JP4214641B2

JP4214641B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4214641B2
Application number: JP32101299A
Authority: JP
Inventors: 光一前山
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1999-11-11
Filing date: 1999-11-11
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2019-11-11
Also published as: JP2001138579A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置にかかり、特に、プリンタ、デジタル複写機やオンデマンド印刷機等の画像形成装置に使用される画像形成の位置ずれを補正する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像形成装置には、中間転写ベルト等の無端ベルト上に、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応した画像形成ユニットを個別に備えたタンデム方式のカラー画像形成装置がある。
【０００３】
タンデム方式のカラー画像形成装置では、各色毎に使用される書き込み光学系が異なるため、書き込み光学系の傾きやひずみに起因して各色の画像形成ユニットによる露光位置の相対的なずれによって、色ずれ（色むらやモアレなど）が発生する。
【０００４】
従来のこのような露光位置のずれを防止する方法として、位置ずれを発生させないように各走査系の走査精度や画像形成装置を構成する各種構成部品の取り付け精度を上げる方法や特開平６−３５２８７号公報に記載の技術のように位置ずれに起因するミラー傾き等を機械的に制御することによって各色の相対的な位置ずれを補正する方法が提案されている。
【０００５】
また、近年、低コストで上述の位置ずれを解決する方法として、特開平９−３９２８４号公報に記載の技術に代表されるように、画像信号処理によって露光位置ずれを補正する方法が提案されている。画像信号処理によって露光位置ずれを補正する方法においては、位置ずれ補正に際して画素位置を１画素単位でずらすため、補正により隣接画素の位置関係が崩れるため露光パターンが変化する。この露光パターンの変化の影響は、現状の電子写真方式（ゼログラフィーシステム）のような低解像度システムで顕著に表れ、特に中間調画像を表現する時に良く使用される周期ハーフトーンスクリーンにて上述のような処理を適用する場合、スクリーン構造（周波数や角度）とずれ補正量の関係によっては隣接ハーフトーンドット（画素）間でドットパターン変化が発生し、その変化が周期的な筋、モアレや濃度むらなどの画像品質の低下を招く。そこで、特開平９−３９２９４号公報に記載の技術のように、画像パターンに応じて位置ずれ補正を行うことにより、濃度ずれを補正する方法が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、各走査系の走査精度や画像形成装置を構成する各種構成部品の取り付け精度を上げる方法の場合には、高精度な部品の加工や組立精度を向上するために組立の工数が増えるため、生産コストが高くなってしまう、という問題がある。
【０００７】
特開平６−３５２８７号公報に記載の技術の場合についても高精度な補正が可能となるものの、補正のために高額なモータや制御用ＣＰＵ等の部品を使用する必要があるために、生産コストが高くなってしまう、という問題がある。
【０００８】
また、特開平９−３９２９４号公報に記載の技術においては、補正を行う際にハーフトーンドット形状（画像パターン）を認識する必要がある。このハーフトンドット形状を認識するための検出手段は、複雑なものとなり処理時間が増大すると共に、生産コストが高くなってしまう、という問題がある。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、安価で処理時間が増大することなく、画像の位置ずれ補正を行うことができると共に、補正に伴う画像欠陥を抑制することができる画像形成装置の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、カラー画像の各色の位置ずれのスキュー量を検出する位置ずれ量検出手段と、前記位置ずれ量検出手段により検出された前記スキュー量に基づいて、前記スキュー量の大きい色に対して画素位置補正によるドット形状の影響が少ないスクリーン角度を割り当てることによりスクリーン角度を変更する変更手段と、前記変更手段により前記スクリーン角度を変更した後に、前記位置ずれ量検出手段により検出された前記スキュー量に応じた画素位置を算出し、算出した画素位置に変換することによって画素位置を補正する補正手段と、を備えることを特徴としている。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、位置ずれ量検出手段によりカラー画像形成の際の各色の位置ずれのスキュー量（例えば副走査方向の位置ずれ（スキュー）量）を検出し、該検出結果に基づいて、変更手段により、スキュー量の大きい色に対して画素位置補正によるドット形状の影響が少ないスクリーン角度を割り当てることによりスクリーン角度を変更し、その後、補正手段により、位置ずれ量検出手段により検出されたスキュー量に応じた画素位置の補正を行う。このように、位置ずれ量検出手段により検出された位置ずれ量に基づいて画素位置補正を行うので、位置ずれ量に起因する濃度ずれ等の画像欠陥を補正することができる。
【００１２】
また、補正手段で画素位置を補正する前に、変更手段により画像構造を変更することによって、画素位置補正時に生じる筋むらなどの画像欠陥を目立たなくすることができる。
【００１３】
すなわち、画像パターンの認識を行うための検出手段等を設ける必要がないので、処理時間の増大を招くことがなくなる。また、画像形成装置の機械的な精度を必要以上に向上させることがないので、生産コストを低減することができる。
【００１４】
従って、安価で処理時間が増大することなく、画像の位置ずれ補正を行うことができると共に、補正に伴う画像欠陥を抑制することができる画像形成装置を提供することができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記変更手段による前記スクリーン角度の変更にあたり、前記検出手段による検出結果の他に、画像形成に用いる複数色の色に基づいて、前記スクリーン角度を変更することを特徴としている。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、変更手段によるスクリーン角度の変更にあたり、検出手段による検出結果の他に、画像形成に用いる複数色の色に基づいて、スクリーン角度を変更することにより、変更手段でスクリーン角度を変更することによって生じる色の再現性の変化を抑制することができる。
【００１９】
例えば、位置ずれ量検出手段によって検出された画像を構成する複数色のそれぞれのスキュー量とそれぞれの色に対する変更手段により変更する画像構造のパラメータ（変更量）について優先順位を設定しておくことにより、色の再現性を確保することが可能となる。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記位置ずれ量検出手段による前記スキュー量の検出は、画像形成に用いる複数色の色のうち、基準となる色に対する前記スキュー量を検出することを特徴としている。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明において、位置ずれ量検出手段によるスキュー量の検出は、画像形成に用いる複数色の色のうち、基準となる色に対するスキュー量を検出するようにするものでもよく、基準となる位置ずれ量から変更手段によるスクリーン角度の変更及び補正手段による画素位置の補正のそれぞれを行うことが可能である。
【００２２】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の発明において、前記変更手段による前記スクリーン角度の変更に応じて、少なくとも画像形成に用いる複数色の色から墨版を生成する際の墨版の補正、及び色補正のそれぞれの補正を行うための係数が選択可能であることを特徴としている。
【００２３】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の発明において、変更手段によるスクリーン角度の変更に応じて、少なくとも画像形成に用いる複数色の色から墨版を生成する際の墨版の補正、及び色補正のそれぞれの補正を行うための係数を選択可能とすることによって、例えば、人間の色覚特性（Ｙ（黄）色が見難い等）を加味した色の再現を行うことが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。本実施の形態は画像形成装置に本発明を適用したものである。
【００２５】
図１には本発明の実施の形態に関わる画像形成装置１０の概略構成が示されている。図１に示すように、画像形成装置１０は、無端ベルトからなる中間転写ベルト１２が、駆動ロール１４、ステアリングロール１６、２次転写ロール１８及び従動ロール２０、２２、２４により、所定の張力を持って支持されている。また、中間転写ベルト１２上には、そのベルト走行方向ｘに従って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した画像形成ユニット２６、２８、３０、３２が順に配設されている。
【００２６】
各々の画像形成ユニット２６、２８、３０、３２は、それぞれ図示しない装置本体フレームに回転可能に軸支された感光体ドラム２６ａ、２８ａ、３０ａ、３２ａと、各々の感光体ドラム２６ａ、２８ａ、３０ａ、３２ａの表面をレーザビーム等で走査露光する画像書き込み部２６ｂ、２８ｂ、３０ｂ、３２ｂを有している。また、各々の感光体ドラム２６ａ、２８ａ、３０ａ、３２ａの周囲には、そのドラム回転方向（図示の時計回り方向）に従って、帯電器２６ｃ、２８ｃ、３０ｃ、３２ｃ、現像器２６ｄ、２８ｄ、３０ｄ、３２ｄ、１次転写ロール２６ｅ、２８ｅ、３０ｅ、３２ｅ及びクリーナ２６ｆ、２８ｆ、３０ｆ、３２ｆが順に配設されている。
【００２７】
さらに中間転写ベルト１２の走行経路上には、ベルトホームセンサ３４とエッジセンサ３６とが配置されている。
【００２８】
このうち、ベルトホームセンサ３４は、中間転写ベルト１２の周長方向１箇所に設けられたマーク等を検知するもので、ベルト走行方向ｘにおいてイエロー（Ｙ）の画像形成ユニット２６の上流側に配置されている。なお、ベルトホームセンサ３４により出力されるマーク等の検出信号は、画像をベルトシーム（継ぎ目）と重ならないようにするために、画像形成タイミングを決定するためにも用いられる。
【００２９】
エッジセンサ３６は、中間転写ベルト１２のエッジ位置を検出するもので、ベルト走行方向ｘにおいてブラック（Ｋ）の画像形成ユニット３２の下流側に（ステアリングロール１６の手前）に配置されている。
【００３０】
更に、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの各色の位置ずれ量を検出する位置ずれセンサ５２がベルト走行方向ｘにおいてブラック（Ｋ）の画像形成ユニット３２の下流側で、且つ、エッジセンサ３６の上流側に配置されている。
【００３１】
また、画像形成対象となる用紙３８は図示しない給紙カセットに収容され、その給紙カセットの用紙繰出側に設けられたピックアップロール４０により一枚ずつ繰り出される。繰出された用紙３８は、所定数のロール対４２により図中破線で示す経路を辿って搬送され、２次転写ロール１８の圧接位置へと送られ、２次転写ロール１８で中間転写ベルト１２上のカラー画像が用紙３８に一括転写（２次転写）される。カラー画像が転写された用紙３８は、用紙搬送系４８によって定着器５０に搬送され、そこで画像の定着処理（加熱、加圧等）がなされた後、図示しないトレイに排出される。
【００３２】
続いて、画像形成ユニット２６、２８、３０、３２に入力する画像データの処理を行うデータ処理部６０の構成について説明する。
【００３３】
データ処理部６０は、図２に示すように、メモリ部６２、墨版／色補正部６４、ハーフトーン処理部６６、マトリックス選択部６８、パラメータ判定処理部７０、ハーフトーンドット位置補正部７２、及び位置ずれ検出部７４によって主に構成されている。
【００３４】
メモリ部６２では、画像読取装置（スキャナ等）や他の情報処理装置などから入力された各色ＲＧＢビットマップデータを一次的に蓄積する。メモリ部６２に一時的に蓄積されたビットマップデータは、墨版／色補正部６４にてゼログラフィシステムに使用されるＣＭＹＫ空間に変換する処理を行う。
【００３５】
位置ずれ検出部７４では、中間転写ベルト１２上に記録された位置ずれ検出パターンを位置ずれセンサ５２によって検出し、検出パターンが位置ずれセンサ５２を通過する時間差を算出することによって副走査方向の位置ずれ（スキュー量）の検出を行う。そして、検出結果をパラメータ判定処理部７０及びハーフドット位置補正部７２に出力する。例えば、位置ずれ量として走査線スキュー量を検出する場合には、図３（Ａ）に示すように、ベルト上のイン側とアウト側にパターンを形成し、それぞれのパターンのセンサ通過時間差を算出することによって各色のスキュー量を検出することができる（図３（Ｂ））。
【００３６】
パラメータ判定処理部７０は、位置ずれ検出部７４によって検出されたＣＭＹＫ各色の位置ずれ検出結果より補正に最適なパラメータを判定する。
【００３７】
ここで、パラメータ判定処理部７０によって判定される補正に最適なパラメータについて説明する。
【００３８】
位置ずれ検出部７４によって検出された位置ずれを補正する際、スクリーン構造によって画素ずれ（位置ずれ）補正時のドット（ハーフトーンドット）形状変化に起因して発生する筋むら（濃度変化）の目立ちやすさには差異がある。例えば、予め決まったスクリーン角度を使用した場合、０度及び４５度のスクリーン角度よりも１５度或いは７５度のスクリーン角度の方が、位置ずれ補正によるパターン変形の影響が認識し難い。通常、位置ずれ補正量が大きいほどドット形状変形の発生する頻度が多くなり、補正ディフェクト（画素位置補正に伴う筋むら等の画像欠陥）が目につき易くなる。そこで、パラメータ判定処理部７０では、予め位置ずれ補正量が大きい色に関しては、ドット形状変化が人間の目に認識されにくいパラメータ（スクリーン角度）を優先的に選択する。
【００３９】
なお、本実施の形態においては、スクリーン角度によって同じ位置ずれを画素単位で補正した場合のドット形状変化による濃度変化に関して、７５°スクリーン角度、１５°スクリーン角度、４５°スクリーン角度、０°スクリーン角度の順に濃度変化が大きくなるものとする。また、それぞれのスクリーン角度を図４に示す。図４（Ａ）は、７５°スクリーン角度、図４（Ｂ）は、１５°スクリーン角度、図４（Ｃ）は、４５°スクリーン角度、図４（Ｄ）は、０°スクリーン角度を示す。
【００４０】
マトリックス選択部６８は、パラメータ判定処理部７０によって判定されたパラメータに基づいて、図５に示すようなマトリックステーブルよりスクリーン角度のマトリックス（以下、スクリーンマトリックスと称す）を選択する。
【００４１】
ハーフトーン処理部６６は、各色の位置ずれ量に応じて変更又は割り当てられたスクリーンマトリックスと墨版／色補正部６４によって色補正された色補正後の画像データよりスクリーン構造を有した画像データに変換し、ハーフトーンドット位置補正部７２へ該画像データを出力する。
【００４２】
ハーフトーンドット位置補正部７２は、位置ずれ検出部７４によって検出された位置ずれ量から補正関数に基づいて画素位置の補正処理を行う。画素位置の補正処理は、補正前の画素位置を（ｘｉ、ｙｉ）、補正後の画素位置を（Ｘｉ、Ｙｉ）、位置補正係数行列をＡｉ（ｉ＝ｃ、ｍ、ｙ、ｋ）とすると以下に示す（１）式の行列演算によって算出される。
（Ｘｉ、Ｙｉ）^T＝Ａｉ（ｘｉ、ｙｉ）^T ・・・（１）
また、補正関数Ｆ（ｘ）は、位置ずれ検出部７４によって検出された位置ずれ量をΔＹｉ（ｉ＝Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）とすると、以下に示す（２）式によって算出することができる。
Ｆ（ｘ）＝ΔＹｉ／ｄ×Ｘ・・・（２）
Ｘ：主走査位置、ｄ：ｉｎ−ｏｕｔパターン間距離
続いて、上述のように構成された画像形成装置１０の作用について図６のフローチャートを参照して説明する。
【００４３】
先ず始めに、ステップ２００では、位置ずれセンサ５２によって各色の位置ずれ量の検出を行い、位置ずれ検出部７４によって位置ずれ量が算出される。位置ずれ量の検出は中間転写ベルト１２上に形成された検出パターンの通過時間を検出し、位置ずれ量を算出する。例えば、上述したように位置ずれ量として走査線スキュー量を検出する場合には、図３（Ａ）に示すように、中間転写ベルト１上のイン側とアウト側にパターンを形成し、それぞれのパターンのセンサ通過時間差を算出することによってスキュー量を検出する（図３（Ｂ））。
【００４４】
続いて、ステップ２０２では、最適パラメータ選択処理が行われる。最適パラメータ選択処理は、パラメータ判定処理部７０によって、位置ずれ量の大きい色に対して補正時に発生するドット形状変形の影響が小さいマトリックスパターンを割り当てるようにパラメータ選択優先順位を判定するものであり、各色の位置ずれ量の大きさがΔＹＫ＞ΔＹＣ＞ΔＹＹ＞ΔＹＭの関係にある場合には、Ｋ、Ｃ、Ｙ、Ｍの順番でパラメータ選択を行う。また、選択されるパラメータは、予め画素位置補正を行った時のドット形状への影響の大きさ（濃度変化等）に対する順位付けがされており、このパラメータの順位付けは、最もドット形状変形の影響が小さいものから順に１、２、３・・・の順に順位付けされる。本実施の形態においては、上述したようにスクリーン角度７５、１５、４５、０度の順で順位付けが行われる。
【００４５】
そして、パラメータ判定処理部７０によって判定された最適パラメータ選択結果に基づいて、マトリックス選択部６８でマトリックステーブル（図５参照）よりスクリーンマトリックスが選択される。スクリーンマトリックスの選択は、例えば図５に示すように初期設定としてＣ色が７５°スクリーン角、Ｍ色が１５°スクリーン角、Ｙ色が４５°スクリーン角、Ｋ色が０°スクリーン角のように設定されていた場合に、位置ずれ量がΔＹＫ＞ΔＹＭ＞ΔＹＣ＞ΔＹＹであった場合には、Ｃ色が４５°スクリーン角、Ｍ色が１５°スクリーン角、Ｙ色が０°スクリーン角、Ｋ色が７５°スクリーン角となるようにセレクタ７６にてパラメータマトリックスの割り当ての可変が行われる。
【００４６】
続いて、ステップ２０４では、上述のように位置ずれ量に応じてスクリーンパラメータを変更するため、色再現特性が変化することが予想される。そこで、本実施の形態では、選択変更されたパラメータに応じて最適な色補正及び墨版生成処理を切り替える墨版／色補正処理が行われる。墨版／色補正処理は、図７に示すように各パラメータに対応してＲＧＢビットマップデータをＣＭＹＫ空間に変換するためのカラーコンビネーションテーブル７８が墨版／色補正部６４に複数用意されており、墨版・色補正セレクタ８０によって選択されたパラメータに応じて最適な色補正及び墨版生成処理を施したＣＭＹＫ画像データに変換される。
【００４７】
次に、ステップ２０６では、ハーフトン処理が行われ、マトリックス選択部６８により各色の位置ずれ量に応じて変更されたスクリーンマトリックスと墨版／色補正部６４により変換された色補正後の画像データよりスクリーン構造を有した画像データに変換される。
【００４８】
ステップ２０８では、ハーフトーンドット位置補正処理が行われ、位置ずれ検出部７４によって検出された位置ずれ量に基づいて、画素位置補正を行うための補正関数が、ハーフトーンドット位置補正部７２により上述の（２）式から算出され、図８に示すように、ハーフトーン処理部６６によってハーフトーン処理された画像データの各画素（Ｘｉ、Ｙｉ）が算出された補正関数に基づいて画素位置（ｘ０、ｙ０）に座標変換される。
【００４９】
そして、ステップ２１０では、上述のように変換された画像データが画像形成ユニット２６、２８、３０、３２に送られ、中間転写ベルト１２上に潜像が形成され、一連の処理が終了する。このよう画素位置補正データに基づいて画像形成を行うため、スキューによるハーフトーンドットの配置関係の崩れを最小限に抑えることができる。
【００５０】
また、位置ずれ量の大きい色に対して画素位置補正によるドット形状の影響が少ないパラメータ（スクリーン角度）を割り当てた後に画素位置補正を行うため、画素位置補正により発生する２次的な画像ディフェクトを低減することができる。
【００５１】
更に、上述のように画像データの処理を行うことにより位置ずれ補正を行うので、画像形成装置１０を構成する部品の機械的な精度を必要以上に向上する必要がないので、画像形成装置１０の生産コストを低減することができる。
【００５２】
なお、上記の実施の形態では、各色の位置ずれ量を検出するようにしたが、ＣＭＹＫのうち１色を基準色として、基準色に対する位置ずれ量を検出し、検出された位置ずれ量に基づいてパラメータ（スクリーン角度）選択及び画素位置補正を行うようにしてもよい。
【００５３】
また、上記の実施の形態では、パラメータとしてスクリーン角度を用いて説明したが、これに限るものではなく、例えば、画像構造（例えば、走査線数、成長方向（走査方向）、ドット形状など）をパラメータとして変更するようにしてもよい。
【００５４】
更に、上記の実施の形態では、４つのパラメータ（７５°スクリーン角度、１５°スクリーン角度、４５°スクリーン角度、０°スクリーン角度）を４つの色に割り当てる構成としたが、複数のパラメータ（４つ以上）の中から最適なパラメータを選択するようにしてもよい。
【００５５】
また、スクリーンパラメータの優先順位は、位置ずれ量によって決定するようにしたが、その他の決定判断要因として人間の色覚特性（Ｙ色が見難い等）を加味してスクリーンパラメータを選択するようにしてもよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、位置ずれ量に基づいて、画像構造を変更した後に、画素位置補正を行うため、安価で処理時間が増大することなく、画像の位置ずれ補正を行うことができると共に、補正に伴う画像欠陥を抑制することができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】データ処理部の構成を示すブロック図である。
【図３】位置ずれ検出量検出を説明するための図であり、（Ａ）は、中間転写ベルト上に形成されたパターンの位置ずれを示す図であり、（Ｂ）は、パターンのセンサ通過時間差を示す図である。
【図４】スクリーン角度を図４に示す。図４（Ａ）は、７５°スクリーン角度、図４（Ｂ）は、１５°スクリーン角度、図４（Ｃ）は、４５°スクリーン角度、図４（Ｄ）は、０°スクリーン角度を示す図である。
【図５】最適パラメータ選択処理を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【図７】墨版／色補正処理を説明するための図である。
【図８】ハーフトーンドット位置補正処理を説明するための図である。
【符号の説明】
１０画像形成装置
５２位置ずれセンサ
６４墨版／色補正部
６６ハーフトーン処理部
６８マトリックス選択部
７０パラメータ判定処理部
７２ハーフトーンドット位置補正部
７４位置ずれ検出部

Claims

カラー画像の各色の位置ずれのスキュー量を検出する位置ずれ量検出手段と、
前記位置ずれ量検出手段により検出された前記スキュー量に基づいて、前記スキュー量の大きい色に対して画素位置補正によるドット形状の影響が少ないスクリーン角度を割り当てることによりスクリーン角度を変更する変更手段と、
前記変更手段により前記スクリーン角度を変更した後に、前記位置ずれ量検出手段により検出された前記スキュー量に応じた画素位置を算出し、算出した画素位置に変換することによって画素位置を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
前記変更手段による前記スクリーン角度の変更にあたり、前記検出手段による検出結果の他に、画像形成に用いる複数色の色に基づいて、前記スクリーン角度を変更することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記位置ずれ量検出手段による前記スキュー量の検出は、画像形成に用いる複数色の色のうち、基準となる色に対する前記スキュー量を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
前記変更手段による前記スクリーン角度の変更に応じて、少なくとも画像形成に用いる複数色の色から墨版を生成する際の墨版の補正、及び色補正のそれぞれの補正を行うための係数が選択可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の画像形成装置。