JP4842536B2 - Image forming apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus capable of securing satisfactory accuracy necessary for correcting (calibrating) sensitivity, and capable of shortening an image quality adjusting time, and also, capable of suppressing the consumption of toner for the image quality adjustment. <P>SOLUTION: A gradation pattern 71A with black toner (K), gradation patterns 71B, 71C and 71D with color toner (CMY) are formed in parallel in the advancing direction of a transfer belt 18, and a black toner detection (colorless gradation pattern detection) P sensor 40A and a color toner detection (colored gradation pattern detection) P sensor 40E are separately arranged and positioned so as to detect respective color patterns. The sensitivity correction (calibration) of the optical detecting means is performed based on the two-dimensional arrangement data of the output voltage of specular-reflected light and the output voltage of diffused/reflected light of the gradation patterns obtained based on the results detected by the optical detecting means (P sensors), and the sticking quality or the image density is obtained. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&amp;NCIPI

Description

本発明は、複写機、レーザビームプリンタ等の電子写真方式を用いたカラー画像形成装置に関し、特に、光学的検知手段により画像濃度を検出し、画像濃度制御を行う画像形成装置に関する。   The present invention relates to a color image forming apparatus using an electrophotographic system such as a copying machine or a laser beam printer, and more particularly to an image forming apparatus that detects image density by optical detection means and controls image density.

従来より、電子写真方式を用いた複写機、レーザビームプリンタ等の画像形成装置では、常に安定した画像濃度が得られるようにするために、感光体等の像担持体上に濃度検知用トナーパッチ(階調パターン)を作成し、そのパッチ濃度を光学的検知手段(以下、単にセンサともいう)により検知し、その検知結果に基づいて現像ポテンシャルを変更(具体的には、LDパワー、帯電バイアス、現像バイアスの変更)するようになっている。
また、2成分現像方式の場合には、現像器内のトナー濃度制御目標値を変更することにより最大目標付着量(目標IDを得るための付着量)が狙いの値となるような画像濃度制御を行っている。
Conventionally, in an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or a laser beam printer, a density detection toner patch is provided on an image carrier such as a photoconductor in order to always obtain a stable image density. (Tone pattern) is created, the patch density is detected by optical detection means (hereinafter also simply referred to as a sensor), and the development potential is changed based on the detection result (specifically, LD power, charging bias) , Change of development bias).
In the case of the two-component development method, image density control is performed such that the maximum target adhesion amount (adhesion amount for obtaining a target ID) becomes a target value by changing the toner density control target value in the developing device. It is carried out.

このような濃度検知用パッチ検出手段としては、発光素子(発光手段)としてLEDを、受光素子(受光手段)としてPD(フォトダイオード)又はPTr(フォトトランジスタ)を組み合わせた反射型センサが一般的に知られている。
そのセンサ構成としては、(A)図2に示すように、正反射光のみを検出するタイプ(特開2001-324840号公報等参照)、(B)図3に示すように、拡散反射光のみを検出するタイプ(特開平5-249787号公報、特許第3155555号公報等参照)、(C)図4に示すように、両者を検出するタイプ(特開2001-194843号公報等参照)の3つのタイプがある。図2、図3、図4において、符号50A、50B、50Cは素子ホルダを、51はLEDを、52は正反射受光素子を、53は検知対象面を、54は検知対象面上のトナーパッチを、55は拡散反射受光素子をそれぞれ示している。
As such a density detection patch detection means, a reflection type sensor in which an LED as a light emitting element (light emitting means) and a PD (photodiode) or PTr (phototransistor) as a light receiving element (light receiving means) is generally combined. Are known.
As the sensor configuration, (A) a type that detects only specularly reflected light as shown in FIG. 2 (see JP 2001-324840 A), (B) only diffusely reflected light as shown in FIG. 3 (see Japanese Patent Laid-Open No. 5-249787, Japanese Patent No. 3155555, etc.), and (C) a type that detects both (see Japanese Patent Laid-Open No. 2001-194843, etc.) as shown in FIG. There are two types. 2, 3, and 4, reference numerals 50 </ b> A, 50 </ b> B, and 50 </ b> C denote element holders, 51 denotes an LED, 52 denotes a regular reflection light receiving element, 53 denotes a detection target surface, and 54 denotes a toner patch on the detection target surface. , 55 denotes a diffuse reflection light receiving element.

近年においては、図5に示すように、発光側、受光側の光路にビームスプリッタを設けたタイプ(特許第2729976号公報、特開平10-221902号公報、特開2002-72612号公報等参照)も多く用いられるようになってきた((D))。図5において、符号56はLEDを、57、58はビームスプリッタを、59はP波光(正反射光)に対する受光手段としてのフォトダイオードを、60はS波光(拡散反射光)に対する受光手段としてのフォトダイオードをそれぞれ示している。
階調パターンは、付着量を異ならせて中間転写ベルト等の検知対象面上に連続的に複数個一列に形成されされるようになっている。
In recent years, as shown in FIG. 5, a beam splitter is provided in the light path on the light emitting side and the light receiving side (see Japanese Patent No. 2729976, Japanese Patent Laid-Open No. 10-221902, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-72612, etc.) Has also been used a lot ((D)). In FIG. 5, 56 is an LED, 57 and 58 are beam splitters, 59 is a photodiode as a light receiving means for P wave light (regular reflection light), and 60 is a light receiving means for S wave light (diffuse reflected light). Each photodiode is shown.
A plurality of gradation patterns are continuously formed in a line on a detection target surface such as an intermediate transfer belt with different adhesion amounts.

特許第2729976号公報Japanese Patent No. 2729976 特開平10−221902号公報JP-A-10-221902 特開2001−194843号公報JP 2001-194443 A 特開2001−215850号公報JP 2001-215850 A 特開2002−72612号公報JP 2002-72612 A 特開2004−279664号公報JP 2004-279664 A

上述の公開公報及び特許公報の多くがカラー画像形成装置に関するものであることが示す通り、カラー画像形成装置では画像濃度の変動が色味変動につながるために、画像濃度を安定させるべく、濃度検知用パターンの付着量を正確に検知し、濃度制御することが重要となる。
ここで安定させるべき画像濃度とは「出力画像の画像濃度」であるため、従来のモノクロ画像形成装置が感光体上で濃度検知を行っていたのに対し、カラー画像形成装置では、用紙に転写される直前の転写ベルト上で行うことが望ましく、また、画像濃度制御の狙いは最大目標付着量が狙いの値となるように制御することであるため、高付着量域まで正確に検知できることが望ましい。
しかしながら、従来の検知手法では付着量全域に亘って常に安定した正確な付着量検知を行うことは困難であった。
As many of the above-mentioned publications and patent publications relate to a color image forming apparatus, since color density fluctuations in the color image forming apparatus lead to color fluctuations, density detection is required to stabilize the image density. It is important to accurately detect the amount of the applied pattern and control the density.
Since the image density to be stabilized here is the “image density of the output image”, the conventional monochrome image forming apparatus detects the density on the photoconductor, whereas the color image forming apparatus transfers it to the paper. It is desirable to carry out on the transfer belt immediately before being applied, and the aim of the image density control is to control so that the maximum target adhesion amount becomes a target value, so that even a high adhesion amount region can be accurately detected. desirable.
However, with the conventional detection method, it is difficult to always perform stable and accurate adhesion amount detection over the entire adhesion amount.

また、正確な付着量検知を行うためには、光学的検知手段により検知した結果得られる階調パターンの正反射光出力電圧と拡散反射光出力電圧の2次元配列データに基づき、光学的検知手段の感度補正(校正)を行い、付着量ないし画像濃度を求めることが有効であり、このためにはデータ点数は多ければ多いほどよい。
しかしながら、データポイント数を増やすと言うことは階調パターン数を増やすことに他ならず、画質調整時間が長くなり、かつ画質調整のために消費するトナー消費量が増えることを意味し、望ましくない。
全色の階調パターンを一つの光学的検知手段で検知しようとした場合、光学的検知手段の個数は1個で済むが、パターン全長が長くなるため、画質調整開始〜終了までのトータルの処理時間がかかり、マシンのダウンタイム時間が長くなる。
Further, in order to accurately detect the adhesion amount, the optical detection means is based on the two-dimensional array data of the regular reflection light output voltage and the diffuse reflection light output voltage of the gradation pattern obtained as a result of detection by the optical detection means. It is effective to obtain the amount of adhesion or image density by performing sensitivity correction (calibration), and for this purpose, the larger the number of data points, the better.
However, increasing the number of data points is nothing but increasing the number of gradation patterns, which means that the image quality adjustment time becomes longer and the amount of toner consumed for image quality adjustment increases, which is not desirable. .
When trying to detect gradation patterns of all colors with one optical detection means, the number of optical detection means is only one, but since the total length of the pattern becomes long, total processing from the start to the end of image quality adjustment. Takes time and increases machine downtime.

本発明は、感度補正(校正)に必要十分な精度を確保し、画質調整時間を短縮できるとともに画質調整のために消費するトナー消費量を抑制できる画像形成装置の提供を、その目的とする。
また、本発明は、感度補正(校正)に必要十分な精度を確保し、画質調整時間を短縮できるとともに画質調整のために消費するトナー消費量を抑制でき、かつ、付着量全域に亘って常に安定した正確な付着量検知を行うことができる画像形成装置の提供を、その目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of ensuring sufficient and sufficient accuracy for sensitivity correction (calibration), shortening image quality adjustment time, and suppressing toner consumption consumed for image quality adjustment.
In addition, the present invention can ensure the necessary and sufficient accuracy for sensitivity correction (calibration), reduce the image quality adjustment time, reduce the amount of toner consumed to adjust the image quality, and constantly apply over the entire adhesion amount. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of detecting a stable and accurate adhesion amount.

上記目的を達成するために、請求項1記載の発明では、検知対象面及び検知対象面上に連続的に複数個形成された付着量の異なる階調パターンを、発光素子と受光素子とを有して検知対象面に対向する位置に配置された正反射光、拡散反射光を同時に検出可能な光学的検知手段により検知した結果得られる階調パターンの正反射光出力電圧と拡散反射光出力電圧の2次元配列データに基づき、上記光学的検知手段の感度補正(校正)を行い、付着量ないし画像濃度を求める画像形成装置において、上記光学的検知手段の感度補正は、正反射光が感度を持つ、トナー付着量がゼロ〜1層形成までの低付着量域で得られる正反射光出力及び拡散反射光出力に基づいて、正反射光出力と拡散反射光出力の比の最小値を求め、この値を上記拡散反射光出力に乗じて正反射光出力の拡散反射光成分とし、該拡散反射光成分を正反射光出力から引いて正反射光出力の正反射光成分とすることで、正反射光出力を拡散反射光成分と正反射光成分とに成分分解して正反射光成分のみを抽出し、これを上記検知対象面の地肌部におけるトナー付着量がゼロのときの上記正反射光成分の値で除してなる地肌部の露出率としての正規化値に変換し、トナー付着量に対して1次線形関係にある上記正規化値に基づいて、
拡散反射光出力−地肌部出力×正規化値
により地肌部変動補正後の拡散反射光出力値を求め、これを上記正規化値に対してプロットして得られる上記低付着量域における上記正規化値と上記地肌部変動補正後の拡散反射光出力値との1次線形関係に基づき、直線の傾きから、ある正規化値に対応する地肌部変動補正後の拡散反射光出力値が、ある値となるような感度補正係数を算出し、上記感度補正係数を乗じることにより、上記地肌部変動補正後の拡散反射光出力値をトナー付着量との関係において一義的に決まる値に変換して行い、上記階調パターンが、複数の色毎に形成される有彩色階調パターンと無彩色階調パターンの2列に分けられ、上記光学的検知手段は、有彩色階調パターン検出用と無彩色階調パターン検出用との2つに独立に構成されて並置され、上記2つの光学的検知手段のうち、有彩色階調パターン検出用の光学的検知手段は、発光側のピーク発光波長λpが800nm以上であり、且つ受光側のピーク分光感度波長λpが800nm以上であり、有彩色階調パターン検出用の光学的検知手段で検出される各色の諧調パターンの光書き込みユニットによるパターン書き込み値レベルを各色毎に異ならせることにより、上記感度補正の計算に用いる、上記プロットするデータ値を分散させることを特徴とする。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the detection target surface and a plurality of gradation patterns having different adhesion amounts formed continuously on the detection target surface are provided with a light emitting element and a light receiving element. The regular reflection light output voltage and the diffuse reflection light output voltage of the gradation pattern obtained as a result of detection by the optical detection means capable of simultaneously detecting the specular reflection light and the diffuse reflection light arranged at the position facing the detection target surface In the image forming apparatus for correcting the sensitivity of the optical detection means based on the two-dimensional array data and obtaining the adhesion amount or the image density, the sensitivity correction of the optical detection means with the toner adhesion amount on the basis of the regular reflection light output and the diffuse reflection light output obtained at low coating weight range up zero to 1 layer formation, determining the minimum value of the ratio of the diffuse reflection light output and the positive reflection light output, This value is the diffuse reflection light And diffuse reflection component of the regular reflection light output by multiplying the force, by the regular reflection light component of the regular reflection light output by subtracting the diffuse reflection light component from the regular reflection light output, the regular reflection light output diffuse reflected light The component is divided into a component and a specularly reflected light component, and only the specularly reflected light component is extracted, and this is divided by the value of the specularly reflected light component when the toner adhesion amount on the background portion of the detection target surface is zero. Is converted into a normalized value as an exposure rate of the background portion, and based on the normalized value having a linear relationship with the toner adhesion amount,
Diffusion reflection light output−background portion output × normalization value in the low adhesion amount region obtained by obtaining the diffuse reflection light output value after the background portion variation correction and plotting it against the normalization value Based on the first-order linear relationship between the value and the diffuse reflection output value after the background fluctuation correction, a diffuse reflection output value after the background fluctuation correction corresponding to a certain normalized value is obtained from the slope of the straight line. Is calculated by converting the diffuse reflected light output value after the background fluctuation correction to a value uniquely determined in relation to the toner adhesion amount. The gradation pattern is divided into two columns of a chromatic color gradation pattern and an achromatic color gradation pattern formed for each of a plurality of colors, and the optical detection means is for detecting a chromatic color gradation pattern and achromatic color. Independent for gradation pattern detection Among the two optical detection means, the optical detection means for detecting a chromatic gradation pattern has a peak emission wavelength λp on the light emission side of 800 nm or more and a peak spectral sensitivity on the light reception side. By changing the pattern writing value level by the light writing unit of the gradation pattern of each color detected by the optical detecting means for detecting the chromatic color gradation pattern with the wavelength λp of 800 nm or more for each color, the sensitivity correction is performed. The plotted data values used for the calculation are distributed.

請求項2記載の発明では、請求項1記載の画像形成装置において、上記2つの光学的検知手段のうち、有彩色階調パターン検出用の光学的検知手段は、正反射光と拡散反射光の2出力を同時検出可能な構成とし、無彩色階調パターン検出用の光学的検知手段は、正反射光出力のみ検出可能な構成としたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect , of the two optical detection means, the optical detection means for detecting a chromatic color gradation pattern includes regular reflection light and diffuse reflection light. The configuration is such that two outputs can be detected simultaneously, and the optical detection means for detecting the achromatic color gradation pattern has a configuration capable of detecting only the regular reflected light output .

請求項3記載の発明では、請求項1又は2記載の画像形成装置において、画像形成方向に並列に作成される有彩色階調パターンと無彩色階調パターンのうち、無彩色の階調パターンの作成開始〜終了までを、複数色で構成される有彩色の階調パターンの作成開始〜終了までの間に行うことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first or second aspect , of the chromatic color gradation pattern and the achromatic color gradation pattern created in parallel in the image forming direction, The process from the start to the end of the creation is performed from the start to the end of the creation of the chromatic color gradation pattern composed of a plurality of colors .

請求項4記載の発明では、請求項1乃至3のうちの何れかに記載の画像形成装置において、複数の像担持体と、各像担持体上に形成されたトナー像を順次中間転写体に重ねて転写した後、シート状記録媒体に一括転写することによりカラー画像を得る構成を有していることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to third aspects, the plurality of image carriers and the toner images formed on the respective image carriers are sequentially used as intermediate transfer members. It is characterized by having a configuration in which a color image is obtained by transferring images to a sheet-like recording medium after transferring them in a superimposed manner .

請求項5記載の発明では、請求項1乃至3のうちの何れかに記載の画像形成装置において、複数の像担持体上に形成されたトナー像を転写体上に担持されたシート状記録媒体に順次重ねて転写することによりカラー画像を得る構成を有していることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to third aspects, a sheet-like recording medium in which toner images formed on a plurality of image carriers are carried on a transfer body. The color image is obtained by transferring the images one after another.

本発明によれば、光学的検知手段の検知誤差を来たすことなく画質調整時間(プロセスコントロール動作時間)を短縮することができ、作業時間の効率化を図ることができる。 According to the present invention, the image quality adjustment time without causing a detection error of the light biological detection means can be shortened (process control operation time), it is possible to improve the efficiency of work time.

本発明によれば、画質調整時間の短縮とコストダウンの両立を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to achieve both shortening and cost reduction image quality adjustment time.

本発明によれば、複数の有彩色階調パターンを同時に検知し、かつ1つの2次元配列データとして演算処理が行えるので、パターン数を減らすことが可能となるため、画質調整時間の短縮化と、画質調整で使用するトナー量を減らすことが可能となる。 According to the present invention, it detects a chromatic gradation pattern of multiple simultaneously and since the arithmetic processing as a single two-dimensional array data is performed, it becomes possible to reduce the number of patterns, shortening of the image quality adjustment time As a result, the amount of toner used for image quality adjustment can be reduced.

本発明によれば、画質調整時間の短縮化が図れる。 According to the present invention, it can be shortened in the image quality adjustment time.

本発明によれば、各色の階調パターン数を減らすことが可能となるので、画質調整時間の短縮化と、画質調整で使用するトナー量を減らすことが可能となる。 According to the present invention , the number of gradation patterns of each color can be reduced, so that the image quality adjustment time can be shortened and the amount of toner used for image quality adjustment can be reduced.

本発明によれば、光学的検知手段を並列配置し、かつ、階調パターンを並列に書き、かつ検知を並列処理できるので、プロセスコントロール動作時間の短縮化を図れる。 According to the present invention , optical detection means can be arranged in parallel, gradation patterns can be written in parallel, and detection can be processed in parallel, so that the process control operation time can be shortened.

以下、本発明の実施形態を図1乃至図42に基づいて説明する。
まず、本実施形態における構成及び機能を説明する前に、本発明を具現化するに到った考察の経緯を説明する。
〔光学的検知手段の選定及びその機能についての考察〕
検知対象面としての転写ベルト上の濃度パターン検知にどのタイプのセンサを用いるかを考えた場合、(A)の正反射光のみのタイプでは高付着量域まで検知できないという欠点がある。(B)の拡散反射光のみのタイプでは、もし仮に転写ベルトが黒であった場合(多くの場合、転写ベルトには抵抗調整剤としてカーボンを用いるために黒である場合が多い)、黒トナーを検知できないといった致命的な欠点、及び転写ベルト地肌部での拡散反射光出力はほぼゼロであるためにセンサ感度校正ができないという欠点がある。
このような問題に対処するために、(C)、(D)の両者併用タイプを用いて2つの受光センサの出力の差分を取ったり(特許第3155555号公報、特開2001-194843号公報等参照)、または比を取る(特開平10-221902号公報等参照)ことにより付着量を検知する手法が多く提案されるようになってきたものと思われる。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, before describing the configuration and functions of the present embodiment, the background of the study that has led to the realization of the present invention will be described.
[Selection of optical detection means and consideration of its function]
When considering which type of sensor is used to detect the density pattern on the transfer belt as the detection target surface, there is a drawback that even the high reflection amount region cannot be detected with the type of (A) only regular reflection light. In the case of the diffuse reflection light only type (B), if the transfer belt is black (in many cases, the transfer belt is often black because carbon is used as a resistance adjusting agent), black toner is used. Have a fatal defect that the sensor cannot be detected, and the diffuse reflected light output at the transfer belt background is almost zero, so that the sensor sensitivity cannot be calibrated.
In order to cope with such a problem, the difference between the outputs of the two light receiving sensors is obtained by using the combination type of (C) and (D) (Japanese Patent No. 3155555, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-194843, etc.) It is considered that many methods have been proposed for detecting the amount of adhesion by taking a ratio (see JP 10-221902 A).

しかしながら、(C)、(D)の両者併用タイプを用いた従来の検知手法では、下記に述べる理由により、常に安定し且つ正確な付着量検知を行うことは難しいものと思われる。
(1)発光素子出力、受光素子出力のロットばらつきが考慮されていない。・・・(センサばらつき)
(2)発光素子出力、受光素子出力の温度特性、及び経時劣化が考慮されていない。・・・(センサの変動)
(3)検知対象面である転写ベルトの経時劣化による影響が考慮されていない。・・・(ベルトの変動)
この点について以下に詳述する。
However, with the conventional detection method using both of the combination types (C) and (D), it is considered difficult to always perform stable and accurate adhesion amount detection for the reasons described below.
(1) Lot variation in light emitting element output and light receiving element output is not taken into consideration. ... (Sensor variations)
(2) Temperature characteristics of light emitting element output, light receiving element output, and deterioration with time are not taken into consideration. ... (Sensor fluctuation)
(3) The influence of deterioration over time of the transfer belt that is the detection target surface is not taken into consideration. ... (Fluctuation of belt)
This point will be described in detail below.

(1)についての説明
センサの素子ばらつきがどのくらいあるのかを調べるために、LED(発光素子)、PTr(フォトトランジスタ)をそれぞれ数ロット(1ロット=197個)ずつ、以下の方法による出力測定により、ばらつき幅の評価を行った。
[発光素子側]
図2に示すセンサヘッドを用い、Vcc=5V、LED電流:If=14.2mA、受光素子固定とした条件で、発光素子を順次入れ替えていき、ある基準板に光を照射した時の受光素子の光電流:ILの測定を行い、発光出力の大小を判定。
[受光素子側]
図2に示すセンサヘッドを用い、Vcc=5V、LED電流:If=14.2mA、発光素子固定とした条件で、受光素子を順次入れ替えていき、ある基準板に光を照射した時の受光素子の光電流:ILの測定を行い、受光感度の大小を判定。測定結果を表1に示す。
Explanation of (1) In order to investigate how much the sensor element varies, several lots (1 lot = 197 pieces) of LED (light emitting element) and PTr (phototransistor) are measured by the following method. The variation width was evaluated.
[Light emitting element side]
The light receiving element when the light emitting element is sequentially switched and light is irradiated to a certain reference plate under the condition that the sensor head shown in FIG. Photocurrent: Measure IL and determine the magnitude of the light output.
[Light receiving element side]
The light receiving element when the light receiving element is sequentially replaced and light is irradiated to a certain reference plate under the conditions that the sensor head shown in FIG. Photocurrent: Measure IL and determine the magnitude of light reception sensitivity. The measurement results are shown in Table 1.

Figure 0004842536
Figure 0004842536

表1から、発光素子側では2倍弱、受光素子側では4倍弱の出力ばらつきがあることが判った。
素子ばらつきの大きさは、素子の種別(トップビュータイプ、サイドビュータイプ)、及び製造メーカにより異なると思われるが、少なくとも調整が必要となるレベルでのばらつきはどの素子を用いた場合でもあるはずである。
この点について、上記各従来技術においては何ら言及されていない。これは当然のことだという認識からであると思われるが、従来技術に記載されているような手法で正確な付着量検知を行うためには、センサ(素子)の出荷検査段階で厳密な出力調整が必要である。
From Table 1, it was found that the output variation was slightly less than twice on the light emitting element side and slightly less than four times on the light receiving element side.
The size of the element variation seems to vary depending on the type of element (top view type, side view type) and manufacturer, but at least the variation at the level that requires adjustment should be no matter which element is used. It is.
This point is not mentioned at all in each of the above prior arts. It seems that this is a matter of course, but in order to accurately detect the amount of adhesion using the method described in the prior art, strict output is required at the inspection stage of the sensor (element). Adjustment is required.

そこでもし仮に調整がなかった場合にどうなるかについて、実験データを基にして予測した結果を以下に説明する。
図6は、図4に示すセンサを用いて、転写ベルト上のカラートナー付着量を測定した結果であり、横軸:付着量に対し、縦軸に正反射光出力電圧、及び拡散反射光出力電圧をプロットしたものである。
ここで、発光素子、正反射光受光素子、拡散反射光素子それぞれに素子ばらつきがあった場合でも、少なくとも正反射光出力については、ベルト地肌部にて出力が最大となる特性を持つことから、ベルト地肌部での出力がある値(この場合は3.0V)となるようにLED電流を調整すれば、発光素子、正反射光受光素子ばらつきによる出力ばらつきを吸収することができるために、付着量に対するセンサ出力としてほぼ一義的な出力特性が得られる。
Therefore, what happens when there is no adjustment will be described below based on the prediction result based on experimental data.
FIG. 6 shows the result of measuring the amount of color toner adhering to the transfer belt using the sensor shown in FIG. 4. The horizontal axis: the amount of adhesion, the vertical axis represents the specular reflection light output voltage, and the diffuse reflection light output. The voltage is plotted.
Here, even when there is element variation in each of the light emitting element, the specular reflection light receiving element, and the diffuse reflection light element, at least for the specular reflection light output, since it has the characteristic that the output is maximum at the belt background, If the LED current is adjusted so that the output at the belt background becomes a certain value (3.0 V in this case), output variations due to variations in the light emitting element and regular reflection light receiving element can be absorbed. An almost unique output characteristic can be obtained as the sensor output with respect to the quantity.

図6の大きな四角形印はLED調整後の拡散光出力をプロットした点であるが、もし仮に受光素子ばらつきが2倍あったとして、拡散反射光出力の受光素子を受光感度が1/2のものに変えたとすると、そのときの拡散光出力は小さな四角形印で表す出力(Vd/2)となるため、それぞれの場合について正反射光(Vr)との差分をとると、図7に示す通り、付着量に対する出力関係が一義的には決まらない。これは、比をとった場合でも同様である。
また、図7に示すように、付着量ゼロの点では2条件の値が一致していて、高付着量域ではこれがずれている場合には、従来より知られている正反射光出力の正規化処理のような演算を行ったとしても決して一義的に決めることはできない。
以上より、「正反射光出力」と「拡散反射光出力」との差分、あるいは比データを元に付着量変換を行う場合には、「正反射光出力」と「拡散反射光出力」の関係が常にある関係を満足する必要があり、そのためには例えばセンサの出荷検査段階で、ある基準板に対する正反射光出力と拡散反射光出力との関係を厳密に調整する等のばらつき補正が必要となる。
The large square mark in FIG. 6 is a point where the diffused light output after LED adjustment is plotted. If the variation of the light receiving element is doubled, the light receiving element of the diffuse reflected light output has a light receiving sensitivity of 1/2. , The diffused light output at that time is an output (Vd / 2) represented by a small square mark. Therefore, when the difference from the specularly reflected light (Vr) is taken in each case, as shown in FIG. The output relationship with the amount of adhesion is not uniquely determined. This is the same even when the ratio is taken.
In addition, as shown in FIG. 7, when the values of the two conditions coincide with each other at the point where the amount of adhesion is zero, and when these values are deviated in the high amount of adhesion region, the regular output of the specular reflection light output conventionally known is normal. Even if an operation such as a conversion process is performed, it cannot be determined uniquely.
Based on the above, the relationship between “regular reflection light output” and “diffuse reflection light output” when the amount of adhesion is converted based on the difference between “regular reflection light output” and “diffuse reflection light output” or ratio data It is necessary to always satisfy a certain relationship, and for this purpose, for example, at the sensor shipping inspection stage, it is necessary to correct variations such as strictly adjusting the relationship between the specular reflection light output and the diffuse reflection light output with respect to a certain reference plate. Become.

仮に上記従来技術に記載された手法が上に述べた通りの調整がなされた上での話であったとしても、やはり単に差分を取る、あるいは比を取るというだけでは、(2)、(3)に挙げた変動要因(センサの変動、ベルトの変動)により、正確な付着量検知ができない。
(3)についての説明
画像出力時、転写ベルトは常にシート状記録媒体としての転写紙と接触しているために、摩耗により経時的にベルト表面が荒れてきてしまう。また、白色剤が多く含まれる転写紙を連続的に通紙した場合には、経時的にベルト表面が白色化してきてしまう。
これについての実験結果を示す前に、正反射光出力、及び拡散反射光出力の状態変化要因について説明する。
正反射光出力とは、検知対象面で鏡面反射する光(入射角と反射角とが等しい)のことであり、検知対象面がつるつる(=鏡面光沢度が高い)の場合、図8に示すように、照射された光61は検知対象面53で僅かに拡散されるのみで、殆どが正反射光62として鏡面反射される。図8において、符号63は正反射光感度を、64は拡散反射光感度をそれぞれ分布領域的に示している。
Even if the method described in the above prior art is adjusted after the adjustment described above, it is only necessary to take a difference or take a ratio. ), The amount of adhesion cannot be detected accurately due to fluctuation factors (sensor fluctuation, belt fluctuation).
Explanation for (3) Since the transfer belt is always in contact with the transfer paper as the sheet-like recording medium during image output, the surface of the belt becomes rough over time due to wear. In addition, when the transfer paper containing a large amount of white agent is continuously fed, the belt surface becomes white over time.
Before showing the experimental result about this, the state change factor of regular reflection light output and diffuse reflection light output is demonstrated.
The specularly reflected light output is light that is specularly reflected by the detection target surface (incident angle and reflection angle are equal), and when the detection target surface is smooth (= high specular gloss), it is shown in FIG. As described above, the irradiated light 61 is only slightly diffused on the detection target surface 53, and most of the light is specularly reflected as the regular reflection light 62. In FIG. 8, reference numeral 63 indicates the specular reflection light sensitivity, and 64 indicates the diffuse reflection light sensitivity in a distributed area.

図9に示すように、検知対象面53に粉体としてのトナー65が付着した場合、入射光61はトナー65で拡散されるために、正反射光62が減少し、逆に拡散反射光66が増加する。但し、拡散反射光66が増加するというのは、トナー65がカラートナーの場合であり、黒トナーである場合には、照射された光61はほとんど吸収されてしまうために、拡散反射光66はほとんど増加しない。
つまり、正反射光は検知対象物体の「表面性状特性(光沢度、表面粗さ等)の状態変化」により出力が変化し、拡散反射光出力は検知対象物体の「色特性(明度等)の状態変化」により出力が変化するという具合に、互いに全く独立した要因によって出力が変化するものなのである。
As shown in FIG. 9, when the toner 65 as powder adheres to the detection target surface 53, since the incident light 61 is diffused by the toner 65, the specular reflection light 62 decreases, and conversely, the diffuse reflection light 66. Will increase. However, the diffuse reflected light 66 increases when the toner 65 is a color toner. When the toner 65 is a black toner, the irradiated light 61 is almost absorbed. Little increase.
That is, the output of specularly reflected light changes due to the “change in state of surface property (glossiness, surface roughness, etc.) of the object to be detected, and the diffuse reflected light output is the“ color characteristic (brightness, etc.) The output changes due to factors completely independent of each other, such as the output changing due to the “state change”.

実験結果について説明する。図1に示す4連タンデム直接転写方式のカラー画像形成装置において、経時で転写ベルト表面が荒れた場合、及び白色化した場合を想定して、「鏡面光沢度(Gs)」と「明度(L)」が異なる3種類の転写ベルト上に16階調パターンを作像し、これらパターンのセンサ検知出力の比較により経時変動した場合の結果の予測を行った。以下に実験の諸条件を示す。
<転写ベルト(検知対象面)>
黒色ベルト・・・鏡面光沢度:Gs(60)=57、 明度:L=10
茶色ベルト・・・鏡面光沢度:Gs(60)=27、 明度:L=25
灰色ベルト・・・鏡面光沢度:Gs(60)=5、 明度:L=18
<検知センサ(光学的検知手段)> 図4に示したセンサの詳細仕様
発光側
素子:GaAs赤外発光ダイオード(ピーク発光波長:λp=950nm)、トップビュータイプ
スポット径:φ1.0mm
受光側
素子:Siフォトトランジスタ(ピーク分光感度:λp=800nm)、トップビュータイプ
スポット径:
正反射光受光側:φ1.0mm
拡散反射光受光側:φ3.0mm
検出距離:5mm(センサ上部〜検知対象面までの距離)
LED電流:25mA固定
<線速>
125mm/sec
<サンプリング周波数>
500Sampling/sec(=2msec毎)
注1:鏡面光沢度測定値は、日本電色製の光沢度計PG−1を使い、測定角度60°で測定した値である。
注2:明度は、X−Rite社製の分光測色計:X−Rite938を使い、光源:D50、視野角:2°で測定した値である。
The experimental results will be described. In the quadruple tandem direct transfer type color image forming apparatus shown in FIG. 1, assuming that the surface of the transfer belt is rough and whitened over time, “specular gloss (Gs)” and “lightness (L * ) A 16-tone pattern was formed on three types of transfer belts with different "", and the results were predicted when they varied over time by comparing the sensor detection output of these patterns. The conditions of the experiment are shown below.
<Transfer belt (detection target surface)>
Black belt: Specular gloss: Gs (60) = 57, Brightness: L * = 10
Brown belt: Specular gloss: Gs (60) = 27, Brightness: L * = 25
Gray belt: Specular gloss: Gs (60) = 5, Brightness: L * = 18
<Detection sensor (optical detection means)> Detailed specification of the sensor shown in FIG. 4 Light emitting side element: GaAs infrared light emitting diode (peak emission wavelength: λp = 950 nm), top view type Spot diameter: φ1.0 mm
Light receiving side element: Si phototransistor (peak spectral sensitivity: λp = 800 nm), top view type Spot diameter:
Regular reflection light receiving side: φ1.0mm
Diffuse reflected light receiving side: φ3.0mm
Detection distance: 5 mm (distance from the sensor top to the detection target surface)
LED current: 25 mA fixed
<Line speed>
125mm / sec
<Sampling frequency>
500 Sampling / sec (= 2 msec)
Note 1: The specular gloss value is a value measured at a measurement angle of 60 ° using a gloss meter PG-1 made by Nippon Denshoku.
Note 2: Brightness is a value measured using a spectrocolorimeter: X-Rite 938 manufactured by X-Rite, with a light source of D50 and a viewing angle of 2 °.

図10に黒トナー付着量に対する正反射光出力特性を、図11にカラートナー付着量に対する正反射光出力特性を示す。
この実験ではセンサ側入力条件を固定(LED電流:If=25mA固定)として行っているので、ベルト地肌部の影響が及ばない高付着量域(M/A=0.4mg/cm以上)では3種類のベルトで正反射光出力(電圧)が略一致するが、ベルト地肌部の影響を受ける低付着量域(M/A=0.4mg/cm以下)では一致しない。
この結果から判る通り、経時的に転写ベルトの鏡面光沢度が低下、すなわち表面粗さが悪化した場合、付着量がゼロのベルト地肌部が露出している低付着量域では矢印で示すように正反射光出力(電圧)が低下してしまうことが判る。
FIG. 10 shows the regular reflection light output characteristic with respect to the black toner adhesion amount, and FIG. 11 shows the regular reflection light output characteristic with respect to the color toner adhesion amount.
In this experiment, the sensor side input condition is fixed (LED current: If = 25 mA fixed), so in the high adhesion amount region (M / A = 0.4 mg / cm 2 or more) where the influence of the belt background is not exerted. Although the specularly reflected light output (voltage) is substantially the same for the three types of belts, it is not the same in the low adhesion amount region (M / A = 0.4 mg / cm 2 or less) affected by the belt background.
As can be seen from this result, when the mirror glossiness of the transfer belt decreases with time, that is, when the surface roughness deteriorates, as indicated by the arrow in the low adhesion amount region where the belt background portion where the adhesion amount is zero is exposed. It can be seen that the specular reflection light output (voltage) decreases.

〔従来技術(タイプ(A)のセンサを用いた場合)の不具合についての考察〕
上記実験事実により、もし正反射出力のみしかもたないタイプ(A)のセンサにて付着量検知を行った場合の最大の難点は、カラー付着量検知において、付着量検知可能範囲が転写ベルトの光沢度低下に伴い経時的に狭くなってしまうということである。
その理由は、従来技術ではカラー付着量の付着量検知を以下のような付着量検知アルゴリズムで行うため、付着量に対するセンサ出力特性が図11に示される変曲点(極小値)以上の付着量は検知できないからである。
<従来の正反射光出力タイプの付着量変換式>
図11で、各ベルトの出力最小値を近似曲線の変曲点計算により求めると、経時的にベルトが劣化するに従い、検知可能な最大付着量が0.36(57)、0.30(27)、0.17(5)という具合に狭くなっていることが判る。( )内は光沢度値を示す。付着量検知可能範囲は出力値と最小値となる付着量までである。
なお、黒トナー付着量検知については、単に出力SN比が低下するだけで、多少の検知精度の低下が生じるものの検知可能な最大付着量はほとんど変わることなく検知することができる。
[Consideration of defects in conventional technology (when using type (A) sensor)]
Based on the above experimental facts, the biggest difficulty when the amount of adhesion is detected by the sensor of type (A) that has only specular reflection output is that the adhesion amount detectable range is the gloss of the transfer belt in color adhesion amount detection. That is, it becomes narrower with time as the temperature decreases.
The reason for this is that, in the prior art, the adhesion amount detection of the color adhesion amount is performed by the following adhesion amount detection algorithm, so that the sensor output characteristic with respect to the adhesion amount is an adhesion amount greater than the inflection point (minimum value) shown in FIG. This is because cannot be detected.
<Conventional specular light output type adhesion amount conversion formula>
In FIG. 11, when the output minimum value of each belt is obtained by calculating the inflection point of the approximate curve, the maximum detectable amount of adhesion is 0.36 (57), 0.30 (27) as the belt deteriorates over time. ), 0.17 (5), and so on. Figures in parentheses indicate gloss values. The adhesion amount detectable range is the output value and the adhesion amount that is the minimum value.
As for the black toner adhesion amount detection, the maximum detectable adhesion amount can be detected with little change, although the output SN ratio is simply lowered, and the detection accuracy is slightly reduced.

次に、横軸:黒トナー付着量に対する拡散光出力特性を図12に、横軸:カラートナー付着量に対する拡散反射光出力特性を図13に示す。
拡散反射光出力もベルト地肌部の影響を受けない高付着量域では3種類のベルトでは出力がほぼ一致するが、ベルト地肌部の明度変化の影響を受ける低付着量域では、明度変化の影響により出力が一致しない。
つまり、経時的に転写ベルトが白色化してきた場合、転写ベルト地肌部の拡散反射光出力が上昇することが判る。
Next, the horizontal axis: the diffused light output characteristic with respect to the black toner adhesion amount is shown in FIG. 12, and the horizontal axis: the diffuse reflected light output characteristic with respect to the color toner adhesion amount is shown in FIG.
Diffuse reflected light output is almost unaffected by the belt background, but the output is almost the same for the three types of belts. However, in the low adhesion amount area, which is affected by the change in brightness of the belt background, the effect of the change in brightness is low. Output does not match.
That is, it can be seen that when the transfer belt becomes white over time, the diffuse reflected light output of the transfer belt background portion increases.

〔従来技術(タイプ(B)のセンサを用いた場合)の不具合についての考察〕
上記実験事実により、拡散反射光出力のみしかもたないタイプ(B)のセンサにて付着量検知を行った場合の最大の難点は、まず第1に、検知対象面の経時的な特性変化を補正する手段を持たないこと、第2に、特には検知対象面が明度:L<20のような黒色であった場合において、センサ感度の校正を検知対象面で行えないこと、が挙げられる。
明度:L<20で感度校正ができなくなる理由は、地肌部からの拡散反射光出力がほぼゼロとなってしまうからである。
参考までに、本出願人が従来機に対して行っていたセンサの感度校正方法について述べると、工場にて画像形成装置に対しセンサを取り付けた後、ある白色基準板に対するセンサ出力がある値となるようにセンサ発光側LED電流調整を行っていた。ただ、このようにすれば初期的には調整できたとしても、センサの温度特性、経時のLED劣化等による感度変化に対する補正手段を持たないために、経時品質に対する確かなる保証が得られない。
[Consideration of defects in conventional technology (when using type (B) sensor)]
Due to the above experimental fact, the biggest difficulty when the amount of adhesion is detected with a sensor of type (B) that has only diffuse reflected light output. First, the temporal change in characteristics of the detection target surface is corrected. Secondly, the sensor sensitivity calibration cannot be performed on the detection target surface, particularly when the detection target surface is black, such as lightness: L * <20.
The reason why the sensitivity cannot be calibrated when the lightness is L * <20 is that the diffuse reflected light output from the background becomes almost zero.
For reference, the sensor sensitivity calibration method that the applicant has done for the conventional machine will be described. After the sensor is attached to the image forming apparatus at the factory, the sensor output for a certain white reference plate is a certain value. The LED light emission side adjustment of the sensor light emission side was performed so that it might become. However, even if it can be adjusted initially in this way, since there is no means for correcting the change in sensitivity due to the temperature characteristics of the sensor, LED degradation over time, etc., a reliable guarantee for quality over time cannot be obtained.

図14に鏡面光沢度と正反射光出力との相関について調べた結果を、図15に明度と拡散反射光出力との相関について調べた結果を示す。
図14は、「光沢度」と「明度」とがそれぞれ異なる42種類の転写ベルトを、図4に示した反射型フォトセンサを用いて、LED電流:20mA固定としたときの正反射光出力を横軸:60°光沢度に対してプロットしたものである。
横軸の光沢度測定値は、日本電色製の光沢度計PG−1を使い、測定角度60°で測定した値である。
図9に示すように、正反射光出力には拡散反射光成分が含まれるため、結果を明度の範囲毎にソートすれば、正反射光出力電圧は光沢度にほぼ直線的に比例する関係が得られることが判る。
このように直線的な比例関係が得られるのは、鏡面光沢度に対しては正に正反射光そのものを測定している関係にあるからである。(JISZ8741 鏡面光沢度−測定方法を参照)
FIG. 14 shows the result of examining the correlation between the specular gloss and the specular reflection light output, and FIG. 15 shows the result of examining the correlation between the brightness and the diffuse reflection light output.
FIG. 14 shows the specular reflection light output when 42 types of transfer belts having different “glossiness” and “lightness” are fixed to LED current: 20 mA using the reflection type photosensor shown in FIG. Horizontal axis: plotted against 60 ° gloss.
The gloss value measured on the horizontal axis is a value measured at a measurement angle of 60 ° using a Nippon Denshoku gloss meter PG-1.
As shown in FIG. 9, since the regular reflection light output includes a diffuse reflection light component, if the results are sorted for each brightness range, the regular reflection light output voltage has a relationship that is approximately linearly proportional to the glossiness. It turns out that it is obtained.
The reason why the linear proportional relationship is obtained in this way is that the specular reflection itself is measured with respect to the specular glossiness. (Refer to JISZ8741 Specular Gloss-Measurement Method)

図15は、これと同時に測定した拡散反射光出力を、横軸:ベルトの明度に対してプロットしたグラフである。図15において[−]は単位が無いことを意味する。
横軸の明度は、X−Rite社製の分光測色計:X−Rite938を使い、光源:D50、視野角:2°で測定した値である。
両者の関係は光源、測定角度等の違いがあるために直線的な関係とはならないが、光沢度の影響を受けることなく、ほぼ同一カーブ上にプロットされることから、拡散反射光出力は正反射光出力に対し独立であることが判る。
FIG. 15 is a graph in which the diffuse reflected light output measured at the same time is plotted with respect to the horizontal axis: the brightness of the belt. In FIG. 15, [-] means that there is no unit.
The brightness on the horizontal axis is a value measured using a spectrocolorimeter: X-Rite 938 manufactured by X-Rite Co., Ltd., with a light source: D50 and a viewing angle: 2 °.
The relationship between the two is not a linear relationship because of differences in the light source, measurement angle, etc., but since it is plotted on the same curve without being affected by the glossiness, the diffuse reflected light output is positive. It can be seen that it is independent of the reflected light output.

経時で転写ベルト表面が荒れてきてベルト地肌部の正反射光出力が低下した場合、または白色化して地肌部の拡散反射光出力が増加した場合、もしくはこれら2つが同時に進行した場合、これらのいずれにおいても「正反射光出力」と「拡散反射光出力」との関係は崩れてしまうために、単に2出力の差分を取る、もしくは比を取るだけでは出力を初期状態と同じにはできない。
故に、これに基づいて付着量変換を行っても、決して初期と同じ結果を得ることはできない。また、付着量変換までせず、この結果を直接濃度制御にフィードバックしても、初期とずれた結果となるだけである。
When the surface of the transfer belt becomes rough with time and the specular reflection light output of the belt background portion decreases, or when the diffuse reflection light output of the background portion increases due to whitening, or when these two progress simultaneously, either of these Since the relationship between “regular reflection light output” and “diffuse reflection light output” is broken, the output cannot be made the same as the initial state simply by taking the difference between the two outputs or taking the ratio.
Therefore, even if the adhesion amount conversion is performed based on this, the same result as the initial stage can never be obtained. Even if the amount of adhesion is not converted and this result is directly fed back to the density control, the result only deviates from the initial value.

そこで、ベルト光沢度低下により正反射光出力が低下した場合、その分LED電流を上げて補正することが考えられるが、例えば、ベルト地肌部の正反射光出力が初期値となるような調整を行えば、少なくともベルト地肌部だけは初期値と同じとなるが、図16に示す通り、カラートナーの場合、付着量全域に亘って出力が上がってしまう。
それのみならず、拡散反射光出力電圧も受光光量の増加に伴い出力が上昇するため、その結果として得られる差分出力は、図17に示されるように、低着量域ではなんとか初期と合わせられても、高付着量域ではずれが生じるため、やはり初期と同じ結果を得ることはできない。これは、差分出力ではなく、比を取った場合でも同じことである。
Therefore, when the specular reflection light output decreases due to the belt glossiness decrease, it is conceivable to correct the LED current by increasing that amount.For example, adjustment is made so that the regular reflection light output of the belt background becomes the initial value. If this is done, at least the belt background portion is the same as the initial value, but as shown in FIG. 16, in the case of color toner, the output increases over the entire amount of adhesion.
In addition, since the output of the diffuse reflected light output voltage increases as the amount of received light increases, the resulting differential output is managed together with the initial value in the low coverage area as shown in FIG. However, since the deviation occurs in the high adhesion amount region, the same result as the initial stage cannot be obtained. This is the same even when the ratio is taken instead of the differential output.

(2)についての説明
上記のような経時変動が全くなかったとしても、周囲温度の上昇により半導体である発光素子、受光素子の出力特性に変化が生じた場合には、やはり同様にして初期に定めた状態とは出力結果が異なってしまう。
Explanation for (2) Even if there is no change over time as described above, if the output characteristics of the light-emitting element and the light-receiving element, which are semiconductors, change due to an increase in the ambient temperature, the initial stage is similarly performed. The output result differs from the determined state.

以上説明したように、これまで挙げてきた高付着量域における付着量検知、特にはカラー画像形成装置で多く用いられている黒ベルト上での高付着量域までのトナー付着量検知に対する解決手段として提案された従来技術に示される手法では、(a)階調パターン検知技術を使いこなすためには、これに用いる濃度検知センサの2出力が予め厳密に調整されていること、すなわち出荷検査段階で非常に厳密な調整を必要としていることを大前提としていると思われ、(b)濃度検知センサの経時、環境変動に対する対処がなく、(c)検知対象面(転写ベルト)の経時変動に対する対処がないことを考慮すれば、階調パターンの検知において未だ技術的には課題が山積しているといえる。
つまり、如何にして拡散反射光出力の感度調整ができない黒ベルト上で、(a)センサロットばらつきによる出力ばらつき、(b)濃度検知センサの経時、環境変動、(c)検知対象面(転写ベルト)の経時変動の何れの要因にも左右されず、常に安定した高付着量域のトナー付着量検知を如何に行うかが解決すべき技術課題として浮かび上がってくる。
As described above, the means for detecting the adhesion amount in the high adhesion amount region, and particularly the means for detecting the toner adhesion amount up to the high adhesion amount region on the black belt often used in the color image forming apparatus. In the method shown in the related art proposed as: (a) In order to make full use of the gradation pattern detection technique, the two outputs of the density detection sensor used for this are strictly adjusted in advance, that is, at the shipping inspection stage. It seems to be a major premise that a very strict adjustment is required. (B) There is no countermeasure against the environmental variation with time of the density detection sensor, and (c) the countermeasure with respect to the temporal variation of the detection target surface (transfer belt). Considering that there is no problem, it can be said that there are still many technical problems in the detection of gradation patterns.
In other words, on the black belt where the diffused reflected light output sensitivity cannot be adjusted, (a) output variations due to sensor lot variations, (b) aging and environmental variations of the density detection sensor, (c) detection target surface (transfer belt) (2) It is not influenced by any factor of the time-dependent fluctuations)), and a technical problem to be solved is how to always detect the toner adhesion amount in a stable high adhesion amount region.

本発明は、従来技術において潜んでいた上記課題を解決することをその目的の一つとしており、
(1)センサ側(ハードウエア側)での「正反射光出力」と「拡散反射光力」との出力関係の厳密な調整を不要とし、すなわち、出荷段階での自由度を大きくして製造コストの低減に寄与し、
(2)上記3つの要因の存在に拘わらずソフトウエア側の特徴によって自動補正可能とし、階調パターンの検知の高精度化を実現しようとするものである。
本発明の上記狙いは、以下に説明する本発明に係る付着量変換アルゴリズム、及びそれを用いた画像形成装置等にて達成される。
具体的には、階調パターンを(C)、(D)のタイプである「正反射光出力」、「拡散反射光出力」の2出力を持つ反射型光センサにて読み取り、正反射光による付着量検知が可能な付着量域で、この2つの出力を付着量に対して線形関係を持つ値に変換し、付着量に対し一義的な関係が得られる正反射光出力の変換値を基に、拡散反射光出力変換値の感度補正を行うことにより、拡散反射光出力についても付着量に対して一義的に決まる値に変換するアルゴリズムにより達成される。
One of the objects of the present invention is to solve the above-mentioned problems hidden in the prior art,
(1) Strict adjustment of the output relationship between “regular reflected light output” and “diffuse reflected light power” on the sensor side (hardware side) is not required, that is, it is manufactured with a greater degree of freedom at the shipping stage. Contributes to cost reduction,
(2) In spite of the presence of the above three factors, it is possible to automatically correct by the feature on the software side, and to achieve high accuracy of gradation pattern detection.
The above-described aim of the present invention is achieved by an adhesion amount conversion algorithm according to the present invention described below and an image forming apparatus using the same.
Specifically, the gradation pattern is read by a reflection type optical sensor having two outputs of “C” and “D” of “regular reflection light output” and “diffuse reflection light output”, and the regular reflection light is used. In the adhesion amount range where the adhesion amount can be detected, these two outputs are converted into values having a linear relationship with the adhesion amount, and based on the conversion value of the specular reflection light output that provides a unique relationship with the adhesion amount. In addition, by performing sensitivity correction of the diffuse reflected light output conversion value, the diffuse reflected light output is also achieved by an algorithm that converts the diffuse reflected light output to a value uniquely determined with respect to the adhesion amount.

以下、本発明における付着量変換アルゴリズムについて詳細に説明する。
まず、図1に示すように、画像形成装置としての且つ粉体付着量検出装置としての4連タンデム直接転写方式のカラーレーザプリンタの概略構成を説明する。
カラーレーザプリンタは、1つの手差しトレイ36、2つの給紙カセット34(第1給紙トレイ)、34(第2給紙トレイ)の3つの給紙トレイを有しており、手差しトレイ36より給紙されたシート状記録媒体としての図示しない転写紙は給紙コロ37により最上のものから順に1枚ずつ分離され、レジストローラ対23へ向けて搬送される。第1給紙トレイ34又は第2給紙トレイ34から給紙された転写紙は、給紙コロ35により最上のものから順に1枚ずつ分離され、搬送ローラ対39を介してレジストローラ対23へ向けて搬送される。
給紙された転写紙は、レジストローラ対23で一旦停止され、スキューを修正された後、後述する最上流に位置する感光体ドラム14Y上に形成された画像の先端と転写紙の搬送方向の所定位置とが一致するタイミングで、図示しないレジストクラッチのオン制御によるレジストローラ対23の回転動作により転写ベルト18へ向けて搬送される。
転写紙は、転写ベルト18とこれに当接した紙吸着ローラ41とで構成される紙吸着ニップを通過する際、紙吸着ローラ41に印加されるバイアスにより転写ベルト18に静電力で吸着され、プロセス線速125mm/secにて搬送される。
Hereinafter, the adhesion amount conversion algorithm in the present invention will be described in detail.
First, as shown in FIG. 1, a schematic configuration of a color laser printer of a quadruple tandem direct transfer system as an image forming apparatus and a powder adhesion amount detection apparatus will be described.
The color laser printer has three paper feed trays, one manual feed tray 36, two paper feed cassettes 34 (first paper feed tray), and 34 (second paper feed tray). A transfer sheet (not shown) as a sheet-like recording medium that has been formed is separated one by one in order from the uppermost one by a paper feeding roller 37 and conveyed toward the registration roller pair 23. The transfer sheets fed from the first sheet feed tray 34 or the second sheet feed tray 34 are separated one by one from the uppermost one by the sheet feed roller 35 and are transferred to the registration roller pair 23 via the transport roller pair 39. It is conveyed toward.
The fed transfer paper is temporarily stopped by the pair of registration rollers 23, the skew is corrected, and then the leading edge of the image formed on the photosensitive drum 14Y positioned at the uppermost stream described later and the transfer paper in the transport direction. At a timing coincident with the predetermined position, the sheet is conveyed toward the transfer belt 18 by the rotation operation of the registration roller pair 23 by ON control of a registration clutch (not shown).
When the transfer paper passes through a paper suction nip composed of the transfer belt 18 and a paper suction roller 41 in contact with the transfer belt 18, the transfer paper is attracted to the transfer belt 18 by an electrostatic force by a bias applied to the paper suction roller 41. It is conveyed at a process linear velocity of 125 mm / sec.

転写ベルト18に吸着された転写紙には、転写ベルト18を挟んで各色の感光体ドラム14B、14C、14M、14Yと対向した位置に配置された転写ブラシ21B、21C、21M、21Yにトナーの帯電極性(マイナス)と逆極性の転写バイアス(プラス)が印加されることにより、各感光体ドラム14B、14C、14M、14Yに作像された各色のトナー像がイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(Bk)の順で転写される。
各色の転写工程を経た転写紙は、下流側の駆動ローラ19部位で転写ベルト18から曲率分離され、定着装置24へ搬送される。定着装置24における定着ベルト25と加圧ローラ26により構成される定着ニップを通過することにより、トナー像が熱と圧力により転写紙に定着される。定着がなされた転写紙は、片面印刷モードの場合には、装置本体上面に形成されたFD(フェイスダウン)トレイ30へと排出される。
予め両面印刷モードが選択されている場合には、定着装置24を出た転写紙は、図示しない反転ユニットへ送られ、該ユニットにて表裏を反転されてから転写ユニット下部に位置する両面搬送ユニット33に搬送される。転写紙は該両面搬送ユニット33から再給紙され、搬送ローラ対39を経てレジストローラ対23へ搬送される。以降は、片面印刷モード時と同様の動作を経て定着装置24を通過し、FDトレイ30へと排出される。
The transfer paper adsorbed by the transfer belt 18 has toner transferred to the transfer brushes 21B, 21C, 21M, and 21Y disposed at positions facing the photosensitive drums 14B, 14C, 14M, and 14Y of the respective colors with the transfer belt 18 interposed therebetween. By applying a transfer bias (plus) opposite to the charging polarity (minus), the toner images of the respective colors formed on the photoconductor drums 14B, 14C, 14M, and 14Y are converted into yellow (Y) and magenta (M ), Cyan (C), and black (Bk).
The transfer paper that has undergone the transfer process of each color is separated from the transfer belt 18 by the downstream drive roller 19 and is conveyed to the fixing device 24. By passing through a fixing nip formed by the fixing belt 25 and the pressure roller 26 in the fixing device 24, the toner image is fixed on the transfer paper by heat and pressure. In the single-sided printing mode, the fixed transfer paper is discharged to an FD (face-down) tray 30 formed on the upper surface of the apparatus main body.
When the double-sided printing mode is selected in advance, the transfer paper that has exited the fixing device 24 is sent to a reversing unit (not shown), and the front and back sides are reversed by the unit, and then the double-sided transport unit positioned below the transfer unit It is conveyed to 33. The transfer paper is fed again from the double-sided conveyance unit 33 and conveyed to the registration roller pair 23 through the conveyance roller pair 39. Thereafter, it passes through the fixing device 24 through the same operation as in the single-sided printing mode, and is discharged to the FD tray 30.

次に、上記カラーレーザプリンタの画像形成部における構成及び作像動作を詳細に説明する。
画像形成部は、各色共に同様の構成及び動作を有しているのでイエロー画像を形成する構成及び動作を代表して説明し、その他については各色に対応する符号を付して説明を省略する。
転写紙搬送方向の最上流側に位置する感光体ドラム14Yの周囲には、帯電ローラ42Y、クリーニング手段43Yを有する作像ユニット12Yと、現像ユニット13Y、光書き込みユニット16等が設けられている。
画像形成時、感光体ドラム14Yは図示しないメインモータにより時計回り方向に回転駆動され、帯電ローラ42Yに印加されたACバイアス(DC成分はゼロ)により除電され、その表面電位が略−50vの基準電位となる。
Next, the configuration and image forming operation in the image forming unit of the color laser printer will be described in detail.
Since the image forming unit has the same configuration and operation for each color, the configuration and operation for forming a yellow image will be described as a representative.
An image forming unit 12Y having a charging roller 42Y and a cleaning unit 43Y, a developing unit 13Y, an optical writing unit 16, and the like are provided around the photosensitive drum 14Y positioned on the most upstream side in the transfer paper conveyance direction.
At the time of image formation, the photosensitive drum 14Y is driven to rotate clockwise by a main motor (not shown), is neutralized by an AC bias (DC component is zero) applied to the charging roller 42Y, and the surface potential is a reference of approximately −50v. It becomes a potential.

次に、感光体ドラム14Yは、帯電ローラ42YにACバイアスを重畳したDCバイアスを印加することによりほぼDC成分に等しい電位に均一に帯電され、その表面電位がほぼ−500v〜−700v(目標帯電電位はプロセス制御部により決定される)に帯電される。
プリント画像として図示しないコントローラ部より送られてきたデジタル画像情報は、各色毎の2値化されたLD発光信号に変換され、シリンダレンズ、ポリゴンモータ、fθレンズ、第1〜第3ミラー、及びWTLレンズ等を有する光書き込みユニット16により感光体ドラム14Y上に露光光16Yが照射される。
照射された部分のドラム表面電位が略−50vとなり、画像情報に対応した静電潜像が形成される。
Next, the photosensitive drum 14Y is uniformly charged to a potential substantially equal to the DC component by applying a DC bias with an AC bias superimposed on the charging roller 42Y, and the surface potential thereof is approximately −500 v to −700 v (target charging). The potential is determined by the process control unit).
Digital image information sent from a controller unit (not shown) as a print image is converted into a binarized LD light emission signal for each color, and a cylinder lens, a polygon motor, an fθ lens, first to third mirrors, and a WTL. Exposure light 16Y is irradiated onto the photosensitive drum 14Y by an optical writing unit 16 having a lens or the like.
The drum surface potential of the irradiated portion becomes approximately −50 v, and an electrostatic latent image corresponding to the image information is formed.

感光体ドラム14Y上のイエロー画像情報に対応した静電潜像は、現像ユニット13Yにより可視像化される。現像ユニット13Yの現像スリーブ44YにACバイアスを重畳したDC(−300〜−500v)が印加されることにより、書き込みにより電位が低下した画像部分にのみトナー(Q/M:−20〜−30μC/g)が現像され、トナー像が形成される。
作像された各色の感光体ドラム14B、14C、14M、14Y上のトナー画像は、転写ベルト18上に吸着された転写紙上に上記転写バイアスにより転写される。
The electrostatic latent image corresponding to the yellow image information on the photosensitive drum 14Y is visualized by the developing unit 13Y. By applying DC (-300 to -500 v) with an AC bias superimposed on the developing sleeve 44Y of the developing unit 13Y, toner (Q / M: -20 to -30 μC / g) is developed to form a toner image.
The formed toner images on the photosensitive drums 14B, 14C, 14M, and 14Y of the respective colors are transferred onto the transfer paper adsorbed on the transfer belt 18 by the transfer bias.

なお、本実施形態におけるカラーレーザプリンタでは、上記のような画像形成モードとは別に、電源投入時、またはある所定枚数通紙後に各色の画像濃度を適正化するためにプロセスコントロール動作(以下プロコン動作と略す)が実行される。
このプロコン動作では、各色複数の階調パターンとしての濃度検知用パッチ(以下Pパターンと略す)を、帯電バイアス、現像バイアスとを適当なタイミングで順次切り替えることにより転写ベルト上に作像し、これらPパターンの出力電圧を、駆動ローラ19の近傍における転写ベルト18の外部に配置された光学的検知手段としての濃度検知センサ(以下Pセンサと略す)40により検知し、その出力電圧を本発明の付着量変換アルゴリズム(粉体付着量変換方法)により付着量変換して、現在の現像能力を表す(現像Y、Vk)の算出を行い、この算出値に基づき、現像バイアス値及びトナー濃度制御目標値の変更をする制御を行っている。
In the color laser printer according to this embodiment, in addition to the image forming mode as described above, a process control operation (hereinafter referred to as a process control operation) is performed in order to optimize the image density of each color when the power is turned on or after a predetermined number of sheets have passed. Is abbreviated).
In this process control operation, a density detection patch (hereinafter abbreviated as P pattern) as a plurality of gradation patterns for each color is formed on a transfer belt by sequentially switching between a charging bias and a developing bias at an appropriate timing. The output voltage of the P pattern is detected by a density detection sensor (hereinafter abbreviated as P sensor) 40 as an optical detection means disposed outside the transfer belt 18 in the vicinity of the driving roller 19, and the output voltage is detected according to the present invention. The adhesion amount is converted by an adhesion amount conversion algorithm (powder adhesion amount conversion method) to calculate (development Y, Vk) representing the current developing ability. Based on the calculated values, the development bias value and the toner density control target are calculated. Control to change the value.

Pセンサの構成は、図4に示す通りのものであり、またその諸元については既述した通りである。
ここでは受光素子としてPTr(フォトトランジスタ)を用いたが、PD(フォトダイオード)などの受光素子を用いても良い。
The configuration of the P sensor is as shown in FIG. 4, and the specifications are as described above.
Here, PTr (phototransistor) is used as the light receiving element, but a light receiving element such as PD (photodiode) may be used.

以下に、先に示した図10〜図13の実験結果を基に、本発明における付着量変換アルゴリズムの説明をする。このアルゴリズムでは、以下の手順に従い、拡散光出力を付着量値に変換している。
(1)階調パターンの正反射光出力、拡散反射光出力をサンプリング(図11、図13参照)し、
(2)正反射光出力を[正反射光成分]と[拡散反射光成分]とに成分分解することにより、[正反射光成分]のみを抽出し、
(3)拡散反射光出力から[ベルト地肌部からの拡散反射光成分]を除去することにより、[トナーからの拡散光成分]を抽出し、
(4)(2)、(3)により求めた互いに独立する(交差する)2つの出力変換値の付着量に対する1次線形関係を利用し、正反射光による付着量検知が可能な付着量範囲(低付着量域)において、ある正反射光出力変換値(または付着量)の拡散反射光出力変換値がある値となるように、拡散反射光出力変換値を感度補正することにより、付着量に対する拡散反射光出力(補正値)を一義的に定め、
(5)予め求めた「付着量」と「拡散反射光出力補正値」の関係から、付着量変換処理を行っている。
The adhesion amount conversion algorithm in the present invention will be described below based on the experimental results shown in FIGS. In this algorithm, the diffused light output is converted into an adhesion amount value according to the following procedure.
(1) Sampling the regular reflection light output and diffuse reflection light output of the gradation pattern (see FIGS. 11 and 13);
(2) Extracting specularly reflected light output into [specularly reflected light component] and [diffuse reflected light component] to extract only [specularly reflected light component]
(3) Extracting [diffuse light component from toner] by removing [diffuse reflection light component from belt background] from the diffuse reflection output,
(4) An adhesion amount range in which the adhesion amount can be detected by specular reflection light using a linear relationship with the adhesion amount of two output conversion values that are independent (intersect) obtained from (2) and (3). By adjusting the sensitivity of the diffuse reflection light output conversion value so that the diffuse reflection light output conversion value of a certain regular reflection light output conversion value (or adhesion amount) becomes a certain value in the (low adhesion amount region), the adhesion amount Diffuse reflected light output (correction value) is uniquely determined for
(5) The adhesion amount conversion process is performed from the relationship between the “adhesion amount” and the “diffuse reflected light output correction value” obtained in advance.

(1)〜(5)について、以下に順を追って説明する。
(1)についての説明
図11、図13は、転写ベルト18に作像した図18に示す濃度検知用のPパターン70を、図4に示すPセンサ40により検出した「正反射光出力電圧」及び「拡散反射光出力電圧」を電子天秤により精密に測定したカラートナー付着量[mg/cm]に対しプロットしたものである。階調パターン70はベルト移動方向上流側がトナーの付着量が多くなる。
転写ベルト18としては、上述のように、鏡面光沢度、明度がそれぞれ異なる3種類のものを用いている。
(1) to (5) will be described below in order.
Description of (1) FIGS. 11 and 13 show “regular reflection light output voltage” in which the P pattern 70 for density detection shown in FIG. 18 formed on the transfer belt 18 is detected by the P sensor 40 shown in FIG. The “diffuse reflected light output voltage” is plotted against the color toner adhesion amount [mg / cm 2 ] precisely measured by the electronic balance. In the gradation pattern 70, the toner adhesion amount increases on the upstream side in the belt moving direction.
As described above, three types of transfer belt 18 having different specular glossiness and brightness are used.

(2)についての説明
ここで、図10に示した黒トナー付着量に対する正反射光出力特性と、図11に示したカラートナー付着量に対する正反射光出力特性とを比較すると、図11では正反射光出力がある付着量(この場合には0.2〜0.4mg/cm)以上で単調減少から単調増加に転じているのが判るが、これは図19、図20に示す通り、正反射光として正反射光受光素子52で受光される光には、純粋な[正反射光成分]に加え、[ベルト面からの拡散反射光成分]、[トナー層からの拡散反射光成分]が含まれているからである。図19(b)において、符号54はシアンのベタ部を示す。
LED51からの照射光が、図19に示す通り、検知対象面で均等拡散していることを考えると、正反射光受光素子52に受光される拡散反射光成分と拡散光受光素子55に入る拡散反射光との間にはn倍の関係が成り立つはずである。
ここで用いたn倍の値は、各受光素子52、55の受光径及び配置等の光学的レイアウトによって決まる値である。
Explanation of (2) Here, when the regular reflection light output characteristic with respect to the black toner adhesion amount shown in FIG. 10 is compared with the regular reflection light output characteristic with respect to the color toner adhesion amount shown in FIG. It can be seen that the reflected light output shifts from monotonic decrease to monotonic increase at a certain adhesion amount (in this case 0.2 to 0.4 mg / cm 2 ) or more, as shown in FIGS. 19 and 20. The light received by the regular reflection light receiving element 52 as regular reflection light includes, in addition to pure [regular reflection light component], [diffuse reflection light component from belt surface], [diffuse reflection light component from toner layer]. It is because it is included. In FIG. 19B, reference numeral 54 denotes a cyan solid portion.
Considering that the irradiation light from the LED 51 is evenly diffused on the detection target surface as shown in FIG. 19, the diffuse reflected light component received by the regular reflection light receiving element 52 and the diffusion entering the diffuse light receiving element 55. There should be an n-fold relationship with the reflected light.
The value of n times used here is a value determined by the optical layout such as the light receiving diameter and arrangement of the light receiving elements 52 and 55.

実際の出力は各受光素子52、55に入った反射光が回路内でOPアンプでI−V変換された後、電圧として出力されるので、両者の出力関係には各出力のOPアンプのゲインの違いも積算され、α倍の関係が成り立つはずである。
この様な係数αを求めることができれば、正反射光出力を「正反射成分」と「拡散反射成分」とに成分分解できるものと考える。
ここで、係数αをどう求めるかについて考えてみると、Bkトナーについては拡散反射成分がほぼゼロに等しいほど小さいので、図10に示されるBkの正反射光出力特性がカラートナーの拡散反射光成分を除去した正反射成分出力特性とほぼ等しいと考えられる。
図10に示されるように、Bkトナーの正反射光出力特性は付着量の増加に従い、出力値ほぼゼロ、あるいは僅かにプラスの値となり、決してマイナスとはならないことから、カラートナーの各Pパターン毎に正反射光出力と拡散反射光出力の比の最小値を求め、この比の最小値を拡散反射光出力に乗じて、正反射光出力から引いてやれば、狙い通りの正反射成分のみ出力特性を取り出すことができるはずである。
The actual output is output as a voltage after the reflected light entering each of the light receiving elements 52 and 55 is IV-converted in the circuit by the OP amplifier. The difference between these is also accumulated, and the α-fold relationship should be established.
If such a coefficient α can be obtained, it is considered that the specular reflection light output can be decomposed into “regular reflection component” and “diffuse reflection component”.
Here, considering how to obtain the coefficient α, the diffuse reflection component of Bk toner is so small that it is almost equal to zero. Therefore, the regular reflection light output characteristic of Bk shown in FIG. This is considered to be almost equal to the regular reflection component output characteristic from which the component is removed.
As shown in FIG. 10, the specular reflection light output characteristic of Bk toner becomes almost zero or slightly positive as the adhesion amount increases, and never becomes negative. Find the minimum value of the ratio between the specular reflection light output and the diffuse reflection light output every time, multiply the diffuse reflection light output by the minimum value of this ratio, and subtract it from the specular reflection light output. It should be possible to extract the output characteristics.

以下に、図11に示した茶色ベルト(Gs=27、L=25)の出力結果を基に処理フローについて説明する。なお、以下説明中の記号(略号)の意味は以下の通りである。
Vsg・・・転写ベルト18の地肌部の出力電圧
Vsp・・・各パターン部の出力電圧
Voffset・・・オフセット電圧(LED51のオフ時の出力電圧)
_reg.・・・正反射光出力(Regular Reflectionの略)
_dif.・・・拡散反射光出力(Diffuse Reflectionの略、JISZ8105 色に関する用語参照)
[n] ・・・要素数:nの配列変数
(STEP1):データサンプリング:ΔVsp、ΔVsgの算出(図21、図22参照)
まず、はじめに、正反射光出力、拡散反射光出力ともに、全ポイント[n]についてオフセット電圧との差分を計算する。
これは、最終的には「センサ出力の増分をカラートナーの付着量の変化による増分」のみで表したいためである。
The processing flow will be described below based on the output result of the brown belt (Gs = 27, L * = 25) shown in FIG. In addition, the meaning of the symbol (abbreviation) in the following description is as follows.
Vsg: Output voltage of the background portion of the transfer belt 18 Vsp: Output voltage of each pattern portion Voffset: Offset voltage (output voltage when the LED 51 is off)
_reg. ... Specular reflection output (abbreviation for Regular Reflection)
_dif. ... Diffuse reflected light output (abbreviation for Diffuse Reflection, see JISZ8105 color terms)
[n] ... number of elements: array variable of n (STEP 1): data sampling: calculation of ΔVsp and ΔVsg (see FIGS. 21 and 22)
First, the difference from the offset voltage is calculated for all points [n] for both regular reflection light output and diffuse reflection light output.
This is because, in the end, it is desired to express only “the increment of the sensor output by the change of the amount of color toner attached”.

Figure 0004842536
Figure 0004842536

但し、LED51オフ時の各オフセット電圧値(Voffset_reg.:0.0621V、Voffset_dif.:0.0635V)が本実施形態のように無視できるレベルに十分に小さい値となるようなOPアンプを用いた場合、このような差分処理は不要となる。   However, in the case of using an OP amplifier in which each offset voltage value (Voffset_reg .: 0.0621V, Voffset_dif .: 0.0635V) when the LED 51 is OFF is sufficiently small to a negligible level as in this embodiment. Such difference processing is not necessary.

(STEP2):感度補正係数αの算出(図22参照)
STEP1にて求めたΔVsp_reg.[n]、ΔVsp_dif.[n]から、各ポイント毎にΔVsp_reg.[n]/ΔVsp_dif.[n]を算出し、STEP3で正反射光出力の成分分解を行う際に、拡散反射光出力(ΔVsp_dif.[n])に乗ずる係数αの算出を行う。
(STEP2): Calculation of sensitivity correction coefficient α (see FIG. 22)
ΔVsp_reg. Determined in STEP 1 [n], ΔVsp_dif. [n], ΔVsp_reg. [n] / ΔVsp_dif. [n] is calculated, and the coefficient α multiplied by the diffuse reflected light output (ΔVsp_dif. [n]) is calculated when the component decomposition of the regular reflected light output is performed in STEP3.

Figure 0004842536
Figure 0004842536

このようにαを比の最小値により求めたのは、正反射光出力の正反射成分の最小値はほぼゼロであり、かつ正の値となることが予め判っているからである。ここで、階調パターンは、正反射光出力と拡散反射光出力との比の最小値が得られる付着量近傍において、少なくとも1つ以上、望ましくは3つ以上の付着量パターンを持つようにする。発光手段オフ時の各出力値との差分より得られる正反射光出力増分と拡散反射光出力増分との比の最小値が得られる付着量近傍において、少なくとも1つ以上、望ましくは3つ以上の付着量パターンを持つようにしてもよい。また、正反射光出力変換値が付着量に対し一次線形関係にある付着量範囲内において、少なくとも1つ以上、望ましくは3つ以上の付着量パターンを持つようにしてもよい。
(STEP3):正反射光の成分分解(図23参照)
以下の式により、正反射光出力の成分分解を行う。
The reason why α is obtained from the minimum value of the ratio is that it is known in advance that the minimum value of the regular reflection component of the regular reflection light output is almost zero and is a positive value. Here, the gradation pattern has at least one, preferably three or more adhesion amount patterns in the vicinity of the adhesion amount that provides the minimum value of the ratio between the specular reflection light output and the diffuse reflection light output. . At least one or more, preferably three or more, in the vicinity of the amount of adhesion at which the minimum value of the ratio between the specular reflection light output increment and the diffuse reflection light output increment obtained from the difference from each output value when the light emitting means is off is obtained. You may make it have an adhesion amount pattern. In addition, the regular reflection light output conversion value may have at least one, preferably three or more adhesion amount patterns within an adhesion amount range in which the linear reflection relationship with the adhesion amount is linear.
(STEP3): Component decomposition of specularly reflected light (see FIG. 23)
The component decomposition of the regular reflection light output is performed by the following equation.

Figure 0004842536
Figure 0004842536

このように成分分解すると、感度補正係数αが求まるパターン部にて、正反射光出力の正反射成分はゼロとなる。
この処理により、図23に示す通り、正反射光出力が[正反射光成分]と[拡散反射光成分]に成分分解される。
(STEP4):正反射光出力_正反射成分の正規化(図24参照)
次に、3種類のベルトの地肌部の正反射光出力の違いを補正するために、各パターン部出力のベルト地肌部出力との比を取り、0〜1までの正規化値へ変換する。
When the components are decomposed in this way, the regular reflection component of the regular reflection light output becomes zero in the pattern portion where the sensitivity correction coefficient α is obtained.
By this processing, as shown in FIG. 23, the regular reflected light output is decomposed into [regular reflected light component] and [diffuse reflected light component].
(STEP 4): specular reflection light output_regular reflection component normalization (see FIG. 24)
Next, in order to correct the difference in the specular reflection light output of the three types of belt background portions, the ratio of each pattern portion output to the belt background portion output is taken and converted to a normalized value from 0 to 1.

Figure 0004842536
Figure 0004842536

図24には、図11に示した3種類のベルト全てについて同様の処理を行った正規化値への変換結果を示した。
このように、正反射光を成分分解することにより、正反射光成分のみを抽出し、これを正規化値に変換することにより、正反射光成分と付着量との関係を一義的に求めることができる。なお、この値はベルト地肌部の露出率を表しており、付着量ゼロ〜1層形成までの付着量範囲においては、この正規化値(=ベルト地肌部の露出率)は付着量に対して1次線形の関係にある。
もし仮に、M/A}=0〜0.4mg/cmまでの低付着量域のトナー付着量を求めたいのであれば、図23に示すような付着量と正規化値との関係を、予め数式あるいはテーブルデータとして実験的に求めておけば、これを逆変換、あるいはテーブル参照することにより付着量変換が可能となる。
FIG. 24 shows the results of conversion into normalized values obtained by performing the same processing for all three types of belts shown in FIG.
In this way, by analyzing the components of the specularly reflected light, only the specularly reflected light component is extracted and converted into a normalized value, thereby uniquely determining the relationship between the specularly reflected light component and the amount of adhesion. Can do. This value represents the exposure rate of the belt background portion, and in the adhesion amount range from zero to one layer formation, this normalized value (= belt background exposure rate) is relative to the adhesion amount. There is a linear relationship.
If it is desired to obtain the toner adhesion amount in the low adhesion amount region from M / A} = 0 to 0.4 mg / cm 2 , the relationship between the adhesion amount and the normalized value as shown in FIG. If it is experimentally obtained in advance as mathematical formulas or table data, the adhesion amount can be converted by inverse conversion or reference to the table.

ここで従来技術との比較をしてみる。特開2001-215850号公報の請求項4では、正反射光+(乱反射光−乱反射光出力min)×所定係数が示されており、明細書中の実施例には、補正後出力が1次相関関係となるように所定係数を「−6」とするとの記載があるが、このような形である所定係数を乗ずるのは、前述の通り、光学的検知手段の特性ばらつきを考慮されていない点で実際上意味がないといえる。
これに対し、本実施形態においては、所定係数として正反射光及び拡散反射光のセンサ出力を基に計算される係数を乗じているため、光学的検知手段の特性ばらつきが考慮された高精度の検知を行うことができる。
Here, a comparison with the prior art will be made. In claim 4 of Japanese Patent Laid-Open No. 2001-215850, specular reflection light + (diffuse reflection light−diffuse reflection light output min) × predetermined coefficient is shown. In the embodiment in the specification, the corrected output is the first order. Although there is a description that the predetermined coefficient is “−6” so as to have a correlation, the multiplication of the predetermined coefficient in this form does not take into account the characteristic variation of the optical detection means as described above. It can be said that there is practically no point.
On the other hand, in the present embodiment, since the coefficient calculated based on the sensor output of regular reflection light and diffuse reflection light is multiplied as the predetermined coefficient, high accuracy in consideration of variation in characteristics of the optical detection means is taken into account. Detection can be performed.

(3)についての説明
次に、[拡散反射光出力電圧]から[ベルト地肌部からの拡散反射光出力成分]を除去する処理について説明する。
本実施形態における付着量変換アルゴリズムで最終的に求めたいのは、トナー付着量に対する拡散反射光出力との一義的な関係である。
しかしながら、図20に示す通り、拡散反射光受光素子55に入る光にはトナー層からの拡散反射光に加え、ベルト地肌部からの拡散反射光(ノイズ成分)が含まれているために、元出力からこの成分を除去する必要がある。
図20において、正反射成分の「地肌部出力」と「パターン部出力」との比は、付着量に対し一義的に決まる(付着量検出可能範囲:0〜0.4mg/cm)。
また、トナー層からの拡散反射成分において、検知対象面への照射光が一定であれば、付着量に対する関係は一義的に決まる(付着量検出可能範囲:0〜1・0mg/cm)。
STEP4の続きとして、図13に示した茶色ベルト(Gs=27、L=25)の出力結果を基に処理フローについて説明する。
図13の結果が示す通り、ベルト地肌部からの拡散反射光出力は、トナーが付着していないベルト地肌部で最大となり、トナーが付着するに従い、徐々にその成分は減少する。
ベルト地肌部からダイレクトに拡散反射光受光素子55に入る光による拡散反射光出力電圧増分の付着量との関係は、転写ベルト18の露出比率、すなわち先に求めた正反射光出力の正反射成分の正規化値(図24参照)に比例するために、[拡散反射光出力電圧]から[ベルト地肌部からの拡散反射光出力成分]を除去する処理は以下の通りとなる。
(STEP5):拡散反射光出力の地肌部変動補正(図25参照)
Explanation for (3) Next, processing for removing [diffuse reflected light output component from the belt background portion] from [diffuse reflected light output voltage] will be described.
What is finally determined by the adhesion amount conversion algorithm in this embodiment is a unique relationship between the diffuse reflection light output and the toner adhesion amount.
However, as shown in FIG. 20, the light that enters the diffuse reflection light receiving element 55 includes diffuse reflection light (noise component) from the belt background in addition to the diffuse reflection light from the toner layer. This component needs to be removed from the output.
In FIG. 20, the ratio between the “background part output” and the “pattern part output” of the regular reflection component is uniquely determined with respect to the adhesion amount (adhesion amount detectable range: 0 to 0.4 mg / cm 2 ).
In addition, in the diffuse reflection component from the toner layer, if the irradiation light to the detection target surface is constant, the relationship with the adhesion amount is uniquely determined (attachment amount detectable range: 0 to 1.0 mg / cm 2 ).
As a continuation of STEP 4, the processing flow will be described based on the output result of the brown belt (Gs = 27, L * = 25) shown in FIG.
As shown in the results of FIG. 13, the diffuse reflected light output from the belt background portion becomes maximum at the belt background portion where the toner is not attached, and the component gradually decreases as the toner adheres.
The relationship with the amount of adhesion of the diffuse reflection light output voltage increment due to the light that directly enters the diffuse reflection light receiving element 55 from the belt background is the exposure ratio of the transfer belt 18, that is, the specular reflection component of the specular reflection light output obtained previously. In order to be proportional to the normalized value (see FIG. 24), the processing for removing [diffuse reflected light output component from the belt background portion] from [diffuse reflected light output voltage] is as follows.
(STEP 5): Background variation correction of diffuse reflected light output (see FIG. 25)

Figure 0004842536
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結果を図26に示す。このような補正処理を行うことにより、転写ベルト18の地肌部の影響を除くことができる。従って、正反射光出力が感度を持つ低付着量域の[拡散反射光出力]から、[ベルト地肌部から直接反射される拡散反射光成分]を除去することができる。
このような処理を行うことにより、付着量ゼロ〜1層形成までの付着量範囲における補正後の拡散反射光出力は、原点を通り付着量に対し1次線形関係のある値へと変換される。
The results are shown in FIG. By performing such correction processing, the influence of the background portion of the transfer belt 18 can be eliminated. Accordingly, the [diffuse reflected light component directly reflected from the belt background portion] can be removed from the [diffuse reflected light output] in the low adhesion amount region where the regular reflected light output has sensitivity.
By performing such processing, the corrected diffuse reflection light output in the adhesion amount range from zero adhesion to one layer formation is converted to a value having a linear relationship with the adhesion amount through the origin. .

ここで、拡散反射光についての補足説明をする。正反射光は検知対象面の表面で反射される光であるために、図24に示す通り、検知対象面がトナーに100%覆われてしまうとそれ以上の付着量領域では出力がほぼ変化しなくなり、正規化変換値がほぼゼロになる。
これに対し、拡散反射光は、LED51より照射されてトナー層内部まで入り込んだ光が多重反射される光であるため、図13に示す通り、トナー層が100%以上覆われた高付着量領域でもセンサ出力は単調増加する特性を持つ。
よって、ベルト地肌部から反射されてくる光も、図26に示す通り、ベルト地肌部から直接反射される1次成分と、トナー層を透過して反射されてくる2次、3次成分とがある。
本実施形態では、STEP5において1次成分のみの補正しかしていないが、この補正のみでも少なくとも感度補正を行う低付着量域に限ってはほぼ正確にベルト地肌部の影響を除去できており、2次、3次成分は1次成分に比して十分に小さいものであるから、1次成分のみの補正でも実用上十分な精度を得ることができる。
Here, a supplementary explanation of the diffuse reflected light will be given. Since the specularly reflected light is light reflected from the surface of the detection target surface, as shown in FIG. 24, when the detection target surface is 100% covered with toner, the output changes substantially in the adhesion amount region beyond that. The normalized conversion value becomes almost zero.
On the other hand, the diffuse reflected light is light that is reflected from the LED 51 and enters the toner layer, and thus is reflected multiple times. Therefore, as shown in FIG. 13, a high adhesion amount region in which the toner layer is covered 100% or more. However, the sensor output has a monotonically increasing characteristic.
Therefore, as shown in FIG. 26, the light reflected from the belt background portion also includes a primary component directly reflected from the belt background portion and secondary and tertiary components reflected through the toner layer. is there.
In this embodiment, only the primary component is corrected in STEP 5, but this correction alone can remove the influence of the belt background portion almost accurately only in the low adhesion amount region where sensitivity correction is performed. Since the second-order and third-order components are sufficiently smaller than the first-order components, practically sufficient accuracy can be obtained even by correcting only the first-order components.

(4)についての説明
以上の処理により、正反射光出力が感度を持つ低付着量域において、(2)で、正反射光よりトナー付着量との関係が一義的に表せる[正反射光成分]のみを抽出し、(3)で、拡散反射光から、[ベルト地肌部から直接反射されてくる拡散反射光成分]を除去することができたので、これらを基に拡散反射光出力の感度補正を行う。
ここで、感度補正を行う理由は、先に述べた通り、以下に対する補正を行うためである。
(1)発光素子出力及び受光素子出力のロットばらつきに対する補正
(2)発光素子出力及び受光素子出力の温度特性及び経時劣化特性に対する補正
この処理における最大のポイントは、トナー層が1層までしか形成されていない低付着量域においては、
(a)正反射光出力(正反射成分)の正規化値、すなわち、転写ベルト地肌部の露出率はトナー付着量に対し、1次線形関係にある。
(b)[トナー層からの拡散反射成分]は、トナー付着量に対し原点を通る1次線形関係にある。
という正反射光、拡散反射光の2つの補正後出力がともにトナー付着量に対し1次の関係にあることを利用して、拡散反射光出力の感度補正を行う点である。
この感度補正のやり方は幾つかの方法が考えられるが、ここでは実施例として2つの方法について説明する。
Explanation for (4) By the above processing, in the low adhesion amount region where the specular reflection light output has sensitivity, the relationship between the toner adhesion amount and the specular reflection light can be uniquely expressed in (2) [regular reflection light component ], And in (3), the [diffuse reflected light component reflected directly from the belt background] could be removed from the diffuse reflected light. Based on these, the sensitivity of the diffuse reflected light output Make corrections.
Here, the reason for performing the sensitivity correction is to perform the following correction as described above.
(1) Correction for lot variation of light emitting element output and light receiving element output (2) Correction for temperature characteristic and aging deterioration characteristic of light emitting element output and light receiving element output The biggest point in this processing is that only one toner layer is formed. In the low adhesion amount area,
(A) The normalized value of the regular reflection light output (regular reflection component), that is, the exposure rate of the background portion of the transfer belt has a linear relationship with the toner adhesion amount.
(B) [diffuse reflection component from toner layer] has a linear relationship that passes through the origin with respect to the toner adhesion amount.
That is, the sensitivity of the diffuse reflected light output is corrected by utilizing the fact that the two corrected outputs of the specular reflected light and the diffuse reflected light are both in a linear relationship with the toner adhesion amount.
Several methods can be considered for this sensitivity correction. Here, two methods will be described as examples.

(STEP6):拡散反射光出力の感度補正(図25参照)
<第1の方法による処理式>
図27に示すように「正反射光(正反射成分)の正規化値」に対し、地肌部変動補正後の拡散反射光出力をプロットし、低付着量域における直線関係から、拡散反射光出力の感度を求め、この感度が予め定めた狙いの感度となるように、補正を行う。
ここで、拡散反射光出力の感度と述べているのは、図27に示す直線の傾きであり、ある正規化値の地肌部変動補正後の拡散反射光出力がある値(ここでは0.3のとき1.2)となるように、現状の傾きに対して乗じる補正係数を算出し、補正する。
(1)直線の傾きを最小二乗法により求める。
(STEP 6): Sensitivity correction of diffuse reflected light output (see FIG. 25)
<Processing formula by the first method>
As shown in FIG. 27, the diffuse reflected light output after correcting the fluctuation of the background portion is plotted against the “normalized value of regular reflected light (regular reflected component)”, and the diffuse reflected light output is obtained from the linear relationship in the low adhesion amount region. And the correction is performed so that the sensitivity becomes a predetermined target sensitivity.
Here, what is described as the sensitivity of the diffuse reflected light output is the slope of the straight line shown in FIG. 27, and the diffuse reflected light output after correction of the background portion fluctuation of a certain normalized value (here 0.3. In this case, a correction coefficient for multiplying the current inclination is calculated and corrected so as to be 1.2).
(1) The slope of the straight line is obtained by the least square method.

Figure 0004842536
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本実施例においては、計算に用いるxの範囲の下限値を0.06としたが、この下限値はx、yとが線形関係にある範囲内で任意に決めることができる値である。なお、上限値は、正規化値が0〜1までの値であることから1とした。
(2)こうして求められた感度から計算されるある正規化値aがある値bとなるような感度補正係数γを求める。
In this embodiment, the lower limit value of the range of x used for the calculation is 0.06, but this lower limit value is a value that can be arbitrarily determined within a range where x and y are in a linear relationship. The upper limit value is set to 1 because the normalized value is a value from 0 to 1.
(2) A sensitivity correction coefficient γ is obtained such that a certain normalized value a calculated from the sensitivity thus obtained becomes a certain value b.

Figure 0004842536
Figure 0004842536

(3)STEP5で求めた地肌部変動補正後の拡散反射光出力に対し、この感度補正係数γを乗じて補正する。感度補正を行う際の基準点(ある正反射光出力変換値の拡散反射光出力変換値が、ある値となるような補正係数を乗じる際のある正反射光出力変換値)は、正反射光による付着量検知が可能な領域である。 (3) The diffused reflected light output after the background portion fluctuation correction obtained in STEP 5 is corrected by multiplying by this sensitivity correction coefficient γ. The reference point for performing sensitivity correction (a specular reflection light output conversion value when a diffuse reflection light output conversion value of a specular reflection light output conversion value becomes a certain value) is a specular reflection light. This is an area where the amount of adhesion can be detected.

Figure 0004842536
Figure 0004842536

<第2の方法による処理式>
図24で求められた付着量(測定値)と正反射光(正反射成分)の正規化値との関係から求められた逆変換式、または変換テーブル参照により、「正反射光(正反射成分)の正規化値」を付着量(変換値)に変換し、この付着量(変換値)に対して地肌部変動補正後の拡散反射光出力をプロットし、低付着量域における直線関係から拡散反射光出力の感度を求め、この感度が予め定めた狙いの感度となるように補正を行う。
先の第1の方法との相違点は、横軸を「正反射光(正反射成分)の正規化値」から「付着量(変換値)」に変更したことである。ここで、拡散反射光出力の感度と述べているのは図28に示す直線の傾きであり、ある付着量(変換値)の地肌部変動補正後の拡散反射光出力がある値(ここでは0.175のとき1.2)となるように、現状の傾きに対して乗じる補正係数を算出して補正する。
(1)直線の傾きを最小二乗法により求める。
<Processing formula by the second method>
According to the inverse conversion formula obtained from the relationship between the adhesion amount (measured value) obtained in FIG. 24 and the normalized value of the specular reflection light (specular reflection component), or by referring to the conversion table, “specular reflection light (regular reflection component) ) Normalized value ”is converted into adhesion amount (conversion value), and the diffuse reflected light output after correction of background fluctuation is plotted against this adhesion amount (conversion value), and diffused from the linear relationship in the low adhesion amount region. The sensitivity of the reflected light output is obtained, and correction is performed so that this sensitivity becomes a predetermined target sensitivity.
The difference from the first method is that the horizontal axis is changed from “normalized value of regular reflection light (regular reflection component)” to “attachment amount (conversion value)”. Here, the sensitivity of the diffuse reflected light output is the slope of the straight line shown in FIG. 28, and the diffuse reflected light output after the background portion fluctuation correction of a certain adhesion amount (conversion value) is a certain value (here, 0). The correction coefficient by which the current inclination is multiplied is calculated and corrected so as to be 1.2) when .175.
(1) The slope of the straight line is obtained by the least square method.

Figure 0004842536
Figure 0004842536

本実施形態においては、計算に用いるxの範囲の上限値を0.3としたが、この上限値はx、yとが線形関係にある範囲内で任意に決めることができる値である。なお、下限値は付着量の下限値が0である事から0とした。
(2)こうして求められた感度から計算されるある正規化値aがある値bとなるような感度補正係数γを求める。
In the present embodiment, the upper limit value of the x range used for the calculation is 0.3, but this upper limit value is a value that can be arbitrarily determined within a range in which x and y are in a linear relationship. The lower limit value was set to 0 because the lower limit value of the adhesion amount was 0.
(2) A sensitivity correction coefficient γ is obtained such that a certain normalized value a calculated from the sensitivity thus obtained becomes a certain value b.

Figure 0004842536
Figure 0004842536

(3)STEP5で求めた地肌部変動補正後の拡散反射光出力に対し、この感度補正係数γを乗じて補正する。 (3) The diffused reflected light output after the background portion fluctuation correction obtained in STEP 5 is corrected by multiplying by this sensitivity correction coefficient γ.

Figure 0004842536
Figure 0004842536

図29には、3種類のベルト全てについて同様の処理を行った正規化値への変換結果を示した。
ここで、補正前の拡散反射光出力電圧は図13に示される通りであるため、以上の処理により、本発明の目的の一つである、
(1)発光素子出力、及び受光素子出力のロットばらつきに対する補正
(2)発光素子出力、及び受光素子出力の温度特性、及び経時劣化特性に対する補正
が十分にできていることが確認できた。
このような処理により、トナー付着量に対して感度補正後の拡散反射光出力を一義的に表すことができるため、予め数式あるいはテーブルデータとして実験的に求めておけば、これを逆変換、あるいは変換テーブルを参照することにより高付着量域まで正確な付着量変換が可能となる。
FIG. 29 shows the results of conversion into normalized values obtained by performing the same processing for all three types of belts.
Here, since the diffuse reflection light output voltage before correction is as shown in FIG. 13, the above processing is one of the objects of the present invention.
(1) Correction with respect to lot variation of light emitting element output and light receiving element output (2) It was confirmed that the temperature characteristic of the light emitting element output and the light receiving element output and the correction with respect to deterioration with time were sufficiently corrected.
By such processing, the diffuse reflected light output after the sensitivity correction can be uniquely expressed with respect to the toner adhesion amount. Therefore, if it is experimentally obtained in advance as an equation or table data, By referring to the conversion table, it is possible to accurately convert the adhesion amount up to the high adhesion amount region.

実際に、この正規化値を逆変換する事により得られた付着量(変換値)を、電子天秤による付着量測定値に対しプロットした結果を図30に示す。
図30に示す通り、高付着量域までほぼ正確に付着量変換できることが確認できる。高付着量域まで正確な付着量検知が可能となることにより、画像濃度制御における最大目標付着量を精度よく制御することができるようになるため、経時、環境、及びセンサのロットばらつきに拘わらず、常に安定した画質を得ることができる。
FIG. 30 shows the result of plotting the adhesion amount (conversion value) obtained by actually inversely transforming the normalized value against the adhesion amount measurement value by an electronic balance.
As shown in FIG. 30, it can be confirmed that the adhesion amount can be converted almost accurately up to the high adhesion amount region. Since accurate adhesion amount detection up to a high adhesion amount region becomes possible, it becomes possible to accurately control the maximum target adhesion amount in image density control, so regardless of time, environment, and sensor lot variation. , You can always get a stable image quality.

図31は、濃度検知センサ200個の試作品のうちばらつきの上限・下限品、及び中央品として抽出した3個のセンサを図1に示したレーザーカラープリンタAの転写ベルト18上に作成したカラートナー各色10個ずつ計30個のPパターン(階調パターン)を検知した拡散反射光出力電圧を示している。図32は、STEP1〜STEP6の変換アルゴリズムによる拡散反射光変換値を示している。このときのLED電流は、転写ベルト18の地肌部の正反射光出力電圧が4.0Vとなるように調整されたときの値である。
この結果により、本発明のアルゴリズムを用いることにより、上述したような光学的検知手段における種々の要因による受光素子の出力ばらつきを、ハードウエア側の厳密な調整を要することなく、アルゴリズム側、すなわちソフトウエア側で自動的に且つ高精度に補正することが可能となる。
FIG. 31 shows a color produced on the transfer belt 18 of the laser color printer A shown in FIG. 1 with three sensors extracted as the upper and lower limit products and the center product of the variation among 200 prototypes of density detection sensors. A diffuse reflected light output voltage obtained by detecting a total of 30 P patterns (gradation patterns) of 10 toner colors is shown. FIG. 32 shows the diffuse reflected light conversion values according to the conversion algorithms of STEP1 to STEP6. The LED current at this time is a value when the regular reflected light output voltage of the background portion of the transfer belt 18 is adjusted to 4.0V.
As a result, by using the algorithm of the present invention, the output variation of the light receiving element due to various factors in the optical detection means as described above can be performed on the algorithm side, that is, on the software side without requiring strict adjustment on the hardware side. The wear side can automatically and accurately correct.

上記説明では、光学的検知手段として、図4に示した発光手段と正反射光受光素子及び拡散反射光受光素子を有するものを用いたが、図5に示したビームスプリッタを有する光学的検知手段を用いても同様の検知機能を得ることができる。
また、上記説明では、検知対象面を転写体としての転写ベルト18としたが、各感光体ドラムを検知対象面としてもよい。この場合、Pセンサ40は各感光体ドラムに対向して設けられる。
In the above description, the optical detection means having the light emitting means, the specular reflection light receiving element, and the diffuse reflection light receiving element shown in FIG. 4 is used. However, the optical detection means having the beam splitter shown in FIG. The same detection function can be obtained even if is used.
In the above description, the detection target surface is the transfer belt 18 as a transfer body, but each photosensitive drum may be a detection target surface. In this case, the P sensor 40 is provided to face each photosensitive drum.

また、上記説明では、4連タンデム直接転写方式のカラー画像形成装置での例を示したが、図33に示すように、4連タンデム構成で中間転写体へ重ね転写した後転写紙へ一括転写する方式のカラー画像形成装置においても同様に実施できる。
この場合、図18に示す濃度検知用のPパターンが中間転写体としての中間転写ベルト2上に形成され、これを支持ローラ2Bの近傍に配置されたPセンサ40により検出する。すなわち、中間転写ベルト2を検知対象面としている。検知方式、動作(検知データの等取り扱い等)は最初の例と同様である。
In the above description, an example of a four-tandem direct transfer type color image forming apparatus has been shown. However, as shown in FIG. The same can be applied to a color image forming apparatus of the above type.
In this case, the P pattern for density detection shown in FIG. 18 is formed on the intermediate transfer belt 2 as an intermediate transfer member, and this is detected by the P sensor 40 disposed in the vicinity of the support roller 2B. That is, the intermediate transfer belt 2 is a detection target surface. The detection method and operation (e.g., handling of detected data) are the same as in the first example.

以下に、本例における画像形成装置としてのタンデム型のカラー複写機の構成及び動作の概要を説明する。カラー複写機1は、装置本体中央部に位置する画像形成部1Aと、該画像形成部1Aの下方に位置する給紙部1Bと、画像形成部1Aの上方に位置する画像読取部1Cを有している。
画像形成部1Aには、水平方向に延びる転写面を有する転写体としての中間転写ベルト2が配置されており、該中間転写ベルト2の上面には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。すなわち、補色関係にある色のトナー(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)による像を担持可能な像担持体としての感光体ドラム3Y、3M、3C、3Bが中間転写ベルト2の転写面に沿って並置されている。
The outline of the configuration and operation of a tandem type color copier as an image forming apparatus in this example will be described below. The color copying machine 1 has an image forming unit 1A located at the center of the apparatus main body, a paper feeding unit 1B located below the image forming unit 1A, and an image reading unit 1C located above the image forming unit 1A. is doing.
An intermediate transfer belt 2 as a transfer body having a transfer surface extending in the horizontal direction is disposed in the image forming unit 1A, and an image of a color complementary to the color separation color is disposed on the upper surface of the intermediate transfer belt 2. The structure for forming is provided. That is, the photosensitive drums 3Y, 3M, 3C, and 3B as image carriers capable of carrying an image of complementary color toners (yellow, magenta, cyan, and black) are arranged along the transfer surface of the intermediate transfer belt 2. It is juxtaposed.

各感光体ドラム3Y、3M、3C、3Bはそれぞれ同じ反時計回り方向に回転可能なドラムで構成されており、その周りには、回転過程において画像形成処理を実行する帯電手段としての帯電装置4、各感光体ドラム3Y、3M、3C、3B上に画像情報に基づいて電位Vの静電潜像を形成するための露光手段としての光書込装置5、各感光体ドラム3上の静電潜像を該静電潜像と同極性のトナーで現像する現像手段としての現像装置6、一次転写手段としての転写バイアスローラ7、印加電圧部材15、クリーニング装置8が配置されている。各符号に付記しているアルファベットは、感光体ドラム3と同様、トナーの色別に対応している。各現像装置6にはそれぞれのカラートナーが収容されている。
中間転写ベルト2は、複数のローラ2A〜2Cに掛け回されて感光体ドラム3Y、3M、3C、3Bとの対峙位置において同方向に移動可能な構成を備えている。転写面を支持するローラ2A、2Bとは別のローラ2Cは、中間転写ベルト2を挟んで2次転写装置9に対向している。図33中、符号10は中間転写ベルト2を対象としたクリーニング装置を示している。
Each of the photosensitive drums 3Y, 3M, 3C, and 3B is composed of a drum that can rotate in the same counterclockwise direction, and around the charging device 4 is a charging unit that performs image forming processing in the rotation process. The optical writing device 5 as an exposure unit for forming an electrostatic latent image having a potential VL based on the image information on each of the photosensitive drums 3Y, 3M, 3C, and 3B. A developing device 6 as a developing unit that develops the electrostatic latent image with toner having the same polarity as the electrostatic latent image, a transfer bias roller 7 as a primary transfer unit, an applied voltage member 15, and a cleaning device 8 are arranged. The alphabets attached to the respective symbols correspond to the colors of the toner as in the photosensitive drum 3. Each developing device 6 accommodates each color toner.
The intermediate transfer belt 2 is configured to be wound around a plurality of rollers 2A to 2C and to move in the same direction at a position facing the photosensitive drums 3Y, 3M, 3C, and 3B. A roller 2C, which is different from the rollers 2A and 2B that support the transfer surface, faces the secondary transfer device 9 with the intermediate transfer belt 2 interposed therebetween. In FIG. 33, reference numeral 10 indicates a cleaning device for the intermediate transfer belt 2.

感光体ドラム3Yの表面が帯電装置4Yにより一様に帯電され、画像読取部1Cからの画像情報に基づいて感光体3ドラムY上に静電潜像が形成される。該静電潜像はイエローのトナーを収容した2成分(キャリアとトナー)現像装置6Yによりトナー像として可視像化され、該トナー像は第1の転写工程として、中間転写ベルト2上に、転写バイアスローラ7Yに印加された電圧による電界で引き付けられて転写される。
印加電圧部材15Yは感光体ドラム3Yの回転方向における転写バイアスローラ7Yの上流側に設けられている。印加電圧部材15Yにより、中間転写ベルト2に感光体ドラム3Yの帯電極性と同極性で且つ絶対値がベタ時Vより大きい電圧を印加し、転写領域にトナー像が入る以前に感光体ドラム3Yから中間転写ベルト2へトナーが転写することを防止して、感光体ドラム3Yから中間転写ベルト2へのトナーの転写時のチリによる乱れを防止する。
The surface of the photosensitive drum 3Y is uniformly charged by the charging device 4Y, and an electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 3Y based on the image information from the image reading unit 1C. The electrostatic latent image is visualized as a toner image by a two-component (carrier and toner) developing device 6Y containing yellow toner, and the toner image is formed on the intermediate transfer belt 2 as a first transfer step. The image is attracted and transferred by the electric field generated by the voltage applied to the transfer bias roller 7Y.
The applied voltage member 15Y is provided on the upstream side of the transfer bias roller 7Y in the rotation direction of the photosensitive drum 3Y. The applied voltage member 15Y applies a voltage to the intermediate transfer belt 2 that has the same polarity as the charging polarity of the photosensitive drum 3Y and has an absolute value that is larger than the solid VL , and before the toner image enters the transfer area, the photosensitive drum 3Y. From the toner to the intermediate transfer belt 2 is prevented, and the disturbance due to dust during the transfer of toner from the photosensitive drum 3Y to the intermediate transfer belt 2 is prevented.

他の感光体ドラム3M、3C、3Bでもトナーの色が異なるだけで同様の画像形成がなされ、それぞれの色のトナー像が中間転写ベルト2上に順に転写されて重ね合わせられる。
転写後感光体ドラム3上に残留したトナーはクリーニング装置8により除去され、また、転写後図示しない除電ランプにより感光体ドラム3の電位が初期化され、次の作像工程に備えられる。
2次転写装置9は、帯電駆動ローラ9A及び従動ローラ9Bに掛け回されて中間転写ベルト2と同方向に移動する転写ベルト9Cを有している。転写ベルト9Cを帯電駆動ローラ9Aにより帯電させることで、中間転写ベルト2に重畳された多色画像あるいは担持されている単一色の画像をシート状記録媒体としての用紙28に転写することができる。
The other photoconductor drums 3M, 3C, and 3B also form similar images only with different toner colors, and the toner images of the respective colors are sequentially transferred onto the intermediate transfer belt 2 and superimposed.
The toner remaining on the photosensitive drum 3 after the transfer is removed by the cleaning device 8, and the potential of the photosensitive drum 3 is initialized by a neutralizing lamp (not shown) after the transfer to prepare for the next image forming process.
The secondary transfer device 9 includes a transfer belt 9 </ b> C that is wound around the charging drive roller 9 </ b> A and the driven roller 9 </ b> B and moves in the same direction as the intermediate transfer belt 2. By charging the transfer belt 9C with the charging drive roller 9A, it is possible to transfer a multicolor image superimposed on the intermediate transfer belt 2 or a supported single color image onto a paper 28 as a sheet-like recording medium.

2次転写位置には給紙部1Bから用紙28が給送されるようになっている。給紙部1Bには用紙28が積載収容される複数の給紙カセット1B1と、給紙カセット1B1に収容された用紙28を最上のものから順に1枚ずつ分離して給紙する給紙コロ1B2と、搬送ローラ対1B3と、2次転写位置の上流に位置するレジストローラ対1B4等が設けられている。
給紙カセット1B1から給紙された用紙28は、レジストローラ対1B4で一旦停止され、斜めずれ等を修正された後、中間転写ベルト2上のトナー像の先端と搬送方向先端部の所定位置とが一致するタイイングでレジストローラ対1B4により2次転写位置に送られる。装置本体の右側には起倒可能に手差しトレイ29が設けられており、該手差しトレイ29に収容された用紙28は給紙コロ31により給送された給紙カセット1B1からの用紙搬送路と合流する搬送路によりレジストローラ対1B4に向けて送られる。
The paper 28 is fed from the paper feed unit 1B to the secondary transfer position. The paper feed unit 1B has a plurality of paper feed cassettes 1B1 in which papers 28 are stacked and housed, and a paper feed roller 1B2 that separates and feeds the papers 28 contained in the paper feed cassette 1B1 one by one in order from the top. A pair of conveying rollers 1B3, a pair of registration rollers 1B4 positioned upstream of the secondary transfer position, and the like.
The paper 28 fed from the paper feed cassette 1B1 is temporarily stopped by the registration roller pair 1B4, and after correcting the oblique displacement and the like, the front end of the toner image on the intermediate transfer belt 2 and a predetermined position at the front end in the transport direction are set. Are sent to the secondary transfer position by the registration roller pair 1B4. A manual feed tray 29 is provided on the right side of the apparatus main body so that it can be turned up and down, and the paper 28 accommodated in the manual feed tray 29 joins the paper feed path from the paper feed cassette 1B1 fed by the paper feed roller 31. The paper is sent toward the registration roller pair 1B4 by the conveying path.

光書込装置5では、画像読取部1Cからの画像情報あるいは図示しないコンピュータから出力される画像情報により書き込み光が制御されて感光体ドラム3Y、3M、3C、3Bに対して画像情報に応じた書き込み光を出射して静電潜像を形成するようになっている。
画像読取部1Cは、自動原稿給送装置1C1と、原稿載置台としてのコンタクトガラス80を有するスキャナ1C2等を有している。自動原稿給送装置1C1は、コンタクトガラス80上に繰り出される原稿を反転可能な構成を有し、原稿の表裏各面での走査が行えるようになっている。
光書込装置5により形成された感光体ドラム3上の静電潜像は現像装置6によって可視像処理され、中間転写ベルト2に1次転写される。中間転写ベルト2に対して各色毎のトナー像が重畳転写されると、2次転写装置9により用紙28上に一括して2次転写される。2次転写された用紙28は定着装置11へ送られ、ここで熱と圧力により未定着画像を定着される。2次転写後の中間転写ベルト2上の残留トナーは、クリーニング装置10により除去される。
In the optical writing device 5, writing light is controlled by image information from the image reading unit 1C or image information output from a computer (not shown), and the photosensitive drums 3Y, 3M, 3C, and 3B correspond to the image information. Writing light is emitted to form an electrostatic latent image.
The image reading unit 1C includes an automatic document feeder 1C1, a scanner 1C2 having a contact glass 80 as a document table, and the like. The automatic document feeder 1C1 has a configuration capable of reversing the document fed on the contact glass 80, and can perform scanning on each surface of the document.
The electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 3 formed by the optical writing device 5 is subjected to visible image processing by the developing device 6 and is primarily transferred to the intermediate transfer belt 2. When the toner images for each color are superimposed and transferred onto the intermediate transfer belt 2, they are secondarily transferred onto the paper 28 by the secondary transfer device 9. The second-transferred paper 28 is sent to the fixing device 11 where the unfixed image is fixed by heat and pressure. Residual toner on the intermediate transfer belt 2 after the secondary transfer is removed by the cleaning device 10.

定着装置11を通過した用紙28は、定着装置11の下流側に設けられた搬送路切り換え爪12により、排紙トレイ27に向けた搬送路と反転搬送路RPとに選択的に案内される。排紙トレイ27に向けて搬送された場合には、排紙ローラ対32により排紙トレイ27上に排出され、スタックされる。反転搬送路RPへ案内された場合には反転装置38により反転され、再度レジストローラ対1B4に向けて送られる。   The paper 28 that has passed through the fixing device 11 is selectively guided to the conveyance path toward the paper discharge tray 27 and the reverse conveyance path RP by the conveyance path switching claw 12 provided on the downstream side of the fixing apparatus 11. When the paper is conveyed toward the paper discharge tray 27, it is discharged onto the paper discharge tray 27 by the paper discharge roller pair 32 and stacked. When guided to the reversal conveyance path RP, it is reversed by the reversing device 38 and sent again toward the registration roller pair 1B4.

以上の構成により、カラー複写機1では、コンタクトガラス80上に載置された原稿を露光走査することにより、あるいはコンピュータからの画像情報により、一様に帯電された感光体ドラム3に対して静電潜像が形成され、該静電潜像が現像装置6によって可視像処理された後、トナー像が中間転写ベルト2に1次転写される。
中間転写ベルト2に転写されたトナー像は、単一画像の場合にはそのまま給紙部1Bから繰り出された用紙28に転写される。多色画像の場合には1次転写が繰り返されることにより重畳された後、用紙28に一括して2次転写される。
2次転写後の用紙28は定着装置11により未定着画像を定着された後、排紙トレイ27に排出され、あるいは反転されて両面画像形成のために再度レジストローラ対1B4に向けて送られる。
本例では、検知対象面を転写体としての中間転写ベルト2としたが、各感光体ドラムを検知対象面としてもよい。この場合、Pセンサ40は各感光体ドラムに対向して設けられる。
With the above configuration, in the color copying machine 1, the photosensitive drum 3 that is uniformly charged is statically exposed by scanning the document placed on the contact glass 80 or by image information from the computer. An electrostatic latent image is formed, and the electrostatic latent image is subjected to visible image processing by the developing device 6, and then the toner image is primarily transferred to the intermediate transfer belt 2.
In the case of a single image, the toner image transferred to the intermediate transfer belt 2 is transferred as it is to the paper 28 fed out from the paper supply unit 1B. In the case of a multi-color image, the images are superimposed by repeating primary transfer, and then secondary transferred onto the paper 28 at once.
After the secondary transfer, the paper 28 is fixed with an unfixed image by the fixing device 11 and then discharged to the paper discharge tray 27 or reversed and sent again toward the registration roller pair 1B4 for double-sided image formation.
In this example, the detection target surface is the intermediate transfer belt 2 as a transfer body, but each photosensitive drum may be a detection target surface. In this case, the P sensor 40 is provided to face each photosensitive drum.

また、1つ感光体ドラムとリボルバー方式の現像装置を用いて各色のトナー像を形成し、各トナー像を中間転写体に重ね合わせ転写した後、シート状記録媒体としての転写紙上に一括転写する方式のカラー画像形成装置においても同様に実施することができる。その一例を図34に示す。
この場合、図18に示す濃度検知用のPパターンが中間転写体としての中間転写ベルト426上に形成され、これを駆動ローラ444の近傍に配置されたPセンサ40により検出する。すなわち、中間転写ベルト426を検知対象面としている。検知方式、動作(検知データの取り扱い等)は最初の例と同様である。
Further, each color toner image is formed by using one photosensitive drum and a revolver type developing device, and each toner image is transferred onto an intermediate transfer member, and then transferred onto a transfer sheet as a sheet-like recording medium. The same can be applied to the color image forming apparatus of the type. An example is shown in FIG.
In this case, a P pattern for density detection shown in FIG. 18 is formed on an intermediate transfer belt 426 as an intermediate transfer member, and this is detected by a P sensor 40 disposed in the vicinity of the drive roller 444. That is, the intermediate transfer belt 426 is a detection target surface. The detection method and operation (handling of detection data, etc.) are the same as in the first example.

以下に、本例における画像形成装置としてのカラー複写機の構成の概要を説明する。
カラー複写機において、露光手段としての書き込み光学ユニット400は、カラースキャナ200からのカラー画像データを光信号に変換して原稿画像に対応した光書き込みを行い、像担持体である感光体ドラム402上に静電潜像を形成する。
該書き込み光学ユニット400は、レーザーダイオード404、ポリゴンミラー406とその回転用モータ408、fθレンズ410や反射ミラー412等により構成されている。
感光体ドラム402は、矢印で示すように反時計回りの向きに回転され、その周囲には、感光体クリーニングユニット414、除電ランプ416、電位センサ420、回転式現像装置422のうちの選択された現像器、現像濃度パターン検知器424、中間転写体としての中間転写ベルト426等が配置されている。
The outline of the configuration of the color copying machine as the image forming apparatus in this example will be described below.
In a color copying machine, a writing optical unit 400 serving as an exposure unit converts color image data from the color scanner 200 into an optical signal and performs optical writing corresponding to a document image, on a photosensitive drum 402 serving as an image carrier. An electrostatic latent image is formed on the surface.
The writing optical unit 400 includes a laser diode 404, a polygon mirror 406, a rotation motor 408 thereof, an fθ lens 410, a reflection mirror 412, and the like.
The photosensitive drum 402 is rotated in the counterclockwise direction as indicated by an arrow, and the photosensitive drum cleaning unit 414, the charge eliminating lamp 416, the potential sensor 420, and the rotary developing device 422 are selected around the photosensitive drum 402. A developing device, a development density pattern detector 424, an intermediate transfer belt 426 as an intermediate transfer member, and the like are arranged.

回転式現像装置422は、ブラック用現像器428、シアン用現像器430、マゼンタ用現像器432、イエロー用現像器434と、各現像器を回転させる図示しない回転駆動部を有している。各現像器は、キャリアとトナーとの混合現像剤が入った、いわゆる2成分現像方式の現像器であり、上記例で示した現像装置4と同様の構成を有している。磁性キャリアの条件や仕様等も同様である。
待機状態では、回転式現像装置422は、ブラック現像の位置にセットされており、コピー動作が開始されると、カラースキャナ200で所定のタイミングからブラック画像のデータの読み取りがスタートし、この画像データに基づいてレーザ光による光書き込み・静電潜像(ブラック潜像)の形成が始まる。
The rotary developing device 422 includes a black developing unit 428, a cyan developing unit 430, a magenta developing unit 432, a yellow developing unit 434, and a rotation driving unit (not shown) that rotates each developing unit. Each developing device is a so-called two-component developing type developing device containing a mixed developer of carrier and toner, and has the same configuration as the developing device 4 shown in the above example. The conditions and specifications of the magnetic carrier are the same.
In the standby state, the rotary developing device 422 is set at the black development position. When the copying operation is started, the color scanner 200 starts reading the black image data at a predetermined timing. Based on the above, optical writing with a laser beam and formation of an electrostatic latent image (black latent image) are started.

このブラック潜像の先端部から現像するために、ブラック用現像器428の現像位置に潜像先端部が到達する前に、現像スリーブを回転開始してブラック潜像をブラックトナーで現像する。感光体ドラム402にはマイナス極性のトナーが作像される。
そして、以後、ブラック潜像領域の現像動作を続けるが、潜像後端部がブラック現像位置を通過した時点で、速やかにブラックのための現像位置から次の色の現像位置まで、回転式現像装置422が回転する。当該動作は、少なくとも、次の画像データによる潜像先端部が到達する前に完了させる。
像形成サイクルが開始されると、まず、感光体ドラム402は矢印で示すように反時計回りの向きに、中間転写ベルト426は時計回りの向きに、図示しない駆動モータによって回転させられる。中間転写ベルト426の回転に伴って、ブラックトナー像形成、シアントナー像形成、マゼンタトナー像形成、イエロートナー像形成が行われ、最終的にブラック(Bk)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の順に、中間転写ベルト426上に重ねられ(1次転写)、トナー像が形成される。
In order to develop from the leading edge of the black latent image, before the leading edge of the latent image reaches the developing position of the black developing device 428, the developing sleeve is started to rotate and the black latent image is developed with black toner. A negative polarity toner is formed on the photosensitive drum 402.
Thereafter, the development operation of the black latent image area is continued, but when the trailing edge of the latent image passes the black development position, the rotary development is quickly performed from the development position for black to the development position for the next color. The device 422 rotates. This operation is completed at least before the leading edge of the latent image by the next image data arrives.
When the image forming cycle is started, first, the photosensitive drum 402 is rotated counterclockwise as indicated by an arrow, and the intermediate transfer belt 426 is rotated clockwise by a drive motor (not shown). As the intermediate transfer belt 426 rotates, black toner image formation, cyan toner image formation, magenta toner image formation, and yellow toner image formation are performed. Finally, black (Bk), cyan (C), and magenta (M) are formed. , Yellow (Y) in this order (primary transfer) on the intermediate transfer belt 426 to form a toner image.

中間転写ベルト426は、感光体ドラム402に対向する1次転写電極ローラ450、駆動ローラ444、2次転写ローラ454に対向する2次転写対向ローラ446、中間転写ベルト426の表面を清掃するクリーニング手段452に対向するクリーニング対向ローラ448Aの各支持部材間に張架されており、図示しない駆動モータにより駆動制御されるようになっている。
感光体ドラム402に順次形成されるブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各トナー像が中間転写ベルト426上で正確に順次位置合わせされ、これによって4色重ねのベルト転写画像が形成される。このベルト転写画像は2次転写対向ローラ446により用紙に一括転写される。
The intermediate transfer belt 426 includes a primary transfer electrode roller 450 that faces the photosensitive drum 402, a drive roller 444, a secondary transfer counter roller 446 that faces the secondary transfer roller 454, and a cleaning unit that cleans the surface of the intermediate transfer belt 426. It is stretched between the supporting members of the cleaning facing roller 448A facing the surface 452, and is driven and controlled by a driving motor (not shown).
The black, cyan, magenta, and yellow toner images sequentially formed on the photosensitive drum 402 are accurately and sequentially aligned on the intermediate transfer belt 426, thereby forming a four-color superimposed belt transfer image. This belt transfer image is collectively transferred onto a sheet by a secondary transfer counter roller 446.

給紙バンク456内の各記録紙カセット458、460、462には装置本体内のカセット464に収容された用紙のサイズとは異なる各種サイズの用紙が収容されており、これらのうち、指定されたサイズ紙の収容カセットから、該指定された用紙が給紙コロ466によってレジストローラ対470方向に給紙・搬送される。図34において、符号468はOHP用紙や厚紙等のための手差し給紙トレイを示す。
像形成が開始される時期に、用紙は上記いずれかのカセットの給紙口から給送され、レジストローラ対470のニップ部で待機する。そして、2次転写対向ローラ446に中間転写ベルト426上のトナー像の先端がさしかかるときに、丁度用紙先端がこの像先端に一致するようにレジストローラ対470が駆動され、用紙と像のレジスト合わせが行われる。
Each of the recording paper cassettes 458, 460, and 462 in the paper supply bank 456 contains various sizes of paper different from the size of the paper stored in the cassette 464 in the apparatus body. The designated paper is fed and conveyed in the direction of the registration roller pair 470 by the paper feed roller 466 from the size paper storage cassette. In FIG. 34, reference numeral 468 denotes a manual paper feed tray for OHP paper, thick paper, and the like.
At the time when image formation is started, the paper is fed from the paper feed port of one of the above cassettes and waits at the nip portion of the registration roller pair 470. Then, when the leading edge of the toner image on the intermediate transfer belt 426 approaches the secondary transfer counter roller 446, the registration roller pair 470 is driven so that the leading edge of the sheet exactly coincides with the leading edge of the image. Is done.

このようにして、用紙が中間転写ベルト426と重ねられて、トナーと同極性の電圧が印加される2次転写対向ローラ446の下を通過する。このとき、トナー画像が用紙に転写される。続いて、用紙は除電され、中間転写ベルト426から剥離して紙搬送ベルト472に移る。
中間転写ベルト426から4色重ねトナー像を一括転写された用紙は、紙搬送ベルト472によりベルト定着方式の定着装置470へ搬送され、この定着装置470で熱と圧力によりトナー像を定着される。定着を終えた用紙は排出ローラ対480で機外へ排出され、図示しないトレイにスタックされる。これにより、フルカラーコピーが得られる。
本例では、検知対象面を転写体としての中間転写ベルト426としたが、感光体ドラム402を検知対象面としてもよい。この場合、Pセンサ40は感光体ドラム402に対向して設けられる。
In this manner, the sheet is overlapped with the intermediate transfer belt 426 and passes under the secondary transfer counter roller 446 to which a voltage having the same polarity as the toner is applied. At this time, the toner image is transferred to the paper. Subsequently, the sheet is neutralized, peeled off from the intermediate transfer belt 426, and moved to the sheet conveying belt 472.
The sheet onto which the four-color superimposed toner images have been collectively transferred from the intermediate transfer belt 426 is conveyed to the belt fixing type fixing device 470 by the paper conveying belt 472, and the toner image is fixed by the fixing device 470 by heat and pressure. The sheet that has been fixed is discharged out of the apparatus by the discharge roller pair 480 and stacked on a tray (not shown). Thereby, a full color copy is obtained.
In this example, the detection target surface is the intermediate transfer belt 426 as a transfer body, but the photosensitive drum 402 may be the detection target surface. In this case, the P sensor 40 is provided to face the photosensitive drum 402.

上記各例では、正反射光出力と拡散反射光出力との比の最小値に基づいて処理する方式としたが、発光手段オフ時の各出力値との差分より得られる正反射光出力増分及び拡散反射光出力増分との比の最小値に基づいて処理する方式としても同様の検知機能を得ることができる。
また、上記各例では、粉体付着量検出装置として画像形成装置を例示したが、トナー以外の粉体を扱う付着量検出分野においても同様の処理方式により同様の検知機能を得ることができる。
In each of the above examples, the processing is based on the minimum value of the ratio between the specular reflection light output and the diffuse reflection light output, but the regular reflection light output increment obtained from the difference from each output value when the light emitting means is off and A similar detection function can be obtained as a method of processing based on the minimum value of the ratio to the diffuse reflection light output increment.
In each of the above examples, the image forming apparatus is exemplified as the powder adhesion amount detection device. However, the same detection function can be obtained by the same processing method in the field of adhesion amount detection that handles powder other than toner.

上記各例において得られる効果を以下に述べる。
従来技術では、上述した通り、検知対象面の経時的な光沢度低下によりカラー付着量検知可能範囲が徐々に狭まっていくために、経時での検知対象面の摩耗劣化が寿命の律速要因となっていたが、上記のような変換処理を行うことにより、従来の正反射光検知に比べ、付着量検知可能範囲が広がり、光沢度に依存することなく、正確な付着量検知が行うことができる。
また、上記各例では検知対象面の摩耗劣化に依存しないために、検知対象面の寿命を伸ばすことができる。
正反射光出力変換アルゴリズムを、カラー画像形成装置における像担持体又は転写体を検知対象面とした付着量検出に適用することにより、従来技術では濃度検知困難と言われている光沢度の低いベルトのような検知対象面でも何ら問題なく付着量変換でき、その付着量変換値に基づき濃度制御を行うことができる。
The effects obtained in the above examples will be described below.
In the prior art, as described above, the color adhesion amount detectable range is gradually narrowed due to the decrease in glossiness of the detection target surface over time, and wear deterioration of the detection target surface over time becomes the rate-determining factor of the life. However, by performing the conversion process as described above, compared with the conventional regular reflection light detection, the adhesion amount detection range is expanded, and accurate adhesion amount detection can be performed without depending on the glossiness. .
In each of the above examples, the life of the detection target surface can be extended because it does not depend on the wear deterioration of the detection target surface.
A belt with low glossiness, which is said to be difficult to detect density in the prior art, by applying the regular reflection light output conversion algorithm to the detection of the amount of adhesion with the image carrier or transfer body as the detection target surface in a color image forming apparatus. The amount of adhesion can be converted without any problem even on the surface to be detected, and the concentration control can be performed based on the converted amount of adhesion.

また、上記変換処理を行うことにより、付着量ゼロ〜粉体1層形成までの低付着量範囲において、拡散反射光出力を付着量に対して線形関係が得られる値へ変換することができる。
また、上記変換処理(拡散光出力感度の自動補正機能)を行うことにより、濃度検知センサの発光素子、受光素子の出力ばらつきに起因する拡散光出力ばらつき(ハードウエア側)を、付着量変換アルゴリズム側(ソフトウエア側)により補正できるようになるため、従来行われてきたようなセンサ出荷検査時におけるセンサ側(ハードウエア側)での調整作業は不要、もしくは調整幅を大幅に広げることが可能となる。
因みに、本出願人が従来機に搭載していた拡散反射型センサでは、出力調整時間がセンサ1個につき約2分近く要していたのに対し、公差幅を広くできた結果、10秒弱で調整可能となった。
これにより、センサ製造における生産性を飛躍的に改善でき、センサのコストダウン、ひいては画像形成装置のコストダウンを実現できる。
Further, by performing the above conversion process, the diffuse reflected light output can be converted to a value that can obtain a linear relationship with the adhesion amount in the low adhesion amount range from zero adhesion amount to powder single layer formation.
In addition, by performing the above conversion process (automatic correction function of diffused light output sensitivity), the diffused light output variation (hardware side) due to the output variation of the light emitting element and the light receiving element of the density detection sensor is converted into an adhesion amount conversion algorithm. Adjustment is possible on the sensor side (software side), so adjustment work on the sensor side (hardware side) at the time of sensor shipment inspection as previously done is unnecessary, or the adjustment range can be greatly expanded. It becomes.
By the way, in the diffuse reflection type sensor that the applicant of the present invention has mounted on the conventional machine, the output adjustment time is nearly 2 minutes per sensor, but as a result of wide tolerance range, it is less than 10 seconds. It became possible to adjust.
Thereby, the productivity in sensor manufacturing can be dramatically improved, and the cost of the sensor can be reduced, and hence the cost of the image forming apparatus can be reduced.

また、濃度検知センサの経時的なLED光量の低下及び発光素子、受光素子の温度特性による出力変動に対しても、拡散反射光出力感度の自動補正機能により、常に安定した付着量変換を行うことができる。
従来技術では、拡散反射光出力のみのセンサ(タイプ(B))では感度校正が困難であった、検知対象面が黒色である場合においても、正確な感度校正及び付着量検知を行うことができる。
また、従来では、正反射光出力と拡散反射光出力併用タイプのセンサ(タイプ(C)、(D))では、検知対象面の経時劣化による特性変化により、経時的に付着量検出精度が低下してしまっていたが、拡散反射光出力感度の自動補正機能により、検知対象面の経時的な特性変化をアルゴリズム側(ソフトウエア側)で吸収することができるため、検知対象面の光沢度が非常に低い場合であっても光沢度に関係無く、また黒色であっても高付着量域に亘って、拡散反射光出力を正確に付着量に変換することができる。これにより、検知対象面の長寿命化、ひいてはランニングコストの低下を実現できる。
拡散反射光出力変換アルゴリズムを、カラー画像形成装置における像担持体又は転写体を検知対象面とした付着量検出に適用することにより、従来技術では濃度検知が困難と言われている光沢度の低いベルトであっても、また検知対象面が黒のベルトであっても何ら問題なく高付着量域まで付着量検知を高精度に行うことができる。これにより、最大付着量目標値であるベタ付着量を検知でき、経時、環境の変動に拘わらず、常に安定した画像濃度制御を行うことができる。
In addition, even with the decrease in the amount of LED light over time of the density detection sensor and the output fluctuation due to the temperature characteristics of the light emitting element and the light receiving element, an automatic correction function of the diffuse reflected light output sensitivity always performs stable adhesion amount conversion. Can do.
In the prior art, sensitivity calibration is difficult with a sensor (type (B)) having only diffuse reflected light output, and accurate sensitivity calibration and adhesion amount detection can be performed even when the detection target surface is black. .
In addition, in the past, in the case of a sensor (types (C) and (D)) using both regular reflection light output and diffuse reflection light output type, the accuracy of detecting the amount of adhesion decreases with time due to characteristic changes due to deterioration over time of the detection target surface. However, the automatic correction function of the diffuse reflected light output sensitivity allows the algorithm side (software side) to absorb changes in the characteristics of the detection target surface over time. Even if it is very low, the diffuse reflected light output can be accurately converted into an adhesion amount regardless of the glossiness, and even in the case of black, over a high adhesion amount region. As a result, the life of the detection target surface can be extended, and the running cost can be reduced.
By applying the diffuse reflected light output conversion algorithm to the detection of the amount of adhesion using the image carrier or transfer body as the detection target surface in a color image forming apparatus, the glossiness is low, which is said to be difficult to detect density in the prior art. Even if it is a belt, or even if the detection target surface is a black belt, it is possible to detect the amount of adhesion with high accuracy up to a high adhesion amount region without any problem. As a result, the solid adhesion amount that is the maximum adhesion amount target value can be detected, and stable image density control can always be performed regardless of environmental changes over time.

また、検知対象面である感光体又は転写ベルトのような像担持体の寿命を伸ばすことができる。転写ベルト等の検知対象面は一般に現像装置等と一体にユニット化され、一括交換する方式が採られているが、検知対象面のみの経時劣化による検知精度の低下を理由とした早期一括交換をしなくて済むので、寿命がきていない他のユニット部品との関係上、ランニングコストを大幅に低減できる。
正反射光出力と拡散反射光出力との比の最小値が得られる付着量近傍において、少なくとも1つ以上、望ましくは3つ以上の付着量パターン(付着量パッチ数)を持つこととすることにより、より精度の高い付着量変換が可能となる。
また、発光手段オフ時の各出力値との差分より得られる正反射光出力増分と拡散反射光出力増分との比の最小値が得られる付着量近傍において、少なくとも1つ以上、望ましくは3つ以上の付着量パターンを持つこととすることにより、より精度の高い付着量変換が可能となる。
また、正反射光出力変換値が付着量に対し一次線形関係にある付着量範囲内において、少なくとも1つ以上、望ましくは3つ以上の付着量パターンを持つこととすることにより、より精度の高い付着量変換が可能となる。
In addition, the life of an image carrier such as a photoconductor or a transfer belt which is a detection target surface can be extended. The detection target surface, such as a transfer belt, is generally united with the developing device, etc., and a method of batch replacement is adopted, but early batch replacement is performed because of the deterioration in detection accuracy due to deterioration of the detection target surface only over time. Therefore, the running cost can be greatly reduced in relation to other unit parts that have not reached the end of their service life.
By having at least one, preferably three or more adhesion amount patterns (the number of adhesion amount patches) in the vicinity of the adhesion amount at which the minimum value of the ratio between the specular reflection light output and the diffuse reflection light output is obtained. Therefore, it is possible to convert the amount of adhesion with higher accuracy.
Further, at least one, preferably three, in the vicinity of the amount of adhesion at which the minimum value of the ratio between the specular reflection light output increment and the diffuse reflection light output increment obtained from the difference from each output value when the light emitting means is off is obtained. By having the above adhesion amount pattern, it is possible to convert the adhesion amount with higher accuracy.
In addition, the specular reflection light output conversion value has at least one, preferably three or more adhesion amount patterns within the adhesion amount range having a linear relationship with the adhesion amount, thereby achieving higher accuracy. Adhesion amount conversion is possible.

以下に本発明の実施形態の要旨を説明する。
まず、上述した付着量変換アルゴリズムを、実際にカラー画像形成装置に適用した場合について詳細に考えてみる。
上述した変換アルゴリズムでは、階調パターンを検知した時の各パッチの正反射光、及び拡散反射光出力の2次元データ配列から、センサの拡散反射光出力側の感度(感度補正係数:α、γ)を計算により求めている。
この感度補正のうち、特にStep6に示す感度補正係数γの算出が特に重要であるので、この近似計算に用いるデータ点数は多ければ多いほど、精度よく感度補正(校正)が行える。
しかし、その一方で、この付着量範囲内(計算に用いるxの範囲0≦x≦0.3)のデータポイント数を増やすと言うことは階調パターン数を増やすことに他ならず、画質調整時間が長くなり、かつ画質調整のために消費するトナー消費量が増えることを意味し、望ましくない。
The gist of the embodiment of the present invention will be described below.
First, the case where the above-described adhesion amount conversion algorithm is actually applied to a color image forming apparatus will be considered in detail.
In the above-described conversion algorithm, the sensitivity (sensitivity correction coefficients: α, γ) on the diffuse reflection output side of the sensor from the two-dimensional data array of specular reflection light and diffuse reflection output of each patch when the gradation pattern is detected. ) Is calculated.
Among these sensitivity corrections, the calculation of the sensitivity correction coefficient γ shown in Step 6 is particularly important. Therefore, the more data points used for this approximate calculation, the more accurately the sensitivity correction (calibration) can be performed.
However, on the other hand, increasing the number of data points within this adhesion amount range (x range 0 ≦ x ≦ 0.3 used in the calculation) is nothing but increasing the number of gradation patterns, and adjusting the image quality. This means that the time is increased and the amount of toner consumed for image quality adjustment is increased, which is not desirable.

そこで、感度補正(校正)に必要十分な精度を確保し、かつ画質調整時間を短縮可能な方法について考える。
図35は、単一の光学的検知手段(Pセンサ40)にて、CMYK全色の階調パターンを検知する場合のレイアウト図である。
階調パターン71は、無彩色階調パターンとしてのKパターン71Aと、有彩色階調パターンとしてのMパターン71B、Cパターン71C、Yパターン71Dから構成され、転写ベルト18の進行方向に全体として1列に形成されている。
このように、全色の階調パターンを1つのセンサで検知しようとした場合、センサ個数は1個で済むが、パターン全長が長くなるため、画質調整開始〜終了までのトータルの処理時間がかかり、マシンのダウンタイム時間が長くなる。
Therefore, a method is considered that can ensure sufficient accuracy for sensitivity correction (calibration) and can shorten the image quality adjustment time.
FIG. 35 is a layout diagram when a gradation pattern of all colors of CMYK is detected by a single optical detection means (P sensor 40).
The gradation pattern 71 includes a K pattern 71A as an achromatic gradation pattern, and an M pattern 71B, C pattern 71C, and Y pattern 71D as chromatic gradation patterns, and 1 as a whole in the traveling direction of the transfer belt 18. Formed in rows.
In this way, when the gradation pattern of all colors is to be detected by one sensor, the number of sensors is only one, but since the total length of the pattern becomes long, it takes a total processing time from the start to the end of image quality adjustment. , Machine downtime will be longer.

画質調整時間を最大限短縮するには、図36に示すように、全色の階調パターンを全て並列に配置し、各色毎に光学的検知手段(40A、40B、40C、40D)を配置する方法が最も効率的と考えられる(第1の実施形態)。
しかしながら、この場合、すなわち、複数の有彩色をそれぞれ別のセンサで検知した場合には、どうしてもセンサ毎の検知誤差分だけ、各色の制御濃度(画像濃度、トナー濃度)に誤差が生じてしまう可能性が高い。
色重ねにより最終画像色を作る有彩色トナー(CMYトナー)の場合には、この各色の誤差分がオリジナル画像に対する色調(色味)のずれとなるため、有彩色トナーについては、同一のセンサで検知することが望ましい。
In order to shorten the image quality adjustment time as much as possible, as shown in FIG. 36, all gradation patterns of all colors are arranged in parallel, and optical detection means (40A, 40B, 40C, 40D) are arranged for each color. The method is considered the most efficient (first embodiment).
However, in this case, that is, when a plurality of chromatic colors are detected by different sensors, an error may occur in the control density (image density, toner density) of each color by the detection error for each sensor. High nature.
In the case of chromatic color toners (CMY toners) that produce the final image color by color superposition, the error of each color is a shift in color tone (color tone) with respect to the original image. It is desirable to detect.

ここで、検知対象である各色トナーと、これを検知する光学的検知手段の分光特性について考えてみる。
図38には光学的検知手段であるPセンサ40の発光側の分光特性を、図39には受光素子側の分光特性を、また図40には検知対象となる各色トナーの分光特性データを示す。
光学的検知手段として、発光側、受光側ともに検知対象であるトナーの光反射特性がほぼ等しくなる波長領域、すなわち、800um以上の赤外領域にピーク感度を持つ素子を用いて検知を行った場合、有彩色トナーであるCMYのトナーは、光学的検知手段から見た場合には、いわゆる可視光で見られる色の区別はない。
Here, consider each color toner to be detected and the spectral characteristics of the optical detection means for detecting the toner.
FIG. 38 shows the spectral characteristics on the light emission side of the P sensor 40 as an optical detection means, FIG. 39 shows the spectral characteristics on the light receiving element side, and FIG. 40 shows the spectral characteristic data of each color toner to be detected. .
When detection is performed using an element having peak sensitivity in the wavelength region in which the light reflection characteristics of the toner to be detected are substantially equal on the light emitting side and the light receiving side, that is, in the infrared region of 800 um or more, as the optical detection means CMY toners, which are chromatic color toners, do not distinguish between colors that are seen with so-called visible light when viewed from the optical detection means.

つまり、複数の有彩色階調パターン、すなわちCMYトナーの階調パターンを、赤外光にピーク波長を持つ1つのセンサで検知する場合には、階調パターンの各パッチ検知出力(正反射光出力、拡散反射光出力)を1つの2次元データ配列として扱えるので、これらを1つのセンサで同時に検知すればStep6、及び図27、図28で説明した感度補正係数γの算出の際に必要とするデータポイント数(計算に用いるxの範囲0≦x≦0.3)は、3色分のデータポイント数が存在すると言うこととなる。
故に、3色の有彩色トナーを1つの光学的検知手段で検知するようにすれば、パターン数を減らせるために、画質調整のために消費する無駄なトナー量を最小限に抑えることが可能となる。
That is, when a plurality of chromatic color gradation patterns, that is, CMY toner gradation patterns are detected by a single sensor having a peak wavelength in infrared light, each patch detection output (regular reflection light output) of the gradation pattern is used. , Diffuse reflected light output) can be handled as one two-dimensional data array, and if these are simultaneously detected by one sensor, it is necessary for calculating the sensitivity correction coefficient γ described in Step 6 and FIGS. 27 and 28. The number of data points (the range of x used for calculation 0 ≦ x ≦ 0.3) means that there are data points for three colors.
Therefore, if three chromatic color toners are detected by one optical detection means, the number of patterns can be reduced, so that the amount of wasted toner consumed for image quality adjustment can be minimized. It becomes.

これらの点を考慮し、画質調整時間の短縮化を最大限考慮し、感度補正(校正)誤差によるオリジナルに対する色調誤差を最小限に抑え、かつ画質調整に使用するトナーの無駄な消費を最小限に抑えた、本発明の第2の実施形態における階調パターン検知のレイアウトを図37に示す。
本実施形態では、転写ベルト18の進行方向に対し、黒トナー(K)の階調パターン71Aと、カラートナー(CMY)の階調パターン71B、71C、71Dとを並列に作像し、この各色パターンが検知できるような位置に、黒トナー検知用(無彩色階調パターン検知用)Pセンサ40A、カラートナー検知用(有彩色階調パターン検知用)Pセンサ40Eをそれぞれ配置している。Pセンサ40Eは、発光側のピーク発光波長λpが800um以上であり、且つ受光側のピーク分光感度波長λpが800um以上である。
この組み合わせであれば、画質調整時間の短縮化を最大限考慮し、感度補正(校正)誤差によるオリジナルに対する色調誤差を最小限に抑え、かつ画質調整に使用するトナーの無駄な消費を最小限に抑えることが可能となる。
In consideration of these points, the maximum reduction in image quality adjustment time is considered, the color tone error with respect to the original due to sensitivity correction (calibration) errors is minimized, and unnecessary consumption of toner used for image quality adjustment is minimized. FIG. 37 shows a layout of gradation pattern detection according to the second embodiment of the present invention.
In this embodiment, the black toner (K) gradation pattern 71A and the color toner (CMY) gradation patterns 71B, 71C, and 71D are formed in parallel in the traveling direction of the transfer belt 18, and each of these colors is formed. Black toner detection (achromatic color gradation pattern detection) P sensor 40A and color toner detection (chromatic color gradation pattern detection) P sensor 40E are arranged at positions where the pattern can be detected. In the P sensor 40E, the peak emission wavelength λp on the light emission side is 800 μm or more, and the peak spectral sensitivity wavelength λp on the light reception side is 800 μm or more.
With this combination, the reduction in image quality adjustment time is taken into consideration as much as possible, the color tone error from the original due to sensitivity correction (calibration) errors is minimized, and wasteful consumption of toner used for image quality adjustment is minimized. It becomes possible to suppress.

なお、本実施形態におけるセンサ構成、すなわち、光学的検知手段を、有彩色階調パターン検知用と無彩色階調パターン検知用との2つに分ける場合、階調パターンからの拡散光がほとんど得られない無彩色である黒トナー用検知手段(Pセンサ40A)に関しては、拡散反射光出力を設ける必要がないので、タイプAを用いることができ、それぞれの光反射特性に応じたセンサ素子構成とすることにより、コストダウンを図ることができる。   When the sensor configuration in this embodiment, that is, the optical detection means is divided into two for detecting a chromatic color gradation pattern and for detecting an achromatic color gradation pattern, almost all diffused light from the gradation pattern is obtained. For the achromatic color black toner detection means (P sensor 40A), since it is not necessary to provide a diffuse reflected light output, type A can be used, and a sensor element configuration corresponding to each light reflection characteristic and By doing so, the cost can be reduced.

本実施形態におけるセンサ構成とした場合、パターンの作成〜検知〜終了を並列処理することにより、画質調整時間の短縮化という目的が達成できるため、複数色の有彩色パターンの作成〜終了までの間に、無彩色パターンの作成〜終了を行えばよい。
図37では、転写ベルト18上における有彩色(CMY)階調パターンに対し、無彩色(K)階調パターンが先行して作像されているが、これは4連タンデム装置で黒ステーションの方がレイアウト下流にあるからで、KMのパターンを感光体上に同時に作像した結果、転写ベルト18上では黒パターンがMパターンに対し、ドラム間ピッチ分先行して転写されているためである。
In the case of the sensor configuration in the present embodiment, the purpose of shortening the image quality adjustment time can be achieved by performing parallel processing of pattern creation to detection to termination. In addition, the creation and termination of the achromatic pattern may be performed.
In FIG. 37, an achromatic color (K) gradation pattern is formed in advance with respect to a chromatic color (CMY) gradation pattern on the transfer belt 18, but this is a quadruple tandem device and is a black station. This is because the black pattern is transferred ahead of the M pattern by an inter-drum pitch on the transfer belt 18 as a result of simultaneously forming the KM pattern on the photosensitive member.

次に、有彩色の階調パターン数を更に減らすことについて考えてみる。
有彩色トナー全ての現像能力制御目標値、及びトナー付着量制御目標値が同一であった場合、画像濃度制御が狙い通り行われていれば、これら階調パターンの書き込み値レベルを表2に示すように同一とした場合、感度補正係数γの計算時に用いるデータ値は、図41に示すように、各色でほぼ重なり合ってしまう。
Next, consider further reducing the number of chromatic gradation patterns.
When the development ability control target value and the toner adhesion amount control target value of all chromatic color toners are the same, the write value levels of these gradation patterns are shown in Table 2 if the image density control is performed as intended. In this case, the data values used when calculating the sensitivity correction coefficient γ substantially overlap each other as shown in FIG.

Figure 0004842536
Figure 0004842536

この感度補正係数γを精度よく求めようと思った場合、この定められたデータ区間、本実施形態の場合においては、0≦x≦0.3の範囲内の範囲において、均等にデータがばらけている(分散している)ことが望ましい。
そのためには、階調パターンを書く際のLD書き込み値レベルを表3に示すように各色で異ならせるのが望ましい。
When it is desired to obtain the sensitivity correction coefficient γ with high accuracy, the data is evenly distributed in the predetermined data section, in the present embodiment, in the range of 0 ≦ x ≦ 0.3. It is desirable that they are dispersed.
For this purpose, it is desirable that the LD writing value level when writing the gradation pattern is different for each color as shown in Table 3.

Figure 0004842536
Figure 0004842536

各色でLD書き込み値レベルを変えた場合の図41に対応するグラフを図42に示す。
このように、各色で階調パターンの書き込み値レベルを異ならせることにより、感度補正係数γの計算に用いるデータ点を計算に用いるデータ区間内で適度に分散させることができるので、精度よく計算が求まる。
また、このようにデータ値が分散していれば、図42に示すように、各色3点ずつ、計9点ものデータ点がなくとも、近似直線の計算は精度よくできるので、パターン数を減らすことが可能となる。
つまり、階調パターン数を減らし、画質調整時間を短くし、かつ画質調整で使用するトナー消費量を減らすことが可能となる。
FIG. 42 shows a graph corresponding to FIG. 41 when the LD writing value level is changed for each color.
In this way, by changing the writing value level of the gradation pattern for each color, the data points used for the calculation of the sensitivity correction coefficient γ can be appropriately dispersed within the data section used for the calculation. I want.
If the data values are dispersed in this way, as shown in FIG. 42, the approximate straight line can be calculated accurately even if there are not nine data points in total for each of the three colors, thereby reducing the number of patterns. It becomes possible.
That is, the number of gradation patterns can be reduced, the image quality adjustment time can be shortened, and the amount of toner consumed for image quality adjustment can be reduced.

このように、有彩色であるカラートナーについては、3色同時に演算処理が行えるので、パターン数を減らすことが可能となるが、黒トナーについてはそのまま、すなわち、有彩色の階調パターンと無彩色の階調パターンとでパターン数を異ならせる構成としてもよい。   As described above, since three color chromatic color toners can be processed simultaneously, the number of patterns can be reduced. However, for black toner, chromatic color gradation patterns and achromatic colors are used as they are. The number of patterns may be different depending on the gradation pattern.

本発明を、4連タンデム方式の画像形成装置に適用すれば、有彩色と無彩色の階調パターンを同時に作成することができるので、1ドラム中間転写方式の画像形成装置と比較して、はるかに画質調整時間の短縮化が図れる。
上記実施形態では、本発明の画質調整時間の短縮化機能と本発明の付着量変換アルゴリズムとを同時に実施する構成としたが、階調パターンの正反射光出力電圧と拡散反射光出力電圧の2次元配列データに基づき、光学的検知手段の感度補正(校正)を行い、付着量ないし画像濃度を求める一般的な画像形成装置において、本発明の画質調整時間の短縮化機能のみを付与してもこれに対応する効果を得ることができる。
If the present invention is applied to a quadruple tandem image forming apparatus, chromatic and achromatic gradation patterns can be created simultaneously. In addition, the image quality adjustment time can be shortened.
In the above embodiment, the image quality adjustment time shortening function of the present invention and the adhesion amount conversion algorithm of the present invention are implemented at the same time. However, the regular reflection light output voltage of the gradation pattern and the diffuse reflection light output voltage of 2 are used. In a general image forming apparatus that performs sensitivity correction (calibration) of the optical detection means based on the dimensional array data and obtains the adhesion amount or the image density, only the image quality adjustment time shortening function of the present invention is added. An effect corresponding to this can be obtained.

本発明の実施形態における画像形成装置としてのカラーレーザプリンタの概要正面図である。1 is a schematic front view of a color laser printer as an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. 正反射光のみを検出するタイプの光学的検知手段の構成図である。It is a block diagram of the optical detection means of the type which detects only regular reflection light. 拡散反射光のみを検出するタイプの光学的検知手段の構成図である。It is a block diagram of the optical detection means of the type which detects only diffuse reflection light. 正反射光と拡散反射光を同時に検出するタイプの光学的検知手段の構成図である。It is a block diagram of the optical detection means of the type which detects a regular reflection light and diffuse reflection light simultaneously. 正反射光と拡散反射光を同時に検出するタイプで、ビームスプリッタを用いた光学的検知手段の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of an optical detection means using a beam splitter, which is a type that detects specular reflection light and diffuse reflection light simultaneously. カラートナー付着量に対する正反射光出力と拡散反射光出力の検知結果を示すグラフである。It is a graph which shows the detection result of the regular reflection light output with respect to color toner adhesion amount, and a diffuse reflection light output. カラートナー付着量と正反射光との差分との関係を示すグラフある。6 is a graph showing a relationship between a color toner adhesion amount and a difference between specular reflection light. 検知対象面の鏡面光沢度が高いの場合の照射光の反射状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the reflection state of irradiation light in case the mirror surface glossiness of a detection target surface is high. トナーが付着して検知対象面の鏡面光沢度が低下した場合の照射光の反射状態を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a reflection state of irradiation light when toner is attached and the specular glossiness of a detection target surface is decreased. 黒トナー付着量に対する正反射光出力特性を示すグラフである。It is a graph which shows the regular reflection light output characteristic with respect to the black toner adhesion amount. カラートナー付着量に対する正反射光出力特性を示すグラフである。It is a graph which shows the regular reflection light output characteristic with respect to the color toner adhesion amount. 黒トナー付着量に対する拡散反射光出力特性を示すグラフである。It is a graph which shows the diffuse reflected light output characteristic with respect to black toner adhesion amount. カラートナー付着量に対する拡散反射光出力特性を示すグラフである。It is a graph which shows the diffuse reflected light output characteristic with respect to the color toner adhesion amount. 検知対象面の鏡面光沢度に対する正反射光出力特性を示すグラフである。It is a graph which shows the regular reflection light output characteristic with respect to the mirror surface glossiness of a detection target surface. 検知対象面の明度に対する拡散反射光出力特性を示すグラフである。It is a graph which shows the diffuse reflected light output characteristic with respect to the brightness of a detection target surface. 検知対象面の経時的光沢度の低下と正反射光出力の補正との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the fall of the glossiness of a detection target surface with time, and correction | amendment of a regular reflection light output. 検知対象面の経時的光沢度の低下におけるカラートナー付着量と正反射光との差分との関係を示すグラフある。It is a graph which shows the relationship between the color toner adhesion amount and the difference of regular reflection light in the fall of the glossiness with time of a detection object surface. 階調パターンを示す平面図である。It is a top view which shows a gradation pattern. 正反射光として正反射光受光素子で受光される光に、純粋な正反射光成分に加え、検知対象面からの拡散反射光成分と、トナー層からの拡散反射光成分が含まれることを示す模式図である。Indicates that the light received by the specular reflection light receiving element as specular reflection light includes a diffuse reflection light component from the detection target surface and a diffuse reflection light component from the toner layer in addition to a pure specular reflection light component. It is a schematic diagram. 光学的検知手段により実際に検知すべき反射光成分と除去すべき反射光成分の関係を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the relationship between the reflected light component which should be actually detected by the optical detection means, and the reflected light component which should be removed. データサンプリング時の付着量と検知出力の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the adhesion amount at the time of data sampling, and a detection output. 拡散反射光出力に乗ずる感度補正係数と付着量及び検知出力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the sensitivity correction coefficient multiplied by a diffuse reflection light output, the adhesion amount, and a detection output. 正反射光の成分分解を示すグラフである。It is a graph which shows component decomposition | disassembly of regular reflection light. 正反射光出力の正反射成分の正規化を示すグラフである。It is a graph which shows normalization of the regular reflection component of a regular reflection light output. 拡散反射光出力の地肌部変動補正量と付着量及び検知出力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the surface part fluctuation | variation correction amount of a diffuse reflected light output, the adhesion amount, and a detection output. ベルト地肌部から反射される成分にも複数の成分が存在することを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows that a some component exists also in the component reflected from a belt background part. 正反射成分の正規化値と地肌部変動補正後の拡散反射光出力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the normalization value of a regular reflection component, and the diffuse reflected light output after background part fluctuation | variation correction | amendment. 拡散反射光出力の感度を示すグラフである。It is a graph which shows the sensitivity of a diffuse reflected light output. 正規化値への変換結果を示すグラフである。It is a graph which shows the conversion result to a normalized value. 正規化値を逆変換することにより得られた付着量を、電子天秤による付着量測定値に対してプロットした結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having plotted the adhesion amount obtained by carrying out reverse conversion of the normalization value with respect to the adhesion amount measurement value by an electronic balance. 多数の試作品から抽出された光学的検知手段のロットばらつきと階調パターン検知における拡散反射光出力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the lot dispersion | variation in the optical detection means extracted from many prototypes, and the diffuse reflected light output in a gradation pattern detection. 多数の試作品から抽出された光学的検知手段のロットばらつきと階調パターン検知における感度補正後の拡散反射光出力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the lot dispersion | variation of the optical detection means extracted from many prototypes, and the diffuse reflected light output after the sensitivity correction | amendment in gradation pattern detection. 4連タンデム構成で中間転写体へ重ね転写した後転写紙へ一括転写する方式のカラー画像形成装置の概要正面図である。FIG. 2 is a schematic front view of a color image forming apparatus of a system in which the images are transferred onto a transfer sheet after being transferred onto an intermediate transfer member in a quadruple tandem configuration. 1つ感光体ドラムにより各トナー像を中間転写体に重ね合わせ転写した後転写紙上に一括転写する方式のカラー画像形成装置の概要正面図である。1 is a schematic front view of a color image forming apparatus of a type in which each toner image is transferred onto an intermediate transfer member by one photosensitive drum, and then transferred onto a transfer sheet at a time. 単一の光学的検知手段にてCMYK全色の1列の階調パターンを検知する場合のレイアウト図である。FIG. 5 is a layout diagram in the case where a single optical detection unit detects a single row of gradation patterns of CMYK colors. 第1の実施形態を示す図で、全色の階調パターンを全て並列に配置し、各色毎に光学的検知手段を配置する場合のレイアウト図である。FIG. 5 is a diagram illustrating the first embodiment, and is a layout diagram in the case where all gradation patterns of all colors are arranged in parallel and an optical detection unit is arranged for each color. 第2の実施形態を示す図で、無彩色階調パターンと有彩色階調パターンを並列に配置し、各パターン毎に光学的検知手段を配置する場合のレイアウト図である。It is a figure which shows 2nd Embodiment, and is a layout figure in the case of arrange | positioning an achromatic color gradation pattern and a chromatic color gradation pattern in parallel, and arrange | positioning an optical detection means for every pattern. 光学的検知手段の発光側の分光特性を示すグラフである。It is a graph which shows the spectral characteristic of the light emission side of an optical detection means. 光学的検知手段の受光側の分光特性を示すグラフである。It is a graph which shows the spectral characteristic of the light-receiving side of an optical detection means. 各色トナーの分光特性データを示すグラフである。It is a graph which shows the spectral characteristic data of each color toner. 拡散反射光出力の感度を示すグラフである。It is a graph which shows the sensitivity of a diffuse reflected light output. 拡散反射光出力の感度を示すグラフである。It is a graph which shows the sensitivity of a diffuse reflected light output.

符号の説明Explanation of symbols

14Y、14M、14C、14B 像担持体としての感光体ドラム
18 検知対象面としての転写ベルト
51 発光手段としてのLED
52 受光手段としての正反射光受光素子
55 受光手段としての拡散反射光受光素子
70、71 階調パターン
71A 無彩色階調パターン
71B、71C、71D 有彩色階調パターン
14Y, 14M, 14C, 14B Photosensitive drum as image carrier 18 Transfer belt as detection target surface 51 LED as light emitting means
52 Regular Reflected Light Receiving Element as Light Receiving Means 55 Diffuse Reflected Light Receiving Element as Light Receiving Means 70, 71 Gradation Pattern 71A Achromatic Gradation Pattern 71B, 71C, 71D Chromatic Color Gradation Pattern

Claims (5)

検知対象面及び検知対象面上に連続的に複数個形成された付着量の異なる階調パターンを、発光素子と受光素子とを有して検知対象面に対向する位置に配置された正反射光、拡散反射光を同時に検出可能な光学的検知手段により検知した結果得られる階調パターンの正反射光出力電圧と拡散反射光出力電圧の2次元配列データに基づき、上記光学的検知手段の感度補正(校正)を行い、付着量ないし画像濃度を求める画像形成装置において、
上記光学的検知手段の感度補正は、正反射光が感度を持つ、トナー付着量がゼロ〜1層形成までの低付着量域で得られる正反射光出力及び拡散反射光出力に基づいて、
正反射光出力と拡散反射光出力の比の最小値を求め、この値を上記拡散反射光出力に乗じて正反射光出力の拡散反射光成分とし、該拡散反射光成分を正反射光出力から引いて正反射光出力の正反射光成分とすることで、正反射光出力を拡散反射光成分と正反射光成分とに成分分解して正反射光成分のみを抽出し、これを上記検知対象面の地肌部におけるトナー付着量がゼロのときの上記正反射光成分の値で除してなる地肌部の露出率としての正規化値に変換し、トナー付着量に対して1次線形関係にある上記正規化値に基づいて、
拡散反射光出力−地肌部出力×正規化値
により地肌部変動補正後の拡散反射光出力値を求め、これを上記正規化値に対してプロットして得られる上記低付着量域における上記正規化値と上記地肌部変動補正後の拡散反射光出力値との1次線形関係に基づき、直線の傾きから、ある正規化値に対応する地肌部変動補正後の拡散反射光出力値が、ある値となるような感度補正係数を算出し、上記感度補正係数を乗じることにより、上記地肌部変動補正後の拡散反射光出力値をトナー付着量との関係において一義的に決まる値に変換して行い、
上記階調パターンが、複数の色毎に形成される有彩色階調パターンと無彩色階調パターンの2列に分けられ、上記光学的検知手段は、有彩色階調パターン検出用と無彩色階調パターン検出用との2つに独立に構成されて並置され、
上記2つの光学的検知手段のうち、有彩色階調パターン検出用の光学的検知手段は、発光側のピーク発光波長λpが800nm以上であり、且つ受光側のピーク分光感度波長λpが800nm以上であり、
有彩色階調パターン検出用の光学的検知手段で検出される各色の諧調パターンの光書き込みユニットによるパターン書き込み値レベルを各色毎に異ならせることにより、上記感度補正の計算に用いる、上記プロットするデータ値を分散させることを特徴とする画像形成装置。
Regularly reflected light that has a light-emitting element and a light-receiving element and is arranged at a position facing the detection target surface, and a gradation pattern with different adhesion amounts formed on the detection target surface and a plurality of continuous detection target surfaces. Sensitivity correction of the optical detection means based on the two-dimensional array data of the regular reflection light output voltage and the diffuse reflection light output voltage of the gradation pattern obtained as a result of detection by the optical detection means capable of simultaneously detecting diffuse reflection light In an image forming apparatus that performs (calibration) and calculates an adhesion amount or an image density,
Sensitivity correction of the optical detection means is based on specular reflection light output and diffuse reflection light output obtained in a low adhesion amount region in which specular reflection light has sensitivity and toner adhesion amount is zero to one layer formation,
The minimum value of the ratio between the specular reflection light output and the diffuse reflection light output is obtained, and this value is multiplied by the diffuse reflection light output to obtain the diffuse reflection light component of the specular reflection light output. The diffuse reflection light component is obtained from the specular reflection light output. By subtracting it into a regular reflection light component of the regular reflection light output , the regular reflection light output is decomposed into a diffuse reflection light component and a regular reflection light component, and only the regular reflection light component is extracted, and this is the detection target. It is converted into a normalized value as an exposure rate of the background portion divided by the value of the specularly reflected light component when the toner adhesion amount on the surface of the surface is zero, and has a linear relationship with the toner adhesion amount. Based on the above normalized value,
Diffusion reflection light output−background portion output × normalization value in the low adhesion amount region obtained by obtaining the diffuse reflection light output value after the background portion variation correction and plotting it against the normalization value Based on the first-order linear relationship between the value and the diffuse reflection output value after the background fluctuation correction, a diffuse reflection output value after the background fluctuation correction corresponding to a certain normalized value is obtained from the slope of the straight line. Is calculated by converting the diffuse reflected light output value after the background fluctuation correction to a value uniquely determined in relation to the toner adhesion amount. ,
The gradation pattern is divided into two columns of a chromatic gradation pattern and an achromatic gradation pattern formed for each of a plurality of colors, and the optical detection means is for detecting a chromatic gradation pattern and an achromatic color scale. Independently configured and juxtaposed to the two for key pattern detection,
Of the two optical detection means described above, the optical detection means for detecting a chromatic gradation pattern has a peak emission wavelength λp on the light emission side of 800 nm or more and a peak spectral sensitivity wavelength λp on the light reception side of 800 nm or more. Yes,
The plotted data used for the calculation of the sensitivity correction by varying the pattern writing value level by the light writing unit of the gradation pattern of each color detected by the optical detection means for detecting the chromatic color gradation pattern for each color An image forming apparatus that distributes values.
請求項1記載の画像形成装置において、
上記2つの光学的検知手段のうち、有彩色階調パターン検出用の光学的検知手段は、正反射光と拡散反射光の2出力を同時検出可能な構成とし、無彩色階調パターン検出用の光学的検知手段は、正反射光出力のみ検出可能な構成としたことを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 1.
Of the two optical detection means, the optical detection means for detecting a chromatic color gradation pattern has a configuration capable of simultaneously detecting two outputs of regular reflection light and diffuse reflection light. An image forming apparatus characterized in that the optical detection means is configured to detect only a regular reflection light output.
請求項1又は2記載の画像形成装置において、
画像形成方向に並列に作成される有彩色階調パターンと無彩色階調パターンのうち、無彩色の階調パターンの作成開始〜終了までを、複数色で構成される有彩色の階調パターンの作成開始〜終了までの間に行うことを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 1 or 2,
Of the chromatic color gradation pattern and achromatic color gradation pattern created in parallel in the image formation direction, the chromatic color gradation pattern composed of multiple colors is used from the start to the end of the creation of the achromatic color gradation pattern. An image forming apparatus, which is performed between the start and end of creation.
請求項1乃至3のうちの何れかに記載の画像形成装置において、
複数の像担持体と、各像担持体上に形成されたトナー像を順次中間転写体に重ねて転写した後、シート状記録媒体に一括転写することによりカラー画像を得る構成を有していることを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 3,
A plurality of image carriers and a toner image formed on each image carrier are sequentially transferred onto an intermediate transfer member and then transferred onto a sheet-like recording medium to obtain a color image. An image forming apparatus.
請求項1乃至3のうちの何れかに記載の画像形成装置において、
複数の像担持体上に形成されたトナー像を転写体上に担持されたシート状記録媒体に順次重ねて転写することによりカラー画像を得る構成を有していることを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 3,
An image forming apparatus having a configuration for obtaining a color image by sequentially superimposing and transferring toner images formed on a plurality of image carriers on a sheet-like recording medium supported on a transfer member .
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