JP4403726B2

JP4403726B2 - Image forming apparatus and toner adhesion amount calculation method

Info

Publication number: JP4403726B2
Application number: JP2003163189A
Authority: JP
Inventors: 高志 ▲濱▼; 英次志村; 恵一田口; 博中里
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-06-09
Filing date: 2003-06-09
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2023-06-09
Also published as: JP2004361871A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、像担持体表面に光を照射するとともに、該表面から出射される光を検出し、その検出結果に基づき像担持体上のトナー付着量を求める画像形成装置およびそのトナー付着量算出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタ、複写機およびファクシミリ装置などの電子写真方式の画像形成装置では、必要に応じて、所定の画像パターンを有するテスト用の小画像（パッチ画像）を形成するとともにそのトナー量を測定し、その測定結果に基づいて各種の画像形成条件を調整することで、所定の画像濃度を安定して得られるようにしている。
【０００３】
例えば、本願出願人が先に提案した画像形成装置では、次のようにしてパッチ画像のトナー付着量を求めている（特許文献１参照）。すなわち、回転するベルト状の像担持体に光を照射してその反射光量を受光する受光素子からの出力信号をサンプリングし、そのサンプリング結果に基づいて該像担持体の表面状態を示すプロファイルを予め求めておく。そして、像担持体上に形成したパッチ画像についてのサンプリング結果と、上記プロファイルとに基づいて、パッチ画像濃度を求めている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２１４８５５号公報（図９）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この種の濃度測定技術においては、サンプリング結果にノイズが混入することがある。このノイズは、電気的な原因により生じるもののほか、像担持体の傷や汚れなどに起因して生じる。このようなノイズの混入は、パッチ画像濃度の測定結果に影響を及ぼすこととなる。そのため、このようなノイズに影響されることなく、画像濃度もしくは当該画像を構成するトナー量を高精度に求めることのできる濃度測定技術の確立が望まれている。
【０００６】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ノイズの影響を受けず、像担持体上のトナー付着量を高精度に求めることのできる測定技術を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するため、像担持体の表面に向けて光を照射するとともに、該表面から出射される光を受光し、その受光光量に応じた信号を出力するセンサと、前記センサからの出力信号をサンプリングし、そのサンプリング結果に基づいて前記像担持体表面のトナー付着量を求める制御手段とを備え、パッチ画像として、所定方向に沿ってその階調レベルが変化するトナー像を前記像担持体上に形成するとともに、前記制御手段は、前記パッチ画像内において前記所定方向に沿って互いに位置の異なる複数の測定対象表面領域それぞれにおけるトナー付着量を、当該測定対象表面領域と、前記パッチ画像内の２Ｎ箇所（ただし、Ｎは自然数）の表面領域との計２（Ｎ＋１）箇所の表面領域についてのサンプリング結果の中央値と、前記パッチ画像を担持していない状態の、当該測定対象表面領域、前記所定方向において当該測定対象表面領域の上流側のＮ１箇所（ただし、Ｎ１はＮより大きい自然数）の表面領域および前記所定方向において前記測定対象表面領域の下流側のＮ１箇所の表面領域からなる（２Ｎ１＋１）箇所の表面領域についての前記サンプリング結果の中央値とに基づいて算出し、その算出結果に基づいて装置の階調補正を行うことを特徴としている。
【０００８】
また、この発明にかかるトナー付着量算出方法は、像担持体の表面に向けて光を照射するとともに、該表面から出射される光を受光し、その受光光量に応じた信号をサンプリングして、そのサンプリング結果に基づいて前記像担持体表面のトナー付着量を求めるトナー付着量算出方法において、上記目的を達成するため、パッチ画像として、所定方向に沿ってその階調レベルが変化するトナー像を前記像担持体上に形成し、前記パッチ画像内において前記所定方向に沿って互いに位置の異なる複数の測定対象表面領域それぞれにおけるトナー付着量を、当該測定対象表面領域と、前記パッチ画像内の２Ｎ箇所（ただし、Ｎは自然数）の表面領域との計２（Ｎ＋１）箇所の表面領域についてのサンプリング結果の中央値と、前記パッチ画像を担持していない状態の、当該測定対象表面領域、前記所定方向において当該測定対象表面領域の上流側のＮ１箇所（ただし、Ｎ１はＮより大きい自然数）の表面領域および前記所定方向において前記測定対象表面領域の下流側のＮ１箇所の表面領域からなる（２Ｎ１＋１）箇所の表面領域についての前記サンプリング結果の中央値とに基づいて算出することを特徴としている。これらの発明において、前記２Ｎ箇所の表面領域は、前記所定方向において前記測定対象表面領域の上流側のＮ箇所の表面領域と、前記所定方向において前記測定対象表面領域の下流側のＮ箇所の表面領域とである。
【０００９】
このように構成された発明では、測定対象表面領域におけるサンプリング結果のみならず、その近傍の複数の表面領域におけるサンプリング結果をも含めて当該測定対象表面領域のトナー付着量を求める。そのため、サンプリング結果に含まれるノイズの影響を軽減して、測定対象表面領域におけるトナー付着量を精度よく求めることができる。
【００１０】
なお、測定対象表面領域を含むこれら複数の表面領域は、互いに離隔するものであってよいが、互いに近接していることが望ましい。また、隣接する表面領域間でその一部が互いに重なっていてもよい。
【００１１】
本発明にいう「表面領域」は、像担持体表面のうち所定の面積を有する一部領域であって、センサからの照射光に応じてその領域から出射される光がセンサにより同時に受光される領域を指している。つまり、センサ側から見れば、像担持体表面のうち、本発明にいう「表面領域」内の各位置からの出射光を同時に受光することができる。また、本発明にいう「測定対象表面領域」は、上記表面領域のうち、その領域におけるトナー付着量を求めることが必要とされる領域を指している。
【００１２】
また、「ある表面領域についてサンプリングを行う」という語は、当該表面領域から出射される光を受光した状態にあるセンサからの出力信号をサンプリングすることを意味している。
【００１３】
上記のように構成された画像形成装置では、パッチ画像として、所定方向に沿ってその階調レベルが変化するトナー像を前記像担持体上に形成するとともに、前記制御手段は、前記パッチ画像内において前記所定方向に沿って互いに位置の異なる複数の測定対象表面領域それぞれにおけるトナー付着量を、当該測定対象表面領域と、前記パッチ画像内の２Ｎ箇所（ただし、Ｎは自然数）の表面領域との計２（Ｎ＋１）箇所の表面領域についてのサンプリング結果の中央値と、前記パッチ画像を担持していない状態の、当該測定対象表面領域、前記所定方向において当該測定対象表面領域の上流側のＮ１箇所（ただし、Ｎ１はＮより大きい自然数）の表面領域および前記所定方向において前記測定対象表面領域の下流側のＮ１箇所の表面領域からなる（２Ｎ１＋１）箇所の表面領域についての前記サンプリング結果の中央値とに基づいて算出し、その算出結果に基づいて装置の階調補正を行う。ここに、前記２Ｎ箇所の表面領域は、前記所定方向において前記測定対象表面領域の上流側のＮ箇所の表面領域と、前記所定方向において前記測定対象表面領域の下流側のＮ箇所の表面領域とである。このようにすると、パッチ画像内の各測定対象表面領域のトナー付着量を精度よく求めることで、装置の階調補正を適切に補正することができるので、画像品質の良好なトナー像を安定して形成することができる。
【００１４】
つまり、一の測定対象表面領域のトナー付着量を、当該領域についてのサンプリング結果と、前記所定方向に沿って当該領域を挟む前後各Ｎ箇所ずつの表面領域それぞれについてのサンプリング結果とに基づいて求めることができる。このように、サンプリングを実行する複数の表面領域（測定対象表面領域を含む）が一列に並ぶようにすることで、これらの各領域についてのサンプリングを比較的簡単に行うことができる。
【００１５】
なお、この値Ｎを大きくすると、１つの測定対象表面領域のトナー付着量を求めるために用いるサンプリングデータの個数が大きくなり、ノイズの影響を排除するという点では効果的である一方、像担持体上の位置によるトナー付着量の違いが現れにくくなる。したがって、像担持体上の比較的広い範囲でトナー付着量の変化が小さいと予想される場合にはこの値Ｎを大きくする一方、トナー付着量が小刻みに変化する場合や、前記所定方向に沿ったトナー付着量のプロファイルを求める場合には、この値Ｎを小さくすることが望ましい。
【００１６】
例えば、前記（２Ｎ＋１）箇所の表面領域についてのサンプリング結果のうちの中央値に基づいて前記測定対象表面領域のトナー付着量を求めることができる。特に、これら（２Ｎ＋１）箇所の表面領域間でトナー付着量の変化があまりない、あるいは単調に変化すると予測できる場合に有効である。その理由は次の通りである。
【００１７】
すなわち、（２Ｎ＋１）箇所の表面領域間でトナー付着量の変化があまりない、または単調に変化する場合、これら（２Ｎ＋１）箇所の表面領域それぞれについてのサンプリング結果も、あまり差がないか、前記所定方向に沿って次第に増加もしくは減少する傾向を示すと予想される。したがって、これら（２Ｎ＋１）箇所の中央に位置する測定対象表面領域についてのサンプリング結果は、これらのサンプリング結果の中央値またはそれに近い値となるはずである。これに反して、測定対象表面領域についてのサンプリング結果がこの中央値から大きく外れている場合には、そのサンプリング結果にノイズの影響が現れているとみることができる。そこで、当該測定対象表面領域についてのサンプリング結果に代え、これら（２Ｎ＋１）箇所でのサンプリング結果のうちの中央値を用いることで、このようなノイズの影響によりトナー付着量の算出結果が本来の値から大きく外れることを未然に防止することができる。
【００２１】
また、この発明では、前記パッチ画像内の前記測定対象表面領域のトナー付着量を、前記パッチ画像内の当該測定対象表面領域を含む前記（２Ｎ＋１）箇所の表面領域についての前記サンプリング結果の中央値と、前記パッチ画像を担持していない状態の当該測定対象表面領域、前記所定方向に沿って当該測定対象表面領域の上流側のＮ１箇所（ただし、Ｎ１はＮより大きい自然数）の前記表面領域および前記所定方向に沿って前記測定対象表面領域の下流側のＮ１箇所の前記表面領域からなる（２Ｎ１＋１）箇所の表面領域についての前記サンプリング結果の中央値とに基づいて求める。
【００２２】
パッチ画像内の測定対象表面領域から出射される光の光量は、パッチ画像としてのトナー付着量によるのみならず、そのパッチ画像を形成された像担持体の表面状態によっても左右される。この表面状態については、パッチ画像を担持しない、つまりパッチ画像が形成される前または除去された後の当該測定対象表面領域についてのサンプリング結果を用いて評価することができる。そこで、パッチ画像を形成された像担持体上の測定対象表面領域についてのサンプリング結果と、パッチ画像を担持しない当該測定対象表面領域についてのサンプリング結果との双方に基づいてパッチ画像としてのトナー付着量を求めることで、像担持体の表面状態の影響を排除して、より精度よくトナー付着量を算出することが可能となる。
【００２３】
しかも、これらのサンプリング結果に及ぼすノイズの影響を排除するために、当該測定対象表面領域のみでなくその近傍の表面領域についてのサンプリング結果に基づいているので、さらに精度よくトナー付着量を求めることが可能である。
【００２４】
特に、前記数値ＮおよびＮ１の間に、Ｎ＜Ｎ１なる関係が成立するようにするのが好ましい。というのは、トナー像を担持しない状態での像担持体の表面状態は本来均一であるはずなので、１つの測定対象表面領域の表面状態を求めるために、パッチ画像を担持する場合より多くのサンプリングデータを用いてよいからである。
【００２５】
また、これらの画像形成装置においては、例えば、前記（２Ｎ＋１）箇所の表面領域が前記所定方向に沿って等間隔に並ぶように構成することができる。特に、前記像担持体を前記所定方向に一定速度で移動させながら一定時間間隔で前記サンプリングを行うことによって、前記（２Ｎ＋１）箇所の表面領域についてのサンプリング結果を取得するようにすれば、結果的に各表面領域が等間隔となる。また、このような構成では、単に像担持体を一方向に移動させるのみでよいので、装置の制御も容易である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１はこの発明にかかる画像形成装置の第１実施形態を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この装置１は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー（現像剤）を重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する画像形成装置である。この画像形成装置１では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号がメインコントローラ１１に与えられると、このメインコントローラ１１からの指令に応じてエンジンコントローラ１０に設けられて本発明の「制御手段」として機能するＣＰＵ１０１がエンジン部ＥＧ各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、シートＳに画像信号に対応する画像を形成する。
【００２７】
このエンジン部ＥＧでは、感光体２２が図１の矢印方向Ｄ1に回転自在に設けられている。また、この感光体２２の周りにその回転方向Ｄ1に沿って、帯電ユニット２３、ロータリー現像ユニット４およびクリーニング部２５がそれぞれ配置されている。帯電ユニット２３は所定の帯電バイアスを印加されており、感光体２２の外周面を所定の表面電位に均一に帯電させる。クリーニング部２５は一次転写後に感光体２２の表面に残留付着したトナーを除去し、内部に設けられた廃トナータンクに回収する。これらの感光体２２、帯電ユニット２３およびクリーニング部２５は一体的に感光体カートリッジ２を構成しており、この感光体カートリッジ２は一体として装置１本体に対し着脱自在となっている。
【００２８】
そして、この帯電ユニット２３によって帯電された感光体２２の外周面に向けて露光ユニット６から光ビームＬが照射される。この露光ユニット６は、外部装置から与えられた画像信号に応じて光ビームＬを感光体２２上に露光して画像信号に対応する静電潜像を形成する。
【００２９】
こうして形成された静電潜像は現像ユニット４によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では、現像ユニット４は、図１紙面に直交する回転軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム４０、支持フレーム４０に対して着脱自在のカートリッジとして構成されてそれぞれの色のトナーを内蔵するイエロー用の現像器４Ｙ、シアン用の現像器４Ｃ、マゼンタ用の現像器４Ｍ、およびブラック用の現像器４Ｋを備えている。この現像ユニット４は、エンジンコントローラ１０により制御されている。そして、このエンジンコントローラ１０からの制御指令に基づいて、現像ユニット４が回転駆動されるとともにこれらの現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋが選択的に感光体２２と当接してまたは所定のギャップを隔てて対向する所定の現像位置に位置決めされると、当該現像器に設けられて選択された色のトナーを担持する現像ローラ４４から感光体２２の表面にトナーを付与する。これによって、感光体２２上の静電潜像が選択トナー色で顕像化される。
【００３０】
上記のようにして現像ユニット４で現像されたトナー像は、一次転写領域ＴＲ1で転写ユニット７の中間転写ベルト７１上に一次転写される。転写ユニット７は、複数のローラ７２〜７５に掛け渡された中間転写ベルト７１と、ローラ７３を回転駆動することで中間転写ベルト７１を所定の回転方向Ｄ2に回転させる駆動部（図示省略）とを備えている。そして、カラー画像をシートＳに転写する場合には、感光体２２上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト７１上に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、カセット８から１枚ずつ取り出され搬送経路Ｆに沿って二次転写領域ＴＲ2まで搬送されてくるシートＳ上にカラー画像を二次転写する。
【００３１】
このとき、中間転写ベルト７１上の画像をシートＳ上の所定位置に正しく転写するため、二次転写領域ＴＲ2にシートＳを送り込むタイミングが管理されている。具体的には、搬送経路Ｆ上において二次転写領域ＴＲ2の手前側にゲートローラ８１が設けられており、中間転写ベルト７１の周回移動のタイミングに合わせてゲートローラ８１が回転することにより、シートＳが所定のタイミングで二次転写領域ＴＲ2に送り込まれる。
【００３２】
また、こうしてカラー画像が形成されたシートＳは定着ユニット９、排出前ローラ８２および排出ローラ８３を経由して装置本体の上面部に設けられた排出トレイ部８９に搬送される。また、シートＳの両面に画像を形成する場合には、上記のようにして片面に画像を形成されたシートＳの後端部が排出前ローラ８２後方の反転位置ＰＲまで搬送されてきた時点で排出ローラ８３の回転方向を反転し、これによりシートＳは反転搬送経路ＦＲに沿って矢印Ｄ3方向に搬送される。そして、ゲートローラ８１の手前で再び搬送経路Ｆに乗せられるが、このとき、二次転写領域ＴＲ2において中間転写ベルト７１と当接し画像を転写されるシートＳの面は、先に画像が転写された面とは反対の面である。このようにして、シートＳの両面に画像を形成することができる。
【００３３】
また、この装置１では、図２に示すように、メインコントローラ１１のＣＰＵ１１１により制御される表示部１２を備えている。この表示部１２は、例えば液晶ディスプレイにより構成され、ＣＰＵ１１１からの制御指令に応じて、ユーザへの操作案内や画像形成動作の進行状況、さらに装置の異常発生やいずれかのユニットの交換時期などを知らせるための所定のメッセージを表示する。
【００３４】
なお、図２において、符号１１３はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画像を記憶するためにメインコントローラ１１に設けられた画像メモリである。また、符号１０６はＣＰＵ１０１が実行する演算プログラムやエンジン部ＥＧを制御するための制御データなどを記憶するためのＲＯＭ、また符号１０７はＣＰＵ１０１における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するＲＡＭである。
【００３５】
また、ローラ７５の近傍には、クリーナ７６が配置されている。このクリーナ７６は図示を省略する電磁クラッチによってローラ７５に対して近接・離間移動可能となっている。そして、ローラ７５側に移動した状態でクリーナ７６のブレードがローラ７５に掛け渡された中間転写ベルト７１の表面に当接し、二次転写後に中間転写ベルト７１の外周面に残留付着しているトナーを除去する。
【００３６】
さらに、ローラ７５の近傍には、本発明の「センサ」として機能する濃度センサ６０が配置されている。この濃度センサ６０は、中間転写ベルト７１の表面に対向して設けられており、必要に応じ、中間転写ベルト７１の外周面に形成されるトナー像の濃度に対応するトナー付着量を測定する。そして、その測定結果に基づき、この装置１では、画像品質に影響を与える装置各部の動作条件、例えば各現像器に与える現像バイアスや、露光ビームＬの強度などの調整を行っている。このように、この実施形態では、中間転写ベルト７１が本発明の「像担持体」として機能している。
【００３７】
図３は濃度センサの構成を示す図である。この濃度センサ６０は、中間転写ベルト７１の表面のうちローラ７５に巻き掛けられた巻き掛け領域７１ａに光を照射するＬＥＤなどの発光素子６０１を有している。また、この濃度センサ６０には、後述するようにＣＰＵ１０１から与えられる光量制御信号Ｓlcに応じて照射光の照射光量を調整するために、偏光ビームスプリッター６０３、照射光量モニタ用受光ユニット６０４および照射光量調整ユニット６０５が設けられている。
【００３８】
この偏光ビームスプリッター６０３は、図３に示すように、発光素子６０１と中間転写ベルト７１との間に配置されており、発光素子６０１から出射される光を中間転写ベルト７１上における照射光の入射面に平行な偏光方向を有するｐ偏光と、垂直な偏光方向を有するｓ偏光とに分割している。そして、ｐ偏光についてはそのまま中間転写ベルト７１に入射する一方、ｓ偏光については偏光ビームスプリッター６０３から取り出された後、照射光量モニタ用の受光ユニット６０４に入射され、この受光ユニット６０４の受光素子６４２から照射光量に比例した信号が照射光量調整ユニット６０５に出力される。
【００３９】
この照射光量調整ユニット６０５は、受光ユニット６０４からの信号と、ＣＰＵ１０１からの光量制御信号Ｓlcとに基づき発光素子６０１をフィードバック制御して発光素子６０１から中間転写ベルト７１に照射される照射光量を光量制御信号Ｓlcに対応する値に調整する。このように、この実施形態では、ＣＰＵ１０１からの出力信号によって、照射光量を広範囲に、かつ適切に変更調整することができる。
【００４０】
また、この実施形態では、照射光量モニタ用受光ユニット６０４に設けられた受光素子６４２の出力側に入力オフセット電圧６４１が印加されており、光量制御信号Ｓlcがある信号レベルを超えない限り、発光素子６０１が消灯状態に維持されるように構成されている。
【００４１】
そして、所定レベルの光量制御信号Ｓlcが照射光量調整ユニット６０５に与えられると、発光素子６０１は点灯し、中間転写ベルト７１にｐ偏光が照射光として照射される。すると、このｐ偏光は中間転写ベルト７１で反射され、反射光量検出ユニット６０７で反射光の光成分のうちｐ偏光の光量とｓ偏光の光量とが検出され、各光量に対応する信号がＣＰＵ１０１に出力される。
【００４２】
この反射光量検出ユニット６０７は、図２に示すように、反射光の光路上に配置された偏光ビームスプリッター６７１と、偏光ビームスプリッター６７１を通過するｐ偏光を受光し、そのｐ偏光の光量に対応する信号を出力する受光ユニット６７０ｐと、偏光ビームスプリッター６７１で分割されたｓ偏光を受光し、そのｓ偏光の光量に対応する信号を出力する受光ユニット６７０ｓとを備えている。
【００４３】
この受光ユニット６７０ｐでは、受光素子６７２ｐが偏光ビームスプリッター６７１からのｐ偏光を受光し、その受光素子６７２ｐからの出力をアンプ回路６７３ｐで増幅した後、その増幅信号をｐ偏光の光量に相当する信号として受光ユニット６７０ｐから出力している。また、受光ユニット６７０ｓは受光ユニット６７０ｐと同様に受光素子６７２ｓおよびアンプ回路６７３ｓを有している。このため、反射光の光成分のうち互いに異なる２つの成分光（ｐ偏光とｓ偏光）の光量を独立して求めることができる。
【００４４】
また、この実施形態では、受光素子６７２ｐ，６７２ｓの出力側に出力オフセット電圧６７４ｐ，６７４ｓがそれぞれ印加されており、アンプ回路６７３ｐ，６７３ｓからＣＰＵ１０１に与えられる信号の出力電圧Ｖp，Ｖsはプラス側にオフセットされている。
【００４５】
なお、照射光と同一の偏光成分であるｐ偏光成分と比較して、反射光に含まれるｓ偏光成分のレベルは低く、トナー量に対する変化も少ない。そこで、この実施形態では、アンプ回路６７３ｐに対するアンプ回路６７３ｓのゲイン比Ｓｇを、Ｓｇ＝３に設定している。つまり、ｓ偏光成分に対するゲインをｐ偏光成分に対するゲインの３倍として、ダイナミックレンジの改善を図っている。
【００４６】
このように構成された受光ユニット６７０ｐ，６７０ｓにおいては、受光ユニット６０４と同様に、反射光量がゼロであるときであっても、各出力電圧Ｖp，Ｖsはゼロ以上の値を有し、しかも反射光量の増大に比例して出力電圧Ｖp，Ｖsも増大する。このように出力オフセット電圧６７４ｐ，６７４ｓを印加することで、片電源で動作するアンプ回路６７３ｐ，６７３ｓの不感帯（入力電圧がゼロ付近で、入力電圧と出力電圧とが比例しない領域）の影響を確実に排除することができ、反射光量に応じた出力電圧を出力することができる。
【００４７】
この画像形成装置１では、上記のように構成された濃度センサ６０を用いて、ＣＰＵ１０１が、中間転写ベルト７１表面に形成されたパッチ画像としてのトナー像の濃度を評価する。ただし、パッチ画像の光学濃度を直接求めるのではなく、パッチ画像として中間転写ベルト７１に付着したトナー量を測定する。そして、その結果に基づいて、画像品質に影響を与える制御因子、例えば各現像器に与える現像バイアスの大きさや露光ビームＬの強度などを調整して画像形成条件を最適化し、所定の画像品質を安定して得られるようにしている。
【００４８】
以下では、一例として、制御因子としての現像バイアスの最適値を求める方法について図４ないし図８を参照しながら説明するが、他の制御因子、例えば露光ビームＬの強度、帯電バイアス等についても同様の方法により最適値を求めることが可能である。
【００４９】
図４は第１実施形態における現像バイアス最適化処理を示すフローチャートである。また、図５はこの処理において形成されるパッチ画像を示す図である。この処理では、まず下地サンプリングを行う（ステップＳ１１）。すなわち、パッチ画像を形成する前の中間転写ベルト７１を一定速度で所定方向（図１に示す矢印方向Ｄ2）に回転させながら、その表面に濃度センサ６０から所定光量の光を照射し、そのときの中間転写ベルト７１からの反射光量として濃度センサ６０からの出力電圧Ｖp，Ｖsを一定時間間隔（ここでは８ｍｓｅｃ毎）にサンプリングする。これにより、中間転写ベルト７１の表面状態を表すサンプリングデータ列が取得される。
【００５０】
次に、制御因子である現像バイアスを多段階（ここでは６段階として説明する）に変更設定しながら、各バイアス値で所定パターンのパッチ画像を順次形成し、中間転写ベルト７１上に転写する（ステップＳ１２）。このパッチ画像Ｉpは、図５（ａ）に示すベタ画像のほか、ハーフトーン画像、孤立ドットライン画像または孤立ドット画像など、所定の画像パターンＩeを中間転写ベルト７１の移動方向Ｄ2に沿って繰り返し配列することで得られる画像である。
【００５１】
これにより、中間転写ベルト７１上には、その移動方向Ｄ2に沿って、現像バイアスの設定値を互いに異ならせて形成した６個のパッチ画像が並ぶこととなる。そして、こうして形成された各パッチ画像Ｉpに対し、濃度センサ６０から所定光量の光を照射するとともにその反射光量に対応して濃度センサ６０から出力される出力電圧Ｖp，Ｖsを一定時間間隔にサンプリングする（ステップＳ１３）。
【００５２】
各パッチ画像Ｉpには、現像ローラ４４や感光体２２の回転ムラ、偏心などに起因する濃度ムラが現れることがある。そこで、図５（ｂ）に示すように、中間転写ベルト７１を移動させながら１つのパッチ画像Ｉp内で等間隔に並ぶ複数のサンプリング点Ｐ1，Ｐ2，…についてサンプリングを行い、それらのサンプリング結果の平均値を求めることでその影響を排除するようにしている。また、この目的のためには、矢印方向Ｄ2に沿ったパッチ画像Ｉpの長さを現像ローラ４４の周長、あるいは感光体２２の周長に対応した長さとするのが好ましい。
【００５３】
なお、これらのサンプリング点Ｐ1等は、中間転写ベルト７１上に予め設けられているものではなく、上記サンプリングを行った結果、それぞれのサンプリングを行った時に濃度センサ６０により出射光を受光されていた表面領域として定義される仮想的なものである。また、図５（ｂ）の例では、互いに隣接するサンプリング点間でその一部領域が互いに重複しているが、これに限定されるものではなく、例えば各サンプリング点が互いに離隔配置されるようにしてもよい。
【００５４】
次に、こうして求めたサンプリング結果から、当該パッチ画像Ｉpとしてのトナー付着量を算出する（ステップＳ１４）。この実施形態では、パッチ画像内のトナー付着量を求めたい各サンプリング点、すなわち本発明にいう各「測定対象表面領域」のトナー付着量を、次の２つの考え方に基づいて算出する。ここでは、図５（ｂ）においてハッチングを付したサンプリング点Ｐ6を「測定対象表面領域」とする場合を例として説明する。
【００５５】
第１に、当該サンプリング点Ｐ6について、パッチ画像を形成する前後でのサンプリング結果をともに用いて当該サンプリング点Ｐ6におけるトナー付着量を求める。このようにするのは、パッチ画像についてのサンプリング結果に下地である中間転写ベルト７１の表面状態が影響を及ぼすことを考慮し、その影響をキャンセルするためである。
【００５６】
第２に、パッチ画像形成の前後それぞれにおける、当該サンプリング点Ｐ6についてのサンプリング結果をそのまま用いるのでなく、当該サンプリング点Ｐ6近傍の数箇所の表面領域（当該サンプリング点Ｐ6を挟むサンプリング点Ｐ5、Ｐ7等）についてサンプリングした結果を加味して後述するノイズ補正処理を施した結果を用いてトナー付着量を求める。このようにするのは、サンプリング結果に重畳するノイズ等の影響をキャンセルするためである。
【００５７】
下地サンプリングデータおよびパッチ画像についてのサンプリングデータに対して施すノイズ補正処理の原理について説明する。濃度センサ６０の出力をサンプリングして得たサンプリングデータ列には、中間転写ベルト７１の傷、汚れや濃度センサ６０に混入する電気的ノイズに起因して、図５（ｃ）の×印に示すように、本来の値から大きく外れた値を取るデータが含まれることがある。つまり、各サンプリングデータには種々の原因による誤差が含まれており、特に、周囲のデータと大きく異なる値となっているサンプリングデータについてはその信頼性は低いと考えるべきである。というのは、一定条件で形成されるパッチ画像Ｉpおよびそのパッチ画像Ｉpが形成される前の中間転写ベルト７１の表面状態から考えて、特定の位置でのみその周辺位置と大きく異なるサンプリング結果が得られることは考えにくいからである。
【００５８】
そこで、このように、各サンプリング点についてのサンプリング結果のうちその周辺からのサンプリング結果とは大きく異なる値を取るものについては、ノイズ等の影響が現れているものとして排除し、以後の計算には使用しないようにする必要がある。
【００５９】
この実施形態では、各サンプリング点毎に、当該サンプリング点およびその前後のサンプリング点についてのサンプリングデータを抽出し、そのうちの中央値を、当該サンプリング点におけるトナー付着量を表すデータとして用いることにより、このようなノイズや誤差の影響を抑えている。具体的には、各サンプリング点についてのサンプリングデータに対し、図６に示すノイズ補正処理を実行する。
【００６０】
図６はノイズ補正処理を示すフローチャートである。この処理では、まず処理対象となる１つのサンプリングデータを選択し（ステップＳ２１）、当該サンプリングデータと、当該サンプリング点の近傍でサンプリングされたデータ、より詳しくは、中間転写ベルト７１を移動させながらサンプリングした各サンプリングデータのうち当該対象サンプリング点の前後（すなわち方向Ｄ2に沿った上流側および下流側）各Ｎ個のサンプリング点についてのサンプリングデータとを抽出する（ステップＳ２２）。これにより、合計（２Ｎ＋１）個のサンプリングデータが抽出される。
【００６１】
次に、これら（２Ｎ＋１）個のサンプリングデータの中から中央値、つまりその値の大きい方または小さい方から（Ｎ＋１）番目に相当する値を求める（ステップＳ２３）。そして、当該対象サンプリング点についてのサンプリング結果をこうして求めた中央値に置き換える（ステップＳ２４）。つまり、この中央値を当該サンプリング点におけるトナー付着量を表すデータとみなす。
【００６２】
サンプリング位置が互いに近接したこれら（２Ｎ＋１）個のサンプリングデータでは、その値もさほど大きく相違することはないはずである。したがって、当該対象サンプリング点における本来の（つまりノイズ等のない）検出値は、上記した中央値に近い値となるはずである。したがって、当該サンプリング点についてのサンプリング結果にノイズ等の影響がなかったとしても、この置き換えが結果に及ぼす影響は小さく、特にその中央値が当該サンプリング点についてのサンプリング結果であればその影響は全くない。
【００６３】
一方、当該サンプリング点についてのサンプリングデータがノイズ等により本来の値と大きく異なっていた場合には、この置き換えによって、ノイズ等を含む当該サンプリングデータが排除されるので、後の計算にこのノイズ等の影響が及ぶことはない。
【００６４】
このように、このノイズ補正処理では、各サンプリング点についてのサンプリングデータを、当該サンプリング点を中心とする（２Ｎ＋１）箇所のサンプリング点それぞれについてのサンプリングデータの中央値に置き換えることで、後に求めるトナー付着量の算出結果にノイズの影響が現れるのを抑制している。
【００６５】
このような中央値による置き換えの他にも、前後のサンプリングデータに基づいて行う補正としては、例えば、平均値によるものが考えられる。これは、対象サンプリングデータの前後各Ｎ個、計２Ｎ個のデータ、あるいはこれに対象サンプリングデータを加えた（２Ｎ＋１）個のデータの平均値を求め、該平均値を当該対象サンプリング位置におけるトナー付着量を表す数値とする方法である。しかし、この場合、計算に加えた各サンプリングデータのいずれかにノイズが含まれていた場合、却って誤差が大きくなってしまうおそれがあり、しかも、その誤差は前後のサンプリング位置にも伝播するという問題がある。
【００６６】
これに対し、上記した中央値に基づく補正によれば、ノイズを含むサンプリングデータは以後の計算から完全に排除され、上記したような問題は生じない。
【００６７】
こうして１つのサンプリング点についてのデータの置き換えが終了すれば、対象サンプリングデータを順次変更しながら上記処理を必要な回数だけ繰り返すことで、他のサンプリング点についても同様にしてデータの置き換えを行う（ステップＳ２５）。
【００６８】
なお、このようにして順次ノイズ補正処理を実行してゆくと、１つのサンプリング点について上記ノイズ補正処理を実行するに際して用いる複数のサンプリングデータの中に、既にノイズ補正処理が実行されたものが含まれる場合がある。この場合、補正前のサンプリングデータを用いるのか、補正後のデータを用いるのかという問題があるが、ノイズ除去効果を高めるという観点からは、後者が望ましい。
【００６９】
このようなノイズ補正処理を行うことで、図５（ｃ）の丸印に示すように、ノイズの影響が除かれたサンプリングデータ列を得ることができる。なお、図５（ｃ）の例は、図６の処理においてＮ＝１としたときのものである。すなわち、この場合のノイズ補正処理では、当該対象サンプリングデータを、その前後各１個のデータを含む計３個のデータの中央値で置き換えている。例えば、図５（ｂ）に示すサンプリング点Ｐ6については、当該サンプリング点Ｐ6、その前後のサンプリング点Ｐ5およびＰ7の各サンプリング点についてのサンプリング結果Ａ6、Ａ5およびＡ7のうちの中央値Ａ5を、当該サンプリング点Ｐ6に対応する補正後のデータＢ6としている。他のサンプリング点についても同様にすることができる。
【００７０】
なお、一連のサンプリングデータ列の中には、当該サンプリング点のサンプリングデータを補正するために用いる周辺からのサンプリングデータが存在しないものがある。例えば、サンプリングデータ列の最初のデータＡ1については、それより前のデータが存在しないため、上記ノイズ補正処理を実行することができない。このようなデータについては、ノイズを含む可能性があるため、以後の処理には使用しないことが好ましい。
【００７１】
より一般的には、ノイズ補正処理に用いるサンプリングデータ個数を（２Ｎ＋１）個としたとき、サンプリングデータ列の先頭および末尾各Ｎ個のデータは使用しないのが好ましい。逆に言えば、形成すべきパッチ画像の寸法やそのサンプリング点の個数は、このように後の計算に使用することのできないデータが生じることを考慮したうえで決定する必要がある。
【００７２】
あるいは、これらのサンプリングデータに別途何らかの補正処理を行ったうえで使用してもよい。一例としては、当該サンプリングデータに代えて、隣接するサンプリング点におけるノイズ補正後のデータを用いることができる。また、別の例としては、当該サンプリングデータと、隣接するサンプリング点におけるノイズ補正後のデータとの平均値を当該サンプリング点における補正後のデータとすることができる。
【００７３】
また、特にパッチ画像についてのサンプリング結果に対し上記したノイズ補正処理を行うためには、補正処理に用いる各サンプリングデータは、いずれも該パッチ画像内のサンプリング点でサンプリングされたものであることが必要である。例えば、パッチ画像Ｉp内のサンプリング点Ｐ1に対するノイズ補正処理に、パッチ画像Ｉp外のサンプリング点Ｐ0についてのサンプリングデータを用いたのでは、却って大きな誤差を招くこととなる。
【００７４】
こうして下地サンプリングデータ、およびパッチ画像についてのサンプリングデータそれぞれに対するノイズ補正処理を行いながら、その補正後のデータに基づき、パッチ画像内の各サンプリング点におけるトナー付着量を算出する。
【００７５】
図７はトナー付着量算出処理を示すフローチャートである。このうち、ステップＳ３１〜Ｓ３３は下地サンプリングデータに対する処理であり、ステップＳ３４〜Ｓ３６はパッチ画像についてのサンプリングデータに対する処理である。
【００７６】
まず、下地サンプリングデータについては、Ｎ＝２として、前述したノイズ補正処理を実行する（ステップＳ３１、Ｓ３２）。つまり、下地サンプリングデータについては、対象サンプリングデータを含めた計５個のデータの中央値による補正を行う。
【００７７】
そして、こうして求めた補正後の各データ（以下、「下地データ」という）の平均値を求める（ステップＳ３３）。この平均値は、トナー像を担持しない状態での中間転写ベルト７１の表面状態、特にその色目を表す値である。ここでは、ｐ偏光成分およびｓ偏光成分それぞれに対応する出力電圧ＶpおよびＶsのサンプリング結果についての上記補正後の平均値をそれぞれＶtp_aveおよびＶts_aveと称することとする。
【００７８】
次に、Ｎ＝１として、パッチ画像についてのサンプリングデータに対して前述のノイズ補正処理を行う（ステップＳ３４、Ｓ３５）。このときの補正は、対象サンプリングデータを含めた計３個のデータの中央値によるものである。そして、こうして求めた補正後の各データ（以下、「パッチ画像データ」という）の平均値を求める（ステップＳ３６）。この平均値は、中間転写ベルト７１上のパッチ画像の平均的な色目を表す値である。ここでは、ｐ偏光成分およびｓ偏光成分それぞれに対応する出力電圧ＶpおよびＶsのサンプリング結果についての上記補正後の平均値をそれぞれＶdp_aveおよびＶds_aveと称することとする。
【００７９】
ここで、ノイズ補正に使用するデータ個数を決める数値Ｎを、下地データとパッチ画像データとで異ならせているのは次の理由による。すなわち、上記数値Ｎを大きくすると、サンプリングデータのばらつきはより平坦化されるが、その反面、色目の細かい変化に関する情報が失われてしまう。トナーの付着していない中間転写ベルト７１の表面の色目は本来位置によらず一様であり細かい変化はないから、この色目を表す値である下地データについては比較的大きな数値を設定してよい。この数値は本発明にいう値Ｎ１に相当する。
【００８０】
一方、中間転写ベルト７１表面の一部領域に形成されるパッチ画像Ｉpについてみると、上記補正の原理上、パッチ画像Ｉp上における各サンプリング位置のうち、先頭および末尾のＮ箇所については補正データを求めることができない。そのため、数値Ｎを大きくすると有効なデータ数が減ってしまうこととなる。また、この実施形態では平均化しているので直接の影響はないが、装置の動作特性に起因して現れる濃度ムラ等を見落としてしまうことがある。
【００８１】
このように、補正に使用するデータの数、または本発明にいう数値Ｎ、Ｎ１については、測定対象の態様に応じて適宜変更設定することが望ましい。そして、パッチ画像よりもその下地の方が基本的により均一であるという性質上、Ｎ≦Ｎ１とすることが好ましい。本実施形態では、下地データについては前後５個のデータに基づき補正を行う一方（Ｎ１＝２）、パッチ画像データについては前後３個のデータに基づく補正を行っている（Ｎ＝１）。
【００８２】
こうして下地データおよびパッチ画像データについての補正を行った後、それらの値を用いてパッチ画像Ｉpの濃度に対応する評価値を求める（ステップＳ３７）。この評価値とは、パッチ画像の画像濃度を直接表す物理量ではないが、その尺度となる数値である。具体的には次式：
Ｇt＝１−｛Ｓg・（Ｖdp_ave−Ｖp0）−（Ｖds_ave−Ｖs0）｝／｛Ｓg・（Ｖtp_ave−Ｖp0）−（Ｖts_ave−Ｖs0）｝ … （式１）
により、評価値Ｇtを求める。
【００８３】
上式において、Ｖp0およびＶs0はそれぞれ、濃度センサ６０の発光素子６０１を消灯した状態でサンプリングした電圧ＶpおよびＶsである。図３に示すように、受光素子６７２ｐ，６７２ｓの出力側にはオフセット電圧６７４ｐ，６７４ｓが印加されているので、この濃度センサ６０では、発光素子６０１の消灯状態においても所定の正電圧が出力電圧Ｖp，Ｖsとして出力されている。上記値Ｖp0およびＶs0はこのときの出力電圧であり、各サンプリングデータ（あるいはそれらの平均値）からこれらの値Ｖp0およびＶs0を差し引くことで、検出された反射光量に対応した電圧の変化分のみを取り出すことができる。
【００８４】
また、ｐ偏光成分に対応する項にのみ値Ｓgを乗じることで、濃度センサ６０を構成するアンプ回路６７３ｐ，６７３ｓのゲインの違いを補償している。
【００８５】
このようにして求めた評価値Ｇtは、トナーが中間転写ベルト７１上に付着していないとき０を示す一方、トナーが最大量付着して十分な画像濃度が得られているときには１を示す。このように、評価値Ｇtを用いることで、パッチ画像を構成するトナーの量を０から１の数値で規格化して表すことが可能となる。
【００８６】
こうして６個のパッチ画像のそれぞれについて評価値Ｇtが求まれば、図４の現像バイアス最適化処理に戻り、これらの値を用いて現像バイアスの最適値を算出する（ステップＳ１４）。その原理について、図８を参照して説明する。
【００８７】
図８は現像バイアス最適化処理の原理を示す図である。所定パターンの画像を所定濃度に制御するためには、その画像の目標濃度に応じて評価値Ｇtの目標値Ｇt_tgtを予め定めておき、当該パターンの画像についての評価値Ｇtがこの目標値Ｇt_tgtと一致するような現像バイアスＶbを求めればよい。
【００８８】
現像バイアスＶbをＶb(1)からＶb(6)まで６段階に変化させてパッチ画像を形成し、各パッチ画像についての評価値Ｇtを現像バイアスＶbに対してプロットすると、現像バイアスＶbと評価値Ｇtとの関係が求まる。この関係に基づき、現像バイアスＶbの最適値Ｖboptを求めることができる。すなわち、図８の例では、最適現像バイアスＶboptはバイアス値Ｖb(4)およびＶb(5)の間にあるので、これら２つのプロット間での内挿計算により、最適現像バイアスＶboptを求めることができる。
【００８９】
そして、こうして求めた最適現像バイアスＶboptについては例えばＲＡＭ１０７に記憶しておき、以後の画像形成動作においてはこの値を呼び出して現像バイアスＶbの設定値とすることで、所望の画像濃度を安定して得ることができる。
【００９０】
なお、先にも述べたとおり、同様の方法により、露光ビームＬの強度、帯電バイアスなど、他の制御因子についても同様にしてその最適化を行うことが可能である。また、上記した処理は１つのトナー色についてのものであるが、必要に応じ上記処理を繰り返すことによって、複数のトナー色にも対応することができる。この場合、下地サンプリングおよびそのノイズ補正、平均値算出については、その結果を共用することができるので、各トナー色毎に行わなくてもよい。
【００９１】
また、上記したトナー付着量算出処理においては、パッチ画像Ｉp内においてそのトナー付着量がほぼ均一であるという前提の下に、パッチ画像Ｉp内の各サンプリング点Ｐ1，Ｐ2，…についてのサンプリングデータを平均し（図７のステップＳ３６）、これによりパッチ画像Ｉpの平均的なトナー付着量を求めている。しかしながら、場合によっては、パッチ画像Ｉp内でのトナー付着量の変化の様子（以下、「パッチ画像プロファイル」という）を知りたい場合がある。例えば、前記したように、パッチ画像Ｉpには、現像ローラ４４や感光体２の回転ムラ、偏心などに起因する濃度ムラが現れることがある。そこで、パッチ画像プロファイルを求めてその濃度ムラの程度を評価し、必要に応じて、その濃度ムラを打ち消すような補正をしながら画像形成を行えば、濃度ムラのないより画像品質の優れた画像を形成することが可能となる。
【００９２】
図９は周期的な変動を有するサンプリングデータの一例を示す図である。例えば現像ローラ４４に偏心がある場合、パッチ画像には現像ローラ４４の周長に応じた周期的な濃度ムラが現れる。その結果、パッチ画像についてのサンプリング結果も、図９に示すように、周期的な変動を示すこととなる。また、このサンプリング結果（×印で示す）に対しても、ノイズの影響により突出したデータが現れうる。
【００９３】
このようなサンプリングデータ列に対し、上記と同じノイズ補正処理（図６）を実施すると、図９の○印に示すように、現像ローラ４４の偏心に伴う周期的な変動分を打ち消すことなく、ノイズによる突出したデータが取り除かれる。そして、こうしてノイズ成分が除去されたデータ列から、パッチ画像内でのトナー付着量の分布の様子、つまりパッチ画像プロファイルを求めることができる。すなわち、上記ノイズ補正処理は、このようにトナー付着量が周期的に変動するパッチ画像に対しても有効である。この他にも、そのトナー付着量（または画像濃度）の変化の態様が予めわかっており、かつ、その変化の程度がサンプリング間隔（隣り合うサンプリング点間の距離）に比して緩やかである場合には、上記したノイズ補正処理を有効に適用することが可能である。
【００９４】
なお、上記の例では、本来均一となるべきパッチ画像のトナー付着量が種々の変動要因により変動している場合にも本発明のトナー付着量算出処理が有効であることを示した。これと同様に、意図的にトナー付着量を周期的に変化させたパッチ画像に対しても、本発明の処理は有効である。さらに、この場合にはパッチ画像内におけるトナー付着量の変動幅やその周期などの傾向が予測可能であるので、その傾向を考慮して、ノイズ補正に使用するデータ個数を決める数値ＮおよびＮ１を定めることによって、ノイズ除去を効果的に行うことができる。
【００９５】
このような周期的な変化を有するパッチ画像を形成するのが好ましい場合としては、例えば次のような場合がある。前述したように、エンジン部ＥＧにより形成される画像（例えばパッチ画像）には、装置各部の構造・性能上のばらつきに伴う濃度ムラが現れる。また、例えば濃度センサ６０に対向するローラ７５の偏心により、中間転写ベルト７１と濃度センサ６０との距離が変動し、これに起因して、濃度センサ６０により受光される光量が変動することもある。
【００９６】
この場合、中間転写ベルト７１上の複数箇所に同一画像形成条件でのパッチ画像を形成し、それらについてのサンプリング結果を平均することで、このような変動の影響をキャンセルすることができる。しかしながら、画像形成条件を変更する度毎にこのように中間転写ベルト７１上にパッチ画像を離散的に形成したのでは、処理に要する時間が長大となってしまう。
【００９７】
これを解決するためには、同一画像形成条件での複数のパッチ画像の間の領域に、他の画像形成条件でのパッチ画像を配するようにすればよい。例えば、上記実施形態のように、現像バイアスを６段階に変更設定してパッチ画像を形成する装置では、第１の現像バイアスで形成したパッチ画像に隣接して第２の現像バイアスでのパッチ画像を形成する。同様にして各現像バイアスでのパッチ画像を形成した後に、再び第１の現像バイアス、第２の現像バイアス、…でのパッチ画像を繰り返し形成する。そして、同一現像バイアスでのパッチ画像それぞれにおけるサンプリング結果を平均し、その結果から当該現像バイアスに対応したトナー付着量を求めれば、処理に要する時間を短縮しながら、上記のような濃度変動の影響をキャンセルすることが可能となる。
【００９８】
このようにして形成したパッチ画像群を巨視的に見ると、結果的にトナー付着量が周期的な変化を示すこととなる。特に、隣接するパッチ画像間の間隔をゼロとすれば、パッチ画像群全体を、周期的にトナー付着量が変化するようなパターンを有する１つの画像と見ることができる。このような画像のトナー付着量を算出する際にも、本発明のトナー付着量算出処理を好適に適用することが可能である。
【００９９】
（第２実施形態）
上記した第１実施形態の装置では、同じパターンの繰り返しからなるパッチ画像を形成し、そのトナー付着量検出結果に基づいて、画像品質に影響を与える制御因子の最適化を行っている。これに対し、この発明にかかる第２実施形態の装置では、以下に説明するように、グラデーションを有するパッチ画像（以下、「階調パッチ画像」という）を形成し、そのトナー付着量検出結果に基づいて、装置１の階調特性の調整を行っている。そして、その階調パッチ画像についてトナー付着量を求める際に、第１実施形態と同じようにノイズ補正処理を行う。
【０１００】
第２実施形態における装置の構成および動作は、第１実施形態と基本的に同一である。ただし、第２実施形態の装置は、より優れた階調再現性を得るための構成および調整動作モード（階調補正モード）を有している点で第１実施形態の装置とは異なっている。
【０１０１】
なお、より良好な階調補正特性を得るためには、第１実施形態による各制御因子の最適化処理を実行した後で、第２実施形態にかかる階調補正処理を実行することが望ましい。
【０１０２】
図１０はこの発明にかかる画像形成装置の第２実施形態における階調処理ブロックを示す図である。メインコントローラ１１は、色変換部１１４、階調補正部１１５、ハーフトーニング部１１６、パルス変調部１１７、階調補正テーブル１１８および補正テーブル演算部１１９などの機能ブロックを備えている。
【０１０３】
また、エンジンコントローラ１０は、図２に示すＣＰＵ１０１、ＲＡＭ１０６、ＲＯＭ１０７以外に、露光ユニット６に設けられたレーザ光源を駆動するためのレーザドライバ１２１と、濃度センサ６０の検出結果に基づきエンジン部ＥＧのガンマ特性を示す階調特性を検出する階調特性検出部１２３を備えている。
【０１０４】
ホストコンピュータ１００から画像信号が与えられたメインコントローラ１１では、色変換部１１４がその画像信号に対応する画像内の各画素のＲＧＢ成分の階調レベルを示したＲＧＢ階調データを、対応するＣＭＹＫ成分の階調レベルを示したＣＭＹＫ階調データへ変換する。この色変換部１１４では、入力ＲＧＢ階調データは例えば１画素１色成分当たり８ビット（つまり２５６階調を表す）であり、出力ＣＭＹＫ階調データも同様に１画素１色成分当たり８ビット（つまり２５６階調を表す）である。色変換部１１４から出力されるＣＭＹＫ階調データは階調補正部１１５に入力される。
【０１０５】
この階調補正部１１５は、色変換部１１４から入力された各画素のＣＭＹＫ階調データに対し階調補正を行う。すなわち、階調補正部１１５は、不揮発性メモリに予め登録されている階調補正テーブル１１８を参照し、その階調補正テーブル１１８にしたがい、色変換部１１４からの各画素の入力ＣＭＹＫ階調データを、補正された階調レベルを示す補正ＣＭＹＫ階調データに変換する。この階調補正の目的は、上記のように構成されたエンジン部ＥＧのガンマ特性変化を補償して、この画像形成装置の全体的ガンマ特性を常に理想的なものに維持することにある。
【０１０６】
こうして補正された補正ＣＭＹＫ階調データは、ハーフトーニング部１１６に入力される。このハーフトーニング部１１６は誤差拡散法、ディザ法、スクリーン法などのハーフトーニング処理を行い、１画素１色当たり８ビットのハーフトーンＣＭＹＫ階調データをパルス変調部１１７に入力する。
【０１０７】
このパルス変調部１１７に入力されたハーフトーニング後のＣＭＹＫ階調データは、各画素に付着させるべきＣＭＹＫ各色のトナーのサイズを示しており、かかるデータを受け取ったパルス変調部１１７は、そのハーフトーンＣＭＹＫ階調データを用いて、エンジン部ＥＧのＣＭＹＫ各色画像の露光レーザパルスをパルス幅変調するためのビデオ信号を作成し、図示を省略するビデオＩＦを介してエンジンコントローラ１２に出力する。そして、このビデオ信号を受けたレーザドライバ１２１が露光ユニット６の半導体レーザをＯＮ／ＯＦＦ制御して各色成分の静電潜像を感光体２１上に形成する。このようにして通常の印刷を行う。
【０１０８】
また、この画像形成装置では、例えば電源投入直後などの適当なタイミングで実行され、階調補正用のパッチ画像を形成して階調補正テーブルを変更設定する階調補正モードを有している。この階調補正モードでは、各トナー色毎に、ガンマ特性を測定するために予め用意された階調補正用の階調パッチ画像がエンジン部ＥＧによって中間転写ベルト７１上に形成され、各階調パッチ画像のトナー付着量を濃度センサ６０が読取り、その濃度センサ６０からの信号に基づき階調特性検出部１２３が各階調パッチ画像の階調レベルと、検出した画像濃度とを対応させた階調特性（エンジン部ＥＧのガンマ特性）を作成し、メインコントローラ１１の補正テーブル演算部１１９に出力する。
【０１０９】
なお、この実施形態では、階調パッチ画像のデータはメインコントローラ１１の例えばＲＯＭなどにプログラムされており、この画像データに基づいて上記した画像形成動作を実行することで、中間転写ベルト７１の表面に所定パターンの階調パッチ画像を形成する。
【０１１０】
図１１は階調パッチ画像を示す図である。図１１（ａ）に示すように、この実施形態における階調パッチ画像Ｉgは、中間転写ベルト７１の移動方向Ｄ2に沿って延びる短冊形状で、しかも、その階調レベルは一様ではなく、移動方向Ｄ2に沿って最大レベル（レベル２５５）から最小レベル（レベル０）まで連続的に変化するように形成される。
【０１１１】
図１２は階調補正モードを示すフローチャートである。また、図１３は階調補正モードにおけるトナー付着量算出処理を示すフローチャートである。その基本的な動作は、多くの部分で図４に示す現像バイアス最適化処理と共通である。したがって、共通部分についての説明は省略することとする。
【０１１２】
この階調補正モードでは、まず階調パッチ画像を形成する前の中間転写ベルト７１について下地サンプリングを行い（ステップＳ６１）、次にパッチ画像として図１１（ａ）に示す階調パッチ画像Ｉgを形成する（ステップＳ６２）。次いで、その階調パッチ画像Ｉgについてサンプリングを行い（ステップＳ６３）、それらのサンプリング結果に基づきトナー付着量を算出する（ステップＳ６４）。
【０１１３】
第２実施形態のトナー付着量算出処理においては、パッチ画像全体での平均的なトナー付着量を求める第１実施形態とは大きく相違して、各サンプリング点毎にトナー付着量（評価値）を求めている。これは、パッチ画像Ｉgが一様でなく、位置によって異なる階調レベルを有するものであり、また階調補正のための情報として各階調レベル毎のトナー付着量（評価値）を求める必要があるからである。
【０１１４】
したがって、この実施形態におけるトナー付着量算出処理（図１３、ステップＳ７１〜Ｓ７７）では、ノイズ補正後の下地データおよびパッチ画像データの平均値を求めることはせず、各サンプリング点における補正後の下地データおよび補正後のパッチ画像データを用いて、当該位置における評価値を求めている（ステップＳ７５、Ｓ７６）。そして、これを必要回数繰り返すことで、各サンプリング点における評価値を個別に求める（ステップＳ７７）。
【０１１５】
この場合の評価値Ｇrは、例えば次式：
Ｇr(x)＝１−｛Ｓg・（Ｖdp(x)−Ｖp0）−（Ｖds(x)−Ｖs0）｝／｛Ｓg・（Ｖtp(x)−Ｖp0）−（Ｖts(x)−Ｖs0）｝ … （式２）
のように、中間転写ベルト７１の移動方向Ｄ2における位置ｘの関数として求めることができる。
【０１１６】
なお、ノイズ補正処理の内容は図６に示すものと同一であり、下地データに対してはＮ＝２として計５個のデータに基づく補正を行う一方、パッチ画像データに対してはＮ＝１として計３個のデータに基づく補正を行う。こうすることにより、図１１（ｂ）の×印に示す補正前のノイズを含むサンプリングデータ列が、同図の丸印に示すデータ列に補正され、ノイズの影響が低減される。階調パッチ画像Ｉgでは画像パターン自体が位置により変化しており、これに伴うトナー付着量の変化が情報として必要なので、ノイズ補正に用いるデータ数を多くするとその変化がマスキングされてしまうこととなり好ましくない。
【０１１７】
ここで、図１１（ｂ）では、パッチ画像Ｉgの階調レベルが低下しその画像濃度が低くなるにしたがってサンプリング値が上昇する傾向を示しているが、これは濃度センサ６０の特性によるものである。すなわち、この濃度センサ６０は、中間転写ベルト７１の表面で反射される光量を検出するものであり、トナー付着量が多くなりトナーによる照射光の散乱・吸収が増えればその出力が低下するという特性を有している。
【０１１８】
図１４はエンジン部の階調特性およびその補正特性を例示する図である。上記のようにして階調パッチ画像Ｉgの各点に対応して算出された評価値Ｇrをその階調レベルに対応させてプロットすると、例えば図１４の曲線ａに示すように、この装置における階調特性を示す曲線が得られる。この実測による階調特性は、装置の個体差、経時変化や周囲環境の変化などに起因して、本来望まれる理想階調特性（例えば図１４に示す曲線ｂ）とは一致していない場合がある。そこで、例えば図１４の曲線ｃに示すように、実測された上記階調特性の逆特性に基づく階調補正を予め画像信号に施すことによって、入力された画像信号の階調性を忠実に再現した画像を形成することが可能となる。
【０１１９】
具体的には、補正テーブル演算部１１９が、階調特性検出部１２３から与えられた階調特性に基づき、実測されたエンジン部ＥＧの階調特性を補償して理想的な階調特性を得るための階調補正テーブルデータを計算し、階調補正テーブル１１８の内容をその計算結果に更新する。こうして階調補正テーブル１１８を変更設定する（階調補正モード）。
【０１２０】
そして、以後の画像形成動作では、こうして更新された階調補正テーブル１１８を参照しながら色変換部１１４からの各画素の入力ＣＭＹＫ階調データを補正し、その補正ＣＭＹＫ階調データに基づいて画像形成を行うことで階調性の優れた高画質の画像を形成することができる。また、このように階調補正テーブル１１８を随時更新することによって、経時的に変化するエンジン部ＥＧのガンマ特性に対応して常に理想的な階調補正を行うことができ、画質の安定した画像形成を行うことができる。
【０１２１】
（まとめ）
以上のように、上記した各実施形態では、パッチ画像の複数位置について反射光量のサンプリングを行い、各位置におけるトナー付着量を、当該位置およびその前後のサンプリング点における複数のサンプリングデータの中央値で補正したデータに基づいて求めている。そのため、パッチ画像濃度に対応するトナー付着量を、ノイズの影響を受けることなく高精度に求めることが可能となっている。
【０１２２】
また、パッチ画像からの反射光量のサンプリング結果と、パッチ画像を形成する前の中間転写ベルト７１表面からの反射光量のサンプリング結果とに基づいてトナー付着量を求めているので、中間転写ベルト７１の表面状態の影響を受け難く、精度よくパッチ画像のトナー付着量を求めることができる。
【０１２３】
また、中間転写ベルト７１にパッチ画像が形成されているときと、画像が形成されていないときとで、ノイズ補正に使用するデータ個数を変えているので、評価すべき対象（ここでは中間転写ベルト７１）の状態に応じた適切な補正を行うことができる。
【０１２４】
このようなトナー付着量算出方法は、第１実施形態のような一定パターンの画像、および第２実施形態のようなグラデーションを有する画像のいずれに対しても適用することが可能である。また、第２実施形態のように階調レベルが連続的に変化する画像以外にも、例えば、階調レベルが階段状に変化する画像に対しても適用可能である。
【０１２５】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
【０１２６】
例えば、上記した各実施形態では、一連のサンプリングデータ列の両端部のデータは、他のデータのノイズ補正処理に用いられるのみであって、当該サンプリング点のトナー付着量を示す有効なデータとしては用いられない。しかしながら、これら端部でのデータを有効なものとするため、次のような処理を行ってもよい。第１の例では、端部のサンプリングデータについてはノイズ補正処理をせず、サンプリング値をそのまま当該サンプリング点の有効なデータとする。第２の例では、当該サンプリング点についてのサンプリングデータと、当該サンプリング点に隣接するサンプリング点についてのノイズ補正処理後のデータとの平均値を求め、その値を当該サンプリング点についての補正後のデータとする。
【０１２７】
また、上記各実施形態では、１つのサンプリング点のトナー付着量を求めるために、当該サンプリング点の上流側および下流側それぞれ同数のサンプリング点のサンプリングデータを用いて計算を行っている。しかしながら、これらは必ずしも同数とする必要はなく、計算に用いるサンプリングデータの個数およびその上流側、下流側への配分は任意である。
【０１２８】
また、上記各実施形態では、中間転写ベルト７１表面に対向配置した濃度センサ６０によりパッチ画像のトナー付着量を求めているが、濃度センサを感光体２２の表面に対向配置し、感光体２２上のトナー付着量を求めるようにしてもよい。
【０１２９】
また、上記各実施形態は、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの４色のトナーを用いて画像を形成する装置に本発明を適用したものであるが、トナー色の種類および数については上記に限定されるものでなく任意である。また、本発明のようなロータリー現像方式の装置のみでなく、各トナー色に対応した現像器がシート搬送方向に沿って一列に並ぶように配置された、いわゆるタンデム方式の画像形成装置に対しても本発明を適用可能である。さらに、本発明は、上記実施形態のような電子写真方式の装置に限らず、画像形成装置全般に対して適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる画像形成装置の第１実施形態を示す図である。
【図２】図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】濃度センサの構成を示す図である。
【図４】第１実施形態における現像バイアス最適化処理を示すフローチャートである。
【図５】この処理において形成されるパッチ画像を示す図である。
【図６】ノイズ補正処理を示すフローチャートである。
【図７】トナー付着量算出処理を示すフローチャートである。
【図８】現像バイアス最適化処理の原理を示す図である。
【図９】周期的な変動を有するサンプリングデータの一例を示す図である。
【図１０】この発明にかかる画像形成装置の第２実施形態における階調処理ブロックを示す図である。
【図１１】階調パッチ画像を示す図である。
【図１２】階調補正モードを示すフローチャートである。
【図１３】階調補正モードにおけるトナー付着量算出処理を示すフローチャートである。
【図１４】エンジン部の階調特性およびその補正特性を例示する図である。
【符号の説明】
６０…濃度センサ（センサ）、７１…中間転写ベルト（像担持体）、１０１…ＣＰＵ（制御手段）、Ｉg…階調パッチ画像、Ｉp…パッチ画像、Ｐn（n＝1，2，…）…サンプリング点（表面領域）、Ｐ6…（トナー付着量を求めるべき）サンプリング点（測定対象表面領域）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention irradiates light on the surface of an image carrier, detects light emitted from the surface, and calculates a toner adhesion amount on the image carrier based on the detection result and calculation of the toner adhesion amount It is about the method.
[0002]
[Prior art]
In an electrophotographic image forming apparatus such as a printer, a copying machine, and a facsimile machine, a small test image (patch image) having a predetermined image pattern is formed and the amount of toner is measured as necessary. By adjusting various image forming conditions based on the measurement result, a predetermined image density can be stably obtained.
[0003]
For example, in the image forming apparatus previously proposed by the applicant of the present application, the toner adhesion amount of the patch image is obtained as follows (see Patent Document 1). That is, the output signal from the light receiving element that irradiates light to the rotating belt-shaped image carrier and receives the reflected light amount is sampled, and a profile indicating the surface state of the image carrier based on the sampling result is obtained in advance. I ask for it. Then, the patch image density is obtained based on the sampling result of the patch image formed on the image carrier and the profile.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2002-214855 A (FIG. 9)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In this type of concentration measurement technique, noise may be mixed in the sampling result. This noise is caused not only by an electrical cause but also by a scratch or dirt on the image carrier. Such noise mixture affects the measurement result of the patch image density. Therefore, it is desired to establish a density measurement technique that can determine the image density or the toner amount constituting the image with high accuracy without being affected by such noise.
[0006]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a measurement technique that can determine the toner adhesion amount on an image carrier with high accuracy without being affected by noise.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the image forming apparatus according to the present invention irradiates light toward the surface of the image carrier, receives light emitted from the surface, and outputs a signal corresponding to the received light amount. And a control means for sampling an output signal from the sensor and obtaining a toner adhesion amount on the surface of the image carrier based on the sampling result. Forming a toner image on the image carrier, and the control means calculates the amount of toner adhesion in each of the plurality of measurement target surface regions having different positions along the predetermined direction in the patch image. A total of 2 (N + 1) surface areas of the measurement target surface area and 2N surface areas (where N is a natural number) in the patch image. The median of the ring resultsThe surface area of the measurement object in a state where the patch image is not carried, the surface area of N1 locations upstream of the surface area of the measurement object in the predetermined direction (where N1 is a natural number greater than N), and the predetermined area And the median value of the sampling results for (2N1 + 1) surface areas consisting of N1 surface areas downstream of the measurement target surface area in the directionAnd the tone correction of the apparatus is performed based on the calculation result.
[0008]
  Further, the toner adhesion amount calculating method according to the present invention irradiates light toward the surface of the image carrier, receives light emitted from the surface, samples a signal corresponding to the received light amount, In the toner adhesion amount calculation method for determining the toner adhesion amount on the surface of the image carrier based on the sampling result, in order to achieve the above object, a toner image whose gradation level changes along a predetermined direction is used as a patch image. The amount of toner attached to each of a plurality of measurement target surface regions that are formed on the image carrier and are different from each other along the predetermined direction in the patch image is expressed as 2N in the measurement target surface region and the patch image. Median of sampling results for 2 (N + 1) surface areas in total (where N is a natural number)The surface area of the measurement object in a state where the patch image is not carried, the surface area of N1 locations upstream of the surface area of the measurement object in the predetermined direction (where N1 is a natural number greater than N), and the predetermined area And the median value of the sampling results for (2N1 + 1) surface areas consisting of N1 surface areas downstream of the measurement target surface area in the directionIt is characterized by calculating based on. In these inventions, the surface areas of the 2N locations are the surface areas of N locations upstream of the measurement target surface region in the predetermined direction and the surfaces of N locations downstream of the measurement target surface region in the predetermined direction. With the region.
[0009]
In the invention configured as described above, the toner adhesion amount in the measurement target surface region is obtained including not only the sampling result in the measurement target surface region but also the sampling results in a plurality of surface regions in the vicinity thereof. Therefore, it is possible to reduce the influence of noise included in the sampling result and accurately determine the toner adhesion amount in the surface area to be measured.
[0010]
The plurality of surface regions including the measurement target surface region may be separated from each other, but are preferably close to each other. Moreover, the part may mutually overlap between adjacent surface area | regions.
[0011]
The “surface region” referred to in the present invention is a partial region having a predetermined area on the surface of the image carrier, and light emitted from the region is simultaneously received by the sensor in accordance with the irradiation light from the sensor. Point to the area. In other words, when viewed from the sensor side, it is possible to simultaneously receive the emitted light from each position in the “surface region” of the present invention on the surface of the image carrier. Further, the “surface area to be measured” in the present invention refers to an area in the surface area where it is necessary to determine the toner adhesion amount in that area.
[0012]
The term “sampling a certain surface region” means sampling an output signal from a sensor that has received light emitted from the surface region.
[0013]
  In the image forming apparatus configured as described above, as a patch image, a toner image whose gradation level changes along a predetermined direction is formed on the image carrier, and the control unit includes the patch image in the patch image. The amount of toner adhesion in each of the plurality of measurement target surface regions that are different from each other along the predetermined direction is determined by comparing the measurement target surface region and 2N (where N is a natural number) surface regions in the patch image. Median sampling result for a total of 2 (N + 1) surface areasThe surface area of the measurement object in a state where the patch image is not carried, the surface area of N1 locations upstream of the surface area of the measurement object in the predetermined direction (where N1 is a natural number greater than N), and the predetermined area And the median value of the sampling results for (2N1 + 1) surface areas consisting of N1 surface areas downstream of the measurement target surface area in the directionThe tone correction of the apparatus is performed based on the calculation result. Here, the surface area of the 2N locations includes a surface area of N locations upstream of the measurement target surface region in the predetermined direction, and a surface region of N locations downstream of the measurement target surface region in the predetermined direction. It is. In this way, it is possible to appropriately correct the tone correction of the apparatus by accurately obtaining the toner adhesion amount of each measurement target surface area in the patch image, so that a toner image with good image quality can be stabilized. Can be formed.
[0014]
That is, the toner adhesion amount of one surface area to be measured is obtained based on the sampling result for that area and the sampling results for each of the N surface areas before and after sandwiching the area along the predetermined direction. be able to. In this way, by arranging a plurality of surface regions (including the measurement target surface region) on which the sampling is performed in a line, the sampling for each of these regions can be performed relatively easily.
[0015]
When this value N is increased, the number of sampling data used for obtaining the toner adhesion amount on one surface area to be measured increases, which is effective in eliminating the influence of noise. The difference in the toner adhesion amount due to the upper position is less likely to appear. Accordingly, when the change in the toner adhesion amount is expected to be small in a relatively wide range on the image carrier, the value N is increased, while the toner adhesion amount changes in small increments or along the predetermined direction. When obtaining the profile of the toner adhesion amount, it is desirable to reduce this value N.
[0016]
For example, the toner adhesion amount of the measurement target surface region can be obtained based on the median value of the sampling results for the (2N + 1) surface regions. This is particularly effective when there is little change in the toner adhesion amount between these (2N + 1) surface areas, or when it can be expected to change monotonously. The reason is as follows.
[0017]
That is, when there is not much change in the toner adhesion amount between the surface areas of (2N + 1) places, or the change is monotonous, the sampling results for each of the surface areas of these (2N + 1) places are not so different, It is expected to show a tendency to increase or decrease gradually along the direction. Therefore, the sampling result for the measurement target surface region located in the center of these (2N + 1) places should be the median value of these sampling results or a value close thereto. On the other hand, if the sampling result for the surface area to be measured deviates greatly from the median value, it can be considered that the influence of noise appears in the sampling result. Therefore, instead of the sampling result for the measurement target surface region, the median value of the sampling results at these (2N + 1) locations is used, so that the calculation result of the toner adhesion amount is the original value due to the influence of such noise. Can be prevented from coming off greatly.
[0021]
  Also thisinventionThen, the amount of toner attached to the measurement target surface area in the patch image is determined based on the sampling result of the (2N + 1) surface areas including the measurement target surface area in the patch image.MedianAnd the measurement target surface area in a state in which the patch image is not carried, N1 locations upstream of the measurement target surface area along the predetermined direction (where N1 isGreater than NThe sampling result of (2N1 + 1) surface areas consisting of the surface area of (natural number) and N1 surface areas downstream of the measurement target surface area along the predetermined direction.Median ofAnd based onThe
[0022]
The amount of light emitted from the measurement target surface area in the patch image depends not only on the amount of toner adhered as the patch image but also on the surface state of the image carrier on which the patch image is formed. This surface state can be evaluated by using a sampling result of the measurement target surface region that does not carry a patch image, that is, before or after the patch image is formed. Therefore, the toner adhesion amount as a patch image based on both the sampling result for the measurement target surface region on the image carrier on which the patch image is formed and the sampling result for the measurement target surface region that does not carry the patch image Therefore, the influence of the surface state of the image carrier can be eliminated, and the toner adhesion amount can be calculated with higher accuracy.
[0023]
In addition, in order to eliminate the influence of noise on these sampling results, it is based on the sampling results not only on the surface area to be measured but also on the surface area in the vicinity thereof. Is possible.
[0024]
  In particular, between the numerical values N and N1, N<It is preferable that the relationship N1 is established. This is because the surface state of the image carrier in the state where the toner image is not carried should be essentially uniform, so that more sampling is performed than when carrying a patch image in order to obtain the surface state of one surface area to be measured. This is because data may be used.
[0025]
Further, in these image forming apparatuses, for example, the (2N + 1) surface areas can be arranged at equal intervals along the predetermined direction. In particular, if the sampling is performed on the surface area of (2N + 1) places by performing the sampling at a constant time interval while moving the image carrier at a constant speed in the predetermined direction, the result is as follows. Each surface region is equally spaced. Further, in such a configuration, the image carrier can be simply moved in one direction, so that the control of the apparatus is easy.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the image forming apparatus of FIG. This apparatus 1 forms a full color image by superposing four color toners (developers) of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (K), or black (K) toner. This is an image forming apparatus that forms a monochrome image using only the image forming apparatus. In the image forming apparatus 1, when an image signal is given to the main controller 11 from an external device such as a host computer, the image forming apparatus 1 is provided in the engine controller 10 in accordance with a command from the main controller 11 and serves as the “control unit” of the present invention. The functioning CPU 101 controls each part of the engine unit EG to execute a predetermined image forming operation, and forms an image corresponding to the image signal on the sheet S.
[0027]
In the engine unit EG, the photosensitive member 22 is provided to be rotatable in the arrow direction D1 in FIG. A charging unit 23, a rotary developing unit 4 and a cleaning unit 25 are arranged around the photosensitive member 22 along the rotation direction D1. The charging unit 23 is applied with a predetermined charging bias, and uniformly charges the outer peripheral surface of the photoconductor 22 to a predetermined surface potential. The cleaning unit 25 removes the toner remaining on the surface of the photosensitive member 22 after the primary transfer, and collects it in a waste toner tank provided inside. The photosensitive member 22, the charging unit 23, and the cleaning unit 25 integrally constitute the photosensitive member cartridge 2, and this photosensitive member cartridge 2 is detachably attached to the main body of the apparatus 1 as a whole.
[0028]
Then, the light beam L is irradiated from the exposure unit 6 toward the outer peripheral surface of the photosensitive member 22 charged by the charging unit 23. The exposure unit 6 exposes the light beam L onto the photosensitive member 22 in accordance with an image signal given from an external device, and forms an electrostatic latent image corresponding to the image signal.
[0029]
The electrostatic latent image thus formed is developed with toner by the developing unit 4. That is, in this embodiment, the developing unit 4 is configured as a support frame 40 that is rotatably provided about a rotation axis center orthogonal to the paper surface of FIG. A yellow developing device 4Y, a cyan developing device 4C, a magenta developing device 4M, and a black developing device 4K are provided. The developing unit 4 is controlled by the engine controller 10. Based on the control command from the engine controller 10, the developing unit 4 is driven to rotate, and the developing units 4Y, 4C, 4M, and 4K are selectively brought into contact with the photoreceptor 22 or have a predetermined gap. When positioned at a predetermined development position opposed to each other, toner is applied to the surface of the photosensitive member 22 from a developing roller 44 provided in the developing unit and carrying toner of a selected color. As a result, the electrostatic latent image on the photosensitive member 22 is visualized with the selected toner color.
[0030]
The toner image developed by the developing unit 4 as described above is primarily transferred onto the intermediate transfer belt 71 of the transfer unit 7 in the primary transfer region TR1. The transfer unit 7 includes an intermediate transfer belt 71 stretched between a plurality of rollers 72 to 75, and a drive unit (not shown) that rotates the intermediate transfer belt 71 in a predetermined rotation direction D2 by rotationally driving the roller 73. It has. When a color image is transferred to the sheet S, each color toner image formed on the photosensitive member 22 is superimposed on the intermediate transfer belt 71 to form a color image and taken out from the cassette 8 one by one. The color image is secondarily transferred onto the sheet S conveyed to the secondary transfer region TR2 along the conveyance path F.
[0031]
At this time, in order to correctly transfer the image on the intermediate transfer belt 71 to a predetermined position on the sheet S, the timing of feeding the sheet S to the secondary transfer region TR2 is managed. Specifically, a gate roller 81 is provided on the transport path F on the front side of the secondary transfer region TR2, and the gate roller 81 rotates in accordance with the timing of the circumferential movement of the intermediate transfer belt 71. S is sent to the secondary transfer region TR2 at a predetermined timing.
[0032]
Further, the sheet S on which the color image is thus formed is conveyed to the discharge tray portion 89 provided on the upper surface portion of the apparatus main body via the fixing unit 9, the pre-discharge roller 82 and the discharge roller 83. Further, when images are formed on both sides of the sheet S, when the rear end portion of the sheet S on which the image is formed on one side as described above is conveyed to the reversal position PR behind the pre-discharge roller 82. The rotation direction of the discharge roller 83 is reversed, whereby the sheet S is conveyed in the direction of the arrow D3 along the reverse conveyance path FR. Then, the sheet is again placed on the transport path F before the gate roller 81. At this time, the surface of the sheet S to which the image is transferred by contacting the intermediate transfer belt 71 in the secondary transfer region TR2 is first transferred. It is the opposite surface. In this way, images can be formed on both sides of the sheet S.
[0033]
In addition, the apparatus 1 includes a display unit 12 controlled by the CPU 111 of the main controller 11 as shown in FIG. The display unit 12 is constituted by, for example, a liquid crystal display, and in accordance with a control command from the CPU 111, the operation guidance to the user, the progress of the image forming operation, the occurrence of an abnormality in the apparatus, the replacement timing of any unit, etc. A predetermined message for notification is displayed.
[0034]
In FIG. 2, reference numeral 113 denotes an image memory provided in the main controller 11 for storing an image given from an external device such as a host computer via the interface 112. Reference numeral 106 is a ROM for storing a calculation program executed by the CPU 101, control data for controlling the engine unit EG, and the like. Reference numeral 107 is a RAM for temporarily storing calculation results in the CPU 101 and other data. is there.
[0035]
A cleaner 76 is disposed in the vicinity of the roller 75. The cleaner 76 can be moved toward and away from the roller 75 by an electromagnetic clutch (not shown). Then, the blade of the cleaner 76 abuts on the surface of the intermediate transfer belt 71 that is stretched over the roller 75 while moving to the roller 75 side, and the toner that remains on the outer peripheral surface of the intermediate transfer belt 71 after the secondary transfer. Remove.
[0036]
Further, a density sensor 60 that functions as a “sensor” of the present invention is disposed in the vicinity of the roller 75. The density sensor 60 is provided so as to face the surface of the intermediate transfer belt 71, and measures the toner adhesion amount corresponding to the density of the toner image formed on the outer peripheral surface of the intermediate transfer belt 71 as necessary. Based on the measurement result, the apparatus 1 adjusts the operating conditions of each part of the apparatus that affects the image quality, for example, the developing bias applied to each developing device, the intensity of the exposure beam L, and the like. Thus, in this embodiment, the intermediate transfer belt 71 functions as the “image carrier” of the present invention.
[0037]
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the density sensor. The density sensor 60 includes a light emitting element 601 such as an LED that irradiates light onto a winding area 71 a wound around a roller 75 on the surface of the intermediate transfer belt 71. Further, the density sensor 60 includes a polarization beam splitter 603, an irradiation light amount monitoring light receiving unit 604, and an irradiation light amount in order to adjust the irradiation light amount of the irradiation light in accordance with the light amount control signal Slc provided from the CPU 101 as will be described later. An adjustment unit 605 is provided.
[0038]
As shown in FIG. 3, the polarization beam splitter 603 is disposed between the light emitting element 601 and the intermediate transfer belt 71, and the light emitted from the light emitting element 601 is incident on the intermediate transfer belt 71. It is divided into p-polarized light having a polarization direction parallel to the plane and s-polarized light having a perpendicular polarization direction. The p-polarized light enters the intermediate transfer belt 71 as it is, while the s-polarized light is extracted from the polarization beam splitter 603 and then incident on the light receiving unit 604 for monitoring the amount of irradiation light. The light receiving element 642 of the light receiving unit 604 A signal proportional to the irradiation light amount is output to the irradiation light amount adjustment unit 605.
[0039]
The irradiation light amount adjustment unit 605 feedback-controls the light emitting element 601 based on the signal from the light receiving unit 604 and the light amount control signal Slc from the CPU 101, and the amount of irradiation light irradiated from the light emitting element 601 to the intermediate transfer belt 71 is determined. It is adjusted to a value corresponding to the control signal Slc. As described above, in this embodiment, the amount of irradiation light can be appropriately changed and adjusted in a wide range by the output signal from the CPU 101.
[0040]
Further, in this embodiment, the input offset voltage 641 is applied to the output side of the light receiving element 642 provided in the light receiving unit 604 for monitoring the irradiation light quantity, and the light emitting element as long as the light quantity control signal Slc does not exceed a certain signal level. 601 is configured to be kept off.
[0041]
When a predetermined level light amount control signal Slc is given to the irradiation light amount adjustment unit 605, the light emitting element 601 is turned on, and the intermediate transfer belt 71 is irradiated with p-polarized light as irradiation light. Then, the p-polarized light is reflected by the intermediate transfer belt 71, and the reflected light amount detection unit 607 detects the p-polarized light amount and the s-polarized light amount among the light components of the reflected light, and a signal corresponding to each light amount is sent to the CPU 101. Is output.
[0042]
As shown in FIG. 2, the reflected light amount detection unit 607 receives the polarization beam splitter 671 disposed on the optical path of the reflected light and the p-polarized light passing through the polarization beam splitter 671, and corresponds to the light amount of the p-polarized light. And a light receiving unit 670s that receives the s-polarized light divided by the polarization beam splitter 671 and outputs a signal corresponding to the light quantity of the s-polarized light.
[0043]
In the light receiving unit 670p, the light receiving element 672p receives the p-polarized light from the polarization beam splitter 671, and the output from the light receiving element 672p is amplified by the amplifier circuit 673p, and then the amplified signal is a signal corresponding to the amount of p-polarized light. Is output from the light receiving unit 670p. Similarly to the light receiving unit 670p, the light receiving unit 670s includes a light receiving element 672s and an amplifier circuit 673s. For this reason, the light quantity of two different component light (p polarized light and s polarized light) among the light components of reflected light can be calculated | required independently.
[0044]
In this embodiment, output offset voltages 674p and 674s are applied to the output sides of the light receiving elements 672p and 672s, respectively, and the output voltages Vp and Vs of the signals given from the amplifier circuits 673p and 673s to the CPU 101 are on the plus side. It is offset.
[0045]
Note that the level of the s-polarized component contained in the reflected light is lower and the change with respect to the toner amount is smaller than the p-polarized component that is the same polarized component as the irradiation light. Therefore, in this embodiment, the gain ratio Sg of the amplifier circuit 673s to the amplifier circuit 673p is set to Sg = 3. In other words, the dynamic range is improved by setting the gain for the s-polarized component to be three times the gain for the p-polarized component.
[0046]
In the light receiving units 670p and 670s configured as described above, the output voltages Vp and Vs have values of zero or more and are reflected even when the amount of reflected light is zero, similarly to the light receiving unit 604. The output voltages Vp and Vs also increase in proportion to the increase in the amount of light. By applying the output offset voltages 674p and 674s in this way, the influence of the dead band of the amplifier circuits 673p and 673s operating with a single power supply (region where the input voltage and output voltage are not proportional when the input voltage is near zero) is assured. The output voltage according to the amount of reflected light can be output.
[0047]
In the image forming apparatus 1, the CPU 101 evaluates the density of a toner image as a patch image formed on the surface of the intermediate transfer belt 71 using the density sensor 60 configured as described above. However, instead of directly obtaining the optical density of the patch image, the amount of toner adhered to the intermediate transfer belt 71 as a patch image is measured. Based on the result, control factors that affect the image quality, for example, the size of the developing bias applied to each developing unit and the intensity of the exposure beam L are adjusted to optimize the image forming conditions, and a predetermined image quality can be obtained. We are trying to obtain it stably.
[0048]
Hereinafter, as an example, a method for obtaining the optimum value of the developing bias as a control factor will be described with reference to FIGS. 4 to 8. However, the same applies to other control factors such as the intensity of the exposure beam L and the charging bias. The optimum value can be obtained by this method.
[0049]
FIG. 4 is a flowchart showing the developing bias optimization process in the first embodiment. FIG. 5 is a diagram showing a patch image formed in this process. In this process, first, background sampling is performed (step S11). That is, while rotating the intermediate transfer belt 71 before forming the patch image at a constant speed in a predetermined direction (arrow direction D2 shown in FIG. 1), the surface is irradiated with a predetermined amount of light from the density sensor 60. The output voltages Vp and Vs from the density sensor 60 are sampled at regular time intervals (here, every 8 msec) as the amount of reflected light from the intermediate transfer belt 71. Thereby, a sampling data string representing the surface state of the intermediate transfer belt 71 is acquired.
[0050]
Next, while changing and setting the development bias, which is a control factor, in multiple levels (here, described as 6 levels), patch images of a predetermined pattern are sequentially formed with each bias value and transferred onto the intermediate transfer belt 71 ( Step S12). In addition to the solid image shown in FIG. 5A, the patch image Ip repeats a predetermined image pattern Ie such as a halftone image, an isolated dot line image, or an isolated dot image along the moving direction D2 of the intermediate transfer belt 71. It is an image obtained by arranging.
[0051]
As a result, six patch images formed with different setting values of the developing bias are arranged on the intermediate transfer belt 71 along the moving direction D2. Each patch image Ip thus formed is irradiated with a predetermined amount of light from the density sensor 60, and the output voltages Vp and Vs output from the density sensor 60 corresponding to the amount of reflected light are sampled at regular intervals. (Step S13).
[0052]
In each patch image Ip, density unevenness due to uneven rotation or eccentricity of the developing roller 44 or the photosensitive member 22 may appear. Therefore, as shown in FIG. 5B, sampling is performed on a plurality of sampling points P1, P2,... Arranged at equal intervals in one patch image Ip while moving the intermediate transfer belt 71, and the sampling results are obtained. The average value is obtained to eliminate the influence. For this purpose, the length of the patch image Ip along the arrow direction D2 is preferably set to a length corresponding to the circumferential length of the developing roller 44 or the circumferential length of the photosensitive member 22.
[0053]
Note that these sampling points P1 and the like are not provided in advance on the intermediate transfer belt 71. As a result of the above sampling, the emitted light is received by the density sensor 60 when each sampling is performed. It is a virtual one defined as a surface area. In the example of FIG. 5B, the partial areas overlap each other between adjacent sampling points. However, the present invention is not limited to this. For example, the sampling points are spaced apart from each other. It may be.
[0054]
Next, the toner adhesion amount as the patch image Ip is calculated from the sampling result thus obtained (step S14). In this embodiment, the amount of toner adhesion in the patch image, that is, the amount of toner adhesion at each “measurement target surface area” according to the present invention is calculated based on the following two concepts. Here, an example will be described in which the hatched sampling point P6 in FIG. 5B is a “measurement target surface region”.
[0055]
First, with respect to the sampling point P6, the amount of toner adhesion at the sampling point P6 is obtained using both the sampling results before and after forming the patch image. The reason for this is to cancel the influence in consideration of the influence of the surface state of the intermediate transfer belt 71 that is the base on the sampling result of the patch image.
[0056]
Second, the sampling results for the sampling point P6 before and after the patch image formation are not used as they are, but several surface regions in the vicinity of the sampling point P6 (sampling points P5, P7, etc. sandwiching the sampling point P6). The amount of toner adhesion is obtained using the result of performing a noise correction process described later, taking into account the result of sampling for (). This is for canceling the influence of noise or the like superimposed on the sampling result.
[0057]
The principle of noise correction processing performed on the background sampling data and the sampling data for the patch image will be described. The sampling data string obtained by sampling the output of the density sensor 60 is indicated by a cross in FIG. 5C due to scratches and dirt on the intermediate transfer belt 71 and electrical noise mixed into the density sensor 60. As described above, there is a case where data having a value greatly deviating from the original value is included. That is, each sampling data includes errors due to various causes, and it should be considered that the reliability of sampling data having a value greatly different from the surrounding data is low. This is because, in view of the patch image Ip formed under a certain condition and the surface state of the intermediate transfer belt 71 before the patch image Ip is formed, a sampling result that is significantly different from the peripheral position only at a specific position is obtained. Because it is difficult to think.
[0058]
Therefore, in this way, those sampling values for each sampling point that take values that differ greatly from the sampling results from the surroundings are excluded as those that are affected by noise, etc., and are used in the subsequent calculations. It is necessary not to use it.
[0059]
In this embodiment, for each sampling point, sampling data for the sampling point and the sampling points before and after the sampling point are extracted, and the median value thereof is used as data representing the toner adhesion amount at the sampling point. The effect of such noise and error is suppressed. Specifically, the noise correction process shown in FIG. 6 is executed on the sampling data for each sampling point.
[0060]
FIG. 6 is a flowchart showing noise correction processing. In this process, first, one sampling data to be processed is selected (step S21), and the sampling data and data sampled in the vicinity of the sampling point, more specifically, sampling while moving the intermediate transfer belt 71 are performed. The sampling data for each of the N sampling points before and after the target sampling point (that is, upstream and downstream along the direction D2) is extracted from each sampling data (step S22). As a result, a total of (2N + 1) sampling data is extracted.
[0061]
Next, from these (2N + 1) sampling data, a median value, that is, a value corresponding to the (N + 1) -th value from the larger or smaller value is obtained (step S23). Then, the sampling result for the target sampling point is replaced with the median value thus obtained (step S24). That is, the median value is regarded as data representing the toner adhesion amount at the sampling point.
[0062]
In these (2N + 1) sampling data whose sampling positions are close to each other, their values should not differ greatly. Therefore, the original detection value (that is, no noise or the like) at the target sampling point should be a value close to the above-described median value. Therefore, even if the sampling result for the sampling point is not affected by noise or the like, this replacement has a small effect on the result. In particular, if the median value is the sampling result for the sampling point, there is no influence. .
[0063]
On the other hand, if the sampling data for the sampling point is significantly different from the original value due to noise or the like, this replacement eliminates the sampling data including noise or the like. There is no impact.
[0064]
Thus, in this noise correction processing, the toner adhesion obtained later is replaced by replacing the sampling data for each sampling point with the median value of the sampling data for each of (2N + 1) sampling points centered on the sampling point. The effect of noise on the amount calculation result is suppressed.
[0065]
In addition to such replacement by the median value, for example, correction based on an average value is conceivable as correction performed based on previous and subsequent sampling data. This is to obtain an average value of N data before and after the target sampling data, a total of 2N data, or (2N + 1) data obtained by adding the target sampling data to the average data, and the average value is determined based on the toner adhesion at the target sampling position. It is a method of making a numerical value representing a quantity. However, in this case, if any sampling data added to the calculation contains noise, there is a risk that the error may increase, and the error also propagates to the previous and subsequent sampling positions. There is.
[0066]
On the other hand, according to the correction based on the median described above, sampling data including noise is completely excluded from the subsequent calculations, and the above-described problem does not occur.
[0067]
When the data replacement for one sampling point is completed in this way, the above processing is repeated as many times as necessary while sequentially changing the target sampling data, so that the data replacement is performed in the same manner for other sampling points (step). S25).
[0068]
If the noise correction processing is sequentially executed in this way, a plurality of sampling data used for executing the noise correction processing for one sampling point include those for which noise correction processing has already been executed. May be. In this case, there is a problem of whether to use the sampling data before correction or the data after correction, but the latter is desirable from the viewpoint of enhancing the noise removal effect.
[0069]
By performing such noise correction processing, it is possible to obtain a sampling data string from which the influence of noise has been removed, as shown by the circles in FIG. Note that the example of FIG. 5C is a case where N = 1 in the processing of FIG. That is, in the noise correction processing in this case, the target sampling data is replaced with the median value of a total of three data including one data before and after that. For example, for the sampling point P6 shown in FIG. 5B, the median value A5 of the sampling results A6, A5 and A7 for the sampling point P6 and the sampling points P5 and P7 before and after the sampling point P6 The corrected data B6 corresponding to the sampling point P6 is used. The same can be done for other sampling points.
[0070]
Some of the series of sampling data strings include no sampling data from the periphery used for correcting the sampling data at the sampling point. For example, with respect to the first data A1 of the sampling data string, there is no previous data, so the noise correction process cannot be executed. Since such data may contain noise, it is preferable not to use it for subsequent processing.
[0071]
More generally, when the number of sampling data used for noise correction processing is (2N + 1), it is preferable not to use the N data at the beginning and the end of the sampling data string. In other words, it is necessary to determine the size of the patch image to be formed and the number of sampling points in consideration of the occurrence of data that cannot be used for later calculations.
[0072]
Alternatively, these sampling data may be used after being subjected to some sort of correction processing. As an example, instead of the sampling data, data after noise correction at adjacent sampling points can be used. As another example, an average value of the sampling data and data after noise correction at adjacent sampling points can be used as data after correction at the sampling points.
[0073]
In addition, in order to perform the above-described noise correction processing particularly on the sampling result of the patch image, each sampling data used for the correction processing must be sampled at a sampling point in the patch image. It is. For example, if the sampling data for the sampling point P0 outside the patch image Ip is used for the noise correction processing for the sampling point P1 in the patch image Ip, a large error will be caused.
[0074]
In this way, while performing noise correction processing on the background sampling data and the sampling data for the patch image, the toner adhesion amount at each sampling point in the patch image is calculated based on the corrected data.
[0075]
FIG. 7 is a flowchart showing toner adhesion amount calculation processing. Among these, steps S31 to S33 are processes for the background sampling data, and steps S34 to S36 are processes for the sampling data for the patch image.
[0076]
First, for the background sampling data, the above-described noise correction processing is executed with N = 2 (steps S31 and S32). In other words, the background sampling data is corrected by the median value of a total of five data including the target sampling data.
[0077]
Then, an average value of each corrected data (hereinafter referred to as “background data”) is obtained (step S33). This average value is a value representing the surface state of the intermediate transfer belt 71 in a state where the toner image is not carried, particularly the color. Here, the corrected average values of the sampling results of the output voltages Vp and Vs corresponding to the p-polarized component and the s-polarized component are referred to as Vtp_ave and Vts_ave, respectively.
[0078]
Next, assuming that N = 1, the above-described noise correction processing is performed on the sampling data for the patch image (steps S34 and S35). The correction at this time is based on the median value of a total of three data including the target sampling data. Then, an average value of each corrected data (hereinafter referred to as “patch image data”) is obtained (step S36). This average value is a value representing the average color of the patch image on the intermediate transfer belt 71. Here, the corrected average values of the sampling results of the output voltages Vp and Vs corresponding to the p-polarized component and the s-polarized component are referred to as Vdp_ave and Vds_ave, respectively.
[0079]
Here, the reason why the numerical value N that determines the number of data used for noise correction is different between the background data and the patch image data is as follows. That is, when the numerical value N is increased, the variation in the sampling data is further flattened, but on the other hand, information regarding fine changes in color is lost. Since the color of the surface of the intermediate transfer belt 71 to which no toner is attached is uniform regardless of the original position and does not change finely, a relatively large numerical value may be set for the background data that represents the color. . This numerical value corresponds to the value N1 referred to in the present invention.
[0080]
On the other hand, regarding the patch image Ip formed in a partial area on the surface of the intermediate transfer belt 71, correction data is obtained at the first and last N positions of the sampling positions on the patch image Ip on the principle of the correction. I can't ask for it. Therefore, when the numerical value N is increased, the number of effective data is reduced. In this embodiment, since averaging is performed, there is no direct influence, but density unevenness or the like appearing due to the operating characteristics of the apparatus may be overlooked.
[0081]
As described above, it is desirable to appropriately change and set the number of data used for correction or the numerical values N and N1 referred to in the present invention according to the aspect of the measurement target. Further, it is preferable to satisfy N ≦ N1 because the background is basically more uniform than the patch image. In the present embodiment, the background data is corrected based on the front and rear five data (N1 = 2), and the patch image data is corrected based on the front and rear three data (N = 1).
[0082]
After correcting the background data and the patch image data in this way, an evaluation value corresponding to the density of the patch image Ip is obtained using these values (step S37). This evaluation value is not a physical quantity that directly represents the image density of the patch image, but is a numerical value that serves as a scale. Specifically:
Gt = 1- {Sg. (Vdp_ave-Vp0)-(Vds_ave-Vs0)} / {Sg. (Vtp_ave-Vp0)-(Vts_ave-Vs0)} (Equation 1)
Thus, an evaluation value Gt is obtained.
[0083]
In the above equation, Vp0 and Vs0 are voltages Vp and Vs sampled with the light emitting element 601 of the density sensor 60 turned off, respectively. As shown in FIG. 3, since offset voltages 674p and 674s are applied to the output side of the light receiving elements 672p and 672s, the density sensor 60 outputs a predetermined positive voltage even when the light emitting element 601 is turned off. Vp and Vs are output. The above values Vp0 and Vs0 are output voltages at this time, and by subtracting these values Vp0 and Vs0 from each sampling data (or their average value), only the change in voltage corresponding to the detected reflected light amount is obtained. It can be taken out.
[0084]
Further, by multiplying only the term corresponding to the p-polarized component by the value Sg, the difference in gain between the amplifier circuits 673p and 673s constituting the density sensor 60 is compensated.
[0085]
The evaluation value Gt obtained in this way indicates 0 when the toner is not deposited on the intermediate transfer belt 71, while it indicates 1 when the maximum amount of toner is deposited and a sufficient image density is obtained. In this way, by using the evaluation value Gt, it is possible to standardize and express the amount of toner constituting the patch image with a numerical value from 0 to 1.
[0086]
If the evaluation value Gt is obtained for each of the six patch images in this way, the process returns to the development bias optimization process of FIG. 4 and the optimum value of the development bias is calculated using these values (step S14). The principle will be described with reference to FIG.
[0087]
FIG. 8 shows the principle of the development bias optimization process. In order to control an image of a predetermined pattern to a predetermined density, a target value Gt_tgt of the evaluation value Gt is determined in advance according to the target density of the image, and the evaluation value Gt for the image of the pattern is the target value Gt_tgt. A developing bias Vb that matches may be obtained.
[0088]
When the development bias Vb is changed in six steps from Vb (1) to Vb (6) to form a patch image, and the evaluation value Gt for each patch image is plotted against the development bias Vb, the development bias Vb and the evaluation value are obtained. The relationship with Gt is obtained. Based on this relationship, the optimum value Vbopt of the developing bias Vb can be obtained. That is, in the example of FIG. 8, since the optimum development bias Vbopt is between the bias values Vb (4) and Vb (5), the optimum development bias Vbopt can be obtained by interpolation calculation between these two plots. it can.
[0089]
The optimum developing bias Vbopt thus obtained is stored in, for example, the RAM 107, and this value is called in the subsequent image forming operation to set the developing bias Vb, thereby stably stabilizing the desired image density. Obtainable.
[0090]
As described above, other control factors such as the intensity of the exposure beam L and the charging bias can be similarly optimized by the same method. The above processing is for one toner color, but a plurality of toner colors can be handled by repeating the above processing as necessary. In this case, the background sampling, its noise correction, and the average value calculation can be shared, so that it is not necessary to perform them for each toner color.
[0091]
Further, in the toner adhesion amount calculation process described above, sampling data for each sampling point P1, P2,... In the patch image Ip is obtained on the assumption that the toner adhesion amount is almost uniform in the patch image Ip. By averaging (step S36 in FIG. 7), an average toner adhesion amount of the patch image Ip is obtained. However, in some cases, it may be desired to know how the toner adhesion amount changes in the patch image Ip (hereinafter referred to as “patch image profile”). For example, as described above, the patch image Ip may have density unevenness due to uneven rotation or eccentricity of the developing roller 44 or the photoreceptor 2. Therefore, if a patch image profile is obtained, the degree of density unevenness is evaluated, and image formation is performed while correcting the density unevenness as necessary, an image with better image quality than density unevenness can be obtained. Can be formed.
[0092]
FIG. 9 is a diagram showing an example of sampling data having periodic fluctuations. For example, when the developing roller 44 is eccentric, periodic density unevenness corresponding to the circumferential length of the developing roller 44 appears in the patch image. As a result, the sampling result for the patch image also shows periodic fluctuations as shown in FIG. In addition, prominent data due to the influence of noise can appear in this sampling result (indicated by x).
[0093]
When the same noise correction processing (FIG. 6) as described above is performed on such a sampling data string, as shown by a circle in FIG. 9, without canceling the periodic fluctuation due to the eccentricity of the developing roller 44, Outstanding data due to noise is removed. Then, from the data string from which the noise component has been removed in this way, it is possible to obtain the distribution state of the toner adhesion amount in the patch image, that is, the patch image profile. That is, the noise correction process is also effective for patch images in which the toner adhesion amount varies periodically. In addition, the mode of change of the toner adhesion amount (or image density) is known in advance, and the degree of the change is gentler than the sampling interval (distance between adjacent sampling points). The above-described noise correction process can be effectively applied.
[0094]
In the above example, it has been shown that the toner adhesion amount calculation processing of the present invention is effective even when the toner adhesion amount of the patch image that should be uniform varies due to various fluctuation factors. Similarly, the processing of the present invention is effective for patch images in which the toner adhesion amount is intentionally changed periodically. Further, in this case, since the tendency of the fluctuation amount of the toner adhesion amount in the patch image and its period can be predicted, the numerical values N and N1 for determining the number of data used for noise correction are set in consideration of the tendency. By determining, noise removal can be performed effectively.
[0095]
As a case where it is preferable to form a patch image having such a periodic change, there are the following cases, for example. As described above, in the image (for example, patch image) formed by the engine unit EG, density unevenness due to variations in the structure and performance of each part of the apparatus appears. Further, for example, the distance between the intermediate transfer belt 71 and the density sensor 60 varies due to the eccentricity of the roller 75 facing the density sensor 60, and as a result, the amount of light received by the density sensor 60 may vary. .
[0096]
In this case, the effect of such fluctuation can be canceled by forming patch images under the same image forming conditions at a plurality of locations on the intermediate transfer belt 71 and averaging the sampling results for them. However, if the patch images are discretely formed on the intermediate transfer belt 71 each time the image forming conditions are changed, the time required for processing becomes long.
[0097]
In order to solve this, patch images under other image forming conditions may be arranged in an area between a plurality of patch images under the same image forming conditions. For example, as in the above-described embodiment, in an apparatus for forming a patch image by changing the development bias to six levels, a patch image with the second development bias is adjacent to the patch image formed with the first development bias. Form. Similarly, after forming a patch image with each developing bias, a patch image with the first developing bias, the second developing bias,... Is repeatedly formed again. Then, by averaging the sampling results for each patch image at the same development bias, and obtaining the toner adhesion amount corresponding to the development bias from the result, the effect of the density variation as described above can be reduced while shortening the processing time. Can be canceled.
[0098]
When the patch image group formed in this way is viewed macroscopically, as a result, the toner adhesion amount shows a periodic change. In particular, if the interval between adjacent patch images is set to zero, the entire patch image group can be viewed as one image having a pattern in which the toner adhesion amount changes periodically. When calculating the toner adhesion amount of such an image, the toner adhesion amount calculation processing of the present invention can be preferably applied.
[0099]
(Second Embodiment)
In the apparatus of the first embodiment described above, a patch image consisting of repetition of the same pattern is formed, and control factors affecting the image quality are optimized based on the detection result of the toner adhesion amount. In contrast, in the apparatus according to the second embodiment of the present invention, as described below, a patch image having gradation (hereinafter referred to as “gradation patch image”) is formed, and the toner adhesion amount detection result is obtained. Based on this, the gradation characteristics of the apparatus 1 are adjusted. Then, when obtaining the toner adhesion amount for the gradation patch image, noise correction processing is performed as in the first embodiment.
[0100]
The configuration and operation of the apparatus in the second embodiment are basically the same as those in the first embodiment. However, the apparatus of the second embodiment is different from the apparatus of the first embodiment in that it has a configuration for obtaining better gradation reproducibility and an adjustment operation mode (gradation correction mode). .
[0101]
In order to obtain better gradation correction characteristics, it is desirable to execute the gradation correction process according to the second embodiment after the optimization process of each control factor according to the first embodiment.
[0102]
FIG. 10 is a diagram showing a gradation processing block in the second embodiment of the image forming apparatus according to the present invention. The main controller 11 includes functional blocks such as a color conversion unit 114, a gradation correction unit 115, a halftoning unit 116, a pulse modulation unit 117, a gradation correction table 118, and a correction table calculation unit 119.
[0103]
In addition to the CPU 101, RAM 106, and ROM 107 shown in FIG. 2, the engine controller 10 includes a laser driver 121 for driving a laser light source provided in the exposure unit 6 and a detection result of the engine unit EG based on the detection result of the density sensor 60. A gradation characteristic detecting unit 123 that detects a gradation characteristic indicating a gamma characteristic is provided.
[0104]
In the main controller 11 to which the image signal is given from the host computer 100, the color conversion unit 114 converts the RGB gradation data indicating the gradation level of the RGB component of each pixel in the image corresponding to the image signal into the corresponding CMYK. Conversion into CMYK gradation data indicating the gradation level of the component. In this color conversion unit 114, the input RGB gradation data is, for example, 8 bits per pixel per color component (that is, representing 256 gradations), and the output CMYK gradation data is similarly 8 bits per pixel per color component ( That is, it represents 256 gradations). The CMYK gradation data output from the color conversion unit 114 is input to the gradation correction unit 115.
[0105]
The gradation correction unit 115 performs gradation correction on the CMYK gradation data of each pixel input from the color conversion unit 114. That is, the gradation correction unit 115 refers to the gradation correction table 118 registered in advance in the nonvolatile memory, and in accordance with the gradation correction table 118, the input CMYK gradation data of each pixel from the color conversion unit 114. Is converted into corrected CMYK gradation data indicating the corrected gradation level. The purpose of the gradation correction is to compensate for the change in the gamma characteristic of the engine unit EG configured as described above, and to keep the overall gamma characteristic of the image forming apparatus always ideal.
[0106]
The corrected CMYK gradation data corrected in this way is input to the halftoning unit 116. The halftoning unit 116 performs halftoning processing such as an error diffusion method, a dither method, and a screen method, and inputs halftone CMYK gradation data of 8 bits per pixel to the pulse modulation unit 117.
[0107]
The CMYK gradation data after halftoning input to the pulse modulation unit 117 indicates the sizes of the CMYK color toners to be attached to each pixel, and the pulse modulation unit 117 that has received such data receives the halftone. Using the CMYK gradation data, a video signal for pulse width modulating the exposure laser pulse of each color image of the engine unit EG is generated and output to the engine controller 12 via a video IF (not shown). Upon receiving this video signal, the laser driver 121 controls ON / OFF of the semiconductor laser of the exposure unit 6 to form an electrostatic latent image of each color component on the photoreceptor 21. In this way, normal printing is performed.
[0108]
In addition, this image forming apparatus has a gradation correction mode that is executed at an appropriate timing, for example, immediately after the power is turned on, and forms a patch image for gradation correction to change and set the gradation correction table. In this gradation correction mode, a gradation patch image for gradation correction prepared in advance for measuring the gamma characteristic is formed on the intermediate transfer belt 71 by the engine unit EG for each toner color. The density sensor 60 reads the toner adhesion amount of the image, and based on the signal from the density sensor 60, the gradation characteristic detecting unit 123 associates the gradation level of each gradation patch image with the detected image density. (Gamma characteristic of engine unit EG) is created and output to correction table calculation unit 119 of main controller 11.
[0109]
In this embodiment, the data of the gradation patch image is programmed in the ROM of the main controller 11, for example, and the surface of the intermediate transfer belt 71 is executed by executing the above-described image forming operation based on this image data. A gradation patch image having a predetermined pattern is formed on the substrate.
[0110]
FIG. 11 is a diagram showing a gradation patch image. As shown in FIG. 11A, the gradation patch image Ig in this embodiment has a strip shape extending along the moving direction D2 of the intermediate transfer belt 71, and its gradation level is not uniform and is moving. It is formed so as to continuously change from the maximum level (level 255) to the minimum level (level 0) along the direction D2.
[0111]
FIG. 12 is a flowchart showing the gradation correction mode. FIG. 13 is a flowchart showing toner adhesion amount calculation processing in the gradation correction mode. The basic operation is common to the development bias optimization process shown in FIG. 4 in many parts. Therefore, the description of the common part is omitted.
[0112]
In this gradation correction mode, first, background sampling is performed on the intermediate transfer belt 71 before forming a gradation patch image (step S61), and then a gradation patch image Ig shown in FIG. 11A is formed as a patch image. (Step S62). Next, the gradation patch image Ig is sampled (step S63), and the toner adhesion amount is calculated based on the sampling result (step S64).
[0113]
In the toner adhesion amount calculation processing of the second embodiment, the toner adhesion amount (evaluation value) is calculated for each sampling point, which is largely different from the first embodiment in which the average toner adhesion amount in the entire patch image is obtained. Looking for. This is because the patch image Ig is not uniform and has different gradation levels depending on the position, and it is necessary to determine the toner adhesion amount (evaluation value) for each gradation level as information for gradation correction. Because.
[0114]
Therefore, in the toner adhesion amount calculation processing (FIG. 13, steps S71 to S77) in this embodiment, the average value of the background data and the patch image data after noise correction is not obtained, but the background after correction at each sampling point. Using the data and the patch image data after correction, an evaluation value at the position is obtained (steps S75 and S76). Then, by repeating this as many times as necessary, an evaluation value at each sampling point is obtained individually (step S77).
[0115]
The evaluation value Gr in this case is, for example, the following formula:
Gr (x) = 1- {Sg. (Vdp (x) -Vp0)-(Vds (x) -Vs0)} / {Sg. (Vtp (x) -Vp0)-(Vts (x) -Vs0)} ... (Formula 2)
Thus, it can be obtained as a function of the position x in the moving direction D2 of the intermediate transfer belt 71.
[0116]
Note that the content of the noise correction processing is the same as that shown in FIG. 6, and N = 2 for the background data and correction based on a total of five data, while N = 1 for the patch image data. As a result, correction based on a total of three data is performed. By doing so, the sampling data string including noise before correction indicated by the x mark in FIG. 11B is corrected to the data string indicated by the circle mark in the same figure, and the influence of noise is reduced. In the gradation patch image Ig, the image pattern itself changes depending on the position, and a change in the amount of toner adhesion associated therewith is required as information. Therefore, if the number of data used for noise correction is increased, the change will be masked. Absent.
[0117]
Here, FIG. 11B shows a tendency for the sampling value to increase as the gradation level of the patch image Ig decreases and the image density decreases. This is due to the characteristics of the density sensor 60. is there. That is, the density sensor 60 detects the amount of light reflected from the surface of the intermediate transfer belt 71, and the output decreases when the amount of toner adhesion increases and the scattering / absorption of irradiation light by the toner increases. have.
[0118]
FIG. 14 is a diagram illustrating the gradation characteristic of the engine unit and its correction characteristic. When the evaluation value Gr calculated corresponding to each point of the gradation patch image Ig as described above is plotted in correspondence with the gradation level, for example, as shown by a curve a in FIG. A curve showing the tonal characteristics is obtained. The actually measured gradation characteristics may not match the originally desired ideal gradation characteristics (for example, the curve b shown in FIG. 14) due to individual differences between devices, changes over time, changes in the surrounding environment, and the like. is there. Therefore, for example, as shown by a curve c in FIG. 14, the gradation correction based on the inverse characteristic of the actually measured gradation characteristic is applied to the image signal in advance to faithfully reproduce the gradation of the input image signal. It is possible to form an image.
[0119]
Specifically, the correction table calculation unit 119 compensates the actually measured tone characteristic of the engine unit EG based on the tone characteristic given from the tone characteristic detection unit 123 to obtain an ideal tone characteristic. Tone correction table data is calculated, and the content of the tone correction table 118 is updated to the calculation result. Thus, the gradation correction table 118 is changed and set (gradation correction mode).
[0120]
In the subsequent image forming operation, the input CMYK gradation data of each pixel from the color conversion unit 114 is corrected with reference to the updated gradation correction table 118, and an image is generated based on the corrected CMYK gradation data. By performing the formation, a high-quality image with excellent gradation can be formed. In addition, by updating the gradation correction table 118 as needed, ideal gradation correction can always be performed in accordance with the gamma characteristic of the engine unit EG that changes over time, and an image with stable image quality can be obtained. Formation can be performed.
[0121]
(Summary)
As described above, in each of the above-described embodiments, the reflected light amount is sampled at a plurality of positions of the patch image, and the toner adhesion amount at each position is determined by the median value of the plurality of sampling data at the position and the sampling points before and after the position. It is calculated based on the corrected data. Therefore, the toner adhesion amount corresponding to the patch image density can be obtained with high accuracy without being affected by noise.
[0122]
Further, since the toner adhesion amount is obtained based on the sampling result of the reflected light amount from the patch image and the sampling result of the reflected light amount from the surface of the intermediate transfer belt 71 before the patch image is formed, The toner adhesion amount of the patch image can be obtained with high accuracy without being affected by the surface condition.
[0123]
Further, since the number of data used for noise correction is changed between when the patch image is formed on the intermediate transfer belt 71 and when no image is formed, the object to be evaluated (here, the intermediate transfer belt) 71) It is possible to perform appropriate correction according to the state of 71).
[0124]
Such a toner adhesion amount calculation method can be applied to both an image having a certain pattern as in the first embodiment and an image having gradation as in the second embodiment. In addition to an image whose gradation level changes continuously as in the second embodiment, the present invention can be applied to an image whose gradation level changes stepwise.
[0125]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0126]
For example, in each of the above-described embodiments, the data at both ends of a series of sampling data strings are only used for noise correction processing of other data, and as effective data indicating the toner adhesion amount at the sampling points, Not used. However, in order to make the data at these ends effective, the following processing may be performed. In the first example, noise correction processing is not performed on the sampling data at the end, and the sampling value is used as valid data at the sampling point as it is. In the second example, an average value of the sampling data for the sampling point and the data after noise correction processing for the sampling point adjacent to the sampling point is obtained, and the value is corrected data for the sampling point. And
[0127]
In each of the above embodiments, in order to obtain the toner adhesion amount at one sampling point, the calculation is performed using the sampling data of the same number of sampling points upstream and downstream of the sampling point. However, it is not always necessary to use the same number, and the number of sampling data used for the calculation and its distribution to the upstream side and the downstream side are arbitrary.
[0128]
Further, in each of the above embodiments, the toner adhesion amount of the patch image is obtained by the density sensor 60 arranged opposite to the surface of the intermediate transfer belt 71. However, the density sensor is arranged opposite to the surface of the photoconductor 22, The toner adhesion amount may be obtained.
[0129]
In each of the above embodiments, the present invention is applied to an apparatus that forms an image using toners of four colors, yellow, magenta, cyan, and black. However, the types and number of toner colors are limited to those described above. It is optional. In addition to the rotary development type apparatus as in the present invention, the so-called tandem type image forming apparatus in which developing units corresponding to the respective toner colors are arranged in a line along the sheet conveying direction. The present invention is also applicable. Furthermore, the present invention is not limited to the electrophotographic apparatus as in the above embodiment, but can be applied to all image forming apparatuses.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a first embodiment of an image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the image forming apparatus of FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a density sensor.
FIG. 4 is a flowchart showing development bias optimization processing in the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a patch image formed in this processing.
FIG. 6 is a flowchart showing noise correction processing;
FIG. 7 is a flowchart illustrating a toner adhesion amount calculation process.
FIG. 8 is a diagram illustrating the principle of development bias optimization processing.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of sampling data having periodic fluctuations.
FIG. 10 is a diagram showing a gradation processing block in the second embodiment of the image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 11 is a diagram illustrating a gradation patch image.
FIG. 12 is a flowchart showing a gradation correction mode.
FIG. 13 is a flowchart illustrating toner adhesion amount calculation processing in a gradation correction mode.
FIG. 14 is a diagram illustrating tone characteristics and correction characteristics of an engine unit.
[Explanation of symbols]
60 ... density sensor (sensor), 71 ... intermediate transfer belt (image carrier), 101 ... CPU (control means), Ig ... gradation patch image, Ip ... patch image, Pn (n = 1, 2, ...) ... Sampling point (surface area), P6 (to obtain the toner adhesion amount) Sampling point (surface area to be measured)

Claims

A sensor that emits light toward the surface of the image bearing member, receives light emitted from the surface, and outputs a signal corresponding to the amount of received light;
A control means for sampling an output signal from the sensor and obtaining a toner adhesion amount on the surface of the image carrier based on the sampling result;
As a patch image, a toner image whose gradation level changes along a predetermined direction is formed on the image carrier, and
The control means calculates the toner adhesion amount in each of a plurality of measurement target surface regions that are different from each other along the predetermined direction in the patch image, and the measurement target surface region and 2N locations in the patch image (however, N is a natural number) and the median of sampling results for a total of 2 (N + 1) surface areas, the measurement target surface area in a state where the patch image is not carried, and the measurement in the predetermined direction (2N1 + 1) surface areas consisting of N1 surface areas upstream of the target surface area (where N1 is a natural number greater than N) and N1 surface areas downstream of the measurement target surface area in the predetermined direction calculated based on the median of the sampling results for, especially to make a gradation correction apparatus based on the calculation result An image forming apparatus.
Here, the surface area of the 2N locations includes a surface area of N locations upstream of the measurement target surface region in the predetermined direction, and a surface region of N locations downstream of the measurement target surface region in the predetermined direction. It is.

The image forming apparatus according to claim 1, wherein the (2N + 1) surface areas are arranged at equal intervals along the predetermined direction.

3. The sampling means according to claim 2 , wherein the control unit acquires the sampling result for the (2N + 1) surface regions by performing the sampling at regular time intervals while moving the image carrier in the predetermined direction at a constant speed. The image forming apparatus described.

Irradiates light toward the surface of the image carrier, receives light emitted from the surface, samples a signal corresponding to the amount of received light, and based on the sampling result, toner on the surface of the image carrier In the toner adhesion amount calculation method for determining the adhesion amount,
As a patch image, a toner image whose gradation level changes along a predetermined direction is formed on the image carrier,
In the patch image, the toner adhesion amount in each of the plurality of measurement target surface regions that are different from each other along the predetermined direction is represented by 2N points (where N is a natural number) in the measurement target surface region and the patch image. The median of sampling results for a total of 2 (N + 1) surface areas with the surface area, the measurement target surface area in a state in which the patch image is not carried, upstream of the measurement target surface area in the predetermined direction The sampling results for (2N1 + 1) surface regions consisting of N1 surface regions (where N1 is a natural number greater than N) and N1 surface regions downstream of the measurement target surface region in the predetermined direction toner adhesion amount calculating method and calculating on the basis of on the median.
Here, the surface area of the 2N locations includes a surface area of N locations upstream of the measurement target surface region in the predetermined direction, and a surface region of N locations downstream of the measurement target surface region in the predetermined direction. It is.