JP2013120215A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】転写体に形成されたパターンからの反射光を検知する方式として正反射光検知方式と乱反射光検知方式とを併用する方式を用いた画像形成装置において、より正確にパターンを検知可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置100は、検知手段で検知するパターンが、乱反射光を受光することで検知する色のパターンから、正反射光を受光することで検知する色のパターンとなる場合には、検知手段により、前記乱反射光を受光することで検知する色のパターンを検知した後に、前記パターンが形成されていない領域を検知したときに、反射光が乱反射光から正反射光となるように転写体に対して照射する。
【選択図】図9

Description

本発明は、画像形成装置に関する。
従来からタンデム方式を採用した複写機、プリンタ、ファクシミリ等カラー画像形成装置等には各色毎のずれを補正するために、各色の画像形成部によって色ずれ補正用パターンを形成し、色ずれ量を算出して色ずれ補正を行っている。
この補正パターンを検知するために、中間転写体近傍に配置した光学センサ等によって検知する検知方式が知られている。
検知方式として、発光素子により中間転写体上を照射し、中間転写体表面と中間転写体上に転写された補正用パターンの反射光量の違いをフォトセンサ等の検知手段によって検知し、パターンの認識をする方式がある。
この方式の場合、トナーの特性により正反射検知方式、または乱反射検知方式いずれかでパターンの認識が不可能な場合が考えられる。
一般的に、正確なパターン検知のためには正反射光検知方式のみ、つまり単一検知部のみを用いた補正を行うことが望ましい。ところが、中間転写体がクリーニング装置、転写装置等と摺擦して磨耗することによって中間転写体の表面状態が変化する(グロス低下)。その場合、正反射光検知方式では、ブラック以外の色のパターンが検知できなくなってしまう。
そのため、反射光を検知する方式として正反射光検知方式と乱反射光検知方式とを併用する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
この特許文献1では,正反射検知方式をブラックのパターン検知に用い、乱反射検知方式をブラック以外の色のパターン検知に用いる正反射検知方式と乱反射検知方式を併用する技術が開示されている。
この技術のように、正反射光検知方式と乱反射光検知方式を併用することでグロス低下時にもすべてのパターンを検知することが可能となる。
例えば2発光1受光タイプのセンサで正反射光検知方式と乱反射光検知方式を併用する場合、発光部で正反射光/乱反射光を切り替えることが必要となる。この切り替えを、画像TOP信号、及び画像後端基準信号を用いて行う方法がある。
特開2007−156159号公報
しかしながら、上記方法では、一転位置(転写位置)がばらついたり、ドラム、ベルトの回転ムラ要因でパターンがずれる可能性があるため、マージンを考慮して、パターン間隔を広げている。
そのため、紙間が広がってしまい、更なる生産性向上への妨げとなるという課題が生じている。また、切り替えた後、発光部の光量が安定しないまま、パターン検知を行う場合があり、パターン検知が正確に行えないという課題が生じている。
本発明の目的は、転写体に形成されたパターンからの反射光を検知する方式として正反射光検知方式と乱反射光検知方式とを併用する方式を用いた画像形成装置において、より正確にパターンを検知可能な画像形成装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項1の画像形成装置は、転写体に異なる色のパターンを形成する形成手段と、前記転写体に対して照射された光により、前記転写体から反射した反射光を受光する受光手段と、前記受光手段により受光された反射光から、前記パターンまたは前記パターンが形成されていない領域を検知する検知手段と、前記受光手段が受光する反射光が乱反射光となるように前記転写体に対して照射する第1発光手段と、前記受光手段が受光する反射光が正反射光となるように前記転写体に対して照射する第2発光手段と、前記検知手段で検知するパターンが、乱反射光を受光することで検知する色のパターンから、正反射光を受光することで検知する色のパターンとなる場合には、前記検知手段により、前記乱反射光を受光することで検知する色のパターンを検知した後に、前記パターンが形成されていない領域を検知したときに、前記第1発光手段による照射から、前記第2発光手段による照射へ切り替える切り替え手段とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、転写体に形成されたパターンからの反射光を検知する方式として正反射光検知方式と乱反射光検知方式とを併用する方式を用いた画像形成装置において、より正確にパターンを検知可能な画像形成装置を提供する。
本発明の実施の形態に係る画像形成装置における画像形成部の機械的構成を示す図である。 図1におけるパターン検知センサでの、正反射光発光部と乱反射光発光部と受光部の光学的な関係を示す図である。 図1の画像形成装置における電気的構成を示す図である。 中間転写ベルトに形成されたパターンを検知したときの出力を示す図である。 図3におけるパターン検知センサからの出力を2値化した信号を示す図である。 シアンパターンとブラックパターン間での乱反射光発光部から正反射光発光部への切り替え信号と出力の関係図である。 乱反射光発光部から正反射光発光部への切り替えるタイミングを示す図である。 図3におけるCPUにより実行されるプリント処理の手順を示すフローチャートである。 図8におけるステップS603の色ずれ補正処理の手順を示すフローチャートである(その1)。 図8におけるステップS603の色ずれ補正処理の手順を示すフローチャートである(その2)。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
図1は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置100における画像形成部の機械的構成を示す図である。
図1において,イエロー(Y),シアン(C),マゼンタ(M),ブラック(K)の順でレーザ書き込み部15a,15b,15c,15dが配置されている。このレーザ書き込み部15a,15b,15c,15dによって、感光体ドラム1a,1b,1c,1dに形成された潜像画像は現像器16a,16b,16c,16dによって現像される。
感光体ドラム1a,1b,1c,1dに形成されたトナー像は、中間転写ベルト5(転写体)に順次重ねて転写されることで、カラートナー画像6が形成される。
カラートナー画像6は、ベルト支持ローラ3と転写ローラ4の接合部(転写位置)で用紙上に転写され、搬送ベルト12によって図示しない定着部に送られ用紙上にトナー像が定着されて、装置外に排出される。
パターン検知センサ7は、中間転写ベルト5の近傍に配置され、あるタイミングにおいて形成された各色の色ずれ補正パターンを読み取り、後述の各制御を行うことで色ずれ補正を行うためのセンサである。
上述したレーザ書き込み部15a,15b,15c,15d、感光体ドラム1a,1b,1c,1d、及び現像器16a,16b,16c,16dは、転写体に異なる色のパターンを形成する形成手段に対応する。
図2は、図1におけるパターン検知センサ7での、正反射光発光部501と乱反射光発光部502と受光部201の光学的な関係を示す図である。
図2において、正反射光発光部501は、正反射光発光部501から中間転写ベルト5へ照射した光の正反射光が受光部201で受光できるように入射角と反射角が等しくなる位置に配置されている。受光部201は、転写体に対して照射された光により、転写体から反射した反射光を受光する受光手段に対応する。
一方、乱反射光発光部502は、乱反射光が受光部201で受光できるように、入射角と反射角が等しくならない位置に配置されている。上記乱反射光発光部502は、受光部201が受光する反射光が乱反射光となるように転写体に対して照射する第1発光手段に対応する。
また、上記正反射光発光部501は、受光部201が受光する反射光が正反射光となるように転写体に対して照射する第2発光手段に対応する。
受光部201が受光する反射光が正反射光の場合、受光部201から出力される信号は第1信号発生コンパレータ203へ入力され、第1信号発生コンパレータ203によりデジタル信号に変換される。また、受光部201が受光する反射光が乱反射光の場合、受光部201から出力される信号は第2信号発生コンパレータ204へ入力され、第2信号発生コンパレータ204によりデジタル信号に変換される。
なお、センサ組み立て時にそれぞれの素子の光軸調整がされている。しかし、センサ組み立て時の光軸調整については設計値に基づく調整であり、実際には機差でのばらつきが生じる。よって光軸ずれが起きてしまい、色ずれ補正時に受光部間の検知タイミングずれが生じる。
図3は、図1の画像形成装置100における電気的構成を示す図である。
図3において、CPU109は、各種命令により画像形成装置100全体を制御する。CPU109の制御は、ROM110に格納されているプログラムデータに基づいて行われる。
パターン検知センサ7は、中間転写ベルト5、または中間転写ベルト5に形成されたトナーパターンからの反射受光量を電圧変換した信号を出力する。
また、受光部201は、正反射光受光部301及び乱反射光受光部302で構成されるような記載となっているが、これは受光部201を機能的に表現したものとなっている。すなわち、正反射光を受光しているときの受光部201が正反射光受光部301として機能し、乱反射光を受光しているときの受光部201が乱反射光受光部302として機能する。
正反射光受光部301から出力された正反射出力信号は第1信号発生コンパレータ203に入力される。乱反射光受光部302から出力された出力は第2信号発生コンパレータ204に入力される。
第1信号発生コンパレータ203は、所定の閾値を用いて正反射出力信号を2値化し、第1デジタル信号を出力する。同様に第2信号発生コンパレータ204は、所定の閾値を用いて乱反射出力信号を2値化し、第2デジタル信号を出力する。
ASIC101はデジタル集積回路であり、同図に示されるように複数のブロックで構成される。
まず、パターン生成部102は、パターン検知制御で用いられるトナーパターンの画像データを生成する。パターンデータ格納部103は、第1信号発生コンパレータ203の出力信号、及び第2信号発生コンパレータ204の出力信号を一時的にパターンデータとして格納する。
色ずれ算出部104は、パターンデータに基づいて各色ごとのずれを算出する。色ずれ補正部105は、算出された色ずれに基づいて書き込みタイミングなどを補正する。中間転写体表面基準電圧出力部106は、中間転写ベルト5からの反射光量を電圧変換させて出力する。
使用発光部切換部107は、所定の閾値、または閾値から基準電圧までにおけるパターンデータが示す信号の変化に応じて、正反射光発光部501と乱反射光発光部502を切り替える。
図4は、中間転写ベルト5に形成されたパターンを検知したときの出力を示す図である。(A)は、中間転写ベルト5の表面光沢度が高い状態での出力を示し、(B)は、中間転写ベルト5の表面光沢度が低くなった状態での出力を示している。
また、(A)、(B)のいずれも、正反射光受光部301、及び乱反射光受光部302からの出力を示している。
中間転写ベルト5の表面光沢度が高い場合は、図4(A)に示されるように、中間転写ベルト5へ照射した光の反射光の正反射成分が多くなり、非パターン形成領域における正反射光受光部301からの出力は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのパターン形成領域における正反射光受光部301からの出力より高い。一方、非パターン領域における乱反射光受光部302からの出力は、イエロー、マゼンタ、シアンのパターン形成領域における乱反射光受光部302からの出力より低い。ブラックは光を吸収する特性があるので、ブラックのパターン形成領域の出力は、非パターン領域における乱反射光受光部302からの出力とほぼ同等のレベルである。
中間転写ベルト5の表面光沢度が低くなった場合は、中間転写ベルト5へ照射した光の反射光の正反射成分が少なくなる。よって、図4(B)に示されるように、非パターン形成領域における正反射光受光部301からの出力はイエロー、マゼンタ、シアンのパターン形成領域における正反射光受光部301からの出力と同等に低くなる場合がある。中間転写ベルト5の表面光沢度が低くなったとしても、ブラックのパターン形成領域における正反射光受光部301からの出力は、非パターン形成領域における正反射光受光部301からの出力より低い。
一方、イエロー、マゼンタ、シアン、ブランクのパターン形成領域における乱反射受光部302からの出力と非パターン形成領域における乱反射受光部302からの出力との関係は、中間転写ベルト5の表面光沢度が低くなったとしても、あまり変わらない。
そこで、本実施の形態では、シア、イエロー、及びマゼンタトナーで形成されたパターンは乱反射光受光部302からの出力と第2閾値との比較結果に基づき検出する。一方、ブラックトナーで形成されたパターンは正反射光受光部301からの出力と第1閾値との比較結果に基づき検出する。
図5は、図3におけるパターン検知センサ7からの出力を2値化した信号を示す図である。(A)における第1デジタル信号は正反射光受光部301からの出力を第1閾値を用いて2値化した信号を示し、(B)における第2デジタル信号は、乱反射光受光部302からの出力を第2閾値を用いて2値化した信号を示している。
図5(A)に示されるように、正反射光受光部301からの出力が第1閾値を下回った区間がハイとなり、その他ではローとなる。一方、図5(A)に示されるように、乱反射光受光部302からの出力が第2閾値を上回った区間がハイとなり、その他ではローとなる。
図6は、シアンパターンとブラックパターン間での乱反射光発光部502から正反射光発光部501への切り替え信号と出力の関係図である。(A)は、画像TOP信号または画像後端基準信号を基準にして切り替えたときの関係図であり、(B)は、シアンパターンの後端のエッジを検出して切り替えたときの関係図である。
一転位置(転写位置)のばらつきや、ドラム、ベルトの回転ムラなどの要因により、中間転写体上におけるパターンの形成位置はずれる可能性がある。そのため、正反射光発光部501に切り換えてから、ブラックパターンを検知し始めるまでのαの時間にマージンを持たせることが必要であるので、シアンパターンとブラックパターンの間隔にマージンを持たせる必要がある。その結果、パターンを紙間で検知する場合、紙間が広くなる。
一方、図6(B)に示されるように、シアンパターンの後端のエッジを検知して切り替えたときは、シアンパターンの後端のエッジを検出して、正反射光発光部501に切り換えるので、上記のマージンを考慮する必要がない。
従って、正反射光発光部501に切り換えてからブラックパターンを検知し始めるまでのβはαよりも短い時間で良い。この結果、パターンを紙間で検知する場合、画像TOP信号、及び画像後端基準信号を基準にして切り替えたときよりも紙間をつめることが可能となる。
図7は、乱反射光発光部502から正反射光発光部501への切り替えるタイミングを示す図である。
図7において、閾値Vth1は、乱反射光時に用いられる閾値であり、閾値Vth2は、正反射光検知時に用いられる閾値である。また、基準出力値Voは、中間転写ベルト5、すなわちパターンが形成されていない領域で反射されたときの出力値を示している。
同図に示されるように、出力が閾値Vth1より大きい値から閾値Vth1を経て基準出力値Voへと変化したときが、正反射光発光部501に切り換えるタイミングとなる。つまり、図7の例では、シアンパターンの後端、すなわちシアンパターン形成領域から非パターン形成領域との境界を検出したタイミングで乱反射光発光部502から正反射光発光部501に切り替える。
上述した出力値の変化の検知は、ASIC101によって行われる。
図8は、図3におけるCPU109により実行されるプリント処理の手順を示すフローチャートである。
図8において、まずプリント動作を行い(ステップS601)、予め定められた枚数だけプリントしたか否か判別する(ステップS602)。この予め定められた枚数は、色ずれ補正処理が必要となる枚数であり、装置構成などにより異なるので、実験などにより求めておく。
ステップS602の判別の結果、予め定められた枚数だけプリントしていないとき(ステップS602でNO)、ステップS604に進む。一方、ステップS602の判別の結果、予め定められた枚数だけプリントしたとき(ステップS602でYES)、色ずれの補正を行う色ずれ補正処理を行う(ステップS603)。
そして、プリントが終了したか否か判別し(ステップS604)、プリントが終了したときは(ステップS604でYES)、本処理を終了する。プリントが終了していない時は(ステップS604でNO)、ステップS601の処理に戻る。
図9、図10は、図8におけるステップS603の色ずれ補正処理の手順を示すフローチャートである。
図9において、まず上述した基準出力値Voが設定済みか否か判別する(ステップS701)。ステップS701の判別の結果、基準出力値Voが設定済みのときは(ステップS701でYES)、ステップS702に進む。
一方、基準出力値Voが設定済みではないときは(ステップS701でNO)、乱反射光発光部502を発光させ、中間転写ベルトの乱反射光を受光部201を用いて検知する(ステップS710)。そして、この検知結果である出力値を基準出力値Voとして設定する(ステップS711)。
次いで、上述した閾値Vth1,Vth2が設定済みか否か判別する(ステップS702)。ステップS702の判別の結果、閾値Vth1,Vth2が設定済みのとき(ステップS702でYES)、ステップS703に進む。
一方、閾値Vth1,Vth2が設定済みではないとき(ステップS702でNO)、イエローパターン、及びブラックパターンを形成する(ステップS712)。そして、イエローパターンに対して乱反射光発光部502を発光させ、ブラックパターンに対しては正反射光発光部501を発光させ、これらによる反射光を受光部201で検知する(ステップS713)。そして、イエローパターンの検知結果から閾値Vth1を決定し、ブラックパターンの検知結果からVth2を設定する(ステップS714)。例えば、閾値Vth1は、イエローパターン領域の出力値の特徴値(例えば、最大値)と基準出力値Vo(中間転写体の乱反射光に対応する出力値)とから算出される。閾値Vth2は、ブラックパターン領域の出力値の特徴値(例えば、最小値)と、中間転写体の正反射光に対応する出力値の特徴値(例えば、最大値)とから算出される。
次いで、パターン生成部102によって生成されたトナーパターンの画像データに基づき、複数のレーザ書き込み部のそれぞれを制御し複数の感光ドラム上にシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのパターントナー像を形成させる(ステップS703)。形成されたパターントナー像(パターン)は中間転写体上に転写され、パターン検知センサ7の検知領域に搬送される。本実施の形態では、トナーパターンは、図4に示されるように、パターン検知センサ7によってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で検知されるように形成される。
乱反射光発光部502を発光させ(ステップS704)、パターン検知センサ7がイエロー、マゼンタ、シアンのパターン領域を含む領域を検知し、第2信号発生コンパレータの出力値に基づきイエロー、マゼンタ、シアンのパターン位置を検出する(ステップS705)。さらに、ブラックパターンの前に形成されているシアンパターンの後端を過ぎたことを検知する(ステップS706)。これは、図7を用いて上述したように、乱反射光受光部302の出力が閾値Vth1より大きい値から閾値Vth1を経て基準出力値Voへと変化したことを検知する。なお、乱反射光受光部302の出力が基準出力値Voになったか否かについては、第1信号発生コンパレータによって変換された多値のデジタル値(閾値と比較前のデジタル値)をCPU109が取得し、設定された基準出力値Voと比較することによって判定する。
ステップS706において、シアンパターンの後端の検知タイミングに応じて、乱反射光発光部502による発光を止めて、正反射光発光部501を発光させる(ステップS707)。上述したように、乱反射光を受光することで検知する色のパターン(Cパターン)を検知した後に、パターンが形成されていない領域を検知(Voを検知)する。この検知により、ステップS707では、乱反射光発光部502による照射から、正反射光発光部501による照射へ切り替えている。
次いで、パターン検知センサ7がブラックのパターン領域を含む領域を検知し、第1信号発生コンパレータ203の出力値に基づきブラックのパターン位置を検出する。
このパターン位置に基づいて、色ずれ算出部104により色ずれ量を算出し(ステップS708)、算出された色ずれ量に基づいて書き込みタイミングを補正し(ステップS709)、本処理を終了する。この書き込みタイミングの補正により、色ずれ補正が行われる。
図9、図10の処理によれば、乱反射光を受光することで検知する色のパターン(Cパターン)を検知した後にパターンが形成されていない領域を検知(Voを検知)すると、乱反射光発光部502による照射から、正反射光発光部501による照射へ切り替える。その結果、正反射光発光部501の光量も早く安定させることができ、より正確にパターンを検知することができる。
なお、本実施の形態では中間転写ベルト5にパターンを作成して色ずれ補正処理を行う方法を説明したが、連続紙にパターンを作成する方法や、用紙搬送ベルトで搬送される用紙にパターンを作成する方法にも本発明を適用できる。すなわち、転写体として連続紙や用紙を用いてもよい。
また、本実施の形態では電子写真プロセスを利用して印刷を行う画像形成装置を例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばインクジェット方式の印刷装置にも適用できる。
さらに、本実施の形態では正反射光発光部501、乱反射光発光部502による反射光を用いてパターンを検知する構成としたが、このパターンの濃度を検知しても良い。つまり、イエロー、マゼンタ、シアンパターンの濃度検知には、受光部201に入射される光量により行い、ブラックパターンの濃度検知には、受光部201に入射される光量により行うことで、濃度検知を行う。
また、本実施の形態では図5(A)、図5(B)に示したように、パターン検知センサ7からの出力に対して、ある閾値に基づいてコンパレートすることでパルス信号を発生させている。そして、パルスの重心位置を算出することで色ずれ補正処理を行っている。しかし、パターン検知センサ7からの出力のピーク値を検知してパルス信号を発生させることで、色ずれ補正処理を行っても良い。
5 中間転写ベルト
6 カラートナー画像
7 パターン検知センサ
1a,1b,1c,1d 感光体ドラム
15a,15b,15c,15d レーザ書き込み部
16a,16b,16c,16d 現像器
100 画像形成装置
102 パターン生成部
103 パターンデータ格納部
104 色ずれ算出部
105 色ずれ補正部
106 中間転写体表面基準電圧出力部
107 使用発光部切換部
109 CPU
110 ROM
201 受光部
203 第1信号発生コンパレータ
204 第2信号発生コンパレータ
301 正反射光受光部
302 乱反射光受光部
501 正反射光発光部
502 乱反射光発光部

Claims (3)

  1. 転写体に異なる色のパターンを形成する形成手段と、
    前記転写体に対して照射された光により、前記転写体から反射した反射光を受光する受光手段と、
    前記受光手段により受光された反射光から、前記パターンまたは前記パターンが形成されていない領域を検知する検知手段と、
    前記受光手段が受光する反射光が乱反射光となるように前記転写体に対して照射する第1発光手段と、
    前記受光手段が受光する反射光が正反射光となるように前記転写体に対して照射する第2発光手段と、
    前記検知手段で検知するパターンが、乱反射光を受光することで検知する色のパターンから、正反射光を受光することで検知する色のパターンとなる場合には、前記検知手段により、前記乱反射光を受光することで検知する色のパターンを検知した後に、前記パターンが形成されていない領域を検知したときに、前記第1発光手段による照射から、前記第2発光手段による照射へ切り替える切り替え手段と
    を備えたことを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記乱反射光を受光することで検知する色のパターンは、シアンで形成されたパターン、イエローで形成されたパターン、及びマゼンタで形成されたパターンであり、前記正反射光を受光することで検知する色のパターンは、ブラックで形成されたパターンであることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  3. 前記形成手段により前記転写体に形成され、前記検知手段により検知されたパターンから、前記形成手段により生じる色ずれを補正することを特徴とする請求項1または請求項2記載の画像形成装置。
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