JP4071984B2

JP4071984B2 - カラー像処理装置において使用するための精度を向上させた濃度計

Info

Publication number: JP4071984B2
Application number: JP2002113958A
Authority: JP
Inventors: ハーマンレジェルスバーガーマシアズ; リチャード・ジョージ・アレン; ウィリアム・エー・ハメイスター; ブラッドリー・アラン・トゥウェイト
Original assignee: イーストマンコダックカンパニー
Priority date: 2001-06-15
Filing date: 2002-04-16
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2022-04-16
Also published as: JP2003015472A; DE10224879A1; US6611666B2; US20030007804A1; DE10224879B4

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクまたはドライトナーを使用した多色像処理に関するものであり、より詳細には、受取部材上に像を形成する際に使用されるインクまたはドライトナーの量を制御することに関するものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
像処理装置内において使用される従来の電子写真プロセスステップにおいては、像形成に際して使用されるトナー量を測定するために、発光デバイスおよび光検出デバイスを使用することが公知である（例えば、米国特許明細書第５，３２５，１５３号、第５，５８３，６４４号、第５，８４２，０８０号、第６，０５５，０１１号）。同様に、像処理装置において使用される従来のプリントプロセスにおいては、像形成に際して使用されるインク量を測定するために、発光デバイスおよび検出デバイスを使用することが公知である（例えば、米国特許明細書第５，８５４，６８０号）。上記従来文献においては、発光ダイオード（ＬＥＤ）と光電池とを使用し、像テストパッチから反射された光の量を測定することによって、使用されたドライトナーまたはインクの量を定量化している。ブラックトナーとカラートナーとでは、近赤外光が照射されたときに、光吸収特性と光反射特性とにおいて非常に大きな違いがあることに注意が必要である。着色ＬＥＤといったような他の光源の使用は、コストが高くなってしまうことまた実施に際しての複雑さが増大してしまうことにより、好ましくないと考えられている（米国特許明細書第６，０５５，０１１号）。また、ドライトナーまたはインクの量を測定するために反射光を使用する場合には、表面下地の光学特性を考慮しなければならない。このような考慮に際しては、ある種の好ましい光学特性を有したものとして転写用中間ローラを形成する（米国特許明細書第５，８４２，０８０号）、あるいは、信号雑音比を改良するために照射強度を切り換える（米国特許明細書第５，３２５，１５３号）、あるいは、好ましい測定手順およびシーケンスにおいて支持体内に像サンプルパッチを配置する（米国特許明細書第５，８５４，６８０号）。
【０００３】
他の従来技術においては、像形成プロセスにおいて使用される着色材の量を測定するために、像テストパッチを通しての光透過を使用することが開示されている。このような構成は、特公平４−１８３１０号公報（米国特許明細書第５，８４２，０８０号に対応）および米国特許明細書第５，９０３，８００号に開示されている。
【０００４】
上記従来技術は、像処理装置の一体部分として、像形成プロセスにおいて使用されるトナー量を測定することを開示している。このような測定を行うことにより、プリント品質が維持されるようまた広範な動作条件範囲にわたってプリント品質が一致するようまた長期にわたってプリント品質が維持されるよう、プリントプロセス自体の動作設定を自動的に調節することを目的とした制御信号が生成される。
【０００５】
上記議論により、当該技術分野において、像形成に際して使用される着色材の量を制御し得る装置が要望されていることは、明瞭である。（ａ）プリント生産性、（ｂ）周囲環境、（ｃ）消耗品の経時疲労、（ｄ）部材の不調、に変動があったとしても、使用される着色材の量が一定に維持されることが望ましい。最後の２つの事柄が、像処理装置の構成および製造プロセスによっていささか制御可能でありかつ考慮されるべきであることは、明瞭である。消費者に基づく周囲環境と像処理装置の生産性とは、製造業者が制御し得ない部分である。
【０００６】
したがって、当該技術分野においては、受取部材上に形成される像品質が常に製造業者が意図した仕様内に収まるようかつ長期にわたって安定的であるよう、動作パラメータを自動的に調節し得るような像処理装置が要望されている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、消耗品の経時疲労や部材異常にかかわらず、像形成に際して使用される着色材の量を確実に一定に維持することにより、従来技術における上記問題点を解決する。本発明によるハードウェア構成および本発明による方法は、像を記録する目的のためにまた像受取部材を搬送する目的のために無端ループを使用しているような多色プリントプロセスに関連して実施することが、特に好適である。
【０００８】
本発明のある見地においては、無端ループの内側と外側とにおいて、発光デバイスと光検出デバイスとが、対向関係で設置される。発光デバイスが光を放出し、この光は、テストパッチを透過して、光検出器によって受領される。光検出器は、テストパッチ内において使用されている着色材の密度に応じてあるいは受取部材上の像内において使用されている着色材の密度に応じて、様々なレベルの光量を受領する。さらに、本発明において使用される発光デバイスは、プリントプロセスにおいて使用されている着色材の吸収スペクトル内に位置する波長の光を放出するように選択される。このような光は、大まかには、試験されるべきテストパッチにおいて使用されている着色材の色に対して、補色をなす色である。像処理装置は、複数の像テストパッチを形成する。そして、像テストパッチをなす着色材の色とは補色とされた光は、像テストパッチを透過して伝達されて、光検出器によって受領され、測定の実施に使用される。このようにして行われる測定は、従来技術によって行われる測定よりも、優れている。各色に関して透過されて光検出器によって吸収される光量が増大すると、すべての４つの色に関しての特性が定性的に同様となる。この点は、従来技術とは相違している。したがって、光検出デバイスは、すべての４つの色に関して同様に、着色材の密度が増大するにつれて、指数関数的な強度損失を示す。着色材の各々に関して同様に得られた各データは、同等に処理される。この特徴点は、米国特許明細書第６，０５５，０１１号および米国特許明細書第５，３２５，１５３号に開示されている従来技術とは、決定的に相違している。
【０００９】
着色材に対して大まかには補色をなすＬＥＤを選択することにより、各着色材に関する信号が最大化され、像受取部材上に像が転写された後に着色材の密度を測定することができる。受取部材（例えば、紙）を通して着色材に対して赤外線を照射することによって、ブラック着色材の量に比例した測定可能信号が形成されることが、観測によって示された。他の３つの着色材は、最も一般的な紙のような受取部材の存在下において赤外線照射を行っても、互いに識別することができず、何らの測定可能信号も得られない。
【００１０】
本発明は、各色に対して同一の検出回路を使用するシステムを提供する。各色に関しての唯一の相違点は、色検出ポイントにおける各特定色に対して適用されるＬＥＤの色である。同一回路を使用することは、多色像処理装置の製造コストを低減し得ることにより、望ましい特徴点である。また、本発明の他の特徴点においては、特定色に対して規格化された同一検出回路を使用することによって、すべての着色材に関する吸収特性が、同一とされる。加えて、複数の色検出ポイントの各々において受取部材を照射するために、同様の機械的構成が使用される。
【００１１】
さらに、本発明においては、各着色材に対する発光デバイスは、個別的に固定された所定の開口によって制御される。さらに、各着色材に対する発光デバイスは、発光デバイスとして使用される発光ダイオード（ＬＥＤ）を流れる電流を制御することによって最大光出力を制御し得る機構を備えている。本発明においては、照射のための光学的開口と最大光出力とは、すべての検出ポイントに関して光検出回路内に同様の強度の信号が生成されるように、選択される。照射に関してこのような本発明に基づく修正を行うことにより、検出光に比例した電気信号の絶対値および動作範囲（ダイナミックレンジ）は、本質的に、個々の着色材に無関係に、互いに同じとなる。光検出回路は、典型的には、入力信号に対して対数化操作を行うための回路を備えている。このような操作は、例えば対数増幅器（例えば、Burr-Brown Log100JP）といったような特定の構成とされたアナログデバイスによって、または、対数化処理を行うようにプログラムすることができるデジタルデバイス（例えば、対数関数を実施するようにプログラムされたマイクロプロセッサ）によって、行うことができる。
【００１２】
本発明に基づくこのような修正により、同様の着色材密度に対して同様の強度の電圧が生成されることに注意されたい。
【００１３】
本発明の他の見地においては、典型的な像処理装置内に組み込まれる測定回路を保護することを意図した、光検出回路のための電子回路の詳細について説明する。
【００１４】
本発明の他の見地においては、上述のような光強度制御を、デバイスの動作時におよび校正時に使用する。デバイスの動作方法およびデバイスの校正方法は、像処理装置のコントローラ内に組み込まれる。プリント実行モードおよびサービスモードを支配しているソフトウェア内にこれら方法を組み込むことにより、より一層広範な動作可能環境下にわたって、プリント品質において所望の整合性がもたらされる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明およびその目的および利点は、添付図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読むことにより、明瞭となるであろう。
【００１６】
本発明は、多色プリントプロセスにおいて実施されるのに特に好適であるようなハードウェア構成ならびに関連する操作方法を提供する。本発明の好ましい実施形態においては、無端ループ上の受取部材に対して像を記録するためにあるいは像を転送するために、無端ループを使用する。しかしながら、本発明の構成および方法においては、他の実施形態を使用することもできる。以下に説明する好ましい実施形態は、カラープリントに際して特に好適ではあるけれども、本発明は、また、モノクロプリントデバイスおよび方法に対しても応用可能である。
【００１７】
図１は、本発明において想定される濃度計を、全体的に符号（５）によって、概略的に示している。本発明においては、図１に示すように、無端ループの内側と外側とにおいて、発光デバイス（１２）と光検出デバイス（２４）とが、対向関係で設置されている。本発明の好ましい実施形態において想定されているように、発光デバイス（１２）は、プリントプロセスにおいて使用されている個々の着色材に関して最大に吸収されるように選択された光を放出する。このような光は、大まかには、使用されている着色材の色に対して、補色をなす色である。像処理装置は、複数の像テストパッチを形成する。そして、以下の表１に示すように、像テストパッチをなす着色材の色とは典型的には補色とされた光は、像テストパッチを透過して伝達され、測定の実施に使用される。本発明に基づき、このようにして行われる測定は、同一の照射または補色による照射を使用して像テストパッチからの反射光に基づいて行う測定といったような従来技術における手法を使用した測定よりも、優れていることがわかっている。着色材の密度が増大するにつれて、吸収される光量が増大し、すべての４つの色に関しての特性が定性的に同様となる。この点は、従来技術とは相違している。したがって、光検出デバイスは、すべての４つの色に関して同様に、着色材の密度が増大するにつれて、指数関数的な強度損失を示す。着色材の各々に関して同様に得られた各データは、同等に処理される。この特徴点は、米国特許明細書第６，０５５，０１１号および米国特許明細書第５，３２５，１５３号に開示されている従来技術とは、決定的に相違している。
【表１】

【００１８】
本発明の好ましい実施形態において想定される発光デバイス（１２）は、プリントプロセスにおいて使用されている個々の着色材に関して最大に吸収されるように選択された光を放出する。このような光は、大まかには、使用されている着色材の色に対して補色をなす色である。像処理装置は、複数の像テストパッチを形成する。これら複数の像テストパッチは、着色材とは典型的には補色とされた光が、像受取部材上に像が転写された後に着色材の密度を測定し得るように配置される。受取部材（例えば、紙）を通して着色材に対して赤外線を照射することによって、ブラック着色材の量に比例した測定可能信号が形成されることが、観測によって示された。他の３つの着色材は、最も一般的な紙のような受取部材の存在下において赤外線照射を行っても、互いに識別することができず、何らの測定可能信号も得られない。
【００１９】
図１は、本発明によって想定される濃度計（５）に関しての、発光セクション（１０）と光検出セクション（２０）とを概略的に示している。図１に示す構成においては、システム内の各検出ポイントにおいて同一の回路を使用することができる。複数の検出ポイントの各々に対して同一の検出回路を使用することは、多色像処理装置のコストを低減できることにより、望ましい。本発明の他の見地においては、すべての着色材に関する吸収特性が、受取部材を照射するための同様の機械的構成と上述したような同一の検出回路とを使用することによって、同一とされる。
【００２０】
本発明において想定する多色像処理装置においては、各々の着色材のための発光セクション（１０）は、様々な固定された所定の複数の開口（１４）を有するように、変更される。発光セクション（１０）においては、また、発光デバイス（１２）を流れる電流を調節することができ、これにより、光出力の光量を変更することができる。好ましい実施形態における発光デバイス（１２）は、ＬＥＤとされ、ポテンショメータ（１６）によって、あるいは、自動化された制御プロセス（図６参照）によって、電流が制御される。本発明においては、光学的開口および照射光の最大出力は、すべての照射光源に関して、光検出セクション（２０）において同等の強度信号が形成されるように、選択されている。照射に際してこのような修正が行われている場合には、検出光に比例した電気信号の絶対値および動作範囲（ダイナミックレンジ）は、本質的に、個々の着色材に無関係に、互いに同じとなる。光検出セクション（２０）は、典型的には、対数増幅器（２２）を使用することによって入力信号に対して対数化操作を行うための回路を備えている。対数増幅器（２２）による対数化操作は、特定の構成とされたアナログデバイス（例えば、Burr-Brown Log100JP）またはデジタルデバイス（例えば、相応にプログラムされたマイクロプロセッサ）によって、行うことができる。このような光検出セクション（２０）からの出力信号（Ｖ_out ）の強度は、Ｖ_out＝ｋ×ｌｏｇ（Ｉ_light／Ｉ_ref ）によって表すことができる。従来より、像処理装置においては、支持体から誤差を導入することなく着色材の量を正確に定量化するために、２つの光強度測定が行われている。すなわち、第１には、着色材がない状態で光強度測定が行われ、第２に、着色材の存在下において光強度測定が行われている。その場合、測定された着色材の量（Ｍ）は、式１における関係式に示すように、２つの電圧測定間の差によって決定される。
式１：Ｍ＝ｇ×ΔＶ＝ｇ×（Ｖ₂−Ｖ₁）＝ｇ×ｋ［ｌｏｇ（Ｉ_colorant／Ｉ_ref）−ｌｏｇ（Ｉ_support／Ｉ_ref）］
【００２１】
本発明に基づいて照射に関して行われた修正により、互いに同様の密度を有した着色材どうしについては、同様の大きさの電圧（Ｖ₁，Ｖ₂）が得られる。同様に、定数（ｇ，ｋ）も同様となる。しかしながら、着色材の各々に対して、値は同一ではない。
【００２２】
以下の表を使用することにより、本発明による様々な実施態様の利点を示すことができる。表２に示すようなカラーＬＥＤを使用した場合の、電子写真プリントプロセスにおいて使用される着色材の吸収特性が、表３に示されている。本発明においては、吸収特性は、光検出回路によって測定され、光検出回路からの出力電圧として与えられる。光検出回路は、上述のように、Ｖ_out ＝ｋ×ｌｏｇ（Ｉ_light／Ｉ_ref）によって表される出力電圧を生成する。表３に示す値は、式１において定義されているような電位差ΔＶ＝Ｖ₂−Ｖ₁である。表３において使用されているデバイスにおいては、定数ｋは、負であった。そのため、与えられている電圧は、着色材によって吸収される光量に対して直接的に比例する。本発明による照射の選択（表１を参照されたい）が、着色材の量に関して、最大の読取値をもたらし、したがって、最大の感度をもたらすことに注意されたい。この理由により、好ましい実施形態においては、表１による照射を選択する。
【００２３】
表３を参照することにより、表１に示すような４色の発光器を使用するという実施形態に対しての、代替可能な実施形態が可能であることが、明らかであろう。表３は、シアン・マゼンダ・イエロー・ブラックをなす様々な未融着の着色材の、様々な波長の光を吸収する能力を示している。表３により、２つの発光器を使用することによって、代替可能な実施形態を形成することができることがわかる。この代替可能な実施形態においては、好ましい実施形態における４色発光器態様の場合と同等であると十分に見なし得るような最大値（ΔＶ）が得られるようにして、表３の中から２つの発光器が選択される。表３に示すように、グリーンＬＥＤとブルーＬＥＤとを使用した実施形態であると、シアン・マゼンダ・イエロー・ブラックに対して、これら着色材の処理に関しての十分な感度がもたらされることとなる。また、ブルーＬＥＤとイエローＬＥＤとを使用した実施形態においても、シアン・マゼンダ・イエロー・ブラックという着色材の処理に関しての十分な感度がもたらされることとなる。これら代替可能な実施形態は、３つのＬＥＤを使用した好ましい実施形態と、感度という点において同様である。また、表３は、赤外を検出するに際して問題点があることを示していることに注意されたい。これは、従来技術においても共通の問題点であって、特に、シアン・マゼンダ・イエローという３つの着色材の、赤外光に対しての吸収能力が小さいという問題点である。
【表２】

【表３】

【００２４】
好ましい実施形態においては、発光デバイス（１２）からの出力、および、開口（１４）に関する特定機構は、Ｖ₁，Ｖ₂に関する電圧読取値が同様となるように、選択されている。最良の比較を行うために、表３における各読取値は、１つの同一の開口を使用して、測定されたものである。表３において使用された試料パッチの密度は、表４に与えられており、それぞれの着色材に関して最大の密度像を形成するには典型的な密度とされている。様々な色のＬＥＤにおいては、電流の関数として光出力が相違することは、周知である。加えて、各ＬＥＤに関する最大許容電流は、色ごとにかなり相違するものであり、それぞれの製造プロセスによって決定される。それぞれの照射におけるこれら相違を補償し得るよう、着色材が存在しない時にすべての４つの照射によって光検出回路の出力ポートにおいてほぼ同じ電圧出力Ｖ_out が得られるように、開口が選択される。
【００２５】
開口がそのように選択された状態で、各照射に関する光出力が、実質的に互いに同じ電圧読取値Ｖ_out が得られるように調節される。したがって、開口の選択は、光出力の粗調整をもたらすものであり、各色ＬＥＤに関する製造プロセス間のばらつき（最大電流、効率）の大部分を補償する。一方、光出力の調節は、光出力の微調整をもたらすものであり、単色のＬＥＤに関する製造プロセスのばらつきを補償する。
【００２６】
図１の説明図は、本発明の原理を示しており、発光セクション（１０）と、光検出セクション（２０）と、を示している。好ましい実施形態において想定される発光セクション（１０）は、開口（１４）を通して光を放出するような向きとされたＬＥＤ（１２）を備えている。開口（１４）は、上述したように構成されている。電流制御機構（１６）は、演算増幅器（１８）と協働することによって、ＬＥＤ（１２）を流れる電流を変化させる。像受取部材（３０）は、開口（１４）を通り抜けてきた光が像受取部材（３０）上へと入射するようにして、開口（１４）に対して配置されている。受取部材（３０）を貫通する光の光量を、光検出セクション（２０）によって検出することができる。本発明においては、発光セクション（１０）による照光の微調整は、演算増幅器（１８）に対しての入力電圧を電流制御機構（１６）によって変更することにより、得られる。図１に示すように、演算増幅器（１８）に対しての制御入力（１８ａ）の電圧レベルは、電流制御機構（１６）としてのポテンショメータによって制御されている。
【００２７】
図６には、発光セクションの好ましい実施形態（１１０）が示されている。この発光セクション（１１０）は、同一のＬＥＤ（１２）と、同一の開口（１４）と、機能的に同じ演算増幅器（１１８）と、を備えている。演算増幅器（１１８）に対する制御入力（１１８ａ）は、演算増幅器（１１６）によって制御されている。演算増幅器（１１６）は、電流源をなす演算増幅器（１１８）の制御入力（１１８ａ）へと、制御電圧を伝達するためのバッファとして使用されている。この調節は、像処理装置の論理制御ユニットの一部をなすデジタルアナログコンバータ（図示せず）によって生成された電圧を制御することにより、もたらされる。このような制御方法は、発光セクション（１０）の微調整を行うに際しての、自動化された制御方法をもたらす。
【００２８】
光検出セクション（２０）内においては、ＬＥＤ（１２）から放出されさらに像受取部材（３０）を通過した光が光検出器（２４）によって受領され、信号へと変換される。この信号が、対数増幅器（２２）の入力へと印加される。好ましい実施形態においては、光検出器（２４）は、光電池デバイスとされ、感光性抵抗として機能し、対数増幅器（２２）の入力ポートにおいて電圧を生成する。また、光検出器（２４）として、光電池以外の他の技術を使用することもできる。
【００２９】
表４は、融着後において、表３において使用された像テストパッチに関して、市販されている透過型濃度計を使用して得られた、濃度計の読取値を示している。像テストパッチ内において使用されている着色材の量は、ほぼ最大の密度でもって像を形成し得るよう、電子写真式プリントプロセスにおいて使用される着色材の量と、ほぼ同じである。
【表４】

【００３０】
図２および図３には、光検出回路の出力電圧が対数機能を有している場合の、透過密度および反射密度のそれぞれに関して光検出特性を示している。４つの着色材の各々について同様の特性が得られている。本発明の好ましい実施形態に基づいて準備され修正されたような照射態様であると、図２および図３に示すような光検出器出力特性は、典型的なものである。図２および図３から、本発明に基づいて修正された照射態様の場合には、４つのすべての着色材に関して互いに同様の光検出がなされることとなることは、極めて明瞭である。図２は、透過密度の関数として光検出器の出力特性を示しており、この場合、透過密度（ｘ軸）は、市販の濃度計で測定されている。図３は、反射密度の関数として光検出器の出力特性を示しており、この場合、反射密度（ｘ軸）は、市販の濃度計で測定されている。
【００３１】
本発明の好ましい実施形態においては、光検出セクション（２０）の出力電圧は、光検出器（２４）によって検出された光を、対数増幅器（２２）によって規定されるような対数関数によって処理したものである。そのような関係は、例えば、Burr Brown氏による対数増幅器といったような、特殊な集積回路によって得ることができる。しかしながら、また、マイクロプロセッサといったような演算部材を代替的に使用することによって対数関数を実現することもできる。そのような演算部材は、典型的には、光検出器（２４）からのアナログ信号をデジタル信号へと変換し、対数アルゴリズムの実施によってそのデジタル信号を処理して対数計算を行い、さらに、計算結果をアナログ電圧へと再変換する。これに代えて、光検出器（２４）によって形成された信号をデジタルワードへと変換し、これを使用して参照表をアドレッシングし、参照表内においてアドレッシングされたメモリセルに基づいて対応する対数値を求めて出力データを得ることもできる。いずれにしても、ヒトの知覚が対数的であることにより、対数関数発生手段を使用することが好ましい。対数関数の使用においては、対数関数が漸近的出力をもたらし、電子的に、回路が入力として漸近的出力を使用してしまうという問題点がある。そのため、対数関数よりも後段の電気回路内の各ステージが、漸近特性を有した信号によって損傷を受けないように、特別の注意を要するという問題点がある。
【００３２】
上述のように、光検出セクションからの出力Ｖ_out は、Ｖ_out ＝ｋ×ｌｏｇ（Ｉ_light／Ｉ_ref）によって与えられる。光検出セクション（２０）からの出力電圧は、典型的には、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ（４０）に対しての入力をなす。光検出セクション（２０）からの出力は、アナログマルチプレクサ（図示せず）に対しての複数の入力のうちの１つとなる。アナログマルチプレクサに対しての他の複数の入力は、プリント装置の他の構成要素からの様々なセンサ信号とされる（例えば、電位計入力）。Ａ／Ｄコンバータ（４０）は、像処理装置の論理制御ユニットの一部をなす。様々なＡ／Ｄコンバータは、それぞれのコンバータ特性に応じた様々なパラメータを有することができる。これら様々なタイプのＡ／Ｄコンバータの中には、例えばバイポーラ型Ａ／Ｄコンバータといったような入力電圧範囲が制限されているものがある。典型的には、−１０〜＋１０Ｖというように入力電圧範囲が制限される。他のタイプのＡ／Ｄコンバータには、ユニポーラ型Ａ／Ｄコンバータがあり、このユニポーラ型Ａ／Ｄコンバータは、０〜＋１０Ｖというような入力電圧範囲を有することができる。ここで、バイポーラ型Ａ／Ｄコンバータおよびユニポーラ型Ａ／Ｄコンバータに対する入力電圧範囲が制限されていることは、明瞭である。このような制限された入力範囲は、対数増幅器（２２）の無制限的な上限特性および下限特性とは対照的である。対数増幅器（２２）は、対数関数にとって本来的であるような漸近出力を生成する。したがって、対数増幅器（２２）からの最小出力電圧および最大出力電圧は、入力信号を、Ａ／Ｄコンバータの入力範囲を下回ったりまた上回ったりするレベルへと、対数的に変換することもあり得る。対数増幅器（２２）からのこのような最小出力電圧および最大出力電圧は、通常は、対数増幅器（２２）からの供給電圧をなす。もしも、出力電圧Ｖ_out のこのような最小値および最大値が、アナログ−デジタルコンバータに対する入力範囲を超えている場合には、マルチプレクサやＡ／Ｄコンバータ（４０）に対して、異常動作や損傷を引き起こしかねない。そのため、読取値を不正確なものとしてしまったりあるいは濃度計の読取を完全に不可能とさえしてしまいかねないような過電圧状況や過小電圧状況となるような電圧揺動から、電子回路系（例えば、マルチプレクサやＡ／Ｄコンバータ（４０））を保護する必要がある。
【００３３】
好ましい実施形態においては、対数関数（２２）は、負値とされたｋを有しており、ユニポーラ型Ａ／Ｄコンバータ（４０）（論理制御ユニットの一部）と協働して動作するものとして選択されている。ユニポーラ型アナログ−デジタルコンバータ（４０）に対する入力範囲は、典型的には、０〜＋１０Ｖである。発光器からの光出力は、（開口による）粗調整を使用してさらには（電流設定による）微調整を使用して、Ａ／Ｄコンバータ（４０）の入力に対してわずかに正の電圧をもたらすように、調整されている。着色材の量が増えるにつれて、光検出セクション（２０）によって検出される光量が少なくなり、出力電圧Ｖ_out は、約２．５という着色材密度において約１０Ｖという最大電圧がもたらされるようにして、増加する。光検出セクション（２０）の動作特性が、上述したように選択されている場合には、Ａ／Ｄコンバータ（４０）を、ゼロよりも小さいような入力電圧から保護する必要がある。
【００３４】
図４は、ただ１つのしきい値電圧を超えないようにするための好ましい実施形態における電気回路構成を示している。上述したように、ユニポーラ型のものが使用されたときには、本発明における関心は、Ａ／Ｄコンバータ（４０）に対して、負の出力電圧Ｖ_out が送出されるかどうかである。望ましくない電圧値がＡ／Ｄコンバータ（４０）に対して到達しないように、比較器（３２）は、超えるべきではないしきい値として動作する所定電圧レベルに設定された入力を有している。Ｖ_out のレベルがそのようなしきい値に到達したときには、比較器（３２）は、Ｖ_out 信号がＡ／Ｄコンバータ（４０）に対して直結されないようにスイッチ（３４）を切り換えるような信号を、生成する。好ましい実施形態においては、スイッチ（３４）として、Analog Devices（登録商標）によって製造されたAG412 型半導体スイッチを想定している。また、スイッチ（３４）として、例えばトランジスタ構成といったような他の部材を使用した代替可能な構成を想定することもできる。スイッチ（３４）に関する基本的要求は、比較器（３２）内の演算増幅器によって駆動され得ることと、スイッチング動作が比較的高速であることと、である。本発明の好ましい実施形態においては、スイッチ（３４）は、また、スイッチ（３４）を駆動するために使用されているのと同じ電位とされた代替可能な位置（３４ａ）に対して接続される。また、この電位を、大部分の電気素子上において使用する共通電位とすることも想定される。Ｖ_out に関してのスイッチ（３４）の効果は、スイッチ（３４）が、Ｖ_out のレベルを、比較器上に設定されている所望しきい値レベルを超えないようなレベルへと、効果的に抑制し、Ａ／Ｄコンバータ（４０）の入力ポート上に、望ましくない電圧レベルを発生させないことである。図４に示すケースは、主要課題が負電圧であるようなユニポーラ型のものに関するものである。したがって、主要な関心は、図４に示す回路において超えることがないしきい値がゼロボルトとされ、ゼロボルトよりも小さな電圧が、このしきい値を超えることが認識されることである。また、図４の回路におけるしきい値を、過電圧保護レベルに設定できることは、理解されるであろう。この場合には、しきい値は、正の電圧値とされることとなる。本発明においては、正のしきい値として１０Ｖを想定しており、１０Ｖというしきい値を超える電圧は、しきい値を超えたものとして認識され、スイッチ（３４）の切換を引き起こす。
【００３５】
図５は、バイポーラ型Ａ／Ｄコンバータ（１４０）が使用された場合の、好ましい実施形態における電気回路構成を示している。バイポーラ型Ａ／Ｄコンバータ（１４０）は、このコンバータ（１４０）に対して入力される出力電圧Ｖ_out が所定範囲内に収まっていることを必要とする。バイポーラ型としてのＡ／Ｄコンバータ（１４０）は、典型的には、−１０〜＋１０Ｖという入力範囲を有したものであることが想定される。したがって、回路構成は、図４と同様であるものの、基本的な相違点は、２つの比較器（１３２，１３３）と２つのスイッチ（１３４，１３５）とが設けられていることである。図５に示すように、比較器回路（１３２）は、１０Ｖという比較電圧を有しており、この比較電圧を超えたときには、対数増幅器（１２２）からの出力信号をスイッチ（１３４）によって遮断し、スイッチ（１３４）の接続端子を１０Ｖという参照電圧に切り換えることである。これにより、Ｖ_out が、１０Ｖに抑制される。比較器（１３３）の回路は、−１０Ｖという負の比較電圧を有しており、対数増幅器からの出力電圧がこの比較電圧を下回ったときには、スイッチ（１３５）を駆動することによって、対数増幅器（１２２）からの出力信号を遮断し、スイッチ（１３５）の接続端子を−１０Ｖという参照電圧に切り換える。このような動作は、図４の場合と同様である。図５に示すように、２つのしきい値電圧は、＋１０Ｖおよび−１０Ｖとされ、スイッチ（１３４，１３５）は、それぞれのしきい値電圧と同じ電圧を、他方の接続端子における電圧として、提供する。これにより、Ｖ_out が、−１０〜１０Ｖという範囲内に、効果的に抑制される。比較器（１３２，１３３）は、超えることがない２つのしきい値として動作するそれぞれ所定の電圧レベルに設定された入力を有している。Ｖ_out のレベルがいずれかのしきい値を超えた場合には、比較器（１３３，１３４）の一方が、Ｖ_out 信号がＡ／Ｄコンバータ（１４０）に対して直結されないようにスイッチ（１３４，１３５）の一方を切り換えるような信号を、生成する。
【００３６】
図７には、多色システム（１５０）において、複数の濃度計（５０）を使用している、本発明の好ましい実施形態が示されている。図７に示すように、４色濃度計システムは、上述したような本発明による機能ユニットを有した複数のチャネルを備えている。４つのチャネルの各々における回路は、互いに同一のものであり、上述したようなものである。濃度計（５０）どうしの間における唯一の相違点は、各色のチャネルにおいてそれぞれ異なる波長のＬＥＤでもって照射が行われていることである。各濃度計（５０）は、上述したいくつかの構成のうちのいずれの構成ともすることができ、発光セクション（５１）と光検出セクション（５２）とを備えている。本発明においては、使用している着色材にかかわらず、光検出器において、同様の出力信号Ｖ_out が得られる。このため、互いに異なる４つの光検出器に関して単一かつ同一の検出器を使用することができ、測定精度において妥協を行うことなく、製造コストの低減効果を得ることができる。４つの発光器とそれぞれ対応する開口とは、単一の共通した検出素子に対向する１つのユニットとして、組み立てられる。検出器領域のサイズや、発光器どうしの間の間隔や、検出器と発光器（１つのアセンブリ）との間の間隔は、開口や光出力系に合わせて、最適化される。このような構成は、コンパクトなデスクトップデバイス内においてさえ、着色材測定に関しての、コンパクトでありかつコスト的に最適化された手段をもたらす。このような像処理装置の論理制御ユニットは、複数の着色材の各々についてそれぞれ個別の発光器と検出器とが設けられている装置の場合と全く変わりなく、デバイスからの信号を処理してデバイスを制御する。本発明においては、発光器とこれに関連する光検出器とは、像処理装置内において使用され、像形成のために使用されている着色材のオンライン測定をもたらす。着色材の量に比例している、例えばＶ_out といったような電気信号は、論理制御ユニットによって処理され、これにより、像形成の調整のための信号が繰返し的に決定され連続的な制御が行われる。一般に、読取値Ｖ_out が正確になればなるほど、プリントプロセスが整合性をもって制御される。
【００３７】
図８には、４色濃度計システム（１６０）を備えている本発明の好ましい実施形態が示されている。図において、４つの色チャネルは、本発明による機能ユニットを有している。本発明においては、４つの色チャネル（６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ）からの光を検出するために、ただ１つの光検出器（６９）だけが使用されている。４つの色チャネル（６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ）は、４つの色チャネル（６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ）の各々に対してそれぞれ異なる波長をもたらす４つの照射用ＬＥＤ（６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ）を有している。４つの照射用ＬＥＤ（６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ）からの光は、上述したのと同様に、各開口（６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄ）を通して照射される。光通路（６５）が、４つの照射用ＬＥＤ（６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ）に対して配置されており、この場合、光通路（６５）の反対側に配置された光センサの光検出領域（６９）に向かうようにして、像受取部材に対して光が入射するものとされている。このような光通路は、プラスチック製一体部材として成型することができ、反射面には、光損失を制限して４つのファイバ光チャネル（６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ）の使用を可能とするためのコーティングを施すことができる。この実施形態では、ある与えられた時点においては、４つの照射用ＬＥＤ（６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ）の中のただ１つのＬＥＤだけが使用される。光検出器（６９）は、４つの色チャネル（６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ）の各々に関する信号を生成する。ただ１つの光検出器（６９）に関連して４つの照射用ＬＥＤ（６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ）を動作させるに際して重要なことは、必要な時点で、選択されたＬＥＤをオンとすることである。ＬＥＤによる照射時間は、基板温度によって大いに依存する。また、光出力は、基板温度に応じて大きく変更することができる。そのため、４つの照射用ＬＥＤ（６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ）が使用されていない時点ですべての４つの照射用ＬＥＤ（６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ）をオンとし、４つの照射用ＬＥＤ（６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ）の中のどれか１つが選択された時点で、選択されなかった残り３つのＬＥＤ（６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ）をオフとすることが望ましい。４つの照射用ＬＥＤ（６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ）の他の好ましい使用態様においては、４つの照射用ＬＥＤを、部分的にオンとされた待機モード（スタンバイモード）とすることによって、基板を加熱し、これにより、４つの照射用ＬＥＤ（６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ）の中の１つをオンとするのに必要な時間を大幅に短縮する。一般に、待機モードにおいては、すべてのＬＥＤは、部分的にオンとされ、選択されたＬＥＤが、完全なオンへと切り換えられる。本発明は、２個という少数のＬＥＤ（例えばグリーンとブルー）を使用したコンパクトな代替構成を提供する。このことは、より小型化されかつコスト的により有利なシステムをもたらす。
【００３８】
上述したような複数の好ましい実施形態は、精度の向上能力をもたらす。発光セクションを自動制御することによって光出力をコンピュータにより制御することは、着色材がない状態で得られる読取値の繰返し調整を可能とする。このことは、すべての着色材に対してのゼロ密度読取値に関して可能であるだけではなく、例えば紙や透明体といったような様々な受取部材上において着色材の量を測定することをも可能とする。着色材が存在していないときには、受取部材だけの存在下において、Ｖ₁（着色材なし）という読取値が生成される。論理制御ユニットは、発光器に対しての制御電圧を増減することによって、光出力を増減するように、読取値Ｖ_out を処理する。像処理装置が製造工程を開始したときにはいつでも、この調整手順が簡便に適用される。Ｖ₁ を測定する正確なタイミング、および、制御電圧を調整する正確なタイミングは、論理制御ユニット内において連続的に実行されている制御プログラムによって、もたらされる。
【００３９】
以下の表５は、表２に示す発光ダイオードに代えて実際に好ましい発光ダイオードの選択を示している。表５内の発光ダイオードは、表２内の発光ダイオードよりも輝度が大きいという理由により、好ましい。上述したような調整特性は、表５内の発光ダイオードについても、表２の発光ダイオードの場合と同様のグラフをもたらす。
【表５】

【００４０】
上述したような複数の好ましい実施形態は、デバイス機能の有効な問題解決能力、および、デバイスの精度をもたらす。デバイスを適正な校正は、制御電圧（Ｖ_control ）の高値と低値とを交互に入れ換えることによって、高値と低値との間における光出力を交互とすることにより、容易に検証することができる。制御電圧（Ｖ_control ）の高値と低値とは、簡便には、着色材の最大量と同様であるような電位差ΔＶ＝Ｖ₂−Ｖ₁が引き起こされるように、選択される。この選択は、製造業者によって予め行われるものであり、そのため、常に、同じ読取値ΔＶが得られることとなる。したがって、デバイスのこのような校正および機能チェックは、所定インターバルでもって自動的に行うことができる。好ましい実施形態においては、この機能チェックは、（ａ）像処理装置によって自動的に行われる自動設定プロセス内に組み込まれ、また、（ｂ）問題解決手順の一部として個別サービスルーチンによって行われる。
【００４１】
本発明は、出力信号において上述の複数の利点をもたらし、容易に利用可能な部材を使用した多色出力チャネルにおいて得られる。適用される回路は、複数の色チャネルのそれぞれに関して共通のものである。そのため、着色材の種類に無関係に、互いに非常に同様の特性が得られる。これにより、従来技術と比較して、感度が改良され、像形成プロセスにおいて使用される着色材の量の精度が改良される。複数の着色材の各々に対しての光検出器として同一構成を使用していることにより、全体的に簡略化されたシステム構成が得られ；すべての着色材に共通した１つの光検出器を使用した場合には製造コストを低減することができ；デバイス機能の自動的自己チェックおよび校正を行うことができ；紙や透明体といったような様々な受取部材上において、着色材の量を測定することができ；サービス手順および診断手順を強化することができる。
【００４２】
本発明の他の見地においては、デバイスの動作時および校正時に、上述のようにして光強度の制御が行われる。デバイスの上記動作方法およびデバイスの上記校正方法は、像処理装置のコントローラ内に組み込まれる。プリント作製モードおよびサービスモードを支配しているソフトウェア内にこれら方法を組み込むことにより、より一層広範な動作可能環境下にわたって、プリント品質において所望の整合性がもたらされる。
【００４３】
上記説明は、本発明者らにとって最も好ましい実施形態を対象として記述されている。当業者であれば、自明な修正を行うことができることは、明らかである。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって規定されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による濃度計を概略的に示す図である。
【図２】光検出器の出力特性を透過密度の関数として示すグラフである。
【図３】光検出器の出力特性を反射密度の関数として示すグラフである。
【図４】本発明における出力電圧保護回路を概略的に示す図である。
【図５】本発明における、電圧を所定範囲内に確実に維持し得る出力電圧保護回路を概略的に示す図である。
【図６】図１に示す発光器の自動化バージョンを示す図である。
【図７】本発明による多色システムの好ましい第１実施形態を示すブロック図である。
【図８】本発明による多色システムの好ましい第２実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
５濃度計
１０発光セクション
１２発光デバイス（発光器）
１４開口（可変開口）
１６ポテンショメータ、電流制御機構（可変制御手段、調整機構）
１８演算増幅器
１８ａ制御入力
２０光検出セクション
２２対数増幅器
２４光検出デバイス、光検出器
３０像受取部材
３２比較器
３４スイッチ
４０アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ
５０濃度計
５１発光セクション
５２光検出セクション
６１ａ色チャネル
６１ｂ色チャネル
６１ｃ色チャネル
６１ｄ色チャネル
６３ａＬＥＤ（発光器）
６３ｂＬＥＤ（発光器）
６３ｃＬＥＤ（発光器）
６３ｄＬＥＤ（発光器）
６４ａ開口（可変開口）
６４ｂ開口（可変開口）
６４ｃ開口（可変開口）
６４ｄ開口（可変開口）
６５光通路
６９光検出器
１１０発光セクション
１１６演算増幅器（可変制御手段、調整機構）
１１８演算増幅器
１１８ａ制御入力
１２２対数増幅器
１３２比較器
１３３比較器
１３４スイッチ
１３５スイッチ
１４０Ａ／Ｄコンバータ

Claims

カラー像処理装置において使用される濃度計であって、
像の第１サイドに配置されるとともに、着色する色に応じて、個別的に所定の開口面積に固定することができる可変開口と、発光デバイスと、を少なくとも有した発光セクションと；
前記像の第２サイドに配置されるとともに、前記像を透過した光を受領し、光通路と光検出デバイスとを少なくとも有した光検出セクションと；
通電する電流を制御して前記発光デバイスの出力を制御するための可変制御手段と；
を具備してなり、前記可変開口が、前記発光デバイスから放出される光の粗調整を行うよう機能し、前記可変制御手段が、前記発光デバイスから放出される光の微調整を行うよう機能するものとされていることを特徴とする濃度計。
請求項１記載の濃度計において、少なくとも１つのさらなる濃度計と組み合わされており、これら複数の濃度計内のそれぞれの発光デバイスの波長が、少なくとも２つの異なる波長とされていることを特徴とする濃度計。
請求項１記載の濃度計において、前記発光デバイスが、検出されるべき着色材による吸収が最大となるように選択された所定波長でもって発光する発光ダイオードとされていることを特徴とする濃度計。
請求項３記載の濃度計において、前記所定波長が、検出されるべき前記着色材の色に対して補色をなす色に対応した波長とされていることを特徴とする濃度計。
カラー像処理装置であって、請求項４に記載されたような濃度計を複数具備し、各濃度計が、互いに異なる波長の発光ダイオードを備えていることを特徴とするカラー像処理装置。
請求項１記載の濃度計において、前記可変制御手段が、ポテンショメータを調節することによって動作する電流調整機構とされていることを特徴とする濃度計。
請求項２記載の濃度計において、前記光通路は、前記各発光デバイスに関するそれぞれの前記開口の近傍に配置されているとともに、前記複数の発光デバイスからの光が前記光通路内を通って前記光検出デバイスに向かうように配置され、前記光通路を通った光を受領するために、ただ１つだけの光検出デバイスが設置されていることを特徴とする濃度計。
カラー像処理システムであって、複数の濃度計を具備し、各濃度計が、
着色する色に応じて、個別的に所定の開口面積に固定することができる可変開口の近傍に配置された発光デバイスと；
前記可変開口に関して前記発光デバイスとは反対側に配置されるとともに、前記発光デバイスからの光を受領する光検出デバイスと；
前記発光デバイスから放出される光量を調整し得るよう、前記発光デバイスを駆動可能に前記発光デバイスに対して接続され、通電する電流を制御して前記発光デバイスの出力を制御するための調整機構と；
を備えており、
前記可変開口が、前記発光器から放出される光の粗調整を行うよう機能し、前記調整機構が、前記発光器から放出される光の微調整を行うよう機能するものとされていることを特徴とするカラー像処理システム。
カラー像処理に際しての濃度計の使用方法であって、
複数の濃度計を準備するとともに、発光デバイスを備えた各濃度計を、着色する色に応じて、個別的に所定の開口面積に固定することができる可変開口の近傍に配置し、この場合、複数の濃度計において少なくとも２つの異なる波長を使用するものとし；
前記可変開口に関しての反対側に、前記発光デバイスから放出された光を受領する光検出デバイスを配置し；
通電する電流を制御して前記発光デバイスの出力を制御し、対応する発光デバイスに関する前記光検出デバイスが、すべての光検出デバイスにおいて同一であるような所定値に近づく光量を検出するように、各発光デバイスを調整し；
該調整ステップにおいては、前記光検出デバイスによって受領される光がすべての光検出デバイスにおいて実質的に同様であるような所定値に近づくように、前記可変開口を調節することを特徴とする方法。
請求項９記載の方法において、前記調整ステップにおいては、粗調整として、前記可変開口を調節するとともに、微調整として、前記発光デバイスを調節することを特徴とする方法。