JP2014232141A - 画像形成装置及び位置合わせ方法 - Google Patents
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Abstract
Description
画像の位置ずれを解消するため、画像形成装置は基準画像を形成して読み取り、読み取られた基準画像の位置ずれ量を求めて、画像の位置合わせを行っている(例えば、特許文献1〜4参照)。
従来、読取面から用紙面までの距離と、当該距離によって変動する読取値との相関関係に基づき、読取時に測定された読取面から用紙面までの距離に応じて読取値を補正することが行われている(例えば、特許文献5参照)。
通常、用紙のエッジ等を基準位置として、当該基準位置と基準画像間の距離を測定し、測定された距離を元に位置合わせが行われている。用紙の変形によって基準画像の読取位置がずれていると、基準位置からの距離を正確に測定することができないため、位置合わせを精度良く行うことができない。
用紙上に位置合わせ用の基準画像を形成する画像形成部と、
前記基準画像が形成された用紙面を読み取る読取部と、
前記読取部により読み取られた用紙面において基準位置と基準画像間の距離を測定し、当該距離に応じて画像の位置合わせを行う制御部と、
前記読取部による読取位置において、前記用紙面の高さ位置を測定する測定部と、を備え、
前記制御部は、前記高さ位置に応じて、前記測定された基準位置と基準画像間の距離を、用紙面が平面である場合の距離に補正し、補正された距離に応じて前記画像の位置合わせを行う、
画像形成装置が提供される。
前記画像形成部は、両面の位置合わせ用の基準画像を用紙の表面及び裏面にそれぞれ形成し、
前記制御部は、前記読取部により読み取られた表面及び裏面のエッジを基準位置として、当該エッジと基準画像間の距離を測定し、測定された表面及び裏面の各距離が一致するように、前記画像形成部による表面又は裏面の画像形成位置を変更させて、両面の位置合わせを行う、
請求項1に記載の画像形成装置が提供される。
前記制御部は、前記画像形成部が画像を書き出すタイミング、前記画像形成部へ用紙を送り出すタイミング又は用紙の搬送速度のいずれか1つ以上を変更させて、前記裏面の画像形成位置を変更させる、
請求項2に記載の画像形成装置が提供される。
前記画像形成部は、副走査方向の位置合わせ用の基準画像を用紙面の副走査方向に一定距離の間隔で形成し、
前記制御部は、隣接する基準画像を基準位置として、隣接する各基準画像間の距離をそれぞれ測定し、測定された各距離と前記一定距離との差に応じて、前記画像形成部の副走査方向の画像形成位置を変更させて、副走査方向の位置合わせを行う、
請求項1に記載の画像形成装置が提供される。
前記制御部は、前記画像形成部が副走査方向に画像を形成する速度又は用紙の搬送速度のいずれか1つ以上を変更させて、前記副走査方向の画像形成位置を変更させる、
請求項4に記載の画像形成装置が提供される。
前記制御部は、前記基準位置と基準画像間において測定された高さ位置が閾値を超える場合、前記基準位置と基準画像間の距離の補正を行う、
請求項1〜5のいずれか一項に記載の画像形成装置が提供される。
前記画像形成部は、前記基準画像が形成された用紙を定着処理し、
前記読取部は、用紙の搬送経路上に設けられ、前記画像形成部により定着処理された用紙面を読み取る、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の画像形成装置が提供される。
前記測定部は、用紙の搬送方向において、前記読取位置の前後それぞれに設けられる2つのカラーラインセンサーを備える、
請求項1〜7のいずれか一項に記載の画像形成装置が提供される。
用紙上に位置合わせ用の基準画像を形成する画像形成工程と、
前記基準画像が形成された用紙面を読み取る読取工程と、
前記読み取られた用紙面において基準位置と基準画像間の距離を測定する距離測定工程と、
前記読取工程における読取位置において、前記用紙面の高さ位置を測定する高さ測定工程と、
前記高さ位置に応じて、前記測定された基準位置と基準画像間の距離を、用紙面が平面である場合の距離に補正し、補正された距離に応じて画像の位置合わせを行う位置合わせ工程と、
を含む位置合わせ方法が提供される。
図1に示すように、画像形成装置Gは、プリントコントローラーg1、給紙ユニットg2、本体ユニットg3及び後処理装置g4を備えている。
プリントコントローラーg1は、C(シアン)、M(マジェンタ)、Y(イエロー)及びK(黒)の色ごとに画像データを生成し、本体ユニットg3に出力する。
給紙ユニットg2は、本体ユニットg3により指示された給紙トレイから本体ユニットg3へ用紙を搬送する。
本体ユニットg3は、スキャナー6により原稿を読み取って得られた画像データか、又はプリントコントローラーg1により生成された画像データに基づき、画像形成部8により用紙上に画像を形成する。本体ユニットg3は、画像形成された用紙を後処理装置g4へ搬送する。
図2に示すように、本体ユニットg3は、制御部1、記憶部2、操作部3、表示部4、通信部5、スキャナー6、画像処理装置7、画像形成部8、読取部9及び測定部10を備えて構成されている。
例えば、制御部1は、ジョブの設定に従い、給紙ユニットg2又は給紙トレイg31により用紙を給紙させる。また、制御部1は、画像処理装置7により画像データを補正及び画像処理させて、画像形成部8により画像を形成させる。ジョブの設定に後処理の設定が含まれる場合、制御部1は後処理装置g4に指示して後処理させる。
具体的には、制御部1は、画像形成部8により位置合わせ用の基準画像を用紙上に形成させ、当該基準画像が形成された用紙面を読取部9により読み取らせる。
制御部1は、読み取られた用紙面において基準位置と基準画像間の距離を測定し、当該距離に応じて、画像形成部8による画像形成位置を変更し、画像の位置合わせを行う。
制御部1は、基準位置と基準画像間において測定された高さ位置が閾値を超える場合、基準位置と基準画像間の距離を、用紙面が平面である場合の距離に補正する。制御部1は、補正された距離に応じて、画像形成部8による画像形成位置を変更し、画像の位置合わせを行う。
また、記憶部2は、位置合わせ用の基準画像を記憶している。
表示部4は、LCD(Liquid crystal display)等であることができ、制御部1の指示に従って操作画面等を表示する。
通信部5は、制御部1からの指示に従い、ネットワーク上のコンピューター、例えばサーバー又は他の画像形成装置と通信する。
画像処理装置7は、図2に示すように、色変換部71、階調補正部72及び中間調処理部73を備えている。
色変換部71は、色補正のため、プリントコントローラーg1から出力されたC、M、Y及びKの各色の画像データを色変換処理し、色補正されたC、M、Y及びKの各色の画像データを出力することもできる。
色変換部71は、色変換処理時、R、G及びBの各色の階調値に対して、色変換後のC、M、Y及びKの各色の階調値が定められたLUTを用いる。色変換部71は、色補正時、C、M、Y及びKの各色の階調値に対して、色補正後のC、M、Y及びKの階調値が定められたLUTを用いる。
階調補正部72は、階調の補正時、画像の階調特性が目標の階調特性に一致するように、各階調値に対応する補正値が定められたLUTを用いる。階調補正部72は、階調補正用のLUTから、画像データの各画素の階調値に対応する補正値を得て、補正値からなる画像データを出力する。
中間調処理部73は、中間調処理後の画像データを画像形成部8に出力する。
画像形成部8は、図1に示すように、C、M、Y及びKの色ごとに、露光部81、感光体82及び現像部83を、4セット備えている。また、画像形成部8は、転写体84、2次転写ローラー85、定着装置86、反転機構87及びレジストローラー88を備えている。
このようにして4つの感光体82上に各色のトナーで形成された画像は、各感光体82から転写体84上に順次重ねて転写される。これにより、転写体84上にカラー画像が形成される。転写体84は、複数のローラーに巻き回された無端ベルトであり、各ローラーの回転に従って回転する。
定着装置86は、画像が転写された用紙を加熱及び加圧して定着処理する。
読取部9は、用紙の搬送経路上に設けられ、画像形成部8により定着処理された用紙面を読み取る。
読取時における用紙面の高さ位置の変動をできるだけ減らすため、用紙の搬送経路を挟んで読取部9と対向する位置に、図1に示すように、用紙のガイド板aを設けることができる。また、読取部9に隣接して、ガイド板aと搬送経路を挟んで対向するガイド板eを設けることもできる。
光源cはLED(Light Emitting Diode)を備えて発光し、カラーラインセンサーb1は用紙面上で反射した光源cからの光を光電変換する。カラーラインセンサーb1は、光電変換により得られたR、G及びBの各色の信号値を、読取値として出力する。
カラーラインセンサーb1は、用紙T上の画像を主走査方向xの1ライン単位で読み取る。図3中の点線は、ラインセンサーb1による1ラインの画像の読取位置Lを表している。用紙Tは副走査方向yへ搬送されるので、カラーラインセンサーb1は読み取りを繰り返すことにより、用紙Tの全面を読み取ることができる。
用紙面の高さ位置の測定方法としては、特に限定されず、視差を利用したステレオ方式、測定光とその反射光の位相差を利用したタイムオブフライト(TOF;Time Of Flight)方式等を用いることができる。測定光としては、レーザー光、赤外線等を利用することができる。
以下、測定部10がステレオ方式による測定を行う例を説明する。
2つのカラーラインセンサーb1及びb2は、読取部9による読取位置Lを挟んで用紙の搬送方向の前後それぞれに配置されている。用紙の搬送方向は副走査方向yと同じ方向である。カラーラインセンサーb2の構成は、カラーラインセンサーb1と同じである。
なお、測定部10は、コスト削減のため、図3に示すように光源c及びカラーラインセンサーb1を読取部9と共用することもできるし、読取部9とは別に光源と2つのカラーラインセンサーを備えることもできる。
図4に示すように、各カラーラインセンサーb1及びb2は、撮像素子b3と、当該撮像素子b3の撮像面上に読取位置Lからの光を結像するレンズb4と、を備えている。各レンズb4は、基準面z0から焦点位置fまでの距離dCが同一となる面上に、基準長dBを隔てて配置されている。
基準面z0、撮像素子b3及びレンズb4は位置が固定されているため、距離dC、基準長dB及び焦点位置fから撮像面までの焦点距離dfは定数である。
(1) dA=dB・df/ds・δ
ここで、δは撮像素子の1画素のサイズを表す。
(2) D=dC−dA
最初に、画像形成装置Gでは、画像形成部8が両面の位置合わせ用の基準画像を用紙の表面に形成する。
両面の位置合わせ用の基準画像としては、一般的にトンボと呼ばれる十字の画像が用いられるが、両面の位置合わせが可能であれば、トンボに限定されない。
トンボを使用する場合、画像形成部8は、図6に示すように用紙の4隅のエッジを基準位置として、当該エッジから主走査方向x及び副走査方向yの距離が一定距離となる位置に、各トンボを形成する(ステップS1)。画像形成部8は、トンボを形成後、用紙を定着処理する。
制御部1は、測定部10により測定された高さ位置を閾値と比較し、用紙の変形が大きいか否かを判断する(ステップS4)。
具体的には、制御部1は、図6に示すようにエッジとトンボ間を含む読取領域rにおいて測定された高さ位置を閾値と比較する。用紙の変形が大きいと、用紙面の高さ位置も高くなるため、制御部1は、読取領域r内で測定された高さ位置のうち、閾値を超える高さ位置があれば、用紙の変形が大きいと判断する。また、制御部1は、読取領域r内で測定されたすべての高さ位置が閾値以下である場合、用紙の変形は大きくないと判断する。
用紙の変形が大きい場合(ステップS4;Y)、トンボの読取位置が大きくずれるため、ステップS2で測定されたエッジとトンボ間の距離は正確ではない。この場合、制御部1は、用紙面の高さ位置に応じて、測定されたエッジとトンボ間の距離を、用紙面が平面である場合の距離に補正する(ステップS5)。
用紙面が平面である場合、図7aに示すように、用紙Tのエッジとトンボ間の副走査方向yの距離は、距離dyDである。しかし、図7bに示すように、用紙Tが大きく変形すると、変形によってエッジ及びトンボの読取位置がずれるため、測定される距離は、距離dyDより短い距離dyD*となる。この場合、測定された距離dyD*を、用紙面が平面である場合の距離dyDに補正する必要がある。
よって、制御部1は、円弧M*N*の長さを測定することにより、用紙面が平面である場合の距離dyDを得ることができる。
円弧M*N*の長さの測定方法は、特に限定されない。例えば、制御部1は、エッジからトンボまでの主走査方向x又は副走査方向yにおける高さ位置を座標点で表し、各座標点を結ぶ直線の距離の合計を、円弧M*N*の長さとして求めることができる。または、制御部1は、各座標点を補間する近似曲線を積分することによっても円弧M*N*の長さを求めることもできる。
具体的には、制御部1は、裏面のエッジとトンボ間の距離が、表面のエッジとトンボ間の距離に一致するように、裏面の画像形成位置を変更させる。
画像形成部8は、反転機構87により用紙面を反転させた後、制御部1の指示に従って画像形成位置を変更し、裏面にトンボを形成する(ステップS6)。画像形成部8は、トンボが形成された用紙を定着処理する。
例えば、表面において搬送方向先端側のエッジからの副走査方向yの距離が25mmとなる位置にトンボを形成し、測定された距離が27mmであった場合、制御部1は、裏面においてエッジからトンボまでの距離が2mm長くなるように、レジストローラー88による用紙の送り出しタイミングを遅らせる。
測定部10は、読取部9の読み取りと並行して、読取部9による読取位置Lにおいて用紙面の高さ位置を測定する(ステップS8)。
制御部1は、測定部10により測定された高さ位置を閾値と比較し、用紙の変形が大きいか否かを判断する(ステップS9)。この判断は、ステップS4と同じ判断であるので、詳細な説明を省略する。
用紙の変形が大きい場合(ステップS9;Y)、制御部1は、測定された高さ位置に応じて、ステップS7で測定された裏面のエッジとトンボ間の距離を、用紙面が平面である場合の距離に補正する(ステップS10)。距離の補正方法は、表面の場合と同じであるので、詳細な説明は省略する。
制御部1は、決定された位置ずれ量が許容範囲内であるか否かを判断する(ステップS12)。
例えば、1mm以下の位置ずれ量が許容される場合、制御部1は、位置ずれ量が1mm以下である場合は許容範囲内であり、1mmを超える場合は許容範囲内ではないと判断する。
両面の画像の位置ずれ量が許容範囲内ではない場合(ステップS12;N)、制御部1は所定回数以上の位置合わせを行ったか否かを判断する(ステップS13)。
所定回数以上の位置合わせを行っていない場合(ステップS13;N)、ステップS1に戻り、再度位置合わせにトライする。
なお、用紙の種類を変更するのではなく、ユーザーの選択によって、位置合わせの精度より位置合わせの実行を優先できるように、位置ずれ量の許容範囲の判断に用いられる閾値を変更することとしてもよい。
本実施の形態に係る画像形成部8は、両面の位置合わせ用の基準画像を用紙の表面及び裏面にそれぞれ形成し、制御部1は、読取部9により読み取られた表面のエッジを基準位置として、当該エッジと基準画像間の距離を測定し、測定された表面及び裏面の各距離が一致するように、画像形成部8による裏面の画像形成位置を変更させて、両面の位置合わせを行う。また、制御部1は、高さ位置に応じて、測定された基準位置と基準画像間の距離を、用紙面が平面である場合の距離に補正し、補正された距離に応じて両面の位置合わせを行う。
しかし、本実施の形態によれば、どのような変形であっても、用紙面の高さ位置により、基準位置と基準画像間の距離を精度良く補正することができる。よって、用紙の種類によらず、精度の良い位置合わせが可能である。
他の実施の形態によれば、画像形成装置は、副走査方向の位置合わせを行うことができる。副走査方向の位置合わせにより、感光体、転写体等の回転速度ムラに起因する副走査方向の画像形成間隔のムラを改善することができる。
他の実施の形態の画像形成装置は、上記画像形成装置Gの処理手順を変更する以外は、上記画像形成装置Gと同じ構成で実現することができる。
以下、図9を参照して、他の実施の形態に係る画像形成装置Gが、副走査方向の位置合わせを行う際の処理手順を説明する。
副走査方向の位置合わせ用の基準画像としては、一般にラインの画像が使用されるが、副走査方向yの位置合わせが可能であれば、当該ラインに限定されない。
ラインを使用する場合、画像形成部8は、図10に示すように隣接するラインの形成位置を基準位置として、当該基準位置からの副走査方向yにおける距離が一定距離となるように、複数のラインを用紙上に形成する(ステップS101)。画像形成部8は、ラインが形成された用紙を定着処理する。
制御部1は、測定部10により測定された高さ位置を閾値と比較し、用紙の変形が大きいか否かを判断する(ステップS104)。
具体的には、制御部1は、図10に示すように各ラインを含む読取領域r内で測定されたいずれかの高さ位置が閾値を超える場合、用紙の変形が大きいと判断する。また、制御部1は、読取領域r内のすべての高さ位置が閾値以下である場合、用紙の変形は大きくないと判断する。
用紙の変形が大きい場合(ステップS104;Y)、制御部1は、ステップS102で測定された各ライン間の距離を、用紙面の高さ位置に応じて補正する(ステップS105)。
距離の補正方法は、両面の位置合わせ時と同じであるので、詳細な説明は省略する。
画像形成部8は、制御部1の指示に従って副走査方向yの画像形成位置を変更し、新たな用紙上に複数のラインを一定距離の間隔で副走査方向yに形成する(ステップS106)。画像形成部8は、ラインの形成後、用紙を定着処理する。
例えば、1番目のラインと2番目のライン間の距離dy2が、一定距離よりも1mm長い場合、制御部1は、各ライン間の距離が1mm短くなるように、1番目のラインと2番目のライン間において感光体82の回転速度を高速化させる。
読取部9の読み取りと並行して、測定部10は、読取部9による読取位置Lにおいて、用紙面の高さ位置を測定する(ステップS108)。
制御部1は、ステップS104の処理と同様にして、測定部10により測定された高さ位置を閾値と比較し、用紙の変形が大きいか否かを判断する(ステップS109)。
用紙の変形が大きい場合(ステップS109;Y)、制御部1は、ステップS105と同様にして、ステップS107で測定された各ライン間の距離を、用紙面の高さ位置に応じて補正する(ステップS110)。制御部1は、各ラインを形成したときの一定距離から、補正された距離を引いた差を、副走査方向yの位置ずれ量として決定する(ステップS111)。
位置ずれ量が許容範囲内ではない場合(ステップS112;N)、制御部1は所定回数以上の位置合わせを行ったか否かを判断する(ステップS113)。
所定回数以上の位置合わせを行っていない場合(ステップS113;N)、ステップS101に戻り、再度位置合わせにトライする。
なお、用紙の種類を変更するのではなく、ユーザーの選択によって、位置合わせの精度より位置合わせの実行を優先できるように、位置ずれ量の許容範囲の判断に用いられる閾値を変更することとしてもよい。
他の実施の形態に係る画像形成部8は、副走査方向の位置合わせ用の基準画像を用紙面の副走査方向yに一定距離の間隔で形成し、制御部1は、隣接する基準画像を基準位置として、隣接する各基準画像間の距離をそれぞれ測定し、測定された各距離と一定距離との差に応じて、画像形成部8の副走査方向yの画像形成位置を変更させて、副走査方向yの位置合わせを行う。また、制御部1は、高さ位置に応じて、測定された基準位置と基準画像間の距離を、用紙面が平面である場合の距離に補正し、補正された距離に応じて副走査方向yの位置合わせを行う。
例えば、位置合わせの手段は、上述した画像形成位置の変更に限定されない。制御部1は、画像処理装置7により画像データを画像処理させて、画像の倍率等を変更することにより、位置合わせを行うこともできる。
g3 本体ユニット
1 制御部
2 記憶部
8 画像形成部
82 感光体
84 転写体
86 定着装置
88 レジストローラー
9 読取部
10 測定部
Claims (9)
- 用紙上に位置合わせ用の基準画像を形成する画像形成部と、
前記基準画像が形成された用紙面を読み取る読取部と、
前記読取部により読み取られた用紙面において基準位置と基準画像間の距離を測定し、当該距離に応じて画像の位置合わせを行う制御部と、
前記読取部による読取位置において、前記用紙面の高さ位置を測定する測定部と、を備え、
前記制御部は、前記高さ位置に応じて、前記測定された基準位置と基準画像間の距離を、用紙面が平面である場合の距離に補正し、補正された距離に応じて前記画像の位置合わせを行う、
画像形成装置。 - 前記画像形成部は、両面の位置合わせ用の基準画像を用紙の表面及び裏面にそれぞれ形成し、
前記制御部は、前記読取部により読み取られた表面及び裏面のエッジを基準位置として、当該エッジと基準画像間の距離を測定し、測定された表面及び裏面の各距離が一致するように、前記画像形成部による表面又は裏面の画像形成位置を変更させて、両面の位置合わせを行う、
請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記制御部は、前記画像形成部が画像を書き出すタイミング、前記画像形成部へ用紙を送り出すタイミング又は用紙の搬送速度のいずれか1つ以上を変更させて、前記裏面の画像形成位置を変更させる、
請求項2に記載の画像形成装置。 - 前記画像形成部は、副走査方向の位置合わせ用の基準画像を用紙面の副走査方向に一定距離の間隔で形成し、
前記制御部は、隣接する基準画像を基準位置として、隣接する各基準画像間の距離をそれぞれ測定し、測定された各距離と前記一定距離との差に応じて、前記画像形成部の副走査方向の画像形成位置を変更させて、副走査方向の位置合わせを行う、
請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記制御部は、前記画像形成部が副走査方向に画像を形成する速度又は用紙の搬送速度のいずれか1つ以上を変更させて、前記副走査方向の画像形成位置を変更させる、
請求項4に記載の画像形成装置。 - 前記制御部は、前記基準位置と基準画像間において測定された高さ位置が閾値を超える場合、前記基準位置と基準画像間の距離の補正を行う、
請求項1〜5のいずれか一項に記載の画像形成装置。 - 前記画像形成部は、前記基準画像が形成された用紙を定着処理し、
前記読取部は、用紙の搬送経路上に設けられ、前記画像形成部により定着処理された用紙面を読み取る、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の画像形成装置。 - 前記測定部は、用紙の搬送方向において、前記読取位置の前後それぞれに設けられる2つのカラーラインセンサーを備える、
請求項1〜7のいずれか一項に記載の画像形成装置。 - 用紙上に位置合わせ用の基準画像を形成する画像形成工程と、
前記基準画像が形成された用紙面を読み取る読取工程と、
前記読み取られた用紙面において基準位置と基準画像間の距離を測定する距離測定工程と、
前記読取工程における読取位置において、前記用紙面の高さ位置を測定する高さ測定工程と、
前記高さ位置に応じて、前記測定された基準位置と基準画像間の距離を、用紙面が平面である場合の距離に補正し、補正された距離に応じて画像の位置合わせを行う位置合わせ工程と、
を含む位置合わせ方法。
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