JP4449362B2 - 画像形成装置および画像検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、印刷機などの画像形成装置および形成された画像の検査装置に関し、特に画像形成装置に発生する不具合の自己診断機能に関する。

画像情報に基づき用紙などの記録媒体上の画像を形成する画像形成装置が知られている。このような画像形成装置においては、用紙などの記録媒体を搬送する機構、用紙上に画像が転写される前に画像を担持する像担持体およびその駆動機構には回転体が多数備えられている。これらの回転体に回転ムラなどの不具合が生じると、形成される画像に影響が出て品質を低下させる場合がある。

回転体の回転ムラなどの不具合を検出する方法は、例えば下記特許文献１に記載されている。この文献によれば、画像形成装置の回転体に特定の画像パターンを形成し、これを読取って周波数解析をすることにより、その回転体の不具合を検出している。

特開平８−３０５２２３号公報

前述の公報に記載の装置では、不具合の検出対象となる回転体にあらかじめ不具合検出のための画像パターンを形成しておく必要があり、それ以外の回転体の不具合は検出することができない。また、不具合検出用の画像パターンを形成する位置は、記録媒体に隠されたり、用紙に転写される前の画像が形成されたりする部分であると、通常の画像形成を止めて、不具合の検出を行わなければならない。常時不具合の監視を行うために、用紙送りや、画像形成に関わらない部分に不具合検出用の画像パターンを形成する必要があり、その分回転体が大型化する。

本発明は、画像形成装置における画像形成過程に関与する回転体の不具合を確実に発見する装置を提供するものである。

本発明は、基準画像と、これに基づき形成された画像とを比較し、形成された画像に現れた周期性のある欠陥から回転体の不具合を判定する。より詳細には、画像形成の基準となる基準画像情報の画素値に関し周波数解析を行い、一方で、形成された画像を読取った画像情報に対しても同様に周波数解析を行う。これらの周波数解析の結果の差分を得ることにより、形成された画像上に、基準画像にはなかった周期性のある欠陥を見つけることができる。周波数解析は、例えば、画像上の所定の線上の画素に関し、その画素値、例えば濃度の値を示す関数を周波数解析するものである。基準の画像、読取った画像の周波数解析の対象となる範囲は、対応する部分であり、画像全体であっても一部であってもよい。

また、基準画像と形成された画像の差分を取り、その差分に対して周波数解析を行うようにすることもできる。

個々の回転体の回転周期は、記録媒体の送りに対して、既知の周期であるので、画像に現れる周波数成分から、不具合の発生している回転体を推定することができる。このために、回転体と、その回転体に不具合が生じたときに発生する周波数とを対応づけて記憶しておくことができる。また、回転周期以外にもギヤのピッチに相当する周波数成分などを解析することもできる。

また、周波数解析結果から、不具合発生箇所に関し、処置を行う時期までの猶予の時間を求めるようにすることもできる。例えば、周波数解析結果と不具合の程度の関連、さらにその後どのくらいの時間運転を行うと形成された画像上で問題が発生するようになるかなどの情報をあらかじめ記憶しておく。この情報に基づき、この後どのくらい運転が可能かを判断し、使用者等に報知するようにできる。

以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。図１は、本実施形態の画像形成装置１０の概略構成図である。画像形成装置１０は、基準画像情報１２に基づき画像形成部１４において用紙１６上に画像を形成する。さらに、この装置１０においては、記録媒体、例えば用紙１６上に形成された画像を画像読取部１８で読取り、読取られた画像（読取画像情報）２０と、元となる基準画像情報１２を検査部２２にて比較し、基準画像どおりに画像形成が行われたかを判定する。

画像形成部１４は、以下の工程により画像を形成する。まず、印刷部２４は、ベルト状の像担持体２６上に、基準画像情報１２に基づきトナー画像を形成する。ベルト状の像担持体２６は、送り方向に沿って複数枚の用紙に対応したトナー画像を形成することができる長さを有している。形成されたトナー画像は、像担持体２６の移動に伴って転写部２８に送られ、ここで、給紙トレイ上から送られてきた用紙１６上に転写される。トナー画像が転写された用紙１６は、搬送路に沿って定着部３０に送られ、ここでトナーが融着されて、用紙１６上に画像が定着される。用紙１６上に形成された画像は、前述のように画像読取部１８に送られる。画像読取部１８は、画像が形成された面を照らす光源３２、画像を読取るラインセンサ３４を備え、送られてきた画像を読取り、読取画像情報２０として検査部２２へ送出する。

検査部２２には、基準画像情報１２の示す画像の所定部分に関して、その画像の周波数解析を行う第１周波数解析部３６と、読取画像情報２０に対して同様に周波数解析を行う第２周波数解析部３８を有している。画像に対する周波数解析は、例えば、用紙送り方向（以下副走査方向と記す）に関する濃度の変化を関数とし、この関数に関して周波数解析を行うものである。また、解析対象の領域は、画像の全体に対して行うものであっても、また所定の領域に限定して行ってもよいが、基準となる画像と形成後の画像とで、対応する領域であることが好ましい。

図２は、画像と周波数解析結果の例を示す図である。図２（ａ）は、基準画像情報１２による画像４０およびその周波数解析結果４２を示し、図２（ｂ）は、読取画像情報２０により画像４４およびその周波数解析結果４６を示している。周波数解析結果４２，４６の横方向は副走査方向の周波数、縦（右下に向かう方向）は走査方向の周波数、高さは振幅を示す。画像４４は、画像形成部１４により形成された画像を示しており、画像４０と比較すれば、副走査方向（図中左右方向）において、周期的な白いすじが発生していることが分かる。このすじに起因する周波数のピークが解析結果４６にｐで示すピークとなって現れている。このピークをより明瞭にするために、差分部４８にて二つの解析結果４２，４６の差分をとる。

図３は、差分結果５０を示す図であり、図示されるようにピークｐが強調されている。この差分結果５０には、基準の画像４０と読み取られた画像４４の差が現れていると考えられるから、差分結果におけるピークは、形成された画像に周期的な欠陥が発生していることを示している。これは、画像形成部１４の周期的に動作している部位に、何らかの不具合が生じている可能性を示すものである。そして、ピークの周波数は不具合の部位の周波数と関連があり、またピークの高さは不具合の程度が大きいほど高くなる。判定部５２は、この特性を利用して不具合部位の特定と、その程度を推定する。例えば、図２に示された副走査方向に周期をもつ欠陥は、像担持体２６や用紙１６の送り機構、特にローラの駆動系に起因することが多い。関連する各機構について、その機構に不具合が発生したときに生じる画像の欠陥の周波数を対応させて記憶部５４に格納しておき、判定部５２は、検出された周波数に対応する部位を不具合発生部位とする。また、判定部５２は、ピークの高さに基づき不具合の程度を推定し、これに応じた処理を実行する。例えば、画像に大きな影響がでるような不具合の程度であると推定した場合には、直ちに画像形成を中止し、使用者等に報知を行う。また、画像に出ている影響がまだ許容範囲にあると推定した場合には、あとどのくらいの時間運転した場合、不具合が悪化して、許容範囲を越える影響を画像に与えるかを更に推定する。この推定のために、不具合の部位とその進行に関するデータが記憶部５４に格納されている。そして、この運転可能な時間内に所定の処置を行えるように使用者や、維持管理の担当者にその旨報知する。

このように、形成された画像に発生する周期性のある欠陥について、この欠陥を生じさせている不具合部位を、その欠陥の周波数から推定することにより、早期に不具合部位の特定が可能になり、維持、修理作業が簡略化される。また、不具合部位が特定されれば、その部位に関する不具合の進行程度をある程度予測可能であるので、どのくらい運転を継続できるか、推定することも可能となる。

図４は、他の実施形態である画像形成装置６０の概略構成を示す図であり、前述の画像形成装置１０とは、検査部６２の構成が異なっている。他の部分の構成は同一であり、対応する構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。画像形成装置６０は、基準画像情報１２と、読取画像情報２０を差分して差分画像を得て、この差分画像に対して周波数解析を行うことを特徴とする。差分部６４は、基準画像情報１２の画像と読取画像情報２０の画像の所定領域に関し、その領域の対応する画素値の差分を算出する。両者の画像が図２に示される画像４０，４４である場合には、得られる画像は、図５に示す画像（差分画像６６）になる。図２の画像４４の白く抜けた部分が、図５においては黒い線となって現れている。

なお、差分部６４にて行われる差分演算は、基準の画像で白の画素が黒くなった場合と、この逆の場合が混在するようなときに両者を区別する上で、対応画素間で画素値の差を符号を考慮して演算されていることが望ましい。しかし、差分の絶対値を算出するようにもでき、また、二値画像であれば排他論理和を差分とすることも可能である。

この差分画像６６に対し、周波数解析部６８により周波数解析を行う。周波数解析の処理は、前述の第１および第２周波数解析部３６，３８と同様である。図６は、周波数解析の結果７０を示す図であり、図３と同様の周波数にピークｑが現れることが分かる。また、図３よりも、ＳＮ比が大きくとれる。判定部５２は、解析結果７０に基づき、画像形成装置１０の場合と同様に不具合の部位、その程度を推定し、それに対応する処理を行う。

以上のように、元の画像情報と、形成された画像情報の差に関する周波数解析を行うことで、画像形成過程で生じた周期性のある欠陥を検出することができる。また、周期性のある欠陥は、画像形成過程にかかる回転機構の不具合による回転ムラなどから生じている可能性が高く、画像上の欠陥の周期から、不具合部位の推定が可能となる。

本実施形態の画像形成装置１０の概略構成を示す図である。 周波数解析を行う画像と、周波数解析結果の一例を示す図である。 図２の周波数解析結果の差分の画像の例を示す図である。 他の実施形態の画像形成装置６０の概略構成を示す図である。 図２に示す二つの画像の差分の画像の例を示す図である。 図５の差分結果に対する周波数解析結果を示す図である。

符号の説明

１０，６０ 画像形成装置、１２ 基準画像情報、１４ 画像形成部、１６ 用紙、１８ 画像読取部、２０ 読取画像情報、２２ 検査部、３６ 第１周波数解析部、３８ 第２周波数解析部、４８，６４ 差分部、５２ 判定部、５４ 記憶部、６８ 周波数解析部。

Claims (4)

1. 基準となる基準画像情報に基づいて記録媒体上に画像を形成する画像形成手段と、
   前記記録媒体に形成された画像を読取り、読取画像情報を得る画像読取手段と、
   前記基準画像情報の示す画像の、所定の線上に沿った画素の濃度変化を示す関数に関して周波数解析を行う第１周波数解析手段と、
   前記読取画像情報の示す画像の、前記第１周波数解析手段が周波数解析の対象とした線上に相当する線上に沿った画素の濃度変化を示す関数に関して周波数解析を行う第２周波数解析手段と、
   前記第１および第２周波数解析手段の解析結果の差分を得る解析結果差分手段と、
   形成される画像に対し、ある周波数成分を有する不具合を発生させると予測される部位を、当該周波数成分と共に不具合部位リストとして記憶する不具合部位リスト記憶手段と、
   前記差分の示す周波数と前記不具合部位リストから、不具合部位の候補を選定する不具合判定手段と、
   前記差分の示す周波数成分のピーク値から、前記不具合判定手段により候補として選定された前記不具合部位の不具合の程度を推定する手段と、
   前記不具合部位に関して、不具合の進行に関するデータを記憶する進行データ記憶手段と、
   前記不具合の程度が許容範囲を越えるまでの時間を、前記推定する手段により推定された不具合の程度と前記不具合の進行に関するデータに基づき算出する手段と、
   を有する、画像形成装置。
2. 基準となる基準画像情報に基づいて記録媒体上に画像を形成する画像形成手段と、
   前記記録媒体に形成された画像を読取り、読取画像情報を得る画像読取手段と、
   前記基準画像情報と前記読取画像情報の対応する所定部分の情報を差分して差分画像情報を得る差分画像取得手段と、
   前記差分画像情報の示す画像に関して周波数解析を行う差分画像周波数解析手段と、
   形成される画像に対し、ある周波数成分を有する不具合を発生させると予測される部位を、当該周波数成分と共に不具合部位リストとして記憶する不具合部位リスト記憶手段と、
   前記周波数解析結果に基づく周波数と前記不具合部位リストから、不具合部位の候補を選定する不具合判定手段と、
   前記周波数解析結果の周波数成分のピーク値から、前記不具合判定手段により候補として選定された前記不具合部位の不具合の程度を推定する手段と、
   前記不具合部位に関して、不具合の進行に関するデータを記憶する進行データ記憶手段と、
   前記不具合の程度が許容範囲を越えるまでの時間を、前記推定する手段により推定された不具合の程度と前記不具合の進行に関するデータに基づき算出する手段と、
   を有する、画像形成装置。
3. 基準となる基準画像情報と、前記基準画像情報に基づいて記録媒体上に形成された画像を読み取ることにより得た読取画像情報とを比較して検査を行う画像検査装置であって、
   前記基準画像情報の示す画像の所定の線上に沿った画素の濃度変化を示す関数に関して周波数解析を行う第１周波数解析手段と、
   前記読取画像情報の示す画像の、前記第１周波数解析手段が周波数解析の対象とした線上に相当する線上に沿った画素の濃度変化を示す関数に関して周波数解析を行う第２周波数解析手段と、
   前記第１および第２周波数解析手段の解析結果の差分を得る解析結果差分手段と、
   形成される画像に対し、ある周波数成分を有する不具合を発生させると予測される画像の形成過程のうちの所定の工程を、当該周波数成分と共に不具合工程リストとして記憶するための不具合工程記憶手段と、
   前記差分の示す周波数と前記不具合工程リストから、不具合工程の候補を選定する不具合判定手段と、
   前記差分の示す周波数成分のピーク値から、前記不具合判定手段により候補として選定された前記不具合工程の不具合の程度を推定する手段と、
   前記不具合工程に関して、不具合の進行に関するデータを記憶する進行データ記憶手段と、
   前記不具合の程度が許容範囲を越えるまでの時間を、前記推定する手段により推定された不具合の程度と前記不具合の進行に関するデータに基づき算出する手段と、
   を有する、画像検査装置。
4. 基準となる基準画像情報と、前記基準画像情報に基づいて記録媒体上に形成された画像を読み取ることにより得た読取画像情報とを比較して検査を行う画像検査装置であって、
   前記基準画像情報と前記読取画像情報の対応する所定部分の情報を差分して差分画像情報を得る差分画像取得手段と、
   前記差分画像情報の示す画像に関して周波数解析を行う差分画像周波数解析手段と、
   形成される画像に対し、ある周波数成分を有する不具合を発生させると予測される画像の形成過程のうちの所定の工程を、当該周波数成分と共に不具合工程リストとして記憶するための不具合工程記憶手段と、
   前記周波数解析結果に基づく周波数と前記不具合工程リストから、不具合工程の候補を選定する不具合判定手段と、
   前記周波数解析結果の周波数成分のピーク値から、前記不具合判定手段により候補として選定された前記不具合工程の不具合の程度を推定する手段と、
   前記不具合工程に関して、不具合の進行に関するデータを記憶する進行データ記憶手段と、
   前記不具合の程度が許容範囲を越えるまでの時間を、前記推定する手段により推定された不具合の程度と前記不具合の進行に関するデータに基づき算出する手段と、
   を有する、画像検査装置。

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