JP2021071698A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】正確な画像調整制御を行う画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、複数の作像部Y、M、C、Kにより中間転写体に色ずれを検出するためのパターン画像を形成する。色ずれ検出センサ400は、パターン画像を検出した検出結果としてアナログ信号を出力する。CPU703は、アナログ信号の二値化信号のハイレベルとローレベルとの切替期間を表すパターン読取データを生成し、最大値となるパターン読取データを起点としてパターン読取データからノイズ信号を探索する。CPU703は、ノイズ信号に応じて復元したパターン読取データに基づいて、色ずれを補正する補正値を算出する。【選択図】図8
Description
本発明は、レーザ光を偏向して感光体を走査する光走査装置を備えた、プリンタ、複写機、複合機等の画像形成装置に関する。
電子写真方式でカラー画像を形成する画像形成装置は、高速化のために、それぞれ異なる色の画像を形成する複数の画像形成部を備える。各画像形成部は、画像形成時に、例えば感光体が光走査装置からのレーザ光により走査される。各画像形成部で生成された画像は、例えば転写体上に重畳して転写され、転写体上にカラー画像を形成する。転写体上にカラー画像は、シートに転写されて定着処理される。
光走査装置は、動作時に発熱することで、レーザ光を走査するために内蔵するレンズや反射ミラー等の光学系に変形や位置、姿勢等の変化が生じる。このような光学系の変化は、感光体上に照射されるレーザ光の位置の変動の要因となる。感光体上のレーザ光の照射位置が変動すると、転写体上に転写される各色の画像の位置にずれが生じ、いわゆる「色ずれ」が発生する。
色ずれに対して、色ずれ量を検出して、この色ずれ量に応じて光走査装置からのレーザ光の出力タイミングを調整することで色ずれ補正を行う技術(以下、「オートレジ」という。)が知られている。オートレジでは、例えば、転写体に色ずれ検出用のパターン画像を形成し、パターン画像の検出結果に基づいて色ずれ量が検出される。パターン画像は、各色のパッチ画像が組み合わせて形成される。
転写体には、通常、無端状のベルト(以下、「中間転写ベルト」という。)が用いられる。中間転写ベルトは、複数の張架ローラに架け回されて回転する。中間転写ベルトが同位置で長時間停止する場合、張架ローラからのベルト表面方向への張力によって、中間転写ベルトにカール跡(巻癖)が発生することがある。パターン画像の検出時に同時に巻癖が検出される場合、検出結果が巻癖の影響によって大きく変動する。パターン画像が巻癖と同時に検出される場合、各パッチ画像の位置が正確に検出できなくなり、正確な色ずれ量の検出が困難になる。
特許文献1には、許容量以上の巻癖が生じないように、一次転写ローラが離間するタイミングで中間転写ベルトの張力を緩和する張力緩和部材を備えた画像形成装置が開示される。特許文献2には、パターン画像の検出結果のレベルが所定の異常条件を満たすか否かを判断し、異常条件が満たされる場合に検出結果を画像調整制御に使用しない処理が開示される。
特許文献1の画像形成装置は、張力緩和部材を備える必要があり、コストアップのおそれがある。特許文献2の処理では、巻癖の数や大きさが悪化するに伴い、画像調整制御の成功率が低下していく。成功率の低下は画質に影響する。成功率の低下を防止するために画像調整制御の頻度を上げる必要があり、生産性の低下を招く。また、画像調整制御の成功率は、巻癖の他に転写体の傷や打痕によっても低下する。そのために、このような中間転写ベルトの表面状態によらずに正確な画像調整制御を行う技術が望まれている。
本発明は、上記の問題に鑑み、転写体の表面状態によらず、正確な画像調整制御を行う画像形成装置を提供することを主たる課題とする。
本発明の画像形成装置は、それぞれ異なる色の画像を形成する複数の画像形成手段と、前記複数の画像形成手段のそれぞれで形成された前記画像が転写される転写体と、前記転写体に転写された色ずれを検出するためのパターン画像を検出し、検出結果としてアナログ信号を出力する色ずれ検出手段と、前記アナログ信号を二値化した二値化信号から該二値化信号のハイレベルとローレベルとの切替期間を表すパターン読取データを生成し、最大値となるパターン読取データを起点として前記パターン読取データからノイズ信号を探索し、前記ノイズ信号に応じて復元した前記パターン読取データに基づいて、色ずれを補正する補正値を算出する制御手段と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、転写体の表面状態によらず、正確な画像調整制御を行うことが可能となる。
本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
(画像形成装置の構成)
図1は、電子写真方式の画像形成装置の構成図である。画像形成装置100は、4基の画像形成部101Y、101M、101C、101K、レーザスキャナ200、中間転写ベルト106、定着器108、及びシートの給送機構を備える。画像形成部101Y、101M、101C、101Kは、それぞれ異なる色の画像の形成に用いられる。画像形成部101Yは、イエロー(Y)のトナー像を形成するための作像部である。画像形成部101Mは、マゼンタ(M)のトナー像を形成するための作像部である。画像形成部101Cは、シアン(C)のトナー像を形成するための作像部である。画像形成部101Kは、ブラック(K)のトナー像を形成するための作像部である。シートの給送機構は、シートを収容する収容部109から排紙部110へシートを給送する。シートは、搬送中に画像が形成される。レーザスキャナ200は、鉛直方向において画像形成部101Y、101M、101C、101Kと収容部109との間に配置される。
図1は、電子写真方式の画像形成装置の構成図である。画像形成装置100は、4基の画像形成部101Y、101M、101C、101K、レーザスキャナ200、中間転写ベルト106、定着器108、及びシートの給送機構を備える。画像形成部101Y、101M、101C、101Kは、それぞれ異なる色の画像の形成に用いられる。画像形成部101Yは、イエロー(Y)のトナー像を形成するための作像部である。画像形成部101Mは、マゼンタ(M)のトナー像を形成するための作像部である。画像形成部101Cは、シアン(C)のトナー像を形成するための作像部である。画像形成部101Kは、ブラック(K)のトナー像を形成するための作像部である。シートの給送機構は、シートを収容する収容部109から排紙部110へシートを給送する。シートは、搬送中に画像が形成される。レーザスキャナ200は、鉛直方向において画像形成部101Y、101M、101C、101Kと収容部109との間に配置される。
画像形成部101Y、101M、101C、101Kは、それぞれ感光体である感光ドラム102Y、102M、102C、102Kを備える。感光ドラム102Y、102M、102C、102Kは、中間転写ベルト106に沿って、水平方向に並んで配列される。感光ドラム102Y、102M、102C、102Kは、図中時計回り方向に回転する。感光ドラム102Y、102M、102C、102Kの中間転写ベルト106を挟んで対向する位置には、一次転写ローラ105Y、105M、105C、105Kが設けられる。感光ドラム102Y、102M、102C、102Kと一次転写ローラ105Y、105M、105C、105Kとの間には、一次転写部Ty、Tm、Tc、Tkが形成される。
感光ドラム102Y、102M、102C、102Kの周囲には、回転方向に沿って、帯電器103Y、103M、103C、103K、現像器104Y、104M、104C、104K、ドラムクリーナ111Y、111M、111C、111Kが設けられる。帯電器103Y、103M、103C、103Kは、対応する感光ドラム102Y、102M、102C、102Kの表面を一様に帯電する。帯電された感光ドラム102Y、102M、102C、102Kは、レーザスキャナ200により露光されることで、表面に静電潜像が形成される。レーザスキャナ200は、光ビーム(レーザ光)LY、LM、LC、LKを出射する。レーザスキャナ200は、レーザ光LY、LM、LC、LKにより感光ドラム102Y、102M、102C、102Kを走査することで、感光ドラム102Y、102M、102C、102K上に静電潜像を形成する。
現像器104Y、104M、104C、104Kは、感光ドラム102Y、102M、102C、102Kに形成された静電潜像を、対応する色のトナー等の現像剤により現像する。これにより感光ドラム102Y、102M、102C、102Kには、対応する色のトナー像が形成される。各感光ドラム102Y、102M、102C、102Kに形成されたトナー像は、一次転写部Ty、Tm、Tc、Tkにおいて、一次転写ローラ105Y、105M、105C、105Kにより中間転写ベルト106に転写される。ドラムクリーナ111Y、111M、111C、111Kは、転写後に感光ドラム102Y、102M、102C、102Kに残留するトナーを除去する。
中間転写ベルト106は、複数の張架ローラに架け回されて、図中反時計回りに回転する無端状の転写体である。各色のトナー像は、回転方向の上流側から順に転写される。画像形成部101Y、101M、101C、101Kで形成された各色のトナー像が中間転写ベルト106上に順次重ねて転写されることで、中間転写ベルト106上にはフルカラーのトナー像が形成される。このようにして中間転写ベルト106は、フルカラーのトナー像を担持する。中間転写ベルト106は、回転することでトナー像を二次転写部T2へ搬送する。二次転写部T2は、トナー像が中間転写ベルト106からシートへ転写される位置に相当し、シートを搬送する搬送経路上に設けられる。
シートは、収容部109から搬送経路に給紙される。搬送経路は、シートの搬送方向の上流側から順に、給紙ローラ120、レジストローラ121、二次転写部T2を構成する二次転写ローラ107、及び定着器108が配置される。給紙ローラ120は、収容部109から搬送経路へシートを1枚ずつ給紙する。給紙ローラ120は、シートをレジストローラ121へ搬送する。レジストローラ121は、シートの斜行補正を行い、中間転写ベルト106がトナー像を二次転写部T2へ搬送するタイミングに応じて、シートを二次転写部T2へ搬送する。
中間転写ベルト106上のトナー像とシートとが二次転写部T2に進入すると、二次転写ローラ107に転写電圧が印加される。これにより、中間転写ベルト106上のトナー像がシートに転写される。トナー像が転写されたシートは、定着器108へ搬送される。定着器108は、シートを加熱しつつ搬送することで、シートにトナー像を定着させる。その後、シートは排紙部110に排出される。これによりシートへの画像形成が終了する。
なお、中間転写ベルト106の近傍には、転写体クリーナ112が配置される。転写体クリーナ112は、中間転写ベルト106に当接するブレードを有する。転写体クリーナ112は、ブレードにより転写後に中間転写ベルト106に残留するトナーを掻き取ることで、中間転写ベルト106を清掃する。
以上のような画像形成部101Y、101M、101C、101K、中間転写ベルト106、及び二次転写ローラ107は、鉛直方向で収容部109と排紙部110との間に配置される象形成部として機能する。
本実施形態の画像形成装置100は、異なる色の複数の画像間の色ずれ(画像形成位置のずれ)を補正するための色ずれ補正機能を有している。そのために画像形成装置100は、中間転写ベルト106上に形成される後述の色ずれ検出用のパターン画像(カラーパターン)を検出するための色ずれ検出センサ400を備える。パターン画像は、イエロー、マゼンタ、シャム、ブラックの全色のパッチ画像(トナー像)を含んで構成される。色ずれ検出センサ400は、4色すべてのパッチ画像を検出可能で且つ二次転写ローラ107のローラ圧によって画像の形状がくずされることのない位置でパターン画像を検出するように配置される。
(画像形成位置の検出)
図2は、色ずれ検出センサ400の説明図である。図2は、中間転写ベルト106の回転方向に直交する方向の色ずれ検出センサ400の断面を示す。
図2は、色ずれ検出センサ400の説明図である。図2は、中間転写ベルト106の回転方向に直交する方向の色ずれ検出センサ400の断面を示す。
色ずれ検出センサ400は、LED(Light Emitting Diode)401と、フォトダイオード(以下、「PD」という。)402、403と、電気基板407と、レンズ404と、遮光部材405と、を備える光学センサである。LED401は、赤外線を入射角度約15°で中間転写ベルト106に向けて照射するように配置された発光部である。PD402は、LED401から中間転写ベルト106及びトナー像409に照射された光の反射光を正反射角度の位置で受光する、正反射光の受光部である。PD403は、LED401から中間転写ベルト106及びトナー像409に照射された光の反射光を乱反射角度の位置で受光する、散乱光の受光部である。
LED401及びPD402、403は、電気基板407に実装される。電気基板407は、PD402、PD403の受光量に応じて流れる電流を電圧変換するIV変換機能を有する受光回路を備える。色ずれ検出センサ400は、中間転写ベルト106及びトナー像409の検出結果を、受光回路により電気信号に変換して出力する。レンズ404は、LED401から出射される照射光及びPD402、PD403が受光する反射光の光路を作り出す光学部品であり、例えばエポキシ樹脂により形成される。遮光部材405は、LED401から出射された光が、直接的にPD402、403に入射されることを防止するための部材であり、例えば黒色の樹脂により形成される。
正反射光を受光するPD402は、中間転写ベルト106の反射光を検出する。トナー像409が中間転写ベルト106に形成されると、トナー濃度に応じて正反射光の光量が低下する。そのために、色ずれ検出センサ400から出力される電気信号の出力レベルが中間転写ベルト106の表面とトナー像409とで異なる値となり、トナー像409(パッチ画像)の位置が検出可能となる。トナー像409の位置により色ずれ量が検出される。
図3は、具体的なパッチ画像の位置の検出方法の説明図である。色ずれ検出センサ400は、パターン画像を検出し、検出結果として電気信号(アナログ信号)を出力する。アナログ信号は、所定の閾値TH1によりコンパレータで二値化信号に変換される。パターン画像は、Y、M、C、Kの各色のパッチ画像を含む。色ずれ検出センサ400から出力されるアナログ信号の出力レベルは、パッチ画像により中間転写ベルト106の検出時よりも低下する。各色のパッチ画像の位置(画像形成位置)は、二値化信号のハイレベルとローレベルとの切替期間d1〜d16を測定することで検出される。切替期間d1〜d16は、パターン読取データとして保存され、色ずれ補正に用いられる。
(色ずれ補正)
本実施形態の色ずれ補正の手順は、従来の色ずれ補正と基本的に同様である。即ち、色ずれ補正は、中間転写ベルト106上に各色のパッチ画像からなるパターン画像を形成して行われる。パターン画像は、色ずれ検出センサ400により検出され、その検出結果から各色のパッチ画像の形成位置が検出される。色ずれ量は、所定の色を基準色として、基準色のパッチ画像の形成位置と他の色のパッチ画像との形成位置との基準位置からのずれにより検出される。色ずれ補正は、検出された色ずれ量を色ずれ補正値として、例えば画像形成時のレーザ光による書出タイミングを補正する等により行われる。
本実施形態の色ずれ補正の手順は、従来の色ずれ補正と基本的に同様である。即ち、色ずれ補正は、中間転写ベルト106上に各色のパッチ画像からなるパターン画像を形成して行われる。パターン画像は、色ずれ検出センサ400により検出され、その検出結果から各色のパッチ画像の形成位置が検出される。色ずれ量は、所定の色を基準色として、基準色のパッチ画像の形成位置と他の色のパッチ画像との形成位置との基準位置からのずれにより検出される。色ずれ補正は、検出された色ずれ量を色ずれ補正値として、例えば画像形成時のレーザ光による書出タイミングを補正する等により行われる。
本実施形態における色ずれ検出用のパターン画像を、シートの搬送方向に直交する方向を主走査方向、シートの搬送方向を副走査方向として説明する。色ずれは、主走査方向、副走査方向のいずれにも生じるため、それぞれの方向の色ずれを補正するためのパターン画像が必要となる。本実施形態においては、イエローを基準色として、イエローに対するマゼンタ、シアン、ブラックの色ずれ量をそれぞれ算出する場合を説明するが、基準色はこれに限らない。
図4は、副走査方向の色ずれを補正するためのパターン画像(第1パターン画像)の説明図である。第1パターン画像は、イエローのパッチ画像501Y、マゼンタのパッチ画像501M、シアンのパッチ画像501C、及びブラックのパッチ画像501Kを1セットとして含む。各パッチ画像501Y、501M、501C、501Kは、線状画像である。第1パターン画像は、基準色であるイエローのパッチ画像501Yから所定間隔で、主走査方向に平行になるように、他の色のパッチ画像501M、501C、501Kが形成される。
各色のパッチ画像501Y、501M、501C、501Kの副走査方向の重心位置が、画像の形成位置として色ずれ検出センサ400の検出結果から測定される。イエローのパッチ画像501Yの重心位置をYR1とする。マゼンタのパッチ画像501Mの重心位置をMR1とする。シアンのパッチ画像501Cの重心位置をCR1とする。ブラックのパッチ画像501Kの重心位置をKR1とする。
マゼンタのパッチ画像501Mの色ずれ量について説明する。レーザスキャナ200は、熱膨張等の影響で副走査方向の露光位置が変動する。これによりマゼンタのパッチ画像501Mは、重心位置が基準位置のMR1に形成されずに、露光位置の変動に応じた位置MR1’に形成される。即ち基準色であるイエロー(パッチ画像501Y)に対するマゼンタ(パッチ画像501M’)の副走査方向の色ずれ量は、以下の式で示す量(副走査色ずれ量)となる。
副走査色ずれ量=(MR1’−YR1)−(MR1−YR1)=MR1’−MR1
副走査色ずれ量=(MR1’−YR1)−(MR1−YR1)=MR1’−MR1
この副走査色ずれ量は、色ずれ補正値として画像データにフィードバックされる。色ずれ補正値により補正された画像データに基づいて、レーザスキャナ200による画像の書出タイミングが調整されて、副走査方向の色ずれが補正される。他の色についても、同様に副走査方向の色ずれが補正される。
図5は、主走査方向の色ずれを補正するためのパターン画像(第2パターン画像)の説明図である。第2パターン画像は、イエローのパッチ画像521Y、522Y、マゼンタのパッチ画像521M、522M、シアンのパッチ画像521C、522C、及びブラックのパッチ画像521K、522Kの各色2種類のパッチ画像を1セットとして含む。各パッチ画像521Y、522Y、521M、522M、521C、522C、521K、522Kは、線状画像である。パッチ画像521Y、521M、521C、521Kは、主走査方向に対して角度θだけ傾斜して形成される。パッチ画像522Y、522M、522C、522Kは、主走査方向に対して角度−θだけ傾斜して形成される。第2パターン画像は、基準色であるイエローのパッチ画像521Yから所定間隔で、平行になるように、他の色のパッチ画像521M、521C、521Kが形成される。また、第2パターン画像は、基準色であるイエローのパッチ画像522Yから所定間隔で、平行になるように、他の色のパッチ画像522M、522C、522Kが形成される。
各色のパッチ画像521Y、522Y、521M、522M、521C、522C、521K、522Kの副走査方向の重心位置が、画像の形成位置として色ずれ検出センサ400の検出結果から測定される。イエローのパッチ画像521Yの重心位置をYR3とする。マゼンタのパッチ画像521Mの重心位置をMR3とする。シアンのパッチ画像521Cの重心位置をCR3とする。ブラックのパッチ画像521Kの重心位置をKR3とする。イエローのパッチ画像522Yの重心位置をYR4とする。マゼンタのパッチ画像522Mの重心位置をMR4とする。シアンのパッチ画像522Cの重心位置をCR4とする。ブラックのパッチ画像522Kの重心位置をKR4とする。
主走査方向の色ずれ量についても、副走査方向の重心位置から算出される。マゼンタのパッチ画像521M、522Mの色ずれ量について説明する。レーザスキャナ200の熱膨張等の影響で主走査方向の露光位置が変動すると、マゼンタのパッチ画像521M、522Mは、重心位置が基準位置のMR3、MR4に形成されずに、露光位置の変動に応じた位置MR3’MR4’に形成される。色ずれ検出センサ400の主走査方向の読取位置は、図中点線で示される。即ち基準色であるイエロー(パッチ画像521Y、522Y)に対するマゼンタ(パッチ画像521M’、522M’)の主走査方向の色ずれ量は、以下の式で示す量(主走査色ずれ量)となる。
主走査色ずれ量={(MR3’−YR3)−(MR4’−YR4)}/2tanθ
主走査色ずれ量={(MR3’−YR3)−(MR4’−YR4)}/2tanθ
この主走査色ずれ量は、色ずれ補正値として画像データにフィードバックされる。色ずれ補正値により補正された画像データに基づいて、レーザスキャナ200による画像の書出タイミングが調整されて、主走査方向の色ずれが補正される。他の色についても、同様に主走査方向の色ずれが補正される。
図6は、中間転写ベルト106上に形成される色ずれ補正用のパターン画像の例示図である。本実施形態では、図4の第1パターン画像及び図5の第2パターン画像を複数組み合わせて色ずれ補正用のパターン画像が構成される。図6の例では、パターン画像は、第1パターン画像が6セット配置された後に、第2パターン画像が2セット配置される。なお、第1パターン画像及び第2パターン画像の数や順序はこれに限られない。また、パッチ画像の形状も線状に限らず、縦線や十字線、三角形等であってもよい。
(巻癖の色ずれ補正への影響)
中間転写ベルト106は、回転を終了して同一位置で長時間停止する場合、複数の張架ローラからベルト表面方向に受ける張力によって、張架ローラの部分にカール跡が発生することがある。このカール跡は、巻癖となり、色ずれ検出センサ400の検出結果に影響を与える。図7は、巻癖の色ずれ検出センサ400の検出結果への影響の説明図である。
中間転写ベルト106は、回転を終了して同一位置で長時間停止する場合、複数の張架ローラからベルト表面方向に受ける張力によって、張架ローラの部分にカール跡が発生することがある。このカール跡は、巻癖となり、色ずれ検出センサ400の検出結果に影響を与える。図7は、巻癖の色ずれ検出センサ400の検出結果への影響の説明図である。
図7(a)は、中間転写ベルト106に発生する巻癖(巻癖部1061)を例示する。図7(b)は、中間転写ベルト106の回転方向に直交する方向(主走査方向)からの巻癖部1061を例示する。巻癖部1061は、色ずれ検出センサ400の読取位置に発生している。この場合、色ずれ検出センサ400から中間転写ベルト106に照射される光の正反射光は、色ずれ検出センサ400の方向に反射されなくなる。そのために色ずれ検出センサ400は、中間転写ベルト106からの正反射光を受光するPD402の受光量が大幅に減少する。その結果、巻癖部1061を検出した色ずれ検出センサ400から出力されるアナログ信号の出力レベルが低下する。
図7(c)は、巻癖部1061とパターン画像の形成領域とが重なる場合に色ずれ検出センサ400から出力されるアナログ信号を例示する。巻癖部1061によりアナログ信号の出力レベルが閾値TH1を超えて低下するために、パッチ画像が形成されていない位置であっても、巻癖部1061をパッチ画像に誤検出することがある。
巻癖部1061の大きさや数によっては、オートレジに使用できるパッチ画像がなくなり、色ずれ補正が失敗する可能性がある。色ずれ補正の失敗率の低減のためには、パターン読取データ(切替期間)から巻癖部1061によるノイズ信号を特定して、パターン読取データを復元しなければならない。本実施形態では、予めパターン読取データ中に特異点データが出現するようなパターン画像を用いる。特異点データを起点としてノイズ信号を探索してパターン読取データの復元が行われる。特異点データは、パターン読取データ中で最大値となるパターン読取データである。図3の例では、パターン読取データd9が特異点データとなる。
(コントローラ)
図8は、本実施形態の画像形成装置100の動作を制御するコントローラの構成図である。ここでは、コントローラ700の色ずれ補正に関連する構成について説明する。コントローラ700は、CPU(Central Processing Unit)703、RAM(Random Access Memory)704、記憶部705、入力インタフェース701、及び出力インタフェース702を備える。入力インタフェース701は、色ずれ検出センサ400が接続される。出力インタフェース702は、各色の作像部Y、M、C、K、二次転写部T2、及び定着器108が接続される。作像部Yは、レーザスキャナ200を駆動制御するレーザドライバ707Y及び画像形成部101Yを備える。他の作像部M、C、Kも同様に、レーザドライバ及び画像形成部を備える。
図8は、本実施形態の画像形成装置100の動作を制御するコントローラの構成図である。ここでは、コントローラ700の色ずれ補正に関連する構成について説明する。コントローラ700は、CPU(Central Processing Unit)703、RAM(Random Access Memory)704、記憶部705、入力インタフェース701、及び出力インタフェース702を備える。入力インタフェース701は、色ずれ検出センサ400が接続される。出力インタフェース702は、各色の作像部Y、M、C、K、二次転写部T2、及び定着器108が接続される。作像部Yは、レーザスキャナ200を駆動制御するレーザドライバ707Y及び画像形成部101Yを備える。他の作像部M、C、Kも同様に、レーザドライバ及び画像形成部を備える。
入力インタフェース701は、色ずれ検出センサ400から入力されるアナログ信号をCPU703へ送信する。出力インタフェース702は、CPU703から制御信号を受け付けて、作像部Y、M、C、K、二次転写部T2、及び定着器108へ送信する。ここでは、出力インタフェース702によりCPU703からレーザドライバ707Yへ制御信号が送信される。CPU703は、記憶部705に格納されるコンピュータプログラムを、RAM704を作業領域に用いて実行することで、画像形成装置100の動作を制御する。記憶部705は、不揮発性メモリ等で構成され、コンピュータプログラムやパラメータ等を格納する。
RAM704には、パターン読取データの格納領域7041、ノイズ信号のインデックスInの格納領域7042、色ずれ量の格納領域7043、及び色ずれ補正値の格納領域7044が確保されている。ここで、パターン読取データは、上述したように、オートレジで中間転写ベルト106上に形成された色ずれ補正用のパターン画像の検出結果から得られる切替期間d1、d2、…である。パターン読取データにノイズ信号が含まれると判断された場合、既定のシーケンスによりノイズ信号のインデックスInが特定される。インデックスInによりパターン読取データが復元される。復元後のパターン読取データに基づいて色ずれ量が算出され、色ずれ量に基づいて色ずれ補正値が算出される。
記憶部705には、以下のデータの格納領域7051〜7055が確保されている。格納領域7051には、オートレジの際に中間転写ベルト106上に形成される色ずれ補正用のパターン画像の画像データが格納される。格納領域7052、7053には後述のパターン画像のセット間隔時間Tsとパッチ間隔時間Tpとが格納されている。格納領域7054には、ノイズ信号の検出に用いられる閾値Tthが格納されている。格納領域7055には、色ずれ検出センサ400から出力されるアナログ信号を二値化するための閾値TH1が格納されている。
CPU703は、パターンずれ量検出部7031、特異点データ探索部7032、ノイズ信号探索部7033、データ復元部7034、及び色ずれ補正値算出部7035として機能する。CPU703は、これらの各機能により色ずれ補正値を算出する。CPU703は、算出した色ずれ補正値に基づく制御信号をレーザドライバ707に送信する。レーザドライバ707は、該制御信号に基づいて書出タイミングを調整したレーザ光を、感光ドラム102に照射する。
パターンずれ量検出部7031は、色ずれ検出センサ400によるパターン画像の読取結果(アナログ信号)に基づいてパターン読取データを生成し、色ずれ量を検出する。特異点データ探索部7032、ノイズ信号探索部7033、及びデータ復元部7034は、パターン読取データからノイズ信号を検出し、検出したノイズ信号に応じてパターン読取データを復元する。色ずれ補正値算出部7035は、復元されたパターン読取データから検出される色ずれ量に基づいて色ずれ補正値を算出する。
パターンずれ量検出部7031は、色ずれ検出センサ400によるパターン画像の読取結果(アナログ信号)に基づいてパターン読取データを生成し、色ずれ量を検出する。特異点データ探索部7032、ノイズ信号探索部7033、及びデータ復元部7034は、パターン読取データからノイズ信号を検出し、検出したノイズ信号に応じてパターン読取データを復元する。色ずれ補正値算出部7035は、復元されたパターン読取データから検出される色ずれ量に基づいて色ずれ補正値を算出する。
(ノイズ信号探索及びパターン読取データの復元)
オートレジにおける特異点データを用いたノイズ信号の探索及びパターン読取データの復元について説明する。前提条件として、本実施形態ではパターン画像の各セット間の距離Xsが、各色のパッチ画像の重心間の距離Xpの2倍以上になるようにパターン画像が構成される(図3参照)。これは、特異点データを創出するためである。特異点データは、距離Xsである必要はないが、パッチ画像の重心間の距離Xpの2倍以上であればよい。以下、この特異点データを起点としてノイズ信号を探索し、パターン読取データを復元する。
オートレジにおける特異点データを用いたノイズ信号の探索及びパターン読取データの復元について説明する。前提条件として、本実施形態ではパターン画像の各セット間の距離Xsが、各色のパッチ画像の重心間の距離Xpの2倍以上になるようにパターン画像が構成される(図3参照)。これは、特異点データを創出するためである。特異点データは、距離Xsである必要はないが、パッチ画像の重心間の距離Xpの2倍以上であればよい。以下、この特異点データを起点としてノイズ信号を探索し、パターン読取データを復元する。
本実施形態では、図3に示すように、測定開始時点から測定終了時点までの間、切替期間の測定を測定する。切替期間は、パターン読取データとしてRAM704の格納領域7041に格納される。図3では、説明を簡単にするために、第1パターン画像を2セット分(第2パターン画像であれば1セット分)の時間だけパターン画像を測定する例を説明するが、ノイズ信号の有無によらず、特異点データが取得できればよい。本実施形態では、パターン画像が正常に読み取られる場合には、図3に示すように16個のパターン読取データがRAM704に格納される。しかしながら、巻癖が検出される場合、RAM704に格納されるパターン読取データが増加する。つまり、パターン読取データの数がパターン画像に含まれるパッチ画像の数に応じた数より多ければ、ノイズ信号がパターン読取データに含まれていることになる。
図9は、本実施形態の色ずれ補正値の算出処理を表すフローチャートである。この処理は、ノイズ信号を探索してパターン読取データを復元する処理が含まれる。図9(a)は、色ずれ補正値の算出処理の全体処理を表し、図9(b)は、色ずれ検出センサ400の検出結果(アナログ信号)に対する処理を表す。
CPU703は、オートレジが開始されると、色ずれ検出用のパターン画像を中間転写ベルト106上に形成する(S1)。CPU703は、記憶部705の格納領域7051から色ずれ補正用のパターン画像の画像データを取得し、この画像データに基づいて作像部Y、M、C、Kに画像形成を行わせることで、中間転写ベルト106上に色ずれ検出用のパターン画像を形成する。
CPU703は、色ずれ検出センサ400によるパターン画像の検出結果を取得して、パターン読取データをRAM704の格納領域7041に格納する(S2)。CPU703は、色ずれ検出センサ400からパターン画像の検出結果であるアナログ信号を取得する(S21)。CPU703は、取得したアナログ信号を二値化して、切替期間を測定する(S22)。CPU703は、切替期間の測定が終了すると(S23)、該切替期間をパターン読取データとしてRAM704の格納領域7041に書き込む(S24)。CPU703は、S21〜S24の処理をパターン画像に含まれる全パッチ画像の検出結果に対して行う(S25)。
CPU703は、RAM704に格納されたパターン読取データに基づいてノイズ信号を探索し、パターン読取データの復元を行う(S3)。S3の処理の詳細は後述する。CPU703は、S3の処理をすべてのパターン読取データに対して行う(S4)。パターン読取データの復元が終了すると(S4:Y)、CPU703は、パターンずれ量検出部7031により、復元したパターン読取データに基づいて色ずれ量を算出する(S5)。CPU703は、色ずれ補正値算出部7035により、算出された色ずれ量に基づいて色ずれの補正値を更新して処理を終了する(S6)。
図10は、S3のノイズ信号の探索及びパターン読取データの復元処理を表すフローチャートである。
CPU703は、RAM704の格納領域7041に格納されたパターン読取データの数を確認する(S30、S31、S33)。パターン読取データの数と、パターン画像(パッチ画像数及びセット数)に応じた所定数(ここでは16個)との関係により、処理が分岐する。データ数が所定数と同じ16個である場合(S30:Y)、パターン読取データの数が正常であるために、CPU703は、ノイズ信号の探索及び復元処理を行わずにS3の処理を終了する。データ数が所定数より1個多い17個である場合(S30:N、S31:Y)、CPU703は、ノイズ信号の探索及び復元処理を行う第1シーケンス処理を行ってS3の処理を終了する(S32)。データ数が所定数より2個多い18個である場合(S30:N、S31:N、S33:Y)、CPU703は、ノイズ信号の探索及び復元処理を行う第2シーケンス処理を行ってS3の処理を終了する(S34)。
データ数が16個、17個、18個のいずれでもない場合(S30:N、S31:N、S33:N)、CPU703は、パターン読取データの復元が不可と判断して、パターン読取データを以降の処理から除外してS3の処理を終了する(S35)。この場合、パッチ画像を読み取ることができずにパターン読取データ数が少ないか、或いはノイズ信号が多すぎることが考えられる。それぞれノイズ信号の探索及びパターン読取データの復元処理を行うシーケンス処理を設けることはできるが、本実施形態ではシーケンス処理の煩雑化を避けるためにパターン読取データを復元処理から除外する。
図11は、S32の第1シーケンス処理を表すフローチャートである。第1シーケンス処理では、17個のパターン読取データによりノイズ信号の探索及びパターン読取データの復元が行われる。図12は、パターン読取データが17個の場合のノイズ信号の探索及びパターン読取データの復元の説明図である。図12では、巻癖が測定開始時点を含むような位置に存在する場合を説明する。図11の処理(17個のパターン読取データのとき処理)は、図12のような検出結果を想定している。
CPU703は、特異点データ探索部7032により、RAM704の格納領域7041から、特異点データとなるパターン読取データの最大値dsを探索する(S321)。CPU703は、ノイズ信号探索部7033により、パターン読取データの最大値dsがパターン読取データd9或いはパターン読取データd10であるかを判別する(S322、S234)。
最大値dsがパターン読取データd9の場合(S322:Y)、CPU703は、ノイズ信号探索部7033により、ノイズ信号dInのインデックスInを「17」に設定する。最大値dsがパターン読取データd9の場合、前半のパターン読取データd1〜d9が正常で後半のパターン読取データd10〜d17にノイズ信号が混在していると推定される。そのために、後半の最後のパターン読取データd17がノイズ信号と判断される。
最大値dsがパターン読取データd10の場合(S322:N、S324:Y)、CPU703は、ノイズ信号探索部7033により、ノイズ信号dInのインデックスInを「1」に設定する。最大値dsがパターン読取データd10の場合、後半のパターン読取データd10〜d17が正常で前半のパターン読取データd1〜d9にノイズ信号が混在していると推定される。そのために、前半の最初のパターン読取データd1がノイズ信号と判断される。
CPU703は、データ復元部7034により、設定したノイズインデックスInに基づいて、In番目のパターン読取データを消去する(S326)。CPU703は、残ったパターン読取データに基づいてS4以降の処理を行う。
最大値dsがパターン読取データd9、d10のいずれでもない場合(S322:N、S324:N)、CPU703は、想定外の位置にノイズ信号が生じていると判断する。この場合、CPU703は、パターン読取データの信憑性が低いと判断する。CPU703は、パターン読取データが復元不可であると判断して色ずれ量算出に使用するデータから除外する(S327)。
第1シーケンス処理の場合には、以上のようにノイズ信号の探索及びパターン読取データの復元が行われる。第1シーケンス処理では、特異点データに対して、前のセットのパターン画像から生成されるパターン読取データの最前或いは後ろのセットのパターン画像から生成されるパターン読取データの最後に含まれるパターン読取データがノイズ信号として検出される。検出されたノイズ信号がパターン読取データから削除される。
図13、図14は、S34の第2シーケンス処理を表すフローチャートである。第2シーケンス処理では、18個のパターン読取データによりノイズ信号の探索及びパターン読取データの復元が行われる。図15は、パターン読取データが18個の場合のノイズ信号の探索及びパターン読取データの復元の説明図である。図15は、巻癖が測定期間中に内包されるような位置に存在する場合の検出結果の説明図である。図13、図14の処理は、図15のような検出結果を想定している。
CPU703は、特異点データ探索部7032により、RAM704の格納領域7041から、特異点データとなるパターン読取データの最大値dsを探索する(S3401)。CPU703は、ノイズ信号探索部7033により、パターン読取データの最大値dsがパターン読取データd9或いはパターン読取データd10であるかを判別する(S3402、S3410)。
最大値dsがパターン読取データd9の場合(S3402:Y)、CPU703は、前半のパターン読取データd1〜d8が正常で後半のパターン読取データd9〜d18にノイズ信号が混在していると推定する。この場合、CPU703は、図14(a)の第1処理を行う。CPU703は、まず、ノイズ信号探索部7033により、パターン読取データd9が下記の条件(1)を満たすか否かを判断する(S3403)。条件(1)を満たす場合(S3403:Y)、CPU703は、ノイズ信号探索部7033により、ノイズ信号dInのインデックスInを「10」に設定する(S3404)。
d9<Ts-Tth&|d9+d10+d11-Ts|<Tth …条件(1)
d9<Ts-Tth&|d9+d10+d11-Ts|<Tth …条件(1)
条件(1)は、パターン読取データd10がノイズ信号であるか否かを判別する判別条件である。「Ts」はパターン画像のセット間の距離Xs[mm]を中間転写ベルト106の表面の移動速度で除した値である。「Tth]はノイズ検出のための閾値であり、設計者により、予め格納領域7054に設定される。パターン読取データd10が巻癖によるノイズ信号である場合、図15(a)に示すように、パターン読取データd9、d10、d11を加算した値がTsに相当する。パターン読取データd9はTsに比べて大幅に小さい値になることが多い。従って、閾値Tthを適切に設定することで、条件(1)を満たしている場合にノイズ信号dInのインデックスInを「10」と判断することができる。
条件(1)を満たさない場合(S3403:N)、CPU703は、後半のパターン読取データ間或いは後半のパターン読取データの後ろにノイズ信号が混在していると推定する。ノイズ信号の位置を推定するために、本実施形態では、パッチ画像間に巻癖がある場合のノイズ信号探索処理を行う。具体的には、CPU703は、ノイズ信号探索部7033により、まず変数iに「10」を設定する(S3405)。CPU703は、ノイズ信号探索部7033により、後述の条件(2)が満たされているか否かを判断する(S3406)。
条件(2)が満たされる場合(S3406:Y)、CPU703は、ノイズ信号探索部7033により、ノイズ信号dInのインデックスInを(i+2)に設定して探索処理を終了する(S3409)。条件(2)を満たさない場合(S3406:N)、CPU703は、変数iが16以上であるか否かを判断する(S3407)。変数iが16以上である場合(S3407:Y)、CPU703は、ノイズ信号探索部7033により、ノイズ信号dInのインデックスInを(i+2)に設定して探索処理を終了する(S3409)。変数iが16未満である場合(S3407:N)、CPU703は、ノイズ信号探索部7033により、変数iに2を加算して(S3408)、S3406の処理を再度行う。
di+d(i+1)<Tp-Tth&|di+…d(i+3)-Tp|<Tth …条件(2)
di+d(i+1)<Tp-Tth&|di+…d(i+3)-Tp|<Tth …条件(2)
条件(2)はパターン読取データd(i+2)がノイズ信号であるか否かを判別する判別条件である。「Tp」はパッチ画像間の距離Xpを中間転写ベルト106の表面の移動速度で除した値である。パターン読取データd(i+2)がノイズ信号である場合、パターン読取データdi+…+d(i+3)が「Tp」に相当するデータとなる。図15(b)の例では、パターン読取データd14がノイズ信号であり、パターン読取データd12〜d15がTpに相当するデータとなる。パターン読取データdi+d(i+1)はTpに比べて大幅に小さい値になることが多い。従って、条件(2)を満たしている場合には、閾値Tthを適切に設定することで、インデックスInを「i+2」と判断することができる。
条件(2)を満たさないままS3407において変数iが16以上になった場合(S3407:Y)、巻癖は、パッチ画像間ではなく、後半のパターン読取データの後ろに存在すると考えられる。そのためにCPU703は、ノイズ信号探索部7033により、ノイズ信号dInのインデックスInを(i+2)に設定して探索処理を終了する(S3409)。
最大値dsがパターン読取データd11の場合(S3402:N、S3410:Y)、CPU703は、後半のパターン読取データd12〜d18が正常で前半のパターン読取データd1〜d11にノイズ信号が混在していると推定する。この場合、CPU703は、図14(b)の第2処理を行う。CPU703は、まず、ノイズ信号探索部7033により、パターン読取データd11が下記の条件(3)を満たすか否かを判断する(S3411)。条件(3)を満たす場合(S3411:Y)、CPU703は、ノイズ信号探索部7033により、ノイズ信号dInのインデックスInを「10」に設定する(S3412)。
d11<Ts-Tth&|d9+d10+d11-Ts|<Tth …条件(3)
d11<Ts-Tth&|d9+d10+d11-Ts|<Tth …条件(3)
条件(3)を満たさない場合(S3411:N)、CPU703は、前半のパターン読取データ間或いは前半のパターン読取データの後ろにノイズ信号が混在していると推定する。この場合、CPU703は、ノイズ信号探索部7033により、まず変数iに「10」を設定する(S3413)。CPU703は、ノイズ信号探索部7033により、後述の条件(4)が満たされているか否かを判断する(S3414)。
条件(4)が満たされる場合(S3414:Y)、CPU703は、ノイズ信号探索部7033により、ノイズ信号dInのインデックスInを(i−2)に設定して探索処理を終了する(S3417)。条件(4)を満たさない場合(S3414:N)、CPU703は、変数iが4以下であるか否かを判断する(S3416)。変数iが4以下である場合(S3416:Y)、CPU703は、ノイズ信号探索部7033により、ノイズ信号dInのインデックスInを(i−2)に設定して探索処理を終了する(S3417)。変数iが4より大きい場合(S3416:N)、CPU703は、ノイズ信号探索部7033により、変数iから2を減算して、S3414の処理を再度行う。
di+d(i-1)<Tp-Tth&|di+…d(i-3)-Tp|<Tth …条件(4)
di+d(i-1)<Tp-Tth&|di+…d(i-3)-Tp|<Tth …条件(4)
CPU703は、データ復元部7034により、S3404、S3409、S3412、S3417の処理で設定したインデックスInに基づいて、In番目のパターン読取データを復元する(S3418)。データ復元部7034は、In−1、In、In+1番目のパターン読取データを合算した値をIn番目のパターン読取データとし、In−1、In+1番目のパターン読取データを削除する。パターン読取データを復元する場合には以上のような処理になる。
最大値dsがパターン読取データd9、d11のいずれでもない場合(S3402:N、S3410:N)、CPU703は、想定外の位置にノイズ信号が生じていると判断する。この場合、CPU703は、パターン読取データの信憑性が低いと判断する。CPU703は、パターン読取データが復元不可であると判断して色ずれ量算出に使用するデータから除外する(S3419)。
第2シーケンス処理の場合には、以上のようにノイズ信号の探索及びパターン読取データの復元が行われる。第2シーケンス処理では、特異点データに対して、特異点データの前後のセットのパターン画像のセット間或いは特異点データの前後のセットのパッチ画像間に対応するパターン読取データがノイズ信号として検出される。検出されたノイズ信号とその前後のパターン読取データとが合算された値がノイズ信号の位置のパターン読取データとされ、ノイズ信号の前後のパターン読取データが削除される。
以上のような本実施形態では、特異点を起点としたノイズ信号dInの探索により、色ずれ検出センサ400が正確にパターン画像を検出しているかの判断が容易になる。これにより、ノイズ信号dInがどこに含まれるかわからない状態で、パターン読取データからノイズ信号dInを検出することできる。さらに、特異点データを起点として、ノイズ信号dInがある判別された方向に1データずつノイズ信号を判断するために、特異点データを用いずに同様のノイズ信号の探索を行う場合に比較して、効率よく探索が行われる。
そのために、本実施形態の画像形成装置100は、中間転写ベルト106の巻癖によるパターン画像の検出精度及びオートレジの成功率低下を大きく改善することができる。その結果、画像形成装置100は、画像調整制御の頻度、すなわちダウンタイムの低減を実現することができる。
本実施形態では、巻癖部1061を色ずれ検出センサ400によって検出した際のノイズ信号について説明したが、中間転写ベルト106上の傷や打痕によりノイズ信号が生じた場合にも本実施形態は有効である。
Claims (9)
- それぞれ異なる色の画像を形成する複数の画像形成手段と、
前記複数の画像形成手段のそれぞれで形成された前記画像が転写される転写体と、
前記転写体に転写された色ずれを検出するためのパターン画像を検出し、検出結果としてアナログ信号を出力する色ずれ検出手段と、
前記アナログ信号を二値化した二値化信号から該二値化信号のハイレベルとローレベルとの切替期間を表すパターン読取データを生成し、最大値となるパターン読取データを起点として前記パターン読取データからノイズ信号を探索し、前記ノイズ信号に応じて復元した前記パターン読取データに基づいて、色ずれを補正する補正値を算出する制御手段と、を備えることを特徴とする、
画像形成装置。 - 前記制御手段は、前記複数の画像形成手段のそれぞれにパッチ画像を形成させて、前記転写体に、各色のパッチ画像により構成される前記パターン画像を形成し、
前記パターン画像は、各色のパッチ画像による切替期間の2倍以上の切替期間が前記パターン読取データに出現するように構成されることを特徴とする、
請求項1記載の画像形成装置。 - 前記制御手段は、前記転写体に、各色のパッチ画像による1セットの画像を複数組み合わされて構成される前記パターン画像を形成し、
前記パターン画像は、各色のパッチ画像の間隔の2倍以上の間隔で各セットの画像が配置されることを特徴とする、
請求項2記載の画像形成装置。 - 前記制御手段は、
前記パターン読取データの数がパッチ画像数及びセット数に応じた所定数よりも1個多い場合に第1シーケンス処理を行ってパターン読取データを復元し、
前記パターン読取データの数が前記所定数よりも2個多い場合に第2シーケンス処理を行ってパターン読取データを復元し、
前記パターン読取データの数が前記所定数と同じ場合にノイズ信号が前記パターン読取データに含まれていないと判断して、前記パターン読取データの復元を行わずに、該パターン読取データにより前記補正値を算出し、
いずれでもない場合に前記パターン読取データの復元を不可と判断することを特徴とする、
請求項3記載の画像形成装置。 - 前記制御手段は、
前記パターン読取データの最大値のデータを特異点データとする特異点データ探索手段と、
前記特異点データを起点にして前記ノイズ信号を探索するノイズ信号探索手段と、
前記のノイズ信号探索手段で前記ノイズ信号とされたパターン読取データに応じて、パターン読取データを復元する復元手段と、を備えることを特徴とする、
請求項4記載の画像形成装置。 - 前記ノイズ信号探索手段は、前記第1シーケンス処理を行う場合に、前記特異点データの前のセットの画像から生成されるパターン読取データの最前のパターン読取データ或いは後のセットの画像から生成されるパターン読取データの最後のパターン読取データを前記ノイズ信号とすることを特徴とする、
請求項5記載の画像形成装置。 - 前記復元手段は、前記のノイズ信号探索手段で前記ノイズ信号とされたパターン読取データを除去して、パターン読取データを復元することを特徴とする、
請求項6記載の画像形成装置。 - 前記ノイズ信号探索手段は、前記第2シーケンス処理を行う場合に、前記特異点データの前後のセットの画像のセット間或いは前記特異点データの前後のセットのパッチ画像間に対応するパターン読取データを、前記ノイズ信号とすることを特徴とする、
請求項5〜7のいずれか1項記載の画像形成装置。 - 前記復元手段は、前記のノイズ信号探索手段で前記ノイズ信号とされたパターン読取データとその前後のパターン読取データとが合算された値がノイズ信号の位置のパターン読取データとされ、前記ノイズ信号とされたパターン読取データの前後のパターン読取データが削除されることを特徴とする、
請求項8記載の画像形成装置。
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2019
- 2019-11-01 JP JP2019200120A patent/JP2021071698A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2022224915A1 (en) | 2021-04-21 | 2022-10-27 | Ricoh Company, Ltd. | Contact member, drying apparatus, and printing apparatus |
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