JP2013182254A - 測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送中の用紙上の画像の光沢度や濃度を高い精度で測定する。
【解決手段】搬送中の用紙Ｐに対して異なる角度から光を照射する発光素子１１ａ，１１ｂと、用紙Ｐに形成された画像で反射された光を受光しその受光量及び受光位置を検知する受光素子１２ａ，１２ｂと、受光部１２ａ，１２ｂで検知された受光量と受光位置とから画像の光沢度及び濃度の少なくとも一方を算出する演算部１０２とを備える。そして、演算部１０２で、受光素子１２ａ，１２ｂで検知された受光位置から、搬送中の用紙の測定基準位置からの位置ずれ量と用紙搬送方向に対する傾き量とを、予め求めておいた受光素子１２ａ，１２ｂにおける受光位置と用紙の位置ずれ量・傾き量との相関関係を用いて算出する。さらに予め求めておいた用紙の位置ずれ量・傾き量と受光量との相関関係から測定基準位置における受光量を算出して画像の光沢度等を算出する。
【選択図】図５

Description

本発明は、画像の光沢度及び濃度の少なくとも一方を測定する装置等に関し、より詳細には、搬送中の用紙に形成された画像の光沢度及び濃度の少なくとも一方を測定する装置等に関するものである。

ファクシミリやプリンター、複写機などの電子写真方式の画像形成装置、特にプロダクトプリンティングの分野で用いられる画像形成装置には、画像の安定性（日内変動、日間変動、機差など）が強く要求される。このため、形成された画像の光沢度や濃度を装置内で測定して、画像形成条件および定着条件を調整することが行われつつある。

例えば、特許文献１では、定着後の記録媒体上の定着された現像剤像表面の光沢を検出し、検出結果に応じて現像剤像形成機構により形成されるドットの面積を変更して、光沢を均一化する技術が提案されている。また、特許文献２では、光沢を高める処理手段を定着後に設け、光沢度を加味して画像形成条件および定着条件を制御する技術が提案されている。

特開2002-31921号公報 特開2006-267165号公報

例えばトナー画像の光沢度は、「JIS Z 8741」で規定されているように、トナー画像に照射された光のうち鏡面反射した光の受光量を測定して求められる。このため、搬送されている不安定な用紙上のトナー画像の光沢度や濃度を測定する場合には、測定部から用紙までの距離や用紙の傾きが変動するため、高い測定精度を得ることは困難であった。

そこで本発明の目的は、搬送中の用紙上の画像の光沢度や濃度を高い精度で測定できる装置を提供することにある。

前記目的を達成する本発明に係る測定装置は、搬送中の用紙に形成された画像の光沢度及び濃度の少なくとも一方を測定する装置であって、搬送中の用紙に対して異なる角度から光を照射する複数の発光部と、用紙に形成された画像で反射された光を受光しその受光量及び受光位置を検知する受光部と、前記受光部で検知された受光量と受光位置とから画像の光沢度及び濃度の少なくとも一方を算出する演算部とを備え、前記演算部は、前記受光部で検知された受光位置から、用紙搬送方向に対して垂直方向の、搬送中の用紙の測定基準位置からの位置ずれ量と用紙搬送方向に対する傾き量とを、予め求めておいた受光部における受光位置と用紙の位置ずれ量・傾き量との相関関係を用いて算出し、さらに予め求めておいた用紙の位置ずれ量・傾き量と受光量との相関関係から測定基準位置における受光量を算出して画像の光沢度及び濃度の少なくとも一方を算出することを特徴とする。

ここで、前記受光部を、前記複数の発光部と対をなすように複数個設けてもよい。

また、前記複数の発光部のお互いの光の干渉を防止するため、前記複数の発光部を時分割制御によって発光させるようにしてもよい。

また、前記複数の発光部を、波長の異なる光を発するものとするとともに、前記複数の受光部を、対をなす発光部からの光のみを検知するものとしてもよい。

あるいはまた、前記複数の発光部を、偏光方向の異なる光を発するものとするとともに、前記複数の受光部を、対をなす発光部からの光のみを検知するものとしてもよい。

そしてまた本発明によれば、前記のいずれかに記載の測定装置を備えたことを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明の測定装置によれば、搬送中の用紙に形成された画像の光沢度や濃度を高い精度で測定することができる。

本発明に係る画像形成装置の一例を示す概説図である。 画像の光沢度及び濃度の測定原理を示す図である。 用紙が、測定基準位置から上下方向にずれた場合に、受光素子１２の受光位置が変わることを示す図である。 用紙が、測定基準位置に対して傾斜した場合に、受光素子１２の受光位置が変わることを示す図である。 本発明に係る測定装置の構成を示す概説図である。 用紙Ｐを測定基準位置から−１ｍｍ〜＋１ｍｍの範囲で位置ずれさせる共に、−１°〜＋１°の範囲で用紙を傾かせたときの受光素子１２ａ，１２ｂの受光位置を示す図である 用紙の位置ずれ量に対する受光素子の受光量の変化を示す図である。 用紙の傾き量に対する受光素子の受光量の変化を示す図である。 発光素子１１ａ，１１ｂの発光制御を示す図である。

以下、本発明に係る測定装置及び画像形成装置について図に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。

図１は、本発明に係る測定装置を搭載したタンデム型フルカラープリンター（以下、「プリンター」と記すことがある）の概説図である。以下、図を参照しながら説明する。

（プリンターの全体構成）
図１のプリンターは、制御部１０と画像形成部２０とを備えている。パーソナルコンピューターなどの外部装置から送信されてきた各色成分の画像データは、制御部１０において各種のデータ処理が施され、更にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各再現色（以下、各再現色に関連する構成部分の番号に、このＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを添字として付加する）の画像データに変換される。変換された画像データは制御部１０内の画像メモリ１０１に再現色ごとに格納され、用紙Ｐの供給と同期して１走査ラインごとに読み出され、感光体ドラム５１Ｙ〜５１Ｋを露光するレーザダイオード（不図示、以下、「ＬＤ」と表記する）の駆動信号となる。また、制御部１０は、測定装置１による測定データから画像の光沢度及び濃度の少なくとも一方を算出する演算部１０２と、後述する各種の相関関係を記憶する記憶部１０３とを有する。

画像形成部２０は、周知の電子写真方式により画像を形成するものであって、中間転写ベルト４１が張架されてなる中間転写部４０と、中間転写ベルト４１に対向してその周回方向上流側（以下、単に「上流側」という）から周回方向下流側（以下、単に「下流側」という）に沿って所定間隔で配置されたＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色の画像プロセス部５０Ｙ〜５０Ｋとからなる。

他に、矢印Ｂ方向に沿った用紙Ｐの搬送経路上には、中間転写部４０の二次転写位置へ用紙Ｐを給送する給紙部７０と、中間転写部４０の二次転写位置の、用紙搬送方向下流側に配置された定着部８０とがある。

Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色の画像プロセス部５０Ｙ〜５０Ｋにおいて、露光走査部６０Ｙ〜６０Ｋは、それぞれ上記制御部１０から出力された駆動信号を受けてレーザ光を発するＬＤ（不図示）や、このレーザ光を偏向して感光体ドラム５１Ｙ〜５１Ｋ上を主走査方向に露光走査させるためのポリゴンミラー（不図示）等を備えている。また画像プロセス部５０Ｙ〜５０Ｋは、感光体ドラム５１Ｙ〜５１Ｋと、その周囲に配設された帯電チャージャ５２Ｙ〜５２Ｋ、現像器５３Ｙ〜５３Ｋ、転写チャージャ５４Ｙ〜５４Ｋ及びクリーナ５５Ｙ〜５５Ｋなどからなる。

感光体ドラム５１Ｙ〜５１Ｋは、前記露光を受ける前にクリーナ５５Ｙ〜５５Ｋで表面の残存トナーが除去され、不図示のイレーサランプに照射されて除電された後、帯電チャージャ５２Ｙ〜５２Ｋにより一様に帯電されており、このように帯電した状態で上記レーザ光により露光を受けると、感光体ドラム５１Ｙ〜５１Ｋの表面に静電潜像が形成される。

現像器５３Ｙ〜５３Ｋには、それぞれの色のトナーをそれぞれ所定のトナー濃度で含有する二成分の現像剤が入っており、各静電潜像は、それぞれ各色の現像器５３Ｙ〜５３Ｋにより各色のトナーで現像される。これにより感光体ドラム５１Ｙ〜５１Ｋの表面にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのトナー像がそれぞれ形成され、各転写位置において中間転写ベルト４１の裏面側に配設された転写チャージャ５４Ｙ〜５４Ｋの作用により、矢印Ａ方向に周回している中間転写ベルト４１上に順次転写されていく。この際、各色の作像動作は、そのトナー像が、周回してくる中間転写ベルト４１上の同じ位置に重ね合せて転写されるように、上流側から下流側に向けてタイミングをずらして実行される。

中間転写ベルト４１に多重転写されたトナー像は、中間転写ベルト４１の回転によって、二次転写ローラ４２が中間転写ベルト４１に圧接し転写ニップ部を形成する位置まで搬送される。この転写ニップ部には、中間転写ベルト４１の周回と同期して用紙Ｐが給紙部７０から搬送され、転写ニップ部で中間転写ベルト４１上のトナー像が用紙Ｐに転写される。なお、用紙Ｐに転写されず中間転写ベルト４１上に残存したトナーはクリーニングブレード４９で除去・回収される。

トナー像が転写された用紙Ｐは、矢印Ｂ方向に定着部８０まで搬送される。定着部８０の定着ローラ８１は内部にヒータＨを備え、制御部１０により、ヒータＨへの通電が制御される。用紙Ｐは、定着部８０のニップ部を通過する間に加熱・加圧され、用紙Ｐ上のトナー像は用紙Ｐに溶融定着する。そして、排紙トレイ８２上に排出される。

制御部１０は、上記のような通常の画像形成動作の制御を行う以外に、画像形成条件及び定着条件の最適化制御も行う。画像形成条件及び定着条件の最適化制御の内容について以下説明する。

制御部１０は、環境変化、経時変化等によるトナー画像の光沢度や濃度などの画質の変動に対して、常時適切な画像が形成できるように、画像形成条件及び定着条件の最適化制御を行う。最適化制御として、例えば、定着温度や定着部の圧接力、光量制御、ガンマ補正制御、レジスト制御などが実施される。具体的には、中間転写ベルト４１上にトナー像パッチを形成し、定着部８０よりも用紙搬送方向下流側に設けた測定装置１により当該パッチを検出し、検出結果に基づいて画像形成条件及び定着条件を調整する。

画像形成条件及び定着条件の最適化制御は定期的に実施される。本実施形態にかかるプリンターでは、例えば、数百枚のプリント毎や主電源がＯＮされたとき等に実施される。なお、Ｍ、Ｃ、Ｙ、Ｋ、すべての色について最適化制御（トナー像パッチの形成）が行われる。

最適化制御時に用いるトナー像パッチは、モノクロ、カラー何れのプリントモードでも、最適化制御の動作は基本的に共通であるから同一のトナー像パッチを用いることができる。

図２に、画像の光沢度及び濃度の測定原理を示す。例えば、トナー像パッチ２０４の光沢度を測定する場合には、用紙Ｐ上に定着されたトナー像パッチ２０４に発光素子（発光部）１１から光を照射し、トナー像パッチ２０４で鏡面反射（入射角と反射角とが等しい）された光を受光素子（受光部）１２で受光し、その受光量からトナー像パッチ２０４の光沢度を算出する。なお、実際の測定装置には、図２に示す構成部材の他、レンズやスリットなどが設けられている。

ここで、図３に示すように、用紙Ｐが、測定基準位置から上下方向（搬送方向に対して垂直方向）にずれた場合、受光素子１２における受光位置が変わる。また、図４に示すように、用紙Ｐが、測定基準位置に対して時計回りあるいは反時計回りに傾いた場合、受光素子１２における受光位置が変わる。このような測定基準位置からの位置ずれ量や傾き量がそれぞれ単独で生じた場合、受光素子１２として例えばラインセンサーを用いれば、受光素子１２における受光位置のずれ量から位置ずれ量や傾き量を算出することは可能であるが、現実には、用紙の位置ずれと傾きとは複合的に発生する。

そこで本発明の測定装置では、図５に示すように、入射角度を変えて２つの発光素子１１ａ，１１ｂを設けるとともに、それぞれの発光素子１１ａ，１１ｂと対をなすように２つの受光素子１２ａ，１２ｂを設ける。そして、三角側距法により、用紙の測定基準位置からの位置ずれ量と傾き量とを算出する。なお、発光素子の設置数は２つの限定されるものではなく、３つ以上であってももちろん構わない。一方、受光素子の設置数は、発光素子と対をなすように発光素子と同数であってもよいし、受光面積の広い受光素子を用いる場合には、発光素子の設置数よりも少ない設置数であってもよい。

受光素子１２ａ，１２ｂの受光位置から、用紙Ｐの測定基準位置からの位置ずれ量と傾き量とを算出するには、受光素子１２ａ，１２ｂにおける受光位置と用紙の位置ずれ量・傾き量との相関関係を予め求めておき、この相関関係から用紙の位置ずれ量と傾き量とを算出する。図６に相関関係の一例を示す。

図６に示す相関関係図は、横軸を受光素子１２ａにおける受光位置、縦軸を受光素子１２ｂにおける受光位置とし、用紙Ｐを測定基準位置から−１ｍｍ〜＋１ｍｍの範囲で位置ずれさせる共に、−１°〜＋１°の範囲で用紙を傾かせたときの図である。例えば、用紙の位置ずれ量を＋１ｍｍに固定して、用紙の傾きを−１°から＋１°まで変化させた場合には、図６の「○」で示すように、受光素子１２ａ，１２ｂの受光位置はそれぞれ大きくなる。また、用紙の傾きを−１°に固定して、用紙の位置ずれ量を−１ｍｍから＋１ｍｍまで変化させた場合には、それぞれの直線の下端を結んだ右肩上がりの直線Ｌに沿って受光素子１２ａ，１２ｂの受光位置はそれぞれ大きくなる。

このような相関関係図を予め求めておき、記憶部１０３に記憶させておくことによって、受光素子１２ａ，１２ｂの受光位置から用紙の位置ずれ量と傾き量とが直ちに算出される。

次いで、用紙と位置ずれ量と受光素子の受光量との相関関係および用紙の傾き量と受光素子の受光量との相関関係から、測定基準位置における受光量となるように、測定された受光量を補正する。これらの相関関係についても記憶部１０３に記憶させておくことによって、用紙の位置ずれ量と傾き量とから受光量の補正量が直ちに算出される。図７に、用紙と位置ずれ量と受光素子の受光量との相関関係の一例を、図８に、用紙の傾き量と受光素子の受光量との相関関係の一例をそれぞれ示す。

図７は、縦軸を受光量とし、横軸を用紙の位置ずれ量として、用紙の位置ずれ量に対する受光素子の受光量の変化を示したものである。受光量は、用紙が受光素子から離れる、すなわち位置ずれ量がプラスになるにしたがって減少する。例えば、用紙の位置ずれ量が「＋０．７ｍｍ」であった場合、受光素子で測定された受光量は、用紙が測定基準位置（位置ずれ量が「０．０」）にあった場合の受光量よりもΔｄ１少ない値となる。したがって、受光素子で測定された受光量にΔｄ１を加える補正を行って、用紙が測定基準位置（位置ずれ量が「０．０」）にあった場合の受光量にする。

図８は、縦軸を受光量とし、横軸を用紙の傾き量として、用紙の傾き量に対する受光素子の受光量の変化を示したものである。受光量は、用紙が用紙搬送方向に対して平行であるときが最大で、用紙搬送方向に対して傾くほど減少する。例えば、用紙の傾き量が「＋０．３°」であった場合、受光素子で測定された受光量は、用紙が測定基準位置（傾き量が「０．０」）にあった場合の受光量よりもΔｄ２少ない値となる。したがって、受光素子で測定された受光量にΔｄ２を加える補正を行って、用紙が用紙搬送方向に対して平行である場合の受光量にする。

前述のように、通常、用紙の位置ずれと傾きとは複合的に発生するので、受光素子で測定された受光量に補正量（Δｄ１＋Δｄ２）を加えて、用紙が測定基準位置で用紙搬送方向に対して平行である場合の受光量に補正する。そして、この補正された受光量に基づいて従来公知の算出方法に基づき光沢度や濃度を算出する。

図５に示した構成の場合、すなわち２つ発光素子１１ａ，１１ｂとそれと対をなす２つ受光素子１２ａ，１２ｂを設ける場合、受光素子１２ａ，１２ｂが、それぞれ対をなす発光素子１１ａ，１１ｂからの光の他、対をなさない発光素子からの光も受光して測定誤差が生じるおそれがある。そこで、図９に示すように、２つの発光素子１１ａ，１１ｂの発光を時分割とする共に、受光素子１２ａ，１２ｂによる検知をそれに合わせることにより、対をなさない発光素子からの光を受光素子が受光することがなくなり測定精度が一層向上する。もちろん、発光素子と受光素子とを３組以上設ける場合には、発光素子を発光させる時間を組数に合わせて短くして対応すればよい。

あるいは、発光素子１１ａ，１１ｂを発光波長の異なる光を発するものとすると共に、受光素子１２ａ，１２ｂを、それぞれ対をなす発光素子１１ａ，１１ｂからの光のみを検知するものにして測定精度を向上させてもよい。この場合、受光素子１２ａ，１２ｂに、対をなす発光素子からの波長の光のみを透過する光選択フィルターを設ければよい。

あるいはまた、発光素子１１ａ，１１ｂを偏光方向の異なる光を発するものとすると共に、受光素子１２ａ，１２ｂを、それぞれ対をなす発光素子１１ａ，１１ｂからの光のみを検知するものにして測定精度を向上させてもよい。この場合、受光素子１２ａ，１２ｂに、対をなす発光素子からの光のみを透過する偏光フィルターを設ければよい。

また、前記実施形態では発光部として２つの発光素子１１ａ，１１ｂを用いていたが、一つの光源から出射された光をハーフミラーを用いて分岐し、異なる角度から用紙に光を照射するようにしても構わない。

そしてまた、画像の光沢度を測定する場合、画像が高光沢であるほど、照射する光の入射角度を小さくする方が測定精度が上がるため、画像の光沢度に応じて複数の受光素子間の重み付けを変化させるようにしてもよい。

本発明の測定装置は、搬送中の用紙に形成された画像の光沢度や濃度を高い精度で測定することができ有用である。

Ｐ 用紙
１１ 発光素子（発光部）
１１ａ 発光素子（発光部）
１１ｂ 発光素子（発光部）
１２ 受光素子（受光部）
１２ａ 受光素子（受光部）
１２ｂ 受光素子（受光部）
１０２ 演算部

Claims (6)

1. 搬送中の用紙に形成された画像の光沢度及び濃度の少なくとも一方を測定する装置であって、
   搬送中の用紙に対して異なる角度から光を照射する複数の発光部と、用紙に形成された画像で反射された光を受光しその受光量及び受光位置を検知する受光部と、前記受光部で検知された受光量と受光位置とから画像の光沢度及び濃度の少なくとも一方を算出する演算部とを備え、
   前記演算部は、前記受光部で検知された受光位置から、用紙搬送方向に対して垂直方向の、搬送中の用紙の測定基準位置からの位置ずれ量と用紙搬送方向に対する傾き量とを、予め求めておいた受光部における受光位置と用紙の位置ずれ量・傾き量との相関関係を用いて算出し、さらに予め求めておいた用紙の位置ずれ量・傾き量と受光量との相関関係から測定基準位置における受光量を算出して画像の光沢度及び濃度の少なくとも一方を算出することを特徴とする測定装置。
2. 前記受光部が、前記複数の発光部と対をなすように複数個設けられている請求項１記載の測定装置。
3. 前記複数の発光部が時分割制御により発光する請求項１又は２記載の測定装置。
4. 前記複数の発光部が、波長の異なる光を発するものであり、前記複数の受光部が対をなす発光部からの光のみを検知するものである請求項２記載の測定装置。
5. 前記複数の発光部が、偏光方向の異なる光を発するものであり、前記複数の受光部が、対をなす発光部からの光のみを検知するものである請求項２記載の測定装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の測定装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。