KR102081476B1 - 광학 센서 및 화상 형성 장치 - Google Patents

광학 센서 및 화상 형성 장치 Download PDF

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Abstract

토너 검출 유닛은 중간 전사 벨트를 향해 광을 조사하는 LED, 제1 및 제2 수광 소자로서, 이들 각각은 LED로부터 중간 전사 벨트를 향해 조사된 광의 정반사광 및 난반사광을 수광하는, 제1 및 제2 수광 소자, 회로 기판, 및 하우징에 의해 구성된다. LED 및 수광 소자들은 회로 기판 상에 일렬로 실장된다. 하우징은 광이 중간 전사 벨트 상의 LED로부터 조사되는 조사 영역 내의 제1 영역으로부터의 난반사광을 제1 수광 소자로 안내하고 조사 영역 내의 제1 영역과 상이한 제2 영역으로부터의 정반사광을 제2 수광 소자로 안내하도록 구성된다.

Description

광학 센서 및 화상 형성 장치{OPTICAL SENSOR AND IMAGE FORMING APPARATUS}
본 발명은 발광 소자로부터 출사된 광의 정반사광 및 난반사광을 복수의 수광 소자에 의해 수광하여 검출 대상을 검출하는 광학 센서, 및 광학 센서를 구비한 화상 형성 장치에 관한 것이다.
최근, 전자 사진 방식의 화상 형성 장치에서, 인쇄 속도의 고속화 위해, 각각의 색에 대해 감광체가 배치되는 구성인 탠덤형이 주류가 되고 있다. 탠덤형의 화상 형성 장치에서, 예를 들어, 중간 전사 벨트 상의 색 편차량을 검출하기 위한 시험 패턴인 검출 화상(토너상)을 형성하고, 이후 검출 화상에 광을 조사하여 이로부터 반사된 광을 광학 센서에 의해 검출하여 색 편차량이 판정된다. 또한, 이러한 광학 센서를 사용하여 토너의 농도(화상의 농도)의 판정이 수행되어 왔다. 일본 특허 공개 평10-221902호에서, 토너상에 조사한 광의 정반사광 및 난반사광이 각각 개별적인 수광 유닛(센서)에 의해 수광되고, 수광 광량에 기초하여 토너의 농도가 검출되는 기술이 개시된다. 이러한 기술에 의해, 화상 형성 장치에서 사용되는 복수 색의 토너가 광학 센서에 의해 사용되는 광에 대해 다른 반사 특성을 갖는 경우에도, 광학 센서에 의한 토너의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
상기 유형의 광학 센서에서, 일반적으로, 발광 소자가 출사하는 광을 제한(좁게)하기 위해 조리개를 설치하는 것에 추가로, 정반사광 및 난반사광을 분리하기 위해, 정반사광 및 난반사광을 각각 수광하는 수광 소자에도 이러한 종류의 조리개가 또한 설치된다. 이러한 종류의 광학 센서로서, 일본 특허 공개 제2006-208266호 및 일본 특허 공개 제2013-191835호에는, 회로 기판의 표면에 광학 소자가 직접 실장되는 표면-실장 유형의 광학 센서가 개시된다.
일본 특허 공개 제2006-208266호에서, 발광 소자 및 2개의 수광 소자가 직접 실장된 회로 기판에 광학 유닛 홀더가 설치되고, 발광 소자 및 2개의 수광 소자 각각에 대응하는 3개의 편광 필터가 광학 유닛 홀더의 외측면에 배치된다. 그러나, 복수의 편광 필터가 이러한 방식으로 사용되는 경우, 장치 비용의 상승 및 생산성의 저하로 이어질 수 있다. 한편, 일본 특허 공개 제2013-191835호에서, 각각의 광학 소자(발광 소자 및 2개의 수광 소자)에 대응하는 조리개로서 기능하는 개구(도광로)를 갖는 하우징은, 개구를 구성하는 차광 벽이 회로 기판에 설치된 슬릿 구멍에 삽입되도록 구성된다. 이는 각각의 광학 소자를 회로 기판의 표면에 실장하여 구성된 광학 센서의 차광성을 향상시킨다.
그러나, 일본 특허 공개 제2013-191835호에 개시된 광학 센서에서, 차광성을 향상시킨 하우징을 실현하기 위해, 발광 소자 및 2개의 수광 소자를 서로로부터 소정의 거리로 배치할 필요가 있다. 이 종류의 광학 센서의 구성에 의해 차광성을 향상시킬 수 있더라도, 발광 소자 및 2개의 수광 소자가 배치되는 방향에서의 광학 센서의 크기가 커진다. 따라서, 광학 센서에서 추가적인 소형화를 실현하는 것이 요구된다.
본 발명은 상술된 문제점의 관점에서 이루어진 것이다. 본 발명은 발광 소자로부터 출사된 광의 정반사광 및 난반사광을 수광 소자에 의해 수광함으로써 검출 대상을 검출하기 위한 광학 센서의 소형화를 가능하게 하는 기술을 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 광학 센서가 제공되고, 광학 센서는 피조사체를 향해 조사광을 조사하는 발광 소자, 조사광이 피조사체에 의해 난반사되는 난반사광을 수광하기 위한 제1 수광 소자, 조사광이 피조사체에 의해 정반사되는 정반사광을 수광하기 위한 제2 수광 소자, 및 제1 개구 및 제2 개구를 형성하는 하우징으로서, 제1 개구는 조사광이 조사되는 피조사체의 조사 영역을 결정하기 위한 개구이며, 조사광이 통과하고 제1 수광 소자에 의해 수광되는 난반사광이 통과하는 개구이고, 제2 개구는 제2 수광 소자에 의해 수광되는 정반사광이 통과하는 개구인 하우징을 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 광학 센서가 제공되고, 광학 센서는 피조사체를 향해 조사광을 조사하는 발광 소자, 조사광이 피조사체의 조사 영역에서 난반사되는 난반사광을 수광하기 위한 제1 수광 소자, 및 조사광이 피조사체의 조사 영역에서 정반사되는 정반사광을 수광하기 위한 제2 수광 소자를 포함하고, 제1 수광 소자는 조사 영역 내의 제1 영역에서 난반사되는 난반사광을 수광하고, 제2 수광 소자는 조사 영역 내의 제2 영역에서 정반사되는 정반사광을 수광하고, 제2 영역의 적어도 일부는 주 주사 방향에서 제1 영역을 포함하지 않는다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 광학 센서가 제공되고, 광학 센서는 피조사체를 향해 조사광을 조사하는 발광 소자, 조사광이 피조사체의 조사 영역에서 난반사되는 난반사광을 수광하기 위한 제1 수광 소자, 조사광이 피조사체의 조사 영역에서 정반사되는 정반사광을 수광하기 위한 제2 수광 소자, 및 하우징으로서, 발광 소자로부터 피조사체를 향해 출사되는 광을 안내하기 위한 제1 개구, 조사 영역 내의 제1 영역에서 난반사되는 난반사광을 제1 수광 소자까지 안내하기 위한 제2 개구, 및 적어도 일부가 주 주사 방향에서 제1 영역을 포함하지 않는, 조사 영역 내의 제2 영역에서 정반사되는 정반사광을 제2 수광 소자까지 안내하기 위한 제3 개구를 형성하기 위한, 하우징을 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 광학 센서가 제공되고, 광학 센서는 피조사체를 향해 조사광을 조사하는 발광 소자, 조사광이 피조사체에 의해 난반사되는 난반사광을 수광하기 위한 제1 수광 소자, 조사광이 피조사체에 의해 정반사되는 정반사광을 수광하기 위한 제2 수광 소자, 제1 수광 소자 및 제2 수광 소자가 서로 옆에 배치되는 회로 기판을 포함하고, 제1 수광 소자 및 제2 수광 소자는 1개의 집적 회로로서 회로 기판 상에 실장된다.
본 발명에 의하면, 발광 소자로부터 출사된 광의 정반사광 및 난반사광을 수광 소자에 의해 수광함으로써 검출 대상을 검출하기 위한 광학 센서의 소형화가 가능해진다.
본 발명의 추가 특징은 (첨부 도면을 참조하여) 예시적인 실시예의 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 화상 형성 장치의 하드웨어 구성예를 도시하는 단면도.
도 2는 화상 형성 장치의 제어 시스템의 구성예를 도시하는 블록도.
도 3은 중간 전사 벨트에 대한 토너 검출 유닛의 배치예를 도시하는 사시도.
도 4는 토너 검출 유닛의 구성예를 도시하는 사시도.
도 5a 및 도 5b는 토너 검출 유닛의 구성예를 도시하는 단면도.
도 6은 제1 비교예의 토너 검출 유닛의 구성을 도시하는 사시도.
도 7a 및 도 7b는 중간 전사 벨트의 반사 지향 특성의 예를 나타내는 도면.
도 8은 제2 비교예의 토너 검출 유닛의 구성을 도시하는 사시도.
도 9a 및 도 9b는 제2 비교예의 토너 검출 유닛의 구성을 도시하는 단면도.
도 10a 내지 도 10d는 토너 검출 유닛의 2개의 수광 소자로부터의 출력의 예를 나타내는 도면.
도 11은 중간 전사 벨트에 형성되는 시험 패턴의 예를 나타내는 도면(제2 내지 제5 실시예).
도 12a 및 도 12b는 중간 전사 벨트에 형성되는 시험 패턴의 예를 나타내는 도면(제2 실시예).
도 13a 및 도 13b는 중간 전사 벨트에 형성되는 시험 패턴의 예를 나타내는 도면(제3 실시예).
도 14는 중간 전사 벨트에 형성되는 시험 패턴의 예를 나타내는 도면(제4 실시예).
도 15는 중간 전사 벨트에 형성되는 시험 패턴 및 수광 소자의 출력 파형의 예를 나타내는 도면(제5 실시예).
이하, 본 발명의 실시예가 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명될 것이다. 이하의 실시예는 첨부된 청구항의 범위를 한정하도록 의도되지 않으며 실시예에서 설명된 특징의 모든 조합이 본 발명의 해결 수단에 대해 반드시 필수적인 것이 아니라는 점에 유의해야 한다.
제1 실시예
<화상 형성 장치의 개요>
도 1은 제1 실시예에 따르는 화상 형성 장치(100)의 하드웨어 구성예를 도시하는 단면도이다. 본 실시예의 화상 형성 장치(100)는 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C) 및 블랙(K)의 현상제(토너)를 사용하여 다색 화상을 형성하는 컬러 레이저 프린터다. 화상 형성 장치(100)는 또한 이하: 예를 들어 인쇄 장치, 프린터, 복사기, 복합기(MFP), 또는 팩시밀리 장치 중 임의의 것일 수 있다. 참조 부호의 말미의 Y, M, C, 또는 K는 대응하는 부재의 현상제(토너)의 색이 옐로우, 마젠타, 시안, 또는 블랙인 것을 나타내는 점에 유의한다. 이하의 설명에서, 색을 구별할 필요가 없을 경우 말미의 Y, M, C, 또는 K를 생략한 참조 부호가 사용된다.
화상 형성 장치(100)는 각각 Y, M, C, K의 화상을 형성하는 화상 형성 스테이션에 대응하는 4개의 프로세스 카트리지(7)(프로세스 카트리지(7Y, 7M, 7C, 7K)를 구비한다. 도 1에서, Y에 대응하는 프로세스 카트리지(7Y)의 구성 부품에만 참조 번호가 부여되지만, 4개의 프로세스 카트리지(7Y, 7M, 7C, 7K)에 대해 동일한 구성이 채용된다. 그러나, 4개의 프로세스 카트리지(7Y, 7M, 7C, 7K)는 각각 상이한 색(Y, M, C, K)의 토너에 의해 화상을 형성하는 점에서 상이하다.
감광 드럼(1)의 주위에는, 회전 방향을 따라서 순서대로, 대전 롤러(2), 노광 유닛(3), 현상 유닛(4), 1차 전사 롤러(26) 및 클리닝 블레이드(8)가 배치된다. 본 실시예에서, 감광 드럼(1), 대전 롤러(2), 현상 유닛(4) 및 클리닝 블레이드(8)는 화상 형성 장치(100)에/로부터 부착/제거 가능한 프로세스 카트리지(7)로서 일체화된다. 노광 유닛(3)은 프로세스 카트리지(7)의 수직 방향 하측에 배치된다.
프로세스 카트리지(7)는 현상 유닛(4) 및 클리너 유닛(5)에 의해 구성된다. 현상 유닛(4)은 현상 롤러(24), 현상제 도포 롤러(25) 및 토너 용기를 구비한다. 토너 용기에는 대응하는 색의 토너가 수납된다. 현상 롤러(24)는 구동 모터(미도시)에 의해 회전되고, 고압 전원(44)(도 2)으로부터 현상 바이어스 전압이 인가되고, 토너 용기에 수납된 토너를 사용하여 정전 잠상의 현상이 수행된다. 클리너 유닛(5)은 감광 드럼(1), 대전 롤러(2), 클리닝 블레이드(8) 및 폐토너 용기를 구비한다.
감광 드럼(1)은 알루미늄 실린더의 외부면에 코팅된 유기 광 도전층(OPC)을 도포하여 구성된다. 감광 드럼(1)은 그 양단부가 플랜지에 의해 회전 가능하게 지지되고, 구동 모터로부터 일단부에 전달되는 구동력에 의해 도 1에 도시된 화살표의 방향으로 회전된다. 대전 롤러(2)는 감광 드럼(1)의 표면을 미리 정해진 전위로 균일하게 대전시킨다. 노광 유닛(3)은 화상 정보(화상 신호)에 기초하여, 감광 드럼(1)에 레이저 빔을 조사하여 감광 드럼(1)을 노광시키고, 이에 의해 감광 드럼(1) 상에 정전 잠상을 형성한다. 현상 유닛(4)은 감광 드럼(1) 상의 정전 잠상에 토너를 부착시키고 이후 당해 정전 잠상을 현상함으로써, 감광 드럼(1) 상에 토너상을 형성한다.
중간 전사 벨트(12a), 구동 롤러(12b) 및 텐션 롤러(12c)는 중간 전사 유닛(12)을 구성한다. 중간 전사 벨트(12a)는 구동 롤러(12b)와 텐션 롤러(12c) 사이에 걸쳐지고, 구동 롤러(12b)의 회전에 의해 도 1에 도시된 화살표 방향으로 이동(회전)한다. 본 실시예에서, 중간 전사 벨트(12a)는 회전되는 상 담지체의 예이다. 중간 전사 벨트(12a) 내측의, 그리고 감광 드럼(1)과 대면하는 위치에, 1차 전사 롤러(26)가 배치된다. 1차 전사 롤러(26)는 고압 전원(44)(도 2)으로부터 인가되는 전사 바이어스 전압에 의해 감광 드럼(1) 상의 토너상을 중간 전사 벨트(12a)(중간 전사체)에 전사한다. 감광 드럼(1Y, 1M, 1C, 1K) 상에 각각 형성된 4색의 토너상은 서로 중첩하도록 중간 전사 벨트(12a) 상에 전사된다(1차 전사). 따라서, Y, M, C, K로 구성된 다색 토너상이 중간 전사 벨트(12a) 상에 형성된다. 중간 전사 벨트(12a) 상에 형성된 다색 토너상은 중간 전사 벨트(12a)의 회전에 수반하여, 중간 전사 벨트(12a)와 2차 전사 롤러(16) 사이의 2차 전사 닙부(15)로 반송된다.
급지 유닛(13)은 급지 롤러(9), 반송 롤러 쌍(10), 급지 카세트(11) 및 분리 패드(23)를 구비한다. 급지 카세트(11)에는, 사용자에 의해 세트된 시트(S)가 수납된다. 시트(S)는 기록지, 기록재, 기록 매체, 용지, 전사재, 전사지 등으로 지칭될 수 있다. 급지 롤러(9)는 시트(S)를 급지 카세트(11)로부터 반송로에 급지한다. 급지 카세트(11)에 수납된 시트(S)는 분리 패드(23)에 의해 1매씩 반송로에 급지되는 점에 유의한다. 반송 롤러 쌍(10)은 반송로 상에 급지된 시트(S)를 레지스트 롤러 쌍(17)을 향해 반송한다. 시트(S)가 레지스트 롤러 쌍(17)으로 반송될 때, 중간 전사 벨트(12a) 상의 토너상이 2차 전사 닙부(15)에 도달하는 타이밍과 동기하여, 레지스트 롤러 쌍(17)에 의해 2차 전사 닙부(15)에 시트(S)가 반송된다. 따라서, 중간 전사 벨트(12a) 상의 토너상이 2차 전사 닙부(15)에서 시트(S) 상에 전사된다(2차 전사).
토너상이 전사된 시트(S)는 정착 유닛(14)으로 반송된다. 정착 유닛(14)은 정착 벨트(14a), 가압 롤러(14b) 및 벨트 가이드 부재(14c)를 구비하고, 정착 벨트(14a)는 히터로서 발열 장치가 접합된 벨트 가이드 부품(14c)에 안내된다. 정착 닙부가 정착 벨트(14a)와 가압 롤러(14b) 사이에 형성된다. 정착 유닛(14)은 정착 닙부에서 시트(S) 상에 형성된 토너상에 열 및 압력을 인가함으로써 토너상을 시트(S)에 정착시킨다. 정착 유닛(14)에 의한 정착 처리 이후, 시트(S)는 배지 롤러 쌍(20)에 의해 배지 트레이(21)로 배출된다.
중간 전사 벨트(12a)에의 토너상의 1차 전사 이후 감광 드럼(1) 상에 남아있는 토너는 클리닝 블레이드(8)에 의해 감광 드럼(1)로부터 제거되어 클리너 유닛(5) 내의 폐토너 용기에 회수된다. 또한, 시트(S)에의 토너상의 2차 전사 이후 중간 전사 벨트(12a) 상에 남아 있는 토너가 클리너 유닛(22)에 의해 중간 전사 벨트(12a)로부터 제거되고, 이후 폐토너 반송로를 통해 폐토너 용기(도면에 도시되지 않음)에 회수된다.
토너 검출 유닛(31)(광학 센서)은 화상 형성 장치(100) 내의 구동 롤러(12b)와 대면하는 위치에 배치된다. 토너 검출 유닛(31)은 후술되는 바와 같이, 중간 전사 벨트(12a) 상의 토너를 광학적으로 검출할 수 있다. 본 실시예에 따르는 화상 형성 장치(100)는 중간 전사 벨트(12a) 상에 토너상에 의해 이루어지는 시험 패턴을 형성하고, 중간 전사 벨트(12a) 상에 형성된 시험 패턴을 토너 검출 유닛(31)에 의해 검출한다. 또한, 화상 형성 장치(100)는 토너 검출 유닛(31)에 의한 시험 패턴의 검출 결과에 기초하여, 후술되는 캘리브레이션을 수행한다.
<화상 형성 장치의 제어 구성>
도 2는 본 실시예에 따르는 화상 형성 장치(100)의 제어 시스템의 구성예를 도시하는 블록도이다. 도 2에는, 본 실시예의 설명에 필요한 디바이스만이 도시되는 점에 유의한다. 화상 형성 장치(100)는 마이크로컴퓨터를 탑재한 제어 유닛(41)을 엔진 제어 유닛으로서 구비한다. 화상 형성 장치(100)는 제어 유닛(41)과 통신 가능하게 접속된 디바이스로서, 인터페이스(I/F) 보드(42), 저압 전원(43), 고압 전원(44), 각종 구동 모터(45), 각종 센서(46), 노광 유닛(3), 급지 유닛(13), 정착 유닛(14) 및 토너 검출 유닛(31)을 더 구비한다.
I/F 보드(42)는 LAN 등의 네트워크를 통해, 화상 형성 장치(100) 외부의 호스트 컴퓨터(40)와 통신 가능하다. 저압 전원(43)은 제어 유닛(41)이 동작하기 위한 전압을 제어 유닛(41)에 공급한다. 고압 전원(44)은 제어 유닛(41)에 의한 제어에 따라, 화상 형성 실행시 대전 롤러(2), 현상 롤러(24), 1차 전사 롤러(26) 및 2차 전사 롤러(16)에 바이어스 전압을 공급한다. 각종 구동 모터(45)에는, 감광 드럼(1)을 회전시키는 구동 모터, 현상 롤러(24)를 구동시키는 구동 모터 등이 포함된다. 각종 센서(46)에는, 반송로를 따라서 반송되는 시트(S)를 검출하기 위한 센서 등의, 토너 검출 유닛(31) 이외의 센서가 포함된다. 제어 유닛(41)은 토너 검출 유닛(31)의 출력 신호, 각종 센서(46)의 출력 신호 등의 각종 신호에 기초하여, 도 2에 도시된 각 디바이스를 제어함으로써, 화상 형성 장치(100)의 캘리브레이션 및 화상 형성을 위한 시퀀스 제어 등의 각종 제어를 실행한다.
<화상 형성 장치의 캘리브레이션>
이어서, 도 3을 참조하여, 화상 형성 장치(100)의 캘리브레이션(자동 보정 제어)이 설명될 것이다. 도 3은 중간 전사 벨트(12a)에 대한 토너 검출 유닛(31)의 배치예를 도시하는 사시도이며, 캘리브레이션의 실행시 중간 전사 벨트(12a)의 상태의 예를 도시한다. 화상 형성 장치(100)의 캘리브레이션은 2 종류의 제어: "색 편차 보정 제어" 및 "화상 농도 제어"로 크게 나뉜다. 이들 2 종류의 제어는 모두, 화상 형성 장치(100)가 시트(S)에의 화상 형성을 수행하지 않는 동안, 중간 전사 벨트(12a) 상에 시험 패턴(30)을 형성하고, 형성한 시험 패턴(30)을 토너 검출 유닛(31)에 의해 광학적으로 검출함으로써 수행된다.
중간 전사 벨트(12a)의 평면부 상에서 시험 패턴(30)이 토너 검출 유닛(31)에 의해 검출되는 경우, 벨트의 이동 시 진동 등으로 인해 양호한 센서 출력을 획득하는 것이 어렵다. 따라서, 토너 검출 유닛(31)은 중간 전사 벨트(12a)의 평면부와 대면하는 위치 이외에, 도 3에 도시된 바와 같이 중간 전사 벨트(12a)를 개재하여 구동 롤러(12b)와 대면하는 위치에 배치된다. 중간 전사 벨트(12a)의 표면(외부면)에 형성된 시험 패턴(30)은 구동 롤러(12b)의 위치를 통과할 때 구동 롤러(12b)와 대면하는 위치에서 토너 검출 유닛(31)에 의해 검출된다. 또한, 중간 전사 벨트(12a)의 표면의 이동 방향과 직교하는 방향의 적어도 2개의 위치에서 시험 패턴(30)을 검출할 수 있도록, 적어도 2개의 토너 검출 유닛(31)이 이러한 직교 방향에 배치된다. 이하에서, 색 편차 보정 제어 및 화상 농도 제어 모두가 더욱 구체적으로 설명될 것이다.
(색 편차 보정 제어)
색 편차 보정 제어는 각각의 화상 형성 스테이션에 의해 형성되는 토너상에 대한 화상 형성 스테이션들 사이의 상대적인 위치 어긋남(색 편차)의 양을 측정하고, 측정 결과에 기초하여 색 편차의 보정을 행하는 색 편차 보정 제어에 대응한다. 제어 유닛(41)은 감광 드럼(1) 상의 레이저 빔의 주사 속도 및 노광 광량이 미리 정해진 속도 및 미리 정해진 광량이 되도록 노광 유닛(3)을 제어함과 함께, 각각의 라인이 기입되기 시작하는 타이밍을 조정함으로써 색 편차 보정 제어를 수행한다.
예를 들어, 노광 유닛(3)이 다면경 유형인 경우, 제어 유닛(41)은 화상 형성 시 노광 유닛(3)으로부터의 기입 개시 기준 펄스를 계수하여 화상 상부 신호를 생성하고 생성된 화상 상부 신호를 I/F 보드(42)에 출력한다. I/F 보드(42)는 화상 상부 신호와 동기하여, 노광 데이터를 한번에 한 개의 라인(다면경의 일면)씩 제어 유닛(41)을 개재하여 노광 유닛(3)으로 출력한다. 제어 유닛(41)로부터의 화상 상부 신호의 출력 타이밍을 각각의 화상 형성 스테이션에 대해 수 도트에 대응하는 시간만큼 변화시킴으로써, 각각의 라인이 기입되기 시작하는 타이밍을 수 도트만큼 변경시킬 수 있다. 이에 의해, 감광 드럼(1)의 주 주사 방향에서의 화상 기입 개시 위치를 조정할 수 있다. 또한, 기입 타이밍을 라인 단위로 변경시킴으로써, 감광 드럼(1) 상의 토너상의 반송 방향(부주사 방향)으로 화상 전체를 시프트시킬 수 있다. 이에 의해, 감광 드럼(1)의 부주사 방향에서의 화상 기입 개시 위치를 조정할 수 있다. 또한, 화상 형성 스테이션들 사이에서 노광 유닛(3)의 다면경의 회전 위상차를 제어함으로써, 부주사 방향에서의 각각의 색의 화상 위치 정렬을 1개의 라인 이하의 분해능으로 수행할 수 있다. 추가로, 노광 데이터에서 온/오프의 기준으로서 사용되는 클록 주파수를 변경시킴으로써, 주주사 배율의 보정을 수행할 수 있다.
이 방식으로, 색 편차 보정 제어에서 화상 형성 스테이션들 사이의 색 편차의 보정은 화상 형성 타이밍 및 기준 클럭을 조정함으로써 실현될 수 있다. 색 편차 보정 제어를 실현하기 위해, 상술된 바와 같이, 화상 형성 스테이션들 사이의 상대적인 색 편차량을 측정할 필요가 있다. 색 편차 보정 제어에서, 중간 전사 벨트(12a) 상에 적어도 2열의 색 편차량 측정용 시험 패턴이 각각의 색에 대해 형성되고, 적어도 2개의 광학 센서(토너 검출 유닛(31))에 의해 시험 패턴의 위치(광학 센서와 대면하는 위치의 통과 시간)가 검출된다. 제어 유닛(41)은 이 검출 결과에 기초하여, 화상 형성 스테이션들 사이의 주 주사 방향 및 부주사 방향에서의 상대적인 색 편차량, 주 주사 방향의 배율, 및 상대적인 기울기를 산출한다. 또한, 제어 유닛(41)은 화상 형성 스테이션들 사이의 색 편차량이 작아지도록, 상술된 바와 같이 색 편차 보정을 수행한다.
(화상 농도 제어)
화상 농도 제어는 화상 형성 장치(100)에 의해 형성되는 화상의 농도 특성이 원하는 농도 특성이 되도록 화상 형성 조건을 보정하기 위한 제어이다. 화상 형성 장치(100)에서, 온도와 습도 조건, 및 각 색의 화상 형성 스테이션의 사용 수준으로 인해, 형성되는 화상(토너상)의 농도 특성이 변한다. 화상 농도 제어는 이러한 변화를 보정하기 위해서 수행된다. 구체적으로, 시험 패턴(30)이 중간 전사 벨트(12a) 상에 형성되고, 토너 검출 유닛(31)에 의한 시험 패턴(30)의 검출 결과에 기초하여, 원하는 농도 특성을 획득하도록 화상 형성 조건이 조정된다. 시험 패턴(30)은 제어 유닛(41)에 의해 생성될 수 있고, 또는 외부 장치(예를 들어 호스트 컴퓨터(40))에 의해 생성될 수 있는 점에 유의한다.
제어 유닛(41)(CPU)은 토너 검출 유닛(31)으로부터 출력되는 A/D(아날로그/디지털) 변환 이후 수광 광량 신호로부터 시험 패턴(30)인 토너상의 농도에 대응하는 값을 산출(토너상의 농도를 검출)한다. 또한, 제어 유닛(41)은 토너상의 농도 검출 결과에 기초하여, 화상 형성을 수행할 때에 사용되는 화상 형성 조건을 설정한다. 설정되는 화상 형성 조건은, 예를 들어 대전 바이어스 전압, 현상 바이어스 전압, 노광 광량(노광 유닛(3)의 레이저 파워)이다. 이러한 설정을 반복함으로써, 화상 농도 특성과 관련된 화상 형성 조건을 최적화할 수 있다. 제어 유닛(41)은 설정된 화상 형성 조건을, 화상 형성 시 그리고 다음번의 화상 농도 제어시 이를 사용할 수 있도록 제어 유닛(41) 내의 메모리에 저장하는 점에 유의한다.
이러한 화상 농도 제어를 수행함으로써, 각 색의 최대 농도를 원하는 값으로 조정할 수 있고, 화상의 백지부에 원하지 않은 토너가 부착하는 "흐려짐(fogging)"으로 지칭되는 화상 불량의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 화상 농도 제어를 수행함으로써, 각 색의 고정된 색 밸런스를 유지하고, 토너의 과도한 도포로 인한 화상 불량 및 정착 불량을 방지할 수 있다.
<토너 검출 유닛의 구성>
이어서, 시험 패턴(30)을 검출하기 위한 토너 검출 유닛(31)의 구성이 설명된다. 도 4, 도 5a 및 도 5b는 각각, 토너 검출 유닛(31)의 예시적인 구성을 도시하는 사시도 및 개략적 단면도이다. 토너 검출 유닛(31)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 회로 기판(36) 내에 배치된 구멍 내에 삽입되는 하우징(37)의 돌출부에 의해 하우징(37)이 회로 기판(36)에 고정되는 구성을 갖는다. 도 5a 및 도 5b는 하우징(37)이 회로 기판(36)에 고정된 상태를 나타낸다.
토너 검출 유닛(31)은 광학 소자로서 LED(33)(발광 소자) 및 2개의 수광 소자(34, 35)를 구비한다. LED(33)는 피조사체인 중간 전사 벨트(12a)를 향해 광을 조사한다. 즉, LED(33)는 검출 대상(측정 대상물)인 토너가 부착된 중간 전사 벨트(12a)를 향해 광을 조사한다. 수광 소자(34, 35)는 LED(33)가 중간 전사 벨트(12a)를 향해 조사된 광의 정반사광 및 난반사광을 각각 수광하도록 사용된다. 토너 검출 유닛(31)에서, 하우징(37)은 LED(33)가 중간 전사 벨트(12a)에 대해 조사된 광의 정반사광 및 난반사광을 각각 수광 소자(34, 35)로 안내하도록 구성된다.
LED(33) 및 2개의 수광 소자(34, 35)는 동일한 회로 기판(36)의 표면(실장면)에 직접 실장되고, 회로 기판(36) 상에 일렬로 실장된다. LED(33)가 중간 전사 벨트(12a)를 향해 조사한 광의 정반사광 및 난반사광을 각각 수광하는 수광 소자(34, 35)는 회로 기판(36) 상에서 서로 옆에 배치된다. 본 실시예에서, 수광 소자(34)는 수광 소자(35)보다 LED(33)로부터 더욱 이격된 위치에 배치되고, 수광 소자(35)는 수광 소자(34)보다 LED(33)에 더욱 가까운 위치에 배치된다. 또한, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, LED(33)과 수광 소자(35) 사이에는 LED(33)로부터 출사된 광이 수광 소자(35)에 의해 직접 수광되는 것을 방지하는 차광 벽(39)이 설치된다.
본 실시예의 수광 소자(34, 35)는 LED(33)로부터 출사되는 광의 파장에 대해 감도를 갖는 포토 트랜지스터(반도체)가 일체화되어 기판에 COB-실장된 집적 회로(IC)에 의해 구성된다. 이 방식으로, LED(33) 및 수광 소자(34, 35)의 배치 방향에서, LED(33)에 대해 수광 소자(34, 35)를 동일측(LED(33)의 일측)에 배치함으로써, 수광 소자(34, 35)가 집적 회로 내에 일체화되도록 구성할 수 있다. 이에 의해, 토너 검출 유닛(31)을 배치 방향에 있어서 소형화할 수 있다. 상세한 내용이 후술되지만, 도 6의 토너 검출 유닛(131)에서, 수광 소자(34) 및 수광 소자(35)는 배치 방향에 있어서 LED(33)에 대해 다른 측(LED(33)의 양측)에 배치된다. 도 5a 및 도 5b의 본 실시예의 토너 검출 유닛(31)에서는, 토너 검출 유닛(131)에 비해 수광 소자(34, 35)가 집적 회로에 일체화되기 때문에, 배치 방향에서의 소형화가 달성되는 것을 알 수 있다. 기판 상에 실장된 포토 트랜지스터는 투과성 수지 재료에 의해 덮인다. 수광 소자(34, 35)가 그 위에 실장된 기판은 회로 기판(36) 상에 배치된다. 본 실시예의 LED(33)(발광 소자) 및 수광 소자(34, 35)는 적외선을 사용한다. 그러나, 발광 소자 및 수광 소자의 조합에 의존하여 수광 소자가 감도를 갖는 파장의 광인 경우, 다른 파장의 광을 사용하는 발광 소자 및 수광 소자가 토너 검출 유닛(31)에 사용될 수 있다. 또한, 포토트랜지스터 대신, 포토 다이오드가 수광 소자(34, 35)로서 사용될 수 있다.
도 5a에 도시된 바와 같이, LED(33)로부터 출사된 광을 중간 전사 벨트(12a)를 향해 안내하기 위해 도광로(60)가 토너 검출 유닛(31)의 하우징(37)에 설치된다. LED(33)로부터 출사된 광의 반사광을 수광 소자(34, 35)로 안내하기 위해 도광로(61, 62)가 하우징(37)에 추가로 설치된다. 도광로(60, 61)는 하우징(37)에 배치된 개구에 의해 구성되고, 차광 벽(38)에 의해 이격된다. 또한, 도광로(62)는 차광 벽(38) 및 차광 벽(39)에 의해 구성되고, 차광 벽(38)에 의해 도광로(61)로부터 이격된다. 하우징(37) 내에서, 도광로(62)는 LED(33)로부터 출사된 광을 피조사체인 중간 전사 벨트(12a)를 향해 안내하는 도광로(60)의 일부가 중첩되고, 이는 토너 검출 유닛(31)의 소형화에 기여하는 점에 유의한다.
차광 벽(38)은 후술되는 수광 가능 영역(55)으로부터의 난반사광이 수광 소자(35)에 의해 수광되지 않도록(난반사광이 도광로(62)를 통해 수광 소자(35)에 입사하지 않도록) 배치된다. 차광 벽(38)은 하우징(37)에 일체적으로 형성되고, 회로 기판(36)의 실장면에 관해 수직 방향에서, 실장면 상의 수광 소자(35)의 위치(즉, 수광 소자(35) 바로 위)에 배치되고, 하우징(37)의 개구 가까이에 형성된다.
(LED(33)로부터의 광의 조사 영역(54))
여기서, 도 5a에 도시된 바와 같이 LED(33)로부터의 광의 조사 영역(54)은 중간 전사 벨트(12a)의 외부면 상에(피조사체 상에) LED(33)로부터의 광이 조사되는 영역에 대응한다. 조사 영역(54)은 도광로(60)의 좌측 코너(60L) 및 LED(33)의 하나의 에지를 연결하는 직선, 및 도광로(60)의 우측 코너(60R) 및 LED(33)의 다른 쪽 에지를 연결하는 직선에 의해 규정된다.
(수광 소자(34, 35)의 수광 가능 영역(55, 56))
도 5a에 도시된 수광 소자(34)의 수광 가능 영역(55)(제2 영역)은 조사 영역(54) 내에서, 수광 소자(34)가 수광할 수 있는 광이 LED(33)에 의해 조사되는 영역(범위)에 대응하고, 조사 영역(54)의 일부 영역이다. 수광 가능 영역(55)은 도광로(61)의 좌측 코너(61L) 및 수광 소자(34)의 하나의 에지를 연결하는 직선, 및 도광로(61)의 우측 코너(61R) 및 수광 소자(34)의 다른 에지를 연결하는 직선에 의해 규정된다.
도 5a에 도시된 수광 소자(35)의 수광 가능 영역(56)(제1 영역)은 조사 영역(54) 내에서, 수광 소자(35)가 수광할 수 있는 광이 LED(33)에 의해 조사되는 영역(범위)에 대응하고, 조사 영역(54)의 일부 영역이다. 수광 가능 영역(56)은 도광로(62)의 좌측 코너(62L) 및 수광 소자(35)의 하나의 에지를 연결하는 직선, 및 도광로(62)의 우측 코너(62R) 및 수광 소자(35)의 다른 에지를 연결하는 직선에 의해 규정된다.
본 실시예에서, 도 5a에 도시된 바와 같이, 하우징(37)은 LED(33)의 조사 영역(54) 내에서 수광 가능 영역(55)로부터의 정반사광을 수광 소자(34)로 안내하고, 조사 영역(54) 내에서 수광 가능 영역(56)로부터의 난반사광을 수광 소자(35)로 안내하도록 구성된다. 또한, 하우징(37)은 수광 가능 영역(55) 및 수광 가능 영역(56)이 서로 상이한 영역이도록 구성된다. 수광 가능 영역(55) 및 수광 가능 영역(56)은 본 실시예에서는 서로 중첩하는 영역이 아니지만, 이들은 일부(예를 들어, 각 영역의 에지)가 중첩될 수 있는 점에 유의한다.
토너 검출 유닛(31)에 있어서, LED(33)로부터 출사된 광 중에서 수광 소자(34)가 수광하는 정반사광은 도 5b에 도시된 바와 같이, 도광로(60)에서 광축 선(50)에 따른 방향으로 진행하여, 중간 전사 벨트(12a)의 외부면 상에 조사된다. 중간 전사 벨트(12a)의 외부면으로부터의 정반사광은, 대략 광축 선(51)을 따르는 방향으로 진행하고, 하우징(37)의 도광로(61) 내에 안내되고, 수광 소자(34)에 도달하여 수광된다. 더욱 구체적으로, 수광 소자(34)는 LED(33)로부터 조사되는 광 중에서, 수광 가능 영역(55) 내의 영역(57)에 입사각(θ)으로 입사하고, 반사각(θ)으로 반사되는 광(정반사광)뿐만 아니라 수광 가능 영역(55)에 입사하는 광의 난반사광을 수광한다.
한편, 중간 전사 벨트(12a)의 외부면상의 조사 영역(54)에, 토너상인 시험 패턴(30)이 존재하는 경우, LED(33)로부터 출사된 광은 중간 전사 벨트(12a)의 외부면에 의해 정반사되고 시험 패턴(30)에 의해 난반사된다. 이러한 반사광의 일부는 광축 선(51)에 따른 방향으로 반사되고 수광 소자(34)에 도달하여 수광되고, 다른 일부는 광축 선(53)에 따르는 방향으로 반사되고 도광로(62)를 통과하고 수광 소자(35)에 도달하여 수광된다.
본 실시예에서, 도 4, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 2개의 수광 소자(34, 35)를 IC로서 회로 기판(36) 상에 실장하는 것에 의해, 종래보다 토너 검출 유닛(31)의 소형화가 실현된다. 여기서, 도 6은 본 실시예에 대해 비교예(제1 비교예)로서 토너 검출 유닛(131)의 구성을 나타내는 단면도를 도시한다. 도 6에 도시된 토너 검출 유닛(131)에서, LED(33)(발광 소자)로부터 출사된 광의 정반사광 및 난반사광을 각각 수광하는 2개의 수광 소자(34, 35)는 독립적인 회로 소자로서 회로 기판(136) 상에 실장된다. 또한, 이 종류의 실장과 맞추어, 하우징(137)에는 LED(33) 및 2개의 수광 소자(34, 35)에 대응하는 개별 개구가 설치된다. 본 실시예의 토너 검출 유닛(31)에서는, LED(33) 및 2개의 수광 소자(34, 35)가 배치되는 방향의 크기(도 6에서 수평 방향)의 크기를 비교예로서 도시되는 토너 검출 유닛(131)에 비해 소형화할 수 있다.
또한, 본 실시예의 토너 검출 유닛(31)을 사용하는 경우, 중간 전사 벨트(12a) 상의 2개의 상이한 영역(수광 가능 영역(55, 56))에서 동시에 토너상(시험 패턴(30))을 검출할 수 있다. 예를 들어, 토너 검출 유닛(31)은, 2개의 수광 소자(34, 35)가 중간 전사 벨트(12a)의 표면의 이동 방향과 직교하는 방향으로 배치되도록 배치된다. 이러한 경우, 수광 소자(34, 35)의 수광 가능 영역(55, 56)은 중간 전사 벨트(12a)의 표면의 이동 방향과 직교하는 방향으로 배치된다. 그 결과, 토너 검출 유닛(31)이 사용되는 경우, 수광 가능 영역(55) 및 수광 가능 영역(56)을 각각 통과하는 토너상(시험 패턴(30))을 중간 전사 벨트(12a)의 회전 위상이 동일 위상이 되는 타이밍에서 검출할 수 있다. 제2 내지 제5 실시예에서, 토너 검출 유닛(31)의 이러한 특징을 사용한 시험 패턴(30)의 검출 및 이러한 검출의 결과에 기초한 제어가 도시된다.
본 실시예의 토너 검출 유닛(31)에서, 저농도측과 고농도측 사이에서 토너 검출 정밀도가 상이한 수광 소자를 채용할 수 있는 점에 유의한다. 예를 들어, 정반사광을 수광하는 수광 소자(34)는 저농도측에서 높은 검출 정밀도를 갖는 반면, 난반사광을 수광하는 수광 소자(35)는 고농도측에서 높은 검출 정밀도를 갖도록 구성이 이루어질 수 있다. 이러한 경우에도, 본 실시예의 토너 검출 유닛(31)에서, 수광 소자(34)에 의한 정반사광의 수광 결과 및 수광 소자(35)에 의한 난반사광의 수광 결과 양쪽을 사용하여 토너 검출 정밀도를 향상시키는 것이 가능하다.
<토너 검출 유닛의 특성>
이하에서, 본 실시예의 토너 검출 유닛(31)에 의한 토너의 검출 특성이 설명된다. 먼저, 토너 검출 특성의 설명에 대해 필요한, 수광 소자(34, 35)의 수광 광량 및 광로 길이, 중간 전사 벨트(12a)의 반사 특성, 및 비교예가 설명될 것이다.
(수광 소자의 수광 광량 및 광로 길이)
일반적으로, 수광 소자(34, 35)가 수광하는 광의 강도(광량)인 수광 광량은 수광 면적에 비례하고 광이 통과하는 광로의 길이(광로 길이)의 제곱에 반비례한다. 따라서, 본 실시예에서, 수광 소자(34, 35)의 수광 광량은 각각의 수광 소자의 수광 가능 영역(55, 56)의 면적에 비례하고 광로 길이의 제곱에 반비례한다.
도 5b에 도시된 바와 같이, LED(33)로부터 출사되어 수광 소자(34)에 의해 수광되는 광의 광로 길이는 LED(33)의 발광부의 중심으로부터 수광 가능 영역(55)의 중심까지의 거리(LS1) 및 수광 가능 영역(55)의 중심으로부터 수광 소자(34)의 수광면의 중심까지의 거리(LS2)의 합으로서 표현될 수 있다. 한편, LED(33)로부터 출사되어 수광 소자(35)에 의해 수광되는 광의 광로 길이는 LED(33)의 발광점 중심으로부터 수광 가능 영역(56)의 중심까지의 거리(LD1) 및 수광 가능 영역(56)의 중심으로부터 수광 소자(35)의 수광면의 중심까지의 거리(LD2)의 합으로서 표현될 수 있다. 즉,
수광 소자(34)에 의해 수광되는 광의 광로 길이 = LS1+LS2, 그리고
수광 소자(35)에 의해 수광되는 광의 광로 길이 = LD1+LD2.
(중간 전사 벨트의 반사 특성)
도 7a 및 도 7b는 중간 전사 벨트(12a)의 반사 지향 특성의 예를 도시한다. 도 7a는 반사 지향 특성의 측정 결과를 도시하고, 도 7b는 반사 지향 특성을 측정하는 방법의 개념을 도시한다. 이 측정에서, 도 7b에 도시된 바와 같이, 중간 전사 벨트(12a)의 외부면에 대한 수직 방향은 0°로 상정되고, 수직 방향으로부터 -15° 회전된 위치에 점 광원으로서 배치되는 LED(33)(발광 소자)로부터 중간 전사 벨트(12a)로 광이 조사된다. 또한, LED(33)로부터 출사된 광이 조사되는 조사 점(피조사면 상의 점)(32)으로부터 수광 소자(34)까지의 거리를 비슷한 거리로 유지하면서, 수광 소자(34)가 -90°의 위치로부터 90°의 위치까지 회전 가능하게 이동되는 경우, 수광 소자(34)의 출력값이 측정된다.
도 7a는 이러한 측정에 의해 획득되는 반사 지향 특성을 도시한다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 중간 전사 벨트(12a)의 반사 특성에서 정반사 성분이 지배적이지만, 정반사 방향에서 중심 설정되는 각도 폭(72)의 난반사 성분이 존재한다. 즉, 중간 전사 벨트(12a)는 정반사 방향에서 높은 강도를 갖는 난반사 성분이 존재하는 난반사 특성을 갖는다.
(비교예)
도 8, 도 9a 및 도 9b는 각각, 본 실시예에 대해 비교예(제2 비교예)로서 도시되는 토너 검출 유닛(231)의 구성을 도시하는 사시도 및 개략적 단면도이다. 도 8, 도 9a 및 도 9b에 도시된 토너 검출 유닛(231)에서, LED(33)(발광 소자) 및 2개의 수광 소자(34, 35)는 동일한 회로 기판(236)의 표면에 직접 실장되고, 회로 기판(236) 상에 일렬로 배치된다. 토너 검출 유닛(231)의 수광 소자(34, 35)는 본 실시예의 토너 검출 유닛(31)의 수광 소자(34, 35)와 유사하게, LED(33)가 중간 전사 벨트(12a)를 향해 조사한 광의 정반사광 및 난반사광을 각각 수광하도록 구성된다.
그러나, 비교예의 토너 검출 유닛(231)의 구성은, 수광 소자(34, 35)의 배치가 도 4, 도 5a 및 도 5b에 도시된 배치와 상이하다는 점에서 본 실시예의 토너 검출 유닛(31)의 구성과 상이하다. 즉, 토너 검출 유닛(231)에서, 수광 소자(34)는 수광 소자(35)보다 LED(33)에 더욱 가까운 위치에 배치되고, 수광 소자(35)는 수광 소자(34)보다 LED(33)로부터 더욱 이격된 위치에 배치된다. LED(33)로부터 출사된 정반사광 및 난반사광을 수광 소자(34, 35)가 각각 수광할 수 있도록, LED(33) 및 수광 소자(34, 35)의 배치에 의존하는 개구가 토너 검출 유닛(231)의 하우징(237) 내에 형성되는 점에 유의한다.
(토너 검출 특성)
이어서, 도 8, 도 9a 및 도 9b에 도시된 토너 검출 유닛(231)의 토너 검출 특성을 비교 대상으로 하여, 본 실시예의 토너 검출 유닛(31)의 토너 검출 특성이 설명된다. 도 10a 내지 도 10d는 상이한 농도를 갖는 토너상이 순서대로 시험 패턴(30)으로서 중간 전사 벨트(12a) 상에 형성되고, 형성된 시험 패턴(30)이 토너 검출 유닛(31)에 의해 검출되는 경우 수광 소자(34, 35)의 출력의 예를 도시한다. 도 10a 및 도 10b는 본 실시예의 토너 검출 유닛(31)의 수광 소자(34, 35)의 출력을 각각 도시한다. 도 10c 및 도 10d는 본 실시예의 토너 검출 유닛(31)에 관한 측정과 유사한 측정이 수행되는 경우 획득되는 비교예의 토너 검출 유닛(231)의 수광 소자(34, 35)의 출력을 각각 도시한다.
여기서, 토너 검출 유닛(31)은 토너 검출 유닛(31)과 대면하는 중간 전사 벨트(12a)의 표면의 이동 방향과 직교하는 방향으로 수광 소자(34, 35)가 배치되도록, 화상 형성 장치(100) 내에 위치설정된다. 이러한 경우, 수광 소자(34, 35)의 수광 가능 영역(55, 56)은 중간 전사 벨트(12a)의 표면의 이동 방향과 직교하는 방향으로 배치된다. 수광 소자(34, 35)는 수광 가능 영역(55, 56)으로부터의 반사광을 수광하고, 수광 광량에 대응하는 값의 검출 신호를 생성 및 출력한다. 중간 전사 벨트(12a)의 표면의 이동 방향 및 이동 방향과 직교하는 방향은 각각, 레이저 빔에 의한 감광 드럼(1)의 주사에 있어서의 부주사 방향 및 주 주사 방향에 대응하는 점에 유의한다. 도 10a 내지 도 10d에서, 주 주사 방향에서 조사 영역(54)과 동일하거나 또는 더 넓은 범위에 시험 패턴(30)을 형성하여 획득되는 수광 소자(34, 35)의 출력의 측정 결과가 도시된다. 즉, 시험 패턴(30)이 수광 가능 영역(55, 56)을 통과할 때 동일한 시험 패턴이 수광 소자(34, 35)에 의해 검출되도록 구성된다.
도 10a 내지 도 10d는 토너의 농도가 0%에서 100%까지 한번에 20%씩 단계적으로 상승하는 시험 패턴(30)이 중간 전사 벨트(12a) 상에 형성되고, 토너 검출 유닛(31)에 의해 검출되는 경우, 수광 소자(34, 35)의 출력 변화를 도시한다. 도 10a 내지 도 10d의 그래프 각각에서, 수광 소자(34, 35)의 수광 가능 영역(55, 56)을 통과하는(즉, 검출 대상) 토너의 농도[%]가 기록된다. 농도 0%에 대응하는 출력값(101, 102)은 수광 가능 영역(55, 56)에 토너상이 형성되지 않고 중간 전사 벨트(12a)의 표면(외부면)로부터의 반사광을 수광 소자(34, 35)가 각각 수광한 경우의 출력값에 대응한다.
먼저, 도 10a는 본 실시예의 토너 검출 유닛(31)에서, LED(33)로부터 출사된 광의 정반사광을 수광하는 수광 소자(34)의 출력을 도시한다. 수광 소자(34)의 출력값은 시험 패턴(30)이 형성되지 않은 중간 전사 벨트(12a)의 표면으로부터의 반사광이 수광되는 경우 최대값(출력값(101))이 된다. 이는 도 7a 및 도 7b를 사용하여 설명된 바와 같이, 중간 전사 벨트(12a)는 광학 특성으로서 난반사 특성을 약간 갖고 있지만, 정반사 특성이 지배적이기 때문이다. 또한, 시험 패턴(30)(토너상)으로부터 반사광이 수광되는 경우, 수광 소자(34)의 출력값은 토너의 농도가 증가할수록 낮아진다. 이는 토너의 난반사 특성으로 인해, 토너의 농도가 증가할수록, 토너로부터의 정반사광의 광량이 적어지기 때문이다.
도 10a에 도시된 수광 소자(34)의 출력은 도 10c에 도시된 비교예의 수광 소자(34)의 출력에 비해 유사한 경향을 나타내지만, 비교예보다는 전체적인 값이 약간 작다는 점을 알 수 있다. 이러한 출력값의 차이는 수광 소자(34)가 수광하는 광의 광로 길이(LS1+LS2)에 의존한다. 구체적으로, 도 5b에 도시된 토너 검출 유닛(31)의 구성 및 도 9b에 도시된 비교예의 구성을 비교하면, 본 실시예의 구성에서, LED(33)과 수광 소자(34) 사이의 거리가 비교예의 구성보다 길고, 입사각(반사각)(θ)이 비교예의 구성보다 크다. 따라서, 본 실시예의 구성에서, 광로 길이(LS1+LS2)가 비교예의 구성보다 길고, 그 결과 수광 소자(34)의 출력에 차이가 발생한다.
그러나, 도 10a 및 도 10c에 도시된 바와 같이, 이러한 수광 소자(34)의 출력 차이는 작다. 이는 수광 소자(34)가 수광하는 정반사광은 비교적 높은 지향성을 갖고, 따라서 광로 길이의 차이로 인해 발생하는 정반사광의 수광 광량의 차이가 작기 때문이다. 본 실시예의 토너 검출 유닛(31)은 상술된 바와 같이, 비교예의 토너 검출 유닛(231)에 비해 수광 소자(34)의 출력이 약간 작은 특성을 갖지만, 충분한 토너 검출 특성을 갖는다. 구체적으로, 도 10a에 도시된 바와 같이, 중간 전사 벨트(12a)의 표면으로부터의 반사광을 수광 소자(34)가 수광하는 경우의 출력값(101)(최댓값)과, 각 농도의 토너상으로부터의 반사광을 수광 소자(34)가 수광하는 경우의 출력값 사이에 충분한 차이가 존재한다. 따라서, 본 실시예의 토너 검출 유닛(31)을 사용하는 경우, 수광 소자(34)의 출력값과 임계값 사이의 비교 처리에 의해, 중간 전사 벨트(12a) 상의 (수광 가능 영역(55)에서의) 토너의 유무 및 토너의 농도를 충분한 정밀도로 판정할 수 있다.
이어서, 도 10b는 본 실시예의 토너 검출 유닛(31)에서 LED(33)로부터 출사된 광의 난반사광을 수광하는 수광 소자(35)의 출력을 도시한다. 수광 소자(35)의 출력은 토너 농도 변화에 대해 수광 소자(34)의 출력(도 10a)과는 반대의 경향 변화를 나타낸다. 구체적으로, 수광 소자(35)의 출력값은 시험 패턴(30)이 형성되지 않은 중간 전사 벨트(12a)의 표면으로부터의 반사광이 수광되는 경우 최소값(출력값(102))이 된다. 이는 중간 전사 벨트(12a)의 난반사 특성이 약하기 때문이다. 또한, 시험 패턴(30)(토너상)으로부터의 반사광이 수광되는 경우 토너의 농도가 증가할수록 수광 소자(35)의 출력값은 높아진다. 이는 토너의 난반사 특성으로 인해 토너의 농도가 증가할수록 토너로부터의 난반사광의 광량이 많아지기 때문이다.
도 10b에 도시된 수광 소자(35)의 출력을 도 10d에 도시된 비교예의 수광 소자(35)의 출력에 비교하면, 최대값은 비교예보다 큰 반면 최소값(출력값(102))은 작고, 즉 최소값과 최대값 사이의 차이(103)가 비교예보다 크다는 점을 알 수 있다. 또한, 본 실시예에서, 중간 전사 벨트(12a)의 표면으로부터의 반사광을 수광 소자(35)가 수광하는 경우 출력값(102)(최소값)과 각각의 농도의 토너상으로부터의 반사광을 수광 소자(35)가 수광하는 경우 출력값 사이에는 비교예에 비해, 큰 차이가 존재한다. 따라서, 본 실시예의 토너 검출 유닛(31)을 사용한 경우, 수광 소자(35)의 출력값과 임계값 사이의 비교 처리에 의해, 중간 전사 벨트(12a) 상의 (수광 가능 영역(56)에서의) 토너의 유무 및 토너의 농도를 비교예보다 높은 정밀도로 판정할 수 있다.
이어서, 본 실시예의 토너 검출 유닛(31)과 비교예의 토너 검출 유닛(231) 사이에서, LED(33)로부터 출사된 광의 난반사광을 수광하는 수광 소자(35)의 출력에 차이가 발생하는(즉, 토너 검출 성능에 차가 발생함) 이유가 설명된다.
먼저, LED(33)의 조사 영역(54)(수광 가능 영역(56))에 시험 패턴(30)이 형성되지 않은 경우, 도 10b에 도시된 출력값(102)과 도 10d에 도시된 출력값(102)사이의 차이가 설명된다. 도 9b에 도시된 비교예의 구성에서, 수광 소자(35)는 대략 광축 선(51)을 따르는 정반사 방향으로 진행하는 난반사광 및 광축 선(53)을 따르는 방향으로 진행하는 난반사광 양쪽을 수광하도록 구성된다. 광축 선(53)을 따라서 진행하는 난반사광에 대해, 광로 길이는 비교적 길고(LD1+LD2), 수광 소자(35)에 의해 낮은 강도로 수광된다. 한편, 정반사 방향으로 진행하는 난반사광에 대해, 광로 길이가 비교적 짧을 뿐만 아니라(LS1+LS2), 중간 전사 벨트(12a)의 상기 난반사 특성으로 인해 비교적 높은 강도에서 수광 소자(35)에 의해 수광된다. 따라서, 도 10d에 도시된 바와 같이, 비교예의 토너 검출 유닛(231)에서의 수광 소자(35)의 출력값(102)은 중간 전사 벨트(12a)의 표면으로부터의 반사광의 수광 광량에 대응하는 양만큼 증가한다. 이는 수광 소자(35)의 출력에 있어서, 토너의 검출에 유효한 진폭 성분이 작아지는 것을 의미한다.
이에 비해, 도 5b에 도시된 본 실시예의 구성에서, 수광 소자(35)는 광축 선(53)을 따르는 방향으로 진행하는 난반사광을 수광하고, 대략 광축 선(51)을 따르는 정반사 방향으로 진행하는 난반사광을 수광하지 않도록 구성된다. 구체적으로, LED(33)로부터 광축 선(50)을 따라서 진행하고 중간 전사 벨트(12a)의 표면에서 광축 선(51)을 따르는 방향으로 반사된 광의 난반사 성분은 차광 벽(38)에 의해 차단되고, 수광 소자(35) 상에 입사하지 않는다. 또한, LED(33)로부터 광축 선(52)을 따라서 진행된 광의 반사광의 비교적 높은 강도의 난반사 성분은, 중간 전사 벨트(12a)로부터 광축 선(53')의 방향으로 진행하고, 이 난반사 성분은 수광 소자(35)에 입사하지 않는다. 따라서, 도 10b에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 토너 검출 유닛(31)에서, 중간 전사 벨트(12a)의 표면으로부터의 반사광을 수광 소자(35)가 수광하는 경우 출력값(102)은 비교예(도 10d)보다 더욱 억제된다. 이는 수광 소자(35)의 출력에서, 토너의 검출에 유효한 진폭 성분이 커지는 것을 의미한다.
이어서, LED(33)의 조사 영역(54)(수광 가능 영역(56))에 시험 패턴(30)이 형성되는 경우, 도 10b에 도시된 출력값과 도 10d에 도시된 출력값 사이의 차이가 설명된다. 여기서, 농도 100%의 토너상(솔리드 화상)으로부터의 반사광이 수광되는 경우의 수광 소자(35)의 출력값에 착안하면, 도 10b에 도시된 출력값은 도 10d에 도시된 출력값(비교예)보다 크다. 이는, 비교예의 토너 검출 유닛(231)은 LED(33)와 수광 소자(35) 사이의 거리가 상대적으로 긴 구성을 갖지만, 본 실시예의 토너 검출 유닛(31)은 LED(33)와 수광 소자(35) 사이의 거리가 상대적으로 짧은 구성을 갖기 때문에다. 즉, 본 실시예의 토너 검출 유닛(31)에 대해, 수광 소자(35)가 수광하는 광의 광로 길이(LD1+LD2)가 비교예의 토너 검출 유닛(231)보다 짧기 때문에, 난반사광이 더 높은 강도에서 수광될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예의 토너 검출 유닛(31)에서는, 수광 소자(34)의 수광 가능 영역(55) 및 수광 소자(35)의 수광 가능 영역(56)이 서로 중첩되지 않는 영역이 되도록 회로 기판(36)에 실장되는 하우징(37)이 구성된다. 이 구성에 의해, 수광 소자(35)가 토너상으로부터의 난반사광을 수광하는 경우 수광 광량을 상대적으로 많게 할 수 있고, 수광 소자(35)가 중간 전사 벨트(12a)의 표면으로부터의 난반사광을 수광하는 경우 수광 광량을 상대적으로 적게 할 수 있다. 본 실시예의 토너 검출 유닛(31)에서, 또한, LED(33)(발광 소자)가 출사한 광의 난반사광을 수광하는 수광 소자(35)는 LED(33)가 출사한 광의 정반사광을 수광하는 수광 소자(34)보다 LED(33)에 가까운 위치에 배치된다. 이 구성은 추가로, 수광 소자(35)가 토너상으로부터의 난반사광을 수광하는 경우 상대적으로 더 많은 수광 광량을 가능하게 한다. 토너 검출 유닛(31)은 수광 가능 영역(55, 56)의 양쪽을 향해 공통의 LED(33)(발광 소자)가 광을 충분히 조사할 수 있도록(즉, 수광 가능 영역(55, 56)의 양쪽이 조사 영역(54)에 포함되도록) 구성되는 점에 유의한다.
본 실시예의 토너 검출 유닛(31)의 구성에 의하면, 중간 전사 벨트(12a)의 표면으로부터의 반사광이 수광되는 경우의 수광 소자(35)의 출력값(102)은 비교예의 토너 검출 유닛(231)의 출력값보다 작아진다. 또한, 최대 농도(100%)의 토너상으로부터의 반사광이 수광되는 경우의 수광 소자(35)의 출력값은 비교예의 토너 검출 유닛(231)의 출력값보다 커진다. 즉, 본 실시예의 토너 검출 유닛(31)의 구성에 의하면, 각 농도의 토너상으로부터의 반사광을 수광하는 경우 수광 소자(35)의 출력값과 출력값(102)(최소값) 사이의 차이(예를 들어 차이(103))를 증가시킬 수 있다.
따라서, 본 실시예의 토너 검출 유닛(31)에서, LED(33)로부터 출사된 광의 난반사광의 수광 소자(35)에 의한 수광 결과에 기초하여, 수광 가능 영역(56)에서의 토너의 유무 및 토너의 농도를, 비교예보다 높은 정밀도로 판정할 수 있다. 즉, LED(33)로부터 출사된 광의 난반사광의 수광 결과에 기초하는 토너 검출(토너의 유무 및 농도의 판정)의 성능에 대해, 본 실시예의 토너 검출 유닛(31)은 비교예의 토너 검출 유닛(231)보다 우수한 성능을 갖는다.
<토너 검출 유닛(31)의 다른 특징>
본 실시예의 토너 검출 유닛(31)은 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 정반사광을 수광하는 수광 소자(34)의 수광 가능 영역(55)보다 난반사광을 수광하는 수광 소자(35)의 수광 가능 영역(56)이 넓도록 구성된다. 도 10a 내지 도 10d를 사용하여 상술된 바와 같이, LED(33)로부터 출사된 광의 정반사광은 비교적 높은 지향성을 갖는 강한 광이다. 이에 비해, LED(33)로부터 출사된 광의 난반사광은 다양한 방향으로 확산되고 낮은 지향성을 갖는 약한 광이다. 이로 인해, 본 실시예에서, 수광 소자(35)에 의한 난반사광의 수광 광량이 많아지도록, 정반사광을 수광하기 위한 수광 가능 영역(55)보다 난반사광을 수광하기 위한 수광 가능 영역(56)이 넓게 이루어진다. 즉, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 수광 가능 영역(56)의 크기는 수광 소자(34) 및 수광 소자(35)가 배치되는 방향에 있어서 수광 영역(55) 보다 크다.
또한, 본 실시예의 토너 검출 유닛(31)에서, LED(33)(발광 소자)로부터 출사된 광은 하우징(37)에 배치된 도광로(60)를 통해 하우징(37)으로부터 출사된다. LED(33)로부터 출사된 광의 난반사광은 도광로(62)를 통해 수광 소자(35)에 입사한다. 즉, 토너 검출 유닛(31)은 LED(33)로부터 출사되는 광의 하우징(37)으로부터의 출구, 및 수광 소자(35)가 수광하는 난반사광의 하우징(37)에의 입구가 공통되도록 구성된다. 즉, 하우징(37)에서, LED(33)로부터 출사된 광 및 수광 소자(34, 35)에 각각 입사하는 광을 좁히기 위한 공통 개구가 형성된다. 이에 의해, LED(33)로부터 출사되는 광의 출구 및 난반사광의 입구가 상이한 경우에 비해, LED(33)와 수광 소자(35) 사이의 거리를 짧게 하는 것이 가능하다. 그 결과, 수광 소자(35)가 수광하는 광의 광로 길이(LD1+LD2)를 짧게 하고, 또한 수광 소자(34)가 수광하는 광의 광로 길이(LS1+LS2)를 짧게 할 수 있다. 따라서, 수광 소자(34, 35) 각각이 수광하는 광의 광량을 증가시켜, 수광 결과를 나타내는 각각의 수광 소자로부터의 출력값을 큰 값으로 할 수 있다.
본 실시예에서, 2개의 수광 소자(34, 35)는 토너 검출 유닛(31)의 소형화를 위해 일체화되지만, 이들은 독립적인 회로 소자로서 본 실시예와 유사한 위치 근처에 배치될 수 있는 점에 유의한다. 이러한 경우, 또한 본 실시예와 유사한 장점을 달성 가능한 토너 검출 유닛(31)을 실현할 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 실시예의 토너 검출 유닛(31)은 중간 전사 벨트(12a)를 향해 광을 조사하는 LED(33), 및 LED(33)로부터 출사된 광의 정반사광 및 난반사광을 각각 수광하는 수광 소자(34, 35)를 구비한다. LED(33) 및 수광 소자(34, 35)는 회로 기판(36) 상에 일렬로 실장된다. 회로 기판(36)에는, LED(33)로부터 출사된 광을 중간 전사 벨트(12a)를 향해 안내하는 도광로, 및 정반사광 및 난반사광을 각각 수광 소자(34, 35)로 안내하는 도광로가 설치된다. 구체적으로, 하우징(37)은 LED(33)의 조사 영역(54) 내의 수광 가능 영역(55)으로부터의 정반사광을 수광 소자(34)로 안내하고, 조사 영역(54) 내의 수광 가능 영역(55)과 상이한 수광 가능 영역(56)으로부터의 난반사광을 수광 소자(35)로 안내하도록 구성된다. 본 실시예에 따르면, 토너 검출 유닛(31)의, LED(33) 및 수광 소자(34, 35)의 배치 방향의 크기의 소형화를 실현하면서, 난반사광의 수광 결과에 기초한 토너 검출의 성능에 대해 (비교예의 토너 검출 유닛(231)보다) 우수한 성능을 실현할 수 있다.
제2 실시예
제2 내지 제5 실시예에서, 제1 실시예에서 설명된 토너 검출 유닛(31)의 사용예로서, 토너 검출 유닛(31)에 의한 검출에 유리한 시험 패턴을 사용하여 색 편차 보정 제어가 수행되는 예가 설명된다.
일반적으로, 색 편차에는, 정적인 요인에 의한 색 편차(정적 색 편차) 및 동적인 요인에 의한, 색 편차량이 주기적으로 변동하는 색 편차(동적인 색 편차)가 있다. 정적인 요인은 화상의 기입 개시 위치의 오차 등이다. 동적인 요인은 반송 벨트의 구동 롤러의 구동 불균일, 감광 드럼의 회전 불균일 등에 기인하는 반송 벨트(기록재 반송 벨트, 중간 전사 벨트 등)의 속도 변동이다. 중간 전사 벨트에 형성된 시험 패턴이 광학 센서에 의해 검출되어 (정적인) 색 편차량을 측정하는 경우, 그 측정 결과에는 시험 패턴의 검출 타이밍에 의존하는 정도의 동적인 색 편차 성분에 의한 오차가 발생할 수 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 제2002-14507호 참조). 이러한 동적인 색 편차 성분은 색 편차량 측정용의 기준 색 및 대상 색의 패치 화상이 검출되는 타이밍(동적인 색 편차 성분에 관한 변동의 위상)이 변위될수록 커진다.
상기 측정 오차를 저감하기 위해서, 예를 들어 일본 특허 공개 제2002-14507호에 기재된 바와 같이, 반송 벨트의 이동 방향에서, 동적인 색 편차 성분의 복수의 위상에 대응하는 복수의 패턴을 형성하여 동적인 색 편차 성분을 취소할 수 있도록 할 필요가 있다. 그러나, 반송 벨트의 이동 방향(부주사 방향)으로 복수의 패턴을 형성하는 경우, 복수의 패턴의 부주사 방향의 전체 길이가 길어지고 색 편차 보정 제어(캘리브레이션)에 필요한 시간 또한 길어지는 문제점이 있다.
이에 비해, 도 4, 도 5a 및 도 5b에 도시되는 토너 검출 유닛(31)이 사용되는 경우, 상술된 바와 같이, 중간 전사 벨트(12a) 상의 2개의 상이한 영역(수광 가능 영역(55, 56))에 있어서 동시에 토너상을 검출하는 것이 가능하다. 따라서, 본 실시예에서, 토너 검출 유닛(31)의 특성을 사용하여, 부주사 방향에서의 동일 위치에(즉, 대략 동위상의) 기준 색 및 대상 색의 패치 화상이 배치되는 시험 패턴이 형성된다. 이는 이들 패치 화상이 수광 소자(34, 35)에 의해 검출될 수 있게 한다. 동적인 색 편차 성분에 관한 변동의 위상이 동위상이 되는 타이밍에서 기준 색 및 대상 색의 패치 화상을 검출할 수 있는 경우, 동적인 색 편차 성분의 영향을 받지 않고 (정적인) 색 편차량을 측정할 수 있게 된다. 이러한 경우, 동적인 색 편차 성분을 취소하기 위해, 상술된 바와 같이 복수의 위상에 대응하는 복수의 시험 패턴을 형성하는 필요가 없는 점에서 유리하다. 이하에서, 제1 실시예와의 상위점을 중심으로 하여 본 실시예가 설명된다.
<시험 패턴의 예>
본 실시예에서, 토너 검출 유닛(31)(광학 센서)의 광원 파장에서의 중간 전사 벨트(12a)의 반사율이, 정반사광에 대해서는 임의의 색의 토너상보다 높고 난반사광에 대해서는 임의의 쪽의 색의 토너상보다 낮은 경우가 설명된다. 이러한 경우, 중간 전사 벨트(12a)로부터의 정반사광 및 난반사광 양쪽을 토너 검출 유닛(31)에 의해 양호하게 검출할 수 있다.
도 11은 감광 드럼(1)의 1회전 주기에 대응하는 거리(Ld1)에서의 시험 패턴(30)의 예를 도시한다. 도 11에서, 중간 전사 벨트(12a) 상의 영역(155)은 토너 상이 해당 영역에 형성되는 경우, 중간 전사 벨트(12a)에 의한 반송 도중 토너상이 수광 소자(34)의 수광 가능 영역(55)을 통과하는 영역에 대응한다. 또한, 중간 전사 벨트(12a) 상의 영역(156)은 토너 상이 해당 영역에 형성되는 경우, 중간 전사 벨트(12a)에 의한 반송 도중 토너상이 수광 소자(35)의 수광 가능 영역(56)을 통과하는 영역에 대응한다. 이하에서, 영역(155)은 "정반사광 수광 영역", 영역(156)은 "난반사광 수광 영역"으로 지칭될 것이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 정반사광 수광 영역(155) 및 난반사광 수광 영역(156)에는, 각각 독립적인 시험 패턴(토너상)이 병렬로 형성된다. 또한, 중간 전사 벨트(12a)의 표면의 이동 방향을 따라서(토너상의 반송 방향을 따라서) 부주사 방향의 색 편차량을 검출하기 위한 시험 패턴(30v) 및 주 주사 방향의 색 편차량을 검출하기 위한 시험 패턴(30m)이 교대로 배치된다. 시험 패턴(30v, 30m)은 각각, 복수의 토너상(토너 패치)인 복수의 패치 화상을 포함하는 패치 화상 그룹에 의해 구성된다. 이 방식으로, 본 실시예의 시험 패턴(30)은 시험 패턴(30v) 및 시험 패턴(30m)을 포함한다. 중간 전사 벨트(12a)의 표면의 이동 방향, 및 이동 방향과 직교하는 방향은 레이저 빔에 의한 감광 드럼(1)의 주사에 있어서의 부주사 방향 및 주 주사 방향에 대응하는 점에 유의한다.
시험 패턴(30v)은 중간 전사 벨트(12a) 상의 정반사광 수광 영역(155)에 대한 영역에 부주사 방향을 따라서 배치되는, 색 편차량 검출의 기준으로서 사용되는 기준 색의 패치 화상(Pstd1a, Pstd2a, Pstd3a, Pstd4a)을 포함한다. 시험 패턴(30v)은 중간 전사 벨트(12a) 상의 난반사광 수광 영역(156)에 대한 영역에 부주사 방향을 따라서 배치되는, 기준 색이 기준으로서 사용되는 색 편차량 검출의 대상으로서 기능하는 대상 색의 패치 화상(Ptgt1a, Ptgt2a, Ptgt3a, Ptgt4a)을 더 포함한다. 대상 색의 패치 화상(Ptgt1a, Ptgt2a, Ptgt3a, Ptgt4a)은 각각, 기준 색의 패치 화상(Pstd1a, Pstd2a, Pstd3a, Pstd4a)과 부주사 방향에 있어서 대략 동위상이 되게 배치된다. 대상 색의 패치 화상(Ptgt1a, Ptgt2a, Ptgt3a, Ptgt4a)은 각각 상이한 색의 토너를 사용하여 형성되는 점에 유의한다.
시험 패턴(30m)은 중간 전사 벨트(12a) 상의 정반사광 수광 영역(155)에 대한 영역의 부주사 방향을 따라서 배치되는 기준 색의 패치(Pstd1c, Pstd2c, Pstd3c, Pstd4c), 및 기준 색의 패치 화상(Pstd1b, Pstd2b, Pstd3b, Pstd4b)을 포함한다. 시험 패턴(30m)은 중간 전사 벨트(12a) 상의 난반사광 수광 영역(156)에 대한 영역의 부주사 방향을 따라서 배치되는 대상 색의 패치 화상(Ptgt1c, Ptgt2c, Ptgt3c, Ptgt4c), 및 대상 색의 패치 화상(Ptgt1b, Ptgt2b, Ptgt3b, Ptgt4b)을 더 포함한다. 대상 색의 패치 화상(Ptgt1b, Ptgt2b, Ptgt3b, Ptgt4b)은 각각, 기준 색의 패치 화상(Pstd1b, Pstd2b, Pstd3b, Pstd4b)으로서 부주사 방향에 있어서 대략 동위상이 되게 배치된다. 또한, 대상 색의 패치 화상(Ptgt1c, Ptgt2c, Ptgt3c, Ptgt4c)은 각각, 기준 색의 패치 화상(Pstd1c, Pstd2c, Pstd3c, Pstd4c)과 부주사 방향에 있어서 대략 동위상이 되게 배치된다. 대상 색의 패치 화상(Ptgt1b, Ptgt2b, Ptgt3b, Ptgt4b)은 각각 상이한 색의 토너를 사용하여 형성되고, 대상 색의 패치 화상(Ptgt1c, Ptgt2c, Ptgt3c, Ptgt4c)은 각각 상이한 색의 토너를 사용하여 형성되는 점에 유의한다.
도 11의 예에서, 시험 패턴(30v)은 부주사 방향에 있어서, 감광 드럼(1)의 반회전 주기에 대응하는 역위상의 거리(Ld2)의 간격으로 반복하여 형성된다. 이에 의해, 패턴을 반복함으로써, 감광 드럼(1)의 회전 불균일에 기인하는 색 편차량의 검출 오차 성분을 취소할 수 있다. 중간 전사 벨트(12a) 상에 시험 패턴의 형성이 가능한 영역에 의존하여, 감광 드럼(1)의 1/3 회전 주기, 1/4 회전 주기 등에 대응하는 시험 패턴이 추가적으로 형성될 수 있는 점에 유의한다. 이에 의해, 감광 드럼(1)의 회전 불균일에 기인하는 색 편차량의 검출 오차 성분을 높은 정밀도로 취소할 수 있게 된다.
<부주사 방향의 색 편차량 검출>
이어서, 도 12a를 참조하여, 기준 색에 대한 대상 색의 부주사 방향의 색 편차량을 도 11에 도시된 시험 패턴(30v)을 사용하여 검출(측정)하는 방법이 설명된다. 여기에서, 기준 색이 블랙(K)이라고 상정되고 대상 색이 옐로우(Y)라고 상정되는 경우 기준 색에 대한 대상 색의 색 편차량의 검출이 예로서 설명된다.
도 12a는 도 11에 도시된 시험 패턴(30v)의 일부로서, 기준 색인 K의 패치 화상(Pstd1a) 및 대상 색인 Y의 패치 화상(Ptgt1a)을 확대하여 도시한다. 상술된 바와 같이, 기준 색(K)의 패치 화상(Pstd1a) 및 대상 색(Y)의 패치 화상(Ptgt1a)은 각각 수광 가능 영역(55, 56)의 크기에 일치하는 크기를 갖는다. 제1 실시예에서 설명된 바와 같이, 수광 가능 영역(55)보다 수광 가능 영역(56)이 넓기 때문에, 대상 색(Y)의 패치 화상(Ptgt1a)은 기준 색(K)의 패치 화상(Pstd1a)보다 주 주사 방향 및 부주사 방향에서 더욱 큰 크기이다.
정반사광 수광 영역(155)에 대한 영역에 형성된 패치 화상(Pstd1a)은 중간 전사 벨트(12a)의 표면의 이동에 따라 반송되는 동안, 토너 검출 유닛(31)에 포함되는 수광 소자(34)의 수광 가능 영역(55)을 통과한다. 제어 유닛(41)(CPU)은 수광 소자(34)에 의한, 중간 전사 벨트(12a) 및 패치 화상(Pstd1a)으로부터의 정반사광의 수광 결과에 기초하여, 패치 화상(Pstd1a)의 부주사 방향에서의 선단부 및 후단부를 검출한다. 제어 유닛(41)은 패치 화상(Pstd1a)의 선단부의 검출 타이밍(Tstd1ap) 및 패치 화상(Pstd1a)의 후단부의 검출 타이밍(Tstd1as)을, 각각 패치 화상의 선단부 및 후단부 위치로서 검출한다.
한편, 난반사광 수광 영역(156)에 대한 영역에 형성된 패치 화상(Ptgt1a)은 중간 전사 벨트(12a)의 표면의 이동과 함께 반송되면서 토너 검출 유닛(31)에 포함되는 수광 소자(35)의 수광 가능 영역(56)을 통과한다. 제어 유닛(41)은 수광 소자(35)에 의한, 중간 전사 벨트(12a) 및 패치 화상(Ptgt1a)으로부터의 난반사광의 수광 결과에 기초하여, 패치 화상(Ptgt1a)의 부주사 방향에서의 선단부 및 후단부를 검출한다. 제어 유닛(41)은 패치 화상(Ptgt1a)의 선단부의 검출 타이밍(Ttgt1ap) 및 패치 화상(Ptgt1a)의 후단부의 검출 타이밍(Ttgt1as)을 각각 패치 화상의 선단부 및 후단부 위치로서 검출한다.
제어 유닛(41)은 이 방식으로 획득된 데이터로부터, 기준 색(K)의 패치 화상(Pstd1a)의 선단부(Tstd1ap)와 후단부(Tstd1as) 사이의 중심 위치(Tstd1a) 및 대상 색(Y)의 패치 화상(Ptgt1a)의 선단부(Ttgt1ap)와 후단부(Ttgt1as) 사이의 중심 위치(Ttgt1a)를 산출한다. 또한, 제어 유닛(41)은 기준 색(K)의 패치 화상(Pstd1a)의 중심 위치(Tstd1a)와 대상 색(Y)의 패치 화상(Ptgt1a)의 중심 위치(Ttgt1a) 사이의 차이(Dtgt1a)(=Ttgt1a-Tstd1a)를, 기준 색(K)에 대한 대상 색(Y)의 부주사 방향의 색 편차량으로서 산출한다. 제어 유닛(41)은 색 편차량의 이러한 산출 결과를 사용하여 상기 색 편차 보정 제어(예를 들어, 기입 개시 타이밍을 조정하여 부주사 방향의 색 편차 보정)를 수행할 수 있다.
<주 주사 방향의 색 편차량 검출>
이어서, 도 12b를 참조하여, 기준 색에 대한 대상 색의 주 주사 방향의 색 편차량을 도 11에 도시된 시험 패턴(30m)을 사용하여 검출(측정)하는 방법이 설명된다. 여기에서, 도 12a와 마찬가지로, 기준 색이 블랙(K)이라고 상정되고 대상 색이 옐로우(Y)라고 상정되는 경우 기준 색에 대한 대상 색의 색 편차량의 검출이 예로서 설명된다.
도 12b는 도 11에 도시된 시험 패턴(30m)의 일부로서, 기준 색인 K의 패치 화상(Pstd1b) 및 대상 색인 Y의 패치 화상(Ptgt1b)을 확대하여 도시한다. 도 12b에 도시된 바와 같이, 각 패치 화상은, 주 주사 방향의 색 편차량의 검출을 가능하게 하기 위해, 중간 전사 벨트(12a)의 표면의 이동 방향(부주사 방향)에 대해 경사 각도 45°를 갖는다. 또한, 상술된 바와 같이, 패치 화상(Pstd1b) 및 패치 화상(Ptgt1b)은 부주사 방향에 있어서 대략 동위상이 되도록 배치된다.
정반사광 수광 영역(155)에 대한 영역에 대한 영역에 형성된 패치 화상(Pstd1b)은 중간 전사 벨트(12a)의 표면의 이동과 함께 반송되면서 수광 소자(34)의 수광 가능 영역(55)을 통과한다. 제어 유닛(41)은 수광 소자(34)에 의한 정반사광의 수광 결과에 기초하여, 패치 화상(Pstd1b)의 부주사 방향에서의 선단부 및 후단부를 검출한다. 제어 유닛(41)은 패치 화상(Pstd1b)의 선단부의 검출 타이밍(Tstd1bp) 및 후단부의 검출 타이밍(Tstd1bs)을 각각 패치 화상의 선단부 및 후단부 위치로서 검출한다.
한편, 난반사광 수광 영역(156)에 대한 영역에 형성된 패치 화상(Ptgt1b)은 중간 전사 벨트(12a)의 표면의 이동과 함께 반송되면서 수광 소자(35)의 수광 가능 영역(56)을 통과한다. 제어 유닛(41)은 수광 소자(35)에 의한 난반사광의 수광 결과에 기초하여, 패치 화상(Ptgt1b)의 부주사 방향에서의 선단부 및 후단부를 검출한다. 제어 유닛(41)은 패치 화상(Ptgt1b)의 선단부의 검출 타이밍(Ttgt1bp) 및 후단부의 검출 타이밍(Ttgt1bs)을, 각각 패치 화상의 선단부 및 후단부 위치로서 검출한다.
제어 유닛(41)은 이 방식으로 획득된 데이터로부터, 기준 색(K)의 패치 화상(Pstd1b)의 선단부(Tstd1bp)와 후단부(Tstd1bs) 사이의 중심 위치(Tstd1b) 및 대상 색(Y)의 패치 화상(Ptgt1b)의 선단부(Ttgt1bp)와 후단부(Ttgt1bs) 사이의 중심 위치(Ttgt1b)를 산출한다. 또한, 제어 유닛(41)은 기준 색(K)의 패치 화상(Pstd1b)의 중심 위치(Tstd1b)와 대상 색(Y)의 패치 화상(Ptgt1b)의 중심 위치(Ttgt1b) 사이의 차이(Dtgt1b)(=Ttgt1b-Tstd1b)를 산출한다. 여기서, 시험 패턴(30m)에 포함되는 각 패치 화상의 경사 각도는 45°이다. 따라서, 부주사 방향의 색 편차가 존재하지 않는 조건 하에서, 산출된 Dtgt1b를 기준 색(K)에 대한 대상 색(Y)의 주 주사 방향의 색 편차량으로서 취급할 수 있다. 제어 유닛(41)은 이러한 색 편차량의 산출 결과를 사용하여 상기 색 편차 보정 제어(예를 들어, 기입 개시 타이밍 등을 조정하여 주 주사 방향의 색 편차 보정)을 수행할 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 실시예에서, 토너 검출 유닛(31)의 수광 가능 영역(55, 56)이 중복하지 않는 점을 이용하여, 기준 색 및 대상 색의 패치 화상이 부주사 방향에 있어서 대략 동위상에 배치된 시험 패턴(30)이 중간 전사 벨트(12a) 상에 형성된다. 또한, 수광 소자(34, 35)를 사용하여 시험 패턴(30)을 검출함으로써, 색 편차량이 검출(측정)된다.
이 방식으로 제1 실시예에서 설명된 토너 검출 유닛(31)을 사용함으로써, 부주사 방향에 있어서 대략 동위상에 형성된 기준 색 및 대상 색의 패치 화상을 사용하여 색 편차량을 검출할 수 있다. 이에 의해, 중간 전사 벨트(12a)의 동적인 색 편차 성분(감광 드럼들 사이의 거리의 오차로 인한 색 편차 성분은 제외)을 제거하면서 색 편차량을 검출할 수 있다. 즉, 중간 전사 벨트(12a)의 예를 들어 1/4 회전 주기 등에 대한 취소 처리가 불필요하게 되기 때문에, 동적인 색 편차 성분을 취소하기 위해, 동적인 색 편차 성분의 복수의 위상에 대응하는 복수의 시험 패턴을 형성하는 필요가 없어진다. 따라서, 시험 패턴의 단위 길이에 대응하는 색 편차량의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있고, 부주사 방향에서의 시험 패턴(30)의 전체 길이를 짧게 할 수 있다. 이에 의해, 시험 패턴(30)을 형성하기 위한 토너 소비량을 저감할 수 있고 색 편차량의 검출에 필요로 하는 시간 및 색 편차 보정 제어에 필요로 하는 시간을 짧게 할 수 있다.
본 실시예에서, 기준 색이 블랙(K)이고 대상 색이 옐로우(Y)라고 상정하여 부주사 방향 및 주 주사 방향의 색 편차량의 검출이 설명되지만, 다른 색의 조합에 대해서도 유사하게 색 편차량을 검출할 수 있는 점에 유의한다. 또한, 본 실시예에서 사용된 시험 패턴(30v, 30m)(도 11)은 단지 예이며, 패턴 형상, 패턴 간격, 색의 조합 등의 상이한 특성을 갖는 시험 패턴이 채용될 수 있다. 추가적으로, 부주사 방향에서의 대상 색의 패치 화상의 배치 순서는 도 11에 도시된 순서와 상이할 수 있다. 본 실시예에서, 수광 소자(34)측 상의 정반사광 수광 영역(155)에 대한 영역에 기준 색의 패치 화상이 형성되고 수광 소자(35)측 상의 난반사광 수광 영역(156)에 대한 영역에 대상 색의 패치 화상이 형성되는 예가 설명된다. 그러나, 수광 소자(35)측의 난반사광 수광 영역(156)에 대한 영역에 기준 색의 패치 화상이 형성될 수 있고, 수광 소자(34)측의 정반사광 수광 영역(155)에 대한 영역에 대상 색의 패치 화상이 형성될 수 있다.
제3 실시예
제3 실시예에서, 상기 실시예에서 설명된 토너 검출 유닛(31) 내에 동일한 회로 기판(36) 상에 실장된 수광 소자(34, 35)의 부주사 방향 및 주 주사 방향이 상대적인 위치 어긋남이 보정되는 예가 설명된다. 이하에서, 제1 및 제2 실시예와의 상위점을 중심으로 본 실시예가 설명된다.
제2 실시예에서, 기준 색 및 대상 색을 상이한 색으로 함으로써, 기준 색과 대상 색 사이의 색 편차량이 검출된다. 이에 비해, 기준 색 및 대상 색이 동일색이 되는 제2 실시예에서 색 편차량의 검출과 유사한 처리가 수행되는 경우, 토너 검출 유닛(31) 상의 (회로 기판(36) 상의) 수광 소자(34, 35)의 상대적인 위치 어긋남량을 검출할 수 있다. 본 실시예에서, 예로서, 기준 색 및 대상 색이 동일색인 블랙(K)이고 수광 소자(34)의 위치를 기준으로 한 수광 소자(35)가 상대적인 위치 어긋남량이 검출된다고 상정된다.
<부주사 방향의 위치 어긋남량 검출>
도 13a는 도 11에 도시된 시험 패턴(30v)의 일부로서, 기준 색의 패치 화상(Pstd4a), 및 기준 색과 동일색인 대상 색의 패치 화상(Ptgt4a)을 확대하여 도시한다. 제2 실시예에서 설명된 바와 같이, 기준 색의 패치 화상(Pstd4a)은 정반사광 수광 영역(155)에 대한 영역에 형성되고 대상 색의 패치 화상(Ptgt4a)은 난반사광 수광 영역(156)에 대한 영역에 형성된다.
제어 유닛(41)은 수광 소자(34)에 의한 정반사광의 수광 결과에 기초하여, 정반사광 수광 영역(155)에 대한 영역에 형성되는 기준 색의 패치 화상(Pstd4a)의 부주사 방향에서의 선단부(Tstd4ap) 및 후단부(Tstd4as)를 검출한다. 또한, 제어 유닛(41)은 수광 소자(35)에 의한 난반사광의 수광 결과에 기초하여, 난반사광 수광 영역(156)에 형성된 대상 색의 패치 화상(Ptgt4a)의 부주사 방향에서의 선단부(Ttgt4ap) 및 후단부(Ttgt4as)를 검출한다. 제어 유닛(41)은 이 방식으로 획득된 데이터로부터, 기준 색(K)의 패치 화상(Pstd4a)의 중심 위치(Tstd4a) 및 대상 색(K)의 패치 화상(Ptgt4a)의 중심 위치(Ttgt4a)를 산출한다. 또한, 제어 유닛(41)은 이들 중심 위치의 차이(Dsns4a)(Dsns4a=Ttgt4a-Tstd4a)를 수광 소자(34)와 수광 소자(35) 사이의 부주사 방향의 위치 편차량으로서 산출한다.
제어 유닛(41)은 산출된 위치 편차량(Dsns4a)을 제2 실시예에서 색 편차량의 검출값(Dtgt1a)에 대한 보정값으로서 사용하여 색 편차 보정 제어를 수행한다. 즉, 제어 유닛(41)은 색 편차량의 검출값(Dtgt1a)을 위치 어긋남량(Dsns4a)에 의해 보정하여 획득된 값(=Dtgt1a+Dsns4a)을 사용하여, 상술된 색 편차 보정 제어(예를 들어, 기입 개시 타이밍의 조정 등에 의해 획득되는 부주사 방향의 색 편차 보정)을 수행한다. 이에 의해, 색 편차 보정 제어에서의 보정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
<주 주사 방향의 위치 어긋남량 검출>
도 13b는 도 11에 도시된 시험 패턴(30m)의 일부로서, 기준 색의 패치 화상(Pstd4b), 및 기준 색과 동일색의 대상 색의 패치 화상(Ptgt4b)을 확대하여 도시한다. 제2 실시예로 설명된 바와 같이, 기준 색의 패치 화상(Pstd4b)은 정반사광 수광 영역(155)에 대한 영역 상에 형성되고, 대상 색의 패치 화상(Ptgt4b)은 난반사광 수광 영역(156)에 대한 영역 상에 형성된다. 제2 실시예와 유사하게, 수광 소자(34, 35)의 주 주사 방향의 위치 어긋남량의 검출을 가능하게 하기 위해, 각각의 패치 화상은 중간 전사 벨트(12a)의 표면의 이동 방향(부주사 방향)에 대해 45°의 경사 각도를 갖는다.
제어 유닛(41)은 수광 소자(34)에 의한 정반사광의 수광 결과에 기초하여, 정반사광 수광 영역(155)에 대한 영역에 형성된 기준 색의 패치 화상(Pstd4b)의 부주사 방향에서의 선단부(Tstd4bp) 및 후단부(Tstd4bs)를 검출한다. 또한, 제어 유닛(41)은 수광 소자(35)에 의한 난반사광의 수광 결과에 기초하여, 난반사광 수광 영역(156)에 대한 영역에 형성된 대상 색의 패치 화상(Ptgt4b)의 부주사 방향에서의 선단부(Ttgt4bp) 및 후단부(Ttgt4bs)를 검출한다. 제어 유닛(41)은 이 방식으로 획득된 데이터로부터, 기준 색(K)의 패치 화상(Pstd4b)의 중심 위치(Tstd4b) 및 대상 색(K)의 패치 화상(Ptgt4b)의 중심 위치(Ttgt4b)를 산출한다. 또한, 제어 유닛(41)은 이들 중심 위치 차이(Dsns4b)(Dsns4b=Ttgt4b-Tstd4b)를 수광 소자(34)와 수광 소자(35) 사이의 주 주사 방향의 위치 어긋남량으로서 산출한다.
제어 유닛(41)은 산출된 위치 어긋남량(Dsns4b)을 제2 실시예에서의 색 편차량의 검출값(Dtgt1b)에 대한 보정값으로서 사용하여 색 편차 보정 제어를 수행한다. 즉, 제어 유닛(41)은 색 편차량의 검출값(Dtgt1b)을 위치 편차량(Dsns4b)에 의해 보정하여 획득된 값(=Dtgt1b+Dsns4b)을 사용하여, 상술된 색 편차 보정 제어(예를 들어, 기입 개시 타이밍의 조정 등에 의한 주 주사 방향의 색 편차 보정)를 수행한다. 이에 의해, 색 편차 보정 제어에서의 보정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 실시예에서, 기준 색 및 대상 색이 동일색이 되는 제2 실시예에서의 색 편차량의 검출과 유사한 처리를 수행함으로써, 동일한 회로 기판(36) 상에 실장된 수광 소자(34)와 수광 소자(35) 사이의 상대적인 위치 어긋남량을 검출할 수 있다. 또한, 검출된 위치 어긋남량을 제2 실시예에서의 색 편차 보정 제어에 적용함으로써, 색 편차 보정의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 본 실시예에서, 기준 색 및 대상 색을 블랙(K)으로 상정하여 수광 소자(34, 35)의 위치 어긋남량의 검출이 설명되었으나, 또한 다른 색을 사용하여 위치 어긋남량을 유사하게 검출할 수 있는 점에 유의한다.
제4 실시예
제4 실시예에서, 토너 검출 유닛(31)(광학 센서)의 광원 파장에서의 중간 전사 벨트(12a)의 반사율이 제2 및 제3 실시예에서의 반사율과 상이한 경우, 색 편차량의 검출이 설명된다. 구체적으로, 중간 전사 벨트(12a)의 반사율이 정반사광에 대해서는 임의의 색의 토너상의 반사율보다 높고, 블랙(K) 이외의 색(Y, M, C)의 토너상의 반사율보다 낮지만, 난반사광에 대해서는 K의 토너상의 반사율과 대략 동일한 경우가 설명된다. 이러한 경우, 블랙(K) 이외의 색(Y, M, C)의 토너상에 대해, 정반사광 및 난반사광의 어느 것을 사용하여 토너 검출 유닛(31)에 의해 고정밀도로 검출할 수 있다. 그러나, K의 토너상의 경우, 수광 소자(35)에 의한 수광 광량은 중간 전사 벨트(12a) 상에 토너상이 형성되는 영역으로부터의 난반사광, 및 토너상이 형성되지 않은 영역으로부터의 난반사광에 대해 동등하게 되고, 따라서 토너상의 검출이 어려워진다.
따라서, 본 실시예는 중간 전사 벨트(12a) 상의 난반사광 수광 영역(156)에 대한 영역에 블랙(K) 토너상이 형성되는 경우, K 이외의 색의, 반사율이 상이한(높은) 토너상이 K의 토너상의 베이스 화상으로서 형성되는 점을 특징으로 한다. 즉, K 이외의 높은 반사율을 갖는 색의 토너 상에 K의 토너상을 중첩하여 형성함으로써, K의 토너상의 경계부의 검출 정밀도가 향상될 수 있다. 이하에서는, 제1 내지 제3 실시예와의 상위점을 중심으로 본 실시예가 설명되는 점에 유의한다.
본 실시예에서, 기준 색이 마젠타(M)라고 상정되고 대상 색이 블랙(K)이라고 상정되는 경우 기준 색에 대한 대상 색의, 부주사 방향의 색 편차량의 검출이 예로서 설명된다. 도 14는 도 11에 도시되는 시험 패턴(30v)의 일부로서, 기준 색(M)의 패치 화상(Pstd2a) 및 대상 색(K)의 패치 화상(Ptgt2a)을 확대하여 도시한다. 기준 색의 패치 화상(Pstd2a)은 정반사광 수광 영역(155)에 대한 영역 상에 형성되고, 대상 색의 패치 화상(Ptgt2a)은 난반사광 수광 영역(156)에 대한 영역 상에 형성된다. 본 실시예에서, 난반사광 수광 영역(156)에 대한 영역 상에, 대상 색(K)의 패치 화상(Ptgt2a)의 베이스 화상으로서, 대상 색의 패치 화상보다 크기가 큰 옐로우(Y)의 패치 화상(Ppri2a)이 형성된다. 즉, Y의 패치 화상(Ppri2a) 상에 K의 패치 화상(Ptgt2a)이 중첩되게 형성된다.
제어 유닛(41)은 제2 및 제3 실시예와 유사하게, 수광 소자(34)에 의한 정반사광의 수광 결과에 기초하여, 정반사광 수광 영역(155)에 대한 영역에 형성된 기준 색(M)의 패치 화상(Pstd2a)의 부주사 방향에서의 선단부(Tstd2ap) 및 후단부(Tstd2as)를 검출한다. 또한, 제어 유닛(41)은 수광 소자(35)에 의한 난반사광의 수광 결과에 기초하여, 난반사광 수광 영역(156)에 대한 영역에 형성되는 대상 색의 패치 화상(Ptgt2a)의 부주사 방향에서의 선단부(Ttgt2ap) 및 후단부(Ttgt2as)를 검출한다. 그 때, 제어 유닛(41)은 대상 색의 패치 화상(Ptgt2a)과 베이스 화상으로 하여 형성되는 Y의 패치 화상(Ppri2a) 사이의 경계부로부터 패치 화상(Ptgt2a)의 선단부 및 후단부를 검출한다.
제어 유닛(41)은 이 방식으로 획득된 데이터로부터, 기준 색(M)의 패치 화상(Pstd2a)의 중심 위치(Tstd2a) 및 대상 색(K)의 패치 화상(Ptgt2a)의 중심 위치(Ttgt2a)를 산출한다. 또한, 제어 유닛(41)은 기준 색(M)의 패치 화상(Pstd2a)의 중심 위치(Tstd2a)와 대상 색(K)의 패치 화상(Ptgt2a)의 중심 위치(Ttgt2a) 사이의 차이(Dtgt2a)(=Ttgt2a-Tstd2a)를, 기준 색(M)에 대한 대상 색(K)의 부주사 방향의 색 편차량으로서 산출한다. 제어 유닛(41)은 이러한 종류의 색 편차량의 산출 결과를 사용함으로써, 제2 및 제3 실시예와 유사하게, 색 편차 보정 제어(예를 들어, 기입 개시 타이밍의 조정 등에 의한 부주사 방향의 색 편차 보정)를 수행할 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 실시예에서, 난반사광에 대해, 베이스 화상과 대상 색의 패치 화상 사이의 반사율 차이가 중간 전사 벨트(12a)의 표면과 대상 색의 패치 화상 사이의 반사율의 차이보다 커지도록, 베이스 화상이 형성된다. 본 실시예에 따르면, 블랙(K) 등의, 반사광에 포함되는 난반사 성분의 비율이 낮은 색의 패치 화상이 시험 패턴(30)으로서 난반사광 수광 영역(156)에 대한 영역 상에 형성되는 경우, 색 편차량의 검출 정밀도의 열화를 방지할 수 있다.
본 실시예에서, 기준 색이 마젠타(M)이고, 대상 색이 블랙(K)이고, 베이스 화상으로 하여 형성하는 패치 화상의 색이 옐로우(Y)라고 상정하여, 부주사 방향의 색 편차량의 검출이 설명되었으나, 다른 색의 조합에 대해 색 편차량을 유사하게 검출할 수 있는 점에 유의한다. 도 14에 도시된 시험 패턴(30v)과 유사하게 베이스 화상이 되는 패치 화상을 형성함으로써, 제2 실시예와 유사한 처리에 의해 주 주사 방향의 색 편차량의 검출을 실현할 수 있다. 또한, 본 실시예에서 중간 전사 벨트(12a)의 반사율은 단지 예이다. 예를 들어, 중간 전사 벨트(12a) 상의 정반사광 수광 영역(155)에 대한 영역 또는 난반사광 수광 영역(156)에 대한 영역에, 중간 전사 벨트(12a)의 반사율과 대략 동등한 반사율의 토너상이 형성되는 경우, 높은 반사율을 갖는 토너 상이 베이스 화상이 될 때 본 실시예와 유사한 이점이 기대될 수 있다.
제5 실시예
제5 실시예에서, 제4 실시예의 변형예가 설명된다. 일반적으로, 토너 검출 유닛(31)의 수광 소자(34, 35)로서 사용되는 것 등의 광학 소자는 수광 광량이 적을수록 응답 속도가 저하되는 특성을 갖는다. 본 실시예에서, 이러한 수광 광량에 의존하는 광학 소자의 응답 속도의 차이를 고려하여, 토너 검출 유닛(31)을 사용하여 우수한 정밀도로 색 편차량 검출 및 색 편차 보정 제어를 실현하는 방법이 설명된다. 이하에서, 제1 내지 제4 실시예와의 상위점을 중심으로 본 실시예가 설명되는 점에 유의한다.
도 15는 도 14와 유사하게 정반사광 수광 영역(155)에 대한 영역에 기준 색(M)의 패치 화상(Pstd4a)이 형성되고, 난반사광 수광 영역(156)에 대한 영역에 Y의 패치 화상(Ppri4a)이 하층으로서 형성되고, 대상 색(K)의 패치 화상(Ptgt4a)이 그 위에 중첩되게 형성되는 상태를 도시한다. 도 15는 또한, 정반사광 수광 영역(155)에 대한 영역 및 난반사광 수광 영역(156)에 대한 영역 상에 형성된 패치 화상을 수광 소자(34, 35)을 사용하여 검출하는 경우, 수광 소자(34, 35)의 출력 변화를 나타낸다.
도 15에서, 파형(M)은 수광 소자(34)의 출력 파형이고, 파형(N)은 수광 소자(35)의 출력 파형이다. 출력 파형(M, N)은 도 15에 도시된 바와 같이, 수광 소자(34, 35)의 수광 광량에 따라서 둔화된 형상의 파형이다. 제어 유닛(41)은 이러한 형상을 구비하며 수광 소자(34, 35)로부터 출력되는 출력 파형(M, N)에 기초하여, 출력 파형(M, N)이 임계값 전압(A)과 교차하는 2개의 지점 사이의 중심 위치를, 패치 화상의 부주사 방향에서의 중심 위치로서 산출한다. 따라서, 정반사광 수광 영역(155)에 대한 영역에 형성된 패치 화상(Pstd4a)의 부주사 방향에서의 중심 위치(Tstd4a)와 수광 소자(34)의 출력 파형(M)에 기초하여 산출되는 중심 위치(Tstd4ａ') 사이에 오차(ΔTstd4a)가 발생한다. 유사하게, 난반사광 수광 영역(156)에 대한 영역에 형성된 패치 화상(Ptgt4a)의 부주사 방향에서의 중심 위치(Ttgt4a)와 수광 소자(35)의 출력 파형(N)에 기초하여 산출되는 중심 위치(Ttgt4ａ') 사이에 오차(ΔTtgt4a)가 발생한다.
도 15에 도시된 바와 같이, 수광 소자(34, 35)의 출력 파형의 둔화 정도는 수광 소자(34, 35)의 수광 광량이 적을수록 커지고, 그 결과, 상기 오차가 커질 수 있다. 특히, 수광 소자(35)가 수광하는 난반사광은 여러 방향으로 확산되고, 낮은 지향성을 갖는 약한 광이다. 따라서, 수광 소자(35)에 의한 난반사광의 수광 결과에는, 수광 소자(34)에 의한 정반사광의 수광 결과보다 큰 오차가 발생하는 경향이 있다.
본 실시예에서, 상기 오차가 저감되도록, 각각의 색에 대해 부주사 방향의 색 편차량이 검출된다. 구체적으로, 화상 형성 장치(100)에서의 캘리브레이션과는 별도로, 각각의 색에 대해 도 15에 도시된 바와 같이 수광 소자(34, 35)의 출력 파형을 미리 획득하여 상기 오차가 산출된다. 추가적으로, 산출된 오차는 화상 형성 장치(100)가 구비하는 불휘발성 메모리(미도시) 등의 기억 디바이스에 보정값으로서 미리 저장된다. 즉, 수광 소자(34, 35)의 수광 광량에 따르는 응답 속도의 변화로 인해 색 편차량에 대한 검출값에 발생하는 오차를 보정하기 위한 보정값이 저장 디바이스에 저장된다. 제어 유닛(41)은 제2 내지 제4 실시예에서 설명된 방법에 의해 획득되는 색 편차량을 보정(오프셋)하기 위해 이 보정값을 사용한다. 이에 의해, 수광 소자(34, 35)의 응답 속도로 인해 발생하는 색 편차량의 검출 오차를 저감할 수 있다.
본 실시예에서, 부주사 방향의 색 편차량의 검출이 설명되었으나, 주 주사 방향의 색 편차량의 검출이 유사하게 실시될 수 있는 점에 유의한다. 또한, 본 실시예에서, 기준 색이 마젠타(M)이고, 대상 색이 블랙(K)이고, 하층으로서 형성되는 패치 화상의 색이 옐로우(Y)라고 상정하여 부주사 방향에서의 색 편차량의 검출이 설명되었으나, 다른 색의 조합에 대한 색 편차량을 유사하게 검출할 수 있다.
본 발명이 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시예에 한정되지 않는다는 점이 이해되어야 한다. 이하의 청구항의 범위는 그러한 변경예 및 등가적 구조예 및 기능예 모두를 포함하도록 가장 광의의 해석에 따라야 한다.

Claims (30)

  1. 광학 센서이며,
    기판으로서,
    피조사체를 향해 조사광을 조사하는 발광 소자와,
    상기 조사광이 상기 피조사체에 의해 난반사되는 난반사광을 수광하기 위한 제1 수광 소자와,
    상기 조사광이 상기 피조사체에 의해 정반사되는 정반사광을 수광하기 위한 제2 수광 소자가, 주 주사 방향에 있어서 직선상으로 배치된, 기판, 및
    상기 발광 소자, 상기 제1 수광 소자 및 상기 제2 수광 소자를 덮는 하우징
    을 포함하고,
    상기 하우징에는 제1 개구 및 제2 개구가 형성되어 있고,
    상기 제1 개구는 상기 조사광이 조사되는 상기 피조사체의 조사 영역을 결정하기 위한 개구이고 또한 상기 조사광이 통과하고 상기 제1 수광 소자에 의해 수광될 상기 난반사광이 통과하는 개구이며, 상기 제2 개구는 상기 제2 수광 소자에 의해 수광될 상기 정반사광이 통과하는 개구인, 광학 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하우징에 제3 개구가 추가로 형성되고,
    상기 제3 개구는, 상기 제1 개구와 상기 제1 수광 소자 사이의 영역 내에 형성된 개구이고, 상기 제1 개구를 통과한 상기 난반사광이 상기 제1 수광 소자에 의해 수광되기 전에 통과하는 개구인, 광학 센서.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 조사광이 통과하는 제1 광로의 일부 및 상기 제1 수광 소자에 의해 수광될 상기 난반사광이 통과하는 제2 광로의 일부가, 상기 조사광이 상기 제1 개구를 통과할 때까지의 영역 내에서 중첩되는, 광학 센서.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 수광 소자는 상기 조사광이 조사되는 상기 피조사체의 조사 영역 내의 제1 영역에 의해 난반사되는 상기 난반사광을 수광하고, 상기 제2 수광 소자는 상기 조사 영역 내의 제2 영역에 의해 정반사되는 상기 정반사광을 수광하고, 상기 제2 영역의 적어도 일부는 주 주사 방향에 있어서 상기 제1 영역과 상이한, 광학 센서.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 수광 소자 및 상기 제2 수광 소자는 회로 기판 상에서 서로 옆에 배치되고,
    상기 제1 수광 소자와 상기 발광 소자 사이의 거리는 상기 제2 수광 소자와 상기 발광 소자 사이의 거리보다 짧은, 광학 센서.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 수광 소자 및 상기 제2 수광 소자는 회로 기판 상에서 서로 옆에 배치되는, 광학 센서.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 하우징은, 상기 난반사광 이외의 광이 상기 제1 수광 소자에 의해 수광되지 않도록 차광하기 위한 제1 차광 벽을 구비하는, 광학 센서.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 차광 벽은, 상기 제1 수광 소자 및 상기 제2 수광 소자가 실장되는 회로 기판의 실장면에 대해 수직 방향에서, 상기 실장면 상의 상기 제1 수광 소자의 위치의 상방에 배치되는, 광학 센서.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 하우징은, 상기 주 주사 방향에 있어서 상기 발광 소자와 상기 제1 수광 소자 사이에 배치되며, 상기 발광 소자로부터 출사된 광이 상기 제1 수광 소자 및 상기 제2 수광 소자에 의해 직접 수광되지 않도록 차광하기 위한 제2 차광 벽을 구비하는, 광학 센서.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 제1 수광 소자 및 상기 제2 수광 소자가 배치되는 방향에 있어서, 상기 조사광이 조사되는 영역은 상기 제2 영역보다 상기 제1 영역이 더욱 큰, 광학 센서.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은, 상기 조사 영역의 일부이며, 서로 중첩되지 않는, 광학 센서.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수광 소자 및 상기 제2 수광 소자는 1개의 집적 회로로서 회로 기판에 실장되는, 광학 센서.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 제1 수광 소자 및 상기 제2 수광 소자는 1개의 집적 회로로서 회로 기판에 실장되는, 광학 센서.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 제1 수광 소자 및 상기 제2 수광 소자는 1개의 집적 회로로서 회로 기판에 실장되는, 광학 센서.
  16. 제1항 또는 제13항에 있어서,
    상기 제1 개구는, 상기 조사광을 규제하고 상기 난반사광 및 상기 정반사광을 규제하기 위한 개구인, 광학 센서.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제2 개구는, 상기 제1 개구와, 상기 제1 수광 소자 및 상기 제2 수광 소자 사이의 영역에서, 상기 제1 수광 소자에 의해 수광될 상기 난반사광이 통과하며 상기 제2 수광 소자에 의해 수광될 상기 정반사광이 통과하는 개구인, 광학 센서.
  18. 제1항 또는 제17항에 있어서,
    상기 조사광이 통과하는 제1 광로의 일부, 상기 제1 수광 소자에 의해 수광될 상기 난반사광이 통과하는 제2 광로의 일부, 및 상기 제2 수광 소자에 의해 수광될 상기 정반사광이 통과하는 제3 광로의 일부는 상기 조사광이 상기 제1 개구를 통과할 때까지의 영역 내에서 중첩되는, 광학 센서.
  19. 광학 센서이며,
    피조사체를 향해 조사광을 조사하는 발광 소자와,
    상기 조사광이 상기 피조사체의 조사 영역에서 난반사되는 난반사광을 수광하기 위한 제1 수광 소자, 및
    상기 조사광이 상기 피조사체의 조사 영역에서 정반사되는 정반사광을 수광하기 위한 제2 수광 소자를 포함하고,
    상기 제1 수광 소자는 상기 조사 영역 내의 제1 영역에서 난반사되는 상기 난반사광을 수광하고, 상기 제2 수광 소자는 상기 조사 영역 내의 제2 영역에서 정반사되는 상기 정반사광을 수광하고, 상기 제2 영역의 적어도 일부는 주 주사 방향에 있어서 상기 제1 영역을 포함하지 않는, 광학 센서.
  20. 광학 센서이며,
    피조사체를 향해 조사광을 조사하는 발광 소자와,
    상기 조사광이 상기 피조사체의 조사 영역에서 난반사되는 난반사광을 수광하기 위한 제1 수광 소자와,
    상기 조사광이 상기 피조사체의 조사 영역에서 정반사되는 정반사광을 수광하기 위한 제2 수광 소자, 및
    하우징으로서, 상기 발광 소자로부터 상기 피조사체를 향해 출사되는 광을 안내하기 위한 제1 개구, 상기 조사 영역 내의 제1 영역에서 난반사되는 상기 난반사광을 상기 제1 수광 소자까지 안내하기 위한 제2 개구, 및 상기 조사 영역 내의 제2 영역에서 정반사되는 상기 정반사광을 상기 제2 수광 소자까지 안내하기 위한 제3 개구를 형성하기 위한, 하우징을 포함하고,
    상기 제2 영역의 적어도 일부는 주 주사 방향에 있어서 상기 제1 영역을 포함하지 않는, 광학 센서.
  21. 삭제
  22. 화상 형성 장치이며,
    회전되는 상 담지체와,
    제1항 또는 제2항에 따르는 광학 센서로서, 상기 광학 센서는 상기 상 담지체의 표면과 대면하는 위치에 배치되고 상기 발광 소자로부터 상기 상 담지체를 향해 광을 조사하는, 광학 센서, 및
    제어 수단으로서, 상기 상 담지체 상에 형성된 화상이 상기 조사 영역 내의 제1 영역 또는 제2 영역을 통과할 때 상기 제1 수광 소자 또는 상기 제2 수광 소자로부터 출력되는 신호에 기초하여, 상기 화상의 위치 또는 농도를 검출하고, 상기 화상의 검출된 위치에 기초하여 색 편차 보정 제어를 실행하거나 또는 검출된 상기 화상의 농도에 기초하여 화상 농도 제어를 실행하는, 제어 수단을 포함하는, 화상 형성 장치.
  23. 화상 형성 장치이며,
    회전되는 상 담지체와,
    제1항 또는 제2항에 따르는 광학 센서로서, 상기 광학 센서는 상기 상 담지체의 표면의 이동 방향과 직교하는 방향으로 상기 조사 영역 내에 제1 영역 및 제2 영역이 배치되도록 상기 상 담지체의 표면과 대면하는 위치에 배치되고, 상기 발광 소자로부터 상기 상 담지체를 향해 광을 출사하는, 광학 센서와,
    화상 형성 수단으로서, 상기 상 담지체의 표면 상에, 상기 제1 영역을 통과하는 제1 패치 화상, 및 상기 제1 패치 화상과 색이 상이하며 상기 제2 영역을 통과하는 제2 패치 화상을, 상기 이동 방향에서 동일한 위치에 위치되도록 형성하기 위한 화상 형성 수단, 및
    제어 수단으로서, 상기 제1 패치 화상이 상기 제1 영역을 통과할 때 상기 제1 수광 소자로부터 출력되는 신호, 및 상기 제2 패치 화상이 상기 제2 영역을 통과할 때 상기 제2 수광 소자로부터 출력되는 신호에 기초하여 색 편차량을 검출하고, 검출된 상기 색 편차량에 기초하여 색 편차 보정 제어를 수행하기 위한, 제어 수단을 포함하는, 화상 형성 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 제1 패치 화상의 길이는, 상기 이동 방향과 직교하는 방향에서 상기 제2 패치 화상의 길이보다 긴, 화상 형성 장치.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 제1 패치 화상이 상기 제1 영역을 통과할 때 상기 제1 수광 소자로부터 출력되는 신호에 기초하여 상기 제1 패치 화상의 위치를 검출하고 상기 제2 패치 화상이 상기 제2 영역을 통과할 때 상기 제2 수광 소자로부터 출력되는 신호에 기초하여 상기 제2 패치 화상의 위치를 검출함으로써, 상기 색 편차량을 검출하는, 화상 형성 장치.
  26. 제23항에 있어서,
    상기 화상 형성 수단은, 추가적으로, 상기 상 담지체의 표면 상에, 상기 제1 영역을 통과하는 제3 패치 화상, 상기 제3 패치 화상과 동일한 색이며 상기 제2 영역을 통과하는 제4 패치 화상을, 상기 이동 방향에서 동일한 위치에 위치되도록 형성하고,
    상기 제어 수단은, 추가적으로, 상기 제3 패치 화상 및 상기 제4 패치 화상이 각각 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역을 통과할 때 상기 제1 수광 소자 및 상기 제2 수광 소자로부터 각각 출력되는 신호에 기초하여, 상기 제3 패치 화상의 위치와 상기 제4 패치 화상의 위치 사이의 차이를, 상기 제1 수광 소자와 상기 제2 수광 소자 사이의 위치 편차량으로서 검출하는, 화상 형성 장치.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 제어 수단은 검출된 상기 색 편차량 및 위치 편차량에 기초하여 색 편차 보정 제어를 수행하는, 화상 형성 장치.
  28. 제23항에 있어서,
    상기 제1 패치 화상을 형성할 때, 상기 화상 형성 수단은, 상기 제1 패치 화상의 하층으로서, 상기 제1 패치 화상과 반사율이 상이하고 상기 제1 패치 화상보다 크기가 큰 베이스 화상을 형성하는, 화상 형성 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 난반사광에 대해, 상기 베이스 화상과 상기 제1 패치 화상 사이의 반사율의 차이가 상기 상 담지체의 표면과 상기 제1 패치 화상 사이의 반사율의 차이보다 큰, 화상 형성 장치.
  30. 제23항에 있어서,
    상기 제1 수광 소자 및 상기 제2 수광 소자의 수광 광량에 따르는 응답 속도의 변화로 인해, 상기 색 편차량의 검출값에서 발생하는 오차를 보정하기 위한 보정값을 저장하는 저장 수단을 더 포함하고,
    상기 제어 수단은 상기 저장 수단에 저장된 보정값에 의해 상기 색 편차량의 검출값을 보정하는, 화상 형성 장치.
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