JP2020146848A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測定用画像の位置の検出精度を向上して印字位置を高精度に補正することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置１０１は、用紙に印字位置を測定するための測定用画像を形成する。画像読取装置１０２は、用紙を搬送しながら測定用画像を読み取る。画像形成装置１０１は、測定用画像の読取結果に基づいて、読取時の用紙の姿勢状態及び形状を検出する。画像形成装置１０１は、読取時の用紙の姿勢状態及び形状を検出する。検出した姿勢状態及び形状をパラメータに含んで測定用画像の印字位置を検出し、検出した印字位置に基づいて、用紙への画像の印字位置を補正するための補正値を生成する。【選択図】図１

Description

本発明は、プリンタ等の画像形成装置に関し、特に用紙上に形成する画像の位置を補正する技術に関する。

プロダクション印刷市場では、従来のオフセットプリンタに代わってオンデマンドプリンタの普及が進んでいる。オンデマンドプリンタには、例えば粉体トナーを用いた電子写真方式の画像形成装置や、インクを用いたインクジェット方式の画像形成装置がある。オンデマンド印刷を行う画像形成装置は、オフセットプリンタと同等の画質が求められるとともに、生産性の向上が望まれている。生産性の向上は、画像形成装置の印刷速度の向上に限らず、印刷市場における入稿から出稿までのワークフロー全体の速度の向上が望まれている。オンデマンドプリンタのように小ロット且つ短納期生産をターゲットとした画像形成装置は、出力時間以外の生産性の向上が課題となっている。例えば、用紙の種類毎の色味補正や両面の印字位置補正等の補正時間の短縮がそれにあたる。

従来の画像形成装置は、用紙の両面の印字位置補正時に、例えば印字位置を測定するための測定用画像を用紙に印刷する。ユーザは、この用紙から測定用画像の位置を実際にスケールで測定して印字位置のズレ量を算出し、算出したズレ量を画像形成装置に入力する。画像形成装置は、入力されたズレ量に応じて印字位置を補正した印刷を行う。あるいはユーザがパーソナルコンピュータ上でズレ量に応じて印字位置を補正して、画像形成装置に印刷を行わせる。また、スキャナ等の画像読取装置を備える画像形成装置は、画像読取装置で測定用画像を読み取った結果に基づいて印字位置のズレ量を取得し、自動的に印字位置の補正を行う。印字位置を補正する場合には、ズレ量の検出精度及び印字位置の補正精度が非常に重要である。

特許文献１は、用紙両面の印字位置を自動的に補正する画像形成装置を開示する。この画像形成装置は、用紙の両面に測定用画像を形成して、スキャナにより用紙の両面の測定用画像を読み取る。画像形成装置は、測定用画像の読取結果から印字位置のズレ量を取得し、ズレ量に基づいて印字位置を補正して画像形成処理を行う。画像形成装置は、読取結果からオモテ面及びウラ面の用紙の形状を取得して、これらの形状に基づいて対応する辺同士の長さを一致させる補正値を算出する。画像形成装置は、読取結果から測定用画像の位置を上記の補正値で補正して取得し、ズレ量を算出する。

特開２０１６−１３９０２６号公報

従来の画像形成装置は、オモテ面読取時とウラ面読取時との用紙の搬送速度の差や、オモテ面用の読取部とウラ面用の読取部との性能差による印字位置のズレ量の誤差を抑制することができる。しかしながら、測定用画像が形成された用紙が斜行する場合や旋回する場合には、測定用画像が正確に読み取られないために、印字位置の補正制度が低下する。特に、読取結果からオモテ面及びウラ面の用紙の形状を取得する場合、印字位置のズレ量の誤差を抑制することが困難になる。また、用紙の裁断精度等の問題で用紙が矩形ではない場合にも、正確な印字位置の補正が困難になる。そのために印字位置の補正をさらに高精度に行うためには、倍率補正の他に、画像の回転誤差や直角誤差を補正する必要がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、測定用画像の位置の検出精度を向上して印字位置を高精度に補正することができる画像形成装置を提供することを主たる目的とする。

本発明の画像形成装置は、用紙に画像を形成する画像形成手段と、前記画像が形成された前記用紙が搬送される搬送経路に設けられ、前記搬送経路に沿って搬送される前記用紙の第１面を読み取る第１読取手段と、前記用紙の搬送方向において前記第１読取手段と異なる位置に設けられ、前記搬送経路に沿って搬送される前記用紙の前記第１面と反対側の第２面を読み取る第２読取手段と、前記画像形成手段に、印字位置を測定するための測定用画像を前記用紙に形成させ、前記第１読取手段に前記用紙の搬送方向における前記用紙の端部と前記用紙上の前記測定用画像を読み取らせ、前記第２読取手段に前記用紙の搬送方向における前記用紙の前記端部を読み取らせ、前記画像形成手段によって前記用紙の前記第１面に形成される画像の印字位置を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、測定用画像の位置が高精度に検出でき、印字位置の補正を高精度に行うことができる。

画像形成システムの構成図。 画像形成装置の構成図。 画像読取装置の構成図。 画像読取部の構成説明図。 画像読取部の構成説明図。 画像読取部の構成説明図。 測定用画像の説明図。 （ａ）〜（ｅ）は、用紙の姿勢状態の説明図。 （ａ）、（ｂ）は、印字位置補正の説明図。 印字位置補正の説明図。 印字位置補正の説明図。 （ａ）〜（ｄ）は、印字位置補正の説明図。 （ａ）、（ｂ）は、印字位置補正の説明図。 （ａ）〜（ｃ）は、印字位置補正の説明図。 コントローラの説明図。 画像形成処理を表すフローチャート。

以下、図面を参照して実施の形態を詳細に説明する。

（構成）
図１は、本実施形態の画像形成システムの構成図である。画像形成システムは、画像形成装置１０１、画像読取装置１０２、及び後処理装置１０３を備える。画像形成装置１０１は、用紙に画像を形成して画像読取装置１０２に供給する。画像読取装置１０２は、用紙に形成された画像を読み取る。本実施形態では画像形成装置１０１が、印字位置を測定するための測定用画像を用紙上に形成する。画像読取装置１０２は、用紙上に形成された測定用画像を読み取る。画像形成装置１０１は、測定用画像の読取結果に基づいて印字位置を補正した画像を形成する。後処理装置１０３は、印字位置が補正されて画像が形成された用紙に所定の後処理を行って排出する。

・画像形成装置
図２は、画像形成装置１０１の構成図である。この画像形成装置１０１は、カラー画像を形成することができる。画像形成装置１０１は、用紙上に画像を形成する構成及び用紙を給送する構成を備える。

用紙上に画像を形成する構成では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（Ｋ）の色毎に、画像が形成される。そのために画像形成装置１０１は、レーザスキャナ１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ、感光ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ、帯電ローラ３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ、現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ、及びクリーナ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋを備える。符号末尾のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、形成する画像の色を表す。なお、以下の説明において色を区別する必要がない場合には、符号末尾のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略する。感光ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋには、対応する色の画像が形成される。画像形成装置１０１は、各色の画像が転写される中間転写ベルト７を備える。中間転写ベルト７への転写のために、一次転写ローラ８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋが、感光ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋに対応して設けられる。また、画像形成装置１０１は、中間転写ベルト７から用紙に画像を転写する二次転写ローラ１１、中間転写ベルト７のクリーナ１０、及び用紙に画像を定着させる定着器１２を備える。

用紙を給送する構成では、給紙カセット１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄに収納される用紙１６が搬送経路に給送される。用紙１６は、搬送経路を搬送されながら、画像を形成する構成により、画像が形成される。給紙カセット１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄは、搬送経路に用紙１６を１枚ずつ給紙するために、給紙ローラ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄを備える。搬送経路には、用紙１６の搬送方向の上流側から、搬送ローラ対２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、レジスト前ローラ対１９、レジストローラ対１８、及び排出ローラ対２１ａ、２１ｂが設けられる。レジストローラ対１８と排出ローラ対２１ａとの間には、二次転写ローラ１１及び定着器１２が設けられる。搬送経路は、両面印刷時に用紙を定着器１２からレジスト前ローラ対１９に搬送するための反転経路を備える。反転経路には、反転ローラ対２２ａ、２２ｂ、及び両面搬送ローラ対２３ａ、２３ｂ、２３ｃが設けられる。

各部の詳細について説明する。
感光ドラム２は、アルミシリンダの外周に有機光導電層が塗布されて構成される感光体である。感光ドラム２は、不図示の駆動モータにより図中反時計回り方向に回転駆動される。帯電ローラ３は、感光ドラム２の有機光導電層が塗布された面を一様に帯電する。レーザスキャナ１は、対応する色の画像データに基づいて変調したレーザ光により、感光ドラム２の帯電された面を走査する。レーザ光の走査により、感光ドラム２に静電潜像が形成される。現像器４は、現像スリーブ５を備える。現像器４は、現像スリーブ５により、対応する色のトナーを用いて感光ドラム２の静電潜像を現像する。現像により感光ドラム２に対応する色の画像（トナー像）が形成される。形成された画像（トナー像）は、感光ドラム２の回転により一次転写ローラ８側に搬送される。

中間転写ベルト７は、各感光ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋに接触しており、中間転写駆動ローラ９により図中時計回り方向に回転駆動される。中間転写ベルト７は、感光ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋのそれぞれから、画像（トナー像）が重畳するように順次転写される。各色の画像（トナー像）が重畳して転写されることで、中間転写ベルト７にはフルカラーの画像（トナー像）が形成される。一次転写ローラ８は、転写時に中間転写ベルト７を感光ドラム２側に付勢する。転写された画像（トナー像）は、中間転写ベルト７の回転により二次転写ローラ１１側に搬送される。なお、転写後に感光ドラム２に残留するトナーは、クリーナ６により除去される。除去されたトナーは、不図示のクリーナ容器に収容される。

中間転写ベルト７は、二次転写ローラ１１との間で用紙１６を挟持搬送することで、用紙１６に画像（トナー像）を転写する。二次転写ローラ１１は、中間転写ベルト７から用紙１６に画像（トナー像）を転写する間は中間転写ベルト７側に付勢されるが、印字処理が終了すると中間転写ベルト７から離間する。転写後に中間転写ベルト７に残留するトナーは、クリーナ１０により除去される。除去されたトナーは、不図示のクリーナ容器に収容される。

定着器１２は、定着ローラ１３及び加圧ローラ１４を備える。定着器１２は、定着ローラ１３及び加圧ローラ１４により用紙１６を搬送しながら定着処理を行う。定着ローラ１３は、中空状でヒータを内蔵しており、用紙１６を加熱する。加圧ローラ１４は、用紙１６を定着ローラ１３に圧接させる。

以上のように画像が形成される用紙１６は、給紙カセット１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄのいずれかから、給紙ローラ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄにより１枚ずつ給紙される。給紙された用紙１６は、搬送ローラ対２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ及びレジスト前ローラ対１９によりレジストローラ対１８へ搬送される。レジストローラ対１８は、レーザスキャナ１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋによるレーザ光の走査に同期して用紙１６を二次転写ローラ１１へ搬送する。用紙１６は、上記の通り、二次転写ローラ１１で中間転写ベルト７から画像が転写される。その後、用紙１６は定着器１２により画像が定着されて機外に排出される。

用紙１６をそのまま排出する場合（ストレート排出）、用紙１６は、定着器１２から排出ローラ対２１ａを介して排出される。用紙１６を反転排出する場合、用紙１６は、定着器１２から反転経路の反転ローラ対２２ａへ搬送される。反転ローラ対２２ａは、正逆回転可能であり、用紙１６を定着器１２から取得した後に逆回転する。これにより用紙１６は、反転ローラ対２２ａにより反転経路から排出ローラ対２１ａ、２１ｂを介して機外へ排出される。ストレート排出及び反転排出は、印刷ジョブによる設定に応じて行われる。搬送経路の切り替えは、不図示のフラッパ等により行われる。

両面印刷の場合、用紙１６は、定着器１２から反転経路の反転ローラ対２２ａ、２２ｂへ搬送される。反転ローラ対２２ｂも、反転ローラ対２２ａ同様に正逆回転可能である。両面印刷時には、用紙１６は、反転ローラ対２２ｂまで搬送され、その後、反転ローラ対２２ｂが逆回転することで両面搬送ローラ対２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄへ搬送される。これにより用紙１６は、画像が形成された一方の面が反転されて、他方の面に画像が形成可能となる。両面搬送ローラ対２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄは、用紙１６を再度レジスト前ローラ対１９、レジストローラ対１８へ搬送する。用紙１６は、一方の面への画像形成時と同様に、他方の面に画像が形成される。両面印刷が終了した用紙１６は機外に排出される。

・画像読取装置
図３は、画像読取装置１０２の構成図である。画像読取装置１０２は、画像形成装置１０１から排出された用紙１６を取得する。画像読取装置１０２は、用紙１６に形成された画像を搬送しながら読み取る。そのために画像読取装置１０２は、搬送経路に設けられる搬送ローラ対３１〜４１及び画像読取部２０１を備える。画像読取部２０１は、搬送ローラ対３１〜４１により搬送経路を搬送される用紙１６の両面から画像を読み取ることができる。画像読取装置１０２は、画像読取後の用紙１６を後処理装置１０３に供給する。本実施形態の画像読取装置１０２は、用紙１６に形成された測定用画像を読み取る。用紙１６の読取結果に応じて、用紙１６の端部及び測定用画像の印字位置が検出される。これらの検出結果から、印字位置の補正値が導出される。

図４、図５、図６は、画像読取部２０１の構成説明図である。画像読取部２０１は、搬送経路を用紙１６が１回通過するだけで用紙１６の両面を読み取るために、搬送経路を挟んで両側にコンタクトイメージセンサ（ＣＩＳ）６１、６２を備える。用紙１６の搬送方向でＣＩＳ６１の上流側には、用紙１６をＣＩＳ６１の読取位置に搬送する搬送ローラ対５１が設けられる。ＣＩＳ６１とＣＩＳ６２との間には、用紙１６をＣＩＳ６１の読取位置からＣＩＳ６２の読取位置に搬送する搬送ローラ対５２が設けられる。用紙１６の搬送方向でＣＩＳ６２の下流側には、用紙１６をＣＩＳ６２の読取位置から画像読取部２０１の外部へ搬送する搬送ローラ対５３が設けられる。ＣＩＳ６１の読取位置には、搬送経路を挟んで搬送ガイド部材６３、６５が設けられる。ＣＩＳ６２の読取位置には、搬送経路を挟んで搬送ガイド部材６４、６６が設けられる。

用紙１６は、搬送ローラ対５１により搬送ガイド部材６３と搬送ガイド部材６５との間に搬送され、ＣＩＳ６１により一方の面（第１面）の画像読取処理が行われる。その後、用紙１６は、搬送ローラ対５２により搬送ガイド部材６４と搬送ガイド部材６６との間に搬送され、ＣＩＳ６２により第１面と反対側の他方の面（第２面）の画像読取処理が行われる。画像読取部２０１は、用紙１６を搬送ローラ対５１〜５３により搬送しながら画像読取を行うことで、印字位置の補正にかかる時間を短縮している。

ＣＩＳ６１とＣＩＳ６２とが近傍に対向配置されているために、用紙１６は、両面に印字された測定用画像が略同時に読み取られる。そのために、用紙１６の温度、水分量、搬送速度等による印字位置の補正精度への影響が抑制される。搬送ガイド部材６３、６４は、ＣＩＳ６１、６２の焦点深度方向位置を安定化させるためのガラス兼搬送ガイド部材である。搬送ガイド部材６５、６６は、用紙１６の端部のコントラストを明確化するための黒色バッキング兼搬送ガイド部材である。

図５のＣＩＳ６１、６２は、それぞれが用紙１６の端部を読み取ることができるように、搬送方向に直行する方向に２つ並べられたＣＩＳ６１ａ、６１２ｂ、ＣＩＳ６２ａ、６２ｂにより構成される。そのためにＣＩＳ６１、６２のそれぞれの読取領域も２つに分かれている。図６のＣＩＳ６１、６２は、それぞれ用紙１６を搬送方向に直交する方向に１ラインずつ読み取るように構成される。いずれの場合もＣＩＳ６１、６２は、用紙１６の搬送方向に直交する方向の両端部を読み取ることができる。なお、本実施形態の画像読取部２０１は、ＣＩＳ６１、６２により用紙１６を読み取るが、これに限らず、ＣＣＤセンサ等の画像読取が可能な装置により実現できる。

（印字位置補正）
図７は、印字位置を測定するための測定用画像の説明図である。測定用画像は、用紙１６の第１面３０１及び第２面３０２のそれぞれの四隅の近傍に形成される基準画像３１０を含む。画像読取装置１０２による測定用画像の読取結果から、用紙１６の第１面３０１及び第２面３０２の端部の座標と、基準画像３１０の印字位置の座標とが得られる。印字位置の座標は、距離Ａ〜Ｊに基づいて算出される。
第１面３０１の端部の座標…（Ｘ01，Ｙ01）〜（Ｘ31，Ｙ31）
第２面３０２の端部の座標…（Ｘ02，Ｙ02）〜（Ｘ32，Ｙ32）
第１面３０１の基準画像３１０の印字位置の座標…（Ｘ41，Ｙ41）〜（Ｘ71，Ｙ71）
第２面３０２の基準画像３１０の印字位置の座標…（Ｘ42，Ｙ42）〜（Ｘ72，Ｙ72）

これらの座標に基づいて、画像の歪み量、印字位置のズレ量が測定される。測定されたズレ量に基づいて印字位置のズレの補正に用いられる補正値が導出される。画像形成装置１０１は、該補正値に基づいて画像形成を行うことで、両面の画像の印字位置が補正された用紙１６（成果物）を生成することができる。

図８は、用紙１６を読み取る際の用紙１６の姿勢状態の説明図である。図８（ａ）は、用紙１６の搬送方向先端の辺が搬送方向に直交する方向に略一致し、用紙１６が搬送方向にまっすぐに搬送される状態を表す。この場合、用紙１６の第１面３０１及び第２面３０２の端部の座標と、基準画像３１０の印字位置の座標とが正確に測定される。しかしながら、用紙１６の先端の辺が搬送方向に直交する方向に一致しない場合、或いは用紙１６が搬送方向にまっすぐに搬送されない場合には、正確な第１面３０１及び第２面３０２の端部の座標と、基準画像３１０の印字位置の座標との測定が困難である。また、ＣＩＳ６１、６２が搬送方向に直交する方向に正確に配置されていない場合にも、正確な第１面３０１及び第２面３０２の端部の座標と、基準画像３１０の印字位置の座標との測定が困難である。図８（ｂ）〜図８（ｅ）は、測定が困難になる場合の用紙１６の姿勢状態を表す。

図８（ｂ）は、用紙１６が傾いて搬送される状態（斜行）を表す。図８（ｃ）は、用紙１６が斜め方向に搬送される状態（斜送）を表す。図８（ｄ）は、用紙１６が旋回しながら搬送される状態を表す。図８（ｅ）は、ＣＩＳ６１、６２と搬送ローラ対５１、５２とのアラインメントが崩れて、ＣＩＳ６１、６２が搬送方向に直交する方向に正確に配置されていない状態を表す。

本実施形態の画像形成装置１０１は、対向配置されるＣＩＳ６１とＣＩＳ６２とにより測定用画像を読み取り、用紙１６の斜行、斜送、旋回、用紙１６の裁断ズレ、ＣＩＳ６１、６２のアライメントズレを検出して、印字位置の補正にフィードバックする。これにより印字位置の補正が高精度に行われる。

図９〜図１４は、印字位置補正の説明図である。図９〜図１４は、用紙１６が画像読取部２０１内を搬送されながら読み取られるときの様子を表す。用紙１６は、搬送方向の先端がＣＩＳ６１の読取位置に到達してから、搬送方向の後端がＣＩＳ６２の読取位置を通過するまでの間、読み取られる。

図９は、用紙１６の搬送方向の先端が傾いてＣＩＳ６１、６２の読取位置に搬送される姿勢状態を表す。図９（ａ）では、用紙１６の搬送方向の先端がＣＩＳ６１ａ、６１ｂの読取位置に到達している。図９（ｂ）では、用紙１６がＣＩＳ６２ａ、６２ｂの読取位置に到達している。

用紙１６の先端がＣＩＳ６１ａ、６１ｂの読取位置に到達するタイミングＴ１１、Ｔ１２に基づいて、用紙１６の先端の辺の搬送方向に直交する方向に対する先端角度θ１１が検出される。例えば先端角度θ１１は、以下の式で表される。
θ１１＝ａｒｃｓｉｎ（（Ｔ１１−Ｔ１２×Ｖｐ）／Ａ））×１８０／π［ｄｅｇ］
なお、（Ｔ１１−Ｔ１２）は、ＣＩＳ６１ａが用紙１６の先端を検出したタイミングと、ＣＩＳ６１ｂが用紙１６の先端を検出したタイミングとの差である。Ｖｐは、用紙１６の先端がＣＩＳ６１ａ、６１ｂで読み取られるときの搬送速度である。Ａは、用紙１６の先端の辺の長さである。

同様に、用紙１６の先端がＣＩＳ６２ａ、６２ｂの読取位置に到達するタイミングＴ２１、Ｔ２２から、用紙１６の先端の辺の搬送方向に直交する方向に対する先端角度θ２１が検出される。例えば先端角度θ２１は、以下の式で表される。
θ２１＝ａｒｃｓｉｎ（（Ｔ２１−Ｔ２２×Ｖｐ）／Ａ））×１８０／π［ｄｅｇ］
なお、（Ｔ２１−Ｔ２２）は、ＣＩＳ６２ａが用紙１６の先端を検出したタイミングと、ＣＩＳ６２ｂが用紙１６の先端を検出したタイミングとの差である。

図１０、図１１は、用紙１６の姿勢状態の検出処理の説明図である。ＣＩＳ６１、６２による用紙１６の搬送方向に直交する方向の両端部（左右両端部）の辺の検出結果により、用紙１６の搬送方向に対する傾きが検出される。ＣＩＳ６１とＣＩＳ６２とは、用紙１６の左右の端部の検出に同様に用いられる。図１０では、ＣＩＳ６１ａ、６１ｂを用いる場合について説明し、ＣＩＳ６２ａ、６２ｂを用いる場合については説明を省略する。

ＣＩＳ６１ａが搬送中の用紙１６の左端部を読み取ることで、用紙１６の左端部Ｘ１１、Ｘ１２、Ｘ１３、Ｘ１４、…Ｘ１ｎ−２、Ｘ１ｎ−１、Ｘ１ｎが検出される。左端部Ｘ１１、Ｘ１２、Ｘ１３、Ｘ１４、…Ｘ１ｎ−２、Ｘ１ｎ−１、Ｘ１ｎにより直線Ｌ６１ａが得られる（図１１）。同様にＣＩＳ６１ｂが搬送中の用紙１６の右端部を読み取ることで、用紙１６の右端部Ｘ２１、Ｘ２２、Ｘ２３、Ｘ２４、…Ｘ２ｎ−２、Ｘ２ｎ−１、Ｘ２ｎが検出される。

用紙１６の先端から搬送方向の左端部の長さをＹ１１、Ｙ１２、…Ｙ１ｎ−２、Ｙ１ｎ−１、Ｙ１ｎ、右端部の長さをＹ２１、Ｙ２２、…Ｙ１ｎ−２、Ｙ２ｎ−１、Ｙ２ｎとする。ＣＩＳ６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂによる両端部の読取結果及び左端部の長さＹ１１、Ｙ１２、…、右端部の長さをＹ２１、Ｙ２２、…から、それぞれの平均値Ｘａｖｅ、Ｙａｖｅが求められる。例えばＣＩＳ６１ａを用いて検出される左端部の平均値Ｘ１ａｖｅ及び左端部の長さの平均値Ｙ１ａｖｅは、以下のようになる。
Ｘ１ａｖｅ＝（Ｘ１１＋Ｘ１２＋…＋Ｘ１ｎ−１＋Ｘ１ｎ）／ｎ
Ｙ１ａｖｅ＝（Ｙ１１＋Ｙ１２＋…＋Ｙ１ｎ−１＋Ｙ１ｎ）／ｎ

これらの平均値Ｘ１ａｖｅ、Ｙ１ａｖｅにより、ＣＩＳ６１ａの読取結果から測定される用紙１６の左端部の搬送方向に対する傾き角度θ６１ａは、例えば最小二乗法を用いて以下の式で得られる。
θ６１ａ＝ａｒｃｔａｎ（（ΣＸｉ・Ｙｉ−ｎ・Ｘ１ａｖｅ・Ｙ１ａｖｅ）
／（ΣＹｉ＾２−ｎ・Ｘ１ａｖｅ＾２））×１８０／π−θ１１［ｄｅｇ］

同様に、ＣＩＳ６２ａの読取結果から測定される用紙１６の左端部の搬送方向に対する傾き角度θ６２ａが得られる。ＣＩＳ６１ｂの読取結果から測定される用紙１６の右端部の搬送方向に対する傾き角度θ６１ｂが得られる。ＣＩＳ６２ｂの読取結果から測定される用紙１６の右端部の搬送方向に対する傾き角度θ６２ｂが得られる。

図１２は、用紙１６の左右端部の傾き角度θ６１ａ、θ６１ｂ、θ６２ａ、θ６２ｂと用紙１６の姿勢状態との関係を表す。ＣＩＳ６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂの読取結果から左端部の直線Ｌ６１ａ、Ｌ６２ａ、右端部の直線Ｌ６１ｂ、Ｌ６２ｂが得られる。

図１２（ａ）は、用紙１６がまっすぐ搬送或いは斜行しながら読み取られる場合を表す。まっすぐ搬送される場合、用紙１６の先端角度θ１１、θ２１が等しく、且つ０［ｄｅｇ］である。また、傾き角度θ６１ａ、θ６１ｂ、θ６２ａ、θ６２ｂがすべて０［ｄｅｇ］である。斜行する場合、用紙１６の先端角度θ１１、θ２１が等しく、且つともに０［ｄｅｇ］ではない。また、傾き角度θ６１ａ、θ６１ｂ、θ６２ａ、θ６２ｂが等しい。

図１２（ｂ）は、用紙１６が斜送しながら読み取られる場合を表す。この場合、傾き角度θ６１ａと傾き角度θ６２ａとが等しく、且つともに０［ｄｅｇ］ではない。また、傾き角度θ６１ｂと傾き角度θ６２ｂとが等しく、且つともに０［ｄｅｇ］ではない。

図１２（ｃ）は、用紙１６が旋回しながら読み取られる場合を表す。この場合、傾き角度θ６１ａと傾き角度θ６２ａとが等しくない。また、傾き角度θ６１ｂと傾き角度θ６２ｂとが等しくない。さらに、傾き角度θ６１ａと傾き角度θ６２ａとの差θ６ａと、傾き角度θ６１ｂと傾き角度θ６２ｂとの差θ６ｂと、が等しい。

図１２（ｄ）は、用紙１６が裁断ズレにより形状が変化して、直角となる頂点がズレている場合を表す。この場合、傾き角度θ６１ａと傾き角度θ６２ａとが等しくない。また、傾き角度θ６１ｂと傾き角度θ６２ｂとが等しくない。さらに、傾き角度θ６１ａと傾き角度θ６２ａとの差θ６ａと、傾き角度θ６１ｂと傾き角度θ６２ｂとの差θ６ｂと、が等しくない。

図１３は、用紙１６の搬送方向の後端の傾きを検出する場合の説明図である。図１３（ａ）は、用紙１６の後端がＣＩＳ６１ａ、６１ｂの読取位置を通過している姿勢状態を表す。図１３（ｂ）は、用紙１６の後端がＣＩＳ６２ａ、６２ｂの読取位置を通過している姿勢状態を表す。

図１３（ａ）では、用紙１６の後端がＣＩＳ６１ａ、６１ｂの読取位置を通過するタイミングＴ３１、Ｔ３２から、用紙１６の後端の辺の搬送方向に直交する方向に対する後端角度θ３１が検出される。例えば後端角度θ３１は、以下の式で表される。
θ３１＝ａｒｃｓｉｎ（（Ｔ３１−Ｔ３２×Ｖｐ）／Ａ））×１８０／π［ｄｅｇ］
なお、（Ｔ３１−Ｔ３２）は、ＣＩＳ６１ａの読取位置を用紙１６の後端が通過したタイミングと、ＣＩＳ６１ｂの読取位置を用紙１６の後端が通過したタイミングとの差である。Ｖｐは、用紙１６の後端がＣＩＳ６１ａ、６１ｂの読取位置を通過するときの搬送速度である。Ａは、用紙１６の後端の辺の長さである。

同様に、図１３（ｂ）に示す用紙１６の後端がＣＩＳ６２ａ、６２ｂの読取位置を通過するタイミングＴ４１、Ｔ４２から、用紙１６の後端の辺の搬送方向に直交する方向に対する後端角度θ４１が検出される。例えば後端角度θ４１は、以下の式で表される。
θ４１＝ａｒｃｓｉｎ（（Ｔ４１−Ｔ４２×Ｖｐ）／Ａ））×１８０／π［ｄｅｇ］
なお、（Ｔ４１−Ｔ４２）は、ＣＩＳ６２ａの読取位置を用紙１６の後端が通過したタイミングと、ＣＩＳ６２ｂの読取位置を用紙１６の後端が通過したタイミングとの差である。

以上、説明したように、画像読取部２０１が搬送中の用紙１６を読み取ることで、用紙１６の先端角度θ１１、θ２１、後端角度θ３１、θ４１、左端部の傾き角度θ６１ａ、θ６２ａ、及び右端部の傾き角度θ６１ｂ、θ６２ｂが検出される。

画像形成装置１０１は、各角度に基づいて高精度に印字位置の補正を行う。また、用紙１６の読取結果に基づいて、読取時の用紙１６の姿勢状態及び形状が正確に検出される。図１４は、姿勢状態や用紙１６の形状に基づく画像補正の説明図である。図１４（ａ）は、用紙１６の形状にあわせて印字位置を補正する場合を表す。図１４（ｂ）は、画像の形状と印字位置とを同時に補正する場合を表す。図１４（ｃ）は、用紙１６にシワ折れが発生した場合の補正エラーの検出を表す。

例えば用紙１６の形状にあわせて印字位置を補正する場合（図１４（ａ））、図７の測定用画像の第１面３０１の読取結果から得られる距離Ａ〜Ｊに基づいて、以下のように印字位置が検出される。なお、第２面３０２の測定用画像の読取結果に対しても、先端角度θ２１、後端角度θ４１を用いて、同様に印字位置が検出される。
Ａ・ｃｏｓ（（θ１１＋θ３１）／２）・ｃｏｓ（（θ６１ａ＋θ６１ｂ）／２）
Ｂ・ｃｏｓ（（θ１１＋θ３１）／２）・ｃｏｓ（（θ６１ａ＋θ６１ｂ）／２）
Ｃ・ｃｏｓθ１１
Ｄ・ｃｏｓθ１１
Ｅ・ｃｏｓθ１１・ｃｏｓ（θ６１ａ−θ６２ａ）
Ｆ・ｃｏｓθ３１
Ｇ・ｃｏｓθ１１
Ｈ・ｃｏｓθ１１
Ｉ・ｃｏｓθ１１・ｃｏｓθ（θ６１ｂ−θ６２ｂ）
Ｊ・ｃｏｓθ３１

画像の形状と印字位置とを同時に補正する場合（図１４（ｂ））、右端部の傾き角度θ６１ｂ、θ６２ｂ及び後端角度θ３１、θ４１を用いずに、先端角度θ１１、θ２１及び左端部の傾き角度θ６１ａ、θ６２ａのみを用いて距離Ａ〜Ｊが算出される。

用紙１６にシワ折れが発生した場合（図１４（ｃ））、印字位置が補正できない補正エラーが発生したと判断される。いずれかの式が満たされた場合に補正エラーと判断される。
（θ１１−θ３１）＞θｌｉｍｉｔ
（θ２１−θ４１）＞θｌｉｍｉｔ
（θ６１ａ−θ６２ａ）−（θ６１ｂ−θ６２ｂ）＞θｌｉｍｉｔ

このように、ＣＩＳ６１ａ、６１ｂの読取結果から得られる角度の差が所定の閾値角度（θｌｉｍｉｔ）よりも大きいか否かにより、補正エラーが検出される。補正エラーが検出された場合、印字位置の補正のスキップや、ユーザに対して用紙１６の確認を促す処理が行われる。なお、各角度のそれぞれを所定の閾値角度と比較して、補正エラーを検出する構成であってもよい。

図１５は、以上説明したような印字位置の補正を行うコントローラの説明図である。画像形成装置１０１及び画像読取装置１０２は、それぞれがＣＰＵ（Central Processing Unit）を備える。各ＣＰＵは、それぞれコンピュータプログラムを実行することで動作制御を行う。図１５は、画像形成装置１０１及び画像読取装置１０２の機能ブロックを示す。各機能は、ＣＰＵがコンピュータプログラムを実行して実現する他に、少なくとも一部がハードウェアにより構成されていてもよい。

画像形成装置１０１は、主制御部２１１、エンジン制御部２１２、及び通信部２１３として機能する。主制御部２１１は、画像形成装置１０１の全体動作を制御する。特に本実施形態では、主制御部は、印字位置の補正処理を行う。エンジン制御部２１２は、主制御部２１１の制御により、用紙上に画像を形成する構成及び用紙を給送する構成の動作を制御して、用紙１６への画像形成処理を行う。通信部２１３は、画像読取装置１０２との間の通信インタフェースである。

画像読取装置１０２は、制御部２２１、画像処理部２２６、及び通信部２２７として機能する。制御部２２１は、画像読取装置１０２の動作を制御する。制御部２２１には、搬送モータ２２２、ＣＩＳ６１、６２が接続される。制御部２２１は、主制御部２１１からの指示に応じて、搬送モータ２２２により搬送ローラ対３１〜４１の回転制御を行う。制御部２２１は、ＣＩＳ６１、６２の動作を制御して用紙１６を読み取らせる。画像処理部２２６は、ＣＩＳ６１、６２から用紙１６の読取結果を取得し、読取結果に対して所定の画像処理を行い読取画像を生成する。通信部２２７は、画像形成装置１０１との間の通信インタフェースである。

このような構成の画像形成システムは、以下のように動作する。画像形成装置１０１の主制御部２１１は、エンジン制御部２１２を制御して用紙１６に測定用画像を形成する。測定用画像が形成された用紙１６は、画像形成装置１０１から画像読取装置１０２へ搬送される。主制御部２１１は、通信部２１３を介して画像読取装置１０２へ画像読取の指示を送信する。

画像読取装置１０２の制御部２２１は、通信部２２７を介して主制御部２１１から画像読取の指示を取得すると、搬送モータ２２２による搬送ローラ対３１〜４１の駆動を開始し、ＣＩＳ６１、６２の読取動作を制御する。ＣＩＳ６１、６２は、用紙１６が読取位置に搬送されると、該用紙１６を読み取り、読取結果を画像処理部２２６へ送信する。画像処理部２２６は、用紙１６の読取結果に基づいて読取画像を生成する。画像処理部２２６は、生成した読取画像を、通信部２２７を介して画像形成装置１０１へ送信する。

画像形成装置１０１の主制御部２１１は、画像読取装置１０２から取得する読み取り画像に基づいて印字位置のズレ量を取得する。印字位置のズレ量の取得方法は上記した通りである。主制御部２１１は、印字位置のズレ量に基づいて印字位置の補正を行い、エンジン制御部２１２により画像データに基づいた画像形成処理を実行する。以上により、画像形成装置１０１は、印字位置が補正されて画像が形成された用紙１６を成果物として出力することができる。

図１６は、画像形成処理を表すフローチャートである。この処理は、画像形成装置１０１が、不図示の操作部やパーソナルコンピュータ等の外部装置から画像形成を指示する印刷ジョブを取得することで開始される。

画像形成装置１０１は、主制御部２１１により、取得した印刷ジョブが通常の画像データに基づく印刷を指示する通常ジョブであるか、或いは印字位置の補正を指示する補正ジョブであるかを判断する（Ｓ１００１）。印刷ジョブが補正ジョブである場合（Ｓ１００１：N）、主制御部２１１は、エンジン制御部２１２により測定用画像を用紙１６に形成する（Ｓ１００２）。このとき、印字位置の補正は行われていない。測定用画像が形成された用紙１６は、画像形成装置１０１から画像読取装置１０２へ搬送される。

画像読取装置１０２の制御部２２１は、ＣＩＳ６１、６２に用紙１６の読み取りを指示する。これによりＣＩＳ６１、６２は、用紙１６を読み取り、読取結果を画像処理部２２６へ送信する。画像処理部２２６は、読取結果に所定の画像処理を行って生成した読取画像を、通信部２２７を介して画像形成装置１０１へ送信する（Ｓ１００３）。

主制御部２１１は、図１４（ａ）のように用紙１６の形状にあわせて印字位置を補正するか（用紙優先）、或いは図１４（ｂ）のように画像の形状と印字位置とを同時に補正するか（画像優先）を判断する（Ｓ１００４）。この判断は、予め取得するユーザからの指示に応じて行われる。用紙優先で印字位置を補正する場合（Ｓ１００４：用紙優先）、主制御部２１１は、図１４（ａ）で説明したように印字位置を検出してそのズレ量を算出し、ズレ量に応じた補正値を生成する（Ｓ１００５）。主制御部２１１は、生成した補正値を所定のメモリに格納する（Ｓ１００６）。画像優先で印字位置を補正する場合（Ｓ１００４：画像優先）、主制御部２１１は、図１４（ｂ）で説明したように印字位置を検出してそのズレ量を算出し、ズレ量に応じた補正値を生成する（Ｓ１００７）。主制御部２１１は、生成した補正値を所定のメモリに格納する（Ｓ１００８）。

印刷ジョブが通常ジョブである場合（Ｓ１００１：Y）、主制御部２１１は、エンジン制御部２１２により画像データに基づく画像を用紙１６に形成する（Ｓ１００９）。このとき主制御部２１１は、所定のメモリに格納した補正値に基づいて画像データを補正することで、印字位置を補正する。主制御部２１１は、印刷ジョブで指示された最終ページについての処理が終了するまで、Ｓ１００１以降の処理を繰り返し行う（Ｓ１０１０：N）。印刷ジョブで指示された最終ページについての処理が終了すると（Ｓ１０１０：Y）、主制御部２１１は、処理を終了する。

本実施形態では、印刷ジョブの用紙毎に通常ジョブと補正ジョブとの判断を行う例を説明しているが、通常ジョブによる画像と補正ジョブによる測定用画像とを同時に印刷してもよい。この場合、印刷ジョブのすべてのページについて、用紙１６の端部と印字位置とが検出される。

以上のように本実施形態の画像形成装置１０１は、測定用画像の読取結果に基づいて、用紙１６が読み取られるときの姿勢状態や、用紙１６の形状の誤差成分を取得する。画像形成装置１０１は、姿勢状態及び形状の誤差成分をパラメータに含んで測定用画像の基準画像３１０の印字位置を正確に検出する。画像形成装置１０１は、検出した基準画像３１０の印字位置に基づいて画像形成時の印字位置の補正値を検出する。画像形成装置１０１は、通常の画像形成時に、この補正値に基づいて印字位置の補正を行う。そのために、測定用画像読取時の用紙１６の姿勢や用紙１６の形状によらず、高精度な印字位置補正が可能となる。

Claims (10)

1. 用紙に画像を形成する画像形成手段と、
   前記画像が形成された前記用紙が搬送される搬送経路に設けられ、前記搬送経路に沿って搬送される前記用紙の第１面を読み取る第１読取手段と、
   前記用紙の搬送方向において前記第１読取手段と異なる位置に設けられ、前記搬送経路に沿って搬送される前記用紙の前記第１面と反対側の第２面を読み取る第２読取手段と、
   前記画像形成手段に、印字位置を測定するための測定用画像を前記用紙に形成させ、前記第１読取手段に前記用紙の搬送方向における前記用紙の端部と前記用紙上の前記測定用画像を読み取らせ、前記第２読取手段に前記用紙の搬送方向における前記用紙の前記端部を読み取らせ、前記画像形成手段によって前記用紙の前記第１面に形成される画像の印字位置を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記第１読取手段による読取結果と前記第２読取手段による読取結果とのそれぞれから、読取時の前記用紙の姿勢状態及び形状を検出し、検出した前記姿勢状態及び前記形状をパラメータに含んで前記測定用画像の印字位置を検出し、検出した印字位置に基づいて前記用紙への画像の印字位置を補正するための補正値を生成することを特徴とする、
   請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記第１読取手段による読取結果と前記第２読取手段による読取結果とのそれぞれから、前記用紙の搬送方向の先端の辺の前記搬送方向に直交する方向に対する先端角度を検出し、前記先端角度に基づいて前記姿勢状態を検出することを特徴とする、
   請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記第１読取手段による読取結果と前記第２読取手段による読取結果とのそれぞれから、前記用紙の搬送方向の後端の辺の前記搬送方向に直交する方向に対する後端角度を検出し、前記後端角度に基づいて前記姿勢状態を検出することを特徴とする、
   請求項２又は３記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記第１読取手段による読取結果と前記第２読取手段による読取結果とのそれぞれから、前記用紙の搬送方向に直交する方向の両端部の辺を検出し、前記辺の検出結果に基づいて前記姿勢状態を検出することを特徴とする、
   請求項２〜４のいずれか１項記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記両端部の辺の検出結果に基づいて、前記両端部の辺の前記搬送方向に対する傾き角度を検出し、前記傾き角度に基づいて前記用紙が斜行、斜送、及び旋回のいずれの姿勢状態であるかを検出することを特徴とする、
   請求項５記載の画像形成装置。
7. 前記制御手段は、前記傾き角度に基づいて、前記用紙の形状を検出することを特徴とする、
   請求項６記載の画像形成装置。
8. 前記制御手段は、前記第１読取手段による読取結果と前記第２読取手段による読取結果とのそれぞれから、
   前記用紙の搬送方向の先端の辺の前記搬送方向に直交する方向に対する先端角度を検出し、
   前記搬送方向の後端の辺の前記搬送方向に直交する方向に対する後端角度を検出し、
   前記搬送方向に直交する方向の両端部の辺の前記搬送方向に対する傾き角度を検出し、
   前記用紙の形状にあわせて印字位置を補正する場合に、前記測定用画像の印字位置を前記先端角度、前記後端角度、及び前記傾き角度に基づいて検出して、検出した前記測定用画像の印字位置に基づいて前記補正値を生成することを特徴とする、
   請求項２記載の画像形成装置。
9. 前記制御手段は、印字する画像の形状と印字位置を同時に補正する場合に、前記測定用画像の印字位置を前記先端角度及び一方の辺の前記傾き角度に基づいて検出して、検出した前記測定用画像の印字位置に基づいて前記補正値を生成することを特徴とする、
   請求項８記載の画像形成装置。
   
10. 前記制御手段は、前記先端角度、前記後端角度、及び前記傾き角度のいずれかが閾値角度よりも大きいか否かにより、印字位置の補正ができない補正エラーが発生したと判断することを特徴とする、
    請求項８又は９記載の画像形成装置。