JP3951314B2

JP3951314B2 - Image forming apparatus

Info

Publication number: JP3951314B2
Application number: JP09352695A
Authority: JP
Inventors: 英昭足利
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1995-04-19
Filing date: 1995-04-19
Publication date: 2007-08-01
Anticipated expiration: 2022-08-01
Also published as: JPH08286457A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、異なる色の画像を重ね合わせてカラー画像を得る場合において、その色のずれ具合を表すカラーレジストレーション誤差を検出する機能を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、オフィスにおけるドキュメント作成は急速にカラー化が進んでおり、これにともない複写機やプリンタ、ファクシミリ等の機器においてもカラー化への対応が要求されている。また、これらの機器のカラー化を進める場合には、出力画像の高画質化および出力の高速化も要求される。
【０００３】
ところが、出力の高速化を図ろうとするとカラーレジストレーションの悪化によって出力画像の高画質を維持するのが困難となる。また、装置内部の温度変化や記録紙を補給するときの衝撃、人が装置にぶつかってしまった場合の外力などにより各色の像を形成するためのユニットの位置や、各ユニット内部の部品の位置等が微妙に変化してしまうと、高速化を図ろうとした際にこの微妙な位置変化がカラーレジストレーションの悪化を引き起こすことになる。
【０００４】
そこで、特開昭６４−８８４７１号公報や特開平１−８３６７６号公報においては、カラーレジストレーションの誤差量を測定し、これを補正しながら高画質化を図る技術が開示されている。これは、各色に対応したカラーレジパターンを像担持体上に形成し、これらのカラーレジパターンを読み取り手段で光学的に読み取り、その読み取り信号に基づいて各色のカラーレジパターンの間隔を算出してこれを基準値と等しくなるように各色の像形成ユニットの位置や画像形成開始タイミングを補正するものである。
【０００５】
図１３は、このようなカラーレジストレーション誤差を測定する機能を備えた画像形成装置１’を説明する構成図である。すなわち、この画像形成装置１’は各色に対応した所定のカラーレジパターン１１’を発生するパターン発生部２’と、各色に対応するカラーレジパターン１１’を像担持体１０である搬送用ベルト上に画像として形成する像形成部３ａ〜３ｄと、像担持体１０上のカラーレジパターン１１’を光学的に読み取って電気信号に変換する読み取り部４と、読み取り部４にて読み取った電気信号に基づいてカラーレジストレーションの誤差量を求める誤差検出部５とを備え、さらに、各色に対応する画像データを一時的に格納しておく画像一時記憶部６と、各部を制御するコントローラ７とを備えている。
【０００６】
この画像形成装置１’によって通常の画像出力である画像形成モードを実行するには、先ず、一般の画像データ２０を画像一時記憶部６に格納しておく。一般の画像データ２０は、Ｂｌａｃｋ、Ｙｅｌｌｏｗ、Ｍａｇｅｎｔａ、Ｃｙａｎの４色を画像を重ね合わせて多色画像を形成するためのものであり、各色の画像データは各々画像一時記憶部６の「Ｋ」、「Ｙ」、「Ｍ」、「Ｃ」に各々蓄えられる。次いで、駆動ローラ１０ａおよび従動ローラ１０ｂにより図示しない用紙を像担持体１０上に送り込み、搬送させる。
【０００７】
像担持体１０上には、各色に対応した像形成部３ａ〜３ｄが配置されており、像担持体１０上を搬送する用紙はこの像形成部３ａ〜３ｄの下を通過する状態となる。この際、搬送される用紙の先端がＢｌａｃｋの像形成部３ｄの真下となる転写ポイントに達するのと、この像形成部３ｄにより形成された画像の先端が転写ポイントに達するのとが同時となるように像形成部３ｄは画像一時記憶部６の「Ｋ」から画像データを順次読み出し、画像の形成を行う。
【０００８】
これによって、像形成部３ｄで形成された画像は転写ポイントで用紙に順次転写されることになる。同様にして用紙の搬送と対応してＹｅｌｌｏｗの像形成部３ｃ、Ｍａｇｅｎｔａの像形成部３ｂおよびＣｙａｎの像形成部３ａは画像一時記憶部６の「Ｙ」、「Ｍ」、「Ｃ」から対応する色の画像データを順次読み出し、画像の形成を行う。このようにして順次タイミングを取りながら各像形成部３ａ〜３ｄにて画像を形成することで用紙に各色の画像が重ね合わされ、カラー画像が形成される。
【０００９】
次に、この画像形成装置１’にてカラーレジストレーションの誤差量を測定し各色の像形成部３ａ〜３ｄの位置や像形成のタイミングを補正するカラーレジ補正モードの実行を説明する。先ず、コントローラ７によって各部に指令が出され、カラーレジ補正モードである旨を通知する。この通知を受けたパターン発生部２’は各色に対応するカラーレジパターン１１’の画像データを画像一時記憶部６に出力する。
【００１０】
このカラーレジ補正モードの場合には、用紙の搬送は行わず駆動ローラ１０ａ、１０ｂの駆動によって像担持体１０のみを回転させる。そして、この状態で各色に対応した像形成部３ａ〜３ｄは、先に説明した画像形成モードと全く同じ動作を同じタイミングで行い、用紙を搬送していない像担持体１０上に直接各色に対応したカラーレジパターン１１’を転写する。
【００１１】
図１４および図１５は像担持体１０上に転写されたカラーレジパターンの例を示す図である。すなわち、図１４に示す例では像担持体１０の移動方向（図中矢印参照）に対して垂直な方向に沿って各色のカラーレジパターン１１ａ’〜１１ｄ’が像担持体１０の両端に順に転写されている。これらのカラーレジパターン１１ａ’〜１１ｄ’は、像担持体１０の移動方向のカラーレジストレーション誤差量を測定するために使用されるものである。
【００１２】
また、図１５に示す例では像担持体１０の移動方向（図中矢印参照）に沿って各色のカラーレジパターン１１ａ’〜１１ｄ’が像担持体１０の両端に順に転写されている。これらのカラーレジパターン１１ａ’〜１１ｄ’は、像担持体１０の移動方向に対して垂直な方向のカラーレジストレーション誤差量を測定するために使用されるものである。
【００１３】
いずれのカラーレジパターン１１ａ’〜１１ｄ’であっても像担持体１０上に転写された後、読み取り部４で光学的に読み取られ、所定の電気信号に変換される。誤差検出部５は読み取り部４から電気信号を得て、各色に対応するカラーレジパターン１１ａ’〜１１ｄ’の間隔を基準値と比較し、その差分であるカラーレジストレーション誤差量をコントローラ７へ通知する。コントローラ７はこのカラーレジストレーション誤差量がゼロとなるように各色の像形成部３ａ〜３ｄの位置や画像形成開始タイミングを補正する。これによって、カラーレジ補正モードを終了する。
【００１４】
このようにしてカラーレジストレーションの誤差が補正された効果は、次の画像形成モードの際に現れることになる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような画像形成装置においては次のような問題がある。すなわち、画像形成装置を長期間にわたり使用した後にはカラーレジストレーションの誤差量を測定する環境が悪化し、測定精度が下がるという問題が生じる。特に、カラーレジパターンを形成する像担持体は劣化しやすく、汚れや傷が付きやすい。例えば、図１６に示すように像担持体１０の移動方向（図中矢印参照）に沿って線状に傷（汚れでも同様）が付いてしまった場合、正確にカラーレジパターン１１ａ’の位置を検出するのが困難となる。
【００１６】
図１７は、図１６中のＣ部における読み取り部からの出力信号例を示す図である。このように、読み取り部４（図１６参照）では、カラーレジパターン１１ａ’からの信号と傷からの信号との両方を読み取ってしまい、どちらがカラーレジパターン１１ａ’からの信号なのかを区別しなければ正確なカラーレジストレーション誤差量を検出できないことになる。
【００１７】
よって、本発明は像担持体上にその移動方向に沿って線状の傷や汚れが付いている場合であっても、簡単にしかも正確にカラーレジパターンを認識できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するために成された画像形成装置および画像形成方法である。すなわち、本発明の画像形成装置は、カラーレジストレーションの誤差を測定するためのカラーレジパターンを発生するパターン発生手段と、カラーレジパターンを像担持体上に画像として形成する像形成手段と、像担持体上に形成されたカラーレジパターンを光学的に読み取って電気信号に変換する読み取り手段と、読み取り手段にて得た電気信号に基づいてカラーレジストレーションの誤差量を求める誤差検出手段と、像担持体の移動方向に沿って付く線状の汚れや傷の幅を検出する汚れ傷幅検出手段と、汚れ傷幅検出手段によって検出した幅に応じて読み取り手段から得た電気信号の帯域制限を行うローパスフィルタとを有する画像形成装置であって、誤差検出手段が、読み取り手段から得た電気信号の波形について予め閾値を設定し、その閾値を超える領域の重心位置を算出し、その重心位置から前記カラーレジパターンの位置を求めるものである。
【００１９】
【作用】
本発明では、線幅設定手段によってカラーレジパターンの線幅を、像担持体の移動方向に沿って付く線状の汚れや傷の幅よりも太く設定し、パターン発生手段によってその設定された線幅のカラーレジパターンを発生している。このため、像形成手段が像担持体上に形成するカラーレジパターンは汚れや傷の幅よりも太いものとなる。また、カラーレジパターンの線幅が汚れや傷の幅より太いということから、認識手段は、読み取り手段から得た電気信号に基づくカラーレジパターンと汚れや傷とをその信号差から的確に区別し、結果を誤差検出手段へ渡している。また、汚れ傷幅検出手段を備える場合には、像担持体に付いた線状の汚れや傷の幅を予め検出している。これによって、像担持体に付いている汚れや傷の幅に応じて、その幅よりも太い線幅のカラーレジパターンを形成できるようになる。
【００２０】
【実施例】
以下に、本発明における画像形成装置の実施例を図に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施例における画像形成装置を説明する構成図である。この画像形成装置１は、例えばＢｌａｃｋ、Ｙｅｌｌｏｗ、Ｍａｇｅｎｔａ、Ｃｙａｎから成る４色の画像を重ね合わせて多色画像を記録する装置であり、カラーレジストレーションの誤差量を補正する機能を有するものである。
【００２１】
このため、画像形成装置１は、各色に対応した所定のカラーレジパターン１１を発生するパターン発生部２と、カラーレジパターン１１を像担持体１０である搬送用ベルト上に画像として形成する像形成部３ａ〜３ｄと、カラーレジパターン１１を光学的に読み取り電気信号に変換する読み取り部４と、この電気信号に基づいてカラーレジストレーションの誤差量を求める誤差検出部５と、各色に対応する画像データを一時的に格納しておく画像一時記憶部６と、各部を制御するコントローラ７とを備え、さらに、カラーレジパターン１１の線幅を所定の太さに設定する線幅設定部８と、読み取り部４からの電気信号に基づきカラーレジパターン１１を認識する認識手段であるローパスフィルター９とを備える構成となっている。
【００２２】
パターン発生部２は、図示しない記憶手段を内蔵しており、線幅設定部８により設定された所定の線幅から成るカラーレジパターン１１の画像データを蓄えている。なお、この記憶手段としては、画像形成装置１の電源を切ってもでーた消失しないようなＲＯＭやハードディスク等が用いられる。
【００２３】
図２および図３は、パターン発生部２により発生するカラーレジパターンの例を示す図である。図２に示す例では、像担持体１０の移動方向（図中矢印参照）に対して垂直な方向に沿って各色のカラーレジパターン１１ａ〜１１ｄが像担持体１０の両端に順に転写されている。これらのカラーレジパターン１１ａ〜１１ｄは、像担持体１０の移動方向のカラーレジストレーション誤差量を測定するために使用される。
【００２４】
また、図３に示す例では像担持体１０の移動方向（図中矢印参照）に沿って各色のカラーレジパターン１１ａ〜１１ｄが像担持体１０の両端に順に転写されている。これらのカラーレジパターン１１ａ〜１１ｄは、像担持体１０の移動方向に対して垂直な方向のカラーレジストレーション誤差量を測定するために使用される。いずれもカラーレジパターン１１ａ〜１１ｄであっても、像担持体１０上に転写された後、読み取り部４によって光学的に読み取られることになる。
【００２５】
像形成部３ａ〜３ｄは、各色に対応した画像を形成するためのものであり、画像形成モードの場合には一般の画像データ２０に基づく画像を図示しない用紙に形成し、カラーレジ補正モードの場合にはパターン発生部２から送られるカラーレジパターン１１の画像データに基づく画像を形成する。このため、像形成部３ａ〜３ｄは、感光体と走査光学系と現像手段とを組み合わせて電子写真方式により画像を形成するものや、インクリボンの顔料等を熱や衝撃力により転写し画像を形成するもの、インクを飛散させることにより画像を形成するものなど、画像を形成するユニットであれば何でもよい。これら各色に対応した像形成部３ａ〜３ｄは、通常ほぼ等間隔に設置されている。
【００２６】
読み取り部４は、像形成部３ａ〜３ｄによって像担持体１０上に形成されたカラーレジパターン１１を光学的に読み取って、所定の電気信号に変換するものである。図４の拡大断面図に示すように、読み取り部４は、像担持体１０の下側に配置される照明手段４０から像担持体１０の上側に透過する光を取り込むウインド４１と、ウインド４１から取り込んだ光を結像する結像光学系４２と、結像光学系４２によって結像された光を受ける光電変換手段４３と、光電変換手段４３を固定するとともに駆動回路を備える駆動回路基板４４とを備え、これらが筐体４５内に収納されているものである。
【００２７】
照明手段４０は、像担持体１０上に形成されたカラーレジパターン１１（図１参照）を像担持体１０の下側から照明する。このため、例えばＬＥＤやハロゲンランプ、蛍光灯等の充分な光量を確保できるものを使用する。この例では像担持体１０が半透明な部材であることを前提とし、照明手段４０を像担持体１０の下側に配置しているが（透過型照明系）、像担持体１０を不透明な部材とした場合には、像担持体１０の斜め上方に照明手段４０を配置し光を反射させるようにする（反射型照明系）。
【００２８】
また、この照明手段４０は図示しない照明制御手段によって制御されており、照明光量を調整できるようになっている。これによって、照明手段４０の劣化による光量低下、像担持体１０の透過率低下、光電変換手段４３の感度低下、照明手段４０およびウインド４１の汚れ付着による光量低下などが発生しても光電変換手段４３を最適な受光状態に保つことができるようになる。なお、読み取り部４が十分明るいところに配置されている場合には照明手段４０を省略してもかまわない。
【００２９】
また、読み取り部４における結像光学系４２は、セルフォックレンズアレー、アクロマチックレンズ、フォログラムレンズ等から成り、像担持体１０表面と光電変換手段４３とを共役関係に保つものであれば何でもよい。
【００３０】
読み取り部４の主要構成要素である光電変換手段４３は、結像光学系４２によって作られたカラーレジパターン１１（図１参照）の像を読み取り電気信号に変換するもので、例えばＣＣＤイメージセンサなどの撮像素子やフォトダイオード等の光電変換素子により構成されている。また、駆動回路基板４４は、光電変換手段４３を駆動する回路を備えるとともに、光電変換手段４３の出力する電気信号を図１に示すローパスフィルター９に向けて出力するインタフェースの機能を備えている。
【００３１】
筐体４５は、結像光学系４２、光電変換手段４３、駆動回路基板４４を収納するためのものであり、その下部には照明手段４０からの光を内部に入射させる開口が設けられ、この開口にトナーやごみ等の進入を防ぐためのウインド４１が取り付けられている。また、筐体４５の上部にはカバーが取り付けられている。
【００３２】
次に、誤差検出部５の説明を行う。図５のブロック図に示すように、誤差検出部５は、ローパスフィルター９により帯域制限された信号を受けて各色に対応するカラーレジパターン１１（図１参照）の間隔を算出し、これを基準値と比較してその差分であるカラーレジストレーション誤差量５５をコントローラ７（図１参照）に通知するものである。
【００３３】
このため、誤差検出部５は、ローパスフィルター９からの信号を処理しカラーレジパターン１１（図１参照）の個々のパターン位置を算出するパターン位置算出手段５１と、その算出結果を各色毎に一時記憶するパターン位置メモリ５２ａ〜５２ｄと、パターン位置算出手段５１の算出回数をカウントしてカラーレジパターン１１の全てが読み取り部４（図１参照）の下を通過したことを知らせる終了信号発生手段５４と、終了信号発生手段５４の終了信号を受けてパターン位置メモリ５２ａ〜５２ｄの内容を参照しながら各色のカラーレジパターン１１の間隔を算出し、これを基準値とを比較してカラーレジストレーション誤差量５５を求めるカラーレジストレーション誤差演算手段５３とを備える構成となっている。
【００３４】
誤差検出部５は、図２および図３に示すような各色に対応するカラーレジパターン１１ａ〜１１ｄの位置を算出し、各方向に応じたカラーレジストレーション誤差量５５を算出する。つまり、図２に示すカラーレジパターン１１ａ〜１１ｄの場合には、各色のカラーレジパターン１１ａ〜１１ｄの間隔（像担持体１０の移動方向に沿った間隔）の設計値を基準としてカラーレジストレーション誤差量５５を算出し、図３に示すカラーレジパターン１１ａ〜１１ｄの場合には、各色のカラーレジパターン１１ａ〜１１ｄの間隔（像担持体１０の移動方向に対して垂直な方向の間隔）の設計値すなわちゼロを基準としてカラーレジストレーション誤差量５５を算出する。
【００３５】
図１に示す画像形成装置１の画像一時記憶部６は、一般の画像データ２０を一時的に記憶したり、カラーレジパターン１１の画像データを一時的に記憶するもので、画像形成モードかカラーレジ補正モードかによって両者の選択を行う。このため、画像形成装置１の電源が切れてデータが消失してもかまわないＤＲＡＭやＳＲＡＭ、ハードディスク等で使用される。また、コントローラ７は、画像形成モードやカラーレジ補正モードの開始を各部に通知するとともに、カラーレジ補正モードの終了時には誤差検出部５より出力されるカラーレジストレーション誤差量５５（図５参照）を受けて、これがゼロになるよう各色に対応する像形成部３ａ〜３ｄの位置や画像形成開始タイミングを補正する作業を行う。
【００３６】
第１実施例における画像形成装置１では、特にカラーレジパターン１１（図１参照）の線幅を設定する線幅設定部８を備えるとともに、読み取り部４からの電気信号に基づいてカラーレジパターン１１を認識する認識手段であるローパスフィルター９を備えている点に特徴がある。
【００３７】
線幅設定部８は、画像形成装置１の特性上（機構上）予想される像担持体１０の移動方向に沿って線状に付く汚れや傷の幅よりも、形成するカラーレジパターン１１の線幅を太くするための設定を行っている。パターン発生部２は、線幅設定部８により設定される線幅のカラーレジパターン１１を発生し、画像一時記憶部６にその画像データを渡すことになる。
【００３８】
また、図６はローパスフィルター９（図１参照）の一例であるラプラシアンフィルターの帯域特性図である。例えば、１１タップのラプラシアンフィルターを用いる場合、その係数を−０．０５４７１，−０．０１１６７，０．０８４１６，０．１４７７８，０．２１４６６，０．２３９５６，０．２１４６６，０．１４７７８，０．０８４１６，−０．０１１６７，−０．０５４７１に取れば、図６に示すような帯域特性となりローパス特性を得ることができるようになる。
【００３９】
なお、ローパスフィルター９は、プログラム処理で構成しても、一般に市販されているコイルとコンデンサとで素子を構成し、次数と素子の定数を最適に設計して所望の特性を得るようにしてもよい。また、読み取り部４（図１参照）出力は通常アナログ信号であるため、ラプラシアンフィルターを採用する場合には、事前にＡ／Ｄ変換手段（図示せず）を設けてデジタル信号に変換しておく必要がある。
【００４０】
次に、このような構成による画像形成装置１でのカラーレジストレーションの誤差量の測定手順を説明する。なお、ここでは図７に示すように像担持体１０の移動方向に沿って傷（幅ｈ）が付いている場合の読み取りを例とする。先ず、図１に示す各像形成部３ａ〜３ｄにより像担持体１０の移動方向に沿って各色に対応したカラーレジパターン１１を形成する。これにより、図７に示すように像担持体１０の両端にその移動方向に沿って各色に対応してカラーレジパターン１１ａ〜１１ｄが順に形成される。なお、このカラーレジパターン１１ａ〜１１ｄの線幅Ｈは、先に説明した線幅設定部８（図１参照）によって傷の幅ｈよりも太く設定されている。
【００４１】
次いで、カラーレジパターン１１ａ〜１１ｄが形成された像担持体１０を移動して、順次カラーレジパターン１１ａ〜１１ｄに基づく信号を読み取り部４によって読み取っていく。図８は読み取り部４からの出力信号例を示す図であり、（ａ）は図７のＡ部、（ｂ）は図７のＢ部での読み取りに対応している。各図において受光量の低下している部分は照明手段４０（図４参照）からの光が遮られた部分を示しており、例えば、図８（ａ）の場合にはカラーレジパターン１１ａ（図７参照）の部分であり、図８（ｂ）の場合にはカラーレジパターン１１ａおよび傷の部分である。
【００４２】
次に、この読み取り部４からの出力信号をローパスフィルター９（図１参照）に渡し、帯域制限を行う。図９はローパスフィルター９からの出力信号例を示す図である。すなわち、図９（ａ）は、図７のＢ図の位置での読み取り出力信号（図８（ｂ）参照）をローパスフィルター９に通して得たものである。この例では、図７に示す傷の幅ｈが０．１ｍｍ（基本周波数が５Ｌｉｎｅ−ｐａｉｒ／ｍｍ）程度であるため、図６に示す帯域特性からゲインのない周波数となり、これに対し、カラーレジパターン１１ａの線幅Ｈが０．５ｍｍ（基本周波数１Ｌｉｎｅ−ｐａｉｒ／ｍｍ）程度であるため、ゲインがほとんど「１」の状態となる。このため、図９（ａ）に示すように、カラーレジパターンと傷とにおいて大きな波形差が生じることになる。
【００４３】
同様に、図１６のＣ位置における読み取り信号を、図１のローパスフィルター９に通して得た出力信号を図９（ｂ）に示す。従来のように、傷の幅とカラーレジパターン１１ａ’の線幅との差が少ない場合であってもローパスフィルター９を通過させることで波形に差を生じさせることができ、カラーレジパターンの位置を容易に認識できるようになる。
【００４４】
次に、この出力信号を図１に示す誤差検出部５に渡す。誤差検出部５では、この信号を図５に示すパターン位置算出手段５１で受け、図９に示すような各閾値の設定を行う。図９（ａ）に示すように、カラーレジパターン１１ａ（図７参照）の波形と傷の波形とに大きな差が生じている場合には閾値として５０％程度を設定し、パターン位置算出手段５１（図５参照）はこの閾値を越える図９（ａ）中ハッチングの部分の重心位置を算出する。これがカラーレジパターン１１ａの位置となる。
【００４５】
また、図９（ｂ）に示すように、カラーレジパターン１１ａの波形と傷の波形とに大きな差が生じていない場合には閾値として８０％程度を設定し、同様にこの閾値を越える図９（ｂ）中ハッチングの部分の重心位置を算出する。このような位置算出を各カラーレジパターン１１ａ〜１１ｄについて計算する。これによって、像担持体１０に傷（汚れを含む）が付いている場合であってもカラーレジパターン１１の位置のみを的確に抽出することができるようになる。
【００４６】
図５に示すパターン位置算出手段５１によって算出された各色のカラーレジパターン１１ａ〜１１ｄの位置は、パターン位置メモリ５２ａ〜５２ｄに一時記憶されることになる。なお、この一時記憶の操作は、像担持体１０上に形成された全てのカラーレジパターン１１ａ〜１１ｄに対して繰り返し行われる。カラーレジパターン１１ａ〜１１ｄの総数は通常像形成部３ａ〜３ｄ（図１参照）の種類の整数倍で、像担持体１０の一周にわたり形成できる長さにすることが多い。
【００４７】
このため、総数またはカラーレジパターン１１ａ〜１１ｄが読み取り部４の下を通過するのに要する必要時間は一意的に決まる。この性質を利用して、図５に示す終了信号発生手段５４は、パターン位置算出手段５１の動作回数またはカラーレジパターン１１ａ〜１１ｄの最初の検出からの経過時間をモニターしていて、これらが所定の値を越えたとき、カラーレジストレーション誤差演算手段５３に終了信号を送る。
【００４８】
次に、終了信号発生手段５４の終了信号を受けたカラーレジストレーション誤差演算手段５３は、パターン位置メモリ５２ａ〜５２ｄの内容を参照しながら各色におけるカラーレジパターン１１ａ〜１１ｄの間隔を算出し、これを基準値と比較してカラーレジストレーション誤差量５５を求める。カラーレジストレーション誤差量５５の算出手順は次の通りである。
【００４９】
まず初めにＢｌａｃｋのカラーレジパターン１１ａの位置が格納されている「Ｋ」用パターン位置メモリ５２ａの値を順次読み出しその平均を求め、次にＹｅｌｌｏｗのカラーレジパターン１１ｂの位置が格納されている「Ｙ」用パターン位置メモリ５２ｂの値を読み出しその平均を求める。これを「Ｍ」用パターン位置メモリ５２ｃおよび「Ｃ」用パターン位置メモリ５２ｄについても行い、それらの差分を求める。
【００５０】
例えば、Ｂｌａｃｋを基準と取ると、「Ｙ」用パターン位置メモリ５２ｂの平均値と「Ｋ」用パターン位置メモリ５２ａの平均値との差分、「Ｍ」用パターン位置メモリ５２ｃの平均値と「Ｋ」用パターン位置メモリ５２ａの平均値との差分および「Ｃ」用パターン位置メモリ５２ｄの平均値と「Ｋ」用パターン位置メモリ５２ａの平均値との差分をそれぞれ求める。これが各色に対応するカラーレジパターン１１ａ〜１１ｄの間隔となる。
【００５１】
次に、カラーレジストレーション誤差演算手段５３は先に算出した各色に対応するカラーレジパターン１１ａ〜１１ｄの間隔を、所定の基準値（像担持体１０の移動方向では各色のカラーレジパターンの間隔の設計値であり、像担持体１０の移動方向に対して垂直な方向ではゼロである。）と比較し、その差分であるカラーレジストレーション誤差値５５を図１に示すコントローラ７に通知する。
【００５２】
コントローラ７は、このカラーレジストレーション誤差値５５（図５参照）がゼロとなるように各色の像形成部３ａ〜３ｄ（図１参照）の位置や画像形成開始タイミングを補正する。これによって、カラーレジストレーションの誤差補正を行うことができるようになる。
【００５３】
なお、図１に示すローパスフィルター９は、説明を分かりやすくするため独立の構成となっているが、読み取り部４や誤差検出部５に内蔵される構成であっても同様である。さらに、この実施例ではローパスフィルター９として電気的なものを用いる例を説明したが、読み取り部４の光学系を工夫することで光学的なローパスフィルター９を実現することも可能である。
【００５４】
例えば、図４に示す像担持体１０から光電変換手段４３の間の光学系中に擦りガラス等を入れ、光電変換手段４３に結像する像担持体１０の表面のカラーレジパターン１１（図１参照）の像をぼかすようにして光学的にローパスフィルターの特性を得ることもできる。これは、ウインド４１を透明ガラスから擦りガラスに変更することで容易に実現できる。
【００５５】
また、他の手段として、図１０の拡大断面図に示すように、像担持体１０と結像光学系４２と光電変換手段４３との位置関係を意図的にずらし、像担持体１０と光電変換手段４３との共役関係をわずかに崩すことで光電変換手段４３に結像するカラーレジパターン１１（図１参照）の像をぼかし、光学的にローパスフィルターの特性を得ることもできる。
【００５６】
このように、第１実施例における画像形成装置１では、線幅設定部８によって傷や汚れの幅よりもカラーレジパターン１１の線幅を太くし、しかもローパスフィルター９の作用によって的確にカラーレジパターン１１の位置を認識することができ、良好なカラーレジストレーションの誤差量測定を行うことが可能となる。
【００５７】
次に、本発明の第２実施例における画像形成装置１を説明する。図１１は第２実施例における画像形成装置１を説明する構成図である。すなわち、この画像形成装置１においては汚れ傷幅検出部１２、特性変更部１３およびパターン幅変更部１４を備えている点に特徴がある。
【００５８】
汚れ傷幅検出部１２は、読み取り部４からローパスフィルター９への出力信号をモニターできるようになっており、この出力信号が所定の閾値を下回る期間を検出し、これにより像担持体１０上の汚れや傷の幅を測定できる構成となっている。この出力信号と閾値との比較はアナログまたはデジタルのコンパレータにより構成される比較器（図示せず）にて行われる。また、この出力信号が閾値を下回る期間の測定は比較器の出力を受けたカウンター（図示せず）により行われる。汚れ傷幅検出部１２は、測定した汚れや傷の幅を特性変更部１３およびパターン幅変更部１４に通知している。
【００５９】
特性変更部１３は、ローパスフィルター９に対して設定すべき係数を数種類持ったルックアップテーブルを内蔵しており、汚れ傷幅検出部１２から汚れや傷の幅の信号を受け取った後、ルックアップテーブルによってその汚れや傷の幅に対応する係数を参照し、この参照した係数によってローパスフィルター９の特性を変更および設定できるよう構成されている。このルックアップテーブルは画像形成装置１の電源が切れてもデータを消失しないようなＲＯＭやハードディスク内に格納されている。
【００６０】
パターン幅変更部１４は、パターン発生部２に内蔵されており、同じくパターン発生部２に内蔵されている太さの異なるカラーレジパターン１１（図１参照）を数種類記憶した記憶手段（図示せず）から、汚れ傷幅検出部１２より得た汚れや傷の幅の信号に基づいて一つのカラーレジパターン１１の線幅を設定できるよう構成されている。
【００６１】
次に、このような構成となっている第２実施例における画像形成装置１でのカラーレジストレーション誤差の補正手順を説明する。先ず、コントローラ７により各部に指令が出されると、汚れ傷幅検出部１２は、像担持体１０上に付いている汚れや傷の幅の検出動作に移行する。この際、パターン発生部２、画像一時記憶部６および像形成部３ａ〜３ｄは一時的に休止状態に入り、カラーレジパターン１１の形成されていない像担持体１０のみが回転する状態となる。
【００６２】
次いで、読み取り部４は、カラーレジパターン１１の形成されていない像担持体１０を、カラーレジパターン１１が形成されている場合と同様に読み取る動作を行う。これによって、像担持体１０に付いた汚れや傷からの信号を読み取ることになる。
【００６３】
次に、汚れ傷幅検出部１２は、読み取り部４からローパスフィルター９への出力信号をモニターして、図１２に示すような出力信号を得る。そして、これを所定の閾値と比較し、出力信号が閾値を下回る期間を測定する。所定の閾値は、カラーレジパターン１１を読み取った場合の信号のボトムに対し、約半分の受光量に予め設定されている。汚れ傷幅検出部１２は、この動作を像担持体１０の一周にわたり行い、検出した汚れや傷の最大値を求めてこれを汚れや傷の幅とし、その値を特性変更部１３へ通知する。
【００６４】
特性変更部１３は、汚れ傷幅検出部１２から得た汚れや傷の幅の信号を受け取って、カットオフ周波数がその汚れや傷の幅の基本周波数の２〜３倍になるような係数をローパスフィルター９を設定するよう、ルックアップテーブルから対応する係数を選択する。そして、この選択した係数をローパスフィルター９に対して変更および設定する。
【００６５】
また、パターン幅変更部１４は、特性変更部１３と同様に汚れ傷幅検出部１２から汚れや傷の幅の信号を受け取って、カラーレジパターン１１の線幅がその汚れや傷の幅の約５倍程度になるよう記憶手段に記憶されているカラーレジパターンを選択する。これによって、像担持体１０に付いている汚れや傷の幅よりも太い線幅から成るカラーレジパターン１１を像形成部３ａ〜３ｄから像担持体１０上に形成できるとともに、読み取り部４にて読み取った信号に基づいて確実にカラーレジパターン１１の位置を認識できるようなローパスフィルター９を設定できるようになる。
【００６６】
このようにローパスフィルター９の特性変更およびカラーレジパターン１１の線幅変更を行った後は、第１実施例で説明したと同様なカラーレジストレーションの誤差量の測定を行う。これによって、長期間の使用で像担持体１０が劣化し、付着する汚れが傷の状態が変化しても、それに応じて常に良好なカラーレジストレーションの誤差測定を行うことが可能となる。
【００６７】
また、第２実施例における画像形成装置１の応用例として、汚れや傷の幅を検出する際に、誤差検出部５のパターン位置算出手段５１（図５参照）で汚れや傷におけるローパスフィルター９通過後の信号をモニターしてその信号ボトムを検出しておき、カラーレジ補正モードの際に、ローパスフィルター９の出力信号のボトムと先に求めた汚れや傷の信号ボトムとの中間にパターン位置算出手段５１の閾値を設定するようにする。
【００６８】
これによって、汚れや傷によるカラーレジストレーション誤差の測定環境が悪化した場合であっても、確実にカラーレジパターン１１の位置と汚れや傷の位置とを区別することが可能となり、常に良好なカラーレジストレーション誤差の測定を行うことが可能となる。
【００６９】
なお、本実施例においては、Ｂｌａｃｋ、Ｙｅｌｌｏｗ、Ｍａｇｅｎｔａ、Ｃｙａｎの４色を画像を重ね合わせて多色画像を記録する画像形成装置１を例として説明したが、本発明はこれに限定されず、他の色（モノトーンを含む）を重ね合わせて画像を形成する装置であっても同様である。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成装置によれば次のような効果がある。すなわち、カラーレジストレーション誤差を測定するにあたり、像担持体に汚れや傷が付いている場合であっても、簡単で安価な構成によりその汚れや傷の影響を受けることなく確実にカラーレジパターンの位置を認識することが可能となる。しかも、像担持体に付いている汚れや傷の幅を検出し、これに応じたカラーレジパターンの線幅を設定等を行うことで、画像形成装置の使用にともなって変化する汚れや傷にも対応してカラーレジストレーションの誤差を測定することが可能となる。これにより、長期間にわたり高精度にカラーレジストレーション誤差の測定を行うことが可能となることから、常に高画質の画像出力を提供できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を説明する構成図である。
【図２】カラーレジパターンの例を示す図（その１）である。
【図３】カラーレジパターンの例を示す図（その２）である。
【図４】読み取り部を説明する拡大断面図である。
【図５】誤差検出部を説明するブロック図である。
【図６】ラプラシアンフィルターの帯域特性図である。
【図７】傷の入った状態を説明する図である。
【図８】読み取り部からの出力信号例を示す図である。
【図９】ローパスフィルターからの出力信号例を示す図である。
【図１０】他の例を説明する拡大断面図である。
【図１１】本発明の第２実施例を説明する構成図である。
【図１２】汚れ傷を読み取った場合の出力信号例を示す図である。
【図１３】従来例を説明する構成図である。
【図１４】従来のカラーレジパターンの例を示す図（その１）である。
【図１５】従来のカラーレジパターンの例を示す図（その２）である。
【図１６】傷の入った状態を示す図である。
【図１７】読み取り部からの出力信号例を示す図である。
【符号の説明】
１画像形成装置
２パターン発生部
３ａ〜３ｄ像形成部
４読み取り部
５誤差検出部
６画像一時記憶部
７コントローラ
８線幅設定部
９ローパスフィルター
１０像担持体
１１カラーレジパターン
１２汚れ傷幅検出部
１３特性変更部
１４パターン幅変更部[0001]
[Industrial application fields]
The present invention has a function of detecting a color registration error that indicates the degree of color shift when a color image is obtained by superimposing images of different colors. Image forming apparatus About.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the creation of documents in offices has rapidly progressed in colorization, and in response to this, devices such as copying machines, printers, and facsimiles are also required to support colorization. Further, when the colorization of these devices is advanced, it is required to improve the image quality of the output image and increase the output speed.
[0003]
However, when trying to increase the output speed, it becomes difficult to maintain the high quality of the output image due to the deterioration of the color registration. Also, the position of the unit for forming images of each color by the temperature change inside the device, the impact when replenishing the recording paper, the external force when a person hits the device, the position of the parts inside each unit If the above changes slightly, this slight change in position causes deterioration in color registration when attempting to increase the speed.
[0004]
In view of this, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 64-88471 and 1-83676 disclose a technique for measuring a color registration error amount and improving the image quality while correcting the error amount. This is because a color registration pattern corresponding to each color is formed on the image carrier, these color registration patterns are optically read by a reading means, and an interval between the color registration patterns of each color is calculated based on the read signal. The position of each color image forming unit and the image formation start timing are corrected so that this becomes equal to the reference value.
[0005]
FIG. 13 is a configuration diagram illustrating an image forming apparatus 1 ′ having a function of measuring such a color registration error. That is, the image forming apparatus 1 ′ includes a pattern generating unit 2 ′ that generates a predetermined color registration pattern 11 ′ corresponding to each color, and a color registration pattern 11 ′ corresponding to each color on a conveyance belt that is the image carrier 10. The image forming units 3a to 3d to be formed as images, the color registration pattern 11 ′ on the image carrier 10 to be optically read and converted into an electric signal, and the electric signal read by the reading unit 4 An error detection unit 5 for obtaining an error amount of color registration based on the image data, an image temporary storage unit 6 for temporarily storing image data corresponding to each color, and a controller 7 for controlling each unit. ing.
[0006]
In order to execute an image forming mode that is a normal image output by the image forming apparatus 1 ′, first, general image data 20 is stored in the image temporary storage unit 6. The general image data 20 is for superimposing the four colors Black, Yellow, Magenta, and Cyan to form a multicolor image. Each color image data is “K” in the image temporary storage unit 6. , “Y”, “M”, and “C”. Next, a sheet (not shown) is fed onto the image carrier 10 by the driving roller 10a and the driven roller 10b and conveyed.
[0007]
On the image carrier 10, image forming units 3a to 3d corresponding to the respective colors are arranged, and the sheet transported on the image carrier 10 is in a state of passing under the image forming units 3a to 3d. At this time, the leading edge of the conveyed paper reaches the transfer point immediately below the black image forming portion 3d and the leading edge of the image formed by the image forming portion 3d simultaneously reaches the transfer point. As described above, the image forming unit 3d sequentially reads image data from “K” in the image temporary storage unit 6 and forms an image.
[0008]
As a result, the images formed by the image forming unit 3d are sequentially transferred onto the paper at the transfer points. Similarly, the Yellow image forming unit 3c, the Magenta image forming unit 3b, and the Cyan image forming unit 3a correspond to “Y”, “M”, and “C” in the temporary image storage unit 6 corresponding to the conveyance of the sheet. The image data of the colors to be read are sequentially read out to form an image. In this way, the images are formed by the image forming units 3a to 3d while sequentially taking the timing, whereby the images of the respective colors are superimposed on the paper, and a color image is formed.
[0009]
Next, the execution of the color registration correction mode in which the color registration error amount is measured by the image forming apparatus 1 ′ to correct the positions of the image forming units 3a to 3d and the image forming timings of the respective colors will be described. First, a command is issued to each unit by the controller 7 to notify that it is in the color registration correction mode. Upon receiving this notification, the pattern generating unit 2 ′ outputs the image data of the color registration pattern 11 ′ corresponding to each color to the image temporary storage unit 6.
[0010]
In this color registration correction mode, only the image carrier 10 is rotated by driving the driving rollers 10a and 10b without conveying the paper. In this state, the image forming units 3a to 3d corresponding to the respective colors perform the same operation as the image forming mode described above at the same timing, and directly correspond to the respective colors on the image carrier 10 that is not transporting the sheet. The color registration pattern 11 'thus transferred is transferred.
[0011]
14 and 15 are diagrams showing examples of color registration patterns transferred onto the image carrier 10. That is, in the example shown in FIG. 14, the color registration patterns 11a ′ to 11d ′ of the respective colors are sequentially transferred to both ends of the image carrier 10 along the direction perpendicular to the moving direction of the image carrier 10 (see the arrow in the figure). Has been. These color registration patterns 11 a ′ to 11 d ′ are used for measuring the color registration error amount in the moving direction of the image carrier 10.
[0012]
In the example shown in FIG. 15, the color registration patterns 11 a ′ to 11 d ′ of each color are sequentially transferred to both ends of the image carrier 10 along the moving direction of the image carrier 10 (see the arrow in the figure). These color registration patterns 11 a ′ to 11 d ′ are used to measure the color registration error amount in the direction perpendicular to the moving direction of the image carrier 10.
[0013]
Any of the color registration patterns 11a ′ to 11d ′ is transferred onto the image carrier 10 and then optically read by the reading unit 4 and converted into a predetermined electric signal. The error detection unit 5 obtains an electrical signal from the reading unit 4, compares the interval between the color registration patterns 11 a ′ to 11 d ′ corresponding to each color with a reference value, and notifies the controller 7 of the color registration error amount that is the difference between them. To do. The controller 7 corrects the positions of the image forming units 3a to 3d for the respective colors and the image formation start timing so that the color registration error amount becomes zero. This ends the color registration correction mode.
[0014]
The effect of correcting the color registration error in this way appears in the next image forming mode.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, such an image forming apparatus has the following problems. That is, after the image forming apparatus is used for a long period of time, the environment for measuring the color registration error amount deteriorates, resulting in a problem that the measurement accuracy is lowered. In particular, an image carrier that forms a color registration pattern is easily deteriorated and is likely to be stained or scratched. For example, as shown in FIG. 16, when a scratch (same as dirt) is linearly formed along the moving direction of the image carrier 10 (see the arrow in the figure), the position of the color registration pattern 11a ′ is accurately set. It becomes difficult to detect.
[0016]
FIG. 17 is a diagram illustrating an example of an output signal from the reading unit in the C unit in FIG. As described above, the reading unit 4 (see FIG. 16) reads both the signal from the color registration pattern 11a ′ and the signal from the scratch, and must distinguish which is the signal from the color registration pattern 11a ′. Thus, an accurate color registration error amount cannot be detected.
[0017]
Accordingly, the present invention provides an image forming apparatus capable of easily and accurately recognizing a color registration pattern even when a linear scratch or stain is attached along the moving direction on an image carrier. With the goal.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is an image forming apparatus and an image forming method made to achieve the above object. That is, the image forming apparatus of the present invention includes a pattern generating unit that generates a color registration pattern for measuring a color registration error, an image forming unit that forms a color registration pattern as an image on an image carrier, and an image Reading means for optically reading a color registration pattern formed on the carrier and converting it into an electrical signal; and error detection means for obtaining an error amount of color registration based on the electrical signal obtained by the reading means; , A dirt / scratch width detecting means for detecting the width of linear dirt and scratches along the moving direction of the image carrier, and a band of an electric signal obtained from the reading means according to the width detected by the dirt / scratch width detecting means A low-pass filter to limit The error detection unit is configured in advance to obtain a waveform of an electric signal obtained from the reading unit. Set the threshold and The barycentric position of the area exceeding the threshold is calculated, and the position of the color registration pattern is obtained from the barycentric position.
[0019]
[Action]
In the present invention, the line width of the color registration pattern is set by the line width setting means to be thicker than the width of the line-like dirt and scratches along the moving direction of the image carrier, and the line set by the pattern generation means is set. A width color registration pattern is generated. For this reason, the color registration pattern formed on the image carrier by the image forming unit is thicker than the width of dirt or scratches. In addition, since the line width of the color registration pattern is wider than the width of the dirt or scratch, the recognition means accurately distinguishes the color registration pattern based on the electrical signal obtained from the reading means and the dirt or scratch from the signal difference. The result is passed to the error detection means. In the case where the dirt / flaw width detecting means is provided, the width of the linear dirt / flaw attached to the image carrier is detected in advance. This makes it possible to form a color registration pattern having a line width larger than the width of the image carrier in accordance with the width of dirt or scratches attached to the image carrier.
[0020]
【Example】
Embodiments of an image forming apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention. The image forming apparatus 1 is an apparatus that records a multicolor image by superimposing four color images including, for example, Black, Yellow, Magenta, and Cyan, and has a function of correcting an error amount of color registration. .
[0021]
Therefore, the image forming apparatus 1 forms an image on the pattern generating unit 2 that generates a predetermined color registration pattern 11 corresponding to each color, and the color registration pattern 11 on the conveyance belt that is the image carrier 10. Units 3a to 3d, a reading unit 4 that optically reads the color registration pattern 11 and converts it into an electrical signal, an error detection unit 5 that obtains an error amount of color registration based on the electrical signal, and an image corresponding to each color An image temporary storage unit 6 for temporarily storing data; a controller 7 for controlling each unit; and a line width setting unit 8 for setting the line width of the color registration pattern 11 to a predetermined thickness; A low-pass filter 9 that is a recognition unit that recognizes the color registration pattern 11 based on an electrical signal from the reading unit 4 is provided.
[0022]
The pattern generation unit 2 includes a storage unit (not shown) and stores image data of the color registration pattern 11 having a predetermined line width set by the line width setting unit 8. As the storage means, a ROM, a hard disk or the like that does not disappear even when the image forming apparatus 1 is turned off is used.
[0023]
2 and 3 are diagrams showing examples of color registration patterns generated by the pattern generating unit 2. FIG. In the example shown in FIG. 2, the color registration patterns 11 a to 11 d of each color are sequentially transferred to both ends of the image carrier 10 along a direction perpendicular to the moving direction of the image carrier 10 (see the arrow in the figure). . These color registration patterns 11a to 11d are used for measuring the color registration error amount in the moving direction of the image carrier 10.
[0024]
In the example shown in FIG. 3, the color registration patterns 11 a to 11 d of the respective colors are sequentially transferred to both ends of the image carrier 10 along the moving direction of the image carrier 10 (see the arrow in the drawing). These color registration patterns 11a to 11d are used for measuring a color registration error amount in a direction perpendicular to the moving direction of the image carrier 10. Any of the color registration patterns 11 a to 11 d is optically read by the reading unit 4 after being transferred onto the image carrier 10.
[0025]
The image forming units 3a to 3d are for forming images corresponding to the respective colors. In the case of the image forming mode, the image forming units 3a to 3d form an image based on general image data 20 on a sheet (not shown), and in the color registration correction mode. In this case, an image based on the image data of the color registration pattern 11 sent from the pattern generator 2 is formed. For this reason, the image forming units 3a to 3d are configured to form an image by an electrophotographic method by combining a photoconductor, a scanning optical system, and a developing unit, or to transfer an ink ribbon pigment or the like by heat or impact force. Any unit can be used as long as it forms an image, such as a unit that forms an image by scattering ink. The image forming units 3a to 3d corresponding to these colors are usually installed at substantially equal intervals.
[0026]
The reading unit 4 optically reads the color registration pattern 11 formed on the image carrier 10 by the image forming units 3a to 3d and converts the color registration pattern 11 into a predetermined electric signal. As shown in the enlarged sectional view of FIG. 4, the reading unit 4 includes a window 41 that takes in light that is transmitted to the upper side of the image carrier 10 from an illumination unit 40 that is disposed below the image carrier 10, and a window 41. An imaging optical system 42 that forms an image of the captured light, a photoelectric conversion means 43 that receives light imaged by the imaging optical system 42, a drive circuit board 44 that fixes the photoelectric conversion means 43 and includes a drive circuit; These are housed in the housing 45.
[0027]
The illumination unit 40 illuminates the color registration pattern 11 (see FIG. 1) formed on the image carrier 10 from the lower side of the image carrier 10. For this reason, the thing which can ensure sufficient light quantity, such as LED, a halogen lamp, a fluorescent lamp, is used, for example. In this example, it is assumed that the image carrier 10 is a translucent member, and the illumination means 40 is disposed below the image carrier 10 (transmission illumination system), but the image carrier 10 is opaque. In the case of a member, the illumination means 40 is disposed obliquely above the image carrier 10 so as to reflect light (reflection illumination system).
[0028]
The illumination means 40 is controlled by an illumination control means (not shown) so that the amount of illumination light can be adjusted. As a result, even if a decrease in the amount of light due to deterioration of the illumination unit 40, a decrease in the transmittance of the image carrier 10, a decrease in sensitivity of the photoelectric conversion unit 43, a decrease in the amount of light due to contamination of the illumination unit 40 and the window 41, etc. occurs. 43 can be maintained in an optimum light receiving state. If the reading unit 4 is arranged in a sufficiently bright place, the illumination unit 40 may be omitted.
[0029]
The imaging optical system 42 in the reading unit 4 may be anything as long as it includes a selfoc lens array, an achromatic lens, a holographic lens, etc., and keeps the surface of the image carrier 10 and the photoelectric conversion means 43 in a conjugate relationship. .
[0030]
The photoelectric conversion means 43 which is a main component of the reading unit 4 reads an image of the color registration pattern 11 (see FIG. 1) created by the imaging optical system 42 and converts it into an electrical signal. For example, a CCD image sensor or the like. The image sensor and a photoelectric conversion element such as a photodiode. The drive circuit board 44 includes a circuit that drives the photoelectric conversion unit 43 and also has an interface function that outputs an electric signal output from the photoelectric conversion unit 43 toward the low-pass filter 9 illustrated in FIG. 1.
[0031]
The housing 45 is for housing the imaging optical system 42, the photoelectric conversion means 43, and the drive circuit board 44, and an opening for allowing light from the illumination means 40 to enter the interior is provided below the housing 45. A window 41 is attached to the opening to prevent toner and dust from entering. A cover is attached to the top of the housing 45.
[0032]
Next, the error detection unit 5 will be described. As shown in the block diagram of FIG. 5, the error detection unit 5 receives the signal band-limited by the low-pass filter 9, calculates the interval of the color registration pattern 11 (see FIG. 1) corresponding to each color, and uses this as a reference The color registration error amount 55, which is a difference between the two values, is notified to the controller 7 (see FIG. 1).
[0033]
For this reason, the error detection unit 5 processes the signal from the low-pass filter 9 to calculate individual pattern positions of the color registration pattern 11 (see FIG. 1), and temporarily calculates the calculation result for each color. The pattern position memories 52a to 52d to be stored and the end signal generating means 54 for notifying that all the color registration patterns 11 have passed under the reading unit 4 (see FIG. 1) by counting the number of calculation times of the pattern position calculating means 51. In response to the end signal from the end signal generating means 54, the interval between the color registration patterns 11 of the respective colors is calculated while referring to the contents of the pattern position memories 52a to 52d, and this is compared with the reference value to determine the color registration error. The color registration error calculating means 53 for obtaining the quantity 55 is provided.
[0034]
The error detector 5 calculates the positions of the color registration patterns 11a to 11d corresponding to the respective colors as shown in FIGS. 2 and 3, and calculates a color registration error amount 55 corresponding to each direction. That is, in the case of the color registration patterns 11a to 11d shown in FIG. 2, the color registration error is based on the design value of the interval (interval along the moving direction of the image carrier 10) of the color registration patterns 11a to 11d of each color. The amount 55 is calculated, and in the case of the color registration patterns 11a to 11d shown in FIG. 3, the design of the interval between the color registration patterns 11a to 11d of each color (the interval in the direction perpendicular to the moving direction of the image carrier 10). A color registration error amount 55 is calculated based on the value, that is, zero.
[0035]
The image temporary storage unit 6 of the image forming apparatus 1 shown in FIG. 1 temporarily stores general image data 20 or temporarily stores image data of the color registration pattern 11. Both are selected depending on the registration correction mode. For this reason, the image forming apparatus 1 is used in a DRAM, SRAM, hard disk, or the like that may lose data when the power is turned off. Further, the controller 7 notifies each unit of the start of the image formation mode and the color registration correction mode, and the color registration error amount 55 (see FIG. 5) output from the error detection unit 5 at the end of the color registration correction mode. In response, the position of the image forming units 3a to 3d corresponding to each color and the image formation start timing are corrected so that this becomes zero.
[0036]
The image forming apparatus 1 according to the first embodiment includes a line width setting unit 8 for setting the line width of the color registration pattern 11 (see FIG. 1), and the color registration pattern 11 based on an electric signal from the reading unit 4. It is characterized in that a low-pass filter 9 is provided as a recognition means for recognizing.
[0037]
The line width setting unit 8 is configured so that the width of the color registration pattern 11 to be formed is larger than the width of dirt or scratches that are linearly attached along the moving direction of the image carrier 10 due to the characteristics (mechanism) of the image forming apparatus 1. Settings are made to increase the line width. The pattern generation unit 2 generates a color registration pattern 11 having a line width set by the line width setting unit 8 and passes the image data to the image temporary storage unit 6.
[0038]
FIG. 6 is a band characteristic diagram of a Laplacian filter which is an example of the low-pass filter 9 (see FIG. 1). For example, when an 11-tap Laplacian filter is used, the coefficients are set to -0.05471, -0.01167, 0.08416, 0.14778, 0.21466, 0.23956, 0.21466, 0.14778, 0. If the values are set to 08416, −0.01167, and −0.05471, the band characteristics shown in FIG. 6 are obtained, and the low-pass characteristics can be obtained.
[0039]
Note that the low-pass filter 9 may be configured by a program process, or may be configured by a commercially available coil and capacitor, so that desired characteristics can be obtained by optimally designing the order and element constants. Good. Further, since the output of the reading unit 4 (see FIG. 1) is usually an analog signal, when a Laplacian filter is adopted, an A / D conversion means (not shown) is provided in advance to convert it into a digital signal. There is a need.
[0040]
Next, a procedure for measuring a color registration error amount in the image forming apparatus 1 having the above-described configuration will be described. Here, as shown in FIG. 7, an example of reading when there is a scratch (width h) along the moving direction of the image carrier 10 will be described. First, the color registration patterns 11 corresponding to the respective colors are formed along the moving direction of the image carrier 10 by the image forming units 3a to 3d shown in FIG. As a result, as shown in FIG. 7, color registration patterns 11a to 11d are sequentially formed on both ends of the image carrier 10 corresponding to the respective colors along the moving direction. The line width H of the color registration patterns 11a to 11d is set larger than the width h of the scratch by the line width setting unit 8 (see FIG. 1) described above.
[0041]
Next, the image carrier 10 on which the color registration patterns 11 a to 11 d are formed is moved, and signals based on the color registration patterns 11 a to 11 d are sequentially read by the reading unit 4. FIG. 8 is a diagram showing an example of an output signal from the reading unit 4, where (a) corresponds to reading in the A part of FIG. 7 and (b) corresponds to reading in the B part of FIG. 7. In each drawing, the portion where the amount of received light is reduced indicates a portion where light from the illumination means 40 (see FIG. 4) is blocked. For example, in the case of FIG. 8A, the color registration pattern 11a (see FIG. 7), and in the case of FIG. 8B, the color registration pattern 11a and the scratched portion.
[0042]
Next, the output signal from the reading unit 4 is passed to the low-pass filter 9 (see FIG. 1) to perform band limitation. FIG. 9 is a diagram illustrating an example of an output signal from the low-pass filter 9. 9A is obtained by passing the read output signal (see FIG. 8B) at the position of FIG. 7B through the low-pass filter 9. FIG. In this example, since the scratch width h shown in FIG. 7 is about 0.1 mm (basic frequency is 5 Line-pair / mm), the band characteristic shown in FIG. Since the line width H of the pattern 11a is about 0.5 mm (fundamental frequency 1 Line-pair / mm), the gain is almost “1”. For this reason, as shown in FIG. 9A, a large waveform difference occurs between the color registration pattern and the scratch.
[0043]
Similarly, FIG. 9B shows an output signal obtained by passing the read signal at the position C in FIG. 16 through the low-pass filter 9 in FIG. Even if the difference between the width of the scratch and the line width of the color registration pattern 11a ′ is small as in the prior art, it is possible to cause a difference in waveform by passing through the low-pass filter 9, and the position of the color registration pattern Can be easily recognized.
[0044]
Next, this output signal is passed to the error detector 5 shown in FIG. The error detection unit 5 receives this signal by the pattern position calculation means 51 shown in FIG. 5, and sets each threshold as shown in FIG. As shown in FIG. 9A, when there is a large difference between the waveform of the color registration pattern 11a (see FIG. 7) and the waveform of the scratch, about 50% is set as the threshold value, and the pattern position calculating means 51 (See FIG. 5) calculates the barycentric position of the hatched portion in FIG. 9 (a) that exceeds this threshold. This is the position of the color registration pattern 11a.
[0045]
Further, as shown in FIG. 9B, when there is no significant difference between the waveform of the color registration pattern 11a and the waveform of the scratches, a threshold value of about 80% is set, and this threshold value is similarly exceeded. (B) The center-of-gravity position of the middle hatched portion is calculated. Such position calculation is calculated for each of the color registration patterns 11a to 11d. As a result, even if the image carrier 10 is scratched (including dirt), only the position of the color registration pattern 11 can be accurately extracted.
[0046]
The positions of the color registration patterns 11a to 11d of the respective colors calculated by the pattern position calculation unit 51 shown in FIG. 5 are temporarily stored in the pattern position memories 52a to 52d. This temporary storage operation is repeated for all the color registration patterns 11 a to 11 d formed on the image carrier 10. The total number of the color registration patterns 11a to 11d is an integral multiple of the types of the normal image forming portions 3a to 3d (see FIG. 1), and is often set to a length that can be formed over the entire circumference of the image carrier 10.
[0047]
Therefore, the total time or the time required for the color registration patterns 11a to 11d to pass under the reading unit 4 is uniquely determined. Utilizing this property, the end signal generating means 54 shown in FIG. 5 monitors the number of operations of the pattern position calculating means 51 or the elapsed time from the first detection of the color registration patterns 11a to 11d, which are predetermined. When this value is exceeded, an end signal is sent to the color registration error calculation means 53.
[0048]
Next, the color registration error calculating means 53 that has received the end signal from the end signal generating means 54 calculates the intervals between the color registration patterns 11a to 11d in the respective colors while referring to the contents of the pattern position memories 52a to 52d. Is compared with a reference value to obtain a color registration error amount 55. The procedure for calculating the color registration error amount 55 is as follows.
[0049]
First, the values of the “K” pattern position memory 52a in which the position of the black color registration pattern 11a is stored are sequentially read out and the average is obtained, and then the position of the yellow color registration pattern 11b is stored. The value of the “Y” pattern position memory 52b is read and the average is obtained. This is also performed for the “M” pattern position memory 52c and the “C” pattern position memory 52d, and the difference between them is obtained.
[0050]
For example, taking Black as a reference, the difference between the average value of the “Y” pattern position memory 52b and the average value of the “K” pattern position memory 52a, the average value of the “M” pattern position memory 52c, and “K And the difference between the average value of the “C” pattern position memory 52a and the average value of the “K” pattern position memory 52a. This is the interval between the color registration patterns 11a to 11d corresponding to each color.
[0051]
Next, the color registration error calculation means 53 sets the intervals between the color registration patterns 11a to 11d corresponding to the previously calculated colors as predetermined reference values (the intervals between the color registration patterns of the respective colors in the moving direction of the image carrier 10). This is a design value and is zero in a direction perpendicular to the moving direction of the image carrier 10), and a color registration error value 55, which is the difference, is notified to the controller 7 shown in FIG. 1.
[0052]
The controller 7 corrects the positions of the image forming units 3a to 3d (see FIG. 1) of each color and the image formation start timing so that the color registration error value 55 (see FIG. 5) becomes zero. This makes it possible to perform color registration error correction.
[0053]
The low-pass filter 9 shown in FIG. 1 has an independent configuration for easy understanding of the description, but the same applies to the configuration built in the reading unit 4 and the error detection unit 5. Further, in this embodiment, an example in which an electrical filter is used as the low-pass filter 9 has been described. However, the optical low-pass filter 9 can be realized by devising the optical system of the reading unit 4.
[0054]
For example, rubbing glass or the like is placed in the optical system between the image carrier 10 and the photoelectric conversion means 43 shown in FIG. 4, and the color registration pattern 11 on the surface of the image carrier 10 that forms an image on the photoelectric conversion means 43 (FIG. 1). The characteristic of the low-pass filter can be optically obtained by blurring the image of (see). This can be easily realized by changing the window 41 from transparent glass to rubbing glass.
[0055]
As another means, as shown in the enlarged sectional view of FIG. 10, the positional relationship among the image carrier 10, the imaging optical system 42, and the photoelectric conversion means 43 is intentionally shifted so that the image carrier 10 and the photoelectric conversion are converted. By slightly breaking the conjugate relationship with the means 43, the color registration pattern 11 (see FIG. 1) imaged on the photoelectric conversion means 43 can be blurred, and the characteristics of the low-pass filter can be optically obtained.
[0056]
As described above, in the image forming apparatus 1 according to the first embodiment, the line width setting unit 8 makes the line width of the color registration pattern 11 larger than the width of the scratches and dirt, and the color registration is accurately performed by the action of the low-pass filter 9. The position of the pattern 11 can be recognized, and a satisfactory error amount measurement of color registration can be performed.
[0057]
Next, the image forming apparatus 1 in the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a configuration diagram illustrating the image forming apparatus 1 according to the second embodiment. That is, the image forming apparatus 1 is characterized in that it includes a dirt / flaw width detecting unit 12, a characteristic changing unit 13, and a pattern width changing unit 14.
[0058]
The dirt wound width detection unit 12 can monitor the output signal from the reading unit 4 to the low-pass filter 9 and detects a period during which the output signal falls below a predetermined threshold value. It is configured to measure the width of dirt and scratches. The comparison between the output signal and the threshold value is performed by a comparator (not shown) constituted by an analog or digital comparator. The measurement during the period when the output signal falls below the threshold is performed by a counter (not shown) that receives the output of the comparator. The dirt / scratch width detection unit 12 notifies the characteristic changing unit 13 and the pattern width changing unit 14 of the measured width of dirt and scratches.
[0059]
The characteristic changing unit 13 has a built-in look-up table having several kinds of coefficients to be set for the low-pass filter 9, and after receiving a signal of dirt and flaw width from the flaw / flaw width detecting unit 12, the characteristic changing unit 13 performs a lookup. A coefficient corresponding to the width of the dirt or scratch is referred to by a table, and the characteristics of the low-pass filter 9 can be changed and set by the referenced coefficient. This look-up table is stored in a ROM or hard disk that does not lose data even when the image forming apparatus 1 is powered off.
[0060]
The pattern width changing unit 14 is built in the pattern generating unit 2, and is a storage unit (not shown) that stores several types of color registration patterns 11 (see FIG. 1) of different thicknesses that are also built in the pattern generating unit 2. ), The line width of one color registration pattern 11 can be set based on the signal of the width of dirt and scratches obtained from the dirt / scratch width detector 12.
[0061]
Next, a color registration error correction procedure in the image forming apparatus 1 according to the second embodiment having such a configuration will be described. First, when a command is issued to each unit by the controller 7, the dirt / scratch width detection unit 12 shifts to an operation for detecting the width of the dirt / scratch on the image carrier 10. At this time, the pattern generating unit 2, the image temporary storage unit 6, and the image forming units 3a to 3d temporarily enter a resting state, and only the image carrier 10 on which the color registration pattern 11 is not formed is rotated.
[0062]
Next, the reading unit 4 performs an operation of reading the image carrier 10 on which the color registration pattern 11 is not formed in the same manner as when the color registration pattern 11 is formed. As a result, signals from dirt and scratches on the image carrier 10 are read.
[0063]
Next, the flaw / scratch width detection unit 12 monitors the output signal from the reading unit 4 to the low-pass filter 9 to obtain an output signal as shown in FIG. Then, this is compared with a predetermined threshold, and the period during which the output signal falls below the threshold is measured. The predetermined threshold is set in advance to about half of the received light amount with respect to the bottom of the signal when the color registration pattern 11 is read. The dirt / scratch width detection unit 12 performs this operation over the entire circumference of the image carrier 10, obtains the maximum value of the detected dirt / scratch, sets this as the dirt / scratch width, and notifies the characteristic changing unit 13 of the value. .
[0064]
The characteristic changing unit 13 receives the dirt / scratch width signal obtained from the dirt / scratch width detection unit 12 and calculates a coefficient such that the cut-off frequency is two to three times the basic frequency of the dirt / scratch width. The corresponding coefficient is selected from the lookup table so as to set the low-pass filter 9. Then, the selected coefficient is changed and set for the low-pass filter 9.
[0065]
Similarly to the characteristic changing unit 13, the pattern width changing unit 14 receives a signal of the width of dirt and scratches from the dirt / scratch width detecting unit 12, and the line width of the color registration pattern 11 is about the width of the dirt and scratches. The color registration pattern stored in the storage means is selected to be about 5 times. As a result, a color registration pattern 11 having a line width larger than the width of dirt or scratches attached to the image carrier 10 can be formed on the image carrier 10 from the image forming units 3a to 3d, and at the reading unit 4 The low-pass filter 9 can be set so that the position of the color registration pattern 11 can be reliably recognized based on the read signal.
[0066]
After the characteristic change of the low-pass filter 9 and the line width of the color registration pattern 11 are thus changed, the color registration error amount is measured in the same manner as described in the first embodiment. As a result, even if the image carrier 10 is deteriorated by long-term use and the state of scratches due to attached dirt changes, it is possible to always perform good color registration error measurement accordingly.
[0067]
As an application example of the image forming apparatus 1 in the second embodiment, when detecting the width of dirt and scratches, the low-pass filter 9 for dirt and scratches is detected by the pattern position calculation means 51 (see FIG. 5) of the error detector 5. The signal bottom is detected by detecting the signal bottom, and in the color registration correction mode, the pattern position is intermediate between the bottom of the output signal of the low-pass filter 9 and the signal bottom of the dirt or scratch obtained previously. The threshold value of the calculation means 51 is set.
[0068]
This makes it possible to reliably distinguish the position of the color registration pattern 11 from the position of dirt or scratches even when the measurement environment for color registration errors due to dirt or scratches has deteriorated. Registration error can be measured.
[0069]
In the present embodiment, the image forming apparatus 1 that records a multicolor image by superimposing the four colors of Black, Yellow, Magenta, and Cyan has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. The same applies to an apparatus that forms an image by superimposing other colors (including monotone).
[0070]
【The invention's effect】
As described above, the image forming apparatus of the present invention has the following effects. That is, when measuring the color registration error, even if the image carrier is soiled or scratched, the simple and inexpensive configuration ensures that the color registration pattern is not affected by the soiling or scratching. It becomes possible to recognize the position. In addition, by detecting the width of dirt and scratches attached to the image carrier and setting the line width of the color registration pattern according to this, the dirt and scratches that change as the image forming apparatus is used can be reduced. Accordingly, it is possible to measure the color registration error. As a result, the color registration error can be measured with high accuracy over a long period of time, so that a high-quality image output can always be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a first diagram illustrating an example of a color registration pattern.
FIG. 3 is a second diagram illustrating an example of a color registration pattern.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view illustrating a reading unit.
FIG. 5 is a block diagram illustrating an error detection unit.
FIG. 6 is a band characteristic diagram of a Laplacian filter.
FIG. 7 is a diagram for explaining a state in which there is a scratch.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an output signal from a reading unit.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of an output signal from a low-pass filter.
FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view illustrating another example.
FIG. 11 is a configuration diagram illustrating a second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of an output signal when a dirt flaw is read.
FIG. 13 is a configuration diagram illustrating a conventional example.
FIG. 14 is a first diagram illustrating an example of a conventional color registration pattern.
FIG. 15 is a second diagram illustrating an example of a conventional color registration pattern.
FIG. 16 is a diagram showing a state in which there is a scratch.
FIG. 17 is a diagram illustrating an example of an output signal from a reading unit.
[Explanation of symbols]
1 Image forming device
2 Pattern generator
3a to 3d Image forming unit
4 Reading unit
5 Error detector
6 Image temporary storage
7 Controller
8 Line width setting part
9 Low-pass filter
10 Image carrier
11 Color registration pattern
12 Dirty wound width detector
13 Characteristic change part
14 Pattern width change part

Claims

Pattern generating means for generating a color registration pattern for measuring an error in color registration, image forming means for forming the color registration pattern as an image on the image carrier, and a color formed on the image carrier Reading means for optically reading the registration pattern and converting it into an electrical signal; error detection means for obtaining an error amount of color registration based on the electrical signal obtained by the reading means ; and in the moving direction of the image carrier A dirt scratch width detecting means for detecting the width of linear dirt and scratches along the line, and a low-pass filter for limiting the band of the electric signal obtained from the reading means according to the width detected by the dirt scratch width detecting means; An image forming apparatus having
The error detection means sets a threshold value in advance for the waveform of the electrical signal obtained from the reading means, calculates the centroid position of an area exceeding the threshold value, and obtains the position of the color registration pattern from the centroid position. An image forming apparatus.

Pattern generating means for generating a color registration pattern for measuring an error in color registration, image forming means for forming the color registration pattern as an image on the image carrier, and a color formed on the image carrier An image forming apparatus comprising: a reading unit that optically reads a registration pattern and converts it into an electrical signal; and an error detection unit that obtains an error amount of color registration based on the electrical signal obtained by the reading unit,
The error detection means sets a threshold value in advance for the waveform of the electrical signal, calculates a centroid position of an area exceeding the threshold value, obtains the position of the color registration pattern from the centroid position, and the threshold value is calculated by the reading means. Is the value between the signal bottom of the color registration pattern and the signal bottom of dirt or scratches among the electrical signals obtained in
An image forming apparatus.