專利名稱：測量設(shè)備和測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量設(shè)備和測量方法。
背景技術(shù)：
圖像形成設(shè)備使用電子照相法所形成的圖像的顏色可能由于各種參數(shù)的變化而變化。特別地，顯影和轉(zhuǎn)印處理極大地受到顏色變化的影響，并且存在諸如溫度和濕度的變化等的環(huán)境變化以及潛像電位、調(diào)色劑供給量和轉(zhuǎn)印效率等的變化。由于該原因，即使在進(jìn)行圖像形成時(shí)使用預(yù)定裝置設(shè)置的情況下，施加至感光鼓和轉(zhuǎn)印帶的調(diào)色劑的量也不穩(wěn)定。對感光鼓或轉(zhuǎn)印帶上的調(diào)色劑附著量進(jìn)行測量，以維持穩(wěn)定的顯影和轉(zhuǎn)印處理。 基于測量結(jié)果，對曝光量、顯影電壓和轉(zhuǎn)印電流等進(jìn)行反饋控制，從而抑制顏色的變化。傳統(tǒng)的調(diào)色劑附著量測量方法利用光照射調(diào)色劑圖像，并且檢測反射光的量或位置。例如，日本特開平8-327331或日本特開平4-156479所公開的方法對利用光照射圖像承載體(調(diào)色劑片(toner patch)的底層)時(shí)所獲得的反射光量以及利用光照射調(diào)色劑片時(shí)所獲得的反射光量進(jìn)行檢測，并且基于反射光量的變化來測量調(diào)色劑附著量?；跍y量出的量來控制圖像濃度參數(shù)。注意，在基于反射光量進(jìn)行調(diào)色劑附著量測量時(shí)，已知有根據(jù)要測量的調(diào)色劑的顏色來改變光接收元件的光學(xué)配置的技術(shù)。在進(jìn)行黑色調(diào)色劑(K)測量時(shí)，通過承載體(底層)和調(diào)色劑片來反射由光源發(fā)出的光。安裝在鏡面反射位置的光接收元件檢測鏡面反射光量的變化，從而測量調(diào)色劑附著量。另一方面，在進(jìn)行彩色調(diào)色劑(CMY)測量時(shí)，光接收元件接收由承載體(底層)和調(diào)色劑片漫反射的光，并檢測漫反射光量的變化，從而測量調(diào)色劑附著量。日本特開2007-199591公開了通過使用激光位移計(jì)測量調(diào)色劑片的厚度(層厚度)來檢測調(diào)色劑附著量的方法。點(diǎn)光源照射圖像承載體，并且反射光在與施加至承載體的調(diào)色劑片的厚度相對應(yīng)的位置處進(jìn)行圖像形成。PSD(Position knsingDevice，位置感測裝置)檢測圖像形成位置的變化，以測量調(diào)色劑附著量?；跍y量結(jié)果進(jìn)行圖像形成系統(tǒng)的圖像濃度參數(shù)的反饋控制。注意，在基于反射位置測量調(diào)色劑附著量時(shí)，由于測量了調(diào)色劑片的物理形狀，因此使得可以不依賴于調(diào)色劑顏色而進(jìn)行調(diào)色劑附著量測量。本發(fā)明人已經(jīng)提出了如下方法利用激光束照射調(diào)色劑片，基于反射光量和反射光位置這兩者的信息測量調(diào)色劑附著量，并且在向精確獲得了多個(gè)信息的測量區(qū)域中的測量數(shù)據(jù)分配權(quán)重的情況下計(jì)算調(diào)色劑附著量。在傳統(tǒng)的調(diào)色劑附著量測量中，當(dāng)測量圖像形成設(shè)備中的轉(zhuǎn)印帶上的調(diào)色劑片層厚度時(shí)，如圖1所示，獲得了包括隨機(jī)噪聲的調(diào)色劑片層厚度分布。隨機(jī)噪聲是由于調(diào)色劑表面形狀和轉(zhuǎn)印帶表面形狀的不均勻或激光光斑中的反射光的不均勻而產(chǎn)生的，并且成為調(diào)色劑層厚度測量的精度下降的主要因素。
為了減少隨機(jī)噪聲并提高測量精度，平均化是有效的。在進(jìn)行平均化時(shí)，有必要在圖像形成設(shè)備中測量盡可能多的多個(gè)相同片。圖2示出在轉(zhuǎn)印帶上的調(diào)色劑附著量測量期間平均距離和傳感器輸出的標(biāo)準(zhǔn)誤差之間的關(guān)系。也就是說，圖2示出平均化和測量精度之間的關(guān)系。從圖2顯然可知，需要進(jìn)行盡可能多的次數(shù)的平均化，以獲得更高的測量精度。然而，為了獲得實(shí)際使用所需的測量精度，需要形成大量的相同片。這增加了調(diào)色劑消耗和測量時(shí)間。另外，除了隨機(jī)噪聲以外，由于轉(zhuǎn)印帶或感光鼓的輥的偏心或振動(dòng)所引起的長周期的波動(dòng)也成為測量精度下降的主要因素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種在調(diào)色劑附著量測量中能夠同時(shí)測量多個(gè)測量點(diǎn)的調(diào)色劑高度傳感器。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種測量設(shè)備，用于測量形成在圖像形成設(shè)備的圖像承載體上的調(diào)色劑圖像的調(diào)色劑高度，所述測量設(shè)備包括照射單元，用于利用光照射所述調(diào)色劑圖像的多個(gè)位置；光接收單元，其具有多個(gè)光接收元件，并且用于接收在所述調(diào)色劑圖像的所述多個(gè)位置處反射的多個(gè)反射光；以及確定單元，用于檢測所述光接收單元的、與由所述多個(gè)光接收元件所接收到的所述多個(gè)反射光分別相對應(yīng)的光接收位置，并且基于所檢測到的光接收位置來確定所述調(diào)色劑圖像的所述多個(gè)位置中的各個(gè)位置處的調(diào)色劑高度。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種測量設(shè)備的測量方法，所述測量設(shè)備用于測量形成在圖像形成設(shè)備的圖像承載體上的調(diào)色劑圖像的調(diào)色劑高度，所述測量方法包括以下步驟利用光照射所述調(diào)色劑圖像的多個(gè)位置；使具有多個(gè)光接收元件的光接收單元接收在所述調(diào)色劑圖像的所述多個(gè)位置處反射的多個(gè)反射光；以及檢測所述光接收單元的、與由所述多個(gè)光接收元件所接收到的所述多個(gè)反射光分別相對應(yīng)的光接收位置，并且基于所檢測到的光接收位置來確定所述調(diào)色劑圖像的所述多個(gè)位置中的各個(gè)位置處的調(diào)色劑高度。通過以下(參考附圖)對典型實(shí)施例的說明，本發(fā)明的其它特征將變得明顯。


圖1是示出包括隨機(jī)噪聲的調(diào)色劑層厚度分布的圖；圖2是示出在轉(zhuǎn)印帶上的調(diào)色劑附著量測量期間平均距離和傳感器輸出的標(biāo)準(zhǔn)誤差之間的關(guān)系的圖；圖3是示出使用電子照相法的圖像形成設(shè)備的打印機(jī)引擎的結(jié)構(gòu)的示例的圖；圖4是示出基于調(diào)色劑附著量的打印機(jī)引擎的處理的控制框圖；圖5是示出形成在轉(zhuǎn)印帶上的調(diào)色劑片的圖；圖6是示出根據(jù)本實(shí)施例的調(diào)色劑附著量測量設(shè)備的結(jié)構(gòu)的示例的圖；圖7是用于說明轉(zhuǎn)印帶上的調(diào)色劑附著量測量的圖；圖8是示出調(diào)色劑附著量測量設(shè)備的光照射單元的細(xì)節(jié)的圖9是示出計(jì)算單元606的調(diào)色劑附著量計(jì)算處理的流程圖；圖10是示出波形數(shù)據(jù)的區(qū)域分割的圖；圖11是用于說明調(diào)色劑高度和調(diào)色劑反射光量的計(jì)算的圖；圖12是示出根據(jù)變形例的轉(zhuǎn)印帶上的調(diào)色劑附著量測量的圖；圖13是示出根據(jù)變形例的調(diào)色劑附著量計(jì)算處理的流程圖；以及圖14是示出根據(jù)變形例的底層校正的示例的圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參考附圖詳細(xì)說明用于執(zhí)行本發(fā)明的模式。在本實(shí)施例中，將說明如下的測量設(shè)備測量形成在使用電子照相法的圖像形成設(shè)備的圖像承載體上的調(diào)色劑圖像的調(diào)色劑附著量。打印機(jī)引擎中的調(diào)餼劑片測量圖3是示出使用電子照相法的圖像形成設(shè)備的打印機(jī)引擎的結(jié)構(gòu)的示例的圖。如圖3所示，打印機(jī)引擎包括感光鼓301、曝光用激光器302、多面鏡303、充電輥304、顯影器 305、用作圖像承載體的轉(zhuǎn)印帶306、以及調(diào)色劑附著量測量設(shè)備310。注意，在圖3所示的圖像形成設(shè)備中，僅示出出現(xiàn)在以下說明中的組成元件，并且省略了剩余組成元件。首先，充電輥304對感光鼓301的表面進(jìn)行充電，并且曝光用激光器302和多面鏡 303對感光鼓301的表面曝光，從而創(chuàng)建靜電潛像。然后，顯影器305在感光鼓301的表面上顯影調(diào)色劑片320。在將調(diào)色劑片從感光鼓301轉(zhuǎn)印至轉(zhuǎn)印帶306之后，所安裝的調(diào)色劑附著量測量設(shè)備310測量轉(zhuǎn)印帶306上的調(diào)色劑片320的調(diào)色劑附著量。注意，調(diào)色劑附著量測量不局限于此，并且例如，還可以在顯影器305已經(jīng)在感光鼓301上顯影了調(diào)色劑片之后在感光鼓301的表面上進(jìn)行調(diào)色劑附著量測量。周代劑附著量測IJ■設(shè)I的反饋控泡丨圖4是示出基于由調(diào)色劑附著量測量設(shè)備所測量出的附著量數(shù)據(jù)進(jìn)行控制的打印機(jī)引擎的處理的控制框圖。注意，圖4僅示出了出現(xiàn)在以下說明中的組成元件，并且省略了剩余組成元件。首先，調(diào)色劑附著量測量設(shè)備310測量在轉(zhuǎn)印之后施加至轉(zhuǎn)印帶306的調(diào)色劑片 320的附著量(調(diào)色劑量感測)，并且將測量出的調(diào)色劑附著量數(shù)據(jù)410反饋至各控制。在該示例中，將該數(shù)據(jù)反饋至曝光控制401、調(diào)色劑供給控制402和轉(zhuǎn)印控制403。注意，如圖 5所示，要測量的調(diào)色劑片例如包括具有低濃度到高濃度的青色(C)、品紅色(M)、黃色(Y) 和黑色⑷調(diào)色劑圖像。接著，基于所反饋的調(diào)色劑附著量數(shù)據(jù)410進(jìn)行曝光控制401、調(diào)色劑供給控制 402和轉(zhuǎn)印控制403的處理。更具體地，通過校正調(diào)色劑濃度的Y特性來執(zhí)行曝光控制 401。測量調(diào)色劑附著量，并且以上述方式基于測量結(jié)果進(jìn)行反饋控制。這使得可以抑制處理的不穩(wěn)定性并且有助于顏色穩(wěn)定。調(diào)代劑附著量測量設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖6是示出根據(jù)本實(shí)施例的調(diào)色劑附著量測量設(shè)備的結(jié)構(gòu)的示例的圖。調(diào)色劑附著量測量設(shè)備310包括光照射單元、攝像單元和計(jì)算單元606，其中，光照射單元由激光源601、聚光透鏡602和衍射光柵603構(gòu)成，攝像單元由光接收透鏡604和CMOS線傳感器605 構(gòu)成。計(jì)算單元606包括A/D轉(zhuǎn)換單元607、存儲單元608和調(diào)色劑量計(jì)算單元609。激光源601利用光照射承載體(底層)和調(diào)色劑片320。聚光透鏡602將激光束聚集為小的光斑。衍射光柵603將已穿過聚光透鏡602的激光束分為多個(gè)束。光接收透鏡604將由調(diào)色劑片320反射的多個(gè)光束在CMOS線傳感器605上形成圖像。CMOS線傳感器605拍攝由光接收透鏡604進(jìn)行圖像形成的光的反射波形的圖像。計(jì)算單元606基于從 CMOS線傳感器605輸出的線傳感器信號波形來計(jì)算調(diào)色劑附著量。注意，可以不使用衍射光柵603而是使用分束器等將激光束分為多個(gè)束。調(diào)餼劑附著量測量過稈將說明測量調(diào)色劑附著量的過程。當(dāng)測量調(diào)色劑附著量時(shí)，多個(gè)激光束首先照射沒有形成調(diào)色劑片320的承載體(底層)的表面部分。CMOS線傳感器605檢測來自承載體的漫反射光，以獲得漫反射波形。接著，激光照射位置向著調(diào)色劑片320的位置移動(dòng)。CMOS 線傳感器605檢測來自調(diào)色劑片320的漫反射波形。所有的多個(gè)激光照射位置均位于調(diào)色劑片320上。通過對從承載體(基準(zhǔn))和調(diào)色劑片(變化量)由此獲得的反射波形數(shù)據(jù)進(jìn)行 (稍后要說明的)信號處理并計(jì)算檢測到的數(shù)據(jù)的變化量，來計(jì)算調(diào)色劑附著量。注意，數(shù)據(jù)變化量包括反射波形峰值位置變化量和反射波形面積變化量。調(diào)餼劑附著量測量光照射單元接著將詳細(xì)說明調(diào)色劑附著量測量中的各單元的操作。圖7是用于說明打印機(jī)引擎中的轉(zhuǎn)印帶上的調(diào)色劑附著量測量的圖。首先，來自激光源601的光穿過聚光透鏡602 并進(jìn)入衍射光柵603。已進(jìn)入衍射光柵603的光引起了衍射現(xiàn)象，并且由于相互干涉而將該光分為多個(gè)束。多個(gè)分割光束以預(yù)定間隔照射測量樣本。在以下說明中，激光束分為三個(gè)束。圖8是示出調(diào)色劑附著量測量設(shè)備的光照射單元的細(xì)節(jié)的圖。將已穿過衍射光柵603的光分割為三個(gè)光分量，即0級光、+1級光和-1 級光，并且這三個(gè)光束照射測量樣本。0級光的入射角假定為45°?；谘苌浣铅群脱苌涔鈻盼恢胐TO之間的關(guān)系，通過以下等式給出測量樣本上的激光光斑間隔Dl和D2 D1 = V2 dWDtane/( 1 +tan0)...(1)D2=V2dWDtan0/(l-tane)...(2)當(dāng)θ較小，并且能夠保持tan θ << 1時(shí)，Dl和D2還可以通過以下式子來獲得Dl D2 V2dWDtan0…(3)注意，為了獲得期望的激光光斑間隔，使用上述等式確定衍射角和衍射光柵位置， 并且確定衍射光柵603的形狀和間距(pitch)等。如圖7所示，測量樣本上的分割激光束的照射位置排列在轉(zhuǎn)印帶的轉(zhuǎn)動(dòng)方向(即， 副掃描方向)和垂直方向(縱向方向，即主掃描方向)上。在本實(shí)施例中，所有的三個(gè)光束照射調(diào)色劑片320。注意，可以相對于轉(zhuǎn)印帶306的轉(zhuǎn)動(dòng)方向而傾斜地配置照射位置。在本實(shí)施例中，當(dāng)轉(zhuǎn)印帶306轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在所有三個(gè)測量位置交替地掃描調(diào)色劑片 320和轉(zhuǎn)印帶306。調(diào)代劑附著量測量光接收單元接著，由測量樣本漫反射的三個(gè)光束穿過光接收透鏡604，并且在一個(gè)線傳感器605上形成圖像。光接收透鏡604和線傳感器605配置在立體角內(nèi)僅接收漫反射光的位置、 即不包括鏡面反射光的位置處。線傳感器605將已進(jìn)行圖像形成的光轉(zhuǎn)換為電信號，并將其發(fā)送至計(jì)算單元606。線傳感器605上的波形具有如圖7所示的分布圖案。通過將三個(gè)分割光束的漫反射波形進(jìn)行合成來獲得該分布圖案，并且該分布圖案具有三個(gè)峰。(稍后要說明的)計(jì)算單元606根據(jù)各峰的數(shù)據(jù)計(jì)算各測量點(diǎn)的調(diào)色劑高度信息和調(diào)色劑反射光量信息，對所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均化，然后計(jì)算調(diào)色劑量。在本實(shí)施例中，在各測量點(diǎn)計(jì)算調(diào)色劑高度信息和調(diào)色劑反射光量信息。代替地， 可以計(jì)算各測量點(diǎn)的調(diào)色劑高度信息作為調(diào)色劑量。調(diào)餼劑附著量測量計(jì)算單元圖9是示出計(jì)算單元606的調(diào)色劑附著量計(jì)算處理的流程圖。計(jì)算單元606包括 A/D轉(zhuǎn)換單元607、存儲單元608和調(diào)色劑量計(jì)算單元609。A/D轉(zhuǎn)換單元607將從線傳感器605輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。調(diào)色劑量計(jì)算單元609對A/D轉(zhuǎn)換單元607轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，從而計(jì)算調(diào)色劑量。存儲單元608存儲轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的波形數(shù)據(jù)以及調(diào)色劑量計(jì)算單元609的計(jì)算結(jié)果。通過微計(jì)算機(jī)等進(jìn)行的軟件處理或用戶邏輯進(jìn)行的硬件處理來實(shí)現(xiàn)調(diào)色劑量計(jì)算單元609。注意，可以通過打印機(jī)控制器或連接至打印機(jī)引擎的控制器來進(jìn)行計(jì)算單元 606的處理。將說明要由調(diào)色劑量計(jì)算單元609執(zhí)行的調(diào)色劑附著量計(jì)算處理。在步驟S901 中，對A/D轉(zhuǎn)換單元607轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)域分割，以設(shè)置各峰的區(qū)域。在圖10所示的示例中，將來自+1級光的反射光的區(qū)域定義為區(qū)域a，將來自0級光的反射光的區(qū)域定義為區(qū)域b，并且將來自-1級光的反射光的區(qū)域定義為區(qū)域c，從而將波形數(shù)據(jù)分割為三個(gè)區(qū)域。各區(qū)域包括峰及其周圍區(qū)域。需要對各區(qū)域進(jìn)行設(shè)置，以使得相鄰光束彼此沒有干涉。注意，在根據(jù)光學(xué)設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)預(yù)先確定出不存在相鄰光的影響的區(qū)域的情況下，將該區(qū)域存儲在計(jì)算單元中。在步驟S902中，根據(jù)各設(shè)置區(qū)域中的反射光波形數(shù)據(jù)來計(jì)算各測量點(diǎn)的調(diào)色劑高度信息和調(diào)色劑反射光量信息。在各區(qū)域中進(jìn)行該處理，并且針對各區(qū)域進(jìn)行相同處理。圖11是用于說明調(diào)色劑高度和調(diào)色劑反射光量的計(jì)算的圖。在調(diào)色劑量計(jì)算中， 檢測表示各像素區(qū)域中的漫反射波形數(shù)據(jù)的最高強(qiáng)度的峰值位置，以計(jì)算反射位置，從而計(jì)算承載體和調(diào)色劑片之間的反射位置變化量1101。將所獲得的反射位置變化量定義為調(diào)色劑高度。在調(diào)色劑反射光量計(jì)算中，計(jì)算各像素區(qū)域中的漫反射波形數(shù)據(jù)的峰部分的面積，從而計(jì)算承載體(底層)和調(diào)色劑片之間的面積變化量1102。將所獲得的漫反射光量的變化量定義為調(diào)色劑反射光量。注意，為了根據(jù)反射波形數(shù)據(jù)檢測峰值位置，例如，能夠使用如下方法通過使用高斯函數(shù)的最小二乘法進(jìn)行曲線擬合，從而在近似之后，基于高斯函數(shù)的參數(shù)進(jìn)行預(yù)測運(yùn)算。如通過以下等式所示，該高斯函數(shù)具有以X= μ為中心的鐘形峰f{x) =expj-+ C…⑷
其中，μ是峰值位置，并且A是峰高度或?qū)挾鹊脑黾?減少。等式(4)近似為各像素區(qū)域中的反射波形數(shù)據(jù)，從而計(jì)算表示反射波形的形狀的特征量作為該等式的參數(shù)值。可以使用所獲得的參數(shù)的峰值位置μ作為由樣本所反射的光的反射位置(分布圖案的特征點(diǎn))。注意，例如，代替高斯函數(shù)，可以使用洛倫茲函數(shù)(等式(5))或二次函數(shù)(等式 (6))來進(jìn)行近似?？蛇x地，代替進(jìn)行近似，可以檢測最大值或波形的重心作為反射位置。
權(quán)利要求
1.一種測量設(shè)備，用于測量形成在圖像形成設(shè)備的圖像承載體上的調(diào)色劑圖像的調(diào)色劑高度，所述測量設(shè)備包括照射單元，用于利用光照射所述調(diào)色劑圖像的多個(gè)位置；光接收單元，其具有多個(gè)光接收元件，并且用于接收在所述調(diào)色劑圖像的所述多個(gè)位置處反射的多個(gè)反射光；以及確定單元，用于檢測所述光接收單元的、與由所述多個(gè)光接收元件所接收到的所述多個(gè)反射光分別相對應(yīng)的光接收位置，并且基于所檢測到的光接收位置來確定所述調(diào)色劑圖像的所述多個(gè)位置中的各個(gè)位置處的調(diào)色劑高度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量設(shè)備，其特征在于，由所述光接收單元所接收到的反射光是在所述調(diào)色劑圖像的所述多個(gè)位置處通過漫反射而反射的反射光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量設(shè)備，其特征在于，所述光接收單元包括線傳感器，并且連接所述調(diào)色劑圖像的所述多個(gè)位置的直線與連接所述線傳感器的所述多個(gè)光接收元件的直線平行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量設(shè)備，其特征在于，還包括代表值獲取單元，所述代表值獲取單元用于基于由所述確定單元確定出的所述調(diào)色劑圖像的所述多個(gè)位置處的調(diào)色劑高度，獲取所述多個(gè)位置處的高度代表值。
5.一種測量設(shè)備的測量方法，所述測量設(shè)備用于測量形成在圖像形成設(shè)備的圖像承載體上的調(diào)色劑圖像的調(diào)色劑高度，所述測量方法包括以下步驟利用光照射所述調(diào)色劑圖像的多個(gè)位置；使具有多個(gè)光接收元件的光接收單元接收在所述調(diào)色劑圖像的所述多個(gè)位置處反射的多個(gè)反射光；以及檢測所述光接收單元的、與由所述多個(gè)光接收元件所接收到的所述多個(gè)反射光分別相對應(yīng)的光接收位置，并且基于所檢測到的光接收位置來確定所述調(diào)色劑圖像的所述多個(gè)位置中的各個(gè)位置處的調(diào)色劑高度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測量設(shè)備和測量方法。利用光照射形成在圖像形成設(shè)備的圖像承載體上的調(diào)色劑圖像的多個(gè)位置。光接收單元的多個(gè)光接收元件接收在所述調(diào)色劑圖像的所述多個(gè)位置處反射的多個(gè)反射光。檢測與所接收到的所述多個(gè)反射光各自相對應(yīng)的所述光接收單元的光接收位置?；谒鶛z測到的光接收位置來確定所述調(diào)色劑圖像的所述多個(gè)位置各自的調(diào)色劑高度。
文檔編號G03G15/00GK102192710SQ201110034530
公開日2011年9月21日 申請日期2011年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月2日
發(fā)明者武藤裕之 申請人:佳能株式會社