取得する。なお、カラーセンサ７の起動／停止は、制御命令部８１０が制御する。データ保存部８７０は閾値８７０ａ（第１の閾値）と、パッチ画像を判別するための、各パッチ画像に対応する判別用波長８７０ｂと、パッチ画像の総数８７０ｃと、各パッチ画像の分光分布８７０ｄを示すデータを保存する。波長選択部８２０、データ抽出部８３０、基準値設定部８４０、比較部８５０は、パッチ画像判別部を構成し、カラーセンサ７が検出しているパッチ画像の判別に関する一連の処理を行う。比較部８５０は、カラーセンサ７が検出しているパッチ画像の変更を検出すると制御命令部８１０へ境界検出信号を送る。保存データ選択部８６０は、データ取得部８００が取得した分光分布をデータ保存部８７０へ保存するか否かを選択する。具体的には、制御命令部８１０は境界検出信号を受け取ると保存データ選択部８６０に保存命令を発出し、これにより、保存データ選択部８６０は、１つのパッチ画像の分光分布をデータ保存部８７０へ保存する。

続いて、図８を用いて、図６のＳ１０２におけるパッチ画像の分光分布の検出処理の詳細を説明する。なお、検出処理は、ＣＰＵ６０の指示により、カラーセンサ検出部８５の各要素が、制御命令部８１０の制御の下に実行する。

Ｓ２０１において、制御命令部８１０は、パッチ画像の番号を示すカウンタＮを０に初期化する。ここで、カウンタＮは、０からパッチ画像の総数であるＮｍａｘまでの値をとる。なお、Ｎ＝０は、白色基準板１１の分光分布を取得する場合に、Ｎ＝１〜Ｎｍａｘは、夫々、対応する番号のパッチ画像の分光分布を取得する場合に対応している。

Ｓ２０２において、データ取得部８００は、白色基準板の分光分布Ｖ_０(λ)を取得して、保存データ選択部８６０は、白色基準板の分光分布Ｖ_０(λ)をデータ保存部８７０に保存する。Ｓ２０３において、制御命令部８１０は、カウンタＮを１だけ増加させ、Ｓ２０４において、波長選択部８２０にカウンタＮを通知して選択命令を行う。波長選択部８２０は、選択命令により、データ保存部８７０の判別用波長８７０ｂから、カウンタＮ、つまりＮ番目のパッチ画像に対応する波長Λ_Ｎを読み出してデータ抽出部８３０に通知する。なお、Λ_１は１番目のパッチ画像の開始を、Λ_２は１番目と２番目のパッチ画像の境界を越えたことを判定するために使用する波長であり、Λ_Ｎｍａｘは、最後のパッチ画像とその前のパッチ画像の境界を越えたことを判定するために使用する波長である。

Ｓ２０５において、データ抽出部８３０は、Ｎ−１番目、すなわち一つ前のパッチ画像の分光分布の、Ｓ２０４で読み出した判別用波長における光強度Ｓ=Ｖ_Ｎ−１（Λ_Ｎ）を基準値設定部８４０に設定する。なお、０番目のパッチ画像（Ｎ＝１のとき）は白色基準板１１に対応する。

Ｓ２０６において、データ取得部８００は、カラーセンサ７から分光分布Ｖ(λ)を取得する。Ｓ２０７において、データ抽出部８３０は、データ取得部８００が取得した分光分布から、Ｓ２０４で読み出した判別用波長における光強度Ａ_０＝Ｖ（Λ_Ｎ）を取得して比較部８５０に出力する。

Ｓ２０８において、比較部８５０は、光強度Ａ_０と光強度Ｓの差の絶対値が、データ保存部８７０に保存されている閾値８７０ａ（値Ｔ）以上であるか否かを判定する。これにより、カラーセンサ７が検出しているパッチ画像が、最初に検出していた第１パッチ画像から次の検出対象である第２パッチ画像に遷移したかを判別する。具体的には、差の絶対値が閾値Ｔ以上であれば、比較部８５０は、Ｎ−１番目とＮ番目のパッチ画像の境界を既に越え、カラーセンサ７はＮ番目のパッチ画像を検出していると判定して制御命令部８１０に境界検出信号を出力する。一方、差の絶対値が閾値Ｔを超えていなければ、比較部８５０は、カラーセンサ７は依然Ｎ−１番目のパッチ画像を検出していると判定する。閾値Ｔを超えていない場合、処理はＳ２０６へ戻り、差の絶対値が閾値Ｔ以上となるまでＳ２０６からＳ２０８の処理が十分早いサンプリング時間で（例えば２ｍ秒）繰り返される。

差の絶対値が閾値Ｔ以上となった場合、Ｓ２０９において、データ取得部８００は、カラーセンサ７から分光分布Ｖ(λ)を取得する。なお、Ｓ２０６で取得した分光分布Ｖ(λ)を使用しても良く、その場合にはＳ２０９は省略される。Ｓ２１０において、制御命令部８１０は、保存データ選択部８６０に対して保存命令を行う。保全命令を受けたことにより、保存データ選択部８６０は、データ取得部８００からの分光分布Ｖ（λ）を、Ｎ番目のパッチ画像の分光分布Ｖ_Ｎ（λ）としてデータ保存部８７０に保存する。Ｓ２１１において、制御命令部８１０は、総てのパッチ画像が検出されたか否かを判定し、総てのパッチ画像の検出が終了していない場合には、総てのパッチ画像を検出するまで上述した処理を繰り返し行う。

次に、データ保存部８７０の判別用波長８７０ｂの決定方法について説明する。判別用波長８７０ｂは、画像形成装置の設計値として予め決定され、データ保存部８７０に保存されたものである。

図９（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、夫々、白色基準板、１番目のパッチ画像及び２番目のパッチ画像の分光分布Ｖ_０(λ)、Ｖ_１(λ)及びＶ_２(λ)を示している。白色基準板と１番目のパッチ画像の分光分布において、光強度の差が最大となる波長はΛ_１である。従って、１番目のパッチ画像の開始は、波長Λ_１の光強度の差を利用することにより最も判別し易くなる。同様に、１番目と２番目のパッチ画像の分光分布において、光強度の差が最大となる波長はΛ_２である。従って、１番目から２番目のパッチ画像への移行の検出には、波長Λ_２の光強度の差を利用する。この様にして決定した波長Λ_１、Λ_２、・・・、Λ_Ｎｍａｘを判別用波長８７０ｂとしてデータ保存部８７０に保存する。

以上、本実施形態においては、各パッチ画像を認識するために、予め定めた波長を使用してパッチ画像の境界を越えたことを判定する。これにより、ＲＧＢの値からでは判別できなかったパッチ画像の境界を判定することが可能になる。特に、本実施形態では、カラーセンサ７が検出する総ての波長を使用する必要はなく、よって、演算負荷が低くなるため、処理を高速化することができ、回路規模を削減することができる。

なお、各パッチ画像に対応する判別用波長は、隣接するパッチ画像の光強度の差が所定の値以上である波長から選択する形態であっても良い。また、カラーセンサ７が取得する複数の波長の一部から、処理負荷を高くしない程度の複数の波長を選択する形態であっても良い。

（第二実施形態）パッチ画像の境界を越えたことを判定するための、判別用波長における光強度の差は、パッチ画像の境界毎に異なるが、第一実施形態において、閾値Ｔは、各境界で同じ値を使用していた。よって、閾値Ｔは、各隣接するパッチ画像の判別用波長における光強度の差の中で最小な値よりも小さな値としなければならなかった。本実施形態においては、パッチ画像の境界毎に異なる閾値を使用する。

以下、図１０、図１１を用いて本実施形態の説明を行う。なお、図１０のカラーセンサ検出部８５のブロック図においては、第一実施形態と同様の要素には同じ参照符号を使用してその詳細な説明は省略する。図１０に示す様に、本実施形態においては、図７の構成に閾値選択部８８１を追加している。さらに、閾値８７０ａに代えて、閾値８７１ａ（第１の閾値）を設けている。閾値８７１ａは、各判別用波長に夫々対応するＴ_１、Ｔ_２、・・・、Ｔ_ＮｍａｘのＮｍａｘ個の値を含んでいる。なお、Ｔ_１は、白色基準板から１番目のパッチ画像への移行を検出するための閾値であり、Ｔ_２は、１番目から２番目のパッチ画像への移行を検出するための閾値である。以後、同様にして、Ｔ_Ｎｍａｘは、最後のパッチ画像への移行を検出するための閾値である。閾値選択部８８１は、判別対象のパッチ画像毎に閾値８７１ａを選択する。また、本実施形態において、データ保存部８７０は、パッチ画像の境界に到達したと判断したときに、カラーセンサ７からの光スポットがパッチ画像の境界に跨っていないかどうかを確認するために使用する閾値８７１ｅ（値Ｍ：第３の閾値）を保持している。

続いて、図１１を用いて、本実施形態における分光分布の検出処理について説明する。なお、Ｓ３０１〜Ｓ３０７までの処理は、図８のＳ２０１〜Ｓ２０７までの処理と同様であるため、その説明は省略する。Ｓ３０８において、比較部８５０は、光強度Ａ_０と光強度Ｓの差の絶対値が、データ保存部８７０に保存されている閾値Ｔ_Ｎ以上であるか否かを判定することにより、カラーセンサ７がＮ番目とＮ−１番目のどちらのパッチ画像を検出しているのかを判定する。Ｔ_Ｎは、Ｎ番目のパッチ画像とＮ−１番目のパッチ画像とにおいて光強度の差分が大きくなるΛ_Ｎでの差分値に従い設定されている。すなわちΛ_Ｎでの差分値が大きければＴ_Ｎは大きい値に設定されΛ_Ｎでの差分値が小さければＴ_Ｎは小さい値に設定される。なお、閾値Ｔ_Ｎは、Ｎ−１番目のパッチ画像の検出からＮ番目のパッチ画像の検出への移行を判定するための閾値であり、例えば、Ｖ_Ｎ−１（Λ_Ｎ）とＶ_Ｎ（Λ_Ｎ）の差の半分の値としてあらかじめ求めておく。しかしながら、Ｖ_Ｎ−１（Λ_Ｎ）とＶ_Ｎ（Λ_Ｎ）の差より小さい他の値であっても良い。差の絶対値が閾値Ｔ_Ｎ以上であれば、Ｓ３０９の処理に進み、差の絶対値が閾値Ｔ_Ｎを超えていなければ、第一実施形態と同じく、パッチ画像の境界に到達していないと判断してＳ３０６の処理に戻る。

Ｓ３０９〜Ｓ３１３は、検出対象のパッチ画像がＮ-１番目からＮ番目に移行したと判別した（Ｓ３０８でＹＥＳ）後に更にカラーセンサ７からの光スポットが、Ｎ番目のパッチ画像の領域に収まっているか否かを一応判断し、検出精度を向上させる処理である。

まず、Ｓ３０９において、制御命令部８１０は、検出回数を表すカウンタｋを０に初期化する。Ｓ３１０において、制御命令部８１０は、カウンタｋを１だけ増加させる。Ｓ３１１において、データ取得部８００は、カラーセンサ７から分光分布Ｖ(λ)を取得し、Ｓ３１２において、データ抽出部８３０は、分光分布Ｖ(λ)から、波長Λ_Ｎにおける光強度Ａ_ｋ＝Ｖ（Λ_Ｎ)を抽出して比較部８５０に出力する。Ｓ３１３において、比較部８５０は、Ａ_ｋとＡ_ｋ−１を比較する。なお、Ａ_０は、比較部８５０がＳ３０７で取得したものである。本実施形態においては、Ａ_ｋとＡ_ｋ−１の差の絶対値が閾値Ｍ以下である場合、カラーセンサ７の光スポットがＮ番目のパッチ画像の領域に収まっているものと判断する。これは、光スポットがパッチ画像の境界に跨っているときには、測定毎の光強度の変動が大きくなるからである。なお、閾値Ｍは、同じパッチ画像内で生じる光強度の測定毎の変動量を加味して決定する。差の絶対値が閾値Ｍより大きい場合、光スポットが２つのパッチ画像に跨っていると判定して、Ｓ３１０に戻る。一方、閾値Ｍ以下であれば、光スポットがＮ番目のパッチ画像に収まっているものとしてＳ３１４に進む。Ｓ３１４及びＳ３１５は、図８のＳ２１０及びＳ２１１に対応する処理であり、その説明は省略する。

なお、第一の実施形態に対して、Ｓ３０８において閾値を可変にすることのみでもより判別精度を向上させることができる。従って、Ｓ３０８で比較部８５０がＹＥＳと判定した後にＳ３１４の処理にジャンプしても良い。また、Ｓ３０９乃至３１３の処理を、実施例１のＳ２０８とＳ２０９の間で実行することで実施例１における判別精度を更に向上させることもできる。

以上、本実施形態においては、パッチ画像の境界毎に、パッチ画像の境界を越えたことの判定に使用する閾値を変更する。このため、精度高く、現在検出しているパッチ画像を判別することができる。さらに、光スポットが、隣接するパッチ画像の下流側のパッチ画像に収まっているかどうかを判定することで、対象とするパッチ画像の分光分布を正確に取得することができる。

（第三実施形態）第一及び第二実施形態においては、判別用波長を隣接するパッチ画像に対応して予め選択していた。カラーセンサ７は、記録材９を搬送させながら分光分布の検出を行うため、記録材９のバタツキ等による検出誤差が生じる。さらに、カラーセンサ７の特性のばらつきや、環境変動による検出誤差も生じる。これらの検出誤差と、隣接するパッチ画像の組み合わせによっては、パッチ画像判別の精度が劣化する場合がある。

本実施形態においては、複数の波長を判別用波長として使用する。以下、図１２、図１３を用いて本実施形態の説明を行う。なお、図１２のカラーセンサ検出部８５のブロック図においては、第一実施形態と同様の要素には同じ参照符号を使用してその詳細な説明は省略する。なお、本実施形態においては、図２の白色ＬＥＤ７１に変えて、図１４に示す様に、赤色ＬＥＤ７１Ｒ、緑色ＬＥＤ７１Ｇ及び青色ＬＥＤ７１Ｂを有するカラーセンサ７０を使用するものとする。カラーセンサ７０は、可視光領域全体に発光スペクトルを持ち、かつ、輝線のある光を照射する。３つのＬＥＤを同時に発光させることによって白色光源と同等の発光スペクトルを得ることができる。また、本実施形態においては、図７の波長選択部８２０の代わりに、波長決定部８２２が設けられている。波長決定部８２２は、白色基準板の分光分布Ｖ_０(λ)に基づき複数の判別用波長８７２ｂを決定して、データ保存部８７０に保存する。また、データ保存部８７０は、各判別用波長８７２ｂに対応する閾値８７２ａを保存している。

続いて、図１３を用いて、本実施形態における分光分布の検出処理について説明する。Ｓ４０１及びＳ４０２は、図８のＳ２０１及びＳ２０２と同様の処理であり説明は省略する。Ｓ４０３において、波長決定部８２２は、白色基準板の分光分布Ｖ_０(λ)から、光強度が特徴的な値を持つ波長を選択し、選択した波長をデータ保存部８７０に判別用波長８７２ｂとして保存する。図１２に示す様に、本実施形態においては、波長Λ_ａ、Λ_ｂ、Λ_ｃが判別用波長８７２ｂとして選択されたものとする。なお、判別用波長８７２ｂの選択方法については後述する。

Ｓ４０４で、制御命令部８１０は、カウンタＮを１だけ増加させる。Ｓ４０５において、データ抽出部８３２は、制御命令部８１０の指示により、データ保存部８７０から判別用波長８７２ｂを読み出す。Ｓ４０６において、データ抽出部８３０は、Ｎ−１番目のパッチ画像の分光分布の、各判別用波長Λ_ａ、Λ_ｂ、Λ_ｃにおける光強度Ｓ_ａ=Ｖ_Ｎ−１（Λ_ａ）、Ｓ_ｂ=Ｖ_Ｎ−１（Λ_ｂ）、Ｓ_ｃ=Ｖ_Ｎ−１（Λ_ｃ）を基準値設定部８４０に設定する。なお、０番目のパッチ画像（Ｎ＝１のとき）は白色基準板に対応する。Ｓ４０７において、データ取得部８００は、カラーセンサ７から分光分布Ｖ(λ)を取得する。Ｓ４０８において、データ抽出部８３０は、データ取得部８００が取得した分光分布から、各判別用波長Λ_ａ、Λ_ｂ、Λ_ｃにおける光強度Ａ_ａ＝Ｖ（Λ_ａ）、Ａ_ｂ＝Ｖ（Λ_ｂ）、Ａ_ｃ＝Ｖ（Λ_ｃ）を取得して比較部８５０に出力する。

Ｓ４０９において、比較部８５０は、各判別用波長における光強度差と、対応する閾値（第１の閾値）を比較する。具体的には、光強度Ａ_ａと光強度Ｓ_ａの差の絶対値が閾値Ｔ_ａ以上であるか否かと、光強度Ａ_ｂと光強度Ｓ_ｂの差の絶対値が閾値Ｔ_ｂ以上であるか否かと、光強度Ａ_ｃと光強度Ｓ_ｃの差の絶対値が閾値Ｔ_ｃ以上であるか否かを判定する。本実施形態においては、いずれかの差分の絶対値が対応する閾値を超えていれば、比較部８５０は、Ｎ番目のパッチ画像に到達したと判断してＳ４１０に進む。そうでなければ、比較部８５０は、パッチの境界に到達していないと判断しＳ４０７へ戻る。なお、Ｓ４１０〜Ｓ４１２の処理は、夫々、図８のＳ２０９〜Ｓ２１１の処理に対応しており、詳細な説明は省略する。

続いて、波長決定部８２２による判別用波長８７２ｂの算出について説明する。図１５は、白色基準板に所定の分光スペクトル（スペクトル幅）を持った光源で光を照射したときの分光分布Ｖ_０(λ)の例を示している。所定の分光スペクトルにおいては複数のピークが存在する。図１５において、白色基準板に所定の分光スペクトルを持った光源で光を照射したときの分光分布Ｖ_０(λ)の極大値は全部で３箇所ある。白色基準板に所定の分光スペクトルを持った光源で光を照射したときの分光分布の極大値となる波長における、各パッチ画像の光強度の差は比較的大きくなるため、パッチ画像の境界を越えたことを判別するために有用である。従って、波長決定部８２２は、白色基準板の分光分布Ｖ_０(λ)の極大値を、各境界に共通の判別用波長８７２ｂに決定する。また、同様の効果が得られるのであれば、白色基準板に所定の分光スペクトルを持った光源で光を照射したときの分光分布の極大値でなくとも、略極大値の波長を採用してもよい。

なお、本実施形態は、第二実施形態と同様に、光スポットがパッチ画像の境界に跨っているか否かを判定する処理と組み合わせることもできる。また、上述した説明では、判別用波長８７２ｂを極大値から選択するとしていたが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、白色基準板の分光分布において、光強度が所定の値（第２の閾値）以上である波長から処理負荷が増えない程度に、一部の波長を判別用波長８７２ｂとして追加することもできる。また、第一実施形態や、第二実施形態での判別用波長と、白色基準板の分光分布に基づいて選択した判別用波長を組み合わせる形態とすることもできる。さらに、本実施形態においては、閾値８７２ａを予めデータ保存部８７０に設定していたが、波長決定部８２２が判別用波長を決定したときに、例えば、制御命令部８１０が決定する構成であっても良い。

さらに、図１３のＳ４０９においては、差の絶対値が対応する閾値以上となる数が、半数以上又は予め決めた数以上（少なくとも１以上）あるときに、次のパッチ画像の検出と判別しても良い。これらの構成により、ノイズによる誤判別の可能性を低減させることができる。

さらに、ＬＥＤ７１は、可視光領域全体に発光スペクトルを持つ光源であれば赤、緑、青の３つのＬＥＤを用いた光源以外の光源とすることができる。さらに、波長決定部８２２を設けるのではなく、工場出荷時に予め算出した設計上の値を、判別用波長８７２ｂとしてデータ保存部８７０に保存しておく構成とすることもできる。

以上、本実施形態においては、白色基準板の分光分布に基づいて選択した複数の判別用波長によりパッチ画像を判別する。これにより、検出誤差の影響を受けにくくなり、精度良くパッチ画像を判別して分光分布を検出することができる。

以上、画像形成装置は、カラーセンサ７により光強度を検出しているパッチ画像が現在のパッチ画像（第１パッチ画像）から次のパッチ画像（第２パッチ画像）へ遷移したことを判別するパッチ画像判別部を備えている。パッチ画像判別部は、カラーセンサ７が検出する、判別対象のパッチ画像の判別用波長における光強度が、当該判別用波長に対応する第１の閾値より大きく変動すると、判別対象のパッチ画像の検出を判別する。隣接するパッチ画像に応じた判別用波長を選択することで、従来では判別できなかった、カラーセンサ７が検出しているパッチ画像の変更を判別することができる。

なお、判別用波長を複数の波長とし、例えば、多数決判定といった、予め決めた数の波長における光強度が、当該波長に対する第１の閾値より大きく変動したことにより判別対象のパッチ画像を判別する構成とする。この構成により、検出誤差の影響を受けにくくすることができる。

さらに、判別用波長を、各境界で共通である複数の波長とし、これら複数の波長を、白色基準板の分光分布における光強度が第２の閾値以上である波長から選択する。この構成により、検出誤差の影響を受けにくくなり、精度良くパッチ画像を判別して分光分布を検出することができる。なお、判別用波長は、例えば、白色基準板の分光分布の極大値とすることで、簡易に選択することができる。なお、各パッチ画像の判別用波長を１つの波長とすることもでき、処理負荷を大いに削減することができる。

また、判別用波長における光強度が、当該判別用波長に対応する第１の閾値より大きく変動したことを検出した後、当該判別用波長における光強度の変動が第３の閾値以下であることを監視する。この構成により、光強度測定のための光スポットがパッチ画像の境界に跨っていることを検出することができ、より確実にパッチ画像の分光分布を取得することができる。

Claims (15)

1. 複数のパッチ画像を連続して記録材に形成する画像形成手段と、
   記録材に形成した前記パッチ画像に光を照射し、前記パッチ画像から反射した反射光に含まれる複数の波長の光強度を検出する検出手段と、
   第１パッチ画像を検出した光強度と第２パッチ画像を検出した光強度との差分に応じて、前記第１パッチ画像から前記第２パッチ画像に遷移したことを判別するために用いる判別用波長を選択する選択手段と、
   前記判別用波長における光強度が第１の閾値より大きく変動すると、前記検出手段が光強度を検出しているパッチ画像が前記第１パッチ画像から前記第２パッチ画像に遷移したと判別する判別手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 各パッチ画像の判別用波長は複数の波長を含み、
   前記判別手段は、前記判別用波長に含まれる複数の波長のうちの予め決めた数の波長における光強度が前記第１の閾値より大きく変動すると、前記検出手段が光強度を検出しているパッチ画像が第１パッチ画像から第２パッチ画像に遷移したと判別することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 各パッチ画像の判別用波長は複数の波長を含み、かつ各パッチ画像で共通であり、前記判別用波長に含まれる複数の波長は、白色基準板に所定の分光スペクトルを持った光源で光を照射したときの分光分布の光強度が第２の閾値以上である波長から選択したものであ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。
4. 前記判別用波長に含まれる複数の波長は、前記白色基準板の分光分布の極大値或いは略極大値となる波長から選択されていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 各パッチ画像に対応する判別用波長は１つの波長であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記判別手段は、前記判別用波長における光強度が前記第１の閾値より大きく変動した後、該判別用波長における光強度の変動が第３の閾値以下となると、前記検出手段が光強度を検出しているパッチ画像が第１パッチ画像から第２パッチ画像に遷移したと判別することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記選択手段は、前記第１パッチ画像を検出した光強度と前記第２パッチ画像を検出した光強度との差分が所定の値より大きくなる波長を、前記判別用波長として選択することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記パッチ画像は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのいずれかにより形成された単色パッチである、又は２つ以上の色のトナーを混色して形成された混色パッチであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 記録材である紙の上に形成された画像を定着する定着手段をさらに備え、
   前記パッチ画像は紙の上に形成され前記定着手段により定着された後、前記画像形成装置から排出される前に前記検出手段により検出されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 複数のパッチ画像を連続して記録材に形成する画像形成手段と、
    記録材に形成した前記複数のパッチ画像に光を照射し、その反射光を複数の波長に分光する分光検出手段と、
    第１パッチ画像を検出した光強度と第２パッチ画像を検出した光強度との差分に応じて、前記第１パッチ画像が検出されたか前記第２パッチ画像が検出されたかを判別するために用いる判別用波長を選択する選択手段と、
    前記分光検出手段により検出された前記複数の波長の光強度のうち、前記判別用波長の光強度の変化に応じて、前記複数のパッチ画像のうち前記第１パッチ画像が検出されたか前記第２パッチ画像が検出されたかを判別する判別手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
11. 前記選択手段は、前記第１パッチ画像を検出した光強度と前記第２パッチ画像を検出した光強度との差分が所定の値より大きくなる波長を、前記判別用波長として選択することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 前記パッチ画像は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのいずれかにより形成された単色パッチである、又は２つ以上の色のトナーを混色して形成された混色パッチであることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の画像形成装置。
13. 記録材である紙の上に形成された画像を定着する定着手段をさらに備え、
    前記パッチ画像は紙の上に形成され前記定着手段により定着された後、前記画像形成装置から排出される前に前記分光検出手段により検出されることを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
14. 複数のパッチ画像を連続して記録材に形成する画像形成手段と、
    記録材に形成した前記パッチ画像に光を照射し、前記パッチ画像から反射した反射光に含まれる複数の波長の光強度を検出する検出手段と、
    前記検出手段によって検出された複数の波長のうち、パッチ画像が第１パッチ画像から第２パッチ画像に遷移したことを判別するための判別用波長における光強度が第１の閾値より大きく変動すると、前記検出手段が光強度を検出しているパッチ画像が第１パッチ画像から第２パッチ画像に遷移したと判別する判別手段と、を備え、
    各パッチ画像の判別用波長は複数の波長を含み、かつ各パッチ画像で共通であり、前記判別用波長に含まれる複数の波長は、白色基準板に所定の分光スペクトルを持った光源で光を照射したときの分光分布の光強度が第２の閾値以上である波長から選択したものであることを特徴とする画像形成装置。
15. 前記判別用波長に含まれる複数の波長は、前記白色基準板の分光分布の極大値或いは略極大値となる波長から選択されていることを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。

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