JP3690206B2 - Light quantity measuring apparatus and color image forming apparatus - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光量測定装置及びカラー画像形成装置にかかり、特に、光源によりスポット光を対象物に照射し、その反射光を集光レンズにより受光素子に集光させ光量を測定する光量測定装置、及び光量測定装置を備えたカラー画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータを中心としたネットワーク技術の進展により、画像出力装置としてのネットワークプリンタが急速に普及している。特に、出力する画像のカラー化に伴い、近年、カラープリンタの開発が盛んになっており、カラー画質の維持安定性の向上、複数のカラープリンタ間におけるカラー画質の均一化などの要求が高まって来ている。最近では、色再現性に関して、設置環境、経時変化、機差によらず高い安定性が求められている。
【０００３】
一般に、人間の色差に対する感度は極めて高い。例えば、時間的・距離的に隣接していない画像であっても、比較すべき画像の色差がＬ^*ａ^*ｂ^*表色系において色差△Ｅ＝５程度で観測者や状況によらず識別され、その差を認識不能とするためには色差△Ｅ＝３程度（色差認識限界）必要であることが知られている（D．H．Alman，R．S．Berns，G．D．Snyder and W．A．Larsen，Performance ttesting of Color-Difference Metrics Using a Color Tolerance Dataset，COLOR research and application，vol.14， Number 3，June 1989）。
【０００４】
このため、画像再現性の目標レベルを人間の色差認識限界以下に設定しようとすると、画像形成装置に対する要求値は色差△Ｅ＝３以下という非常に高いものになる。
【０００５】
しかしながら、周知のように従来の電子写真方式では各プロセスが不安定であり、色差△Ｅ＝３以下という要求値をみたすことは困難であった。これは、そもそも電子写真方式が静電現象を利用しているため、温度や湿度等の環境条件、また感光体や現像剤等の経時的な劣化等の処理材料条件等により、装置自体の画像出力状態が変動し、画像再現性が変動するためである。
【０００６】
このため、電子写真方式を用いた画像形成装置では、画像濃度を最適に保つためのフィードバック制御が行われている。一般的なフィードバック制御では、濃度パッチにより濃度再現状況や装置内の環境条件をモニタして目標濃度との誤差分を求め、これにフィードバックゲインを乗じることによって、制御用アクチュエータの設定値補正量を算出している。例えば、特開平１−１６９４６７号公報には濃度パッチを測定して露光条件や現像バイアス条件を制御することで所望の画像濃度を得ることが開示されている。
【０００７】
上記濃度パッチとしては、現像工程後における未定着なトナー像濃度パッチ、または用紙等の記録媒体上に形成された定着工程後の画像濃度パッチが用いられる。トナー像濃度パッチは、用紙上に作成される転写像や定着像に比較して、現像像の作成および消去が簡単であること等により用いられるが、トナー像濃度パッチと定着画像濃度との相関が高いとはいえ、後工程である転写工程や定着工程における変動に関しては、その影響を検知することが困難である。
【０００８】
一方、定着画像濃度パッチは、画像の形態として最終的にユーザーが手にする定着画像そのものであり、転写工程や定着工程における変動要因を含めて画像品質を評価できる。一例として、特開昭６２−２９６６６９号公報、特開昭６３−１８５２７９号公報、特開平５−１９９４０７号公報には、定着画像濃度をモニタするものとして、装置本体に組み込まれた画像読み取り部を利用する技術が開示されている。
【０００９】
しかしながら、定着画像濃度のモニタでは、画像を検知するために、一旦出力された画像を画像読み取り部に戻して再度読み取りを行うという作業をユーザー自身が行わねばならず、日常の画質管理としては甚だ煩わしいものであった。また、プリンタなどのように画像読み取り部を備えていない画像形成装置の場合、原理的に画像を検知することができなかった。
【００１０】
そこで、本出願人等は、定着工程後にオンラインでの出力画像モニタを可能にする手段として、カラー画像モニタ用センサを提案している（特開平９-１７１２７９号）。このセンサは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、サイアン（Ｃ）の各トナー単色に対応した、ブルー（Ｂ）、グリーン（Ｇ）、レッド（Ｒ）の発光ダイオード（可視光ＬＥＤ、以下、ＬＥＤという）を光源として、出力画像からの反射光をフォトダイオードによって受光する構成としたものである。
【００１１】
一般に、ＬＥＤの発光スペクトルはＲＧＢフィルタなどによる分光にくらべ帯域が狭く、全色域を高精度で分光することは困難であると言われている。ところが、センサの使用条件として、モニタ用出力画像をＹＭＣなどのトナー単色のカラーパッチとして形成し、各単色トナーの濃度検知に限定することにより、全色域を分光してフルカラーの各色を識別している従来のカラーセンサにくらべてコストおよびサイズの点ではるかに有利であり、しかも性能的にも必要かつ十分なモニタ用センサを提供することができる。
【００１２】
しかしながら、画像形成装置のオンライン上で出力画像をモニタしようとする場合には、対象物である画像形成媒体としての出力用紙の被測定面の上下動、つまり、用紙の進行方向に垂直な方向の変動が問題となり、正確な測定ができないおそれがある。これは、画像モニタ用検知手段を用いて、検知対象である用紙上濃度パッチをモニタする場合、接触による画像へのダメージを防ぎ、かつモニタ用センサ周辺への付加的な機構を排除するために、検知手段と検知対象とを非接触でモニタする必要があるためである。
【００１３】
ところで、通常の光学的センサにおいて光源、レンズ、受光素子（光電変換素子）を組み合せた光学系を用いて、上下変動する被測定面を測定した場合、例えば、紙面が上下にわずかに１mm程度変動した場合でも、受光素子の出力は１５％程度も変化してしまうことがわかっている。このような出力変動があると、検知対象である用紙上濃度パッチの微少な差異を検知することは困難である。
【００１４】
このため本出願人等は、紙面での反射光をレンズの焦点位置に設置した光電変換素子で受光することにより、特定の条件を満たす領域においては紙面の光軸方向への変動に依存しない出力を得ることを可能とする技術を提案している（特開平１０−１７５３３０号）。この技術に、ＬＥＤを用いたカラー画像モニタ用センサを組み合わせることにより、高精度な非接触オンライン画像モニタの実現が可能となった。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最終的な色再現精度の要求レベルすなわち色差は、色差認識限界以下（△E≦３）が必要であり、このような極めて高いレベルでは、モニタ用センサに対する読取精度はさらに厳しくなる。ところで、色差の要求レベルを各要因に公差配分してセンサの反射率精度に換算すると、１％以下の反射率読取り精度が必要となることが分かっている。
【００１６】
センサの読取誤差を生じさせる要因としては様々なものがあるが、読取精度の要求レベルが高くなるのに従って、センサ光源（例えばＬＥＤ素子）の波長のばらつきが無視できなくなる。汎用的なＬＥＤ素子は、その製造工程に起因する発光スペクトルのばらつきを有している。この発光スペクトルのばらつきは、低コストであることが大きなメリットであるＬＥＤ素子を使用する上では避けることができない。
【００１７】
発光スペクトルのばらつきの抑制は、ＬＥＤ素子を選別することによって達成されるが、選別のための手間が膨大であることや歩留まりが極端に低下すること等により、ＬＥＤ素子のコストが大幅に増加するので好ましくない。
【００１８】
この問題を解決するものとして、着色ガラスをモールド樹脂内に組込んだＬＥＤ素子が考案されている（特開平８−１６２６７６号参照）。この技術では、着色ガラスがバンドバスフィルターとして機能するため、発光スペクトルの半値幅が狭くなり色純度が向上する。しかしながら、着色ガラスやゼラチンフィルター等の吸収フィルターは、波長の選択すなわち波長域が限定的であると共に、制御性に乏しく、さらに透過性や耐久性が制限されるために、要求される高精度な読取精度を得ることができない。
【００１９】
ところで、波長選択性や半値幅の制御性に優れた干渉型バンドパスフィルターとして知られている光学フィルターがあるが、この干渉型バンドパスフィルターでも中心波長は数nm〜１０nm程度のばらつきを有している。従って、ばらつきを解消できるものではない。
【００２０】
また、干渉型バンドパスフィルターを用いることで半値幅による透過帯域を狭くして波長域のばらつきを低減することは可能であるが、透過帯域が狭くなることによる光量の減少により、センサ出力レベルが低下するのでＳＮが劣化する。この結果、ある程度ばらつきを抑えることはできても、ばらつき以外のノイズ成分が増加するため、精度を上げることができない。
【００２１】
さらに、光学フィルターを追加すると、センサに必要とする総コストが増加するので、高コスト化を避けることができない。
【００２２】
本発明は、上記事実を考慮して、小型でかつ低コストの光量測定装置及びそれを用いたカラー画像形成装置の提供を目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、再現性良く高精度なフルカラー画像品質を維持するために本発明に到達したものであり、本発明では、小型でかつ低コストの画像モニタ用センサを用いて、上下変動する搬送中の用紙上濃度パッチに対して、非接触で高精度のオンラインモニタを行うことが可能な光量測定装置及びそれを用いたカラー画像形成装置を提供するものである。
【００２４】
本発明の光量測定装置は、光源により光が照射された対象物からの反射光を受光素子で検出して光量を測定する光量測定装置において、複数の対象物からの反射光量の各々に基づいて、前記光源の発光スペクトルの波長ばらつきに対応する前記受光素子の出力ばらつきを検知すると共に、検知した出力ばらつき量と予め定めた標準検知量との相対値を求める演算手段を含む検知手段と、予め定めた標準対象物からの反射光量を検出すると共に、該反射光量及び前記相対値を用いて出力ばらつき量を前記検知手段で検知した出力ばらつき量に復元し復元した出力ばらつき量に基づいて前記受光素子の出力値を、前記光源の基準発光スペクトルの光照射による出力値となるように補正する補正手段と、を備えている。
【００２５】
また、他の発明の光量測定装置は、光源によりスポット光を対象物に照射し、前記対象物からの反射光を集光レンズにより該集光レンズの焦点位置に設けられた受光素子に集光して光量を測定する光量測定装置において、複数の対象物からの反射光量の各々に基づいて、前記光源の発光スペクトルの波長ばらつきに対応する前記受光素子の出力ばらつきを検知すると共に、検知した出力ばらつき量と予め定めた標準検知量との相対値を求める演算手段を含む検知手段と、予め定めた標準対象物からの反射光量を検出すると共に、該反射光量及び前記相対値を用いて出力ばらつき量を復元し復元した出力ばらつき量に基づいて前記受光素子の出力値を、前記光源の基準発光スペクトルの光照射による出力値となるように補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。
【００２６】
本発明の光量測定装置は、光源により光が照射された対象物からの反射光を受光素子で検出して光量を測定する。また、他の発明の光量測定装置は、反射光量を安定的に受光するための構成として、光源により照射された光による対象物の反射光を集光レンズによりその焦点位置に設けられた受光素子に集光して光量を測定することができる。これらにおいて、対象物はその濃度に応じて反射光量が異なる。そこで、検知手段は、複数の対象物からの反射光量の各々に基づいて、光源の発光スペクトルの波長ばらつきに対応する受光素子の出力ばらつきを検知する。個々の光源には発光スペクトルがあり、各々について波長ばらつきを有している。このため、同一光量であっても、波長ばらつきにより受光素子に出力ばらつきが生じる。従って、対象物からの反射光量は、光源の発光スペクトルの波長ばらつきにより受光素子の出力がばらつく。この場合、標準または基準の発光スペクトルに対しては標準または基準の出力が得られるべきである。そこで、標準または基準の出力からの差異が波長ばらつきに対応する受光素子の出力ばらつきであり、これを検知する。受光素子の出力ばらつきが検知されたので、補正手段は、受光素子の出力値を、光源の基準発光スペクトルの光照射による出力値となるように補正する。すなわち、受光素子の出力のばらつき度合いを検知し、検知したばらつき度合いに応じて出力値を補正する。これによって、光源が発光スペクトルの波長ばらつきを有していても、これを補正でき、発光スペクトルの波長ばらつきに依存しない出力値を得ることができる。
【００２７】
本発明の光量測定装置では、前記光源として、発光ダイオードを用いることができる。光量測定装置では光源が果たす役割は大きい。例えば、高精度で測定しようとすると、高価な光源を用いて精度よく光を照射することが考えられるが、高価な光源を用いることによって、光量測定装置が高コスト化する。本発明では、光源の発行スペクトルの波長ばらつきを補正できるので、安価な発光ダイオードを採用することができ、光量測定装置が低コスト化することができる。波長ばらつきに対応する補正量を検知することができるため、小型かつ安価な発光ダイオードを使用する上で避けることのできない発光スペクトルの波長ばらつきに起因したセンサ間出力差（すなわち機差）を補正することができる。この結果、ＬＥＤ等の発光ダイオードを光源として用いた場合にもセンサ間出力差（機差）を考慮する必要はない。
【００２８】
なお、光源は、赤色、緑色、青色の可視光発光ダイオードのうち、少なくとも一種類の可視光発光ダイオードを採用することができる。発光ダイオードは、発光スペクトルがＲＧＢフィルタなどによる分光にくらべ帯域が狭いが、入手しやすく波長帯域を特定しやすい。そこで、濃度測定すなわち光量測定に限定すれば、性能的にも必要かつ十分な光源として用いることができる。また、複数の異なる可視光発光ダイオードを用いることで、光源が有する波長帯域を広げることができ、より安定した光を得ることができる。さらに、対象物の色が複数ある場合には、各々の色毎にすなわち波長帯域に応じて光源の波長帯域を対応させることにより、対象物の色あいにあった光源を得ることができる。
【００２９】
また、前記受光素子には、フォトダイオードまたはフォトトランジスタを用いることができる。フォトダイオードやフォトトランジスタは、入手しやすく光量に応じた出力値を得易い。そこで、濃度測定すなわち光量測定に限定すれば、性能的にも必要かつ十分な受光素子として用いることができる。
【００３０】
本発明の光量測定装置では、前記検知手段として、濃度が既知の異なる校正板を前記複数の対象物として用いて前記受光素子の出力ばらつきを検知することができる。出力ばらつきを検知するには、対象物が特定されていることが好ましい。そこで、濃度が既知の異なる校正板を複数の対象物として用いれば、その反射光量の差から受光素子の出力ばらつきを検知でき、検知したばらつき度合いに応じて受光素子の出力値を補正することで、発光スペクトルの波長ばらつきに依存しない出力値を得ることができる。この校正板には、検知用校正板と比較用校正板とを含むことができる。
【００３１】
前記校正板の少なくとも１つは、少なくとも前記光源の発光スペクトルの波長領域に波長依存しない色の校正板を用いることができる。波長依存しない色の校正板により、波長に依存することなく安定的に受光素子の出力を得ることができる。反射光量に波長依存性を有しない色の校正板としてはグレーパッチ等のグレー濃度の対象物がある。このグレーパッチを用いれば、光源の発光スペクトルの波長に略依存することなく、濃度に対応した反射光量を得ることができる。従って、これを基準の校正板に用いることができる。
【００３２】
また、前記校正板の少なくとも１つは、少なくとも前記光源の発光スペクトルの波長領域に波長依存する色の校正板を用いることができる。波長依存する色の校正板により、光源の発光スペクトルの波長領域に対応した受光素子の出力を得ることができる。光源は、任意の波長領域である発光スペクトルを有するのが一般的である。その波長領域に対応する波長域（例えば補色域）の校正板を用いることで、光源の発光スペクトルのばらつきが顕著に現れる場合がある。そこで、校正板として、光源の発光スペクトルの波長領域に波長依存する色の校正板を用いることにより、波長依存する受光素子の出力を得ることができ、光源の発光スペクトルのばらつきに、より則した補正が可能となる。
【００３３】
前記検知手段は、検知した出力ばらつき量と予め定めた標準検知量との相対値を求める演算手段をさらに備えることができる。検知手段によって、対象物からの反射光量から光源の発光スペクトルの波長ばらつきに対応する受光素子の出力ばらつきを検知できるが、その出力ばらつきは、光源固有のものであるため、対象物の違いにも適用可能である。このためには、出力ばらつきを相対的に用いることが好ましい。そこで、演算手段によって、検知した出力ばらつき量と予め定めた標準検知量との相対値を求めれば、標準検知量に相当する対象物の検知にみによって、容易に補正が可能となる。
【００３４】
この場合、前記検知手段が、予め定めた標準板をさらに検知し、前記演算手段は、前記標準板の検知量を標準検知量として演算することが好ましい。すなわち、前記予め定めた標準検知量を、標準板をさらに検知することによって得る。これによって、標準検知量を予め定める必要はなく、検知のみによって実施できる。
なお、前記補正手段は、前記標準対象物として標準白色板を用いることができる。
【００３５】
本発明の光量測定装置は、前記相対値を記憶するための記憶手段をさらに備え、前記補正手段は、前記記憶手段に記憶した相対値に基づいて補正することができる。すなわち、予め検知した出力ばらつき量を保持し、これをもとに補正動作時の出力ばらつき量を算出できる。このようにすれば、一度検知した出力ばらつきの検知量を再利用することができる。
【００３６】
前記補正手段は、予め定めた濃度における出力ばらつき量の検知結果から、他の濃度域における出力ばらつき量を推定する推定手段と、推定結果に基づいて前記出力値を補正する推定補正手段とを含むことができる。反射光量による検知は、その対象物の濃度によるが、その濃度を多数用意することは煩雑である。一方、濃度と反射光量との間の関係である濃度特性は、予め計測が可能であり、一定の分布になる。このため、推定手段では、予め定めた濃度における出力ばらつき量の検知結果から他の濃度域における出力ばらつき量を推定できる。この推定結果に基づいて推定補正手段が出力値を補正することで、少ない濃度における出力ばらつき量から、発光スペクトルの波長ばらつきに依存しない出力値を得ることができる。
【００３７】
前記推定補正手段は、予め定めた線型特性または非線型特性によって推定することができる。前述のように、濃度特性は、予め計測が可能であり、一定の分布になるが、その分布は、線型特性に近似することで演算負荷を軽減でき、また非線型特性に近似することでより繊細な補正を行うことができる。
【００３８】
前記光量測定装置を用いれば、容易かつ低コストなカラー画像形成装置を得ることができる。具体的には、出力されたカラー画像を検知して、その検知結果に応じて前記カラー画像の形成条件を制御するカラー画像形成装置において、前記カラー画像を前記形成条件に基づいて複数の色材によって形成する画像形成手段と、前記に記載の光量測定装置を備え、前記複数の色材のうち少なくとも何れかの色材を用いたサンプル画像の光量を検出する検出手段と、前記検出結果に応じて前記形成条件を制御する制御手段と、を備える。
【００３９】
カラー画像形成装置では、形成条件に基づいて複数の色材を用いて画像形成手段によりカラー画像を形成する。この形成条件は、カラー画像を検知して定められ、制御手段により制御される。制御手段は、光量測定装置を備えた検出手段により検出された、複数の色材のうち少なくとも何れかの色材を用いたサンプル画像の光量に応じて形成条件を制御する。従って、再現性良く高精度なフルカラー画像品質を維持できる画像形成装置を提供することができる。
【００４０】
この場合、前記検出手段は前記画像形成手段の最終工程の下流側に設けることができる。このようにすることによって、出力されたカラー画像自体を容易に利用することができる。
【００４１】
また、前記画像形成手段は、色材として、少なくともサイアン、マゼンタ、イエロー、および黒の色材のうち何れかによって前記カラー画像を形成することができる。また、前記校正板は、前記色材のうち少なくともいずれかの色材を用いることができる。
【００４２】
また、前記検出手段は、前記色材に対応して前記補正することを選択する選択手段を含むことができる。
【００４３】
このように、本発明では、受光素子の出力のばらつき度合いを正確かつ簡便に検知するための検知手段と、検知したばらつき度合いに応じて受光素子の出力の補正を行う補正手段を設けることによって、受光素子の出力ばらつきを補正している。一例として、校正板にトナー単色パッチとグレーパッチを用いてそれぞれ読取り、これらの出力差から理想反射率値とのばらつき量を検知することができ、これをもとに全ての濃度域における補正量を検知することができる。これにより、小型かつ低コストなにＬＥＤ素子を使用する上で避けることのできないＬＥＤ発光波長ばらつきに起因したセンサ間出力差（機差）を補正することができる。この結果、ＬＥＤ等の発光ダイオードを光源として用いた場合にもセンサ間出力差（機差）のない高精度オンラインモニタを行えるため、センサの小型化・低コスト化が可能となる。
【００４４】
また、初期校正のみにより機差補正が可能なため、装置内に校正板や校正のための機構を設ける必要がなく、画像出力の生産性に対する影響も排除することができる。これによって画像形成装置全体の小型化・低コスト化を図ることができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。本実施の形態は画像形成装置に本発明を適用したものである。
【００４６】
図２には、本発明の実施の形態にかかる画像形成装置の要部を示し、特に、電子写真方式による画像出力部イメージアウトプットターミナル（以下、画像出力部ＩＯＴという。）の概略構成を示した。本実施の形態の画像形成装置は、画像出力部ＩＯＴ及び定着画像濃度センサ１０を備えており、画像出力部ＩＯＴは、レーザ出力部３０、現像器３２、転写装置３４、クリーナ３６、スコロトロン帯電器３８、定着器４０、及び感光体４２を備えている。
【００４７】
次に、画像出力部ＩＯＴにおける画像形成手順を説明する。まず、スキャナ等の画像読取装置（図示せず）で原稿を読み取ったり、外部のコンピュータ等（図示せず）で作成されたりする入力部５０（図３）から入力された原画像信号に、画像処理部（図示せず）で適切な処理を行う。これにより得られる入力画像信号は、レーザ出力部３０に入力され、レーザ光を変調する。このようにして、入力画像信号によって変調されたレーザ光が、感光体４２上にラスタ照射される。
【００４８】
感光体４２はスコロトロン帯電器３８で一様に帯電され、一様に帯電された感光体４２に、レーザ光が照射されると、その表面に入力画像信号に対応した静電潜像が形成される。そして、現像器３２により静電潜像がトナー現像され、転写装置３４によって現像されたトナー像が用紙Ｐ上に転写され、定着器４０によって定着される。その後、感光体４２はクリーナ３６によりクリーニングされ、一回の画像形成動作が終了する。定着画像濃度センサ１０は、定着器４０の下流側に設置されており、定着後の画像濃度を検出する。
【００４９】
次に、定着画像濃度センサ１０の検知結果をもとに、帯電量、露光量、現像バイアス、現像ロール回転数、トナー供給係数等の操作量を制御して所望の画像品質を得る過程を、図３の画像形成装置の制御にかかる要部のブロック図と共に説明する。
【００５０】
図３に示すように、画像形成装置は、装置内を統括制御するためのＣＰＵ６６を有している。また、画像形成装置は、機能的に、画像制御部５６及び画像出力部６８とに分類されている。画像制御部５６は、色変換制御部６０、画像濃度制御部６２、及び基準画像信号発生部６４から構成されており、画像出力部５８は、コントロール部５８Ａ及び機構部５８Ｂから構成されている。画像出力部５８のコントロール部５８Ａは、色変換処理部６８、光量コントローラ７０、現像コントローラ７２、及びグリッド電源７４から構成されており、機構部５８Ｂは、露光ユニットとして機能するレーザ出力部３０、現像器３２及び帯電器３８を含んで構成されている。
【００５１】
色変換制御部６０は、入力部５０から入力される入力画像信号について色変換マトリクスの変換係数を補正制御するためのものである。画像濃度制御部６２は、帯電量、露光量、現像バイアス、現像ロール回転数、トナー供給係数等の操作量を制御するためのものである。基準画像信号発生部６４は、予め定めた基準画像信号を発生するためのものである。色変換処理部６８は、変換係数による色変換マトリクスによって入力画像信号を、出力画像信号に変換するものである。光量コントローラ７０は、出力画像信号を、その画素値に応じてパルス幅変調されたレーザオンオフ信号に変換するものであり、レーザオンオフ信号は露光ユニットであるレーザ出力部３０に出力される。すなわち、光量コントローラ７０は、レーザ出力部３０から射出されるレーザ光の光量を制御するためのものである。現像コントローラ７２は、現像バイアス、現像ロール回転、及びトナー供給量等を制御するためのものである。グリッド電源７４は、スコロトロン帯電器３８のグリッド電圧を制御するためのものである。
【００５２】
画像形成装置の制御動作の一例を説明する。まず、画像濃度制御部６２からの指示により基準画像信号発生部から基準画像信号が画像出力部５８に出力され、サンプル画像として用紙Ｐ上に各色のカラーパッチが形成される。次に、定着画像濃度センサ１０によってカラーパッチの定着画像濃度が測定され、その検出値が画像濃度制御部６２に送られる。画像濃度制御部６２では、測定された定着画像濃度と、予めメモリ内にある基準画像の定着画像濃度目標値との差異に応じて、帯電量、露光量、現像バイアス、現像ロール回転数、トナー供給係数のうち少なくとも何れかの操作量を用いて画像出力部５８を制御することにより、所望の画像品質を得ることができる。
【００５３】
また、測定された定着画像濃度と、予めメモリ５２内にある基準画像（基準パターン）の定着画像濃度目標値との差異に応じて、各変換処理部にフィードバックして、色変換マトリクスの変換係数を補正することにより、所望の画像品質を得ることも可能である。
【００５４】
次に、定着画像濃度センサ１０を説明する。本実施の形態では、定着画像濃度センサ１０は各トナー単色（例えば、イエロー、マゼンタ、サイアン、黒）に対応して４組を備えている。図５に示すように、定着画像濃度センサ１０は、ＬＥＤ１２Ｂ，１２Ｇ，１２Ｒ，１２Ｋ、集光レンズ（図示省略）、フォトダイオード１８Ｂ，１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｋを各々有するセンサブロックから構成されている。各色の濃度パッチを各トナー単色に対応させてイエローパッチ２４Ｙ、マゼンタパッチ２４Ｍ、サイアンパッチ２４Ｃ、黒パッチ２４Ｋとしたとき、ＬＥＤ１２の光源色（光源スペクトル）を各トナー単色の補色、すなわち青、緑、赤とすれば、各色濃度検出精度を向上させることができる。
【００５５】
これら濃度パッチに対応されたセンサブロックの一例は、図４に示すように、ブロック取付部材１０Ｐに取り付けたものがある。センサブロック１０ＢはＬＥＤ１２Ｂ、集光レンズ１４Ｂ及びフォトダイオード１８Ｂを有しており、センサブロック１０ＧはＬＥＤ１２Ｇ、集光レンズ１４Ｇ及びフォトダイオード１８Ｇを有しており、センサブロック１０ＲはＬＥＤ１２Ｒ、集光レンズ１４Ｒ、フォトダイオード１８Ｒを有しており、センサブロック１０ＫはＬＥＤ１２Ｋ、集光レンズ１４Ｋ、フォトダイオード１８Ｋを有している。なお、ブロック取付部材１０Ｐに、用紙Ｐに対して垂直方向（図４の矢印Ｈ方向）に広げられた長穴２５を複数箇所（４箇所）設け、定着画像濃度センサ１０を全体的に上下調整（図４の矢印Ｈ方向に移動）が可能とされ、個々のセンサブロック１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ、１０Ｋも長穴２６により調整が可能とされている。
【００５６】
これらセンサブロックは略同様の構成のため、以下の説明では、特記しないかぎり、１色についてのセンサブロックを定着画像濃度センサ１０として説明する。なお、この場合、符号の英字部分は省略して説明する。
【００５７】
図１０には、１色についての定着画像濃度センサ１０の概略構成を示した。定着画像濃度センサ１０は、ＬＥＤ（発光ダイオード）１２を備えており、その射出側には表面にカラーパッチ２４が形成されたサンプル画像２５が位置している。ＬＥＤ１２は、サンプル画像２５に対して理想的には４５度傾けられることが好ましい。ＬＥＤ１２によるカラーパッチ２４の反射側には、集光レンズ１４及びフォトダイオード１８が位置しており、フォトダイオード１８は集光レンズ１４を介してサンプル画像２５のカラーパッチ２４の表面からの反射光を受光する。なお、フォトダイオード１８は、ケーシング内部に実質的に光を受光する受光素子１６を備えている。
【００５８】
なお、上記定着画像濃度センサ１０は本発明の光量測定装置に相当し、カラーパッチ２４は本発明の対象物に相当し、フォトダイオード１８は本発明の受光手段に相当し、ＬＥＤ１２は本発明の光源に相当する。また、画像制御部５６の一部の構成は、本発明の補正手段及び検知手段の一部に相当する。
【００５９】
図６には、濃度パッチと光源のスペクトルの関係を示した。黒パッチ用光源は、原理的には青、緑、赤または白色のいずれの光源色を用いても良く、本実施の形態では、受光素子の感度が高く、比較的安価である赤色ＬＥＤを採用している。
【００６０】
ここで、紙面Ｐ等の媒体が変位しても、その変動量に依存することなくセンサ出力が一定となる原理について説明する。なお、この原理については、特開平１０−１７５３３０号公報にも詳細に説明されている。
【００６１】
図１０に示すように、ＬＥＤ１２から照射された光は、用紙Ｐ上濃度パッチ２４の表面で略完全拡散反射される。これらの反射光を、集光レンズ１４を介して集光レンズ１４の後方のフォトダイオード１８の受光素子１６に入射させる。ここで、受光素子１６を集光レンズ１４の後側焦点面の位置に設けることにより、濃度パッチ２４による反射光のうち、レンズ光軸方向に対して特定の角度範囲内にある光線のみが受光素子１６に入射する。この特定された入射光線の角度は、集光レンズと紙面との間の距離に依存しないため、濃度パッチからの反射光量は常に一定に維持される。
【００６２】
図７には基本原理図を示した。図中、集光レンズ１４について中心をＯ、前側焦点をＦａ、後側焦点をＦｂ、前側焦点距離をｆａ、後側焦点距離をｆｂとし、受光素子の端点をＣ、Ｆｂ−Ｃ間距離をｒ、とする。また、便宜上集光レンズ１４は収差がなく、厚みはゼロ、幅は無限大と仮定している。
【００６３】
ここで、紙面上の濃度パッチ２４における反射点Ａｉ（ｉ＝１，２，３，・・・）から反射して、集光レンズ１４を通して結像面で結像される点Ｂｉ（ｉ＝１，２，３，・・・）までの光線を考える。この場合、反射点Ａｉにおいて、受光素子１６の端点Ｃを通る光線と、後側焦点Ｆｂを通る光線とのなす角度Ｓｉは、他のパラメータに全く依存せず、常に一定となる。すなわち、図７においては、紙面上の反射点Ａ１やＡ２がどの位置にあっても、角度ｓ１とｓ２は常に等しくなる。
【００６４】
図８には、上記説明した原理による定着画像濃度センサ１０の実際の出力特性を示した。横軸ａは紙面変動距離であり、縦軸Ｖは光電変換素子の出力である。図から理解されるように、センサ出力は紙面変動量が数ｍｍの間で略一定となる平坦部を有しており、紙面変動量が数ｍｍ程度あっても、出力の変化量は△Ｅ≦３相当である０．２％以下に抑えられている。
【００６５】
次に、図９を参照してレンズ幅が有限である場合を説明する。センサ出力がもっとも制約を受けると考えられるのは、レンズ光軸に垂直な方向に対してである。反射点位置がレンズ幅よりも外側にあると、反射光は集光レンズ１４のエッジでけられるので、受光素子１６に到達する光量が減少する。また、光量が一定となる反射光はレンズ光軸に対して片側で角度ｓだけ広がって集光レンズ１４に入射するため、この広がりを見込む必要がある。これにより、出力が一定になる反射点位置範囲ｔは以下のように示すことができる。
【００６６】
ｔ≦ｕ−２ｄ
ここで、ｕは集光レンズ１４のレンズ幅、ｄは角度ｓで広がった反射光の集光レンズ１４の位置における幅である。但し、幅ｄの値は受光素子１６や集光レンズ１４の仕様により決まる数字で、一般的にはレンズ幅ｕの１／１０以下であるため、反射点位置範囲は基本的に集光レンズ１４のレンズ幅で決定される。この条件を満たすためには、レンズ幅ｕに比べて十分小さい範囲内に反射点、すなわち照射光のスポットエリアを設定すれば良い。
【００６７】
ここで、光源として可視光のＬＥＤを用いることにより、低コストかつ小型のセンサを得ることができるが、読取精度の要求レベルが高くなるのに伴い、ＬＥＤの発光波長ばらつきによる影響が無視できなくなる。カタログ等によれば、ブルーやグリーンのＬＥＤの場合、ビーク波長で約２０nm程度のばらつきを有している。また、メーカー側で予め波長を分類したＬＥＤを入手できたとしても、約１０mm程度はばらつくことがわかっている。図１１には、ブルーＬＥＤの発光スペクトルのばらつきを示した。このように、実際に入手可能なＬＥＤの発光スペクトルは、ばらつきを有している。
【００６８】
次に、発光スペクトルのばらつきによるセンサ出力の影響を説明する。一般的に、分光学的な観点から反射型光学センサの出力は、光源の発光スペクトル、対象物の反射スペクトル、及び受光部の分光感度を各波長毎に掛け合わせ、それらを波長に関して積分することによって得られることが知られている。これらの各スペクトルの関係を図１２に示す。ここで、光源はブルーＬＥＤ、対象物はイエロー単色のハイライト・ミッド・シャドーの各濃度パッチ、受光部はＳｉフォトダイオードである。
【００６９】
このとき、対象物であるイエローパッチの反射スペクトルは、理想とは異なり補色領域においても緩やかに変化している。このため、本来補色であるはずのブルーの発光スペクトル領域においても、反射スペクトルカーブが勾配を有しているため、その掛け合わせによって得られるはずであるセンサ出力値は発光スペクトルの波長方向のずれ（例えばピーク波長のずれ）に影響を受けることになる。
【００７０】
このように、ＬＥＤは発光ばらつきを有しているため（図１１参照）、同色であっても異なるＬＥＤのもとでは同じ濃度や色のパッチを読取ってもセンサ出力値が変動する。すなわち、センサ間出力差（機差）を生じることになる。機差の程度としては、図１１に示したばらつきに対し、センサの反射率として最大で５％以上のばらつきを示すことになる。これは色差△Ｅで１０以上に相当する値である。
【００７１】
また、この機差量は読取対象であるパッチ（対象物）の濃度に依存して変動するため、一律に補正することが難しい。これは、発光スペクトル領域におけるパッチ反射スペクトルのカーブ形状が濃度ごとに微妙に異なることに起因しており、機差への影響の度合いも濃度ごとに変化するためである。
【００７２】
このように、複雑な挙動を示す出力ばらつきを補正することは容易ではない。そこで、本実施の形態では、出力ばらつきの補正を、第１段階として、センサ出力のばらつき度合いを正確かつ簡便に検知すること、第２段階として、検知したばらつき度合いに応じてセンサ出力補正を行うこと、の２段階に分けて段階的に行っている。以下、説明を簡単にするため、ブルーＬＥＤを用いてイエローのパッチを読取る場合についての具体例を説明する。なお、ブルーＬＥＤを用いてイエローのパッチを読取る場合を説明するが、他のＬＥＤや他のパッチに適用できることはいうまでもない。
【００７３】
図１には、出力ばらつきの補正処理の流れをフローチャートとして示した。図１では、段階的に行う出力ばらつきの補正について、第１のセンサ出力のばらつき度合いを正確かつ簡便に検知することを初期校正によるばらつき検知として示し（図１のステップ１００〜１１０）、第２にのばらつき度合いに応じてセンサ出力補正を行うことをセンサ出力補正として示した（図１のステップ１１２〜１１８）。
【００７４】
図１のステップ１００では、検知用校正板であるイエローパッチを読み取って出力値Ｒ（Ｙｃ）を得て、次のステップ１０２で比較用校正板であるグレーパッチを読み取って出力値Ｒ（Ｇｃ）を得る。次のステップ１０４では、ステップ１００及び１０２で得た出力値の出力差から初期時点での反射率差△Ｒを求める。
【００７５】
この反射率差△Ｒの値をこのまま絶対値として保持した場合には、ＬＥＤ光量や回路ゲインなどの経時変化によってセンサ出力レベルが初期値から変化する場合がある。そこで、次のステップ１０６では白色用紙などの常時読取り可能な標準白色板の反射率を読み取って出力値Ｒ（Ｗ）を得る。そして次のステップ１０８では、上記ステップ１０４で求めた反射率差△Ｒの値を、ステップ１０６で読み取った標準白色板の反射率値（出力値Ｒ（Ｗ））に対する相対比率（△Ｒ／Ｒ（Ｗ））として求め、次のステップ１１０においてその相対値（△Ｒ／Ｒ（Ｗ））をメモリに保持する。すなわち、反射率差△Ｒの値を、白色用紙などの常時読取り可能な標準白色板の反射率値に対する相対比率としてメモリに保持する。
【００７６】
次のステップ１１２では、サンプル画像（本実施の形態ではイエローパッチ）を読み取って出力値Ｒ（Ｙｓ）を得る。次のステップ１１４では、白色用紙などの標準白色板の反射率を読み取って現時点における出力値Ｒ’（Ｗ）を得る。そして、次のステップ１１６において、上記ステップ１１０で保持した相対値を読み出し出力値Ｒ’（Ｗ）に乗算することによって、反射率差△Ｒを復元する。すなわち、機差補正を行う場合には、その時点で用紙白などの標準白色板の反射率値である出力値Ｒ’（Ｗ）を検知して、これにメモリ内に保持した相対値である相対比率（△Ｒ／Ｒ（Ｗ））の値を掛けてやれば変動を相殺することができる。これは、一般的に、ＬＥＤの発光原理が半導体におけるキャリアのバンド間遷移によることから考えると、光量変化に比べると発光スペクトルの経時変化はほとんどないものと考えられるため、相対値を保持する限り、経時的な変動は無視することができる。
【００７７】
次のステップ１１８では、上記ステップ１１６で復元した反射率差を用いてサンプル画像の読み取り値を補正する。詳細は後述するが、復元した反射率差△Ｒから全濃度域での反射率差△Ｒを求め、ステップ１１２で読み取ったサンプル画像の濃度（出力値Ｒ（Ｙｓ））に対応する反射率差△Ｒ’（Ｙｓ）を求める。そして、ステップ１１２で読み取ったサンプル画像の濃度（出力値Ｒ（Ｙｓ））から反射率差△Ｒ’（Ｙｓ）を減算することで、補正した反射率差△Ｒを求めて出力する。
【００７８】
以上の手順によって、初期校正のみによって各センサに固有の機差量を保持できるため、経時変化によらず常に適正な反射率差△Ｒの値を得ることができる。
【００７９】
上記処理を詳述すると、出力ばらつきの補正の第１段階である、ばらつき量の検知では、各濃度における理想的な反射率と実際の反射率の差△Ｒを検知する（ステップ１００〜１０４）。ここで、理想的な反射率の求め方としては、統計的に意味を有する程度の数量のＬＥＤを用いて、平均的な反射率を算出することが考えられるが、環境や測定条件によってＬＥＤ光量が変動するため測定値の出力レベルが変動する。このため、測定値の出力レベルが変動するたびに測定やデータ処理などを行わねばならず、実際の作業が膨大になり現実的でない。
【００８０】
そこで、本実施の形態では、検知用校正板であるイエローパッチの読み取りと、比較用校正板として発光ばらつきによらず常に一定のセンサ出力を示すカラーパッチを準備して、これらの読取りを行い比較する。これらの反射率の差から、発光スペクトルのばらつき度合いを検知する。
【００８１】
上記、常に一定のセンサ出力を示すためには、少なくともＬＥＤ発光スペクトル領域においてブロードな反射スペクトルを有する必要があるが、この代表的な例としてグレーパッチがある。図１３には、グレーパッチの各濃度の反射スペクトルを示した。このグレーパッチを読取る場合には、発光スペクトルのばらつきがあってもセンサ出力への影響はない。このとき、本実施の形態で用いているイエローパッチにおける理想的な反射率と同様の反射率を示すように、グレーパッチの濃度を選定しておけば、そのグレーパッチとイエローパッチを読取ったときの反射率差が△Ｒそのものとなる。この場合、短時間内に両パッチの読取りを行うことができれば、環境や測定条件による変動は無視することができるため、センサ出力のばらつき度合いを正確かつ簡便に検知することが可能となる。
【００８２】
以上により、任意の濃度（本実施形態で用いた校正板の濃度：Ｄｃ）における反射率差△Ｒ（Ｄｃ）を求めることができる。
【００８３】
しかしながら、実際の反射率差△Ｒは濃度（反射率）に依存して変動する。このため、全ての濃度（反射率）に渡って反射率差△Ｒを求めなければならないが、それらの作業を行うことは効率的でない。そこで、本実施の形態では、任意の濃度（反射率）における△Ｒ（Ｄｃ）を用いて、全ての濃度域で補正を可能にする反射率差△Ｒの導出を可能にしている。
【００８４】
図１４には、反射率差△Ｒの反射率依存性を示した。縦軸は反射率差△Ｒのピーク値を１００％とした相対値である。反射率差△Ｒは濃度（反射率）によって変化することは既に述べた。ところが、そのメカニズムから考えると、発光スペクトル領域におけるパッチ反射スペクトルの曲線形状の濃度（反射率）による変化が常に同じであれば、反射率差△Ｒの反射率依存性は変化しないはずである。すなわち、画像形成装置で同じトナーを用いている限り、反射率差△Ｒの反射率依存性には再現性があることになる。以上のことから、任意の濃度における反射率差△Ｒ（Ｄｃ）が正確に検知できれば、全ての濃度域での反射率差△Ｒを推定することができる。そこで、本実施の形態では、パッチ反射スペクトルの曲線形状を関数や多項式によって予め記憶している。従って、任意の濃度における反射率差△Ｒ（Ｄｃ）が正確に検知できれば、パッチ反射スペクトルの曲線形状から、全濃度域における反射率差△Ｒを求めることができ、補正すなわち理想の反射率値への補正が可能となる。
【００８５】
すなわち、反射率差△Ｒは反射率に対して非線型な変化を示すため（図１４）、この特性の曲線の近似式を求めておき、非線型な補正をかけることにより、出力ばらつきを略完全になくすことができる。
【００８６】
なお、この場合は用いる校正板の濃度によって、補正の効果は異なったものになる。一般的には、読取り反射率目標値が最も厳しい濃度域（例えばシャドー領域など）の校正板を用いた方がより効果的であるが、反射率差△Ｒの反射率依存は曲線形状との兼ね合いによって最適な校正板濃度を選択すれば良い。
【００８７】
上記の非線型な補正は、処理が複雑になるため、より簡便な方法として、直線近似によって補正することができる。直線近似による補正は、反射率差△Ｒの反射率依存性の曲線形状や補正目標レベルによっては有効である。
【００８８】
図１５には直線近似による補正結果を示した。ここでは、校正板として用いるイエローパッチの濃度をハイライト・ミッド・シャドーとした場合の違いも示している。この結果、濃度がミッドまたはシャドーの校正板を用いた場合に反射率機差は１％以下になることが理解される。
【００８９】
次に、校正板による反射率差△Ｒ（Ｄｃ）の検知タイミングについて説明する。ＬＥＤの光量が経時変化等によって変化することを考慮すると、機差補正を行うたびに反射率差△Ｒ（Ｄｃ）の検知を行うことが望ましい。ただし、常時この校正（反射率差△Ｒ（Ｄｃ）の検知）を行うためには、本センサがオンラインモニタあることを考えると、校正板自体はもちろん、これを読取るための機構も含めて装置内に設置する必要があり、コストやサイズに対して影響を及ぼすと考えられる。また、この校正作業によって装置自体の基本性能である画像出力の生産性に対して影響するおそれがある。従って、装置全体として考えると、機差補正として校正作業を常時行うことは好ましくない。
【００９０】
そこで、本実施の形態では、常時校正板を用いなくとも機差補正を可能にしている（ステップ１００〜１１０）。これによれば、センサの組立検査時などに校正作業を行うことにより、装置内にセンサを組込む以前に反射率差△Ｒ（Ｄｃ）の検知を行うことができるため、装置内に校正に必要な機構を設置する必要がない。
【００９１】
すなわち、初期校正作業として検知用校正板であるイエローパッチと比較用校正板であるグレーパッチの読取りを行い、これらの出力差から初期時点での反射率差△Ｒ（Ｄｃ）を求める（ステップ１００〜１０４）。反射率差△Ｒ（Ｄｃ）の値をこのまま絶対値として保持すると、ＬＥＤ光量や回路ゲインなどの経時変化によってセンサ出力レベルが初期値から変化する場合がある。そこで、この反射率差△Ｒ（Ｄｃ）の値を、用紙白などの常時読取り可能な標準白色板の反射率値に対する相対比率としてメモリに保持しておく（ステップ１０６〜１１０）。そして、機差補正を行う場合には、その時点で用紙白などの標準白色板の反射率値を検知して（ステップ１１２〜１１４）、これにメモリ内の相対値を乗算することにより（ステップ１１６）、変動をキャンセルすることができる。一般的には、ＬＥＤの発光原理が半導体におけるキャリアのバンド間遷移によることから考えると、光量変化に比べると発光スペクトルの経時変化は殆どないものと考えられるため、相対値として保持する限り、経時的な変動は無視することができる。
【００９２】
以上の手順によって、初期校正のみによって各センサに固有の機差量を保持できるため、経時変化によらず常に適正な△Ｒ（Ｄｃ）の値を得ることができる。
【００９３】
以上説明したように、本実施の形態ではセンサ出力のばらつき度合いを正確かつ簡便に検知し、検知したばらつき度合いに応じてセンサ出力の補正を行うので、小型かつ低コストなＬＥＤ素子を使用する上で避けることのできなかった、ＬＥＤ発光波長ばらつきを補正することが可能となった。
【００９４】
この結果、小型・低コストの画像モニタ用センサを用いて、センサ間出力差（機差）のない高精度オンラインモニタを行えるため、再現性良く高精度なフルカラー画像品質を維持できる画像形成装置を提供することが可能となった。
【００９５】
なお、本実施の形態では、常に一定のセンサ出力を得るカラーパッチとしてグレーパッチを用いた場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、少なくともＬＥＤ発光スペクトル領域においてブロードな反射スペクトルを有するパッチ（校正板）であればよい。
【００９６】
また、本実施の形態では、校正板としてイエローパッチを用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、出力のばらつき量を感度良く検知するために、発光スペクトル領域においてより顕著な出力差が得られるような反射スペクトル形状を示す特殊色の校正板を用いてもよい。
【００９７】
また、本実施の形態では、全濃度域の反射率差△Ｒの補正として、検知した反射率差△Ｒ（Ｄｃ）をもとに反射率に対する直線近似による線型な補正を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、検知した反射率差△Ｒ（Ｄｃ）をレベルによってクラス分けを行い、クラス毎に準備したＬＵＴにより補正を行ってもよい。また、非線型な補正を行ってもよい。
【００９８】
また、本実施の形態では、初期校正により反射率差△Ｒ（Ｄｃ）を検知した場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、コスト・スペース等に問題がなければ、常時校正または一定期間毎に校正するようにしてもよい。
【００９９】
また、本実施の形態では、光源として可視光ＬＥＤを用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、可視光以外のＬＥＤを光源に用いてもよい。
【０１００】
また、本実施の形態では、サンプル画像を用いて定着画像濃度の検知を行っているが、読み取り用のサンプル画像を予め用意することなく、画像信号等から判断するなどして、通常の出力画像を用いて定着画像濃度検知を行ってもよい。
【０１０１】
また、本実施の形態では、センサからの検知情報に基づいて、帯電量、露光量、現像バイアス中現像ロール回転数、トナー供給係数のうち少なくともいずれかの操作量により制御しているが、これ以外の操作量を用いてもよい。また、本センサからの検知情報を用いる制御対象としては、画像濃度制御用以外の制御であってもよい。
【０１０２】
また、本実施の形態では、検知した値を目標値との差異に応じた単純フィードバック制御を行っているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これ以外の制御方法、すなわちファジー制御やニューロ制御、また学習推論型制御などの制御方法であってもよい。
【０１０３】
また、本実施の形態では、色変換マトリクスの変換係数を補正することより色変換処理を制御しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これ以外の方法として、例えば各色の階調性制御により補正を行つてもよい。
【０１０４】
また、本実施の形態では、用途として本センサからの検知情報を用いて何らかの制御を行っているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これ以外の用途、例えば判断や警告表示等であってもよい。
【０１０５】
また、本実施の形態では、画像形成として静電転写方式を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の画像形成方式すなわちインクジェット方式、感熱フィルム方式などであってもよい。
【０１０６】
以上説明したように、本実施の形態では光軸光路の位置関係を最適化するための機構を設けることによって、低コストなＬＥＤ素子を使用する上で避けることのできなかった、光源の発光スペクトルのばらつきを補正することが可能となった。
【０１０７】
この結果、小型・低コストの画像モニタ用センサを用いて、上下変動する搬送中の用紙上濃度パッチに対して非接触で高精度のオンラインモニタを行えるため、再現性良く高精度なフルカラー画像品質を維持できる画像形成装置を提供することができる。
【０１０８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、検知手段によって受光素子の出力のばらつき度合いを正確かつ簡便に検知し、検知したばらつき度合いに応じて補正手段が受光素子の出力を補正するので、小型かつ低コストな光源を使用する上で避けることのできない発光波長ばらつきを補正することが可能となった。これにより、ＬＥＤ等の発光ダイオードを光源として用いた場合にもセンサ間出力差（機差）のない高精度オンラインモニタを行えるため、センサの小型化・低コスト化が可能となった。
【０１０９】
また、小型・低コストの光量測定用センサを画像形成装置内の画質制御用画像モニタとして用いることによって高精度のオンラインモニタを行えるため、再現性良く高精度なフルカラー画像品質を維持できる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態における、出力ばらつきの補正処理の流れを示すフローチャートである。
【図２】 本実施の形態における画像形成装置における画像出力部の概略構成を示すブロック図である。
【図３】 本実施の形態における画像形成装置の画像制御部を含めた全体ブロック図である。
【図４】 複数のセンサブロックを備えた定着画像濃度センサの概略構成を示すブロック図である。
【図５】 トナー単色のカラーパッチとセンサとの組み合わせの説明図である。
【図６】 イエロー・マゼンタ・サイアンの各カラーパッチの反射スペクトル、及びＲＧＢ各色のＬＥＤ発光スペクトルの関係を示す特性図である。
【図７】 定着画像濃度センサ周辺の光学系の原理説明図である。
【図８】 定着画像濃度センサによる測定結果を示す線図である。
【図９】 定着画像濃度センサにおける照射領域範囲の説明図である。
【図１０】 本実施の形態にかかる定着画像濃度センサの概略構成を示すブロック図である。
【図１１】 ブルーＬＥＤの発光スペクトルのばらつきを示す線図である。
【図１２】 光源の発光スペクトルと対象物の反射スペクトルと受光部の分光感度の関係を示す線図である。
【図１３】 グレーパッチ各濃度の反射スペクトルを示す線図である。
【図１４】 反対率差（△Ｒ）の反射率特性を示す線図である。
【図１５】 反射率差（△Ｒ）の直線近似によるセンサ出力ばらつき補正結果を示す線図である。
【符号の説明】
１０ 定着画像濃度センサ（光量測定装置）
１２ ＬＥＤ（光源）
１４ 集光レンズ
１８ フォトダイオード（受光素子）
５６ 画像制御部（検知手段、補正手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light quantity measuring apparatus and a color image forming apparatus, and in particular, a light quantity measuring apparatus for irradiating a target with spot light from a light source and condensing the reflected light on a light receiving element by a condenser lens, The present invention also relates to a color image forming apparatus including a light quantity measuring device.
[0002]
[Prior art]
Network printers as image output devices are rapidly spreading due to advances in network technology centering on computers. In particular, along with the colorization of output images, development of color printers has become active in recent years, and demands for improving the stability and stability of color image quality and making color image quality uniform among multiple color printers have increased. It is coming. Recently, regarding color reproducibility, high stability is required regardless of installation environment, changes with time, and machine differences.
[0003]
In general, the sensitivity to human color differences is extremely high. For example, even if the images are not adjacent in terms of time and distance, the color difference of the images to be compared is L^*a^*b^*It is known that a color difference ΔE = 5 in a color system is identified regardless of the observer or the situation, and it is necessary to have a color difference ΔE = 3 (color difference recognition limit) to make the difference unrecognizable. (D. H. Alman, R. S. Berns, G. D. Snyder and W. A. Larsen, Performance ttesting of Color-Difference Metrics Using a Color Tolerance Dataset, COLOR research and application, vol. 14, Number 3 , June 1989).
[0004]
For this reason, if the target level of image reproducibility is to be set below the human color difference recognition limit, the required value for the image forming apparatus becomes very high, ie, the color difference ΔE = 3 or less.
[0005]
However, as is well known, in the conventional electrophotographic method, each process is unstable, and it is difficult to meet the required value of a color difference ΔE = 3 or less. This is because, in the first place, the electrophotographic method uses an electrostatic phenomenon, so the image of the apparatus itself depends on environmental conditions such as temperature and humidity, and processing material conditions such as deterioration over time of the photoconductor and developer. This is because the output state varies and the image reproducibility varies.
[0006]
For this reason, in an image forming apparatus using an electrophotographic system, feedback control is performed to keep the image density optimal. In general feedback control, the density reproduction status and environmental conditions in the device are monitored by density patches to determine the error from the target density, and this is multiplied by the feedback gain to set the control actuator setting value correction amount. Calculated. For example, JP-A-1-169467 discloses that a desired image density is obtained by measuring density patches and controlling exposure conditions and development bias conditions.
[0007]
As the density patch, an unfixed toner image density patch after the development process or an image density patch after the fixing process formed on a recording medium such as paper is used. The toner image density patch is used because, for example, it is easier to create and erase a developed image compared to a transfer image and a fixed image created on a sheet, but the correlation between the toner image density patch and the fixed image density is used. Although it is high, it is difficult to detect the influence of fluctuations in the transfer process and the fixing process, which are subsequent processes.
[0008]
On the other hand, the fixed image density patch is a fixed image itself that is finally obtained by the user as an image form, and the image quality can be evaluated including factors of variation in the transfer process and the fixing process. As an example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 62-296669, 63-185279, and 5-199407 have an image reading unit incorporated in the main body of the apparatus for monitoring the fixed image density. The technology to be used is disclosed.
[0009]
However, in the fixed image density monitor, in order to detect the image, the user himself has to perform the operation of returning the output image once to the image reading unit and reading it again, which is a problem for daily image quality management. It was annoying. Further, in the case of an image forming apparatus that does not include an image reading unit such as a printer, an image cannot be detected in principle.
[0010]
Therefore, the present applicants have proposed a color image monitor sensor as means for enabling on-line output image monitoring after the fixing process (Japanese Patent Laid-Open No. 9-171279). This sensor is a blue (B), green (G), or red (R) light emitting diode (visible light LED, hereinafter, corresponding to each toner color of yellow (Y), magenta (M), and cyan (C). LED) is used as a light source, and reflected light from an output image is received by a photodiode.
[0011]
In general, it is said that the emission spectrum of an LED has a narrower band than that obtained by RGB filter or the like, and it is difficult to spectrally divide the entire color gamut with high accuracy. However, as a sensor usage condition, the monitor output image is formed as a single color toner patch such as YMC, and is limited to the detection of the density of each single color toner. Therefore, it is possible to provide a monitor sensor that is far more advantageous in terms of cost and size than the conventional color sensor and that is necessary and sufficient in terms of performance.
[0012]
However, when the output image is to be monitored online on the image forming apparatus, the measured surface of the output sheet as the target image forming medium is moved up and down, that is, in the direction perpendicular to the traveling direction of the sheet. Fluctuations can be a problem, and accurate measurement may not be possible. This is to prevent damage to the image due to contact and to eliminate an additional mechanism around the monitor sensor when the on-paper density patch to be detected is monitored using the image monitor detection means. This is because it is necessary to monitor the detection means and the detection target in a non-contact manner.
[0013]
By the way, when measuring a measurement surface that fluctuates up and down using an optical system that combines a light source, a lens, and a light receiving element (photoelectric conversion element) in a normal optical sensor, for example, the paper surface fluctuates by about 1 mm up and down. Even in this case, it is known that the output of the light receiving element changes by about 15%. If there is such an output fluctuation, it is difficult to detect a minute difference between the density patches on the paper to be detected.
[0014]
For this reason, the present applicants receive the reflected light on the paper surface with a photoelectric conversion element installed at the focal position of the lens, and in an area satisfying a specific condition, the output does not depend on the variation in the optical axis direction of the paper surface. Has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 10-175330). By combining this technology with a color image monitor sensor using an LED, a highly accurate non-contact online image monitor can be realized.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, the final required level of color reproduction accuracy, that is, the color difference needs to be less than the color difference recognition limit (ΔE ≦ 3), and at such an extremely high level, the reading accuracy with respect to the monitor sensor becomes more severe. By the way, it is known that if the required level of color difference is distributed to each factor and converted into the reflectance accuracy of the sensor, a reflectance reading accuracy of 1% or less is required.
[0016]
There are various factors that cause the reading error of the sensor, but as the required level of reading accuracy increases, variations in the wavelength of the sensor light source (for example, LED element) cannot be ignored. A general-purpose LED element has a variation in emission spectrum due to its manufacturing process. This variation in the emission spectrum is unavoidable when using an LED element, which is a great merit because of its low cost.
[0017]
Suppression of variation in emission spectrum is achieved by sorting LED elements, but the cost of the LED elements greatly increases due to the enormous labor for sorting and the extremely low yield. Therefore, it is not preferable.
[0018]
In order to solve this problem, an LED element in which a colored glass is incorporated in a mold resin has been devised (see JP-A-8-162676). In this technique, since the colored glass functions as a band-pass filter, the half width of the emission spectrum is narrowed and the color purity is improved. However, absorption filters such as colored glass and gelatin filters are limited in wavelength selection, that is, in the wavelength range, have poor controllability, and are limited in permeability and durability. Reading accuracy cannot be obtained.
[0019]
By the way, there is an optical filter known as an interference-type bandpass filter excellent in wavelength selectivity and half-width controllability. Even in this interference-type bandpass filter, the center wavelength has a variation of several nm to 10 nm. ing. Therefore, the variation cannot be eliminated.
[0020]
In addition, it is possible to reduce the variation in wavelength range by narrowing the transmission band due to the half-value width by using an interference type bandpass filter, but the sensor output level is reduced due to the decrease in the amount of light due to the narrowing of the transmission band. Since SN decreases, SN deteriorates. As a result, even if the variation can be suppressed to some extent, the noise component other than the variation increases, so the accuracy cannot be increased.
[0021]
Furthermore, if an optical filter is added, the total cost required for the sensor increases, so that an increase in cost cannot be avoided.
[0022]
The present invention has been made in view of the above facts, and an object of the present invention is to provide a small and low-cost light amount measuring apparatus and a color image forming apparatus using the same.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
The present inventor has arrived at the present invention in order to maintain a high-precision full-color image quality with good reproducibility. In the present invention, a small and low-cost image monitor sensor is used to move the sheet up and down. It is an object of the present invention to provide a light amount measuring device capable of performing non-contact and high-precision on-line monitoring with respect to a density patch on paper, and a color image forming apparatus using the same.
[0024]
  The light quantity measuring apparatus of the present invention is a light quantity measuring apparatus for measuring a light quantity by detecting reflected light from an object irradiated with light from a light source by a light receiving element, based on each of reflected light quantities from a plurality of objects. Detecting the output variation of the light receiving element corresponding to the wavelength variation of the emission spectrum of the light sourceAnd calculating means for obtaining a relative value between the detected output variation amount and a predetermined standard detection amount.Detection means;Output variation obtained by detecting the amount of reflected light from a predetermined standard object and restoring the amount of output variation to the amount of output variation detected by the detecting means using the amount of reflected light and the relative value.Correction means for correcting the output value of the light receiving element based on the amount so as to be an output value by light irradiation of a reference emission spectrum of the light source.
[0025]
  According to another aspect of the present invention, a light quantity measuring apparatus irradiates an object with spot light from a light source, and condenses reflected light from the object on a light receiving element provided at a focal position of the condenser lens by a condenser lens. Then, in the light amount measuring apparatus that measures the light amount, the output variation of the light receiving element corresponding to the wavelength variation of the emission spectrum of the light source is detected based on each of the reflected light amounts from the plurality of objects.And calculating means for obtaining a relative value between the detected output variation amount and a predetermined standard detection amount.Detection means;Output variation obtained by detecting the amount of reflected light from a predetermined standard object and restoring the amount of output variation using the amount of reflected light and the relative value.Correction means for correcting the output value of the light receiving element based on the amount so as to be an output value by light irradiation of a reference emission spectrum of the light source.
[0026]
The light quantity measuring apparatus of the present invention measures the quantity of light by detecting reflected light from an object irradiated with light from a light source with a light receiving element. The light quantity measuring device according to another aspect of the invention is a light receiving element provided at a focal position by a condenser lens for reflecting light reflected from an object by light irradiated by a light source as a configuration for stably receiving a reflected light quantity. The amount of light can be measured by condensing the light. In these objects, the amount of reflected light differs depending on the density of the object. Therefore, the detection means detects the output variation of the light receiving element corresponding to the wavelength variation of the emission spectrum of the light source based on each of the reflected light amounts from the plurality of objects. Each light source has an emission spectrum, and each has a wavelength variation. For this reason, even if the light quantity is the same, output variations occur in the light receiving element due to wavelength variations. Therefore, the amount of light reflected from the object varies depending on the wavelength variation of the emission spectrum of the light source. In this case, a standard or reference output should be obtained for a standard or reference emission spectrum. Therefore, the difference from the standard or reference output is the output variation of the light receiving element corresponding to the wavelength variation, and this is detected. Since the output variation of the light receiving element is detected, the correction unit corrects the output value of the light receiving element so as to be an output value by light irradiation of the reference emission spectrum of the light source. That is, the degree of variation in the output of the light receiving element is detected, and the output value is corrected according to the detected degree of variation. As a result, even if the light source has a wavelength variation in the emission spectrum, this can be corrected, and an output value independent of the wavelength variation in the emission spectrum can be obtained.
[0027]
In the light quantity measuring apparatus of the present invention, a light emitting diode can be used as the light source. The light source plays a major role in the light quantity measuring device. For example, it is conceivable to irradiate light with high accuracy using an expensive light source in order to measure with high accuracy. However, using an expensive light source increases the cost of the light quantity measuring device. In the present invention, since the wavelength variation of the emission spectrum of the light source can be corrected, an inexpensive light emitting diode can be adopted, and the light quantity measuring device can be reduced in cost. Since the correction amount corresponding to the wavelength variation can be detected, the output difference between sensors (that is, the machine difference) due to the wavelength variation of the emission spectrum that cannot be avoided when using a small and inexpensive light emitting diode is corrected. be able to. As a result, even when a light emitting diode such as an LED is used as the light source, it is not necessary to consider the output difference (machine difference) between the sensors.
[0028]
As the light source, at least one kind of visible light emitting diode among red, green and blue visible light emitting diodes can be adopted. The light emitting diode has a narrow emission spectrum compared to the spectrum using an RGB filter or the like, but is easily available and easily specifies the wavelength band. Therefore, if it is limited to density measurement, that is, light quantity measurement, it can be used as a necessary and sufficient light source in terms of performance. Further, by using a plurality of different visible light emitting diodes, the wavelength band of the light source can be widened, and more stable light can be obtained. Furthermore, when there are a plurality of colors of the object, a light source suitable for the color of the object can be obtained by making the wavelength band of the light source correspond to each color, that is, according to the wavelength band.
[0029]
Further, a photodiode or a phototransistor can be used for the light receiving element. Photodiodes and phototransistors are easy to obtain and it is easy to obtain an output value corresponding to the amount of light. Therefore, if it is limited to density measurement, that is, light quantity measurement, it can be used as a light receiving element that is necessary and sufficient in terms of performance.
[0030]
In the light quantity measuring apparatus of the present invention, the output variation of the light receiving element can be detected by using calibration plates with different densities as the plurality of objects as the detection means. In order to detect output variations, it is preferable that an object is specified. Therefore, if calibration plates with different densities are used as a plurality of objects, the output variation of the light receiving element can be detected from the difference in the amount of reflected light, and the output value of the light receiving element can be corrected according to the detected degree of variation. Thus, an output value that does not depend on wavelength variation of the emission spectrum can be obtained. The calibration plate can include a detection calibration plate and a comparison calibration plate.
[0031]
At least one of the calibration plates can be a calibration plate of a color that does not depend on the wavelength of at least the wavelength region of the emission spectrum of the light source. The output of the light receiving element can be stably obtained without depending on the wavelength by the calibration plate of the color independent of the wavelength. Examples of color calibration plates that do not have wavelength dependence on the amount of reflected light include gray density objects such as gray patches. If this gray patch is used, the amount of reflected light corresponding to the density can be obtained without substantially depending on the wavelength of the emission spectrum of the light source. Therefore, this can be used as a reference calibration plate.
[0032]
Further, at least one of the calibration plates may be a calibration plate having a color dependent on a wavelength region of at least the emission spectrum of the light source. The output of the light receiving element corresponding to the wavelength region of the emission spectrum of the light source can be obtained by the calibration plate of the color depending on the wavelength. The light source generally has an emission spectrum that is in an arbitrary wavelength region. By using a calibration plate in a wavelength region (for example, a complementary color region) corresponding to the wavelength region, variation in the emission spectrum of the light source may appear significantly. Therefore, by using a calibration plate with a wavelength-dependent color in the wavelength region of the emission spectrum of the light source as the calibration plate, the output of the wavelength-dependent light receiving element can be obtained, which is more in line with variations in the emission spectrum of the light source. Correction is possible.
[0033]
The detection means may further include a calculation means for obtaining a relative value between the detected output variation amount and a predetermined standard detection amount. The detection means can detect the output variation of the light receiving element corresponding to the wavelength variation of the emission spectrum of the light source from the amount of light reflected from the object, but since the output variation is unique to the light source, Applicable. For this purpose, it is preferable to relatively use output variations. Therefore, if the relative value between the detected output variation amount and the predetermined standard detection amount is obtained by the calculation means, the correction can be easily made only by detecting the object corresponding to the standard detection amount.
[0034]
  In this case, it is preferable that the detection unit further detects a predetermined standard plate, and the calculation unit calculates the detection amount of the standard plate as a standard detection amount. That is, the predetermined standard detection amount is obtained by further detecting the standard plate. Thus, it is not necessary to set the standard detection amount in advance, and the detection can be performed only by detection.
The correction means can use a standard white plate as the standard object.
[0035]
  The light quantity measuring device of the present invention is the above-mentionedRelative valueStorage means for storing, and the correction means stored in the storage meansRelative valueCan be corrected based on That is, the output variation amount detected in advance is held, and the output variation amount during the correction operation can be calculated based on this. In this way, the detected amount of output variation once detected can be reused.
[0036]
The correction unit includes an estimation unit that estimates an output variation amount in another density region from an output variation amount detection result at a predetermined concentration, and an estimation correction unit that corrects the output value based on the estimation result. be able to. Although detection by the amount of reflected light depends on the concentration of the object, it is complicated to prepare a large number of the concentrations. On the other hand, the density characteristic, which is the relationship between density and the amount of reflected light, can be measured in advance and has a constant distribution. For this reason, the estimation means can estimate the output variation amount in another concentration range from the detection result of the output variation amount at the predetermined concentration. The estimation correction unit corrects the output value based on the estimation result, so that an output value that does not depend on the wavelength variation of the emission spectrum can be obtained from the output variation amount at a small concentration.
[0037]
  SaidEstimatedThe correction means can be set to a predetermined linear characteristic or non-linear characteristic.Therefore estimatecan do. As described above, the concentration characteristic can be measured in advance and becomes a constant distribution. However, the distribution can be reduced by approximating the linear characteristic, and can be reduced by approximating the non-linear characteristic. Delicate correction can be performed.
[0038]
If the light quantity measuring device is used, an easy and low-cost color image forming apparatus can be obtained. Specifically, in a color image forming apparatus that detects an output color image and controls the formation condition of the color image according to the detection result, the color image is converted into a plurality of color materials based on the formation condition. An image forming unit formed by the method, a light amount measuring device as described above, a detection unit that detects a light amount of a sample image using at least any one of the plurality of color materials, and according to the detection result And control means for controlling the formation conditions.
[0039]
In a color image forming apparatus, a color image is formed by an image forming unit using a plurality of color materials based on formation conditions. This forming condition is determined by detecting a color image and is controlled by the control means. The control unit controls the formation conditions according to the light amount of the sample image using at least one of the plurality of color materials detected by the detection unit including the light amount measuring device. Therefore, it is possible to provide an image forming apparatus capable of maintaining high-precision full-color image quality with high reproducibility.
[0040]
In this case, the detection means can be provided downstream of the final process of the image forming means. By doing so, the output color image itself can be easily used.
[0041]
Further, the image forming means can form the color image by using at least one of cyan, magenta, yellow, and black as a color material. The calibration plate may use at least one of the color materials.
[0042]
Further, the detection means may include a selection means that selects the correction corresponding to the color material.
[0043]
Thus, in the present invention, by providing a detecting means for accurately and simply detecting the variation degree of the output of the light receiving element, and a correcting means for correcting the output of the light receiving element according to the detected degree of variation, The output variation of the light receiving element is corrected. As an example, the calibration plate can be read using a single color toner patch and a gray patch, respectively, and the amount of variation from the ideal reflectance value can be detected from the output difference between them. Can be detected. This makes it possible to correct an output difference (machine difference) between sensors caused by variations in LED emission wavelength, which is unavoidable when using LED elements in a small size and at low cost. As a result, even when a light-emitting diode such as an LED is used as a light source, high-accuracy online monitoring without sensor output difference (machine difference) can be performed, so that the sensor can be reduced in size and cost.
[0044]
Further, since the machine difference can be corrected only by the initial calibration, it is not necessary to provide a calibration plate or a calibration mechanism in the apparatus, and the influence on the productivity of image output can be eliminated. As a result, the entire image forming apparatus can be reduced in size and cost.
[0045]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, the present invention is applied to an image forming apparatus.
[0046]
FIG. 2 shows a main part of the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention, and particularly shows a schematic configuration of an image output unit image output terminal (hereinafter referred to as an image output unit IOT) using an electrophotographic method. It was. The image forming apparatus according to the present embodiment includes an image output unit IOT and a fixed image density sensor 10. The image output unit IOT includes a laser output unit 30, a developing device 32, a transfer device 34, a cleaner 36, and a scorotron charger. 38, a fixing device 40, and a photoreceptor 42 are provided.
[0047]
Next, an image forming procedure in the image output unit IOT will be described. First, an original image signal input from an input unit 50 (FIG. 3) that is read by an image reading device (not shown) such as a scanner or created by an external computer or the like (not shown) is converted into an image. Appropriate processing is performed by a processing unit (not shown). The input image signal obtained as a result is input to the laser output unit 30 and modulates the laser beam. In this way, the laser beam modulated by the input image signal is raster-irradiated on the photoconductor 42.
[0048]
The photoreceptor 42 is uniformly charged by the scorotron charger 38, and when the uniformly charged photoreceptor 42 is irradiated with laser light, an electrostatic latent image corresponding to the input image signal is formed on the surface. The The electrostatic latent image is developed with toner by the developing device 32, and the toner image developed by the transfer device 34 is transferred onto the paper P and fixed by the fixing device 40. Thereafter, the photosensitive member 42 is cleaned by the cleaner 36, and one image forming operation is completed. The fixed image density sensor 10 is installed on the downstream side of the fixing device 40 and detects the image density after fixing.
[0049]
Next, based on the detection result of the fixed image density sensor 10, a process of obtaining desired image quality by controlling the operation amount such as the charge amount, the exposure amount, the developing bias, the developing roll rotation speed, the toner supply coefficient, A description will be given together with a block diagram of a main part related to the control of the image forming apparatus of FIG.
[0050]
As shown in FIG. 3, the image forming apparatus has a CPU 66 for overall control of the inside of the apparatus. The image forming apparatuses are functionally classified into an image control unit 56 and an image output unit 68. The image control unit 56 includes a color conversion control unit 60, an image density control unit 62, and a reference image signal generation unit 64, and the image output unit 58 includes a control unit 58A and a mechanism unit 58B. The control unit 58A of the image output unit 58 includes a color conversion processing unit 68, a light amount controller 70, a development controller 72, and a grid power source 74. The mechanism unit 58B includes a laser output unit 30 that functions as an exposure unit, and a development unit. The charger 32 and the charger 38 are included.
[0051]
The color conversion control unit 60 is for correcting and controlling the conversion coefficient of the color conversion matrix for the input image signal input from the input unit 50. The image density control unit 62 is for controlling operation amounts such as a charge amount, an exposure amount, a developing bias, a developing roll rotation speed, and a toner supply coefficient. The reference image signal generator 64 is for generating a predetermined reference image signal. The color conversion processing unit 68 converts an input image signal into an output image signal using a color conversion matrix based on conversion coefficients. The light amount controller 70 converts the output image signal into a laser on / off signal that is pulse width modulated in accordance with the pixel value, and the laser on / off signal is output to the laser output unit 30 that is an exposure unit. That is, the light amount controller 70 is for controlling the light amount of the laser light emitted from the laser output unit 30. The development controller 72 is for controlling the development bias, the development roll rotation, the toner supply amount, and the like. The grid power source 74 is for controlling the grid voltage of the scorotron charger 38.
[0052]
An example of the control operation of the image forming apparatus will be described. First, in response to an instruction from the image density control unit 62, a reference image signal is output from the reference image signal generation unit to the image output unit 58, and a color patch of each color is formed on the paper P as a sample image. Next, the fixed image density of the color patch is measured by the fixed image density sensor 10, and the detected value is sent to the image density control unit 62. In the image density control unit 62, according to the difference between the measured fixed image density and the fixed image density target value of the reference image previously stored in the memory, the charge amount, the exposure amount, the developing bias, the developing roll rotational speed, the toner A desired image quality can be obtained by controlling the image output unit 58 using at least one of the operation amounts of the supply coefficients.
[0053]
Further, the conversion coefficient of the color conversion matrix is fed back to each conversion processing unit according to the difference between the measured fixed image density and the fixed image density target value of the reference image (reference pattern) in the memory 52 in advance. It is also possible to obtain a desired image quality by correcting.
[0054]
Next, the fixed image density sensor 10 will be described. In the present embodiment, the fixed image density sensor 10 includes four sets corresponding to each toner single color (for example, yellow, magenta, cyan, and black). As shown in FIG. 5, the fixed image density sensor 10 is composed of sensor blocks each having LEDs 12B, 12G, 12R, and 12K, a condenser lens (not shown), and photodiodes 18B, 18G, 18R, and 18K. When the density patch of each color is made to correspond to each toner single color to form a yellow patch 24Y, a magenta patch 24M, a cyan patch 24C, and a black patch 24K, the light source color (light source spectrum) of the LED 12 is a complementary color of each toner single color, that is, blue, green If it is red, each color density detection accuracy can be improved.
[0055]
An example of the sensor block corresponding to these density patches is one attached to a block attachment member 10P as shown in FIG. The sensor block 10B includes an LED 12B, a condenser lens 14B, and a photodiode 18B. The sensor block 10G includes an LED 12G, a condenser lens 14G, and a photodiode 18G. The sensor block 10R includes the LED 12R and the condenser lens 14R. The sensor block 10K includes an LED 12K, a condenser lens 14K, and a photodiode 18K. The block mounting member 10P is provided with a plurality of (four) elongated holes 25 widened in the direction perpendicular to the paper P (in the direction indicated by the arrow H in FIG. 4), and the fixed image density sensor 10 is generally adjusted up and down (Moving in the direction of arrow H in FIG. 4) is possible, and the individual sensor blocks 10B, 10G, 10R, and 10K can also be adjusted by the long holes 26.
[0056]
Since these sensor blocks have substantially the same configuration, in the following description, a sensor block for one color will be described as a fixed image density sensor 10 unless otherwise specified. In this case, the description will be made by omitting the alphabetic part of the code.
[0057]
FIG. 10 shows a schematic configuration of the fixed image density sensor 10 for one color. The fixed image density sensor 10 includes an LED (light emitting diode) 12, and a sample image 25 having a color patch 24 formed on the surface thereof is located on the emission side. The LED 12 is preferably tilted 45 degrees with respect to the sample image 25. The condenser lens 14 and the photodiode 18 are located on the reflection side of the color patch 24 by the LED 12, and the photodiode 18 reflects the reflected light from the surface of the color patch 24 of the sample image 25 through the condenser lens 14. Receive light. The photodiode 18 includes a light receiving element 16 that substantially receives light inside the casing.
[0058]
The fixed image density sensor 10 corresponds to the light amount measuring device of the present invention, the color patch 24 corresponds to the object of the present invention, the photodiode 18 corresponds to the light receiving means of the present invention, and the LED 12 corresponds to the light receiving means of the present invention. It corresponds to a light source. A part of the configuration of the image control unit 56 corresponds to a part of the correction unit and the detection unit of the present invention.
[0059]
FIG. 6 shows the relationship between the density patch and the light source spectrum. In principle, the light source for the black patch may use any light source color of blue, green, red, or white. In the present embodiment, a red LED having a high sensitivity of the light receiving element and relatively inexpensive is employed. doing.
[0060]
Here, the principle that the sensor output becomes constant without depending on the variation amount even when the medium such as the paper surface P is displaced will be described. This principle is also described in detail in JP-A-10-175330.
[0061]
As shown in FIG. 10, the light emitted from the LED 12 is almost completely diffusely reflected on the surface of the density patch 24 on the paper P. These reflected lights are incident on the light receiving element 16 of the photodiode 18 behind the condenser lens 14 via the condenser lens 14. Here, by providing the light receiving element 16 at the position of the rear focal plane of the condenser lens 14, only light rays within a specific angle range with respect to the lens optical axis direction are received among the reflected light from the density patch 24. Incident on the element 16. Since the angle of the specified incident light beam does not depend on the distance between the condenser lens and the paper surface, the amount of reflected light from the density patch is always kept constant.
[0062]
FIG. 7 shows a basic principle diagram. In the figure, the center of the condenser lens 14 is O, the front focal point is Fa, the rear focal point is Fb, the front focal length is fa, the rear focal length is fb, the end point of the light receiving element is C, and the Fb-C distance is r. For convenience, it is assumed that the condenser lens 14 has no aberration, the thickness is zero, and the width is infinite.
[0063]
Here, a point Bi (i = 1) is reflected from the reflection point Ai (i = 1, 2, 3,...) In the density patch 24 on the paper surface and imaged on the imaging surface through the condenser lens 14. , 2, 3, ...). In this case, at the reflection point Ai, the angle Si formed between the light beam passing through the end point C of the light receiving element 16 and the light beam passing through the rear focal point Fb does not depend on other parameters at all and is always constant. That is, in FIG. 7, the angles s1 and s2 are always equal regardless of the position of the reflection points A1 and A2 on the paper.
[0064]
FIG. 8 shows actual output characteristics of the fixed image density sensor 10 based on the principle described above. The horizontal axis a is the paper surface fluctuation distance, and the vertical axis V is the output of the photoelectric conversion element. As can be seen from the figure, the sensor output has a flat portion where the amount of variation in the paper surface is substantially constant between several millimeters. Even if the amount of variation in the paper surface is about several millimeters, the amount of change in the output is ΔE. ≦ 3 equivalent to 0.2% or less.
[0065]
Next, a case where the lens width is finite will be described with reference to FIG. The sensor output is considered to be most restricted in the direction perpendicular to the lens optical axis. If the reflection point position is outside the lens width, the reflected light is scattered at the edge of the condenser lens 14, and the amount of light reaching the light receiving element 16 is reduced. Further, since the reflected light with a constant light amount spreads by an angle s on one side with respect to the lens optical axis and enters the condenser lens 14, it is necessary to allow for this spread. Thereby, the reflection point position range t where the output is constant can be expressed as follows.
[0066]
t ≦ u−2d
Here, u is the lens width of the condenser lens 14, and d is the width of the reflected light spread at an angle s at the position of the condenser lens 14. However, since the value of the width d is a number determined by the specifications of the light receiving element 16 and the condenser lens 14 and is generally 1/10 or less of the lens width u, the reflection point position range is basically the condenser lens 14. Determined by the lens width. In order to satisfy this condition, the reflection point, that is, the spot area of the irradiation light may be set within a sufficiently small range compared to the lens width u.
[0067]
Here, by using a visible light LED as a light source, a low-cost and small-sized sensor can be obtained. However, as the required level of reading accuracy increases, the influence of variations in the emission wavelength of the LED cannot be ignored. . According to catalogs and the like, blue and green LEDs have a variation of about 20 nm in beak wavelength. Moreover, even if the manufacturer can obtain LEDs with the wavelengths classified in advance, it has been found that about 10 mm varies. FIG. 11 shows variations in the emission spectrum of the blue LED. Thus, the emission spectrum of LEDs that are actually available has variations.
[0068]
Next, the influence of sensor output due to variations in emission spectrum will be described. In general, from the spectroscopic point of view, the output of a reflective optical sensor is obtained by multiplying the emission spectrum of a light source, the reflection spectrum of an object, and the spectral sensitivity of a light receiving unit for each wavelength and integrating them with respect to the wavelength. It is known that The relationship between these spectra is shown in FIG. Here, the light source is a blue LED, the target is a yellow single-color highlight / mid / shadow density patch, and the light receiving unit is a Si photodiode.
[0069]
At this time, the reflection spectrum of the yellow patch, which is the object, changes gradually in the complementary color region, unlike the ideal. For this reason, even in the blue emission spectrum region, which should be a complementary color, the reflection spectrum curve has a gradient. Therefore, the sensor output value that should be obtained by the multiplication is shifted in the wavelength direction of the emission spectrum ( For example, it is affected by a shift in peak wavelength.
[0070]
As described above, since the LEDs have variations in light emission (see FIG. 11), the sensor output value fluctuates even if the patches of the same density and color are read under different LEDs even if they are the same color. That is, an output difference (machine difference) between sensors is generated. As the degree of machine difference, the sensor reflectivity shows a variation of 5% or more at maximum with respect to the variation shown in FIG. This is a value corresponding to 10 or more in the color difference ΔE.
[0071]
Further, this machine difference amount varies depending on the density of a patch (target object) to be read, so that it is difficult to correct it uniformly. This is due to the fact that the curve shape of the patch reflection spectrum in the emission spectrum region is slightly different for each density, and the degree of influence on the machine difference also changes for each density.
[0072]
As described above, it is not easy to correct the output variation indicating the complicated behavior. Therefore, in the present embodiment, the output variation is corrected as the first stage, and the degree of variation in the sensor output is detected accurately and simply, and as the second stage, the sensor output is corrected according to the detected degree of variation. This is done in two steps. Hereinafter, in order to simplify the description, a specific example of reading a yellow patch using a blue LED will be described. Although a case where a yellow patch is read using a blue LED will be described, it goes without saying that it can be applied to other LEDs and other patches.
[0073]
FIG. 1 shows a flow of output variation correction processing as a flowchart. In FIG. 1, with respect to the correction of the output variation performed step by step, detection of the variation degree of the first sensor output accurately and simply is shown as variation detection by initial calibration (steps 100 to 110 in FIG. 1). Performing sensor output correction according to the degree of variation in the above is shown as sensor output correction (steps 112 to 118 in FIG. 1).
[0074]
In step 100 of FIG. 1, the yellow patch that is the calibration plate for detection is read to obtain an output value R (Yc), and in the next step 102, the gray patch that is the calibration plate for comparison is read to output value R (Gc). Get. In the next step 104, the reflectance difference ΔR at the initial time point is obtained from the output difference between the output values obtained in steps 100 and 102.
[0075]
If the value of this reflectance difference ΔR is held as an absolute value as it is, the sensor output level may change from the initial value due to changes over time in the amount of LED light, circuit gain, and the like. Therefore, in the next step 106, the reflectance of a standard white plate such as white paper that can be read at all times is read to obtain an output value R (W). In the next step 108, the value of the reflectance difference ΔR obtained in step 104 is relative to the reflectance value (output value R (W)) of the standard white plate read in step 106 (ΔR / R). (W)) and the relative value (ΔR / R (W)) is held in the memory in the next step 110. That is, the value of the reflectance difference ΔR is held in the memory as a relative ratio with respect to the reflectance value of a standard white plate that is always readable such as white paper.
[0076]
In the next step 112, a sample image (a yellow patch in the present embodiment) is read to obtain an output value R (Ys). In the next step 114, the reflectance of a standard white plate such as white paper is read to obtain the current output value R '(W). In the next step 116, the reflectance difference ΔR is restored by multiplying the read output value R ′ (W) by the relative value held in step 110. That is, when machine difference correction is performed, the output value R ′ (W), which is the reflectance value of a standard white plate such as paper white, is detected at that time, and this is the relative value held in the memory. If the value of the relative ratio (ΔR / R (W)) is multiplied, the fluctuation can be offset. This is because, in general, the light emission principle of an LED is based on the transition between bands of carriers in a semiconductor. Variation over time can be ignored.
[0077]
In the next step 118, the read value of the sample image is corrected using the reflectance difference restored in step 116. Although details will be described later, the reflectance difference ΔR in the entire density range is obtained from the restored reflectance difference ΔR, and the reflectance difference corresponding to the density (output value R (Ys)) of the sample image read in step 112. ΔR ′ (Ys) is obtained. Then, the corrected reflectance difference ΔR is determined and output by subtracting the reflectance difference ΔR ′ (Ys) from the density (output value R (Ys)) of the sample image read in step 112.
[0078]
According to the above procedure, the mechanical difference inherent to each sensor can be held only by the initial calibration, so that an appropriate value of the reflectance difference ΔR can always be obtained regardless of changes with time.
[0079]
The above processing will be described in detail. In the variation amount detection, which is the first stage of output variation correction, the difference ΔR between the ideal reflectance and the actual reflectance at each density is detected (steps 100 to 104). . Here, as an ideal method of obtaining the reflectance, it is conceivable to calculate an average reflectance using a quantity of LEDs having a statistically significant amount. The output level of the measured value fluctuates due to fluctuations. For this reason, every time the output level of the measurement value fluctuates, measurement and data processing must be performed, which makes the actual work enormous and unrealistic.
[0080]
Therefore, in this embodiment, a yellow patch, which is a calibration plate for detection, and a color patch that always shows a constant sensor output regardless of variations in light emission are prepared as a calibration plate for comparison, and these are read and compared. To do. From the difference in reflectance, the degree of variation in the emission spectrum is detected.
[0081]
In order to always show a constant sensor output, it is necessary to have a broad reflection spectrum at least in the LED emission spectrum region. A typical example is a gray patch. FIG. 13 shows the reflection spectrum of each density of the gray patch. When this gray patch is read, there is no influence on the sensor output even if the emission spectrum varies. At this time, if the density of the gray patch is selected so as to show the same reflectance as the ideal reflectance of the yellow patch used in the present embodiment, when the gray patch and the yellow patch are read. Is the difference ΔR itself. In this case, if both patches can be read within a short period of time, variations due to the environment and measurement conditions can be ignored, so that the degree of variation in sensor output can be detected accurately and simply.
[0082]
As described above, the reflectance difference ΔR (Dc) at an arbitrary density (the density of the calibration plate used in the present embodiment: Dc) can be obtained.
[0083]
However, the actual reflectance difference ΔR varies depending on the density (reflectance). For this reason, the reflectance difference ΔR must be obtained over all densities (reflectance), but it is not efficient to perform these operations. Therefore, in the present embodiment, ΔR (Dc) at an arbitrary density (reflectance) is used to derive a reflectance difference ΔR that enables correction in all density ranges.
[0084]
FIG. 14 shows the reflectance dependency of the reflectance difference ΔR. The vertical axis is a relative value where the peak value of the reflectance difference ΔR is 100%. As described above, the reflectance difference ΔR varies depending on the density (reflectance). However, considering the mechanism, if the change due to the density (reflectance) of the curve shape of the patch reflection spectrum in the emission spectrum region is always the same, the reflectance dependency of the reflectance difference ΔR should not change. That is, as long as the same toner is used in the image forming apparatus, the reflectance dependency of the reflectance difference ΔR is reproducible. From the above, if the reflectance difference ΔR (Dc) at an arbitrary density can be accurately detected, the reflectance difference ΔR in all density regions can be estimated. Therefore, in the present embodiment, the curve shape of the patch reflection spectrum is stored in advance by a function or a polynomial. Accordingly, if the reflectance difference ΔR (Dc) at an arbitrary density can be accurately detected, the reflectance difference ΔR in the entire density range can be obtained from the curve shape of the patch reflection spectrum, and correction, that is, an ideal reflectance value is obtained. Correction to is possible.
[0085]
That is, since the reflectance difference ΔR shows a nonlinear change with respect to the reflectance (FIG. 14), an approximate expression of the curve of this characteristic is obtained, and nonlinear correction is applied, so that output variation is substantially reduced. It can be completely eliminated.
[0086]
In this case, the correction effect varies depending on the density of the calibration plate used. In general, it is more effective to use a calibration plate in the density range (for example, shadow region) where the read reflectance target value is the strictest. However, the reflectance dependence of the reflectance difference ΔR is different from the curve shape. The optimum calibration plate concentration may be selected depending on the balance.
[0087]
The above nonlinear correction is complicated in processing, and can be corrected by linear approximation as a simpler method. Correction by linear approximation is effective depending on the curve shape of the reflectance dependency of the reflectance difference ΔR and the correction target level.
[0088]
FIG. 15 shows a correction result by linear approximation. Here, the difference when the density of the yellow patch used as the calibration plate is set to highlight, mid, and shadow is also shown. As a result, it is understood that the reflectance machine difference is 1% or less when a calibration plate having a density of mid or shadow is used.
[0089]
Next, the detection timing of the reflectance difference ΔR (Dc) by the calibration plate will be described. Considering that the amount of light of the LED changes due to changes over time, it is desirable to detect the reflectance difference ΔR (Dc) every time machine difference correction is performed. However, in order to always perform this calibration (detection of reflectance difference ΔR (Dc)), considering that this sensor is an on-line monitor, the calibration plate itself as well as a mechanism for reading this are included. It is necessary to install it inside, and it is thought that it will affect the cost and size. Further, this calibration work may affect the productivity of image output, which is the basic performance of the apparatus itself. Therefore, considering the entire apparatus, it is not preferable to always perform calibration work as machine difference correction.
[0090]
Therefore, in this embodiment, machine difference correction is possible without using a calibration plate at all times (steps 100 to 110). According to this, by performing calibration work at the time of assembly inspection of the sensor, etc., it is possible to detect the reflectance difference ΔR (Dc) before the sensor is assembled in the apparatus. It is not necessary to install a special mechanism.
[0091]
That is, as an initial calibration operation, a yellow patch as a calibration plate for detection and a gray patch as a calibration plate for comparison are read, and the difference in reflectance ΔR (Dc) at the initial time is obtained from the output difference (step 100). ~ 104). If the value of the reflectance difference ΔR (Dc) is held as an absolute value as it is, the sensor output level may change from the initial value due to changes over time such as the LED light amount and circuit gain. Therefore, the value of this reflectance difference ΔR (Dc) is held in the memory as a relative ratio to the reflectance value of a standard white plate that can be read at all times, such as paper white (steps 106 to 110). When machine difference correction is performed, the reflectance value of a standard white plate such as paper white is detected at that time (steps 112 to 114), and this is multiplied by a relative value in the memory (step 116), the fluctuation can be canceled. In general, considering that the light emission principle of an LED is based on the interband transition of carriers in a semiconductor, it is considered that there is almost no change in the emission spectrum with time compared to the change in the amount of light. Fluctuations can be ignored.
[0092]
According to the above procedure, the machine difference inherent to each sensor can be held only by the initial calibration, so that an appropriate value of ΔR (Dc) can always be obtained regardless of changes over time.
[0093]
As described above, according to the present embodiment, the degree of variation in sensor output is detected accurately and simply, and the sensor output is corrected according to the detected degree of variation. Therefore, a small and low-cost LED element is used. This makes it possible to correct variations in the LED emission wavelength, which could not be avoided.
[0094]
As a result, a small and low-cost image monitor sensor can be used to perform high-precision online monitoring without sensor output difference (machine difference), so an image forming apparatus that can maintain high-precision full-color image quality with high reproducibility. It became possible to provide.
[0095]
In this embodiment, the case where a gray patch is used as a color patch that always obtains a constant sensor output has been described. However, the present invention is not limited to this, and a broad reflection at least in the LED emission spectrum region. Any patch (calibration plate) having a spectrum may be used.
[0096]
In this embodiment, a yellow patch is used as a calibration plate. However, the present invention is not limited to this, and is more prominent in the emission spectrum region in order to detect output variations with high sensitivity. You may use the calibration plate of a special color which shows the reflection spectrum shape from which an output difference is obtained.
[0097]
In this embodiment, as a correction of the reflectance difference ΔR in the entire density range, linear correction is performed by linear approximation to the reflectance based on the detected reflectance difference ΔR (Dc). The invention is not limited to this, and the detected reflectance difference ΔR (Dc) may be classified according to the level, and correction may be performed by an LUT prepared for each class. Further, non-linear correction may be performed.
[0098]
Further, in the present embodiment, the case where the reflectance difference ΔR (Dc) is detected by the initial calibration has been described. However, the present invention is not limited to this, and there is no problem in cost and space. You may make it always calibrate or calibrate every fixed period.
[0099]
Moreover, in this Embodiment, although visible light LED is used as a light source, this invention is not limited to this, You may use LED other than visible light for a light source.
[0100]
In this embodiment, the fixed image density is detected using the sample image. However, a normal output image can be obtained by making a determination from an image signal or the like without preparing a sample image for reading in advance. May be used to detect the fixed image density.
[0101]
In the present embodiment, the control is performed by the operation amount of at least one of the charge amount, the exposure amount, the developing roll rotation speed during developing bias, and the toner supply coefficient based on the detection information from the sensor. An operation amount other than may be used. Further, the control target using the detection information from this sensor may be control other than for image density control.
[0102]
Further, in the present embodiment, simple feedback control according to the difference between the detected value and the target value is performed. However, the present invention is not limited to this, and other control methods, that is, fuzzy control. Or a control method such as neuro-control or learning inference type control.
[0103]
In the present embodiment, the color conversion process is controlled by correcting the conversion coefficient of the color conversion matrix. However, the present invention is not limited to this, and other methods such as, for example, each color Correction may be performed by gradation control.
[0104]
Further, in the present embodiment, some control is performed using detection information from the sensor as a use, but the invention is not limited to this, and other uses such as judgment and warning display, etc. It may be.
[0105]
In this embodiment, an electrostatic transfer method is used for image formation. However, the present invention is not limited to this, and other image forming methods, that is, an inkjet method, a thermal film method, and the like may be used. Good.
[0106]
As described above, in the present embodiment, by providing a mechanism for optimizing the positional relationship of the optical axis optical path, the emission spectrum of the light source that could not be avoided when using low-cost LED elements. It became possible to correct the variation of the.
[0107]
As a result, high-precision full-color image quality with high reproducibility can be achieved by using a small and low-cost image monitor sensor for non-contact and high-accuracy online monitoring of the density patch on the paper that is moving up and down. Can be provided.
[0108]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the variation degree of the output of the light receiving element is accurately and simply detected by the detection unit, and the correction unit corrects the output of the light reception element according to the detected degree of variation. In addition, it has become possible to correct emission wavelength variations that cannot be avoided when using low-cost light sources. As a result, even when a light-emitting diode such as an LED is used as a light source, high-accuracy online monitoring without sensor output difference (machine difference) can be performed, and thus the size and cost of the sensor can be reduced.
[0109]
In addition, since a small and low-cost sensor for measuring the amount of light can be used as an image monitor for image quality control in the image forming apparatus, high-accuracy online monitoring can be performed. Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing a flow of output variation correction processing in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an image output unit in the image forming apparatus according to the present embodiment.
FIG. 3 is an overall block diagram including an image control unit of the image forming apparatus according to the present embodiment.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a fixed image density sensor including a plurality of sensor blocks.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a combination of a single color toner color patch and a sensor.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between a reflection spectrum of each color patch of yellow, magenta, and cyan and an LED emission spectrum of each color of RGB.
FIG. 7 is a diagram illustrating the principle of an optical system around a fixed image density sensor.
FIG. 8 is a diagram showing a measurement result by a fixed image density sensor.
FIG. 9 is an explanatory diagram of an irradiation area range in the fixed image density sensor.
FIG. 10 is a block diagram showing a schematic configuration of a fixed image density sensor according to the present embodiment.
FIG. 11 is a diagram showing variation in emission spectrum of a blue LED.
FIG. 12 is a diagram showing a relationship between an emission spectrum of a light source, a reflection spectrum of an object, and spectral sensitivity of a light receiving unit.
FIG. 13 is a diagram showing a reflection spectrum of each gray patch density.
FIG. 14 is a diagram showing a reflectance characteristic of an opposite rate difference (ΔR).
FIG. 15 is a diagram showing a sensor output variation correction result by linear approximation of a reflectance difference (ΔR).
[Explanation of symbols]
10 Fixed image density sensor (light quantity measuring device)
12 LED (light source)
14 Condensing lens
18 Photodiode (light receiving element)
56 Image control unit (detection means, correction means)

Claims (14)

光源により光が照射された対象物からの反射光を受光素子で検出して光量を測定する光量測定装置において、
複数の対象物からの反射光量の各々に基づいて、前記光源の発光スペクトルの波長ばらつきに対応する前記受光素子の出力ばらつきを検知すると共に、検知した出力ばらつき量と予め定めた標準検知量との相対値を求める演算手段を含む検知手段と、
予め定めた標準対象物からの反射光量を検出すると共に、該反射光量及び前記相対値を用いて出力ばらつき量を前記検知手段で検知した出力ばらつき量に復元し復元した出力ばらつき量に基づいて前記受光素子の出力値を、前記光源の基準発光スペクトルの光照射による出力値となるように補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする光量測定装置。In a light quantity measuring device for measuring a light quantity by detecting reflected light from an object irradiated with light by a light source with a light receiving element,
Based on each of the reflected light amounts from a plurality of objects, the output variation of the light receiving element corresponding to the wavelength variation of the emission spectrum of the light source is detected , and the detected output variation amount and a predetermined standard detection amount Detecting means including a calculating means for obtaining a relative value ;
The amount of reflected light from a predetermined standard object is detected, and the amount of output variation is restored to the amount of output variation detected by the detection means using the amount of reflected light and the relative value, and the output variation amount is restored based on the amount of output variation. Correction means for correcting the output value of the light receiving element to be an output value by light irradiation of the reference emission spectrum of the light source;
A light quantity measuring device comprising: 光源によりスポット光を対象物に照射し、前記対象物からの反射光を集光レンズにより該集光レンズの焦点位置に設けられた受光素子に集光して光量を測定する光量測定装置において、
複数の対象物からの反射光量の各々に基づいて、前記光源の発光スペクトルの波長ばらつきに対応する前記受光素子の出力ばらつきを検知すると共に、検知した出力ばらつき量と予め定めた標準検知量との相対値を求める演算手段を含む検知手段と、
予め定めた標準対象物からの反射光量を検出すると共に、該反射光量及び前記相対値を用いて出力ばらつき量を復元し復元した出力ばらつき量に基づいて前記受光素子の出力値を、前記光源の基準発光スペクトルの光照射による出力値となるように補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする光量測定装置。In a light quantity measuring apparatus that irradiates an object with spot light by a light source, and collects reflected light from the object by a condenser lens on a light receiving element provided at a focal position of the condenser lens,
Based on each of the reflected light amounts from a plurality of objects, the output variation of the light receiving element corresponding to the wavelength variation of the emission spectrum of the light source is detected , and the detected output variation amount and a predetermined standard detection amount Detecting means including a calculating means for obtaining a relative value ;
The amount of reflected light from a predetermined standard object is detected, the output variation amount is restored using the reflected light amount and the relative value, and the output value of the light receiving element is calculated based on the restored output variation amount. Correction means for correcting the reference emission spectrum to be an output value by light irradiation;
A light quantity measuring device comprising: 前記光源は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項１または２に記載の光量測定装置。  The light quantity measuring device according to claim 1, wherein the light source is a light emitting diode. 前記検知手段は、濃度が既知の異なる校正板を前記複数の対象物として用いて前記受光素子の出力ばらつきを検知することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の光量測定装置。  The said detection means detects the output dispersion | variation in the said light receiving element using the calibration board from which density | concentration is known as said several target object, The any one of Claim 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned. Light quantity measuring device. 前記校正板の少なくとも１つは、少なくとも前記光源の発光スペクトルの波長領域に波長依存しない色の校正板であることを特徴とする請求項４に記載の光量測定装置。  The light quantity measuring device according to claim 4, wherein at least one of the calibration plates is a calibration plate having a color independent of a wavelength region of an emission spectrum of the light source. 前記校正板の少なくとも１つは、少なくとも前記光源の発光スペクトルの波長領域に波長依存する色の校正板であることを特徴とする請求項４または５に記載の光量測定装置。  The light quantity measuring device according to claim 4 or 5, wherein at least one of the calibration plates is a calibration plate having a color dependent on a wavelength region of an emission spectrum of the light source. 前記補正手段は、前記標準対象物として標準白色板を用いることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の光量測定装置。The light quantity measuring apparatus according to claim 1 , wherein the correction unit uses a standard white plate as the standard object . 前記検知手段は、予め定めた標準板をさらに検知し、前記演算手段は、前記標準板の検知量を標準検知量として演算することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の光量測定装置。Said detecting means further detects a predetermined standard plate, said computing means, any one of claims 1 to 7, characterized in that for calculating the detected value of the standard plate as standard detection amount 4. The light quantity measuring device described in 1. 前記相対値を記憶するための記憶手段をさらに備え、前記補正手段は、前記記憶手段に記憶した相対値に基づいて補正することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の光量測定装置。The storage unit for storing the relative value is further provided, and the correction unit corrects based on the relative value stored in the storage unit. The light quantity measuring device described. 前記補正手段は、予め定めた濃度における出力ばらつき量から、他の濃度域における出力ばらつき量を推定する推定手段と、推定結果に基づいて前記出力値を補正する推定補正手段とを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載の光量測定装置。Wherein the correction means, an output variation amount or found in a predetermined concentration, an estimating means for estimating an output variation amount in another concentration range, to include the estimated correction means for correcting the output value based on the estimation result The light quantity measuring device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that 前記推定補正手段は、予め定めた線型特性または非線型特性によって推定することを特徴とする請求項１０に記載の光量測定装置。The estimated correction means, the light amount measuring apparatus according to claim 10, characterized in that the thus estimated linear characteristic or a non-linear characteristic determined in advance. 出力されたカラー画像を検知して、その検知結果に応じて前記カラー画像の形成条件を制御するカラー画像形成装置において、
前記カラー画像を前記形成条件に基づいて複数の色材によって形成する画像形成手段と、
請求項１乃至請求項１１の何れか１項に記載の光量測定装置を備え、前記複数の色材のうち少なくとも何れかの色材を用いたサンプル画像の光量を検出する検出手段と、
前記検出結果に応じて前記形成条件を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするカラー画像形成装置。In a color image forming apparatus that detects an output color image and controls the formation conditions of the color image according to the detection result.
Image forming means for forming the color image with a plurality of color materials based on the formation conditions;
A detection means comprising the light quantity measuring device according to any one of claims 1 to 11, and detecting a light quantity of a sample image using at least any one of the plurality of color materials,
Control means for controlling the formation condition according to the detection result;
A color image forming apparatus comprising: 前記検出手段は、前記画像形成手段の最終工程の下流側に設けたことを特徴とする請求項１２に記載のカラー画像形成装置。  The color image forming apparatus according to claim 12, wherein the detection unit is provided on a downstream side of a final process of the image forming unit. 前記検出手段は、前記色材に対応して前記補正することを選択する選択手段を含むことを特徴とする請求項１２または１３に記載のカラー画像形成装置。  The color image forming apparatus according to claim 12, wherein the detection unit includes a selection unit that selects the correction corresponding to the color material.

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