(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体上に形成された濃度階調の異なる複数個のトナー濃度パッチからなる画像パターンを反射型光センサを用いて検知する画像濃度の検知装置において、
前記画像パターンを１つ形成するか、又は、同一の複数個の前記画像パターンを形成し、前記検知が、前記画像パターンを１つ形成する場合は複数の異なる検知条件で行なわれ、同一の複数個の前記画像パターンを形成する場合は各画像パターン毎に異なる検知条件で行われることを特徴とする画像濃度の検知装置。
【請求項２】
画像パターンに対して異なる検知条件で行われた前記検知によってそれぞれ得られ、その後対数変換処理を施すことによって複写濃度に対応せしめられた複数個の出力値を、ある濃度を境にしてそれぞれ取捨選択すると共に、残された出力値を互いに連続する様に合成する処理手段をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の画像濃度の検知装置。
【請求項３】
前記検知条件はゲインであることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像濃度の検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、感光体表面に現像材料（以下、単にトナーと称す）を付着させて画像を形成するようにした、例えば複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置において、感光体表面に付着したトナー画像（トナー濃度パッチ）の濃度を検知する画像濃度の検知装置に関し、特に感光体上のトナー濃度パッチを検知することによって反射濃度（紙上に転写された際の複写濃度に一致する）を正確に検知し得るようにしたデジタル型の画像形成装置における画像濃度の検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原稿画像を読み取るために露光ランプから原稿に向けられた照射光の反射光が一旦走査型画像入力装置（ＣＣＤ）によって読み取られ、このＣＣＤにおける情報に基づいて画像処理部において適切な光量に制御されたレーザ光が感光体表面を露光するように構成されたデジタル型画像形成装置において、従来の画像濃度検知装置は感光体上に形成されたトナー濃度パッチに対してＬＥＤランプなどにより光（近赤外光）を照射し、各トナー濃度パッチからの反射光による反射型光センサ（例えばホトトランジスタ等）の出力レベル（電圧値）を画像制御のために次のシステムに送り出すものである。
【０００３】
ＣＣＤによって読み取られた原稿の濃度データに従って、レーザ光の照射条件を変化させてドラム上に画像を形成する画像形成装置においては、ドラム上の画像濃度と原稿の濃度データとを比較し、もし両者が異なっていた場合には、レーザ光の照射条件を変化させることにより常に両者が等しくなる様に制御することが可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の画像濃度検知装置では、感光体上に形成されたトナ−濃度パッチを検知した出力レベルと、紙上に転写後の複写濃度とを対応させることが不可能である。この事は低濃度領域のトナー濃度パッチにおいて特に顕著である。何故なら、感光体上の低濃度領域におけるトナー濃度パッチからの反射光はドラム素面からの反射光をより多く含んでおり、この反射光によるセンサ出力が転写用紙素面からの反射光によるセンサ出力よりも高いからである。
【０００５】
また、従来の画像濃度検知は、感光体上に形成された複数個のトナー濃度パッチを１種の検知条件で、しかもたった１回の測定で行われている。このため、特に高濃度領域および低濃度領域において、濃度差を判別する事が困難になっている。その上、感光体の湾曲等によるフレ量の影響を受けるために、正確な検知が不可能である。この問題を解決するために、１回の測定の中で測定しながら増幅率を切り替えたり、予め決められたところで増幅率を切り替えるといった方法が考えられているが、前者の方法ではこれを達成するための装置が複雑になり、後者については測定ミスが発生するおそれがある。
【０００６】
さらに、感光体上に形成された個々のトナー濃度パッチ自体においても一面がすべて均一な濃度になっておらず、従来の画像濃度検知方法における１点のみの測定では正確な濃度を把握することが困難である。
【０００７】
本発明は従来技術における上記した事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、感光体表面の湾曲などによるフレ量の影響を最小限に抑えると共に、高濃度領域および低濃度領域における濃度差を確実に検知する事ができる画像濃度の検知装置を提供することである。
【００２１】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様によれば、複数段の濃度階調となるように感光体上に形成された複数個の濃度諧調の異なるトナー濃度パッチを反射型光センサを用いて検知する画像濃度の検知装置において、前記検知が、少なくとも２回またはそれ以上繰り返して行なわれ、検知によって得られた各検知レベルに対して対数変換処理を含む処理を行なうことを特徴とする画像濃度の検知装置が提供される。
【００２２】
本発明の第２の態様によれば、上記第１の態様に記載の検知装置であって、複数組の前記画像パターンに対する前記検知が、１組の画像パターン毎に異なる検知条件で行われることを特徴とする画像濃度の検知装置が提供される。
【００２３】
本発明の第３の態様によれば、上記第２の態様に記載の検知装置であって、各画像パターンに対して異なる検知条件で行われた検知によってそれぞれ得られ、その後対数変換処理を施すことによって複写濃度に対応せしめられた複数個の出力値を、ある濃度を境にしてそれぞれ取捨選択すると共に、残された出力値を互いに連続する様に合成する処理手段をさらに含むことを特徴とする画像濃度の検知装置が提供される。
【００２４】
【作用】
発光素子（ＬＥＤランプ）からの照射光が感光体に形成された各トナー濃度パッチから順次反射されて受光素子（反射型光センサ）で受光され、この受光素子から検知レベル（所定の電流値）が順次出力される。これらの検知レベルはＩ／Ｖ（電流／電圧）変換により電圧値に変換された後、順次増幅および演算処理を受ける。さらにその後、各出力値に対数変換処理が施されて、前記検知レベルの各々を転写後の複写濃度に対応（一致）する出力値として次のシステムに送ることができる。
【００２５】
上記対数変換処理は、増幅および演算処理が施された出力値をＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換によってデジタル化し、このデジタル値を種々の対数値が予め記憶されたメモリのアドレスとして用いることによって、容易に行われる。
【００２６】
また、より正確な濃度検知を達成するために、感光体に形成された複数個のトナー濃度パッチの各々に対して少なくとも２回またはそれ以上の検知がなされ、該検知によって得られた複数個の検知レベルが平均化処理を受ける。
【００２７】
さらに、前記トナー濃度パッチの高濃度領域および低濃度領域における検知精度を高めるために、それぞれが前記複数個のトナー濃度パッチからなり、感光体上に２組またはそれ以上の複数組に形成された画像パターンに対してそれぞれ異なる検知条件（ゲイン）で濃度検知を行うことによってゲインの異なる複数個の検知レベルが得られる。続いて、これらの検知レベルがそれぞれ複写濃度に対応する複数個の出力値に変換される。そして、これらの出力値がある濃度を境にして取捨選択されると共に、残された出力値が互いに連続するように合成される。
【００２８】
【実施例】
本発明の幾つかの代表的な実施例が添付の図面を参照しながら説明される。
図１は本発明の第１実施例のブロック図で、感光体Ｄの表面に形成された複数個のトナー濃度パッチｐ１  〜ｐｎ  から成り、かつ低濃度から高濃度まで複数段の濃度階調を有する画像パターンＰに向けて、例えばＬＥＤランプのような発光素子１から光（近赤外光）が照射される。この照射光が各トナー濃度パッチによって反射され、それぞれの反射光は、例えば反射型光センサ（フォト・トランジスタ）のような受光素子２によって検知される。
【００２９】
受光素子２は受光した反射光の強さに応じた信号（電流値）ｉを出力する。続いて、信号ｉはＩ／Ｖ（電流／電圧）変換器３に通されて電圧信号ｖに変換された後、さらに増幅および演算部４で所定の検出レベルＶｘに変えられる。従来の画像濃度検知においては、前述のとおり、この検出レベルＶｘがそのまま次のシステムに出力されていたが、本発明では、より正確な画像制御を可能な限り容易に達成するために、検出レベルＶｘを転写後の紙上の濃度（複写濃度）に対応（一致）させるように、該検出レベルＶｘを対数変換部５に通して複写濃度ｎｘに変換してから次のシステムに出力させている。
【００３０】
検出レベルＶｘの対数変換は対数変換部５で順次演算することによって行われても良いが、図２のブロック図に示されるような本発明の第２実施例によって容易に行われ得る。すなわち、対数変換部５ａには各々の検知レベルに対応する種々の対数値が変換テーブルとして予め記憶されたメモリ７と、このメモリ７へのアドレス信号を出力するＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器６が設けられており、増幅及び演算部４から出力された検知レベルＶｘはＡ／Ｄ変換器６を介してデジタル値に変換され、メモリ７のアドレス信号として用いられる。従って、この変形例によれば、検知レベルＶｘが出力される毎に、各検知レベルに対応するアドレス信号がＡ／Ｄ変換器６から順次出力され、その都度メモリ７から複写濃度ｎｘが容易に出力される。なお、この複写濃度ｎｘは、ｎｘ＝ｅ・ｌｏｇ（Ｖｘ／Ｖｍａｘ  ）で表される。ただし、ｅは定数、Ｖｍａｘ  は発光素子１の感光体Ｄからの全反射光が受光素子２で捕らえられた時のセンサ出力である。
【００３１】
図３には感光体上に形成された３種のトナー濃度パッチからなる画像パターンの一例（ａ）、この画像パターンに関する検知レベルＶｘを示すグラフ（ｂ）、並びに各検知レベルに対応する複写濃度ｎｘを示すグラフ（ｃ）の関係が示されている。すなわち、図３（ａ）に示されている画像パターンに対して濃度検知を行ってみると、図３（ｂ）のグラフから明らかなように、感光体表面の湾曲等によるフレ量の影響を受けて同一のトナー濃度パッチ内においても検知レベルにバラツキがあると共に、特に互いに隣接するトナー濃度パッチのエッジ部では検知レベルが不安定である。
【００３２】
従って、１つの濃度パッチに対する正確な濃度検知を求めるには、１つの濃度パッチに対して異なる場所からの反射光が受光素子２に受光されるように、少なくとも２回またはそれ以上の検知を行なって、得られた複数個の検知レベルに平均化処理を施すことが必要になる。さらに、上記フレ量による影響は高濃度のトナー濃度パッチほど大きいので、感光体上に形成される複数個のトナー濃度パッチからなる画像パターンにおいては、高濃度の領域のトナー濃度パッチになるほどパッチの数を多くして諧調を緩やかにしている。
【００３３】
図３（ｃ）のグラフには、検知レベルに平均化処理を施さない場合の複写濃度（白丸で図示）と、平均化処理を施した場合の複写濃度（黒丸で図示）とがそれぞれ示されている。このグラフから明らかなように、検知レベルに平均化処理を施さない場合には、次のシステムに送られるべき複写濃度にも検知レベルにおけるバラツキが出てしまう。
【００３４】
図４には、トナー濃度パッチに対する複数回の濃度検知による複数個の検知レベルのための平均化処理部８を対数変換部５ｂ内に有する本発明の第３実施例のブロック図が示される。図４によれば、増幅および演算部４から出力された複数個の検知レベルはＡ／Ｄ変換器６に通されてそれぞれデジタル値ｄｘに変換された後、平均化処理部８において平均化処理が施され、平均化されたデジタル値がメモリ７に記憶された変換テーブルのアドレス信号として用いられるようになっている。これによって、検知レベルのバラツキが補正され、トナー濃度パッチの正確な濃度検知が達成される。
【００３５】
なお、本発明における検知レベルの平均化処理の一例は次の通りに行われる。すなわち、センサとしての受光素子２に対して各々のトナー濃度パッチが数十〜数百メートル／秒での速度で通過する時、数〜十数メートル／秒の速度間隔で検知レベルのＡ／Ｄ変換が行われ、従って、各トナー濃度パッチにつき数〜十数個のデジタル値が平均化処理部８へ送られる。平均化処理部８では、これら全てのデジタル値の平均値を求めるか、もしくは一部の平均値が求められる。
【００３６】
さて、濃度検知においては、上記第３実施例でも解決し得ない問題が残る。すなわち、低濃度から高濃度までの広範囲に渡る濃度階調を有する画像パターンを１種のゲイン（増幅率）で検知しようとすると、低濃度領域の検知レベルが小さ過ぎるか、高濃度領域の検知レベルが飽和するかして、それらの領域の少なくともいずれか一方の濃度が正確に検知されない。この問題を解決する濃度検知方法および検知装置が図５ないし図８を参照して以下に説明される本発明の第４実施例である。  図５にブロック図で示される第４実施例は、対数変換部５の後ろに複写濃度判定部９を備えていて、この判定部において数値のはっきりしない濃度検知部分を検出し、その部分に相応しいゲインで再度対数変換を行い、前の濃度検知結果と後の濃度検知結果とをそれぞれ取捨選択した上で、前後両方のはっきりした濃度結果同士を合成するようにしている。その結果、明瞭かつ正確な複写濃度が次のシステムに出力され得る。
【００３７】
上記複写濃度判定部９の作用を図６乃至図８を参照しながら以下に説明する。感光体Ｄ上に形成された複数個のトナー濃度パッチｐ１〜ｐｎからなる画像パターンｐをまずゲインａを用いて濃度検知測定した時の検知レベルＶＸが図６の左側のグラフ（ａ）に示される。このグラフ（ａ）における高濃度領域Ａに関する検知レベルＶＸはゲインが小さいために数値がはっきりせず、各トナー濃度パッチ間の濃度差が不明である。複写濃度判定部ではこれら高濃度領域におけるはっきりしない検知レベルを検出すると共に、同じ画像パターンＰに対して今度はゲインをｂ（ただしｂ＞ａ）として濃度検知測定を行うように対数変換部５に指示する。大きいゲインｂを用いて得られた検知レベルＶＸが図６の右側のグラフ（ｂ）で示される。このグラフ（ｂ）では、用いたゲインが大きいために低濃度領域Ｂに関する検知レベルが飽和してしまい正確な濃度検知は不可能になっているが、一方、グラフ（ａ）においてはっきりしなかった高濃度領域に関しては、各トナー濃度パッチごとに濃度差がはっきり示されていると共に、各検知レベルの数値も正確に検知されている。これら２回の濃度検知測定で得られた正確かつ明瞭な測定結果同士を合成する作用が図７および図８に関連して説明される。
【００３８】
なお、上記説明では、１つの画像パターンＰをゲインを変えて２回の濃度検知に用いたが、感光体上に同一の画像パターンを少なくとも２つまたはそれ以上形成し、これら複数個の画像パターンに対しその都度ゲインを切り替えてそれぞれ異なるゲインを用いて連続的に測定を行なっても、同じ結果が得られる。
【００３９】
図７には、図６に示した２回の濃度検知測定結果から作成されたＯＤ−ＣＤ特性（原画濃度ＯＤと複写濃度ＣＤとの関係で一般にγカーブと呼ばれている。）が示される。図７において、ゲインａを用いた濃度検知測定に基づくγカーブが実線で示され、ゲインｂ（ｂ＞ａ）を用いた濃度検知測定に基づくγカーブが一点鎖線で示される。図７から明らかなように、ゲインａのγカーブにおいては細い点線で囲まれた高濃度領域における濃度差がはっきりせず、一方、ゲインｂのγカーブにおいては細い点線で囲まれた低濃度領域における濃度差が不明瞭である。そこで、特定の複写濃度ｎ（例えばｎ＝１、なお、この時の原画濃度をｃとする。）をスレッシュレベルとして２本のγカーブの取捨選択を行う。すなわち、図７において、ゲインａのγカーブでは濃度差がはっきりしている複写濃度ｎ以下のデータが残され、一方、ゲインｂのγカーブでは濃度差が明瞭に示されている複写濃度ｎ以上のデータが残される。
【００４０】
図７において取捨選択された２本のγカ−ブのそれぞれの残存部分の合成作業が図８に示される。太い点線は２本のγカーブのそれぞれの捨てられた部分を示す。ゲインｂのγカーブの残された部分は次のように変換されゲインａのγカーブの残された部分に合成される。複写濃度ｎを越える部分の複写濃度をｎｘとすると、
【００４１】
【数１】
0003576577.tif 000002
で表される。ただし、Ｖｍａｘ  は感光体へ入射した発光素子（ＬＥＤランプ）１の光がすべて反射して受光素子（反射型光センサ）２に全部捕らえられた時のセンサ出力を表し、Ｖｃは原画濃度ｃ（複写濃度ｎ）の時のセンサ出力を表し、そしてＶｘは各トナー濃度パッチの濃度検知に基づくセンサ出力を表している。
【００４２】
図６から図８までの実施例では、ゲインｂをゲインａよりも大きくした場合について述べたが、ゲインｂをゲインａよりも小さくする場合もあり得る。その場合には、複写濃度に関するデータの取捨選択が図７とは逆になり、従って、γカーブの合成も複写濃度ｎ以下の部分が合成されることになる。この時のｎｘの変換は、
【００４３】
【数２】
0003576577.tif 000003
【００４４】
【発明の効果】
以上に記述した構成を有する本発明によれば、画像パターンの濃度検知測定におけるセンサの出力レベルを正確かつ容易に複写濃度に対応（一致）させることができるので、所望の画像制御が高い精度で達成され得る。さらに、感光体のフレ量に影響されることなく、低濃度から高濃度までの広範囲にわたって確実な濃度検知が容易に達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２実施例を示すブロック図である。
【図３】画像パターンの濃度検知測定の１例を示し、（ａ）では複数このトナ−濃度パッチからなる画像パターンが示され、（ｂ）では各トナー濃度パッチの検知レベルが示され、そして（ｃ）では（ｂ）に示された検知レベルに対応する複写濃度が示される。
【図４】本発明の第３実施例を示すブロック図である。
【図５】本発明の第４実施例を示すブロック図である。
【図６】画像パターンの濃度検知測定のもう１つの例を示し、（ａ）では所定のゲインを用いた測定が、（ｂ）では（ａ）におけるゲインよりも大きいゲインを用いた測定が示される。
【図７】図６における２回の濃度検知測定に関連して求められたそれぞれのＯＤ−ＣＤ特性（γカーブ）を示すグラフである。
【図８】図７に示された２つの、γカーブの合成作業を示す説明的グラフである。
【符号の説明】
１    発光素子（ＬＥＤランプ）
２    受光素子（反射型光センサ）
３    Ｉ／Ｖ変換器
４    増幅および演算部
５    対数変換部
５ａ  対数変換部
５ｂ  対数変換部
６    Ａ／Ｄ変換器
７    メモリ
８    平均化処理部
９    複写濃度判定部
Ｖｘ  検知レベル
ｄｘ  デジタル値
ｎｘ  複写濃度
ａ    ゲイン
ｂ    ゲイン
ｐ１  〜ｐｎ  トナー濃度パッチ
Ｐ    画像パターン
ｉ    信号（電流値）
ｖ    電圧信号
【図１】
0003576577.tif 000004
【図２】
0003576577.tif 000005
【図３】
0003576577.tif 000006
【図４】
0003576577.tif 000007
【図５】
0003576577.tif 000008
【図６】
0003576577.tif 000009
【図７】
0003576577.tif 000010
【図８】
0003576577.tif 000011