JP2014219608A - 画像形成装置、及び画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】記録媒体の画像傾きを補正して画像形成する。
【解決手段】記録媒体に関する傾き情報を保持する記録媒体傾き情報保持手段と、記録媒体の画像形成領域に前記傾き情報に基づいて補正した画像を形成する画像形成手段を有することにより上記課題を解決する。
【選択図】図2
【解決手段】記録媒体に関する傾き情報を保持する記録媒体傾き情報保持手段と、記録媒体の画像形成領域に前記傾き情報に基づいて補正した画像を形成する画像形成手段を有することにより上記課題を解決する。
【選択図】図2
Description
本発明は、画像形成装置、及び画像形成方法に関する。
近年、カラー画像形成は、複数の画像形成部を直列に配置するタンデム方式が主流となっている。タンデム方式では、生産性(例えば、単位時間当たりに画像形成可能な枚数)が大幅に改善できる。
しかし、各色の画像形成部における感光体ドラムや露光装置等の位置精度や径の製造誤差によるずれ、光学系の位置ずれ等に起因して各色の画像に位置ずれが発生する。この各色の位置ずれは、記録媒体上の色ずれ(レジストレーションずれ)となって現れるため、色ずれの補正を制御(レジストレーションの制御)が不可欠となる。
レジストレーションの制御の方法としては、まず中間転写ベルト上に各色の色ずれ検出用テストパターンを形成する。形成したテストパターンの位置をセンサ等で検知して色ずれ量を算出し、この色ずれ量に基づいて、通常の画像形成時に各光学系の光路を補正したり、各色の画像書き出し位置や画素クロック周波数を補正したりする方法が知られている。
従来では、例えば算出した色ずれ量に基づいて、座標変換手段により各色の画像データの出力座標位置を、レジストレーションずれを補正した出力座標位置に自動変換する方法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。この方法では時間経過や画像形成装置内の温度変化等による光学系や支持部材等に変形により生じる色ずれ量の経時的変化に対応できない。
そのため、通常の画像を形成する領域と重ならない部分へテストパターンを定期的に形成して色ずれ量を更新することで、画像形成装置内の温度変化などに随時適応した色ずれ量によって補正を行う方法もある(例えば、特許文献2参照。)。
さらに、色ずれ要因には、主走査方向や副走査方向の距離に関する線形特性を示す線形成分と、それ以外の非線形成分がある。非線形成分は、例えば主走査の走査曲がりと呼ばれる非線形成分の色ずれがある。非線形成分について補正用のデータを持つことで高精度な色ずれ補正を行うものもある(例えば、特許文献3参照。)。
しかしながら、上述した特許文献1乃至3の方法では、記録媒体自体が搬送方向に対して傾いている場合、記録媒体が搬送方向に対して平行になっていることを前提に記録媒体上に画像を形成すると、記録媒体に対して画像が傾いて形成されてしまう問題があった。
本発明の1つの側面は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、記録媒体が搬送方向に対して傾いている場合、当該傾きにあわせて画像を傾け、傾けた画像を記録媒体に形成することを目的とする。
一態様における画像形成装置は、記録媒体に関する傾き情報を保持する傾き情報保持手段と、前記傾き情報に基づいて記録媒体に画像を傾けて形成する画像形成手段を有することを特徴とする。
記録媒体の傾きにあわせて画像を傾けて、傾けた画像を記録媒体に形成することを可能とする。
以下、本発明の実施の形態について説明する。
<第1実施形態>
<画像形成装置の概略構成>
図1は、本実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。なお、図1の例では、カラー画像形成でタンデム方式と称される複数の画像形成部を有する画像形成装置に利用される二次転写機構を備えた電子写真方式の複写機等を示している。
<画像形成装置の概略構成>
図1は、本実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。なお、図1の例では、カラー画像形成でタンデム方式と称される複数の画像形成部を有する画像形成装置に利用される二次転写機構を備えた電子写真方式の複写機等を示している。
図1に示す画像形成装置100は、例えば、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンダ(M)、ブラック(K)等の各色に対応した別々の感光体ドラムを備える(以下、適宜括弧内に示した記号で色を表す場合がある)。
画像形成装置100は、各色に対応した感光体ドラム1と、帯電装置2と、走査光学装置(露光装置)3と、現像装置4と、中間転写ベルト5と、二次転写装置6と、定着装置7、給紙カセット8、レジストローラ9を有する。
画像形成装置100の画像形成動作時には、所定のプロセススピードで回転駆動する感光体ドラム1の表面が帯電装置2により一様に帯電し、例えば読取装置で読取られた原稿の画像情報に応じて走査光学装置3の露光により静電潜像が形成される。ここで、現像装置4がトナー(現像剤)で現像を行うことにより、感光体ドラム1Y、1C、1M、1K上に色毎にトナー像が形成される。
感光体ドラム1Y、1C、1M、1K上のトナー像は、所定のプロセススピードで回転駆動する中間転写ベルト5に順番に重畳転写される(一次転写)。給紙カセット8の記録媒体Pは、レジストローラ9を介して所定のタイミングで媒体搬送路10により、二次転写装置6に搬送される。二次転写装置6により転写ベルト5上に担持されているトナー像が記録媒体Pに重畳転写される(二次転写)。記録媒体Pとしては、紙やプラスチックシート、金属シートなどが用いられる。
トナー像が転写された記録媒体Pは、定着装置7に搬送される。定着装置では定着ローラ7aと加圧ローラ7bとの間で加熱・加圧されることによりトナー像が記録媒体Pに定着する。トナー像が定着した記録媒体Pは、排紙ローラ(図示せず)により外部に排出される。
中間転写ベルト5の上流となる位置には、テストパターンを検出するためのテストパターン検出部11が配置されている。テストパターン検出部11は、テストパターンの移動速度と通過時間でテストパターンの各色のマーク(位置検知用画像)の位置を検出する。テストパターン検出部の詳細については後述する。
<画像形成装置の全体構成:ブロック図>
図2は、第1実施形態に係る画像形成装置の全体構成を説明するブロック図である。図2に示す画像形成装置では、図1に示す画像形成装置と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
図2は、第1実施形態に係る画像形成装置の全体構成を説明するブロック図である。図2に示す画像形成装置では、図1に示す画像形成装置と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
図2に示すように、画像形成装置100は、テストパターン生成部30と、画像パス切換部31と、画像データ補正部32と、書込制御部33と、スキャナ34と、記録媒体傾き情報算出部35と、記録媒体傾き情報保持部36と、ジョブ制御部37を有する。
テストパターン生成部30は、予め定められているテストパターンの画像データを生成し、画像パスデータ31に出力する。
画像パス切換部31は、画像データ補正部32に出力する画像データ311Y、311C、311M、311Kを、テストパターン画像データTPDy、TPDc、TPDm、TPDk(y、c、m、kの各色に対応)と入力された画像形成用データのどちらを用いるかを選択する。
画像データ補正部32は、記録媒体上に形成される画像が、記録媒体に対して適切な位置、形状で形成されるように、入力された画像データを補正する。具体的には、画像データ補正部32は、入力された画像形成用データを、記録媒体傾き情報保持部36に保持されている傾き情報に基づいて補正する。傾き情報については後述する。画像データ補正部32は、傾きを補正した補正画像データ321Y、321C、321M、321Kを書込制御部33に出力する。
書込制御部33は、走査光学系を制御する信号を生成する。走査光学系3から光ビームが所定位置を通過したことを示す各色のライン同期信号332Y、332C、332M、332Kが入力される。書込制御部33は、入力されたライン同期信号332Y、332C、332M、332Kに基づいて各色の主走査同期信号を生成する。
なお、主走査同期信号は、主走査方向の書き出し位置を示す信号である。
また、書込制御部33は、副走査同期信号も生成する。書込制御部33から得られる画像形成のジョブ開始指示信号又はエンジンコントローラ部(図示なし)からの書込開始指示を基準として、各色の副走査同期信号を生成する(以下、エンジンコントローラ部についての記載は省略)。各色の副走査同期信号は、各感光体ドラム1の距離(例えば図2の各色の一次転写位置PyとPcとの距離)と中間転写ベルト5の線速とに基づき決定される各色間の時間差により生成される。
なお、副走査同期信号は、副走査方向の書き出し位置を示す信号である。
さらに、書込制御部33は、画像データの変換も行う。変換は、内部で生成される画素クロックを基準として行う。画像データ補正部32から入力される321Y、321C、321M、321Kを前記主走査同期信号及び副走査同期信号に同期する書込信号331Y、331C、331M、331Kに変換する。書込制御部33は、変換した書込信号331Y、331C、331M、331Kを走査光学系3に出力する。
なお、書込信号331Y、331C、331M、331Kは、走査光学系3内の光源の変調信号である。
書込制御部33は、1つのジョブに対してそれぞれの色ごとに各感光体ドラム1間の距離に応じて時間差をつけて出力するよう制御している。そこで、書込制御部33に備えるバッファメモリの低減のため、例えば画像データを色ごとに時間差をつけて出力しても良い。
走査光学系3は、入力される書込信号に応じて感光体へ光ビームを走査する。走査光学系3は、各色の感光体ドラム1(例えば感光体ドラム1Y、1C、1M、1K)に対応して1つずつ備えられる。なお、図2の例では、各色の走査光学系が一体化して示され、走査光学系3として示されている。
走査光学系3は、各色に対応した感光体ドラム1上に光ビームを走査し、各感光体ドラム1に画像(静電潜像)を形成する。形成された静電潜像は、現像装置により顕像化する。
感光体ドラム1は、走査光学系からの光ビームを入力として中間転写ベルトにトナーを一次転写する。感光体ドラム1は、各色に対応させて備えられる(1Y、1C、1M、1K)。各感光体ドラム1上で顕像化された画像は、一次転写位置(図2に示すPy、Pc、Pm、Pk)で、中間転写ベルト5上に多重に一次転写される。
中間転写ベルト5は、感光体ドラム上から各色のトナーを一次転写して重ね合わせることで画像を形成し、記録媒体へ二次転写する。
二次転写装置6は、中間転写ベルト5上に多重で転写された画像を一括して記録媒体Pに二次転写する。記録媒体P上に二次転写された画像は、図1の定着装置7により定着され、カラー画像が記録媒体Pに形成される。
このように、画像データ補正部32から出力される補正画像データ321Y、321C、321M、321Kは、各色の感光体ドラム1上で顕像化され、中間転写ベルト5上に多重に転写される。
スキャナ34は、走査動作を行い、センサによって情報を読み取る。記録媒体Pの四隅に画像が形成されてある傾き算出用テストパターン(第1のテストパターン)を読み取り、記録媒体傾き情報算出部35へ算出用の情報を出力する。出力する情報は、例えば各第1のテストパターンの座標値または第1のテストパターンの距離などである。
記録媒体傾き情報算出部35は、入力される傾き算出用の情報に基づき、記録媒体傾きを算出する。例えばスキャナ34から入力された算出用の情報が各第1のテストパターンの座標値である場合、各座標値から記録媒体の傾き量である角度θを算出し、画像データ補正部32が補正に用いる傾き情報を算出する。なお、具体的な算出方法は後述する。
記録媒体傾き情報保持部36は、記録媒体傾き情報を保持する。記録媒体傾き情報は、例えば媒体搬送方向の直交方向に対して記録媒体の傾き量θに基づく回転行列である。傾き角度θは、記録媒体傾き情報算出部35より入力される。
ジョブ制御部37は、画像を形成するジョブのタイミングを制御する他、記録媒体の画像形成面を指示する画像形成面指示信号を出力する。
例えば、ジョブ制御部37は、外部からの画像形成要求に応じて、画像形成のジョブ開始指示信号を書込制御部33に出力する。画像形成のジョブ開始指示信号は、書込制御部33に出力され、この信号を開始基準として各部のタイミング制御が図られる。なお、ジョブは、画像を中間転写ベルト5へ形成する処理を示す。
画像形成面指示信号は、上述した記録媒体の表面へ画像を形成する指示信号を、裏面へ画像形成を指示する信号に代えてもよく、表面又は裏面の両面に画像を形成する指示信号であっても良い。
したがって、書込制御部33は、入力画像を形成する(テストパターン形成ではない)画像形成のジョブの場合には、画像データ転送要求信号を出力する。または、書込制御部33に副走査同期信号を入力し、書込制御部33において画像データ転送要求信号を生成するようにしても良い。
<記録媒体の媒体搬送方向に対しての傾き>
画像形成装置は、画像を形成する前処理として、記録媒体Pをレジストローラ9に突き当て、記録媒体Pの先端を揃える。
画像形成装置は、画像を形成する前処理として、記録媒体Pをレジストローラ9に突き当て、記録媒体Pの先端を揃える。
図3は、記録媒体Pがレジストローラ9まで搬送され、記録媒体Pをレジストローラへ突き当てた状態を示す。この時、例えば経時変化あるいは補修作業などによりレジストローラ9は、媒体搬送方向の直交方向に対してレジストローラ9が傾いてしまう場合がある。この場合、記録媒体Pは搬送方向に対して傾くため、記録媒体Pの左右側辺が媒体搬送方向と平行であるとして画像を形成すると、図3に図示する画像形成領域50のように画像が記録媒体Pの左右側辺に対して平行でなく形成されてしまう。
図4は、記録媒体の前辺・後辺が媒体搬送方向に対して直交していない非矩形の記録媒体Pnを用いた場合を示す。
図4(A)に示すように、非矩形の記録媒体Pnがレジストローラ9に突き当てられると、レジストローラ9が媒体搬送方向に直交するように設置されていても、画像形成領域50は記録媒体Pnの左右側辺に対して平行でなく形成されてしまう。
また、両面に画像を形成する場合で非矩形の記録媒体を用いる場合、図4(B)に示すように、表面Paでは記録媒体の左右側辺に対して平行に画像が形成されるが(画像形成領域50a)、裏面Pbでは記録媒体の左右側辺に対して平行でなく画像が形成されてしまう(画像形成領域50b)。
<傾き情報を取得するためのテストチャート及び傾き情報に基づく画像形成方法>
図5は、傾き情報の取得方法と、取得した傾き情報に基づく補正の方法を示す図である。トンボと呼ばれる十字状のテストパターン(第1のテストパターン)90を記録媒体Pの四隅に形成する。
図5は、傾き情報の取得方法と、取得した傾き情報に基づく補正の方法を示す図である。トンボと呼ばれる十字状のテストパターン(第1のテストパターン)90を記録媒体Pの四隅に形成する。
レジストローラに傾きがなく、かつ、記録媒体が矩形であると図5(A)に示すように、テストパターンは、媒体搬送方向に直交する線上に形成される(傾き量θ=0)。
レジストローラ9が媒体搬送方向に対して傾きがある場合、図5(B)に示すように、レジストローラ9に記録媒体Pを当て込んでテストパターンを形成するため、レジストローラ9への突き当て面を基準に傾き量θの位置にテストパターンが形成される。
図5(C)は、記録媒体の後側の辺が媒体搬送方向に対して直交していない非矩形の場合である。
記録媒体P2の前側の辺が媒体搬送方向に直交していない場合、かつ、両面に画像を形成する場合、図5(C)に示すように、裏面P2bに形成されるテストパターンは表面P2aのレジストローラ9への突き当て面を基準に傾いて形成される。
第1のテストパターン90の座標は、スキャナ34などの読み取り装置で読み取ることで求められる。読み取り装置は、読み取った各第1のテストパターンの座標値を記録媒体傾き情報算出部35へ出力する。
記録媒体傾き情報算出部35は、座標値から記録媒体傾き量である第1のテストパターンとレジストローラ9との突き当て面との角度(傾き量)θを算出する。算出した傾き量に基づいて補正に用いる傾き情報を算出する。傾き量に基づく傾き情報の算出については後述する。算出した結果を記録媒体傾き情報保持部36に出力し、記録媒体傾き情報保持部36は傾き情報を保持する。
θの値は読み取り装置によって直接角度を測定するものでもよい。
非矩形の記録媒体への画像形成が終わった場合、非矩形用の傾き情報を記録媒体傾き情報保持部36から消去する。
また、レジストローラ9が傾いている場合は、補修作業などでレジストローラ9の組み付けを再設定しない限り傾きは一定であるため、記録媒体傾き情報保持部36で傾き情報を保持し、再設定時に値を更新するようにすればよい。
他に、記録媒体の裁断やセット方向により変化するため、記録媒体傾き情報は、補修作業時や記録媒体の設定条件の設定時、記録媒体の斜行を検知した時など任意のタイミングで算出する。
θの値は各色で共通の値となる。ただし、各色で別々の値を用いて算出してもよい。
次に、傾き情報に基づく画像形成方法を説明する。図5(D)に示すように、傾き情報を用いない場合、記録媒体が搬送方向に対して平行である前提で画像を形成するため、記録媒体の左右側辺に対して平行でなく画像が形成されてしまう(画像領域51)。これを補正するため画像を傾き量θに基づき搬送方向に対してθだけ傾けて記録媒体へ形成する(画像領域52)。
上述した画像領域52となるような画像データは、画像データ補正部32によって入力画像から作成される。画像データ補正部32には、記録媒体傾き情報保持部36から傾き情報、入力画像データ311Y、311C、311M、311Kが画像パス切換部から入力される。
画像データ補正部32に入力される入力画像データ311Y、311C、311M、311Kの座標系を(x,y)と表記し、画像データ補正部32の出力である補正画像データ(321Y、321C、321M、321K)の座標系を(x',y')と表記する。
下記の(式1)に示すように、傾き量θ1に基づき入力画像(x,y)を回転させる補正をして出力画像(x',y')を算出する。
また、両面に画像を形成する場合、表面用の傾き量θ1と裏面用の傾き量θ2に基づく傾き情報を記録媒体傾き情報保持部36に別個に保持しておく。表面時には上述した(式1)に基づいて算出する。続いて、裏面時には傾き量θ2に基づく傾き情報を記録媒体傾き情報保持部36から読み出し、(式1)のθ1をθ2に代えて算出する。これによって、表面と裏面で異なる画像形成を行うことができる。表面と裏面については、データ選択信号によりユーザが指定する。
<第2実施形態>
<画像形成装置の全体構成:ブロック図>
図6は、第2実施形態に係る画像形成装置の全体構成を説明するブロック図である。図6に示す画像形成装置では、図2に示す画像形成装置と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
<画像形成装置の全体構成:ブロック図>
図6は、第2実施形態に係る画像形成装置の全体構成を説明するブロック図である。図6に示す画像形成装置では、図2に示す画像形成装置と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
図6に示すように、画像形成装置101は、走査光学系3と、感光体ドラム1と、中間転写ベルト5と、二次転写装置6と、テストパターン検出部11と、テストパターン生成部30と、画像パス切換部31と、画像データ補正部32と、書込制御部33と、スキャナ34と、記録媒体傾き情報算出部35と、記録媒体傾き情報保持部36と、ジョブ制御部37と、色ずれ量算出部38と、色ずれ量保持部39と、色ずれ量合算部40を含む。
テストパターン検出部11は、中間転写ベルト5上に形成された色ずれ検出用テストパターン(第2のテストパターン)を読み取る。例えば反射形フォトセンサ等である。テストパターン検出部11は、例えば、第2のテストパターンが、図6に示す読取位置Psに来たときにサンプリングするようにタイミング制御される。
色ずれ量算出部38は、理想値とのずれを色ずれ量の変化量として算出する。色ずれ量の変化量は、テストパターン検出部11が出力する検出結果を用いて算出する。また、色ずれ量算出部38は、算出した色ずれ量の変化量と、色ずれ量保持部39に保持されている色ずれ量の変化量(その時点までの色ずれ量の変化量)とを用いて新しい色ずれ量を算出する。なお、色ずれ量の変化量を算出する手順等については後述する。
色ずれ量保持部39は、色ずれ量を色ごとに保持する。色ずれ量保持部39は、色ずれ量算出部38から新しい色ずれ量が得られると、保持している色ずれ量を更新する。これにより、例えば温度変化等により色ずれ量が変動しても、温度変化等に対応した色ずれ量を保持することが可能となる。
色ずれ量合算部40は、色ずれ量保持部39から得られる色ずれ量に基づく補正と記録媒体傾き情報保持部36から得られる傾き情報に基づく補正を合算した補正を行うのに用いる合算情報を算出し、画像データ補正部32へ出力する。色ずれ量に基づく補正と傾き情報に基づく補正を合算した補正の方法については後述する。
ジョブ制御部37により画像を形成する信号が出力された時、合算情報を出力する。
また、合算情報に代えて色ずれ量、傾き情報を出力するでもよい。
画像パス切換部31は、画像形成のための画像データ(y、c、m、kの各色に対応)と、テストパターン生成部30から出力される第2のテストパターン画像データ(TPDy、TPDc、TPDm、TPDk)とを切り換えて出力する。
テストパターン生成部30は、テストパターン画像データの出力を行う。テストパターン出力指示信号を受信すると、第2のテストパターンを生成し、画像パス切換部31に出力する。
テストパターン生成部30は、例えば第2のテストパターンとして、色(例えばY、C、M、K)ごとに異なるテストパターン(TPDy、TPDc、TPDm、TPDk)を生成する。なお、第2のテストパターンは、中間転写ベルト5上に形成される画像の色ずれを検出するために用いられる。
<第2のテストパターンのジョブタイミング>
図7は、ジョブタイミングを説明するためのタイミングチャートの一例である。なお、図7では、例えば、第2のテストパターンのジョブTPが、画像(1)〜(3)が形成されるごとに実行される例が示されている。図7に示す(1)〜(5)の数字は、画像のうち何枚目のジョブかを示している。
図7は、ジョブタイミングを説明するためのタイミングチャートの一例である。なお、図7では、例えば、第2のテストパターンのジョブTPが、画像(1)〜(3)が形成されるごとに実行される例が示されている。図7に示す(1)〜(5)の数字は、画像のうち何枚目のジョブかを示している。
図7(a)は、第2のテストパターンの画像形成のジョブ開始指示信号TP1、TP2、画像の画像形成のジョブ開始指示信号(1)〜(5)を示している。図7(a)に示す各信号の下矢印は、各ジョブの開始時刻を示している。
また、図7(b)〜(e)は、それぞれ中間転写ベルト5上の各点(図6に示す一次転写位置Py、Pc、Pm、Pk)における各色(Y、C、M、K)のジョブタイミングを示している。
例えば、図7(b)は、感光体ドラム1Y上に顕像化された画像が、中間転写ベルト5の一次転写位置Pyで転写されるジョブタイミングを示している。なお、転写のタイミングは、図7(a)に示す画像形成のジョブ開始指示信号TP1から、各部での処理・遅延時間が加算された時間(遅延時間)Tdy後であり、各ジョブの開始時刻は、対応する画像形成のジョブ開始指示信号から同一の遅延時間Tdy後となる。
図7(c)は、同様に、感光体ドラム1C上に顕像化された画像が、中間転写ベルト5の一次転写位置Pcで転写されるジョブタイミングを示している。なお、図7(c)に示すジョブ開始時刻からの遅延時間Tdcは、上述した遅延時間Tdyに、一次転写位置Pyと一次転写位置Pcとの距離と、中間転写ベルト5の線速とに基づき決定される時間差が加わったものになる。
同様に、図7(d)は、一次転写位置Pmでのジョブタイミングを示し、図7(e)は、一次転写位置Pkでのジョブタイミングを示している。
図7(f)は、テストパターン検出部11の読取位置Psを通過する第2のテストパターンの通過タイミングを示している。一次転写位置Pyと読取位置Psとの距離に応じて、ジョブ開始時刻からの第2のテストパターンの通過時間が決まる。
なお、テストパターン検出部11は、誤検出の防止及び省電力のため第2のテストパターンの通過タイミング付近以外動作しないようにしておいてもよい。
図7(g)は、テストパターン検出部11による第2のテストパターンの検出が完了する時刻を示しており、色ずれ量のサンプリング点に相当する。図7(g)に示すジョブ開始時刻からの遅延時間Tdsは、遅延時間Tdyに、一次転写位置Pyと読取位置Psとの距離に第2のテストパターンの長さを加えた距離と、中間転写ベルト5の線速とに基づき決定される時間差が加わったものになる。
なお、色ずれ量の算出時間τ後に新しい色ずれ量に更新される。
したがって、図7(g)に示す色ずれ量の算出時間τ後に出力されるジョブ(図7の例ではTP2以降)に対して、各色とも更新された色ずれ量が参照される。すなわち、遅延時間Tdsに色ずれ量の算出時間τを加えたものが、第2のテストパターンのジョブ開始時刻から色ずれ量の更新までの時間となる。この時間は、例えば、色ずれ量保持値を常にその時点での色ずれ量になるように制御する制御系にとっては無駄な時間となる。
また、図7に示す第2のテストパターンのジョブ間隔Tsが制御系にとってのサンプリング周期となり、上述した無駄な時間(遅延時間Tds+算出時間τ)よりも長くなるよう設定している。色ずれ量の変動は、温度変化が主因となり、比較的遅く(緩やかに変化)、例えば数分間隔で変化していく。
そこで、上述したサンプリング周期(Ts)は、これよりも十分短くすれば良い。例えば第2のテストパターンのジョブ間隔Tsを数秒と設定した場合、毎分60枚の画像形成可能な装置では、数枚に一回の割合で第2のテストパターンを形成していくことになる。図7の例は、3枚に1つの第2のテストパターンが挿入された例である。上述したサンプリングの時間精度は、厳密である必要はない。
図7(h)は、二次転写装置6におけるジョブタイミングを示している。図7(h)に示すタイミングで、記録媒体に通常画像(1)〜(4)が転写される。なお、第2のテストパターンは、二次転写装置6の転写ベルトが離間されるため、記録媒体に転写されることはない。
<第2のテストパターンの形成領域>
図8は、第2のテストパターンの形成領域の一例を示す図である。なお、図8は、中間転写ベルト5を上方から垂直方向に見た図である。中間転写ベルト5の直交方向を画像が形成される際の主走査方向(x軸方向)とし、中間転写ベルト5の移動方向を副走査方向(y軸方向に対して負方向)とする。
図8は、第2のテストパターンの形成領域の一例を示す図である。なお、図8は、中間転写ベルト5を上方から垂直方向に見た図である。中間転写ベルト5の直交方向を画像が形成される際の主走査方向(x軸方向)とし、中間転写ベルト5の移動方向を副走査方向(y軸方向に対して負方向)とする。
テストパターン検出部11は、例えば3箇所に配置され、それぞれ主走査方向に対して一列の位置、例えば配置位置11a、11b、11cに配置される。
図8に示す斜線部は、画像形成領域50−1〜50−4である。画像形成領域50−2〜4は、図7の画像形成のジョブ開始指示信号(1)〜(3)にそれぞれ対応した画像形成領域である。副走査方向の画像形成領域50の間(いわゆる紙間)には、第2のテストパターンを形成する色ずれ検出用テストパターン形成領域51a、51b、51cが示されている。
また、画像形成領域50−4の後方領域には、一定間隔空けた次の色ずれ検出用テストパターン形成領域52a、52b、52cが示されている。この色ずれ検出用テストパターンが形成されるタイミングは、例えば、図7で説明したTP1、TP2のタイミングで形成される。上述した色ずれ検出用テストパターン形成領域の間隔は、厳密に一定距離である必要はなく、紙間に挿入するようジョブが制御されると良い。
上述した色ずれ検出用テストパターン形成領域51a〜51c、52a〜52cは、その主走査方向の位置が、例えばテストパターン検出部11の配置位置11a、11b、11cの位置とそれぞれ一点鎖線a、b、c上で対応している。
なお、第2のテストパターンは、画像形成領域外に形成する場合、中間転写ベルト5のどの位置に形成してもよいが、画像形成領域内でも他の形成される画像を重複しない限りはどの位置に形成してもよい。
例えば中間転写ベルト5の主走査方向両端の形成領域53a、53cに形成し、テストパターン検出部11を配置位置11d、11eに配置すると良い。
これにより、色ずれ検出用テストパターン形成領域を、画像形成領域と副走査方向に排他的に配置する必要がなくなり、更には、テストパターン形成を行う回転位置のタイミングも画像ジョブや紙間に合わせる必要がなくなるため、テストパターン形成位置や間隔を自由に選択することが可能となる。
<第2のテストパターンの構成例>
図9は、第2のテストパターンの構成例を示す図である。なお、図9におけるx軸は主走査方向を示し、y軸が副走査方向を示している。図9に示すように、第2のテストパターンは、例えば主走査方向に平行な直線パターン60と、主走査方向と45度の角をなす斜線パターン61とを一対のパターンとして構成される。また、このパターンは、各色(例えば図9の例ではC、K、Y、M)順に副走査方向に並べた構成とすると良い。
図9は、第2のテストパターンの構成例を示す図である。なお、図9におけるx軸は主走査方向を示し、y軸が副走査方向を示している。図9に示すように、第2のテストパターンは、例えば主走査方向に平行な直線パターン60と、主走査方向と45度の角をなす斜線パターン61とを一対のパターンとして構成される。また、このパターンは、各色(例えば図9の例ではC、K、Y、M)順に副走査方向に並べた構成とすると良い。
上述の第2のテストパターン(点線枠内)を中間転写ベルト5の主走査方向に複数形成(例えば図8の例では、色ずれ検出用テストパターン形成領域51a〜51c、又は52a〜52cの3箇所)し、これを1組の第2のテストパターンとすると良い。
<テストパターン検出部11の構成例>
図10は、テストパターン検出部11の構成を説明するための図である。図10に示すように、テストパターン検出部11は、例えば反射形フォトセンサ等であり、発光部70と受光部71とが一対として構成されている。テストパターン検出部11は、発光部70が、中間転写ベルト5に向かって光を照射し、受光部71が中間転写ベルト5から反射された反射光を受光し、受光した光を電気信号に変換する。
図10は、テストパターン検出部11の構成を説明するための図である。図10に示すように、テストパターン検出部11は、例えば反射形フォトセンサ等であり、発光部70と受光部71とが一対として構成されている。テストパターン検出部11は、発光部70が、中間転写ベルト5に向かって光を照射し、受光部71が中間転写ベルト5から反射された反射光を受光し、受光した光を電気信号に変換する。
例えばテストパターンが、中間転写ベルト5上に形成されていない(トナーが無い)状態では反射光量が強く、テストパターンが形成されている(トナーが存在する)状態では照射光が散乱して、受光部71で受光する反射光量が減る。
そこで、例えば反射光量に予め閾値を設けておくことで、中間転写ベルト5上に形成されているテストパターンの有無を検出することが可能である。
例えば、色ずれ量算出部38は、一定周期でサンプリングを行うA/D変換器等を備え、受光部71から得られる電気信号(センサ出力信号)を、A/D変換器等で変換して信号処理を行う。
これにより、中間転写ベルト上に形成された各テストパターン(例えば直線パターン60等)の中心位置が、センサ位置(テストパターン検出部の位置)を通過した時間を求める。また、各テストパターンが通過した時間と中間転写ベルト5の進行する線速度から各テストパターンの中心位置の距離を測定することが可能となる。
<色ずれ量算出方法>
次に、上述した図9に示す第2のテストパターンの検出結果から色ずれ量を算出する方法を説明する。色ずれの主な成分としては、スキューずれ、副走査方向のレジストずれ(例えば、「マージンずれ」、「オフセットずれ」ともいう)、主走査方向の倍率誤差、主走査方向のレジストずれ等がある。
次に、上述した図9に示す第2のテストパターンの検出結果から色ずれ量を算出する方法を説明する。色ずれの主な成分としては、スキューずれ、副走査方向のレジストずれ(例えば、「マージンずれ」、「オフセットずれ」ともいう)、主走査方向の倍率誤差、主走査方向のレジストずれ等がある。
なお、色ずれ検出用テストパターンから色ずれ量を算出する手法については、例えば特許第3773884号に開示されている手法を用いることができるが、これに限定されるものではなく、他の手法を用いても良い。以下に、例えば基準色ブラック(K)に対する各色(C、M、Y)の色ずれ量の算出方法について説明する。
まず、テストパターン検出部11により測定した第2のテストパターン間の距離を図9に示す第2のテストパターンを用いて定義する。例えば単位はmmとする。基準色Kの直線パターン60Kと対象色(例えばC)の直線パターン60Cとの測定された距離をL1cとして、M、Yも同様にL1m、L1y(未図示)とする。
また、同色の直線パターン60と斜線パターン61との測定された距離をL2とし、添え字にその色を表す。例えばシアン(C)であればL2cとする。
さらに、基準色Kの直線パターン60Kと対象色(例えばC)の直線パターン60Cとの理想的な距離(すなわちテストパターン生成部30が生成するパターン間の距離)をL1refとする。
KとYの直線パターン間の距離も同一でありL1refとし、KとMとの直線パターン間の距離はその倍で2×L1refとする。テストパターン検出部11の位置a、b、cそれぞれで測定される距離はそれぞれ_a、_b、_cを付けて区別する。また、テストパターン検出部11の配置位置11aと配置位置11c間の距離をLacとする。
上述のように、測定された距離を定義すると、色ずれ量の各成分の算出は以下のように表すことが可能である。例えば、各色(C、M、Y)のブラック(K)に対するスキューずれdは、以下の(式2)から得られる。
d(C)=(L1c_c−L1c_a)/Lac
d(M)=(L1m_c−L1m_a)/Lac
d(Y)=(L1y_c−L1y_a)/Lac (式2)
また、各色(C,M,Y)のブラック(K)に対する副走査方向のレジストずれfは、以下の(式3)から得られる。
d(M)=(L1m_c−L1m_a)/Lac
d(Y)=(L1y_c−L1y_a)/Lac (式2)
また、各色(C,M,Y)のブラック(K)に対する副走査方向のレジストずれfは、以下の(式3)から得られる。
f(C)=((0.25・L1c_a+0.5・L1c_b+0.25・L1c_c)−L1ref)・κ
f(M)=((0.25・L1m_a+0.5・L1m_b+0.25・L1m_c)−2・L1ref)・κ
f(Y)=((0.25・L1y_a+0.5・L1y_b+0.25・L1y_c)−L1ref)・κ (式3)
ここで、κは上述したように距離の単位を[mm]から[dot]に変換する係数である。また、各色(C、M、Y)のブラック(K)に対する主走査方向の倍率誤差aは、以下の(式4)から得られる。
f(M)=((0.25・L1m_a+0.5・L1m_b+0.25・L1m_c)−2・L1ref)・κ
f(Y)=((0.25・L1y_a+0.5・L1y_b+0.25・L1y_c)−L1ref)・κ (式3)
ここで、κは上述したように距離の単位を[mm]から[dot]に変換する係数である。また、各色(C、M、Y)のブラック(K)に対する主走査方向の倍率誤差aは、以下の(式4)から得られる。
a(C)=((L2c_c−L2k_c)−(L2c_a−L2k_a))/Lac
a(M)=((L2m_c−L2k_c)−(L2m_a−L2k_a))/Lac
a(Y)=((L2y_c−L2k_c)−(L2y_a−L2k_a))/Lac (式4)
また、各色(C、M、Y)のブラック(K)に対する主走査方向のレジストずれcは、以下の(式5)から得られる。
c(C)=((L2c_a−L2k_a)−Lbd・a(C))・κ
c(M)=((L2m_a−L2k_a)−Lbd・a(M))・κ
c(Y)=((L2y_a−L2k_a)−Lbd・a(Y))・κ (式5)
ここで、Lbdは走査光学系内で色ごとに備えられ、光ビームが通過した際にライン同期信号332を生成する同期検知センサと、テストパターン検出部11aとの距離を示す。Lbd・a(C)の項は主走査方向の同期位置となる同期検知センサから、テストパターン検出部11aまで走査する期間に主走査方向の倍率誤差によって生じる位置ずれをレジストずれから減じて校正する項である。
a(M)=((L2m_c−L2k_c)−(L2m_a−L2k_a))/Lac
a(Y)=((L2y_c−L2k_c)−(L2y_a−L2k_a))/Lac (式4)
また、各色(C、M、Y)のブラック(K)に対する主走査方向のレジストずれcは、以下の(式5)から得られる。
c(C)=((L2c_a−L2k_a)−Lbd・a(C))・κ
c(M)=((L2m_a−L2k_a)−Lbd・a(M))・κ
c(Y)=((L2y_a−L2k_a)−Lbd・a(Y))・κ (式5)
ここで、Lbdは走査光学系内で色ごとに備えられ、光ビームが通過した際にライン同期信号332を生成する同期検知センサと、テストパターン検出部11aとの距離を示す。Lbd・a(C)の項は主走査方向の同期位置となる同期検知センサから、テストパターン検出部11aまで走査する期間に主走査方向の倍率誤差によって生じる位置ずれをレジストずれから減じて校正する項である。
なお、第2のテストパターンを、上述した形成領域53の位置に形成する場合は、(式3)を(式3−1)に変えれば良く、他の各ずれ成分は同一式で求められる。
f(C)=((0.5・L1c_a+0.5・L1c_c)−L1ref)・κ (式3−1)
また、色ずれ検出用テストパターンは、図に示した以外にも様々なパターンが提案されているため、これらのパターンを適用して各種色ずれ量の成分を求めるようにしても良い。
f(C)=((0.5・L1c_a+0.5・L1c_c)−L1ref)・κ (式3−1)
また、色ずれ検出用テストパターンは、図に示した以外にも様々なパターンが提案されているため、これらのパターンを適用して各種色ずれ量の成分を求めるようにしても良い。
<色ずれ量に基づく補正方法>
次に、色ずれ量に基づく補正方法について説明する。画像データ補正部32へ入力される画像(すなわち入力画像データ又は第2のテストパターン)の座標系を(x,y)と表記する。また、補正画像データ311Y,311C,311M,311Kの座標系を(x',y')と表記する。また、中間転写ベルト5上に形成される座標系を(x",y")と表記する。このとき、上述のように算出された各色(Y、C、M)のブラック(K)に対する各成分の色ずれ量を用いて、書込制御部33以降で生じる色ずれは、各色それぞれ(式6)の座標変換で表せる。
次に、色ずれ量に基づく補正方法について説明する。画像データ補正部32へ入力される画像(すなわち入力画像データ又は第2のテストパターン)の座標系を(x,y)と表記する。また、補正画像データ311Y,311C,311M,311Kの座標系を(x',y')と表記する。また、中間転写ベルト5上に形成される座標系を(x",y")と表記する。このとき、上述のように算出された各色(Y、C、M)のブラック(K)に対する各成分の色ずれ量を用いて、書込制御部33以降で生じる色ずれは、各色それぞれ(式6)の座標変換で表せる。
したがって、画像データ補正部32では、色ごとに上記の色ずれ量(g、c、d、f)を用いて、(式6)の行列A(以下適宜、色ずれ変換行列と呼ぶ)の逆行列A−1(以下適宜、色ずれ補正行列と呼ぶ)を求める。また、以下に示す(式7)の座標変換を行い、以下の(式7)に示すように、中間転写ベルト5上に形成される画像の色ずれを補正する。
記録媒体の傾きの補正と色ずれの補正の両方の補正をして画像を形成する場合、下記(式9)のように算出する。
なお、(式11)に示す色ずれ補正行列と回転行列の乗算を予め合算してあるもの(以下適宜、合算行列と呼ぶ)を用いてもよい。
次に、図11を用いて、色ずれ量算出部38により実行される色ずれ量算出処理について説明する。図11は、色ずれ量算出処理の流れを示すフローチャートである。なお、以下のフローは、各色(Y、C、M)において実行される。
図11に示すように、色ずれ量算出部38は、色ずれ量の初期値を設定し(S10)、設定した色ずれ量の初期値を色ずれ量保持部39に保持する。なお、色ずれ量の初期値は、色ずれ量なし(g=1、c=0、d=0、f=0)としたり、前回使用時と同じ使用環境である場合は初回から高画質に画像形成できるように、前使用時の色ずれ量を色ずれ量保持部39に保持させて、色ずれ量の初期値としたりしても良い。
また、色ずれを補正せずに、第2のテストパターンを形成し、形成した第2のテストパターンの検出結果を用いて、上述のように色ずれ量を算出する色ずれ量初期値検出処理で得られた色ずれ量を初期値としてを設定しても良い。なお、第2のテストパターンは複数組形成し、その検出結果の平均を算出し、誤差を平滑化しても良い。
次に、画像データ補正部32は、色ずれ量保持部39の色ずれ量を参照して色ずれ補正行列(逆行列A−1)を求め、補正した第2のテストパターンを中間転写ベルト5上に形成し、テストパターン検出部11により第2のテストパターンを検出(サンプリング)する(S11)。ここで、検出するタイミングは、上述した画像形成のジョブ開始指示信号により定められ、そのタイミングまでは待機状態となる。
次に、色ずれ量算出部38は、S11の処理で得られた検出結果を用いて、上述した(式2)〜(式5)に基づき、色ずれ量の変化値を算出する(S12)。ここで、S11の処理で得られる検出結果は、色ずれ量保持部39で保持されている色ずれ量を用いて補正されたものであるため、S12の処理で算出される色ずれ量は、保持されている色ずれ量からの変化分となる。そこで、例えばn番目の第2のテストパターンにより得られる変化量として添え字nを付け、例えば変化値△a(n)、△c(n)、△d(n)、△f(n)として表す。
次に、色ずれ量算出部38は、S12の処理により得られた変化値△a(n)、△c(n)、△d(n)、△f(n)を用いて、新しい色ずれ量a(n)、c(n)、d(n)、f(n)を算出する(S13)。例えば保持されている色ずれ量(n−1番目のテストパターンにより算出された結果をa(n−1)、c(n−1)、d(n−1)、f(n−1)とする。)に、S13の処理で得られた色ずれ量の変化値をそれぞれ加算して、a(n)=a(n−1)+△a(n)とする。同様に他の成分c(n)、d(n)、f(n)も算出する。
ここで、1組の、第2のテストパターンを用いて算出した色ずれ量には、、第2のテストパターン形成時の誤差や、センサの読取り誤差等が含まれる場合がある。したがって、上述の加算により得られる値が、誤差(ノイズとして作用する)に反応してばらついてしまう場合もある。この誤差(ノイズ)の影響をなくすため、例えば次の(式13)により色ずれ量の変化値に所定の係数を掛けた値を加算して、新しい色ずれ量a(n)、c(n)、d(n)、f(n)を算出しても良い。これによりノイズ成分が平滑化され、高精度な色ずれ量を得ることが可能となる。
a(n)=a(n−1)+Kp・△a(n) (式13)
また、次の(式14)を用いて、いわゆる比例積分型(PI)制御となるように、新しい色ずれ量a(n)、c(n)、d(n)、f(n)を算出しても良い。
a(n)=a(n−1)+Kp・△a(n)+Ki・Σ△a(n) (式14)
なお、他の成分c(n)、d(n)、f(n)も同様に算出することができる。
a(n)=a(n−1)+Kp・△a(n) (式13)
また、次の(式14)を用いて、いわゆる比例積分型(PI)制御となるように、新しい色ずれ量a(n)、c(n)、d(n)、f(n)を算出しても良い。
a(n)=a(n−1)+Kp・△a(n)+Ki・Σ△a(n) (式14)
なお、他の成分c(n)、d(n)、f(n)も同様に算出することができる。
上述した(式14)において、Σ△a(n)は1〜nまでの色ずれ量の変化値△a(n)の積算値、Kpは比例ゲイン係数、Kiは積分ゲイン係数である。比例ゲイン係数Kpと積分ゲイン係数Kiとにより制御帯域が決まり、制御帯域より高周波成分のノイズが制限される。
すなわち、第2のテストパターンを複数組形成して平均値を求める必要がなくなり、1組の短い第2のテストパターンにより、十分に精度良く色ずれ量が求めることが可能となる。また、上述した制御帯域以下の変動に対して追従して色ずれ量を求めることが可能となる。更に、色ずれ量の変化値△a(n)の積算値も反映しているため、定常誤差を低減することが可能となる。
また、上述した制御帯域は、温度変化等の緩やかな変動に対して追従するように色ずれ量を求めれば良い。したがって、例えばサンプリング周期を数秒間隔とすれば、制御帯域はサンプリング周期の数十分の1〜数百分の1で良く、こうなるように比例ゲイン係数Kp及び積分ゲイン係数Kiを決めれば良い。
また、a、c、d、fの各要素に要求される制御帯域が異なる場合(例えば温度変化に敏感な要素等)は、各要素に対する比例ゲイン係数Kp、積分ゲイン係数Kiのみ変えても良い。また、各要素に対する比例ゲイン係数Kp、積分ゲイン係数Kiを変えて制御帯域を互いに異なるようにして、各要素の色ずれの補正が互いに干渉しないようにしても良い。
次に、色ずれ量保持部39により記録されている色ずれ量(色ずれ量の保持値)をS13の処理で得られた新しい色ずれ量a(n)、c(n)、d(n)、f(n)に更新する(S14)。
次に、処理は終了か否か判断(S15)し、画像形成処理が終了している等により処理が終了したと判断した場合には(S15において、YES)、処理を終了する。また、画像形成処理が継続している等により、処理は終了していないと判断した場合(S15において、NO)、S11の処理に戻り、更新された色ずれ量を用いて補正された第2のテストパターンを形成し、この第2のテストパターンを検出する。
上述した色ずれ量算出処理により、色ずれ量を更新していくことで、経時変化にも追従してその時点での色ずれ量を算出し、通常画像はこの色ずれ量に基づき補正されるため、常時色ずれが補正された画像を形成することが可能となる。
なお、上述した色ずれ量の各成分うち、主走査方向のレジストずれ、副走査方向のレジストずれは、書込制御部33の主走査同期信号の遅延又は副走査同期信号のライン単位の遅延により補正しても良い。したがって、これらの成分の色ずれ量の整数部は書込制御部33へ出力して(図6の色ずれ量算出部38からの点線で示す)、それぞれの同期信号の遅延制御を行い、小数部のみ色ずれ量保持部39に記録して画像データ補正部32により補正しても良い。
<他の色ずれ量算出処理>
次に、図12を用いて、色ずれ量算出部38により実行される他の色ずれ量算出処理について説明する。図12は、他の色ずれ量算出処理の流れを示すフローチャートである。
次に、図12を用いて、色ずれ量算出部38により実行される他の色ずれ量算出処理について説明する。図12は、他の色ずれ量算出処理の流れを示すフローチャートである。
図12に示すフローチャートは、図11のフローチャートと比較してS23の処理が加わった点が異なる。したがって、図12のS20〜S22の処理は、図11のS10〜S12の処理と同一の処理であり、図12のS24〜S26の処理は、図11のS13〜S15の処理と同一の処理であるため、ここでの説明は省略する。
図12に示すように、S22の処理で算出された色ずれ量の変化値△a(n)、△c(n)、△d(n)、△f(n)が、予め設定された所定範囲内に含まれるか否か判定する(S23)。
所定範囲内に含まれる場合(S23において、YES)には、S24の処理に進み、所定範囲内に含まれない場合(S23において、NO)には、検出エラーとして色ずれ量の変化値を反映させることなく、S21の処理に戻る。この場合には、例えば上述した加算も行わない。
例えば中間転写ベルト5に傷等がある場合には、そこを通過した時のテストパターン検出部11による検出結果が異常値を示したり、第2のテストパターンの形成領域付近の傷により算出される色ずれ量の変化値が実際とは異なる値を示したりする場合がある。
そこで、S23の処理を設けて、S24の処理の色ずれ量の算出に反映しないようにすることで異常値により制御系が乱されることなく安定して色ずれ量を求めることが可能となる。なお、定期的に短時間で色ずれ量の変化値を検出する場合には、色ずれ量の変化値は通常大きくない。したがって、S23の処理では、異常の判定値を小さめ(例えば数十ミクロン等)に設定することで、傷等による異常値を容易に判別することが可能となる。
また、1つの要素において異常値が検出された場合には、別の要素においても傷等の影響を受け、正常な色ずれ量の変化値が検出できない場合もある。したがって、1つの要素において異常値が検出された場合は、他の要素の色ずれ量の算出及び更新を行わないようにしても良い。
<画像形成のジョブ開始指示>
次に、図13を用いて、上述した書込制御部33による画像形成のジョブ開始指示について説明する。図13は、ジョブ制御部の画像形成のジョブ開始指示の流れを示すフローチャートである。
次に、図13を用いて、上述した書込制御部33による画像形成のジョブ開始指示について説明する。図13は、ジョブ制御部の画像形成のジョブ開始指示の流れを示すフローチャートである。
図13に示すように、書込制御部33は第2のテストパターンの生成要求ありか否かを判別する(S30)。第2のテストパターンの生成要求ありと判断した場合には(S30において、YES)、画像形成のジョブ開始指示信号を出力し、第2のテストパターンの出力指示信号を出力する(S31)。
なお、第2のテストパターンの生成要求は、書込制御部33内に別途、前回の第2のテストパターン出力指示から所定の時間(図7におけるTs)経つと生成要求信号を出力するルーチンを持ち行われる。
次に、第2のテストパターンの出力時間に相当する時間(図7におけるTtp)だけ待機して(S32)、待機の間、他のジョブが出力されないように制御した後、処理を終了する。
一方、書込制御部33は、第2のテストパターンの生成要求なしと判断した場合(S30において、NO)、画像形成要求がありか否か判断する(S33)。画像形成要求ありと判断した場合(S33において、YES)、画像形成のジョブ開始指示信号を出力し、画像データ転送要求を行う(S34)。画像形成要求がないと判断した場合(S33において、NO)、S30の処理に戻る。
次に、画像データの出力時間に相当する時間(図7におけるTprint、画像形成する記録媒体サイズにより異なる)だけ待機し(S35)、待機の間、他のジョブが出力されないように制御した後、処理を終了する。
上述した処理の流れにより、第2のテストパターン及び通常画像の画像形成のジョブ開始指示を行うことにより、第2のテストパターンが通常画像の画像領域に重なることなく、定期的に形成することが可能となる。
なお、前述した図6の画像形成装置100、後述する図15の画像形成装置102においても同様の流れである。
<ハードウェア構成>
次に、上述した画像形成装置101が有する色ずれ量算出部38、色ずれ量保持部39、色ずれ量合算部40、書込制御部33等として機能させるためのプログラム等を実行するハードウェア構成の一例について説明する。
次に、上述した画像形成装置101が有する色ずれ量算出部38、色ずれ量保持部39、色ずれ量合算部40、書込制御部33等として機能させるためのプログラム等を実行するハードウェア構成の一例について説明する。
図14は、各部を機能させるためのプログラムを実行するハードウェア構成図である。
A/D変換器80は、テストパターン検出部11から得られた信号(センサ出力)を、ディジタルデータへ変換する。A/D変換器80は、I/O(入出力)ポート84と接続される。なお、A/D変換器80は、フィルタ処理等の信号処理を行う信号処理部やバッファメモリ等を介してI/Oポート84と接続されても良い。
I/Oポート84は、A/D変換器80及び外部ブロック等と接続され、CPU81との入出力信号のやり取りを行う。また、画像形成要求信号の入力や画像形成のジョブ開始指示信号の出力、画像データ補正部32への色ずれ量の更新等は、I/Oポート84を介して行われる。
なお、上述した外部から得られる傾き情報は、I/Oポート84を介して入手し、I/Oポート84を介して記録媒体傾き情報保持部36に設定、保持される。
CPU81は、I/Oポート84を介して外部との入出力を行い、上述した色ずれ量の算出や、ジョブ開始制御等の処理を実行する。また、CPU81は、メモリバス85を介してRAM82及びROM83と接続される。ROM83には、色ずれ量を算出するためのプログラムや各種プログラムが格納されている。
なお、前述した図6の画像形成装置100、後述する図15の画像形成装置102においても同様の構成である。
<第3実施形態>
<画像形成装置の全体構成:ブロック図>
図15は、第3実施形態に係る画像形成装置の全体構成を説明するブロック図である。図15に示す画像形成装置では、図6に示す画像形成装置と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
<画像形成装置の全体構成:ブロック図>
図15は、第3実施形態に係る画像形成装置の全体構成を説明するブロック図である。図15に示す画像形成装置では、図6に示す画像形成装置と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
図15に示すように、画像形成装置102は、走査光学系3と、感光体ドラム1と、中間転写ベルト5と、二次転写装置6と、テストパターン検出部11と、テストパターン生成部30と、画像パス切換部31と、画像データ補正部32と、書込制御部33と、スキャナ34と、記録媒体傾き情報算出部35と、記録媒体傾き情報保持部36と、ジョブ制御部37と、色ずれ量算出部38と、非線形特性データ保持部41と、線形特性データ保持部42と、色ずれ量特性合算部43を含む。
第3実施形態が第2実施形態と異なる点は、色ずれ量の特性データを要因(成分)ごとに区分している点である。すなわち、第3実施形態では、色ずれ量の特性データが、線形な特性を示す要因に対応する線形特性データと、非線形な特性を示す要因に対応する非線形特性データとに区分され、別々に保持される。
色ずれ量算出部38は、第2のテストパターンの検出結果から理想値とのずれを色ずれ量の変化量として算出すると、この色ずれ量の変化量とその時点までの色ずれ量の変化量とを用いて、色ずれ量の線形特性成分(線形特性データ)を算出する。
非線形特性データ保持部41は、予め取得した色ごとの色ずれ量の非線形特性成分を保持する。なお、上述した色ずれ量の線形特性、又は非線形特性の成分データの詳細については後述する。
線形特性データ保持部42は、色ずれ量算出部38で算出された色ごとの色ずれ量の線形特性成分を保持する。
色ずれ量特性合算部43は、線形特性データ保持部42から得られる色ずれ量の線形特性成分と、非線形特性データ保持部41から得られる非線形特性成分とを加算し、色ずれ量の特性データを算出する。次に、色ずれ量特性合算部43は、算出した色ずれ量の特性データに基づく補正と傾き情報に基づく補正を合算した補正を行うのに用いる合算情報を算出し、画像データ補正部32へ出力する。
ジョブ制御部37により画像を形成する信号が出力された時、合算情報を出力する。
また、合算情報に代えて色ずれ量、特性データ、傾き情報を出力するでもよい。
<非線形成分>
図16は、色ずれの他の要因を説明するための図である。図16(A)は、光学系の精度ずれ等に起因した主査曲がり(ボウ)の一例を示す図であり、図16(B)は、主走査方向に高次(3次以上)の成分を持った曲がり特性の一例を示す図である。
図16は、色ずれの他の要因を説明するための図である。図16(A)は、光学系の精度ずれ等に起因した主査曲がり(ボウ)の一例を示す図であり、図16(B)は、主走査方向に高次(3次以上)の成分を持った曲がり特性の一例を示す図である。
図16(A)及び図16(B)に示すように、色ずれの要因としては、主走査方向や副走査方向の距離に関して線形特性を示す線形成分だけでなく、当該距離に関して非線形特性を示す非線形成分も含まれる。なお、図16(A)及び図16(B)の例は、いずれも主走査曲がりとして説明する。
さらに、非線形特性を示す色ずれ要因として、主にf−θレンズの精度ずれに起因して、感光体ドラム上での主走査方向の走査速度が均一でなく、主走査位置によって速度に偏差が生じ、形成される画像が主走査倍率の部分倍率が異なる倍率偏差もある。
本実施形態では、上述した非線形成分の色ずれを補正するとともに、上述した記録媒体の傾きに合わせて画像を形成する。
<色ずれ量の特性データ>
図17は、非線形成分の色ずれ量の特性データを説明するための図である。図17(A)は、主走査位置xに対する主走査方向の位置ずれ(色ずれ)特性△xの一例を示し、図17(B)は、主走査位置xに対する副走査方向の位置ずれ特性△yの一例を示している。
図17は、非線形成分の色ずれ量の特性データを説明するための図である。図17(A)は、主走査位置xに対する主走査方向の位置ずれ(色ずれ)特性△xの一例を示し、図17(B)は、主走査位置xに対する副走査方向の位置ずれ特性△yの一例を示している。
なお、ずれ特性△xは、例えば主走査方向の部分倍率偏差に起因し、ずれ特性△yは、例えば主走査まがり(ボウ)に起因する。
図17(A)〜図17(B)において、ずれ特性△x(x)、ずれ特性△y(x)をそれぞれ多項式で近似すると次式のように表せる。
△x(x)=α0+α1・x+α2・x2+α3・x3+・・・ (式15)
△y(x)=β0+β1・x+β2・x2+β3・x3+・・・ (式16)
(式15)及び(式16)において、それぞれ0次と1次の項が線形性を表し、2次以降の高次成分が非線形性特性を表す。これらの非線形特性を示す2次以降の高次成分の和をそれぞれ関数f(x)、g(x)とおくと、(式15)及び(式16)は次式のようになる。
△y(x)=β0+β1・x+β2・x2+β3・x3+・・・ (式16)
(式15)及び(式16)において、それぞれ0次と1次の項が線形性を表し、2次以降の高次成分が非線形性特性を表す。これらの非線形特性を示す2次以降の高次成分の和をそれぞれ関数f(x)、g(x)とおくと、(式15)及び(式16)は次式のようになる。
△x(x)=α0+α1・x+f(x) (式15−1)
△y(x)=β0+β1・x+g(x) (式16−1)
また、(式15)、(式15−1)における0次の係数α0は、主走査レジストずれ(マージンずれ)を意味し、1次の係数α1は、主走査全体倍率ずれを意味する。同様に、(式16)(式16−1)における0次の係数β0は、副走査レジストずれ(マージンずれ)を意味し、1次の係数β1はスキューずれを意味する。
△y(x)=β0+β1・x+g(x) (式16−1)
また、(式15)、(式15−1)における0次の係数α0は、主走査レジストずれ(マージンずれ)を意味し、1次の係数α1は、主走査全体倍率ずれを意味する。同様に、(式16)(式16−1)における0次の係数β0は、副走査レジストずれ(マージンずれ)を意味し、1次の係数β1はスキューずれを意味する。
また、図17(C)は、主走査方向の位置ずれの非線形特性を示す関数f(x)を示し、図17(D)は、副走査方向の位置ずれの非線形特性を示す関数g(x)を示している。
上述したように、例えば装置内の温度の変化等により光学系や支持部材等に変形が生じて、色ずれ量が経時的に変化することがある。上述した(式15)、(式15−1)、(式16)、(式16−1)のうち、どの係数が温度変化等による変動量が大きいかは、光学系等の構成(各構成要素や支持部材の材質等を含む)により異なる。
本実施形態は、例えば線形特性要因に区分される要因(上式のα0、α1、β0、β1の項)の温度変化に対する変動量が大きく、非線形特性要因に区分される要因(上式のf(x)、g(x))の温度変化に対する変動量がほとんどない(色ずれ許容値に対して十分小さい)場合に好適な形態となっている。
図17(E)は、温度変化により主走査方向の色ずれ量の線形成分が変化した例を示し、図17(F)は、温度変化により副走査方向の色ずれ量の線形成分が変化した例を示す。上述した式の係数α0、α1、β0、β1が大きく変動し、それぞれ変動後をα0'、α1'、β0'、β1'としている。なお、非線形特性f(x)、g(x)は、変化しないものとする。
また、図17(G)は、非線形特性f(x)を折線近似したf'(x)を示し、図17(H)は、非線形特性g(x)を折線近似したg'(x)を示している。図17(G)及び図17(H)の例は、例えば主走査方向に等間隔に8つの領域に分割され、各領域において非線形特性を直線の折線近似とした例が示されている。このような場合、画像データの補正算出が簡便化される。
図17(G)及び図17(H)に示すように、非線形特性f(x)、g(x)とも同一の領域で分割することにより、後述する色ずれ変換行列の領域数を少なくすることが可能となり、補正算出が簡便となる。折線近似の精度を上げるためには、領域数を増やせば良い。
なお、上述した領域間隔は等間隔とする必要はなく、例えば非線形特性を示す曲線の極大・極小点が領域の境界となるようにして、非線形特性の曲線と折線近似線との差が少なくなるようにすると良い。
図17(G)の主走査方向のずれ、非線形特性(折線近似)の各領域の傾きは、主走査部分倍率の全体倍率からの偏差となる。したがって、この傾きを△a(i)(iは領域番号)とすると、各領域の主走査部分倍率は、主走査全体倍率ずれα1に各領域の傾き△a(i)を加算した値となる。
また、主走査レジストずれ(マージンずれ)α0に、各領域の始点におけるオフセット(これを△c(i)(iは領域番号)とする)を加算すると、各領域の主走査レジストずれとなる。
同様に、図17(H)の副走査方向のずれ、非線形特性(折線近似)の各領域の傾きは、各領域における全体スキューずれからの偏差となる。したがって、この傾きを△d(i)(iは領域番号)とすると、各領域のスキューずれは、全体スキューずれβ1に各領域の傾き△d(i)を加算した値となる。
また、副走査レジストずれ(マージンずれ)β0に、各領域の始点におけるオフセット(△f(i)(iは領域番号)とする)を加算すると、各領域の副走査レジストずれとなる。
上述した線形特性要因に区分される要因、スキューずれ、副走査方向のレジストずれ(マージンずれ、オフセットずれともいう)、主走査方向の全体倍率ずれ、主走査方向のレジストずれの各要因(成分)の色ずれ量の算出方法は、上述した通りであり、図9に示す色ずれ検出用テストパターンの検出結果から算出される。
次に、非線形特性要因に区分される要因、すなわち、上述したf(x)、g(x)、又は折線近似線を算出する方法を説明する。この非線形特性は、製造時やユニットの交換、サービスマンやユーザによるメンテナンス等の任意のタイミングで取得する。例えば、図18に示すテストパターンを画像形成してスキャナ等の画像読取装置で読み取り、読み取った画像データから非線形特性を取得する。
なお、画像読取装置は、外部の装置であっても良いし、内部に備えられたものでも良い。
また、画像読取装置は、中間転写ベルトに形成されたテストパターンを読み取るものでも良く、その場合には、記録媒体に二次転写する必要はなくなる。
<非線形特性を取得するためのテストパターン>
図18は、非線形特性を取得するために画像形成されるテストパターンを示す図である。図18(A)は、中間転写ベルト又は記録媒体に形成される非線形特性検出用テストパターンの配置位置の一例を示し、図18(B)は、図18(A)に示すテストパターンを拡大して示している。
図18は、非線形特性を取得するために画像形成されるテストパターンを示す図である。図18(A)は、中間転写ベルト又は記録媒体に形成される非線形特性検出用テストパターンの配置位置の一例を示し、図18(B)は、図18(A)に示すテストパターンを拡大して示している。
図18(A)の例では、例えば十字状のテストパターン92(第3のテストパターン)が、主走査方向(x)に13個、副走査方向(y)に9個、等間隔に配置されている。なお、第3のテストパターン92の個数はこの限りではなく、第3のテストパターン92の配置は等間隔でなくても良い。
図18(B)に示すように、第3のテストパターン92は、具体的には、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの各色L字型のパターン(それぞれ92C、92M、92Y、92K)が、主走査方向にPx分、副走査方向にPy分、離れて配置されている。
本実施形態では、第3のテストパターン92を画像形成し、読み取った画像データから、主走査位置j、副走査位置kのそれぞれの位置に配置される第3のテストパターン92のうち、各色のL字形状のパターンの頂点(主副直線の交点)を求める。
また、理想値Px又はPyからのずれを計測して、その付近での色ずれ量を求める。ここで、主走査位置j、副走査位置kにおける色ずれ量を、例えば△xjk(主走査方向ずれ)、△yjk(副走査方向ずれ)とする。
図18(A)の例では、例えば主走査方向に13個、副走査方向に9個形成された第3のテストパターン92のそれぞれについて色ずれ量を求める。
例えば、主走査方向に非線形特性を持つ例について説明すると、主走査位置jごとに、副走査方向(k=1〜9)における主走査方向ずれ△x、副走査方向ずれ△yから平均を取り、これを△xj(主走査方向ずれ)、△yj(副走査方向ずれ)とする。このようにして、例えばノイズ成分や検出誤差等をキャンセルするようにする。
これにより、例えば主走査位置jに対する色ずれ量(△xj、△yj)が得られる。これをプロットした例が、上述した図17の(A)、図17(B)に相当する。主走査位置jは実際の距離xに換算する。
上述したように、主走査位置jに対する色ずれ量(△xj、△yj)から0次成分と1次成分を引いたものが非線形特性である。したがって、求めた色ずれ量(△xj、△yj)の近似直線から0次成分と1次成分とを引くことにより、f(x)、g(x)が得られる。
更に、上述したように、非線形特性f(x)、g(x)の折線近似線を求めても良い。例えば、主走査方向に分割する領域数を14(主走査方向のテストパターン数13に1を加えたもの)とする。ここで、j=1〜13における各色ずれ量(△xj、△yj)を結び、これらの近似直線を引いた値を△xj'、△yj'とすると、これらを結んだ線が折線近似線f'(x)、g'(x)として得られる。
例えば、領域(1)の主走査部分倍率の全体倍率からの偏差△a(1)は、(△x2'−△x1')/Lx(Lxは、例えばj=1と2に配置するテストパターン間の距離)となる。このように、各領域(i)で、領域の始点位置xと、始点でのオフセット△c(i)及び△f(i)、その領域の傾き△a(i)及び△d(i)を求めるように算出する。また、この算出結果を、色ずれ量の非線形成分データとして、非線形特性データ保持部41に保持する。
なお、主走査方向に分割する領域数は、主走査方向パターン数に一致させずに間引いて、より簡単にしても良く、パターン数を増やすことで、より折線近似線の精度を上げるようにしても良い。
上述した第3のテストパターン92の画像形成時には、画像データ補正部32において画像を補正せずに、上述のように求めた非線形特性をそのまま特性データとして、非線形特性データ保持部41に保持すれば良い。また、画像データ補正部32において、その時点で保持している色ずれ量に応じて補正するようにして第3のテストパターン92を画像形成する。上述のように求めた非線形特性は、保持してある特性データからの差分であるので、これを加算して非線形特性データ保持部41に更新して保持しても良い。
なお、上述したように主走査方向に非線形特性を持ち、これを主走査方向に分割した領域で折線近似線により表すとき、上述した(式6)に示す色ずれ変換行列Aを領域ごとに求め、領域ごとにこの逆行列を求めて座標変換を行うようにしても良い。このような場合、上述した主走査曲がり(ボウ)や、主走査部分倍率偏差等の非線形性特性を示す色ずれ要因に対しても、精度良く補正することが可能となる。
すなわち、各領域の色ずれ変換行列をAiとして、行列の要素を次の(式17)のように定義すると、各要素は下記(式18)の4つの式として表せる。また、変換する画像の主走査座標xに応じて、対応する領域の色ずれ変換行列Aiを選択し、この逆行列により座標変換を行うようにする。
ci=c+△c(i)
di=d+△d(i)
fi=f+△f(i) (式18)
ここでg,c,d,fは、上述した(式2)〜(式5)により得られる値である。また、△a(i)、△c(i)、△d(i)、△f(i)は、主走査方向ずれ及び副走査方向ずれの非線形特性(折線近似線)の各領域に対応するオフセットと傾きである。
上述したように、これらの特性、すなわち各領域の色ずれ変換行列は、温度変動とともに変化する。したがって、上述した図11のフローチャートと同様に、色ずれ量算出部38において各領域の色ずれ量を算出し、色ずれ量を更新すれば、経時変化にも追従して常にその時点での色ずれ量が求められ、それを保持することが可能となる。
更に、温度変動による変化の少ない非線形特性が予め取得されているため、これを加算した色ずれ量を用いて通常画像は補正されるため、常時色ずれ補正された画像を形成することが可能となる。
なお、色ずれ量の算出は、上述した図12によるフローチャートで適宜変更しても良い。すなわち、S23の処理において、S22の処理で算出された色ずれ量の変化値のうち、何れの領域の1つでも所定範囲外であれば検出エラーとして色ずれ算出に色ずれ量の変化値を反映させることなく、S21の処理に戻る。これにより、例えば傷等による異常値は容易に判別でき、色ずれ量が正確に算出することが可能となる。
次に、媒体搬送方向の直交方向に対してレジストローラ9が傾いている場合の補正や非矩形の記録媒体Pを用いた場合の補正を行う場合、記録媒体傾き情報保持部36から傾き量θ1を読み出し、θ1だけ画像を回転させる。この場合、上述の各領域の色ずれ変換行列Ai(式17)の逆行列Ai-1を、実施例2の(式9)のA-1に代えて、同様に算出することができる。
また、両面に画像を形成する場合、記録媒体Pの表面用と裏面用で傾き情報を、記録媒体傾き情報保持部36に別個に保持しておき、裏面時には裏面用の傾き量θ2に基づく傾き情報を記録媒体傾き情報保持部36から読み出し、実施例2の回転行列(式10)を(式10−1)に代えて(式9)で、上述と同様にAi-1を用いて算出する。これによって、表面と裏面で別の傾きに対応して画像を形成することができる。
よって、画像形成の傾きと、色ずれ(線形特性)及び色ずれの非線形特性を補正することができる。
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
1 感光体ドラム
2 帯電装置
3 走査光学装置
4 現像装置
5 中間転写ベルト
6 二次転写装置
7 定着装置
8 給紙カセット
9 レジストローラ
10 媒体搬送路
11 テストパターン検出部
30 テストパターン生成部
31 画像パス切換部
32 画像データ補正部
33 書込制御部
34 スキャナ
35 記録媒体傾き情報算出部
36 記録媒体傾き情報保持部
37 ジョブ制御部
38 色ずれ量算出部
39 色ずれ量保持部
40 色ずれ量合算部
41 非線形特性データ保持部
42 線形特性データ保持部
43 色ずれ量特性合算部
50、51、52 画像形成領域
60 直線パターン
61 斜線パターン
70 発光部
71 受光部
80 A/D変換器
81 CPU
82 RAM
83 ROM
84 I/Oポート
85 メモリバス
90 傾き情報用テストパターン(第1のテストパターン)
92 非線形特性用テストパターン(第3のテストパターン)
100、101、102 画像形成装置
2 帯電装置
3 走査光学装置
4 現像装置
5 中間転写ベルト
6 二次転写装置
7 定着装置
8 給紙カセット
9 レジストローラ
10 媒体搬送路
11 テストパターン検出部
30 テストパターン生成部
31 画像パス切換部
32 画像データ補正部
33 書込制御部
34 スキャナ
35 記録媒体傾き情報算出部
36 記録媒体傾き情報保持部
37 ジョブ制御部
38 色ずれ量算出部
39 色ずれ量保持部
40 色ずれ量合算部
41 非線形特性データ保持部
42 線形特性データ保持部
43 色ずれ量特性合算部
50、51、52 画像形成領域
60 直線パターン
61 斜線パターン
70 発光部
71 受光部
80 A/D変換器
81 CPU
82 RAM
83 ROM
84 I/Oポート
85 メモリバス
90 傾き情報用テストパターン(第1のテストパターン)
92 非線形特性用テストパターン(第3のテストパターン)
100、101、102 画像形成装置
Claims (9)
- 記録媒体に関する傾き情報を保持する記録媒体傾き情報保持手段と、
記録媒体の画像形成領域に前記傾き情報に基づいて補正した画像を形成する画像形成手段を
有する画像形成装置。 - 記録媒体傾き情報算出手段を有し、
前記記録媒体傾き情報算出手段は、第1のテストパターンの座標値を読み取り、前記座標値から媒体搬送方向に対する傾き量を算出し、前記傾き量から前記傾き情報を算出する請求項1の画像形成装置。 - 前記画像形成手段は、
記録媒体の表面と裏面に画像形成を行い、かつ、前記記録媒体の前側の辺または後側の辺が媒体搬送方向に対して直交しない辺である場合、
または記録媒体の表面と裏面に画像形成を行い、かつ、前記記録媒体の斜行を検知した場合、
前記記録媒体の表面と裏面で異なる傾き情報に基づいて補正した画像を形成する請求項1または2の画像形成装置。 - 第2のテストパターンから色ずれ量を算出する色ずれ量算出手段と、
前記傾き情報に基づく補正と、前記算出した色ずれ量に基づく補正を合算した補正を行う合算情報を算出する色ずれ量合算手段と、
前記合算情報に基づいて補正した画像を形成する画像形成手段を
有する請求項2または3の画像形成装置。 - 前記第2のテストパターンは、
前記画像形成領域の副走査方向側に形成する請求項4の画像形成装置。 - 前記第2のテストパターンは、
前記画像形成領域の主走査方向側に形成する請求項4の画像形成装置。 - 前記傾き情報に基づく補正と、第3のテストパターンから算出した色ずれ量の非線形成分に基づく補正を合算した補正を行う合算情報を算出する色ずれ量特性合算手段と、
前記画像形成手段は、
前記合算情報に基づいて補正した画像を形成する請求項1乃至3の画像形成装置。 - 前記傾き情報に基づく補正と、前記色ずれ量の線形成分に基づく補正と、前記色ずれ量の非線形成分に基づく補正を合算した補正を行う合算情報を算出する色ずれ量特性合算手段と、
前記画像形成手段は、
前記合算情報に基づいて補正した画像を形成する請求項1乃至3の画像形成装置。 - 記録媒体に関する傾き情報を保持する記録媒体傾き情報保持手順と、
記録媒体の画像形成領域に前記傾き情報に基づいて補正した画像を形成する画像形成手順を
有する画像形成方法。
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