JP2005173261A - 画像形成装置及び画像調整方法、画像調整プログラム、記憶媒体 - Google Patents

画像形成装置及び画像調整方法、画像調整プログラム、記憶媒体 Download PDF

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Abstract

【課題】 スキャナなどの画像を読み取る手段を必要とせず、簡易に、しかも高精度で各部の調整を自動的に行うことができる画像形成装置と、その画像形成装置における画像調整方法を提供する。
【解決手段】 画像形成部1において用紙上に特定パターンを形成し、斜行調整部20で斜行を調整後、用紙上に形成された特定パターンと用紙端との距離を測定部4で測定する。それぞれの測定対象箇所の距離が求められたら、その距離と基準値を比較し、その結果から、基準値からのずれが許容範囲を超えていれば、設定値算出部5において補正量を算出し、画像形成部1の各部を調整するための設定値を求めて記憶部3に記憶させる。画像を形成する際に調整機構2が記憶部3が記憶する設定値を読み出し、その設定値に従って画像形成部1の各部を調整する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、画像形成に起因する画像形状の不良や画像形成位置の不良を検出し、自動で補正を行って高精度に画像を形成するための技術に関するものである。
従来、プリンタの画像形成位置及び画像形状(以下アライメントと呼ぶ)は、部品形状のばらつき、取り付け位置のばらつき等により調整が必要となる。調整を行う際には、調整用の画像データを出力し、特定の位置を定規による目測またはスキャナ等の画像読み取り装置にて検出し、基準とのずれ量から補正量を求め、各調整機構へ補正値をフィードバックする方法などが取られる。調整項目として、用紙に対する主走査、副走査方向の画像位置(レジずれ)、画像の傾き(スキュー)、画像の倍率(倍率不良、左右差(平行度不良))などがある。また近年では中間転写体(IBTベルト)を用いた画像形成装置が登場し、用紙とベルトの進行方向の違い等により、画像自身の歪み(回転(平行度不良)、斜行(直角度不良))が発生し、画像形状の調整を行う必要も出てきた。近年の印刷品質向上への要求により調整状態も高い精度が求められるようになってきている。
図18は、画像形成位置、形状不良の一例の説明図である。ここでは図18(A)に示す画像が正規のオリジナル画像であるとする。このとき、図18(B)に示すように、IN−OUT伸縮差によって左右差が生じる。また、図18(C)に示すように大きさが異なってしまう画像倍率不良がある。この例では縮小された不良の例を示しているが、逆に大きくなる不良もある。図18(D)に示す例は、画像形成途中で用紙が回転してしまうことによって発生する平行度不良である。水平線の角度が次第に大きくなっている。図18(E)に示す例は、用紙の斜行による直角度不良の例である。直交する線分が斜めに交差している。図18(F)に示す例では、スキューにより用紙が斜めになったまま搬送され、画像が形成されたために発生するスキューずれの例である。また図18(G)は、用紙に対してずれた位置に画像が形成されたレジずれの例である。もちろん、図18に示さない種々の不良も存在する。
これらの画像形成不良について、その要因を述べる。まず、図18(G)に示したレジずれは、副走査方向に関しては主に転写時における画像と用紙の到達タイミング差による。レジロールで用紙を一旦止め、画像に合わせて再給紙する場合は、用紙の停止位置のばらつきや、モータ起動タイミングのばらつき、ロールのすべりなどの影響を受ける。主走査方向に関しては転写時の用紙の主走査方向の位置、用紙のスキューなどが影響する。また、図18(F)に示すスキューずれや、図18(E)に示す直角度不良は、転写ポイントへの用紙の突入角度の影響が大きい。また、中間転写ベルトを使用している装置の場合は、その中間転写ベルトと用紙の進行方向の違いによる斜行が発生する。図18(D)に示す平行度不良や図18(B)に示す左右差は、転写時のIn−Outニップバランス差により用紙の回転が起こり、そのために画像が台形あるいは扇形に変形するものである。図18(C)に示す画像倍率不良は、定着工程における用紙の伸縮に伴う画像の変形により発生する。また、定着時In−Outのニップバランスが崩れると、用紙の左右伸縮差が生じることもある。あるいは転写時の画像と用紙の速度差に起因して副走査方向の画像長さが伸縮する。
このような画像形成不良に対し、それぞれの原因に対応した調整を行うことによって、それぞれの不良を解消することが可能である。図19は、各部の調整方法の一例の説明図である。図中、81は用紙、82はレジロール、83は転写体、84は用紙ガイド、85は転写ロール、86はバックアップロールである。例えば副走査方向のレジずれの補正を行うには、図19(A)に示すように、レジロール82から用紙81が給紙されるタイミングを補正することによって、転写体83により画像が転写される転写ポイントに用紙81が到達するタイミングを調整することができる。あるいは、図19(B)に示すように、画像を書き出す際の副走査方向の書き出しポイントをずらすことによって、副走査方向に画像をずらして調整することもできる。主走査方向のレジずれを補正する場合には、図19(C)に示すように、用紙の位置を補正するか、あるいは図19(D)に示すように、画像を書き出す際の主走査方向の書き出しポイントをずらすことによって、行うことができる。
スキューの調整は、例えば図19(E)に示すように、用紙の搬送路に設けられた用紙ガイド84を傾けることで行うことができる。倍率の調整は、図19(F)に示すようにビデオクロックの周波数を変更したり、あるいは、用紙搬送速度の変更などが知られている。またIBTベルトによる画像のゆがみ補正については、図19(G)に示すように、転写部の転写ロール85(あるいは感光体ドラム)とバックアップロール86の左右ニップバランスを調整することにより、用紙の回転、斜行を制御する方法が知られている。
これらの調整は電動化が進み、ユーザが操作部などから値を変更することによって行うことができるようになった。しかしながら、近年の高画像品質への要求、調整機構の数の増加により、調整作業には長時間を要している。また高精度の調整が要求されており、一旦調整されても、ばらつきの範囲内では調整されておらず、再調整が必要となる場合もある。
一方で、ユーザが使用する用紙は、調整で使われたものであることはほとんど無く、用途に合わせて多種多様の用紙が使用される。調整は画像形成の工程に起因して用紙毎に調整が必要な場合が多く、一旦正確に調整がされていても用紙が変わると大きくずれてしまうこともある。場合によっては、ユーザが用紙を変更するたびに調整が必要となる。
実際、自動調整を求める声もあり、そのような試みも行われている。例えば特許文献1に記載されている画像形成装置では、用紙の位置ズレを光センサによって検出し、書き出し位置を補正する。しかし、用紙の位置が正確でも、上述のように各部の調整不良などによって、用紙上に形成される画像の位置や形状の不良が発生するため、このような不良については調整することができない。
特許文献2に記載されているシートの送り・位置決め制御装置も、シートの位置を測定し、シートの位置決めを行うものである。この場合も、特許文献1に記載されている画像形成装置と同様に、画像の位置・形状の不良を調整することはできない。
さらに特許文献3には、シート材にマークを形成し、そのマークを読み取ることによって2面目に形成する画像の大きさ、及び、主走査方向、副走査方向、回転方向の画像位置補正を行うことが記載されている。しかしこの特許文献3に記載されている技術では、1面のみ(片面のみ)の画像形成には適用できないし、上述のような画像形成装置内の各部を調整するものではなく、高精度に調整を行うことはできない。また、各用紙に形成する画像毎に調整を行うため、出力される画像には全てマークが付されてしまい、またそのためのトナーなども必要となる。さらに、画像のサイズを変更してしまうため、本来のサイズとは違うサイズで形成されてしまう。そのため、地図や図面のような面積や長さが重要な画像を形成することができないという問題もある。
さらに、テストチャートの画像を形成した用紙をスキャナで画像として読み取り、画像を解析することによって自動的に調整することも考えられている。しかし、このように補正量を自動的に算出して調整を行うとしても、調整作業には30分〜1時間程度の時間を要してしまう。また、ある程度の熟練を要する難しい作業となってしまう。さらに、このような自動調整を行うためには、スキャナが内蔵された複写機を使用するか、別途、スキャナを購入し、調整作業を行うことになる。そのため、スキャナが内蔵されていない例えばプリンタ単体では調整を行うことができず、また、例えばスキャナを別途購入する場合には本体購入とは別に費用が発生してしまうという問題があった。
特開2002−292960号公報 特開平7−53096号公報 特開2000−305324号公報
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、スキャナなどの画像を読み取る手段を必要とせず、簡易に、しかも高精度で各部の調整を自動的に行うことができる画像形成装置と、その画像形成装置における画像調整方法を提供することを目的とするものである。また、そのような画像調整方法をコンピュータによって実行する画像調整プログラムと、その画像調整プログラムを格納した記憶媒体を提供することを目的とするものである。
本発明は、画像を形成する画像形成手段と、画像形成手段の各部の設定値を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶されている設定値に従って画像形成手段の各部を調整する調整機構と、画像形成手段の記録材搬送路上に設けられ記録材のエッジから記録材上の特定パターンまでの距離を測定する測定手段を有する画像形成装置及び画像調整方法であって、画像形成手段により画像を形成する際に特定パターンを記録材上に形成し、記録材のエッジから記録材上の特定パターンまでの距離を測定手段で測定し、特定パターンの測定手段による測定結果から前記画像形成手段の各部における調整量を設定値算出手段で算出して記憶手段に記憶されている設定値を変更し、調整機構が記憶手段に記憶されている設定値に従って画像形成手段の各部を調整することによって、画像形成手段で記録材に形成される画像を調整することを特徴とするものである。
測定手段は、前記画像形成手段の定着工程後に設けることによって、画像形成後すぐにそのまま測定を行うことができる。このとき、斜行調整手段によって記録材の斜行を調整することによって、より正確な測定を行うことができる。測定手段としては、1次元あるいは2次元の光読取手段を少なくとも1つ含む構成とすることができ、光読取手段の読取範囲内に記録材の端部を含むように配置するとよい。また、測定の際には、測定対象箇所について複数回の測定を行い、測定結果を平均化して最終的な測定値とすることにより精度を向上させることができる。さらに、実際の距離を求めるため、特定パターンには距離が既知の部分を含めておいて、その既知の部分の測定結果により他の測定対象箇所の測定結果を補正するように構成するとよい。
また調整機構としては、少なくとも画像の歪みを調整する歪み調整手段を含み、例えば平行度や直角度などの画像の歪みを調整機構によって調整可能に構成することができる。もちろんこのほかに、主走査方向の画像ずれ補正、副走査方向の画像ずれ補正、画像の傾き補正、画像倍率補正などの調整が可能なように構成することもできる。このような調整機構による画像形成手段の調整は、画像形成手段による画像形成時に設定値を随時参照し、画像形成手段の各部を調整することができる。
さらに記憶手段には、使用される記録材の種類毎に設定値を記憶させておいて、調整機構が調整を行う際には、画像形成手段で使用される記録材に対応した設定値を記憶手段から読み出して、画像形成手段の各部を調整することができる。また、画像形成時の環境毎に設定値を記憶手段に記憶させておいて、画像形成手段で画像を形成する際の環境に対応した設定値を記憶手段から読み出して、画像形成手段の各部を調整するように構成することもできる。
本発明によれば、従来のようにスキャナが併設されていたり、別途スキャナを用意する必要が無く、画像形成装置単体で記録材上に形成される画像位置・形状の調整を行うことができる。またその調整も、調整機構が自動的に行うので、ユーザが各部の調整や値の設定などの調整作業を行う必要が無く、熟練した技量も、調整にかける時間も不要とすることができる。さらに、画像形成手段の機械的な調整も含めて調整機構によって調整することにより、画像の形成に最適な状態を精度よく保つことができる。また、特定パターンの距離が既知の部分を測定して調整を行うため、精度良く画像を形成することができる。
さらに、このような調整機構によって画像形成手段の各部を調整するための設定値を、各記録材の種類毎、あるいはさらに画像形成時の環境毎に記憶手段に記憶させておき、選択的に利用して調整を行うことができる。これによって、ユーザが使用する記録材において、また画像を形成するときの環境において、最適な調整を行うことができるようになり、常に高画質の画像を形成することができるという効果がある。
図1は、本発明の実施の一形態を示すブロック図、図2は、画像形成部の一例を示す概略構成図である。図中、1は画像形成部、2は調整機構、3は記憶部、4は測定部、5は設定値算出部、11は感光体、12は中間転写体、13は転写ロール、14はバックアップロール、15はレジロール、16は定着部、17は用紙トレイ、18は用紙反転部、19は用紙、20は斜行調整部である。
画像形成部1は、記録材上に画像を形成する。記録材としてはどのようなものでもよいが、以下の説明では用紙であるものとして説明する。調整を行う際には、後述する特定パターンを用紙上の例えば四隅などに形成する。もちろん、通常時にも特定パターンを形成してもかまわない。
この画像形成部1の構成の一例を図2に示している。画像はレーザー光により感光体11に潜像画像として書き込まれる。潜像画像はトナーなどによって現像され、中間転写体12に転写される。一方、用紙トレイ17からフィードされた用紙19は、レジロール15で搬送タイミングを調整した後、転写ロール13及びバックアップロール14によって中間転写体12に転写されている画像が用紙19に転写される。その後、定着部16により用紙19上の画像が定着される。用紙19の両面に画像を形成する場合には、定着後の用紙19を用紙反転部18に送り、反転した後に再び搬送して、上述のようにして裏面にも画像を形成する。なお、この例では用紙反転部18はトレイレスの構成を示しているが、例えば両面トレイを用いる方式など、他の方式であってもよい。また、中間転写体12を用いない直接転写方式であってもよいし、カラー画像を形成するタンデムあるいは4サイクルの構成であってもよい。
この画像形成部1の各部には、記録材上に形成される画像を調整するための調整機構が設けられている。調整機構2は、記憶部3に記憶されている設定値に従って、画像形成部1の各部を調整し、記録材上に形成される画像の調整を行う。この調整機構2による画像形成部1の各部の調整は、例えばモータなどによって機械的に調整するほか、電気的な調整や、タイミング調整などの時間的な調整なども含む。この調整機構2により、例えば主走査方向の画像ずれ補正、副走査方向の画像ずれ補正、画像の傾き補正、画像倍率補正、画像の歪み補正などを行うことができる。それぞれの具体的な調整方法については、例えば図19等を用いて既に説明したようにして行うことができる。もちろん、調整方法は上述の方法に限られるものではない。このような調整機構2による画像形成部1の各部の調整は、例えば画像形成部1による画像形成時に記憶部3内の設定値を随時参照して行うことができる。また、調整の際には、画像形成部1で画像形成に使用される用紙や、画像形成時の環境に対応した設定値を記憶部3から読み出して、画像形成部1の各部を調整することができる。
記憶部3は、画像形成装置内で必要な各種の情報を記憶しておくことができる。特にここでは、画像形成部1の各部の調整を行うための設定値を記憶している。この設定値は、電源が切断されても消去されない領域に記憶していることが望ましい。なお、この設定値は画像形成部1で画像形成時に使用される用紙の種類毎に記憶したり、あるいは、画像形成時の環境毎に記憶しておくことができる。もちろん、用紙の種類毎にそれぞれの環境に応じた設定値を記憶してもよい。記憶している設定値は、上述のように調整機構2によって読み出され、画像形成部1の各部の調整に使用される。
測定部4は、図2に示すように画像形成部1の用紙搬送路上の定着部16より下流側に設けられており、画像形成部1で用紙上に特定パターンを形成したときに、用紙のエッジから、用紙上に形成されている特定パターンまでの距離を測定する。この測定部4として、1次元の光読取センサ(ラインセンサ)あるいは2次元の光読取センサ(エリアセンサ)を1ないし複数設け、それぞれのセンサの読取範囲内に用紙の端部と特定パターンとが含まれるように配置する。そして、それぞれのセンサによる検出結果から、各測定対象箇所の距離を測定する。測定の際には、1カ所の測定対象箇所について複数回の測定を行って平均化し、最終的な測定としてもよい。
この測定部4の上流側には、図2に示すように斜行調整部20を設けておくとよい。転写ロール13及びバックアップロール14によって用紙に画像を転写したときに用紙が斜行することがあり、これが画像の歪みとなって現れるが、調整時にはこの用紙の斜行を補正した上で測定部4による測定を行う必要がある。そのために、この斜行調整部20は、画像が形成された用紙の斜行を補正して、測定部4による測定精度を向上させることができる。
これらの測定部4,あるいはさらに斜行調整部20は、上述のように定着部16よりも下流側に設けられていればよく、図2に示す位置には限られない。図3は、測定部及び斜行調整部の別の配置例の模式図である。例えば図3に示すように、用紙の両面に画像を形成する際に用紙を反転する経路上に設けることも可能である。
設定値算出部5は、測定部4で測定した距離から、画像形成部1の各部における調整量を算出して、記憶部3に記憶されている設定値を変更する。調整量の算出や、その際に用いる測定対象箇所の距離の具体例については後述する。
図4は、本発明の実施の一形態における動作の一例を示すフローチャートである。画像形成部1の調整を行う際には、例えば調整モードのような特別なモードに切り替えて行う。まずS91において、画像形成部1において用紙上に特定パターンを形成する。S91で特定パターンが形成された用紙は定着部16による定着後、斜行調整部20で斜行が調整され、測定部4に搬送される。測定部4では、光読取センサによって用紙上に形成された特定パターンと用紙端とを含む領域を読み取り、測定対象の用紙端と特定パターンとの間の距離を測定する。測定対象箇所は複数設けられており、主走査方向、副走査方向とも複数の測定対象箇所の距離を求める。もちろん、そのほかに用紙長や用紙幅などを測定することもできる。
それぞれの測定対象箇所の距離が求められたら、その距離と基準値をS93で比較する。S94において、S93で行った比較の結果から、基準値からのずれが許容範囲内であるか否かを判定し、補正の要否を判断する。補正の必要がなければ、そのままこの処理を終える。
補正の必要がある場合には、S95において、S92で測定した距離と基準値との差分から、設定値算出部5において補正量を算出する。そして、算出した補正量によって記憶部3に記憶されている設定値を変更し、記憶部3に記憶させる。
このようにして、設定値の補正処理を終える。実際の画像形成部1の調整は、調整機構2が記憶部3に記憶されている設定値を参照し、その設定値に従って画像形成部1の各部を調整することによって行われる。この調整機構2による画像形成部1の調整は、上述のようにして設定値の変更を行った際に続けて行ったり、画像形成部1において画像を形成する際に随時行ったり、あるいは電源投入時やリセット時に行うなど、少なくとも画像形成部1が画像を形成する際には設定値に従って各部が調整されていれば、いずれのタイミングで行ってもよい。
以下、本発明の実施の一形態について、より具体的に説明してゆく。図5は、特定パターンが形成された用紙の一例と測定部4に設けられた光読取センサの配置例の説明図である。図中、21は用紙、22は特定パターン、23〜27は光読取センサである。この例では、画像形成部1によって用紙21の四隅に特定パターン22を形成している。この特定パターン22の形状は任意であるが、それぞれ、主走査方向の用紙端からの距離(2)、(4)、(6)、(8)が測定でき、また、副走査方向の用紙端からの距離(1)、(3)、(5)、(7)が測定できればよい。また、例えばカラー画像を形成可能な装置の場合には、用紙に対する反射率の差が最も大きい黒色によって特定パターンを形成するとよい。
図5では、1次元の光読取センサを2つ組み合わせて主走査及び副走査方向の距離を検出する例を示している。光読取センサ23は主走査方向の用紙端から特定パターン22までの距離(2)及び(6)を測定するためのものである。同様に、光読取センサ24は副走査方向の用紙端から特定パターン22までの距離(1)及び(5)を、光読取センサ25は主走査方向の用紙端から特定パターン22までの距離(4)及び(8)を、光読取センサ26は副走査方向の用紙端から特定パターン22までの距離(3)及び(7)を、それぞれ測定するためのものである。また光読取センサ27は、用紙長(10)を測定するためのものであり、光読取センサ24または26とともに用いる。用紙幅(9)は、光読取センサ23と25を用いることによって測定することができる。この例では、これら(1)〜(10)の10個の測定対象箇所について、距離を測定する。
なお、各光読取センサ23〜27は、用紙21に多少のスキューがあっても読取領域から用紙のエッジがはみ出さない位置に配置する。また、多様な用紙サイズに対応するには、光読取センサ23〜27の読取領域を広げることで対応できる。光読取センサ23〜26が距離(1)〜(4)を読み取るタイミングと距離(5)〜(8)を読み取るタイミングについては、用紙サイズ毎に読取タイミングを設けることで対応可能である。
また、図5に示した光読取センサ23〜27の配置や個数、形状などは任意である。例えば光読取センサ23〜26はそれぞれ2つずつの特定パターンについて距離を測定しているが、それぞれの特定パターンに対して光読取センサを配置してもよい。また、この例では光読取センサ23〜27は1次元センサの例を示しているが、例えば2次元センサを1ないし数個用いてもよい。この場合、主走査方向と副走査方向の光読取センサを1つの2次元センサで構成することができる。
設定値算出部5は、このようにして測定部4で求められた各距離(1)〜(10)をもとに、各種の調整要素について調整量を求めることができる。図6は、測定値からの調整要素の算出方法の一例の説明図である。ここでは調整要素として10項目について算出する例を示している。リードレジ(A)については距離(1)と距離(3)の平均値を、サイドレジ(B)については距離(2)と距離(6)の平均値を、それぞれ算出する。また、サイドスキュー(C)については距離(2)と距離(6)の差分を、またリードスキュー(D)については距離(3)と距離(1)の差分を、それぞれ算出する。台形度(平行度)(E)は、距離(3)と距離(7)の和と、距離(1)と距離(5)の和との差分を算出する。
平行四辺形度(直角度)(F)は、リードスキュー(D)の値から、サイドスキュー(C)の値に用紙の縦横比を乗算した値を減算して算出する。なお、縦横比は次の用紙幅縦(G)と用紙幅横(H)とから求めることができる。用紙幅縦(G)は用紙長を示す距離(10)であり、用紙幅横(H)は用紙幅を示す距離(9)である。
横倍率(I)は、用紙幅を示す距離(9)から、左右のマージンの平均、すなわち距離(2)と距離(6)の平均、及び、距離(4)と距離(8)の平均を減算し、実際の画像の幅を求めて、理想長により除算すればよい。同様に、縦倍率(J)は、用紙長を示す距離(10)から、上下のマージンの平均、すなわち距離(1)と距離(3)の平均、及び、距離(5)と距離(7)の平均を減算し、実際の画像の長さを求めて、理想長により除算すればよい。なお、図中の(2,6)は距離(2)と距離(6)の平均を、(4,8)は距離(4)と距離(8)の平均を、(1,3)は距離(1)と距離(3)の平均を、(5,7)は距離(5)と距離(7)の平均を、それぞれ示している。
得られた値は、そのまま、あるいはそれぞれの設定値に対応する値に変換し、現在設定されている値と比較する。現在設定されている値から所定範囲内であれば、設定値を変更する必要はないので、そのまま調整作業を終える。また、所定範囲から逸脱する値が存在する場合には、基準値との差分に従って設定値を変更し、記憶部3に記憶させればよい。その後、調整モードから通常の画像形成を行うモードに変更されて実際の画像形成を行う際に、調整機構2が記憶部3に記憶されている設定値を参照することで変更後の設定値が読み出され、変更後の設定値に従って画像形成部1の各部が調整されることになる。各部の調整については、図19を用いて上述したとおりである。
上述のような調整は、例えば用紙の種類やサイズごとに、それぞれに対応した設定値を求めて記憶部3に記憶させておき、実際に画像を形成する際に用いる用紙の種類やサイズに対応した設定値を読み出して画像形成部1の各部を調整し、画像を形成するように構成することができる。また、このような調整は、装置の周囲温度や湿度によっても変化する。そのため、温度や湿度などの実使用条件を検出するセンサを本体に装備し、調整が行われたときの実使用条件に対応づけて記憶部3に設定値を記憶させておく。種々の実使用条件において調整を行うことによって、使用条件ごとの設定値を記憶部3に蓄積しておき、実際の画像を形成する時には、センサから得られた実使用条件に対応する設定値を記憶部3から読み出して画像形成部1の調整を行い、画像を形成することができる。もちろん、用紙の種類やサイズと使用条件を組み合わせた条件に従って設定値を記憶部3に記憶させておいて使用してもよい。このようにすることで、より高精度に画像形成部1の各部を調整することができ、使用する用紙や環境において最適な画像を形成することができる。
図7は、光読取センサによる特定パターンの読取態様の一例の説明図、図8は、測定部4における測定回路の一例を示すブロック図、図9は、測定部4における各部のタイミングチャートである。図中、31は光源、32は受光素子、41は制御部、42はコンパレータ、43はカウンタである。図5に示した各光読取センサ23〜27は、例えば図7に示す例のように、反射型の光センサとして構成することができる。受光素子32は、例えば1次元センサであればCCDのように受光セルが直列あるいは千鳥状に並んだ構成になっており、2次元センサであれば受光セルがアレイ状に並んだ構成となっている。
例えばLEDなどの光源31から、特定パターンが形成された用紙上に光を照射し、その反射光を受光素子32で受光する。受光素子32は、受光量に応じて電荷を蓄積する。このとき、受光素子32には制御部41から、信号を送出する際のクロックCLKが与えられており、その状態で読取を行うタイミングを示すトリガTRGが与えられる。受光素子32は、トリガTRGが入力されるとそのときの各受光セルに蓄積されている電荷に対応する電圧をクロックCLKに合わせて出力する(OUTA)。この受光素子32からの出力は、図9(C)に示すようにアナログ信号であるため、コンパレータ42で閾値Thと比較してデジタル値に変換する。このようにして、図9(D)に示すようなデジタルの読取出力(OUTD)がカウンタ43に入力される。カウンタ43では、制御部51から渡されるクロックCLKに同期してデジタルの読取出力OUTDのパルス数を計数する。
図7に示すように、受光素子32による読取領域内に用紙21の端部と特定パターンとが存在するタイミングでトリガTRGを受光素子32に与えて読取を行う。この例では、用紙の紙白部分については多くの反射光が受光素子32で受光され、強い信号が得られる。逆に用紙21の存在しない部分及び特定パターン22の部分では光の反射が少ないため、受光素子32の各受光セルには電荷がたまらず、出力される信号も弱くなる。そのため、用紙21の紙白部分についてのみ、受光素子32から強い信号が得られることになる。受光素子32の出力をコンパレータ42で閾値Thと比較し、2値化することによって、用紙21の紙白部分で得られた強い信号部分のパルスのみがカウンタ43に入力される。このパルス数をカウンタ43によって計数すれば、用紙21の紙白部分のパルス数が得られる。このカウンタ43による計数値を測定した距離として利用すればよい。例えば600dpiのCCDであれば、1カウント42.3μm単位で距離が検出できる。もちろん、制御部41において、カウンタ43で積算されたパルス数を通常用いる距離単位(例えばメートル法などの距離単位)に換算してもよい。
上述のような距離の測定を、例えば図5に示した(1)〜(8)について行う。また、用紙21の用紙幅(9)については、光読取センサ23と光読取センサ25で検出される用紙21のエッジ位置から測定することができる。さらに、用紙21の用紙長(10)については、光読取センサ24または光読取センサ26と光読取センサ27とで検出される用紙21のエッジ位置から測定することができる。用紙21の端部は光読取センサ23〜27の検出領域内にあるため、用紙21の端部の位置は各光読取センサ23〜27のデジタルの読取出力が最初に出た位置となる。したがって、各光読取センサ23〜27の読取領域の端部から出力が出るまでのパルス数を例えばクロックなどで数えれば、用紙端部の位置がわかる。また、各光読取センサ間の距離は既知の値であるから、各光読取センサ間の距離と用紙21の端部の位置から、用紙幅、用紙長を検出することができる。
以上の方法は、図8に示したようにコンパレータ42を用いて2値化したパルス数をカウントする方式であるが、もちろん、光読取センサからの出力を直接AD変換して、得られた値をソフトウェア的に処理して(シェーディングなどの画像処理を含む)白紙部分の距離を検出してもよい。
図10は、斜行調整部20及び測定部4を含む用紙搬送路の一例を示す平面図である。図中、51はクロストロール、52はトリガ用センサである。測定部4によって上述のような各部の距離を測定する際には、用紙21のスキューを補正した状態で行われることが望ましい。そのために、測定部4による測定が行われる前に、斜行調整部20によって用紙21のスキューを補正する。図10に示した例では、斜行調整部20として斜めに配したクロストロール51を1ないし複数設け、このクロストロールによって用紙21の辺が用紙搬送路の壁面に当接するように構成している。これによって用紙21が斜行していたり、搬送経路がずれている場合でも、用紙搬送路の壁面に用紙21の1辺が当接した状態で走行し、その状態で測定部4による各部の距離の測定を行うことができる。
また図10に示した例では、測定部4において測定を開始するタイミングを得るためのトリガ用センサ52が設けられている。図11は、測定部4におけるトリガ用センサを用いた測定回路の一例を示すブロック図、図12は、同じく各部のタイミングチャートである。図中、図8と同様の部分には同じ符号を付してある。61,62はフリップフロップ、63はAND回路である。フリップフロップ61は、トリガ用センサ52からの出力TRG_SNRを信号STARTによりラッチし、信号SYNC_SNRを出力するためのものである。トリガ用センサ52は、用紙21を検出するとHレベルをLレベルに変更する。その後に信号STARTが入力された時点で出力SYNC_SNRをHレベルからLレベルへ変更する。
フリップフロップ62は、フリップフロップ61から出力される信号SYNC_SNRがLレベルの時、信号STARTにより出力を変更するものである。フリップフロップ61から出力される信号SYNC_SNRがLレベルに変更された後、信号STARTが入力されると出力GATEをHレベルとし、次の信号STARTが入力されると出力GATEをLレベルに変更する。これによって、信号STARTの間隔だけ、AND回路63にHレベルの信号が供給される。AND回路63は、フリップフロップ62からHレベルの信号が供給されている間、コンパレータ42からのデジタルの出力信号をカウンタ43へと渡す。
このようにして、カウンタ43にはトリガ用センサ52で用紙21を検出した後、信号STARTに同期して所定のタイミングで各光読取センサ23〜27からの出力信号から、用紙21の端部から特定パターンまでの距離を計測することができる。
この例では、計測ポイントがリード側1箇所しかないため、用紙21の先端と後端は同時に測定できないが、信号GATEを用紙21の後端位置でも発生させれば、同様に計測が可能である。後端部で信号GATEを発生させる方法は、用紙サイズごとにタイマー値を記憶して、トリガ用センサ52による用紙21の先端を検出してからの時間経過により作成すればよい。あるいは、用紙上にトリガ用センサ52が検出可能なマークを設け、そのマークをトリガ用センサが検出することにより用紙21の後端の特定パターンを検出するようにしても良い。
なお、上述の例では、信号STARTの1区間のみ、信号GATEをHレベルとして1回のみの測定を行う例を示した。しかしこれに限らず、例えば複数回の測定を行って平均化することも可能である。図13は、測定部4におけるトリガ用センサを用いた測定回路において複数回の測定を行う場合の各部のタイミングチャートである。この例では、フリップフロップ62から出力される信号GATEを、信号STARTの複数区間にわたりHレベルとしている。例えばフリップフロップ62をカウンタで構成し、複数回の信号STARTを計数するまで信号GATEをHレベルとするように構成すればよい。
これによって、コンパレータ42から出力されるデジタルの出力信号OUTDが信号GT_Doとしてカウンタ43に入力されてカウントされることになる。従って、カウンタ43は複数回の測定値を累算することになる。その後、カウンタ43で累算した値を測定回数(信号STARTを計数する回数)で除算すれば、距離の平均値を得ることができる。このように複数回の測定を平均化することによって、より正確な測定値を得ることができる。
図14は、測定回数とバラツキ量の関係の実験結果の一例を示すグラフである。図14に示すグラフは、測定回数と得られた距離のばらつき量(誤差)の関係を示しており、ここでは5回の実験を行い、それぞれの回の結果を示している。
図14を参照して分かるように、測定回数を増やすにつれ、平均化した計測値のばらつきが低下している。この例では、最初に150μm程度のばらつきがあったものが、20回程度の平均化により40μm程度にまでばらつきが減っている。各回とも同じような傾向を示しており、外乱に強いことがうかがえる。また、実用的にはばらつきが100μm程度以内であればよく、3回程度の測定を行えば実用レベルの測定結果が得られることも分かる。
この方法は用紙端部の距離を測る場合だけでなく、用紙の幅、長さを測定する際にも応用でき、繰り返し精度の高い計測が可能となる。平均化の方法であっても単に計測された全てのパルス数を平均するのではなく、一回毎に出力されるパルス数を保管し、その中の最大値、最小値を抜いて平均化するなど、従来から用いられている種々の平均化法を適用することができる。
ところで、繰り返しの精度は高くても、その計測値の平均が真の値とずれて問題が出る場合もある。そこで、予め分かっている距離を未知の距離を測定する際に同時に測定し、測定値に対して補正を行うことで、真の値(絶対値)を精度よく計測することができる。図15は、精度よく距離を計測するための特定パターンの一例の説明図である。71〜73は部分パターンである。なお、図15には用紙の四隅のうちの一カ所のみを拡大して示したものである。
図15に示す特定パターンは、副走査方向に並んだ部分パターン71及び72と、部分パターン72と主走査方向に並んだ部分パターン73とから構成されている。部分パターン71と部分パターン72のピッチは、画像形成部1に配置されている用紙搬送ロールの周長の整数倍にすることで、用紙搬送ロールの計測への影響を少なくし、より誤差を低減できる。
さらに、部分パターン71と部分パターン72との間には、既知の長さのギャップを設けている。副走査方向の用紙端から部分パターン71のエッジまでの距離が測定対象(A1)であるが、この部分の測定を行う際に、部分パターン71と部分パターン72との間のギャップについても測定を行い、それを既知量(A2)とする。
例えば測定対象(A1)として測定値aが、既知量(A2)として測定値bが得られた場合、測定対象の実際の値A1は、a×(A2/b)で算出することができる。または、既知量A2の画素換算値をA2’としたとき、測定対象の実際の値A1と検出された値aとの違いはエッジ部の取り込み誤差と考え、a+(A2−A2’)として実際の値A1を求めても良い。あるいは、既知量A2と、その距離をカウントした際に実際に得られた値bとを比較し、図8や図11に示したコンパレータ42に与える閾値Thを変更し、実際に測定された値bが既知量A2と同じになるように調整して、未知の値を計測しても良い。いずれの方法を用いるかは、搬送速度や検出距離などに依存するので、実際に対象の系で測定を行い、真値に近い方法を採用すればよい。
同様に主走査方向についても、部分パターン72と部分パターン73との間に既知の長さのギャップを設けている。この例では、用紙端と部分パターン71のエッジとの間の距離を測定対象として計測した後、部分パターン72と部分パターン73との間のギャップについて計測を行い、上述のようにして測定値と既知量とから測定対象の実際の距離を求めればよい。用紙幅、用紙長の測定値に対する補正は、正確な寸法がわかっている用紙を計測し、予め補正量を求めておいて、実際の測定時に測定値に対して補正量を用いて補正を行えばよい。このように既知量を用いることによって、従来のように形成される画像のサイズを変更することなく、元々のサイズで形成されるように調整することができる。
なお、測定対象及び既知量の測定時には、複数回の測定値を平均化することによって、より精度を向上させることができる。また、これらの例では測定対象と既知量を別々に計測することを想定しているが、測定パターンを変更し、測定対象と既知量を同時に計測することも可能である。こうすれば搬送ロールの偏心による誤差の影響をなくすことができる。
図16は、用紙の両面に形成される画像の調整方法の一例の説明図である。上述の説明では用紙の片面に形成される画像の調整方法について説明した。さらに、用紙の両面に画像を形成可能である場合には、両面に形成される画像の大きさをほぼ一致させるように調整することができる。その場合には、まず表面に形成した特定パターンによって上述のような調整を行った後に、今度は用紙の裏面に同様の特定パターンを形成し、裏面の特定パターンについての測定を行えばよい。一般に定着時の熱などによって、図16に示すように、表面に形成された画像と裏面に形成された画像とは、大きさが異なってしまう。そのため、例えば図16に示すように副走査方向については、表面に形成した特定パターンを測定することによって得た距離B及びB’と、裏面に形成した特定パターンを測定することによって得た距離A及びA’、それに用紙長Lとから、裏面に形成する画像の副走査方向の倍率を求めることができる。なお、距離A,Bは例えば図5に示す距離(1)または(3)に対応し、距離A’,B’は同じく距離(5)または(7)に対応するものである。
また、表面の画像のリードレジは距離Bであるが、裏面の画像のリードレジは距離Aであることから、リードレジの値を同じにしても表裏で一致しない。従って、この裏面のリードレジを例えば距離Cになるように設定値を変更する。あるいは、画像の大きさを一致させた上で距離AとA’、距離BとB’を一致させるようにリードレジの調整を行えばよい。この場合も既知量を用いることによって、表裏の画像を規定のサイズで形成することが可能となる。
図17は、本発明の画像形成装置の調整機能または画像調整方法をコンピュータプログラムで実現した場合におけるコンピュータプログラム及びそのコンピュータプログラムを格納した記憶媒体の一例の説明図である。図中、101はプログラム、102はコンピュータ、111は光磁気ディスク、112は光ディスク、113は磁気ディスク、114はメモリである。
上述の本発明の画像形成装置の調整機能または画像調整方法における設定値の算出や各部における制御などは、画像形成装置内のコンピュータにより実行可能なプログラム101によって実現することが可能である。その場合、そのプログラム101およびそのプログラムが用いるデータなどは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶することも可能である。記憶媒体とは、コンピュータのハードウェア資源に備えられている読取装置に対して、プログラムの記述内容に応じて、磁気、光、電気等のエネルギーの変化状態を引き起こして、それに対応する信号の形式で、読取装置にプログラムの記述内容を伝達できるものである。例えば、光磁気ディスク111,光ディスク112(CDやDVDなどを含む)、磁気ディスク113,メモリ114(ICカード、メモリカードなどを含む)等である。もちろんこれらの記憶媒体は、可搬型に限られるものではない。
これらの記憶媒体にプログラム101を格納しておき、例えばコンピュータ102(画像形成装置)の読取装置やスロットなどにこれらの記憶媒体を装着することによって、コンピュータがプログラム101を読み出し、本発明の画像処理装置の調整機能または画像調整方法を実行することができる。あるいは、あらかじめ記憶媒体をコンピュータ102(画像形成装置)内にROMなどにより装着しておき、あるいは、例えばネットワークやインタフェースなどを介してプログラム101をコンピュータ102(画像形成装置)に転送して本体内の記憶媒体にプログラム101を格納し、実行させてもよい。
もちろん、ハードウェアとソフトウェアの両方によって機能分担して構成することもできるし、あるいは、すべてをハードウェアで構成してもよい。あるいは、他の制御プログラムとともに1つのプログラムとして構成することもできる。
本発明の実施の一形態を示すブロック図である。 画像形成部の一例を示す概略構成図である。 測定部及び斜行調整部の別の配置例の模式図である。 本発明の実施の一形態における動作の一例を示すフローチャートである。 特定パターンが形成された用紙の一例と測定部4に設けられた光読取センサの配置例の説明図である。 測定値からの調整要素の算出方法の一例の説明図である。 光読取センサによる特定パターンの読取態様の一例の説明図である。 測定部4における測定回路の一例を示すブロック図である。 測定部4における各部のタイミングチャートである。 斜行調整部20及び測定部4を含む用紙搬送路の一例を示す平面図である。 測定部4におけるトリガ用センサを用いた測定回路の一例を示すブロック図である。 測定部4においてトリガ用センサを用いた測定回路における各部のタイミングチャートである。 測定部4におけるトリガ用センサを用いた測定回路において複数回の測定を行う場合の各部のタイミングチャートである。 測定回数とバラツキ量の関係の実験結果の一例を示すグラフである。 精度よく距離を計測するための特定パターンの一例の説明図である。 用紙の両面に形成される画像の調整方法の一例の説明図である。 本発明の画像形成装置の調整機能または画像調整方法をコンピュータプログラムで実現した場合におけるコンピュータプログラム及びそのコンピュータプログラムを格納した記憶媒体の一例の説明図である。 画像形成位置、形状不良の一例の説明図である。 各部の調整方法の一例の説明図である。
符号の説明
1…画像形成部、2…調整機構、3…記憶部、4…測定部、5…設定値算出部、11…感光体、12…中間転写体、13…転写ロール、14…バックアップロール、15…レジロール、16…定着部、17…用紙トレイ、18…用紙反転部、19…用紙、20…斜行調整部、21…用紙、22…特定パターン、23〜27…光読取センサ、31…光源、32…受光素子、41…制御部、42…コンパレータ、43…カウンタ、51…クロストロール、52…トリガ用センサ、61,62…フリップフロップ、63…AND回路、71〜73…部分パターン、81…用紙、82…レジロール、83…転写体、84…用紙ガイド、85…転写ロール、86…バックアップロール、101…プログラム、102…コンピュータ、111…光磁気ディスク、112…光ディスク、113…磁気ディスク、114…メモリ。

Claims (24)

  1. 画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段の各部の設定値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されている設定値に従って前記画像形成手段の各部を調整する調整機構と、前記画像形成手段の記録材搬送路上に設けられ記録材のエッジから記録材上の特定パターンまでの距離を測定する測定手段と、前記測定手段で測定した前記距離から前記画像形成手段の各部における調整量を算出して前記記憶手段に記憶されている設定値を変更する設定値算出手段を有し、前記画像形成手段により画像を形成する際に前記特定パターンを記録材上に形成し、該特定パターンの測定手段による測定結果から前記設定値算出手段で算出され変更された設定値に従い、前記調整機構が前記画像形成手段の各部を調整することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記測定手段は、前記画像形成手段の定着工程後に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記測定手段は、1次元あるいは2次元の光読取手段を少なくとも1つ含むことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の画像形成装置。
  4. 前記光読取手段は、読取範囲内に記録材の端部を含むように配置されていることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
  5. 前記測定手段は、測定対象箇所について複数回の測定を行い、測定結果を平均化して最終的な測定値とすることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  6. 前記特定パターンは距離が既知の部分を含んでおり、前記測定手段は、前記既知の部分の測定結果により他の測定対象箇所の測定結果を補正することを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  7. 前記画像形成手段の記録材搬送路上に設けられた前記測定手段より上流側に記録材の斜行を調整する斜行調整手段を設けたことを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  8. 前記調整機構は、少なくとも画像の歪みを調整する歪み調整手段を含むことを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  9. 前記調整機構は、主走査方向の画像ずれを補正する手段、副走査方向の画像ずれを補正する手段、画像の傾きを補正する手段、画像倍率を補正する手段のうち、少なくとも1つ以上を含むことを特徴とする請求項8に記載の画像形成装置。
  10. 前記調整機構は、前記画像形成手段による画像形成時に前記設定値を随時参照して前記画像形成手段の各部を調整することを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  11. 前記記憶手段は、使用される記録材の種類毎に前記設定値を記憶しており、前記調整機構は、前記画像形成手段で使用される記録材に対応した設定値を前記記憶手段から読み出して前記画像形成手段の各部を調整することを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  12. 前記記憶手段は、画像形成時の環境毎に前記設定値を記憶しており、前記調整機構は、前記画像形成手段で画像を形成する際の環境に対応した設定値を前記記憶手段から読み出して前記画像形成手段の各部を調整することを特徴とする請求項1ないし請求項11のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  13. 画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段の各部の設定値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されている設定値に従って前記画像形成手段の各部を調整する調整機構と、前記画像形成手段の記録材搬送路上に設けられ記録材のエッジから記録材上の特定パターンまでの距離を測定する測定手段を有する画像形成装置における画像調整方法であって、前記画像形成手段により画像を形成する際に前記特定パターンを記録材上に形成し、記録材のエッジから記録材上の特定パターンまでの距離を測定手段で測定し、該特定パターンの測定手段による測定結果から前記画像形成手段の各部における調整量を算出して前記記憶手段に記憶されている設定値を変更し、前記調整機構が前記記憶手段に記憶されている設定値に従って前記画像形成手段の各部を調整することによって前記画像形成手段で記録材に形成される画像を調整することを特徴とする画像調整方法。
  14. 前記測定手段による距離の測定は、前記画像形成手段において記録材上に形成した画像を定着した後に測定を行うことを特徴とする請求項13に記載の画像調整方法。
  15. 前記測定手段による距離の測定は、測定対象箇所について複数回の測定を行い、測定結果を平均化して最終的な測定値とすることを特徴とする請求項13または請求項14に記載の画像調整方法。
  16. 前記特定パターンは距離が既知の部分を含んでおり、前記測定手段は、前記既知の部分の測定結果により他の測定対象箇所の測定結果を補正することを特徴とする請求項13ないし請求項15のいずれか1項に記載の画像調整方法。
  17. 前記測定手段により距離の測定を行う前に、記録材の斜行を斜行調整手段で調整することを特徴とする請求項13ないし請求項16のいずれか1項に記載の画像調整方法。
  18. 前記調整機構は、少なくとも画像の歪みを調整することを特徴とする請求項13ないし請求項17のいずれか1項に記載の画像調整方法。
  19. 前記調整機構は、主走査方向の画像ずれ補正、副走査方向の画像ずれ補正、画像の傾き補正、画像倍率補正のうち、少なくとも1つ以上を行うことを特徴とする請求項18に記載の画像調整方法。
  20. 前記調整機構は、前記画像形成手段による画像形成時に前記設定値を随時参照して前記画像形成手段の各部を調整することを特徴とする請求項13ないし請求項19のいずれか1項に記載の画像調整方法。
  21. 使用される記録材の種類毎に前記設定値を前記記憶手段に記憶させておき、前記画像形成手段で使用される記録材に対応した設定値を前記記憶手段から読み出して前記画像形成手段の各部を前記調整機構により調整することを特徴とする請求項13ないし請求項20のいずれか1項に記載の画像調整方法。
  22. 画像形成時の環境毎に前記設定値を前記記憶手段に記憶させておき、前記画像形成手段で画像を形成する際の環境に対応した設定値を前記記憶手段から読み出して前記画像形成手段の各部を前記調整機構により調整することを特徴とする請求項13ないし請求項21のいずれか1項に記載の画像調整方法。
  23. 画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段の各部の設定値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されている設定値に従って前記画像形成手段の各部を調整する調整機構と、前記画像形成手段の記録材搬送路上に設けられ記録材のエッジから記録材上の特定パターンまでの距離を測定する測定手段を有する画像形成装置における画像の調整をコンピュータに実行させる画像調整プログラムであって、請求項13ないし請求項22のいずれか1項に記載の画像調整方法をコンピュータに実行させることを特徴とする画像調整プログラム。
  24. 画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段の各部の設定値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されている設定値に従って前記画像形成手段の各部を調整する調整機構と、前記画像形成手段の記録材搬送路上に設けられ記録材のエッジから記録材上の特定パターンまでの距離を測定する測定手段を有する画像形成装置における画像の調整をコンピュータに実行させる画像調整プログラムを格納したコンピュータが読取可能な記憶媒体であって、請求項13ないし請求項22のいずれか1項に記載の画像調整方法をコンピュータに実行させる画像調整プログラムを格納したことを特徴とするコンピュータが読取可能な記憶媒体。
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