JP4877023B2 - 位置ずれ検出装置、画像形成装置、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、位置ずれ検出装置、画像形成装置、及びプログラムに関する。

複写機、プリンタ等の画像形成装置において、用紙の第１の面及び第２の面の両面に画像を形成する場合には、第１の面に形成される画像と第２の面に形成される画像との位置がずれないようにする必要がある。

例えば、特許文献１には、定着済み用紙の余白に専用位置決めマーク＃１〜＃４を形成し、再給紙パス内に設けられた第１ＣＣＤラインセンサにより、上記マーク＃１〜＃４を読み取り、第２面目の主走査方向および副走査方向の倍率を補正すると共に、搬送ベルトの上流に配置された第２ＣＣＤラインセンサにより上記マーク＃１〜＃４を読み取り、第２面目の主走査方向、副走査方向および回転方向の画像位置補正を行なう技術が提案されている。
特開２０００−３０５３２４公報

本発明は、上述した背景技術に基づいてなされたもので、専用位置決めマーク等を形成することなく、用紙等のシート状対象物の第１の面上の位置に対応する第２の面上の位置の位置ずれを精度よく検出できる位置ずれ検出装置、画像形成装置、及びプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、ランダム性を有する固有の特徴が分布しているシート状対象物の第１の面の所定領域および第１の面と反対側の第２の面の所定領域の各々の画像情報を、前記シート状対象物を透過する透過光を用いて読み取る読取手段と、前記シート状対象物の第１の面から出射する透過光を用いて前記読取手段により読み取られた前記第１の面における所定領域の画像情報を基準特徴情報として記憶する記憶手段と、反転搬送された前記シート状対象物の第２の面から出射する透過光を用いて前記読取手段により読み取られた画像情報と前記基準特徴情報とのいずれか一方を反転して比較することで、前記基準特徴情報に対応する前記第２の面における画像情報を特定する比較手段と、前記比較手段が特定した前記第２の面における画像情報の位置と前記基準特徴情報の位置とを比較し、前記第１の面上の位置に対応する前記第２の面上の位置の位置ずれを検出する位置ずれ検出手段と、を備えている。

請求項２の発明は、前記請求項１に記載の位置ずれ検出装置と、画像形成位置で前記シート状対象物の前記第１の面及び前記第２の面に画像を形成する画像形成手段と、片方の面に画像が形成された前記シート状対象物を反転させる反転手段と、前記反転手段により反転された前記シート状対象物を前記画像形成位置へ搬送する搬送手段と、前記位置ずれ検出手段により検出された前記位置ずれが解消されるように、前記画像形成手段による画像の形成、及び前記搬送手段による搬送の少なくとも一方を制御する制御手段と、を備えたものである。

請求項３の発明は、コンピュータに、ランダム性を有する固有の特徴が分布しているシート状対象物の第１の面の所定領域および第１の面と反対側の第２の面の所定領域の各々の画像情報を、前記シート状対象物を透過する透過光を用いて読取手段に読み取らせる読取ステップと、前記シート状対象物の第１の面から出射する透過光を用いて前記読取手段により読み取られた前記第１の面における所定領域の画像情報を基準特徴情報として記憶する記憶ステップと、反転搬送された前記シート状対象物の第２の面から出射する透過光を用いて前記読取手段により読み取られた画像情報と前記基準特徴情報とのいずれか一方を反転して比較することで、前記基準特徴情報に対応する前記第２の面における画像情報を特定する比較ステップと、前記比較ステップで特定した前記第２の面における画像情報の位置と前記基準特徴情報の位置とを比較し、前記第１の面上の位置に対応する前記第２の面上の位置の位置ずれを検出する位置ずれ検出ステップと、を実行させるためのプログラムである。

請求項１の発明によれば、用紙等のランダム性を有する固有の特徴が分布しているシート状対象物に、専用位置決めマーク等を形成することなく、第１の面上の位置に対応する第２の面上の位置の位置ずれを精度よく検出できる、という効果が得られる。

請求項１の発明によれば、透過光を用いて読み取りを行うため、例えばアート紙のように表面に塗工処理が施されたシート状対象物であっても、固有の特徴を読み取ることができる、という効果が得られる。

請求項１の発明によれば、基準特徴情報と読取情報とを同じ読取手段により読み取るため、構成部材を少なくすることができる、という効果が得られる。

請求項２の発明によれば、専用位置決めマーク等を形成することなく、第１の面上の位置に対応する第２の面上の位置ずれを解消されるように、第２の面への画像の形成、及びシート状対象物の搬送を制御できる、という効果が得られる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の一実施形態を示している。

図１に示されるように、画像形成装置１０の下方にはシート状対象物としての用紙が給紙トレイ１２に積層されて収容されており、収容されている用紙は、最上層から順に取出されて搬送手段（図示省略）により矢印Ａ１，Ａ２で示されるように画像形成部１４へ搬送される。

画像形成部１４は、レーザービームを用いた電子写真プロセスによって画像を形成する一般的構成となっており、感光体、現像器、及び走査光学系等を含んだ、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色の現像ユニット１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋ（総称するときは、現像ユニット１６とする）を備えている。

画像形成部１４では、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色のラスタデータに基づいて現像ユニット１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋに設けられている感光体を走査露光して静電潜像を形成する。現像ユニット１６のそれぞれでは、各色のトナーを用いて、感光体に静電形成された静電潜像をトナー現像することにより、ラスタデータに応じたトナー像を形成する。

画像形成部１４では、現像ユニット１６のそれぞれに形成された各色のトナー像を用紙に重畳させながら転写する。

画像形成部１４では、用紙にトナー像を転写すると、定着モジュール１８を用いてトナー像が転写された用紙を加圧しながら加熱することによりトナー像を定着させて、用紙の第１の面に画像を形成する。用紙の片面のみに画像の形成を行う場合は、定着モジュール１８を通過した用紙は、矢印Ａ３で示されるように排出トレイ２０に排出される。

本実施形態の画像形成装置１０は、用紙の両面への画像形成が可能になっている。用紙の両面への画像形成が指示されている場合、定着モジュール１８を通過した第１の面に画像が形成された用紙は、矢印Ａ４，Ａ５で示されるように両面処理用の搬送路を通過し、矢印Ａ６で示されるように図示しない反転パスへ送られる。矢印Ａ７で示されるように反転パスから搬送された用紙は、矢印Ａ８，Ａ９，Ａ２で示されるように搬送路を搬送されることで反転され再び画像形成部１４へ搬送される。画像形成部１４へ搬送された用紙は、矢印Ａ１０で示される位置から、画像が形成されていない第２の面が上面になる。

画像形成部１４は、反転パスから搬送された用紙の第２の面に画像を形成する。第１の面及び第２の面の両面に画像が形成された用紙は、矢印Ａ３で示されるように排出トレイ２０に排出される。

用紙は、矢印Ａ１０で示される位置の下流側で一旦停止される。この一旦停止の期間では、給紙トレイ１２からの給紙が正常であったかの確認、及び第２の面に画像を形成するために反転パスから搬送された用紙が正常に画像形成部１４に搬送されるかの確認が行われる。

搬送路の矢印Ａ１０で示される位置の下流側、すなわち画像形成部１４より上流側の用紙が反転されて搬送される搬送路には、一旦停止した用紙の画像形成余白部の所定領域を読み取る読取手段としての読取部２２が設けられている。読取部２２は、用紙の両面への画像形成が指示されている場合に、読み取りが指示され、用紙の第１の面への画像形成が行われる前と、用紙の第２の面への画像形成が行われる前とで、用紙の所定領域と所定領域と対応する領域との読み取りが指示される。

図２に、読取部２２の概略構成を示す。

第１実施形態の読取部２２は、矢印の方向に搬送される用紙の２次元の領域を透過光により読み取るエリアセンサを含んで構成されており、用紙に対して光を照射する照明部２４と、照明部２４により照射され、かつ用紙を透過した透過光を受光する受光部２６とを含んで構成されている。また、読取部２２が設けられている位置に対応する搬送路には窓部２８が設けられている。読取部２２は、照明部２４により光を照射し、受光部２６により、窓部２８、及び用紙を透過した透過光を受光することで、用紙の固有の特徴を示す特徴情報を読み取るものである。

照明部２４は、図２に示されるように、光を出力する光源２４Ｂと、その光源２４Ｂから照射された光を用紙方向へ案内する光導波路光学系２４Ａと、を含んで構成されている。光源２４Ｂには、例えば、ＬＥＤ、ハロゲンランプ、蛍光灯、又はキセノン放電管等を用いることができる。また、光導波路光学系２４Ａの代わりに、用紙方向に光を集光する集光レンズを用いることもできる。

受光部２６は、受光量に応じた信号を出力する多数の受光素子が配列されたＣＣＤ等で構成されたエリアセンサである撮像素子２６Ｂと、照明部２４により照射されて用紙を透過した透過光を撮像素子２６Ｂの受光面に結像させるレンズユニット２６Ａと、撮像素子２６Ｂから出力された信号をデジタルデータに変換して出力する信号処理回路（図示省略）とを含んで構成されている。

用紙は、繊維質材料で形成されており、繊維質材料の絡み具合は、図３に示されるようにランダムである。読取部２２は、この繊維質材料の絡み具合のランダムな変化を示す濃淡情報を固有の特徴を示す特徴情報として読み取るようになっている。

本実施形態では、撮像素子２６Ｂによる読取解像度を例えば４００ｄｐｉとし、読取部２２による読み取りの階調を８ビットグレイスケールとしている。なお、この読取解像度及び読み取りの階調は、このような値に限られるものではない。

図４に示されるように、読取部２２は、画像形成装置１０の各部の動作を制御する制御部３０に接続されている。

図４に示すように、制御部３０は、バスと、外部インターフェース３２と、タッチパネルを備えた表示装置で構成されたユーザーインターフェース３４と、ＲＯＭ３６と、ＲＡＭ３８と、ＨＤＤ４０と、ＣＰＵ４２と、Ｉ／Ｏポート４４とを少なくとも含んで構成されている。

バスは、各構成要素同士の情報のやりとりを行う際に使用される。外部インターフェース３２は、ネットワークに接続するためのものであり、ＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）やそのドライバで構成されている。ユーザーインターフェース３４は、制御部３０に関する情報を表示すると共に、オペレータが制御部３０の操作や情報を入力する際に用いられるものである。

ＲＯＭ３６は、制御部３０の起動時に動作するブートプログラムなどが記憶されている不揮発性の記憶装置である。

ＲＡＭ３８は、画像形成装置１０の作動中に取得された各種のログデータを記憶すると共に、画像形成部１４で画像形成処理するときの画像形成位置を決定する位置情報や、画像濃度などの画像の品質を決定する画質情報などの各種の情報（パラメータ）の設定値を一時的に記憶する記憶装置である。

ＨＤＤ４０は、ＯＳ（オペレーティングシステム）、及び後述する処理ルーチンを実行するプログラム、並びにホストシステム等の上位装置（図示省略）から、外部インターフェース３２を介して取り込んだ画像形成ジョブなどが格納される不揮発性の記憶装置である。

ＣＰＵ４２は、制御部３０の全体の動作を司るものであり、後述する処理ルーチンを実行する。ＣＰＵ４２は、Ｉ／Ｏポート４４を介して、読取部２２と情報の送受信ができるように接続されており、読取部２２により読み取られた用紙の固有の特徴を、記憶手段としてのＲＡＭ３８に記録させる。

さらに、ＣＰＵ４２は、後述する処理ルーチンを実行することにより、用紙の搬送にエラーが発生したと判断した場合には、用紙の搬送にエラーが発生した旨を、例えばユーザーインターフェース３４に表示させることにより、オペレータに報知する。

次に、図５のフローチャートを参照して、制御部３０で実行される、第１の面と第２の面との両面に画像を形成させる場合の、第１の面の画像と第２の面の画像との位置ずれ補正の処理の流れについて説明する。

ステップ１００では、読取部２２に読み取りを行わせるトリガとなる読取信号を受信したか否かが判定される。本実施形態では、用紙の搬送状態等を確認するための搬送停止信号を読取信号として用いる。

ステップ１００の判定が肯定された場合はステップ１０２へ移行し、読取部２２に、用紙に分布している光透過率のランダムな変化の特徴情報を読み取らせて、図６（Ａ）に示される、用紙の予め定められたサイズの所定領域（紙指紋領域）６Ａに分布している光透過率のランダムな変化の特徴情報を切り出す。

図６（Ａ）に示されるように、紙指紋領域６Ａは、矢印で示される用紙の搬送方向に沿った非画像形成領域の中央の位置に、予め定められたサイズの領域として定められている。

図３に示されるように、１ｍｍ四方の領域の繊維質材料の絡み具合のランダムな変化は、固有の特徴を示している。このことから、１〜２ｍｍ四方の領域の固有の特徴を、紙指紋として用いることができることが分かる。本実施形態では、紙指紋領域のサイズを、例えば３２×３２画素（約２ｍｍ×２ｍｍ）とする。

ステップ１０２の処理によって、用紙の紙指紋領域６Ａの固有の特徴を示す特徴情報が読み取られる。

上記ステップ１０２の用紙の紙指紋領域６Ａの読み取りによって得られた特徴情報に基づき、この特徴情報が表す画像（特徴画像）を可視化（目視が容易なようにコントラスト補正）した特徴画像の一例を図７（Ａ）に示す。

ステップ１０４では、用紙の紙指紋領域６Ａの特徴画像を反転させた反転画像（以下、紙指紋画像と称する）を表す情報を紙指紋情報としてＲＡＭ３８に記憶させる。第１実施形態のように、透過光を用いて読み取りを行う場合、読取部２２を用いて第１の面から読み取られる光透過率のランダムな変化の特徴情報が表す画像は、読取部２２を用いて第２の面から読み取られる光透過率のランダムな変化の特徴情報が表す画像を反転させた画像であるため、ステップ１０４では、特徴画像を反転させてから紙指紋情報を記憶させている。なお、紙指紋情報を反転させることなくＲＡＭ３８に記憶させ、後述するステップ１０８で読み取らせた領域６Ｂの光透過率のランダムな変化の特徴情報を反転させてもよい。ステップ１０４で記憶させた紙指紋情報は、位置ずれ検出の基準となる基準特徴情報である。

紙指紋領域６Ａが読み取られた用紙は、画像形成部１４に搬送されて、第１の面に画像が形成され、反転パスを通過して、読取部２２が設けられている位置へ搬送される。

ステップ１０６では、読取信号を受信したか否かが判定される。

ステップ１０６の判定が肯定された場合はステップ１０８へ移行し、読取部２２に、用紙に分布している光透過率のランダムな変化の特徴情報を読み取らせて、図６（Ｂ）に示される、用紙の予め定められたサイズの読取領域６Ｂに分布している光透過率のランダムな変化の特徴情報を切り出す。

図６（Ｂ）に示すように、この読取領域６Ｂは、用紙の搬送方向に沿った中央の位置に定められた、図６（Ａ）に示される紙指紋領域６Ａより大きいサイズの領域である。

例えば、紙指紋領域６Ａとして３２×３２画素（約２ｍｍ×２ｍｍ）の領域を定められている場合には、図６（Ｂ）に示すように、紙指紋領域６Ａより大きく、且つ紙指紋領域６Ａを含む領域を読取領域（例えば、６４×６４画素（約４ｍｍ×４ｍｍ））６Ｂとして読み取る。

ステップ１０８の読取領域６Ｂの読み取りによって得られた読取情報に基づき、この読取情報が表す画像（以下、読取画像と称する）を可視化した読取画像の一例を図７（Ｂ）に示す。

比較手段としてのステップ１１０では、比較処理を行なう。以下、この比較処理について、図８のフローチャートを参照して説明する。

ステップ１５０では、読取領域６Ｂ内における情報取出位置（演算対象領域の位置）を、読取領域６Ｂの中心領域（即ち、紙指紋領域６Ａに対応する領域）の位置に初期化する。

本実施形態に係る比較処理では、詳細は後述するが、読取領域６Ｂの特徴情報から紙指紋領域６Ａと同サイズの領域（演算対象領域）に相当する特徴情報を取り出し、取り出した特徴情報とＲＡＭ３８に記憶されている紙指紋情報との相関値を演算することを、演算対象領域の位置を移動させながら繰り返す。このため、ステップ１５０では読取領域内における情報取出位置（演算対象領域の位置）を初期化する。

ステップ１５２では、ステップ１０８の読取領域６Ｂの読み取りによって得られた読取情報から、設定した情報取出位置に位置している紙指紋情報と同じサイズの領域の特徴情報（以下、演算対象情報と称する）を抽出する。

次のステップ１５４では、ＲＡＭ３８に記憶されている紙指紋情報と、上記ステップ１５２で抽出した演算対象情報との相関値を演算する。

ステップ１５６では、ステップ１５４で演算された相関値が、予めＲＯＭ３６等に記憶されている所定値を超えたか否かを判定する。演算対象情報が抽出された領域と紙指紋領域とが一致した場合は、相関値が所定値を超えることから、演算対象情報が抽出された領域と紙指紋領域とが一致したか否かを判断することができる。ステップ１５６の判定が肯定された場合は比較処理を終了し、否定された場合はステップ１５８へ移行する。

ステップ１５８では、演算対象領域が読取領域６Ｂの全面をスキャンしたか否かを判断する。否定された場合はステップ１６０へ移行し、情報取り出し位置を１画素だけ縦方向または横方向に移動させた後にステップ１５２に戻る。なお、ステップ１０８で読取部２２に要旨を読み取らせる際に、読取領域６Ｂで示される領域よりも広い領域を読み取らせておき、読取領域６Ｂで示される領域に紙指紋領域が含まれていなかった場合は、読取領域６Ｂで示される領域よりも広い領域の特徴情報を切り出して、さらにステップ１５２からステップ１６０の処理が繰り返してもよい。

ステップ１５２からステップ１６０の処理は、ステップ１５６の判定が肯定されるまで繰り返される。

ステップ１５８の判定が肯定された場合は、読取領域の全面について相関値が所定値以下であるので、読取部２２に第１の面側を読み取らせたときの用紙の位置と、読取部２２に第２の面側を読み取らせたときの用紙の位置との位置ずれが許容できる範囲外であり、ステップ１６２で、当該用紙の搬送はエラーであると判定する。

ステップ１１２では、ステップ１１０の比較処理でエラーであると判定されたか否かを判定する。否定された場合はステップ１１４へ移行し、肯定された場合はステップ１１８へ移行する。

位置ずれ検出手段としてのステップ１１４では、相関値が所定値を超えた領域の中心位置と、読取領域６Ｂの中心位置とのずれ量を演算する。

ステップ１１６では、ステップ１１４で演算された位置のずれ量に応じて、例えは画像形成部１４による画像形成のタイミングの制御、及び搬送手段による搬送速度の制御等を行ない、第２の面の画像が第１の面に形成されている画像と対応する位置に形成されるように位置ずれの補正を行なう。

ステップ１１８では、用紙の搬送にエラーが発生した旨を、例えばユーザーインターフェース３４に表示させることにより、オペレータに報知する。

このように、用紙の所定領域の固有の特徴を読み取ることにより、専用位置決めマーク等の画像を形成することなく、第１の面上の位置に対応する第２の面上の位置の位置ずれ量を、画素ピッチ単位で検出することができる。さらに、検出された画素ピッチ単位の位置ずれ量に応じて、用紙の第１の面と第２面との対応する位置に画像を形成することができる。

また、読取部２２は、透過光を用いて用紙の固有の特徴を読み取る構成であるため、例えば、用紙がアート紙のように表面に塗工処理が施された紙である場合でも精度よく位置ずれ量を検出することができる。
（第２実施形態）
以下に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、この第２実施形態において、前記第１実施形態と同一構成部分については、同一の符号を付して、その構成の説明を省略する。

第２実施形態の特徴は、反射光を用いて用紙の固有の特徴を読み取る点にある。

図９は、本発明の第２実施形態に係る画像形成装置を示している。

図９に示されるように、画像形成装置２１０は、画像形成部１４の上流側に、搬送される用紙の画像が形成される面に対向して設けられた第１の読取部２１２と、搬送路を挟んで第１の読取部２１２と対向して設けられた第２の読取部２１４とを備えている。第１の読取部２１２、及び第２の読取部２１８は、用紙の両面への画像形成が指示されている場合に、読み取りが指示される。第１の読取部２１２は、用紙の第１の面、及び第２の面への画像形成が行われる前に用紙の所定領域の読み取りが指示され、第２の読取部２１８は、用紙の第１の面への画像形成が行われた後、かつ第２の面への画像形成が行われる前に、用紙の所定領域と対応する領域の読み取りが指示される。

図１０に、第１の読取部２１２、及び第２の読取部２１８の概略構成を示す。

第１の読取部２１２、及び第２の読取部２１８は、用紙の２次元の領域を読み取るエリアセンサを含んで構成され、矢印の方向に搬送される用紙に対して光を照射する照明部２１４，２２０と、照明部２１４，２２０により照射され、かつ用紙から反射した反射光を受光する受光部２１６，２２２とを含んで構成されている。また、第１の読取部２１２、及び第２の読取部２１８が設けられている位置に対応する搬送路には窓部２２４が設けられている。第１の読取部２１２は、照明部２１４により光を照射し、受光部２１６により、用紙から反射された反射光を受光することで、用紙の固有の特徴を示す特徴情報を読み取るものである。また、第２の読取部２１８は、照明部２２０により光を照射し、受光部２２２により、用紙から反射された反射光を受光することで、用紙の固有の特徴を示す特徴情報を読み取るものである。

照明部２１４，２２０は、図１０に示されるように、光を出力する光源２１４Ｂ，２２０Ｂと、その光源２１４Ｂ，２２０Ｂから出力された光を用紙方向へと案内する光導波路光学系２１４Ａ，２２０Ａと、を含んで構成されている。上記光源２１４Ｂ，２２０Ｂには、例えば、ＬＥＤ、ハロゲンランプ、蛍光灯、キセノン放電管などを用いることができる。また、光導波路光学系２１４Ａ，２２０Ａの代わりに、用紙方向に光を集める集光レンズを用いることもできる。

受光部２１６，２２２は、受光量に応じた信号を出力する多数の受光素子が配列されたＣＣＤ等で構成された撮像素子２１６Ｂ，２２２Ｂと、照明部２１４，２２０により照射された照明光の用紙を反射した反射光を撮像素子２１６Ｂ，２２２Ｂの受光面に結像させるレンズユニット２１６Ａ，２２２Ａと、撮像素子２１６Ｂ，２２２Ｂから出力された信号をデジタルデータに変換して出力する信号処理回路（図示省略）を含んで構成されている。用紙の固有の特徴は、用紙を形成している繊維質材料の絡み具合のランダムな変化を示す濃淡情報として取得されることになる。

次に、図１１のフローチャートを参照して、第２実施形態において制御部３０で実行される位置ずれ補正の処理の流れについて説明する。

ステップ１００では、読取信号を受信したか否かが判定される。

ステップ１００の判定が肯定された場合はステップ１０２’へ移行し、読取部２１２に、用紙に分布している光反射率のランダムな変化の特徴情報を読み取らせて、図６（Ａ）に示される、用紙の紙指紋領域６Ａに分布している光反射率のランダムな変化の特徴情報を切り出して、用紙の紙指紋領域６Ａの固有の特徴を示す紙指紋情報を得る。

ステップ１０４’では、ステップ１０２’で得た紙指紋情報を基準特徴情報としてＲＡＭ３８に記憶させる。

ステップ１０６では、読取信号を受信したか否かが判定される。

ステップ１０６の判定が肯定された場合はステップ１０８’へ移行し、読取部２１８に、用紙に分布している光反射率のランダムな変化の特徴情報を読み取らせて、図６（Ｂ）に示される、用紙の読取領域６Ｂに分布している光反射率のランダムな変化の特徴情報を切り出す。

比較手段としてのステップ１１０では、前述の図８のフローチャートで説明された比較処理を行なう。

ステップ１１２では、ステップ１１０の比較処理でエラーであると判定されたか否かを判定する。否定された場合はステップ１１４へ移行し、肯定された場合はステップ１１８へ移行する。

位置ずれ検出手段としてのステップ１１４では、相関値が所定値を超えた領域の中心位置と、読取領域６Ｂの中心位置とのずれ量を演算する。

ステップ１１６では、ステップ１１４で演算された位置のずれ量に応じて、例えは画像形成部１４による画像形成のタイミングの制御、及び搬送手段による搬送速度の制御等を行ない、第２の面の画像が第１の面に形成されている画像と対応する位置に形成されるように位置ずれの補正を行なう。

ステップ１１８では、用紙の搬送にエラーが発生した旨を、例えばユーザーインターフェース３４に表示させることにより、オペレータに報知する。

このように、読取部２１２，２１８を、反射光を用いて用紙の固有の特徴を読み取る構成とすることにより、光を透過しない用紙であっても、第１の面上の位置に対応する第２の面上の位置の位置ずれ量を、画素ピッチ単位で検出することができる。

また、紙指紋領域、及び読取領域の双方の読み取りを、用紙の第１の面側から行うことで、紙指紋領域６Ａの紙指紋情報、及び読取領域６Ｂの読取情報の何れか一方の特徴情報を反転させることなく、比較処理を行ない、位置ずれを検出できる。

なお、上記では、第１の読取部２１２で読み取った特徴情報を基準特徴情報として、第２の読取部２１８で読み取った読取情報と比較する例について説明したが、第２の読取部２１８で読み取った特徴情報を基準特徴情報として、第１の読取部２１２で読み取った読取情報と比較するようにしてもよい。
（第３実施形態）
以下に、本発明の第３実施形態について説明する。なお、この第３実施形態において、前記第１実施形態と同一構成部分については、同一の符号を付して、その構成の説明を省略する。

第３実施形態の特徴は、ラインセンサを用いて用紙１次元の領域の固有の特徴を読み取る点にある。

図１２は、第３実施形態に係る画像形成装置を示している。

図１２に示されるように、画像形成装置３１０には、画像形成部１４の上流側に、用紙の搬送方向と直行する方向の１次元の領域を読み取る読取手段としての読取部３１２が設けられている。読取部３１２は、用紙の両面への画像形成が指示されている場合に、読み取りが指示され、用紙の第１の面への画像形成が行われる前と、用紙の第２の面への画像形成が行われる前とで、用紙の所定のライン領域と、所定のライン領域と対応する領域との読み取りが指示される。

第３実施形態に係る読取部３１２は、透過光を用いて用紙の１次元の領域を読み取るラインセンサを含んで構成されており、第１実施形態に係る読取部２２と同様に、光導波路光学系、及び光源とを含んで構成されている照明部３１４と、レンズユニット、撮像素子、及び信号処理回路を含んで構成されている受光部３１６とを含んで構成されている。

次に、図１３のフローチャートを参照して、第３実施形態において制御部３０で実行される位置ずれ補正の処理の流れについて説明する。

ステップ３５０では、読取部３１２に読み取りを行わせるトリガとなる第１の読取信号を受信したか否かが判定される。本実施形態では、用紙の第１の面に画像形成するために走査される光学走査系に走査を開始させる信号を第１の読取信号として用いる。

ステップ３５０の判定が肯定された場合はステップ３５２へ移行し、読取部３１２に、読取部３１２が設けられている位置と対応する用紙のライン領域に分布している光透過率のランダムな変化の特徴情報を読み取らせる。

読取部３１２は、第１の読取信号が出力されたときに、用紙の搬送方向に沿った非画像形成領域の中央の位置のライン領域を読み取るように設けられている。本実施形態では、この用紙の搬送方向に沿った中央の位置のライン領域を紙指紋領域と呼ぶ。

ステップ３５２の処理によって、用紙の紙指紋領域の固有の特徴を示す特徴情報が読み取られる。

ステップ３５４では、用紙の紙指紋領域の特徴画像を反転させた反転画像（以下、紙指紋画像と称する）を表す情報を紙指紋情報としてＲＡＭ３８に記憶させる。第１実施形態と同様に、透過光を用いて読み取りを行う場合、読取部３１２を用いて第１の面から読み取られる光透過率のランダムな変化の特徴情報が表す画像は、読取部３１２を用いて第２の面から読み取られる光透過率のランダムな変化の特徴情報が表す画像を反転させた画像であるため、ステップ３５４では、特徴画像を反転させてから紙指紋情報を記憶させている。なお、後述するステップ３５８で読み取らせた領域の光透過率のランダムな変化の特徴情報を反転させてもよい。ステップ３５４で記憶された紙指紋情報は、位置ずれ検出の基準となる基準特徴情報である。

紙指紋領域が読み取られた用紙は、画像形成部１４に搬送されて、第１の面に画像が形成され、反転パスを通過して、読取部３１２が設けられている位置へ搬送される。

ステップ３５６では、読取部３１２が用紙を検出したか否かが判定される。

ステップ３５６の判定が肯定された場合はステップ３５８へ移行し、読取部３１２に、読取部３１２が設けられている位置と対応する用紙のライン領域に分布している光透過率のランダムな変化の特徴情報を読み取らせる。

比較手段としてのステップ３６０では、ＲＡＭ３８に記憶されている紙指紋情報と、上記ステップ３５８で抽出した読取情報との相関値を演算する。

ステップ３６２では、ステップ３６０で演算された相関値が所定値を超えたか否かを判定する。この所定値は、予めＲＡＭ３８に記憶されており、相関値は、読取部３１２により読み取られた領域が紙指紋領域と一致した場合のみに所定値を超えるようになっている。ステップ３６２の判定が肯定された場合は比較処理は終了行し、否定された場合はステップ３６８へ移行する。

位置ずれ検出手段としてのステップ３６４では、相関値が所定値を超えた領域を読み取ったタイミングの、第２の読取信号を受信したタイミングからのずれ量を演算する。本実施形態では、用紙の第２の面に画像形成するために走査される光学走査系に走査を開始させる信号を第２の読取信号として用いる。

ステップ３６６では、ステップ３６４で演算されたタイミングのずれ量に応じて、例えは画像形成部１４による画像形成のタイミングの制御、及び搬送手段による搬送速度の制御等を行ない、第２の面の画像が第１の面に形成されている画像と対応する位置に形成されるように位置ずれの補正を行なう。

ステップ３６８では、読取部３１２が用紙を検出しているか否かが判定される。肯定された場合はステップ３５８へ移行し、否定された場合はステップ３７０へ移行する。

ステップ３５８、及びステップ３６０の処理は、ステップ３６２の判定が肯定されるまで繰り返される。第３実施形態における読取部３１２は、搬送中の用紙を読み取るので、ステップ３５８で読み取られるライン領域に分布している光透過率のランダムな変化の特徴情報は毎回異なる。

ステップ３７０では、用紙の第１の面への画像形成が行われる前の用紙の位置と、用紙の第２の面への画像形成が行われる前の用紙の位置との位置ずれが許容できる範囲外であり、当該用紙の搬送はエラーであると判定すると共に、用紙の搬送にエラーが発生した旨を、例えばユーザーインターフェース３４に表示させることにより、オペレータに報知する。

このように、ラインセンサを用いて、用紙の所定領域の固有の特徴を読み取る場合でも、専用位置決めマーク等の画像を形成することなく、第１の面上の位置に対応する第２の面上の位置の位置ずれ量を、画素ピッチ単位で検出することができ、画像形成装置は、検出された画素ピッチ単位の位置ずれ量に応じて、用紙の第１の面と第２面との対応する位置に画像を形成することができる。

なお、ラインセンサは、反射光を用いて読み取りを行うものを用いてもよい。この場合、読取部は、第２実施形態と同様に、搬送路を挟んだ２箇所の位置に設けられる。

また、上記の実施形態では、所定領域の位置は用紙の搬送方向の中央の位置にしたが、所定領域の位置は、用紙の搬送方向の中央の位置に限らない。所定領域の位置を用紙の中央と異なる位置とする場合は、反転される前の所定領域の搬送方向に沿った位置と反転された後の所定領域と対応する領域の搬送方向に沿った位置とは異なるため、反転される前に読み取る領域と反転された後に読み取る領域とが対応するように読み取りを行うようにする。

また、上記の実施形態では、所定領域を、用紙の画像形成余白部の領域としたが、用紙の画像が形成された領域としてもよい。この場合、紙指紋領域の読み取りを行う読取部は、画像形成部の下流側に設けられ、読取部は繊維の絡まり具合のランダムパターンとトナーの微細なランダムパターンとを読み取る。

また、上記第１実施形態、及び第２実施形態では、用紙の所定領域を、用紙の搬送が一旦停止したタイミングで読み取る構成としたが、搬送中の用紙を読み取る構成であってもよい。

また、上記の実施形態では、一例としてタンデム式の画像形成部１４を備えた画像形成装置を例に説明したが、画像形成部は、図１４に示される画像形成装置４１０ような、中間転写体として転写ベルト４１２を用いた転写ベルト方式でもよい。

この場合、読取部４１４は、反転された用紙が搬送される搬送路の、２次転写部４１６よりも上流の位置に設けられる。

さらに、画像形成部は、中間転写体として転写ドラムを用いた転写ドラム方式、４色が一体となった現像ユニットを用いた直接転写方式などの何れの方式を用いたものであってもよい。

また、上記の実施形態では、シート状対象物として用紙を挙げたが、表面にランダムパターンが形成されているシート状の部材であれば、用紙に限らない。

また、上述した第１の面上の位置に対応する第２の面上の位置ずれ検出の機能は、画像形成装置だけでなく、例えば基板を形成する装置等の、第１の面上の位置と、対応する第２の面上の位置とを合わせる必要がある装置に搭載できる。

また、上記の実施形態に係る位置ずれ検出の機能は、コンピュータプログラムで実現するようにしてもよい。

図１５は、本発明の実施形態に係る位置ずれ検出の機能をコンピュータプログラムで実現した場合におけるコンピュータプログラム及びそのコンピュータプログラムを格納した記憶媒体とコンピュータの一例の説明図である。図中、４００はプログラム、４０２はコンピュータ、４０４は光磁気ディスク、４０６は光ディスク、４０８は磁気ディスク、４１０はメモリ、４１２は内部メモリ、４１６は読取装置、４２０はハードディスク、４１８はインターフェース、４２２は通信部、４２４は接続ポートである。

上述した本発明の実施形態に係る位置ずれ検出の機能の一部または全部を、コンピュータにより実行可能なプログラム４００によって実現することが可能である。その場合、そのプログラム４００及びそのプログラムが用いるデータなどは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶することも可能である。記憶媒体は、コンピュータ４０２に対して、プログラムの記述内容に応じて、磁気、光、または電気等のエネルギーの変化状態を引き起こして、それに対応する信号の形式で、コンピュータ４０２にプログラムの記述内容を伝達できるものである。例えば、光磁気ディスク４０４、光ディスク４０６（ＣＤやＤＶＤ等を含む）、磁気ディスク４０８、またはメモリ４１０（ＵＳＢメモリ等を含む）等である。もちろんこれらの記憶媒体は、可搬型に限られるものではない。

これらの記憶媒体にプログラム４００を格納しておき、例えばコンピュータ４０２の読取装置４１６あるいは接続ポート４２４にこれらの記憶媒体を装着することによって、コンピュータからプログラム４００を読み出し、内部メモリ４１２またはハードディスク４２０に記憶し、ＣＰＵ４１４によってプログラム４００を実行することによって、本発明の実施形態に係る位置ずれ検出の機能を実現することができる。あるいは、ネットワークなどを介してプログラム４００をコンピュータ４０２に転送し、コンピュータ４０２では通信部４２２でプログラム２００を受信して内部メモリ４１２またはハードディスク４２０に記憶し、ＣＰＵ４１４によってプログラム４００を実行することによって、本発明の実施形態に係る位置ずれ検出の機能を実現してもよい。

また、コンピュータ４０２には、インタフェース４１８を介して様々な装置と接続することができ、読取手段としての読取部が接続されている。また、例えば情報を表示する表示装置やオペレータが情報を入力する入力装置等もインタフェース４１８を介して接続されている。

もちろん、一部の機能についてハードウエアによって構成することもできるし、すべてをハードウエア構成としてもよい。あるいは、他の構成とともに本発明の実施形態も含めたプログラムとして構成することも可能である。

本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 透過光を用いる読取部の一例を示す概略構成図である。 紙の繊維のランダムパターンの一例を示す画像である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る位置ずれ補正処理のフローチャートである。 （Ａ）は、本発明の実施形態に係る用紙の紙指紋領域を示す模式図であり、（Ｂ）は、用紙の読取領域を示す模式図である。 （Ａ）は紙指紋画像の一例を示すイメージ図であり、（Ｂ）は、読取画像の一例を示すイメージ図である。 本発明の第１実施形態に係る比較処理のフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 反射光を用いる読取部の一例を示す概略構成図である。 本発明の第２実施形態に係る位置ずれ補正処理のフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本発明の第３実施形態に係る位置ずれ補正処理のフローチャートである。 画像形成装置の変形例を示す概略構成図である。 本発明の位置ずれ検出の機能をコンピュータプログラムで実現した場合におけるコンピュータプログラム及びそのコンピュータプログラムを格納した記憶媒体とコンピュータの一例の説明図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１２ 給紙トレイ
１４ 画像形成部
１６ 現像ユニット
１８ 定着モジュール
２０ 排出トレイ
２２ 読取部
２４ 照明部
２６ 受光部
２８ 窓部
３０ 制御部
３２ 外部インターフェース
３４ ユーザーインターフェース
３６ ＲＯＭ
３８ ＲＡＭ
４０ ＨＤＤ
４２ ＣＰＵ
４４ Ｉ／Ｏポート
２１０ 画像形成装置
２１２，２１８ 読取部
２１４，２２０ 照明部
２１６，２２２ 受光部
２２４ 窓部
３１０ 画像形成装置
３１２ 読取部
４００ プログラム

Claims (3)

1. ランダム性を有する固有の特徴が分布しているシート状対象物の第１の面の所定領域および第１の面と反対側の第２の面の所定領域の各々の画像情報を、前記シート状対象物を透過する透過光を用いて読み取る読取手段と、
   前記シート状対象物の第１の面から出射する透過光を用いて前記読取手段により読み取られた前記第１の面における所定領域の画像情報を基準特徴情報として記憶する記憶手段と、
   反転搬送された前記シート状対象物の第２の面から出射する透過光を用いて前記読取手段により読み取られた画像情報と前記基準特徴情報とのいずれか一方を反転して比較することで、前記基準特徴情報に対応する前記第２の面における画像情報を特定する比較手段と、
   前記比較手段が特定した前記第２の面における画像情報の位置と前記基準特徴情報の位置とを比較し、前記第１の面上の位置に対応する前記第２の面上の位置の位置ずれを検出する位置ずれ検出手段と、
   を備えた位置ずれ検出装置。
2. 前記請求項１に記載の位置ずれ検出装置と、
   画像形成位置で前記シート状対象物の前記第１の面及び前記第２の面に画像を形成する画像形成手段と、
   片方の面に画像が形成された前記シート状対象物を反転させる反転手段と、
   前記反転手段により反転された前記シート状対象物を前記画像形成位置へ搬送する搬送手段と、
   前記位置ずれ検出手段により検出された前記位置ずれが解消されるように、前記画像形成手段による画像の形成、及び前記搬送手段による搬送の少なくとも一方を制御する制御手段と、
   を備えた画像形成装置。
3. コンピュータに、
   ランダム性を有する固有の特徴が分布しているシート状対象物の第１の面の所定領域および第１の面と反対側の第２の面の所定領域の各々の画像情報を、前記シート状対象物を透過する透過光を用いて読取手段に読み取らせる読取ステップと、
   前記シート状対象物の第１の面から出射する透過光を用いて前記読取手段により読み取られた前記第１の面における所定領域の画像情報を基準特徴情報として記憶する記憶ステップと、
   反転搬送された前記シート状対象物の第２の面から出射する透過光を用いて前記読取手段により読み取られた画像情報と前記基準特徴情報とのいずれか一方を反転して比較することで、前記基準特徴情報に対応する前記第２の面における画像情報を特定する比較ステップと、
   前記比較ステップで特定した前記第２の面における画像情報の位置と前記基準特徴情報の位置とを比較し、前記第１の面上の位置に対応する前記第２の面上の位置の位置ずれを検出する位置ずれ検出ステップと、
   を実行させるためのプログラム。