ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ Российский патент 2011 года по МПК G03G15/08 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к измерительному устройству, способу измерения и устройству формирования изображения, а более конкретно к измерению количества тонера, нанесенного на несущий изображение элемент устройства формирования изображения.

Уровень техники

В электрофотографическом устройстве формирования изображения, даже когда формирование изображения осуществляется в одних и тех же условиях, плотность сформированного изображения оказывается непостоянной. Это происходит из-за влияния отклонений различных параметров формирования изображения, таких как отклонения величины электрического заряда тонера, чувствительность светочувствительного элемента и эффективность переноса тонера, а также отклонений условий окружающей среды, таких как температура и влажность.

Поэтому обнаруживают плотность или высоту изображения, проявленного тонером, которое проявилось на светочувствительном элементе или промежуточном передающем элементе, и на основании результата обнаружения осуществляют управление с обратной связью различными параметрами формирования изображения, такими как подача тонера и потенциал его заряда, количество экспонирующего света и напряжение проявочного смещения.

Например, в изобретении согласно патенту США №2956487 предложено обнаруживать потенциал, созданный электростатическим скрытым изображением, сформированным путем выставления на светочувствительном элементе, или плотность изображения, присущую изображению, проявленному тонером, полученному путем проявления электростатического скрытого изображения, сравнивать значение обнаружения с эталонным значением и управлять плотностью изображения в соответствии с результатом сравнения. Кроме того, в изобретении согласно патенту США №4082445 предложено сравнивать разность между количеством света, отраженного на области, где нет изображения, находящейся на светочувствительном элементе, и количеством света, отраженным на эталонном изображении, проявленном тонером, с эталонным значением и осуществлять подачу тонера в соответствии с результатом сравнения.

На фиг.1 представлен вид, демонстрирующий общий способ измерения количества отраженного света. Накладной датчик 25 включает в себя светоизлучающий диод (СИД) 25а, который излучает почти инфракрасный свет в качестве светоизлучающего элемента, а также фотодиод (ФД) 25b в качестве фотоприемника и измеряет количество света, отраженного от эталонного изображения 26, проявленного тонером. Иными словами, датчик 25 измеряет количество нанесенного тонера, главным образом используя количество зеркально отраженного света.

На фиг.2 представлен график, демонстрирующий выходной сигнал датчика спектрофотометра модели 530, поставляемого фирмой X-Rite. Как показано на фиг.2, количество нанесенного тонера можно измерять на основании выходного сигнала датчика в пределах диапазона плотности от 0,6 до 0,8. Однако изменение в количестве отраженного света - по отношению к изменению в плотности тонера - невелико в диапазоне высоких плотностей. То есть трудно точно измерить количество нанесенного тонера исходя из разности между количествами отраженного света по всему диапазону плотности.

В выложенном патенте Японии №2003-076129 описано изобретение, в котором предложено измерять количество нанесенного тонера в диапазоне высоких плотностей путем введения поляризованного света. На фиг.3 представлен вид, демонстрирующий компоновку накладного датчика 25' согласно выложенному патенту Японии №2003-076129. В дополнение к СИДу 25а, который излучает почти инфракрасный свет, и ФД 25b накладной датчик 25' включает в себя ФД 25с и 25d и призмы 25е и 25f.

Свет, излучаемый посредством СИДа 25а, делится призмой 25е на составляющие (S-волны), которые осциллируют в направлении, перпендикулярном плоскости падения, и составляющие (P-волны), которые осциллируют в направлении, параллельном плоскости падения. Отделенная S-волна попадает в ФД 25с, а отделенная P-волна наносит удар по эталонному изображению 26, проявленному тонером. P-волна, которая наносит удар по эталонному изображению 26, проявленному тонером, претерпевает диффузионное отражение, а некоторые ее составляющие преобразуются в составляющие S-волны. Свет, отраженный от эталонного изображения 26, проявленного тонером, делится на S- и P-волны призмой 25f. Отделенная S-волна попадает в ФД 25d, а отделенная P-волна попадает в ФД 25b.

На фиг.4 представлен график, демонстрирующий выходной сигнал (кривая В) из ФД 25b и выходной сигнал (кривая D) из ФД 25d. Количество зеркально отраженного света (P-волна), представленное кривой В, корректируется количеством диффузионного света (S-волна), вследствие чего получается количество отраженного света (кривая Н), в котором влияние диффузионного отражения исключено. При этом способе количество нанесенного тонера можно измерять до плотности примерно 1,0, но невозможно измерить более высокую плотность.

С другой стороны, предложен также способ, предусматривающий использование лазерного измерительного преобразователя перемещения (см. выложенный патент Японии №4-156479 и выложенный патент Японии №8-327331). На фиг.5А и 5В представлены виды, демонстрирующие лазерный измерительный преобразователь 24 перемещения, а на фиг.6 представлен график, демонстрирующий результат измерения количества нанесенного тонера с помощью лазерного измерительного преобразователя 24 перемещения.

Лазерный измерительный преобразователь 24 перемещения может измерять изменение в высоте (толщине) ламинированного слоя тонера (см. фиг.5А). Вместе с тем в точечном или линейчатом рисунке, простирающемся по диапазону подсветки, показанному на фиг.5 В, слои тонера становятся прерывистыми. То есть, как показано на фиг.6, количество нанесенного тонера в диапазоне плотности, где слои тонера непрерывны, можно измерить точно. Вместе с тем количество нанесенного тонера в диапазоне низких плотностей, где слои тонера становятся прерывистыми, точно измерить нельзя.

Как описано выше, когда используется накладной датчик, трудно измерить количество нанесенного тонера в диапазоне высоких плотностей, а когда используется лазерный измерительный преобразователь перемещения, трудно измерить количество нанесенного тонера в диапазоне низких плотностей. Следовательно, чтобы точно измерить количество нанесенного тонера по всему диапазону плотности, используют и накладной датчик, и лазерный измерительный преобразователь перемещения, так что накладной датчик используется для диапазона, не являющегося диапазоном высоких плотностей, а лазерный измерительный преобразователь перемещения используется для диапазона высоких плотностей. Однако это приводит к увеличению стоимости и габаритов устройства формирования изображения.

Сущность изобретения

В одном аспекте предложен способ измерения количества тонера изображения, проявленного тонером и сформированного на несущем изображение элементе устройства формирования изображения, заключающийся в том, что облучают светом изображение, проявленное тонером; захватывают изображение, проявленное тонером, с использованием множества фотоприемников, расположенных рядом друг с другом; получают информацию, связанную с положениями пиков отраженных волн, и информацию, связанную с количествами света отраженных волн, из данных, полученных путем приема света, отраженного изображением, проявленным тонером, посредством множества фотоприемников; и вычисляют количество тонера на основании, по меньшей мере, одного из положения пика, количества света и информации, связанной с плотностью формируемого изображения, проявленного тонером.

В соответствии с аспектом получается удовлетворительный результат измерения количества нанесенного тонера по широкому диапазону от диапазона низких плотностей до диапазона высоких плотностей.

Дополнительные признаки данного изобретения станут более очевидными при рассмотрении нижеследующего описания возможных вариантов осуществления, приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлен вид, демонстрирующий общий способ измерения количества отраженного света.

На фиг.2 представлен график, демонстрирующий выходной сигнал датчика спектрофотометра модели 530, поставляемого фирмой X-Rite.

На фиг.3 представлен вид, демонстрирующий компоновку накладного датчика в целом.

На фиг.4 представлен график, демонстрирующий выходной сигнал из фотодиода.

На фиг.5А и 5В представлены виды, демонстрирующие лазерный измерительный преобразователь перемещения.

На фиг.6 представлен график, демонстрирующий результат измерения количества нанесенного тонера с помощью лазерного измерительного преобразователя перемещения.

На фиг.7 представлена блок-схема устройства формирования изображения в соответствии с вариантом осуществления.

На фиг.8 представлена блок-схема, демонстрирующая компоновку блока управления устройства формирования изображения.

На фиг.9 представлена блок-схема, демонстрирующая компоновку блока измерения количества тонера.

На фиг.10 представлен вид для пояснения способа измерения количества нанесенного тонера на пятнах тонера, сформированных способом модуляции покрытой площади.

На фиг.11 представлена блок-схема, демонстрирующая компоновку блока обработки сигналов.

На фиг.12 представлен график для пояснения аппроксимации кривой на основании гауссовой функции.

На фиг.13 представлен вид, демонстрирующий пример накладного рисунка, сформированного на несущем элементе.

На фиг.14А-14D представлены виды, иллюстрирующие ламинированное состояние тонера.

На фиг.15А-15F представлены виды, демонстрирующие пример секторных профилей накладного рисунка.

На фиг.16А и 16В представлены графики, демонстрирующие примеры результатов измерения накладного рисунка.

На фиг.17А и 17В представлены графики для пояснения отраженных волн, выдаваемых из аналого-цифрового преобразователя блока измерения количества тонера.

На фиг.18 представлена блок-схема последовательности этапов для пояснения арифметической операции с целью определения количества нанесенного тонера посредством арифметического блока определения количества тонера.

На фиг.19 представлен график, демонстрирующий уровень переключения способов обнаружения применительно к максимальному расстоянию между точками, определяемому разрешением (значением и углом линиатуры растра).

На фиг.20 представлена таблица преобразования разности положений в количество тонера, демонстрирующая пример взаимосвязи между значением сигнала плотности и разностью положений.

На фиг.21 представлена таблица преобразования разности количеств света в количество тонера, демонстрирующая пример взаимосвязи между значением сигнала плотности и разностью количеств света.

На фиг.22А и 22В представлены графики, демонстрирующие пример характеристики записи блока печати и таблицу градационной корректуры.

На фиг.23 представлена блок-схема последовательности этапов для пояснения обработки определения уровня переключения посредством арифметического блока определения количества нанесенного тонера в соответствии со вторым вариантом осуществления.

На фиг.24 представлена блок-схема последовательности этапов для пояснения арифметической операции определения количества нанесенного тонера посредством арифметического блока определения количества нанесенного тонера в соответствии с третьим вариантом осуществления.

На фиг.25 представлен график, демонстрирующий взаимосвязь между соотношением смешивания тонера и величиной электрического заряда тонера в конкретных внешних условиях.

На фиг.26 представлен вид для пояснения максимальной разности ΔPmax положений и максимального изменения ΔImax количества света.

На фиг.27А и 27F представлены графики отраженных волн, когда плотность тонера изменяется от низкой плотности до высокой плотности.

На фиг.28А и 28В представлены графики для пояснения выходных сигналов, основанных на отраженных волнах.

На фиг.29А-29С - представлены графики для пояснения способа вычисления положения пика.

Описание вариантов осуществления

Ниже со ссылками на прилагаемые чертежи будет приведено описание измерительного устройства, предназначенного для измерения количества нанесенного тонера, и устройства формирования изображения в соответствии с вариантами осуществления данного изобретения.

Первый вариант осуществления

Компоновка устройства

На фиг.7 представлена блок-схема, демонстрирующая компоновку устройства формирования изображения в соответствии с вариантом осуществления.

Экспонирующий лазер 502 излучает свет лазера в соответствии с входным сигналом Sig, подвергнутым широтно-импульсной модуляции. Поверхность барабана 501 со светочувствительным поверхностным слоем в качестве несущего изображение элемента равномерно заряжена первичным зарядным устройством 504. В этом варианте осуществления в качестве первичного зарядного устройства предусмотрено зарядное устройство коронного заряда. К этому первичному зарядному устройству 504 приложены напряжение разрядного смещения постоянного тока ~900 мкА и напряжение сеточного смещения постоянного тока, составляющее ~780 В, а внешняя окружная поверхность барабана 501 со светочувствительным поверхностным слоем равномерно заряжена напряжением, близким к ~700 В.

Свет лазера, выходящий из экспонирующего лазера 502, сканируется многоугольным зеркалом 503 в направлении основного сканирования, вследствие чего на поверхности барабана 501 со светочувствительным поверхностным слоем формируется электростатическое скрытое изображение. Это электростатическое скрытое изображение проявляется проявочным блоком 505 для формирования изображения, проявленного тонером. Таким образом, экспонирующий лазер 502 и проявочный блок 505 могут иметь конфигурацию в виде блока формирования изображения, который формирует изображение, проявленное тонером. Изображение, проявленное тонером, переносится на переносящую ленту 506 в качестве элемента для промежуточного переноса, а затем переносится на печатаемый лист и фиксируется на нем, хотя это и не показано. Отметим, что термин «направление основного сканирования» обозначает направление, которое перпендикулярно направлению движения барабана 501 со светочувствительным поверхностным слоем и параллельно поверхности барабана 501 со светочувствительным поверхностным слоем. Термин «направление вспомогательного сканирования» обозначает направление, которое параллельно направлению движения барабана 501 со светочувствительным поверхностным слоем.

Блок 507 измерения количеств тонера расположен около проявочного блока 505 и измеряет количество нанесенного тонера согласно изображению, проявленному тонером, на барабане 501 со светочувствительным поверхностным слоем, которое проявлено проявочным блоком 505.

Отметим, что количество нанесенного тонера можно измерять на переносящей ленте 506 после переноса изображения, проявленного тонером, с барабана 501 со светочувствительным поверхностным слоем на переносящую ленту 506. Некоторые устройства формирования изображения осуществляют прямой перенос изображения, проявленного тонером, с барабана 501 со светочувствительным поверхностным слоем на печатаемый лист, не используя переносящую ленту 506. Кроме того, количество нанесенного тонера можно измерять на печатаемом листе вместо барабана 501 со светочувствительным поверхностным слоем или переносящей ленты 506. Поэтому барабан 501 со светочувствительным поверхностным слоем, переносящая лента 506 или печатаемый лист, который (которая) несет изображение, проявленное тонером, перед переносом, далее будет именоваться «несущим элементом».

Блок управления

На фиг.8 представлена блок-схема, демонстрирующая компоновку блока 500 управления устройства формирования изображения.

Блок 507 измерения количества тонера блока 500 управления измеряет количество нанесенного тонера для каждого пятна тонера, сформированного на барабане 501 со светочувствительным поверхностным слоем (или переносящей ленте 506). Блок 606 вычисления плотности вычисляет данные плотности исходя из измеренного количества нанесенного тонера. Контроллер 607 сравнивает вычисленные данные плотности (ее фактически измеренное значение) с данными плотности (ее теоретическим значением) применительно к значению Sig сигнала каждого пятна тонера и корректирует таблицу 609 данных параметра гамма (справочную таблицу данных γ (СТДγ)), используемую для коррекции нелинейности плотности изображения на основании результата сравнения.

Контроллер 607 управляет процессом 601 зарядки, процессом 602 экспонирования, процессом 603 проявления и процессом 604 переноса в качестве соответствующих процессов устройства формирования изображения, делая это на основании вычисленных данных плотности.

Количество проявленного тонера на переносящей ленте 506 можно измерить, а величину параметра трения можно вычислить исходя из измеренного количества нанесенного тонера с использованием блока 608 вычисления параметра трения, при этом вычисленную величину параметра трения можно использовать при управлении с обратной связью, осуществляемом применительно к процессу 603 проявления. Отметим, что «параметр трения» определяется отношением Q/M электрического заряда Q тонера, генерируемого за счет трения между тонером и носителем при перемешивании проявочного агента, и массой M этого тонера.

Массу М, приходящуюся на единицу площади S, вычисляют исходя из количества d_t нанесенного тонера (высоты каждого пятна тонера), измеренного (измеренной) блоком 507 измерения количеств тонера, с помощью следующего уравнения:

Далее электрический заряд Q, приходящийся на единицу площади S, вычисляют исходя из разности ΔV потенциалов скрытого изображения перед проявлением и после него, измеренную (не показанным) блоком измерения поверхностного потенциала, с помощью следующего уравнения:

Затем вычисляют величину Q/M параметра трения с помощью следующего уравнения:

По этой величине Q/M осуществляется обратная связь с процессом проявления.

Блок измерения количеств тонера

На фиг.9 представлена блок-схема, демонстрирующая компоновку блока 507 измерения количеств тонера.

Пятно 105 тонера и несущий элемент 106 облучают светом лазера (измерительным светом), излучаемым лазерным источником 701 света через конденсорную линзу 702, которая конденсирует свет лазера, собирая его в пятно. Свет, отраженный от пятна 105 тонера или несущего элемента 106, формирует изображение на однострочном датчике 704 посредством светопринимающей линзы 703. Следовательно, однострочный датчик 704 захватывает изображения отраженного света в соответствии с толщиной пятна 105 тонера. Отметим, что данное изобретение не ограничивается одномерным однострочным датчиком, и можно использовать двумерный датчик изображения. Отметим, что лазерный источник 701 света или устройство, которое объединяет в себе лазерный источник 701 света и конденсорную линзу 702, соответствует блоку облучения светом. Кроме того, однострочный датчик 704 или устройство, которое объединяет в себе однострочный датчик 704 и конденсорную линзу 702, соответствует блоку захвата изображения.

Сигнал, указывающий отраженную волну, выходящую из однострочного датчика 704, преобразуют в цифровой сигнал аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 707, а этот цифровой сигнал сохраняют в блоке 705 памяти. Блок 706 обработки сигналов вычисляет количество нанесенного тонера исходя из данных отраженной волны, хранимых в блоке 705 памяти.

Поверхность несущего элемента 106, на которой сформировано пятно 105 тонера, облучают измерительным светом, а данные его отраженной волны (волны, отраженной от несущего элемента) сохраняют в блоке 705 памяти. Затем несущий элемент перемещают в направлении, обозначенном стрелкой, поверхность каждого пятна 105 тонера облучают измерительным светом, а данные его отраженной волны (волны, отраженной от тонера) сохраняют в блоке 705 памяти.

К волне, отраженной от несущего элемента, и данным волны, отраженной от тонера, применяют обработку (описываемую ниже), осуществляемую блоком 706 обработки сигналов, для вычисления разности между положениями пиков волны, отраженной от несущего элемента, и волны, отраженной от тонера (особая точка, именуемая далее разностью положений), и разности между количествами отраженного света (именуемой далее разностью количеств света). Затем вычисляют количество нанесенного тонера исходя из разности положений и разности количеств света. Отметим, что разности количеств света вычисляют исходя из разности между высотами пиков отраженных сигналов. В дополнение к этому или в качестве альтернативы можно использовать разность между площадями областей отраженных волн в качестве разности между количествами света.

Как показано на фиг.28А и 28В, отраженная волна принимается множеством фотоприемников, которые расположены рядом друг с другом, а выходные сигналы, соответствующие отраженным волнам, выдаются в качестве электрических сигналов, соответствующих количествам принимаемого света из соответствующих фотоприемников. Разность положений обнаруживают в зависимости от того, который из множества фотоприемников выдает наибольший сигнал (положение приема наибольшего света). Поскольку положение приема света изменяется в соответствии с высотой объекта, разность положений обеспечивает точное измерение количества нанесенного тонера в диапазоне высоких плотностей, где слои тонера непрерывны, но не обеспечивает точное измерение количества нанесенного тонера в диапазоне низких плотностей, где слои тонера прерывисты. И наоборот, разность количеств света изменяется под влиянием количества света, отраженного от объекта. По этой причине в диапазоне низких плотностей, где площадь тонера на несущем элементе 106 постепенно увеличивается, разность количеств света делает возможным точное измерение количества нанесенного тонера. С другой стороны, в диапазоне высоких плотностей, где слои тонера непрерывны, поскольку количество света, отраженного от объекта, редко изменяется, трудно точно измерить количество нанесенного тонера на основании разности количества света.

На фиг.27А и 27F представлены графики отраженных волн, когда плотность тонера изменяется от низкой плотности до высокой плотности.

В диапазоне низких плотностей волна 801, отраженная от несущего элемента 106, и волна 802, отраженная от слоя тонера, показанные на фиг.27А, выдаются в виде суммарного сигнала, показанного сплошной кривой на фиг.27D. Когда слой тонера увеличивается, пик выходной волны перемещается в направлении, обозначенном пунктирной стрелкой на фиг.27А. Волна, обозначенная пунктирной кривой на фиг.27D, - это волна после аппроксимации кривой, описываемой ниже.

В диапазоне средних плотностей выдаются, соответственно, суммарная волна, обозначенная сплошной кривой на фиг.27Е и состоящая из волны 801', отраженной от несущего элемента 106, и волны 802', отраженной от слоя тонера, показанных на фиг.27 В, и волны после аппроксимации кривой, которая обозначена пунктирной кривой на фиг.27Е. В диапазоне средних плотностей, хотя количество света, отраженного от слоя тонера, увеличивается в противоположность уменьшению количества света, отраженного от несущего элемента 106, положение пика света, отраженного от слоя тонера, редко изменяется, а количество света увеличивается, что обозначено пунктирной стрелкой на фиг.27В.

Аналогичным образом, в диапазоне высоких плотностей выдаются, соответственно, суммарная волна, обозначенная сплошной кривой на фиг.27F волны 801”, отраженной от несущего элемента, и волны 802”, отраженной от слоя тонера, показанных на фиг.27С, и волна после аппроксимации кривой, которая обозначена пунктирной кривой на фиг.27F.

На фиг.29А-29С представлены графики для вычисления положения пика волны, отраженной от несущего элемента 106, в качестве эталонного значения, а также волн после аппроксимации кривой, описанных с помощью фиг.27D-27F.

Фиг.29А, 29В и 29С соответственно демонстрируют волну 801, отраженную от несущего элемента 106, и аппроксимированную кривую 803 при низкой плотности, аппроксимированную кривую 803' при средней плотности и аппроксимированную кривую 803” при высокой плотности. Высоту изображения, проявленного тонером, вычисляют, устанавливая выходное значение положения пика волны 801, отраженной от несущего элемента 106, как опорное значение (нулевую точку) и обнаруживая величину перемещения положения пика аппроксимированной кривой, полученной исходя из изображения, проявленного тонером.

На фиг.10 представлен вид для пояснения способа измерения количества нанесенного тонера на пятнах 107 тонера, сформированных способом модуляции покрытой площади.

Как показано на фиг.10, слои нанесенного тонера пятен 107 тонера, сформированных способом модуляции покрытой площади, имеют постоянную высоту h, а их ширины W изменяются в зависимости от плотностей. На фиг.10 отображены пятна 107 тонера, которые имеют более высокую плотность на левом конце и более низкую плотность на правом конце.

Блок обработки сигналов

На фиг.11 представлена блок-схема, демонстрирующая компоновку блока 706 обработки сигналов.

Блок 901 обнаружения положения пика обнаруживает положение пика исходя из данных волны, отраженной от несущего элемента, хранимых в блоке 705 памяти. Кроме того, блок 901 обнаружения положения пика обнаруживает положение пика исходя из данных волны, отраженной от тонера, соответствующих каждому пятну 105 тонера и хранимых в блоке 705 памяти. Затем блок 901 обнаружения положения пика сохраняет разность между положением пика несущего элемента 106 и положением пика пятна 105 тонера (разность для каждого пикселя однострочного датчика 704) в блоке 902 памяти разности положений в качестве разности положений. Отметим, что составляющую эксцентриситета несущего элемента 106 можно вычислить исходя из положений пиков двух точек несущего элемента 106 перед пятном 105 тонера и после этого пятна, а положение пика пятна тонера можно скорректировать путем удаления составляющей эксцентриситета из положения пика пятна тонера, тем самым повышая точность вычисления положения пика пятна тонера.

Отметим, что вычисление и сохранение разности положений осуществляют для всех пятен 105 тонера. Кроме того, каждую разность положений преобразуют в высоту (мкм) тонера, умножая эту разность положений на коэффициент, определяемый на основе геометрической компоновки блока 507 измерения количества тонера. Когда несущий элемент 106 согласно этому варианту осуществления является прозрачным для света лазера (имеющего длину волны, равную 780 нм, и размер пятна, равный 50 мкм) в качестве измерительного света, приходится исключать толщину, соответствующую толщине пленки несущего элемента 106. В этом случае исключают кажущуюся толщину пленки, получаемую из-за разности между коэффициентами преломления воздуха и материала несущего элемента 106.

Блок 903 обнаружения количества отраженного света (блок вычисления количества света) вычисляет высоты пиков волны, отраженной от несущего элемента, и каждой волны, отраженной от тонера, извлекаемых блоком 901 обнаружения положения пика. Затем блок 903 обнаружения количества отраженного света сохраняет разность между высотой пика несущего элемента 106 и высотой пика каждого пятна 105 тонера в блоке 904 хранения разностей количеств света в качестве разности количеств света. Отметим, что составляющую эксцентриситета несущего элемента 106 можно вычислить исходя из положений пиков двух точек несущего элемента 106 перед пятном 105 тонера и после него, а высоту пика пятна тонера можно скорректировать, удаляя составляющую эксцентриситета из высоты пика, тем самым повышая точность вычисления высоты пика пятна тонера. Отметим, что вычисление и сохранение разности количеств света осуществляют для всех пятен 105 тонера.

В качестве способа обнаружения положения и высоты пика отраженной волны применим следующий способ. К отраженной волне применяют аппроксимации кривой способом наименьших квадратов с использованием гауссовой функции. Положение и высоту пика вычисляют исходя из параметров гауссовой функции после аппроксимации кривой. Гауссова функция - это функция колоколообразной формы, имеющая в качестве центра x=µ и задаваемая следующим образом:

где µ - положение пика,

σ - параметр, связанный с шириной пика, и

А - амплитуда.

На фиг.12 представлен график для пояснения аппроксимации кривой на основании гауссовой функции. Как показано на фиг.12, аппроксимация кривой применяется к данным отраженной волны, хранимым в блоке 705 памяти, на основании гауссовой функции, вследствие чего получаются характерные величины, которые отображают форму отраженной волны (параметры гауссовой функции). То есть параметр µ задает положение пика, а параметр А задает высоту пика.

Вместо гауссовой функции аппроксимацию кривой можно применять с использованием функции Лоренца, задаваемой следующим образом:

или с использованием квадратичной функции, задаваемой следующим образом:

Или без аппроксимации какой-либо кривой положение пикселя, где данные отраженной волны демонстрируют максимальное значение, можно задавать в качестве положения пика, а это максимальное значение можно задавать в качестве высоты пика.

Арифметический блок 905 определения количества нанесенного тонера (блок вычисления) вычисляет количество тонера на основании среднего значения разностей положений, хранимых в блоке 902 памяти разностей положений, и/или среднего значения разностей высот пиков, хранимых в блоке 904 хранения разностей количеств света, и информации 908 о плотности изображения, проявленного тонером, которое надо сформировать. При этом информация 908 о плотности изображения, проявленного тонером, которое надо сформировать, представляет собой информацию, связанную с тем, является ли изображение, проявленное тонером, которое надо сформировать, изображением низкой или высокой плотности. Арифметический блок 905 определения количества нанесенного тонера вычисляет количество тонера на основании среднего значения разностей положений, хранимых в блоке 902 памяти разностей положений, и/или среднего значения разностей высот пиков, хранимых в блоке 904 хранения разностей количеств света, на основании таблицы преобразования количества тонера, хранимой в запоминающем устройстве (не показано). Затем блок 905 определения количества нанесенного тонера вычисляет количество нанесенного тонера. Подробности этой обработки будут описаны ниже.

Пятно тонера

На фиг.13 представлен вид, демонстрирующий пример накладного рисунка, сформированного на несущем элементе 106.

Изображение, проявленное тонером и соответствующее изображению, которое надо перенести на печатаемый лист, формируют на области изображения несущего элемента 106. Кроме того, накладной рисунок 710 формируют прерывистым в направлении вспомогательного сканирования на не имеющей изображения области несущего элемента 106 в соответствии с сигналом из генератора рисунков (не показан). Как показано на фиг.13, накладной рисунок 710 формируют на не имеющей изображения области снаружи от области изображения в направлении основного сканирования.

Накладной рисунок 710 включает в себя пятна 105 тонера для 16-ти уровней шкалы яркости, причем каждое из этих пятен имеет размер 10×10 мм. Количество пятен 105 тонера соответствует 16-ти уровням шкалы яркости (тональным значениям 16, 32, …, 240, 255), полученным путем деления 256 уровней шкалы яркости на равные промежутки. В нижеследующем описании пятна 105 тонера могут быть также выражены символами р1, р2, …, р16. Отметим, что количество пятен 105 тонера можно устанавливать равным произвольному значению.

Количества нанесенного тонера на соответствующих пятнах 105 тонера, сформированных на не имеющих изображения областях несущего элемента 106, последовательно измеряют с помощью блока 507 измерения количеств тонера вдоль направления поворота или перемещения несущего элемента 106.

Предположим, что шаг фотоприемников в однострочном датчике 704 блока 507 измерения количеств тонера устанавливают равным произведению оптического увеличения светопринимающей линзы 703 и среднего диаметра частиц тонера с учетом ламинированного состояния тонера или меньшим, чем это произведение.

На фиг.14А-14D представлены виды, иллюстрирующие ламинированное состояние тонера. На фиг.14А показано состояние, в котором тонер не нанесен, и поверхность несущего элемента 106 обнаруживают в этом состоянии. На фиг.14 В показано состояние, в котором нанесен слой тонера, а на фиг.14С показано состояние, в котором ламинированы два слоя тонера. Кроме того, частицу тонера можно ламинировать между частицами тонера, как показано на фиг.14D, причем шаг фотоприемников, необходимый для обнаружения этого состояния, также показан на фиг.14D.

Оптическая система согласно данному изобретению имеет следующие зависимости.

где h - высота (мкм) объекта;

L - величина перемещения (мкм) от эталонного положения, определяемая по однострочному датчику;

р - промежуточное шаговое расстояние (мкм/пиксель) между соседними пикселями однострочного датчика;

М - оптическое увеличение линзы, а

N - количество движущихся пикселей от эталонного положения на однострочном датчике.

Чтобы надежно различить одну частицу тонера, желательно иметь N≥1. Поэтому желательно, чтобы удовлетворялась зависимость р≤M·h. Предположим, что средний диаметр частиц тонера задается количественным средним диаметром, поскольку объектом, подлежащим измерению, является физический внешний размер тонера.

На фиг.14А-14С показано, что требуется обнаружить только один пиксель, облучаемый светом. Вместе с тем в случае согласно фиг.14D положение пика обнаруживается посредством алгоритма обнаружения положения (вышеупомянутой аппроксимации) для «сравнения напряжений (∝ интенсивностей света), генерируемых двумя соседними пикселями, облучаемыми светом».

На фиг.15А-15F представлены виды, демонстрирующие пример секторных профилей накладного рисунка 710.

Фиг.15А соответствует информации об изображении пурпурного цвета, выдаваемой из генератора рисунков. Фиг.15В соответствует накладному рисунку 710, который подвергается обработке посредством трафаретной печати, например, с параметром 212 л/д (линий на дюйм) при -45° относительно направления перемещения несущего элемента 106 и формируется на несущем элементе 106. Блок 507 измерения количества тонера измеряет количества нанесенного тонера, присутствующего на пятнах 105 тонера, по стрелке V, показанной на фиг.15В.

На фиг.15С представлен вид, демонстрирующий сечения соответствующих пятен 105 тонера. Например, в диапазоне подсветки (диапазоне низких плотностей), определяемом тональными значениями от 0 до 48, высота сечения точек, которые образуют каждый пятно 105 тонера, увеличивается, а ширина также становится больше за счет широтно-импульсной модуляции (ШИМ) в направлении основного сканирования (см. фиг.15D).

Далее, в диапазоне средних плотностей, определяемом тональными значениями от 48 до 192, точки, которые образуют каждое пятно 105 тонера, перекрываются с соседними точками, а сечение точки расширяется (см. фиг.15Е). В пределах диапазона средних плотностей сечение каждого пятна 105 тонера образуется точками и расширенной частью поверхности несущего элемента 106.

Помимо этого при высоких плотностях, например в диапазоне высоких плотностей, характеризуемом тональными значениями от 192 до 255, раскрытая часть поверхности несущего элемента 106 исчезает, а сечения пятен 105 тонера образуются перекрывающимися точками (см. фиг.15F).

Отметим, что сечения пятен 105 тонера для других цветовых компонентов аналогично расширены в соответствии с теми тональными значениями, которые характерны для пурпурного цвета. Отметим, что обработка посредством трафаретной печати, применяемая к соответствующим цветовым компонентам, аналогично отличается тем, что, например, имеют место значения 168 т/д и 63° для желтого цвета, 212 т/д и 45° для голубого цвета и 200 т/д и 0° для черного цвета.

На фиг.16А и 16В представлены графики, демонстрирующие примеры результатов измерения накладного рисунка 710. На фиг.16А показана разность положений, а на фиг.16В показана разность количеств света.

Как показано на фиг.15С, площадь точки, которая образует каждое пятно 105 тонера в диапазоне подсветки, меньше, чем площадь точки раскрытой части (именуемой далее раскрытой площадью) поверхности несущего элемента 106. По этой причине изменение в разности положений, получаемой путем измерения пятна 105 тонера в диапазоне подсветки, мало. В результате линейность разности положений в диапазоне подсветки уменьшается, как показано на фиг.16А.

С другой стороны, в диапазоне высоких плотностей изменение в разности положений можно получить с высокой точностью путем измерения пятна 105 тонера, а изменение в количестве света, отраженного от пятна 105 тонера, уменьшается. По этой причине изменение в разности количеств света, получаемой путем измерения пятна 105 тонера в диапазоне высоких плотностей, мало. В результате линейность разности количеств света в диапазоне высоких плотностей уменьшается, как показано на фиг.16В.

На фиг.17А и 17В представлены графики для пояснения отраженных волн, выдаваемых из АЦП 707 блока 507 измерения количеств тонера.

Блок 507 измерения количеств тонера изменяет волну 201, отраженную от тонера, идущую от точек, которые образуют каждое пятно 105 тонера, и волну 202, отраженную от несущего элемента, идущую от раскрытой части поверхности несущего элемента 106 между точками, как показано на фиг.17А. Следовательно, отраженная волна, выдаваемая из АЦП 707, представляет собой суммарную волну 203 волны 201, отраженной от тонера, и волны 202, отраженной от несущего элемента, как показано на фиг.17В.

То есть, поскольку плотность становится выше с увеличением плотности формирования (плотности записи) точек тонера, отношение занятости волны 202, отраженной от несущего элемента, уменьшается. В результате, точность измерения разности количеств света в диапазоне подсветки повышается, а точность измерения разности количеств света от диапазона средних плотностей к диапазону высоких плотностей снижается. Поэтому в предпочтительном варианте используются способ обнаружения, предназначенный главным образом для обнаружения разности количеств света, когда плотность записи является низкой, и способ обнаружения, предназначенный главным образом для обнаружения разности положений, когда плотность записи является высокой.

Арифметический блок определения количества тонера

На фиг.18 представлена блок-схема последовательности этапов для пояснения арифметической операции с целью определения количества нанесенного тонера посредством арифметического блока определения количества тонера.

Арифметический блок 905 определения количества нанесенного тонера устанавливает (этап S101) максимальные расстояния (или частоты) между точками, которые образуют пятно 105 тонера, подлежащее измерению, для каждого цветового компонента, на основании значения и угла линиатуры растра пятна 105 тонера, который подвергся той же обработке формирования изображения, что и изображение, проявленное тонером, в области тонера.

На фиг.19 представлен график, демонстрирующий уровень переключения способов обнаружения сигнала изображения применительно к максимальному расстоянию между точками, определяемому разрешением (значением и углом линиатуры растра). На фиг.19 показано, что разность положений обнаруживают в области, в которой уровень переключения выше, чем сплошная линия 906 или пунктирная линия 907. Кроме того, разность количеств света обнаруживают в области, в которой уровень переключения ниже, чем сплошная линия 906 или пунктирная линия 907. Отметим, что максимальное расстояние между точками соответствует межточечному расстоянию между линиями растра в направлении вспомогательного сканирования.

Арифметический блок 905 определения количества нанесенного тонера устанавливает (этап S102) уровни Dth переключения применительно к максимальным расстояниям, установленным на этапе S101, для соответствующих цветов в соответствии с таблицей переключения, показанной на фиг.19. Отметим, что уровень переключения можно установить так, что будет обеспечено ступенчатое изменение, например, Dth=128 для 0,3<Х≤0,5 мм (см. сплошную линию 906), или можно установить так, что будет обеспечено непрерывное изменение (см. пунктирную кривую 907). Отметим, что в случае пурпурного цвета, для которого применяют обработку посредством трафаретной печати, имеющую параметры -45° и 212 т/д, характерны Х=0,17 мм и Dth=128.

Как описано выше, максимальное расстояние между точками и значение Sig сигнала плотности задают в зависимости от пятна тонера, которое надо сформировать. Поэтому использование разности положений или разности количеств света можно переключать, воспользовавшись таблицей переключения, показанной на фиг.19.

На фиг.20 представлена таблица преобразования разности положений в количество тонера, демонстрирующая пример взаимосвязи между значением Sig сигнала плотности и разностью положений. Первый квадрант демонстрирует взаимосвязь между значением Sig сигнала плотности и разностью положений, а второй квадрант демонстрирует взаимосвязь между разностью положений и количеством тонера. На фиг.21 представлена таблица преобразования разности количеств света в количество тонера, демонстрирующая пример взаимосвязи между значением Sig сигнала плотности и разностью количеств света. Первый квадрант демонстрирует взаимосвязь между значением Sig сигнала плотности и разностью количеств света, а второй квадрант демонстрирует взаимосвязь между разностью количеств света и количеством тонера.

Далее, арифметический блок 905 определения количества тонера сравнивает (этап S103) значение Sig сигнала плотности пятна 105 тонера, который надо измерить, с уровнем Dth переключения. Если Sig>Dth, то арифметический блок 905 определения количества тонера вычисляет (этап S104) количество тонера (М/S), приходящееся на единицу площади, с помощью взаимосвязи между разностью положений и количеством тонера, показанной во втором квадранте фиг.20. С другой стороны, если Sig<Dth, то арифметический блок 905 определения количества тонера вычисляет (этап S105) количество тонера (М/S), приходящееся на единицу площади, с помощью взаимосвязи между разностью количеств света и количеством тонера, показанной во втором квадранте фиг.21.

Затем арифметический блок 905 определения количества нанесенного тонера вычисляет (этап S106) плотность тонера с помощью взаимосвязи между количеством тонера и плотностью изображения, показанной в третьем квадранте таблицы преобразования разности положений в количество тонера на фиг.20. Отметим, что взаимосвязь между количеством тонера и плотностью изображения, показанная в третьем квадранте фиг.20, является такой же, как взаимосвязь, показанная на фиг.21.

Арифметический блок 905 определения количества нанесенного тонера повторяет процессы с этапа S103 до этапа S106 для получения результатов измерения всех пятен 105 тонера, заключенных в накладном рисунке 710, на основании результата определения на этапе S107. В результате можно получить характеристику записи блока печати устройства формирования изображения, которая является такой же, как взаимосвязь между значением сигнала плотности и плотностью изображения, показанная на фиг.20.

Блок управления

На фиг.22А и 22В представлены графики, демонстрирующие пример характеристики записи блока печати и таблицу градационной корректуры.

Как описано выше, блок 606 вычисления плотности блока 500 управления вычисляет данные плотности, показанные на фиг.22А (характеристику записи блока печати) исходя из измеренного количества нанесенного тонера. Следовательно, контроллер 607 блока 500 управления создает таблицу градационной корректуры (справочную таблицу данных γ (СТДγ 609)), показанную на фиг.22В, которая обеспечивает коррекцию характеристики записи блока печати, показанной на фиг.22А (выходной характеристики устройства формирования изображения), являющейся линейной. Отметим, что контроллер 607 применяет обработку сглаживанием или аналогичную обработку к СТДγ 609, чтобы предотвратить реверсирование уменьшения выходного сигнала лазера в связи с увеличением значения сигнала изображения. Блок 500 управления осуществляет обработку формирования сигнала после установления СТДγ 609.

Таким образом, количество тонера можно обнаруживать с высокой точностью путем переключения на использование толщины слоя тонера (разности положений), либо количества отраженного света (разности количеств света) при обнаружении количества тонера в соответствии с разрешением. Кроме того, можно обнаружить отклонения сигнала блока печати в реальном времени и передавать обнаруженные отклонения по обратной связи для формирования следующего изображения, тем самым всегда формируя стабильное тональное изображение.

В вышеизложенном описании приведен пример изображения, которое подверглось обработке посредством трафаретной печати. Но те же самые эффекты можно получить для изображения, которое подверглось обработке точечного рисунка.

СТДγ 609 не обязательно переписывать полностью, а можно переписывать разности, получаемые при обнаружении количества тонера в СТДγ 609 и зарегистрированные как начальное значение или зарегистрированные посредством управления калибровкой или аналогичным методом.

Второй вариант осуществления

Ниже будет описана градационная корректура в соответствии со вторым вариантом осуществления данного изобретения. Отметим, что те же самые позиции во втором варианте осуществления обозначают те же самые элементы, что и в первом варианте осуществления, а их подробное описание повторено не будет.

В первом варианте осуществления количество нанесенного тонера вычисляется в зависимости либо от разности положений, либо от разности количеств света на основании уровня переключения, показанного на фиг.19, который может быть установлен заранее. Во втором варианте осуществления будет описан пример, в котором используется динамический уровень переключения, соответствующий разности между количествами света, отраженного от несущего элемента 106 и пятна 105 тонера (разности количеств света).

Когда количество света, отраженного от каждого пятна 105 тонера, мало, точность аппроксимации кривой падает, и трудно точно обнаружить положение пика волны, отраженной от пятна 105 тонера. Иными словами, точность разности положений пятна 105 тонера, имеющего большую разность количеств света, оказывается низкой. Следовательно, уровень переключения, используемый в арифметической операции определения количества нанесенного тонера, желательно определять с учетом разности количеств света.

На фиг.23 представлена блок-схема последовательности этапов для пояснения обработки определения уровня переключения посредством арифметического блока 905 определения нанесенного количества в соответствии со вторым вариантом осуществления.

Арифметический блок 905 определения нанесенного количества тонера получает (этап S150) максимальное значение Idmax разности Id количеств света путем проверки данных в блоке 904 памяти разностей количеств света. Максимальное изменение ΔImax количества света указывает максимальную разность количеств света согласно множеству данных отраженных волн, полученных из множества изображений, проявленных тонером и сформированных имеющими разные плотности, как показано на фиг.26. На фиг.26 показано, что ΔImax вычисляют исходя из разности количеств света (высот пиков) согласно множеству данных отраженных волн, полученных из изображений, проявленных тонером, имеющих разные плотности, то есть значений сигналов плотности в диапазоне от 0 до 255. Затем (на этапе S151) вычисляют величину ΔDth изменения порога следующим образом:

где В - коэффициент (заранее определенное значение), а

Idth - порог (заранее определенное значение) разности количеств света.

Уравнение (9) сравнивает максимальное значение Idmax разности количеств света с заранее определенным порогом Idth разности количеств света. Если Idmax<Idth, то определяют, что количество света, отраженного от пятна 105 тонера, мало, а точность разности положений является низкой, и вычисляют величину ΔDth<0 изменения порога, используемую для изменения порога Dth в направлении уменьшения. Если Idmax≥Idth, то определяют, что количество света, отраженного от пятна 105 тонера, является достаточным, а точность разности положений является высокой, и вычисляют величину ΔDth≥0 изменения порога, используемую для изменения порога Dth в направлении увеличения.

Арифметический блок 905 определения количества нанесенного тонера обновляет (этап S152) порог Dth, используя величину ΔDth изменения порога.

После этого арифметический блок 905 определения количества нанесенного тонера проводит арифметическую операцию определения количества нанесенного тонера, показанную на фиг.18, с использованием порога Dth, вычисленного с помощью уравнения (10).

Как описано выше, поскольку уровень переключения при осуществлении арифметической операции устанавливается динамически с учетом разности Id количеств света, результат измерения количества нанесенного тонера можно получить с более высокой точностью. Отметим, что управление для Dth переключения путем измерения разности пиков можно проводить точно так же, как управление, предусматривающее измерение разности количеств света.

Третий вариант осуществления

Ниже будет описана градационная корректура в соответствии с третьим вариантом осуществления данного изобретения. Отметим, что те же самые позиции в третьем варианте осуществления обозначают те же самые элементы, что и в первом и втором вариантах осуществления, а их подробное описание повторено не будет.

Первый и второй варианты осуществления поясняли пример, в котором переключали разность положений и разность количеств света как данные, используемые при осуществлении арифметической операции определения количества нанесенного тонера с использованием уровня переключения. В третьем варианте осуществления будет приведено пояснение примера, в котором количество нанесенного тонера вычисляют с использованием всех данных разности положений и разности количеств света без переключения данных.

На фиг.24 представлена блок-схема последовательности этапов для пояснения арифметической операции определения количества нанесенного тонера посредством арифметического блока 905 определения количества нанесенного тонера в соответствии с третьим вариантом осуществления.

Арифметический блок 905 определения нанесенного количества тонера изменяет отношения вкладов разностей Pd положений и разностей Id количеств света применительно к арифметической операции определения количества нанесенного тонера с использованием весов Wp(Sig) и Wi(Sig) в соответствии со значением Sig сигнала плотности. Затем блок 905 использует средние значения разностей положений и разностей количеств света после взвешивания в соответствии с соответствующими пятнами 105 тонера при осуществлении арифметической операции определения количества нанесенного тонера.

Вместе с тем, поскольку разность Pd положений и разность Id количеств света имеют разные единицы измерения, данные, которые представляют количество нанесенного тонера, нельзя получить, просто скомпоновав разность Pd положений и разность Id количеств света. Чтобы согласовать единицы измерения разности Pd положений и разности Id количеств света, арифметический блок 905 определения нанесенного количества тонера вычисляет (этап S170) максимальное изменение ΔPmax положения исходя из максимального значения и минимального значения разностей Pd положений, хранимых в блоке 902 памяти разностей положений. Максимальная разность ΔPmax положения указывает максимальную разность положений пиков множества данных отраженных волн, которые получены из множества изображений, проявленных тонером и сформированных имеющими разные плотности, как показано на фиг.26. На фиг.26 показано, что ΔPmax вычисляют исходя из положений пиков множества отраженных волн, полученных из множества изображений, проявленных тонером и имеющих различные плотности, то есть значений сигнала плотности в диапазоне от 0 до 255.

Арифметический блок 905 определения нанесенного количества тонера вычисляет (этап S171) максимальное изменение ΔImax количества света исходя из максимального значения и минимального значения разностей Id количеств света, хранимых в блоке 904 памяти разностей количеств света. Максимальное изменение ΔImax количества света указывает максимальную разность количеств света согласно множеству данных отраженных волн, которые получены из множества изображений, проявленных тонером и сформированных имеющими разные плотности, как показано на фиг.26. На фиг.26 показано, что ΔImax вычисляют исходя из разностей количеств света (высот пиков) множества отраженных волн, полученных из множества изображений, проявленных тонером и имеющих различные плотности, то есть значений сигнала плотности в диапазоне от 0 до 255.

Затем арифметический блок 905 определения нанесенного количества тонера вычисляет (этап S172) ΔPmax/ΔImax как коэффициент k', используемый для согласования единиц измерения, и умножает (этап S173) соответствующие разности Id количеств света, хранимые в блоке 904 памяти разностей количеств света, на коэффициент k', чтобы преобразовать разности Id количеств света в разности Pd положений.

Арифметический блок 905 определения нанесенного количества тонера умножает разности Pd' положений (разности количеств света после преобразования), хранимые в блоке 904 памяти разностей количеств света, на вес Wi(Sig), соответствующий значению Sig сигнала плотности и задаваемый следующим образом:

Арифметический блок 905 определения количества нанесенного тонера умножает разности Pd положений, хранимые в блоке 902 памяти разностей положений, на вес Wp(Sig), соответствующий значению Sig сигнала плотности и задаваемый следующим образом:

Таким образом, арифметический блок 905 определения количества нанесенного тонера взвешивает (этап S174) данные в соответствии с соответствующими пятнами тонера.

Как описано выше посредством уравнения (12), вес Wp(Sig) - это вес, который принимает значение «1», когда значение Sig сигнала плотности составляет «255» (максимум), и принимает значение «0», когда это значение равно «0» (минимуму), то есть 0≤Wp(Sig)≤1. Кроме того, как описано в уравнении (11), вес Wi(Sig) - это вес, который принимает значение «0», когда значение Sig сигнала плотности составляет «255» (максимум), и принимает значение «1», когда это значение равно «0» (минимуму), то есть 0≤Wi(Sig)≤1. Следовательно, отношение вклада разности Pd положений применительно к арифметической операции определения количества нанесенного тонера становится высоким в диапазоне высоких плотностей, а коэффициент вклада разности Id количеств света становится высоким в диапазоне низких плотностей.

В вышеизложенном описании речь шла о том, что разности Pd положений и разности Id количества взвешиваются равномерно. Однако это не является ограничением для данного изобретения, и эти разности можно взвешивать надлежащим образом в соответствии с рисунком пятен 105 тонера.

Далее, арифметический блок 905 определения количества нанесенного тонера вычисляет среднее значение разности положений, умноженной на вес, и разность количеств света, которая преобразована в разность положений и умножена на вес для каждого пятна 105 тонера, и связывает (этап S175) это среднее значение со значением Sig сигнала плотности. Затем арифметический блок 905 определения количества нанесенного тонера умножает соответствующие средние значения на коэффициент j, определяемый на основании геометрической компоновки блока 507 измерения количеств тонера, и тем самым преобразует их (этап S176) в количества нанесенного тонера (единица измерения: мкм).

Модификация вариантов осуществления

На фиг.25 представлен график, демонстрирующий взаимосвязь между соотношением смешивания тонера и величиной электрического заряда тонера в конкретных внешних условиях.

Поскольку взаимосвязь между соотношением смешивания тонера и величиной электрического заряда тонера изменяется в зависимости от внешних условий (температуры, влажности и т.д.), в которой эксплуатируется устройство формирования изображения, это устройство формирования изображения включает в себя датчик внешних условий для обнаружения изменений во внешних условиях. Поэтому пятна тонера формируют в соответствии с температурой и влажностью, обнаруженными датчиком внешних условий, а величины электрического заряда тонера можно вычислить исходя из результатов измерения пятен тонера посредством блока 507 измерения количеств тонера. Далее, обращаясь к фиг.25, определяют соотношение смешивания тонера (соотношение количества тонера и суммы количества тонера и количества носителя), соответствующее внешним условиям устройства формирования изображения, тем самым управляя объемом подачи тонера. То есть подходящее соотношение смешивания тонера при этом можно вычислить исходя из величины электрического заряда тонера.

Когда соотношение смешивания тонера превышает подходящее соотношение смешивания тонера (например, 10%), подачу тонера останавливают, а когда соотношение смешивания тонера оказывается ниже подходящего соотношения смешивания тонера, подачу тонера начинают, достигая подходящего соотношения смешивания тонера.

В соответствии с вышеописанными вариантами осуществления функции накладного датчика и лазерного измерительного преобразователя перемещения воплощаются одним-единственным датчиком. При измерении количества нанесенного тонера используется главным образом либо интегральное изменение количества света, определяемое за счет функционирования накладного датчика, либо изменение толщины слоя тонера, определяемое за счет функционирования лазерного измерительного преобразователя перемещения, а переключение между этими режимами осуществляется в соответствии с диапазоном плотностей, точечным рисунком и рисунком трафаретной печати. Поэтому количество нанесенного тонера можно точно измерить. Кроме того, размер пятна (тонера) можно значительно уменьшить по сравнению с обычным размером, тем самым снижая расходуемое количество тонера. Кроме того, при осуществлении обычного способа пятна тонера формируют между соседними областями изображения. Вместе с тем, поскольку такое пятно соседствует с областью изображения, можно предотвратить снижение производительности устройства формирования изображения. Помимо этого путем увеличения количества пятен тонера можно дополнительно повысить точность коррекции плотности.

Как описано выше, количество нанесенного тонера вычисляют, осуществляя переключение в соответствии с количеством отраженного света и высотой тонера, которые обнаруживаются одним-единственным датчиком в зависимости от того, попадает ли каждое пятно тонера или накладной рисунок в диапазон низких плотностей. Следовательно, цветовоспроизводимость и максимальную плотность можно гарантировать без увеличения габаритов и стоимости устройства для обработки изображений. Кроме того, поскольку в качестве измерительного устройства используется полупроводниковый лазер, можно уменьшить размеры пятен тонера. Следовательно, градационную корректуру можно осуществить, не ухудшая производительность устройства формирования изображения и тем самым снижая расходуемое количество тонера. Более того, за счет увеличения количества пятен тонера можно дополнительно повысить точность воспроизводимости тонов.

Возможные варианты осуществления

Данное изобретение применимо к системе, образованной множеством устройств (например, таких как главный компьютер, устройством сопряжения, устройством считывания, принтером) или может быть применено к аппаратуре, состоящей из одного-единственного устройства (например, копировального аппарата, аппарата факсимильной связи).

Помимо этого данное изобретение может обеспечить носитель информации, хранящий код программы для осуществления вышеописанных процессов применительно к компьютерной системе или компьютерному устройству (например, персональному компьютеру), считывания кода программы посредством центрального процессора (ЦП) или блока микропроцессора (БМ) компьютерной системы или компьютерного устройства с носителя информации и последующего исполнения программы.

В этом случае код программы, считываемый с носителя информации, реализует функциональные возможности в соответствии с упомянутыми вариантами осуществления.

Кроме того, для обеспечения кода программы можно использовать носитель информации, такой как флоппи-диск, жесткий диск, оптический диск, магнитооптический диск, постоянное запоминающее устройство на компакт-диске (CD-ROM), записываемый компакт-диск (CD-R), магнитная лента, плата энергонезависимой памяти и постоянное запоминающее устройство (ROM).

Более того, помимо возможности реализовать вышеописанные функции в соответствии с вышеуказанными вариантами осуществления путем исполнения кода программы, который считывается компьютером, данное изобретение включает в себя случай, когда работающая на компьютере операционная система (ОС) или аналогичное средство выполняет часть процессов или все их в соответствии с кодом программы и реализует функции в соответствии с вышеуказанными вариантами осуществления.

Кроме того, данное изобретение также включает в себя случай, когда после записи кода программы, считанного с носителя информации, в карте расширения функций, вставляемой в компьютер, или в запоминающем устройстве, предусмотренном в блоке расширения функций, который соединен с компьютером, ЦП или аналогичное средство, предусмотренное на карте расширения функций или в блоке расширения функций, выполняет часть процесса или весь процесс в соответствии с предписаниями кода программы и реализует функции вышеописанных вариантов осуществления.

В случае, когда данное изобретение применяется к вышеупомянутому носителю информации, этот носитель информации хранит код программы, соответствующий блок-схемам последовательностей этапов, описанным при рассмотрении вариантов осуществления.

Вариант осуществления данного изобретения может обеспечить измерительное устройство для измерения количества тонера изображения, проявленного тонером и сформированного на несущем изображение элементе устройства формирования изображения, содержащее средство облучения светом, предназначенное для облучения светом изображения, проявленного тонером; средство захвата изображения, предназначенное для захвата изображения, проявленного тонером, причем это средство захвата изображения имеет множество фотоприемников, расположенных рядом друг с другом; и средство вычисления, предназначенное для получения информации, связанной с положениями пиков отраженных волн, и информации, связанной с высотами пиков отраженных волн, из данных, полученных путем приема света, отраженного изображением, проявленным тонером, посредством множества фотоприемников, и для вычисления количества тонера на основании, по меньшей мере, одного из положения пика и высоты пика, а также информации, связанной с плотностью формируемого изображения, проявленного тонером.

В таком измерительном устройстве, средство вычисления может вычислять количество тонера на основании положения пика, когда плотность формируемого изображения, проявленного тонером, является высокой, и вычислять количество тонера на основании высоты пика, когда плотность формируемого изображения, проявленного тонером, является низкой.

В предпочтительном варианте, когда приходится измерять количества тонера множества изображений, проявленных тонером и имеющих разные плотности, средство вычисления определяет изображение, проявленное тонером, количество тонера на котором следует вычислить на основании положения пика, и изображение, проявленное тонером, количество тонера на котором следует вычислить на основании высоты пика, множества изображений, проявленных тонером и имеющих разные плотности, в соответствии с разностью между высотой пика согласно данным отраженной волны изображения высокой плотности, проявленной тонером, и высотой пика согласно данным отраженной волны изображения низкой плотности, проявленной тонером.

В предпочтительном варианте, когда приходится измерять количества тонера множества изображений, проявленных тонером и имеющих разные плотности, средство вычисления определяет изображение, проявленное тонером, количество тонера на котором следует вычислить на основании положения пика, и изображение, проявленное тонером, количество тонера на котором следует вычислить на основании высоты пика, множества изображений, проявленных тонером и имеющих разные плотности, в соответствии с разностью между положением пика согласно данным отраженной волны изображения высокой плотности, проявленного тонером, и положением пика согласно данным отраженной волны изображения низкой плотности, проявленного тонером.

В предпочтительном варианте, когда плотность формируемого изображения, проявленного тонером, является низкой, средство вычисления взвешивает высоту пика, а не положение пика, и вычисляет количество тонера на основании положения пика и высоты пика, а когда плотность формируемого изображения, проявленного тонером, является высокой, средство вычисления взвешивает положение пика, а не высоту пика, и вычисляет количество тонера на основании положения пика и высоты пика.

Еще один вариант осуществления изобретения может обеспечить измерительное устройство для измерения количества тонера изображения, проявленного тонером и сформированного на несущем изображение элементе устройства формирования изображения, содержащее средство облучения светом, предназначенное для облучения светом изображения, проявленного тонером; средство захвата изображения, предназначенное для захвата изображения, проявленного тонером, причем это средство захвата изображения имеет множество фотоприемников, расположенных рядом друг с другом; и средство вычисления, предназначенное для получения информации, связанной с положениями пиков отраженных волн, и информации, связанной с высотами пиков отраженных волн, из данных, полученных путем приема света, отраженного изображением, проявленным тонером, посредством множества фотоприемников, и для вычисления количества тонера на основании, по меньшей мере, одного из положения пика и площади, также информации, связанной с плотностью формируемого изображения, проявленного тонером.

В таком устройстве средство вычисления может вычислять количество тонера на основании положения пика, когда плотность формируемого изображения, проявленного тонером, является высокой, и вычислять количество тонера на основании площади, когда плотность формируемого изображения, проявленного тонером, является низкой.

В предпочтительном варианте, когда приходится измерять количества тонера множества изображений, проявленных тонером и имеющих разные плотности, средство вычисления определяет изображение, проявленное тонером, количество тонера на котором следует вычислить на основании положения пика, и изображение, проявленное тонером, количество тонера на котором следует вычислить на основании площади, множества изображений, проявленных тонером и имеющих разные плотности, в соответствии с разностью между площадью согласно данным отраженного сигнала изображения высокой плотности, проявленного тонером, и площадью согласно данным отраженного сигнала изображения низкой плотности, проявленного тонером.

В предпочтительном варианте, когда приходится измерять количества тонера множества изображений, проявленных тонером и имеющих разные плотности, средство вычисления определяет изображение, проявленное тонером, количество тонера на котором следует вычислить на основании положения пика, и изображение, проявленное тонером, количество тонера на котором следует вычислить на основании площади, множества изображений, проявленных тонером и имеющих разные плотности, в соответствии с разностью между положением пика согласно данным отраженной волны изображения высокой плотности, проявленного тонером, и положением пика согласно данным отраженной волны изображения низкой плотности, проявленного тонером.

В предпочтительном варианте, когда плотность формируемого изображения, проявленного тонером, является низкой, средство вычисления взвешивает площадь, а не положение пика, и вычисляет количество тонера на основании положения пика и площади, а когда плотность формируемого изображения, проявленного тонером, является высокой, средство вычисления взвешивает положение пика, а не площадь, и вычисляет количество тонера на основании положения пика и площади.

В предпочтительном варианте шаг фотоприемников, которые расположены рядом друг с другом, не превышает произведение оптического увеличения конденсаторной линзы средства захвата изображения и среднего диаметра частиц тонера.

Дополнительный вариант осуществления может обеспечить устройство формирования изображения, содержащее средство формирования изображения, предназначенное для формирования изображения, проявленного тонером, на несущем изображение элементе; и измерительное устройство, которое описано в предыдущем пункте формулы изобретения.

Другие варианты осуществления

Аспекты данного изобретения также можно реализовать с помощью компьютера или устройства (или таких устройств, как ЦП или МБ), которое считывает и исполняет программу, записанную в запоминающем устройстве, для выполнения функций согласно вышеописанному варианту осуществления (вышеописанным вариантам осуществления), и посредством способа, этапы которого выполняются компьютером или устройством, например, путем считывания и исполнения программы, записанной в запоминающем устройстве, для выполнения функций согласно вышеописанному варианту осуществления (вышеописанным вариантам осуществления). С этой целью программу загружают в компьютер, например, через сеть или с носителя записи различных типов, служащего в качестве запоминающего устройства (например, считываемого компьютером носителя информации).

Хотя данное изобретение описано со ссылками на возможные варианты осуществления, следует понимать, что изобретение не ограничивается описанными возможными вариантами осуществления. Объем притязаний, определенный нижеследующей формулой изобретения, следует считать соответствующим его интерпретации в самом широком смысле и охватывающим все такие модификации и эквивалентные конструкции и функции.

Заявленное изобретение относится к измерительному устройству, способу измерения и устройству формирования изображения. Блок измерения количества тонера облучает светом изображение, проявленное тонером, а блок захвата изображения, проявленного тонером, захватывает изображение согласно отраженной волне, соответствующей свету, отраженному изображением, проявленным тонером. Затем количество нанесенного тонера вычисляется на основании положения пика или высоты пика отраженной волны в соответствии с информацией, связанной с плотностью формируемого изображения, проявленного тонером. Технический результат - измерение количества нанесенного тонера по широкому диапазону от диапазона низких плотностей до диапазона высоких плотностей, а также уменьшение габаритов устройства. 6 н. и 10 з.п. ф-лы, 29 ил.

1. Измерительное устройство для измерения количества тонера изображения, проявленного тонером и сформированного на несущем изображение элементе устройства формирования изображения, содержащее
модуль облучения светом, сконфигурированного для облучения светом изображения, проявленного тонером;
модуль захвата изображения, сконфигурированного для захвата изображения, проявленного тонером, причем этот модуль захвата изображения имеет множество фотоприемников, расположенных рядом друг с другом; и
средство вычисления, сконфигурированного для получения информации, связанной с положениями пиков отраженных волн, и информации, связанной с высотами пиков отраженных волн, из данных, полученных путем приема света, отраженного изображением, проявленным тонером, посредством множества фотоприемников, и вычисление количества тонера на основании, по меньшей мере, одного из положения пика и высоты пика, а также информации, связанной с плотностью формируемого изображения, проявленного тонером.

2. Устройство по п.1, в котором средство вычисления вычисляет количество тонера на основании положения пика, когда плотность формируемого изображения, проявленного тонером, является высокой, и вычисляет количество тонера на основании высоты пика, когда плотность формируемого изображения, проявленного тонером, является низкой.

3. Устройство по п.1, в котором, когда приходится измерять количества тонера множества изображений, проявленных тонером и имеющих разные плотности, средство вычисления определяет изображение, проявленное тонером, количество тонера на котором следует вычислить на основании положения пика, и изображение, проявленное тонером, количество тонера на котором следует вычислить на основании высоты пика, множества изображений, проявленных тонером и имеющих разные плотности, в соответствии с разностью между высотой пика согласно данным отраженной волны изображения высокой плотности, проявленного тонером, и высотой пика согласно данным отраженной волны изображения низкой плотности, проявленного тонером.

4. Устройство по п.1, в котором, когда приходится измерять количества тонера множества изображений, проявленных тонером и имеющих разные плотности, средство вычисления определяет изображение, проявленное тонером, количество тонера на котором следует вычислить на основании положения пика, и изображение, проявленное тонером, количество тонера на котором следует вычислить на основании высоты пика, множества изображений, проявленных тонером и имеющих разные плотности, в соответствии с разностью между положением пика согласно данным отраженной волны изображения высокой плотности, проявленного тонером, и положением пика согласно данным отраженной волны изображения низкой плотности, проявленного тонером.

5. Устройство по п.1, в котором, когда плотность формируемого изображения, проявленного тонером, является низкой, средство вычисления взвешивает высоту пика, а не положение пика, и вычисляет количество тонера на основании положения пика и высоты пика, а когда плотность формируемого изображения, проявленного тонером, является высокой, средство вычисления взвешивает положение пика, а не высоту пика, и вычисляет количество тонера на основании положения пика и высоты пика.

6. Измерительное устройство для измерения количества тонера изображения, проявленного тонером и сформированного на несущем изображение элементе устройства формирования изображения, содержащее
модуль облучения светом, сконфигурированный для облучения светом изображения, проявленного тонером;
модуль захвата изображения, сконфигурированный для захвата изображения, проявленного тонером, причем этот модуль захвата изображения имеет множество фотоприемников, расположенных рядом друг с другом; и
средство вычисления, сконфигурированное для получения информации, связанной с положениями пиков отраженных волн, и информации, связанной с высотами пиков отраженных волн, из данных, полученных путем приема света, отраженного изображением, проявленным тонером, посредством множества фотоприемников, и для вычисления количества тонера на основании, по меньшей мере, одного из положения пика и площади, а также информации, связанной с плотностью формируемого изображения, проявленного тонером.

7. Устройство по п.6, в котором средство вычисления вычисляет количество тонера на основании положения пика, когда плотность формируемого изображения, проявленного тонером, является высокой, и вычисляет количество тонера на основании площади, когда плотность формируемого изображения, проявленного тонером, является низкой.

8. Устройство по п.6, в котором, когда приходится измерять количества тонера множества изображений, проявленных тонером и имеющих разные плотности, средство вычисления определяет изображение, проявленное тонером, количество тонера на котором следует вычислить на основании положения пика, и изображение, проявленное тонером, количество тонера на котором следует вычислить на основании площади, множества изображений, проявленных тонером и имеющих разные плотности, в соответствии с разностью между площадью согласно данным отраженной волны изображения высокой плотности, проявленного тонером, и площадью согласно данным отраженной волны изображения низкой плотности, проявленного тонером.

9. Устройство по п.6, в котором, когда приходится измерять количества тонера множества изображений, проявленных тонером и имеющих разные плотности, средство вычисления определяет изображение, проявленное тонером, количество тонера на котором следует вычислить на основании положения пика, и изображение, проявленное тонером, количество тонера на котором следует вычислить на основании площади, множества изображений, проявленных тонером и имеющих разные плотности, в соответствии с разностью между положением пика согласно данным отраженной волны изображения высокой плотности, проявленного тонером, и положением пика согласно данным отраженной волны изображения низкой плотности, проявленного тонером.

10. Устройство по п.6, в котором, когда плотность формируемого изображения, проявленного тонером, является низкой, средство вычисления взвешивает площадь, а не положение пика, и вычисляет количество тонера на основании положения пика и площади, а когда плотность формируемого изображения, проявленного тонером, является высокой, средство вычисления взвешивает положение пика, а не площадь, и вычисляет количество тонера на основании положения пика и площади.

11. Устройство по п.6, в котором шаг фотоприемников, которые расположены рядом друг с другом, не превышает произведение оптического увеличения конденсаторной линзы средства захвата изображения и среднего диаметра частиц тонера.

12. Устройство формирования изображения, содержащее
модуль формирования изображения, сконфигурированный для формирования изображения, проявленного тонером, на несущем изображение элементе; и
измерительное устройство по любому из пп.1-5.

13. Устройство формирования изображения, содержащее
модуль формирования изображения, сконфигурированный для формирования изображения, проявленного тонером, на несущем изображение элементе, и
измерительное устройство по любому из пп.6-11.

14. Способ измерения количества тонера изображения, проявленного тонером и сформированного на несущем изображение элементе устройства формирования изображения, заключающийся в том, что
облучают светом изображение, проявленное тонером;
захватывают изображение, проявленное тонером, с использованием множества фотоприемников, расположенных рядом друг с другом;
получают информацию, связанную с положениями пиков отраженных волн, и информацию, связанную с количествами света отраженных волн, из данных, полученных путем приема света, отраженного изображением, проявленным тонером, посредством множества фотоприемников; и
вычисляют количество тонера на основании, по меньшей мере, одного из положения пика, количества света и информации, связанной с плотностью формируемого изображения, проявленного тонером.

15. Способ по п.14, в котором получение информации, связанной с количеством света, включает в себя получение информации, связанной с высотами пиков отраженных волн и/или площадями отраженных волн.

16. Считываемый компьютером носитель информации, хранящий исполняемые компьютером команды, которые при исполнении их компьютером обуславливают выполнение компьютером измерения количества тонера изображения, проявленного тонером и сформированного на несущем изображение элементе устройства формирования изображения, причем эти команды включают в себя
команды для облучения светом изображения, проявленного тонером;
команды для захвата изображения, проявленного тонером, с использованием множества фотоприемников, расположенных рядом друг с другом;
команды для получения информации, связанной с положениями пиков отраженных волн, и информации, связанной с количествами света отраженных волн, из данных, полученных путем приема света, отраженного изображением, проявленным тонером, посредством множества фотоприемников, и
команды для вычисления количества тонера на основании, по меньшей мере, одного из положения пика, количества света и информации, связанной с плотностью формируемого изображения, проявленного тонером.