JP5040165B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置に関する。

電子写真方式を採用する画像形成装置の多くは、画像形成エンジンを成す感光体の経時変化などに起因して発生する濃度むらを補正する濃度補正モジュールと、その画像形成プロセスを支える各種駆動ベルトの循環速度の変動などに起因して発生する画像形成位置のずれを調整するアライメント調整モジュールとを兼備しており、これら両モジュールを効率的に動作させるための種々の仕組みがこれまでに提案されている。前者に関わる技術を開示した文献として、特許文献１がある。同文献１に開示された画像形成装置は、画像形成エンジンの後段に備え付けたＬＥＤプリントヘッドにおける主走査方向素子のばらつきを好適に補正しつつ、テストパターンとして形成した像からそのプリントヘッドを用いて読み取った濃度値の解析結果を基に、ガンマ補正用のパラメータを取得するようになっている。また、後者に関わる技術を開示した文献として、特許文献２がある。同文献に開示された画像形成装置は、トナー像の定着機構の後段にラインセンサを配置し、このラインセンサを用いて読み取った濃度値の解析結果を基に画像形成位置のアライメント調整を行うようになっている。
特開平１１−１７７８２４号公報 特開２０００−３０５３２４号公報

両文献に開示されているように、濃度補正モジュールとアライメント調整モジュールは、画像形成エンジン後段のセンサアレイのセンシング結果のフィードバックを受けて濃度補正やアライメント調整を行うようになっている。
しかしながら、濃度補正モジュール用のセンサアレイは、画像形成エンジンが形成した像とその理想値の階調差を補正するという処理の性質から可能な限り高階調であることが望ましいのに対し、アライメント調整モジュール用のセンサアレイは、画像形成エンジンによる像の形成位置を調整するという処理の性質から可能な限り高解像度であることが望ましく、両者のトレードオフが問題になっていた。
本発明は、このような背景の下に案出されたものであり、１つのセンサアレイを共用しつつ高精度な濃度補正とアライメント調整とを両立し得るような仕組みを提供することを目的とする。

本発明の別の好適な態様である画像形成装置は、複数色の重ね合わせからなる混色パッチが並べられた第１のテストパターンの画像信号と複数色の各色の単色パッチが並べられるとともに各単色パッチの外側にラダーが記された第２のテストパターンの画像信号を発生する発生手段と、前記発生手段が発生した画像信号に応じて第１のテストパターンと第２のテストパターンの像を形成する画像形成エンジンと、波長を異にする光を前記形成された像に向けて順次照射する手段であって、光の切り替えを指示する照射信号が自身に供給されるたびに照射する光の種類を切り替える照射手段と、前記形成された像に向けて前記照射手段が照射した光の反射光を光電変換して得た電荷を蓄積し、蓄積内容の転送を指示するシフト信号が自身に供給されるたびにそれまで蓄積した電荷を示す受光量信号を転送する光電変換手段と、予め定められた周波数の前記シフト信号を発生して前記光電変換手段へ供給するシフト信号発生手段と、第１のテストパターンの画像信号の像に向けて照射した光の反射光を前記光電変換手段に光電変換させる第１の読取モードのとき、前記照射信号を前記シフト信号と同期させて発生して前記照射手段へ供給する一方、第２のテストパターンの画像信号の像に向けて照射した光の反射光を前記光電変換手段に光電変換させる第２の読取モードのとき、照射される光の種類が当該光が照射される領域の色の補色となるような周期で前記照射信号を発生して前記照射手段へ供給する照射信号発生手段と、前記第１の読取モードにおいて前記光電変換手段が転送する受光量信号から算出される濃度値を前記光の種類の数ずつ纏めた単位で解析し、該解析結果を基に前記画像形成エンジンに形成させる像の混色の濃度を補正するための混色用濃度補正パラメータを生成するとともに、前記第２の読取モードにおいて前記光電変換手段が転送する受光量信号から算出される濃度値を基に、前記画像形成エンジンに形成させる像の単色の濃度を補正するための単色用濃度補正パラメータを生成する濃度補正パラメータ取得手段と、前記第２の読取モードにおいて前記光電変換手段が転送する受光量信号から算出される濃度値を基に、前記ラダーの位置を特定することで前記画像形成エンジンに形成させる像のアライメントを調整するためのアライメント調整パラメータを生成するアライメント調整パラメータ取得手段とを備える。

この態様において、前記照射手段は、各々が、レッド、グリーン、ブルーの波長に相当する３種類の光を順次照射してもよい。
また、前記第１のテストパターンの画像信号は、各々が、イエロー、マゼンタ、サイアン、ブラックの各色の重ね合わせからなる混色パッチを副走査方向に並べた画像の画像信号であり、前記第２のテストパターンの画像信号は、各々が、イエロー、マゼンタ、サイアン、ブラックの各色からなる単色パッチを副走査方向に並べた画像の画像信号であってもよい。

また、前記シフト信号の周波数は、単色パッチ１つ分の像へ照射した光の反射光を光電変換して得た電荷が蓄積し終わるタイミングの到来に合わせて前記照射手段へ新たな照射信号が供給されることとなる周波数であってもよい。
また、前記照射手段は、ＬＥＤであってもよい。
前記画像形成エンジンは、画像信号に応じた像を所定の画像形成プロセスに従って記録材に形成し、前記光電変換手段は、前記画像形成プロセスを経て記録材に形成された像に向けて前記照射手段が照射した光の反射光を光電変換するようにしてもよい。

また、外部装置から画像信号の入力を受け付け、受け付けた画像信号を前記画像形成エンジンへ供給する受付手段と、前記受付手段から供給される画像信号に応じて前記画像形成エンジンが記録材に形成する像の濃度を前記濃度補正パラメータ取得手段が取得した濃度補正パラメータに基づいて補正する濃度補正手段と、前記受付手段から供給される画像信号に応じて前記画像形成エンジンが記録材に形成する像のアライメントを前記アライメント調整パラメータ取得手段が取得したアライメント調整パラメータに基づいて調整するアライメント調整手段とを更に備えてもよい。

前記濃度補正手段は、前記受付手段から前記画像形成エンジンへ供給する画像信号へ前記濃度補正パラメータに基づいた所定の信号処理を施す手段、前記画像形成エンジンに内蔵される露光部の露光時間長を決定付けるパルス信号のパルス幅を前記濃度補正パラメータに基づいて変調する手段、前記画像形成エンジンに内蔵される露光部の露光輝度を前記濃度補正パラメータに基づいて制御する手段のいずれか１つの手段を有してもよい。
前記アライメント調整手段は、前記画像形成エンジンに内蔵される露光部の露光タイミングのオフセットを前記アライメント調整パラメータに基づいて制御する手段を有してもよい。

本発明によると、１つのセンサアレイを共用しつつ高精度な濃度補正とアライメント調整とを両立し得るような仕組みを提供することができる。

（発明の実施の形態）
本願発明の実施形態について説明する。
本実施形態の特徴は、画像形成装置に形成させる像の濃度を補正する処理（以下、「濃度補正処理」と呼ぶ）と像の形成位置のアライメントを調整する処理（以下、「アライメント調整処理」と呼ぶ）の各々に応じてテストパターン検知用センサアレイの駆動内容を切り替えることにより、それらの各処理に最も好適な解像度及び階調性のセンシング結果を個別に取得し得るようにした点である。

図１は、本実施形態にかかる画像形成装置のハードウェア概略構成図である。
図に示すように、この画像形成装置は、ユーザインターフェース（以下、「ＵＩ」と記す）１０、通信インターフェース２０、用紙トレイ３０、用紙搬送路４０、画像形成エンジン５０、定着機構６０、読取機構７０、及びそれら各部を制御するコントローラ８０を備える。

ＵＩ１０は、各種情報を表示させるための液晶ディスプレイ、及び各種設定を指示するための操作子を含む。
通信インターフェース２０は、画像を所定のページ記述言語で記述したジョブを図示しないパーソナルコンピュータから受け付ける。

用紙トレイ３０は、Ａ４などの所定サイズにカットされた複数枚の用紙を収容する。収容された用紙は用紙トレイ３０から一枚ずつピッキングされ、画像形成エンジン５０、定着機構６０、更には、読取機構７０を経由して排紙口へと繋がる用紙搬送路４０上を順次搬送されるようになっている。

画像形成エンジン５０は、イエロー（以下、「Ｙ」と記す）、マゼンタ（以下、「Ｍ」と記す）、サイアン（以下、「Ｃ」と記す）、ブラック（以下、「Ｋ」と記す）の各トナー色毎に設けられており、それらの各々は、感光体ドラム、帯電部、露光部、現像部、及び転写部を備える。これら各部の駆動する様子について概説すると、まず、帯電部が、所定の速度で周回する感光体ドラムの周面を一様に帯電させた後、露光部が、その周面上を走査しながらレーザ光を照射することによって静電潜像を形成する。更に、現像部がトナーを吹付することによってその静電潜像をトナー像として現像し、現像されたトナー像が転写部によって用紙に転写される。

ここで、上述した露光部の駆動原理について簡単に説明しておく。露光部は、レーザダイオード、ポリゴンミラー、反射ミラー、ｆθレンズなどを備える。レーザダイオードからは画像信号に応じて光強度が変調されたレーザ光がポリゴンミラーに向けて照射される。ポリゴンミラーは、６個の矩形の反射面を外側壁とする６角柱の形状を成しており、図示しないポリゴンモータに軸着された回転軸を中心に回転する。ポリゴンミラーは自身の回転を通じて入射角を連続的に変化させながらその外側壁を介してビーム光を偏光させ、偏光されたビーム光はｆθレンズを経由して感光体ドラムのドラム軸上をライン状に走査される（以下、この走査されるラインの各々を「主走査ライン」と呼ぶ）。また、このfθレンズの端部にはトナー像の形成位置の調整を支援する走査基準位置センサが備えられており、レーザダイオードは、コントローラ８０による信号制御の下、この走査基準位置センサをビーム光が通過した時からカウントされるクロック数を頼りに主走査ライン毎のレーザ光の照射タイミングを計る。

図１において、定着機構６０は、内部に加熱源を持つ加熱ロールと加圧ロールの周面同士を当接させてニップ部を形成している。画像形成エンジン５０によるトナー像の形成を経た用紙がニップ部へ搬入されると、そのトナー像が加熱ロールによる加熱作用と加圧ロールによる加圧作用とを受けて用紙に定着する。

読取機構７０は、図２に示すように、定着機構６０によるトナー像の定着を経て用紙搬送路４０上を搬送されてくる用紙の主走査ラインの濃度を離散的に検出するセンサアレイ７２、及びセンサアレイ７２の駆動を支援するトリガー用センサ７１からなり、複数の用紙駆動ロール４１によって用紙を搬送する用紙搬送路４０における定着機構６０の下流側に、そのセンシング領域を下側（用紙搬送路４０側）に向けて備え付けられる。

図３（ａ）は、読取機構７０のセンサアレイ７２を下側から見た外観図であり、図３（ｂ）は、その電気的構成を示す図である。図に示すように、読取機構７０の下面には、レッド（以下、「Ｒ」と記す）、グリーン（以下、「Ｇ」と記す）、ブルー（以下、「Ｂ」と記す）に相当する波長の光を用紙搬送路４０上に向けて照射し得るＬＥＤ７３が主走査ラインと平行に離散的に配置されている。そして、このＬＥＤ７３は、各波長の光の照射を指示する信号（以下、「照射信号」と呼ぶ）が供給されるたびに、その照射信号に従って照射する光の種類を切り替える。

ＬＥＤ７３から照射させた光を用紙搬送路４０上の用紙に反射させて得られる反射光は、セルフォックレンズ７４に導かれてフォトダイオード列７５に入光する。このフォトダイオード列７５を成す一連のフォトダイオードの各々には、入光した光の強さに応じた電荷が蓄積され、蓄積内容の転送を指示する信号（以下、「シフト信号」と呼ぶ）がシフトゲート７６へ供給されるたびに、各フォトダイオードに蓄積された電荷がそのシフトゲート７６を介してアナログシフトレジスタ７７へシリアル転送される。そして、アナログシフトレジスタ７７に転送された各電荷は、図示しないクロック発生器により発生されるクロックパルスと同期をとりながら出力バッファ７８へ順次転送され、それら一連の電荷は、各フォトダイオードの受光量より換算される検出濃度の検出濃度信号として出力端子７９からコントローラ８０へ出力される。

図４は、コントローラ８０の構成を示すブロック図である。図に示すように、コントローラ８０は、ジョブ解釈部８１、前処理部８２、第１色空間変換部８３、濃度補正部８４、濃度補正パラメータメモリ８５、第２色空間変換部８６、アライメント調整部８７、アライメント調整パラメータメモリ８８、選択部８９、テストパターン発生部９０、センサ制御部９１、及び検出内容解析部９２を備える。

ジョブ解釈部８１には、通信インターフェース２０が受け付けたジョブが伝送される。ジョブの伝送を受けたジョブ解釈部８１は、そのジョブを解釈することによってＲＧＢのラスタイメージを取得し、前処理部８２へ供給する。

前処理部８２は、ジョブ解釈部８１から取得したラスタイメージに倍率補正やスキュー補正などといった前処理を施してから第１色空間変換部８３へ供給する。
第１色空間変換部８３は、前処理部８２から供給されるＲＧＢのラスタイメージを所定の行列関数に入力することより、Ｌ*ａ*ｂ*表色系のラスタイメージを取得して濃度補正部８４へ供給する。

濃度補正部８４は、冒頭に記した濃度補正処理を司るモジュールであり、第１色空間変換部８３より供給されるラスタイメージの主走査ラインを成す各画素アドレス毎の濃度を濃度補正パラメータメモリ８５の記憶内容を基に補正して第２色空間変換部８６へ供給する。濃度補正パラメータメモリ８５は、濃度補正パラメータをルックアップテーブル（以下、「ＬＵＴ」と呼ぶ）として格納する。濃度補正パラメータは、画像信号の濃度補正時に作用させる係数を決定付けるパラメータである。

濃度補正パラメータメモリ８５は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各々の単色トナー像の形成時に参照する単色用濃度補正パラメータのＬＵＴを格納する領域と、それらを重ね合わせる混色トナー像の形成時に参照する混色用濃度補正パラメータのＬＵＴを格納する領域とに分かれている。単色用濃度補正パラメータのＬＵＴと別に混色用濃度補正パラメータのＬＵＴを設けているのは以下の理由による。一枚の用紙に混色トナー像を形成する場合、ある画像形成エンジン５０が形成したトナー像にその後段の画像形成エンジン５０に別のトナー像を上書きさせるプロセスが実行されることになり、その上書き時に前段の画像形成エンジン５０が形成したトナーの一部が毀損される、いわゆるリトランスファが発生する。よって、そのリトランスファによるトナーの毀損量を考慮した濃度補正パラメータを単色用とは別に準備しておく必要がある。このような事情から、ＹＭＣＫの各色の組み合わせの全てに対応する混色用濃度補正パラメータのＬＵＴを単色用濃度補正パラメータのＬＵＴとは別に準備しておかねばならないのである。また、各ＬＵＴの各々は、主走査ラインの画素アドレスと濃度値とに応じて参照フィールドが一意に特定され得るようなマトリクス構造を成しており、濃度補正部８４は、自身に供給されるラスタイメージから順次特定する注目画素の画素アドレスとその補正前の濃度値をキーにすることで、作用させるべき濃度補正パラメータを容易にサーチ可能である。

第２色空間変換部８６は、濃度補正処理を経て濃度補正部８４から供給されるラスタイメージを所定の行列関数に入力することにより、ＹＭＣＫ表色系のラスタイメージを取得し、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色の画像信号として選択部８９へ供給する。
選択部８９は、後述するテストパターン発生部９０からの画像信号の供給がない間は、第２色空間変換部８６より供給される画像信号を各色の画像形成エンジン５０に供給する一方、同部９０から画像信号が供給されると、その画像信号を画像形成エンジン５０へ供給する。画像形成エンジン５０は、各々に供給された画像信号に応じたトナー像を用紙搬送路４０上の用紙の面に形成する。この形成の手順については上述した。

アライメント調整部８７は、冒頭に記したアライメント調整処理を司るモジュールであり、アライメント調整パラメータメモリ８８の記憶内容に応じたアライメント調整信号を第２色空間変換部８６から選択部８９への画像信号の供給に合わせて各画像形成エンジン５０へ供給する。アライメント調整パラメータメモリ８８は、アライメント調整パラメータを記憶する。アライメント調整パラメータは、画像形成エンジン５０の露光部のレーザダイオードの照射タイミングのオフセット量を決定付けるパラメータである。上述したように、レーザダイオードによるレーザ光の照射タイミングは、ｆθレンズの端部の走査基準位置センサの支援を受けて調整される。よって、走査基準位置センサをビーム光が透過した時から走査開始までのクロックカウント数を短くするオフセット信号を供給すればトナー像の形成位置は主走査ラインの先端側に移動する一方、走査開始までのクロックカウント数を長くするオフセット信号を供給すればトナー像の形成位置は主走査ラインの後端側に移動することになる。このアライメント調整処理は従来技術の範疇に属するため、ここでは、更なる詳細な説明を割愛する。

テストパターン発生部９０は、画像形成エンジン５０による画像形成の出力枚数が予め設定された数に達するたびに、両メモリ８５及び８８のパラメータを更新させるべくテストパターンの画像信号を発生して選択部８９へ供給する。
図５は、テストパターンを示す図である。図に示すように、テストパターンは、単色用濃度補正パラメータとアライメント調整用パラメータの更新に用いる１次色テストパターンと、混色用濃度補正パラメータの更新に用いる２次３次色テストパターンに分かれている。

１次色テストパターンは、各々が、副走査方向に一定の幅を持つ、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各濃度の単色パッチを副走査方向に並べたものである。そして、各パッチの左右両端の外側には数ミリ程度の余白が設けられ、その余白にはアライメント位置検出用のラダー９９が記されている。各パッチは、複数の濃度のものを離散的に配置するとよい。例えば、１つの色の濃度をその最高値から最低値までの百分率スケールにあてはめた値である網点面積率（Cin）で示した場合、３０％と６０％の網点面積率のパッチを各色毎に配置すること
が望ましい。また、各パッチの副走査方向の幅とパッチの数はトレードオフの関係にあるため、各パッチの副走査方向の幅は、読取機構７０におけるＳ／Ｎと副走査方向むらのレベルに応じて適宜設計されることが望ましい。
一方、２次３次色テストパターンは、各々が、副走査方向に一定の幅を持つ、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色の重ね合わせからなる混色パッチを副走査方向に並べたものである。

図４において、センサ制御部９１は、読取機構７０の駆動内容を決定付ける信号である照射信号とシフト信号を読取機構７０へ供給する。また、検出内容解析部９２は、読取機構７０からテストパターンの読取内容を示す検出濃度信号の供給を受け、その検出濃度信号が示す検出内容を解析した結果を基に両メモリ８５及び８８のパラメータを書き換える。
このセンサ制御部９１と読取内容解析部９２の両部は、テストパターン発生部９０によって発生されたテストパターンの画像信号が選択部８９を経由して画像形成エンジン５０へ供給されたときに動作する。

図６は、テストパターン発生部９０、センサ制御部９１、及び読取内容解析部９２により実行される本実施形態に特徴的な処理を示すフローチャートである。
図に示す一連の処理は、画像形成エンジン５０による画像形成の出力枚数が予め設定された数に達したことトリガーとして開始される。

図において、テストパターン発生部９０は、１次色テストパターンの画像信号を発生し、選択部８９を介して各画像形成エンジン５０に供給する（Ｓ１００）。各画像形成エンジン５０へ画像信号が供給されると、それらの各画像形成エンジン５０は、帯電、露光、現像、転写という一連の画像形成プロセスに従って駆動することにより、用紙搬送路４０上を搬送されてくる用紙の面へ１次色テストパターンのトナー像を形成し、その用紙は定着機構６０による定着プロセスを経た後に読取機構７０に向けて搬送される。そして、トナー像の定着された用紙の先端が読取機構７０のトリガー用センサ７１まで到達したことを同センサ７１が検知すると、そのことを示す検知信号がコントローラ８０のセンサ制御部９１へ供給される。

検知信号の供給を受けたセンサ制御部９１は、１次色テストパターン読取モード用として予め設定された周波数のシフト信号と照射信号とを読取機構７０へ供給することにより、用紙上の１次色テストパターンのトナー像を読取機構７０に読み取らせる（Ｓ１１０）。
このステップ１１０について具体的に説明する。まず、センサ制御部９１に内蔵されるメモリには、１次色と２次３次色の両テストパターンのトナー像を形成する用紙の上端からパッチまでの余白の副走査方向幅とそれら各パッチ自体の副走査方向幅をそれぞれ示すサイズ情報、及び両テストパターンにて出現するパッチのトナー色の順番を示す色順情報が格納されている。そして、センサ制御部９１は、トリガー用センサ７１から供給される検知信号と自身のメモリに格納されたサイズ情報とを基に用紙の一番上の単色パッチの上端が読取機構７０のセンサアレイ７２に到達する時間を測り、その上端がセンサアレイ７２に到達した時に、１次色テストパターン読取モード用として予め設定された周波数のシフト信号と照射信号の供給を開始する。

この１次色テストパターン読取モード用のシフト信号と照射信号の周波数の関係について、図７を参照して更に説明する。図７は、１次色テストパターン読取モード用のシフト信号と照射信号の波形の一例を示すタイミングチャートである。
図において、シフト信号が読取機構７０のシフトゲート７６へ供給されている間はＣＣＤＳＨがＨｉｇｈとなり、レッドの光の照射を指示する照射信号がＬＥＤ７３に供給されている間はＬＥＤＲがＨｉｇｈとなる。同様に、グリーンの光の照射を指示する照射信号がＬＥＤ７３に供給されている間はＬＥＤＧがＨｉｇｈとなり、ブルーの光の照射を指示する照射信号がＬＥＤ７３に供給されている間はＬＥＤＢがＨｉｇｈとなる。

図のＣＣＤＳＨが示す１次色テストパターン読取モード用のシフト信号の周波数は、センサアレイ７２のアナログシフトレジスタ７７へシリアル転送された全電荷が出力バッファ７８へ転送される周期で１（秒）を割った周波数と一致する。つまり、アナログシフトレジスタ７７へシリアル転送された全電荷が出力バッファ７８へ転送し終わるタイミングと合わせて新たなシフト信号がシフトゲート７６へ供給される。

一方、図のＬＥＤＲ、ＬＥＤＧ、ＬＥＤＢが示す１次色テストパターン読取モード用の照射信号の周波数は、パッチ１つ分の副走査方向幅の読取がなされる周期で１（秒）を割った周波数と一致する。つまり、主走査ラインの読取をパッチ１つ分の副走査方向幅だけ連続して行ったタイミングと合わせて新たな照射信号がＬＥＤ７３へ供給される。更に、この照射信号の指示に従って照射される光の種類は、センサ制御部９１のメモリに格納された順番情報が示すトナー色の補色となるように順次切り替えられる。図７を参照してこれを具体的に説明すると、図の例では、まず、ＬＥＤＲがＨｉｇｈになり、その状態でシフト信号が１０回供給されると、ＬＥＤＲがＬｏｗになる代わりにＬＥＤＧがＨｉｇｈに遷移している。更に、その状態でシフト信号が１０回供給されると、今度はＬＥＤＧがＬｏｗになる代わりにＬＥＤＢがＨｉｇｈに遷移している。これは、Ｒの補色であるＣの単色パッチ、Ｇの補色であるＭの単色パッチ、Ｂの補色であるＹの単色パッチがこの順番で１次色テストパターンに記されており、しかも、それら各々のパッチの副走査方向幅が主走査ライン１０個分に相当していることを示している。上述したように、センサ制御部９１のメモリには、サイズ情報と色順情報とが格納されているので、制御部９１は、それらの情報を基にシフト信号と照射信号の周波数や照射信号により照射を指示する光の種別のローテーションを好適に制御することが可能である。

図６の説明に戻る。ステップ１１０にてシフト信号と照射信号の供給を受けて駆動した読取機構７０からその読取内容を示す検出濃度信号がコントローラ８０の前処理部８２へ供給されると、前処理部８２は、その検出濃度信号が示すラスタイメージに前処理を施してから読取内容解析部９２へ供給する（Ｓ１２０）。

読取内容解析部９２は、前処理部８２から供給されるラスタイメージを解析した結果を基に両メモリ８５及び８８のアライメント調整パラメータと単色用濃度補正パラメータを書き換える（Ｓ１３０）。
このステップ１３０について具体的に説明する。
まず、読取内容解析部９２は、前処理部８２から供給されるラスタイメージからパッチの両側のラダー９９に相当する画素の形成位置を特定し、特定した形成位置とラダー９９の理想形成位置の偏差を吸収するオフセット量を算出する。そして、算出したオフセット量を示す値を新たなアライメント調整パラメータとしてアライメント調整パラメータメモリ８８に格納する。更に、読取内容解析部９２は、前処理部８２から供給されるラスタイメージが示す主走査ラインの画素アドレス毎の濃度値を各単色パッチの副走査方向の幅に相当する画素の纏まり毎に平均化することにより、パッチの主走査ラインの画素アドレス毎の濃度の代表値を求める。そして、求めた各代表値とそれら各画素アドレスの濃度の理想値の偏差の逆特性となる値を新たな単色用濃度補正パラメータとして濃度補正パラメータメモリ８５に格納する。

続いて、テストパターン発生部９０は、２次３次色テストパターンの画像信号を発生し、選択部８９を介して各画像形成エンジン５０に供給する（Ｓ１４０）。
各画像形成エンジン５０へ画像信号が供給されると、それらの各画像形成エンジン５０は、帯電、露光、現像、転写という一連の画像形成プロセスに従って駆動することにより、用紙搬送路４０上を搬送されてくる用紙の面へ２次３次色テストパターンのトナー像を形成し、その用紙は定着機構６０による定着プロセスを経た後に読取機構７０に向けて搬送される。そして、トナー像の定着された用紙の先端が読取機構７０のトリガー用センサ７１まで到達したことを同センサ７１が検知すると、そのことを示す検知信号がコントローラ８０のセンサ制御部９１へ供給される。

検知信号の供給を受けたセンサ制御部９１は、２次３次色テストパターン読取モード用として予め設定された周波数のシフト信号と照射信号とを読取機構７０へ供給することにより、用紙上の２次３次色テストパターンのトナー像を読取機構７０に読み取らせる（Ｓ１５０）。
このステップ１５０について具体的に説明する。１次色と２次３次色の両テストパターンのトナー像を形成する用紙の上端からパッチまでの余白の副走査方向幅とそれら各パッチ自体の副走査方向幅をそれぞれ示すサイズ情報、及び両テストパターンにて出現するパッチのトナー色の順番を示す色順情報がセンサ制御部９１のメモリに格納されていることは上述した。そして、センサ制御部９１は、トリガー用センサ７１から供給される検知信号と自身のメモリに格納されたサイズ情報を基に用紙の一番上の混色パッチの上端が読取機構７０のセンサアレイ７２に到達する時間を測り、その上端がセンサアレイ７２に到達した時に、２次３次色テストパターン読取モード用として予め設定された周波数のシフト信号と照射信号の供給を開始する。

この２次３次色テストパターン読取モード用のシフト信号と照射信号の周波数の関係について、図８を参照して更に説明する。図８は、２次３次色テストパターン読取モード用のシフト信号と照射信号の波形の一例を示すタイミングチャートであり、ＣＣＤＳＨ、ＬＥＤＲ、ＬＥＤＧ、ＬＥＤＢの各波形の意義は図７と同様である。但し、ＬＥＤＲ、ＬＥＤＧ、ＬＥＤＢに示される信号と図７に示すそれらの信号の周波数の相違を比較する都合上、図７よりも時間軸のスケールを狭めてある。

図８のＣＣＤＳＨが示す２次３次色テストパターン読取モード用のシフト信号の周波数は、図７のＣＣＤＳＨが示す１次色テストパターン読取モード用のシフト信号と同様に、センサアレイ７２のアナログシフトレジスタ７７へシリアル転送された全電荷が出力バッファ７８へ転送される周期で１（秒）を割った周波数と一致する。
一方、図８の２次３次色テストパターン読取モード用におけるＬＥＤＲ、ＬＥＤＧ、ＬＥＤＢの照射信号の周波数の各々は、シフト信号の３分の１の周波数と一致する。また、この照射信号の指示に従って照射される光の種類は、センサ制御部９１のメモリに格納された順番情報に依存することなく、Ｒ→Ｇ→Ｂのローテーションで順次切り替えられる。図８を参照してこれを具体的に説明すると、図の例では、シフト信号が１回供給されるたびに、ＬＥＤＧ、ＬＥＤＧ、ＬＥＤＢがこの順番でＬｏｗからＨｉｇｈに遷移しており、いわゆるＲＧＢ線順次の読込がなされていることが分かる。

ステップ１５０にてシフト信号と照射信号の供給を受けて駆動した読取機構７０からその読取内容を示す検出濃度信号がコントローラ８０の前処理部８２へ供給されると、前処理部８２は、その濃度検出信号が示すラスタイメージに前処理を施してから読取内容解析部９２へ供給する（Ｓ１６０）。

読取内容解析部９２は、前処理部８２から供給されるラスタイメージを解析した結果を基に混色用濃度補正パラメータを書き換える（Ｓ１７０）。
このステップ１７０について具体的に説明する。
まず、読取内容解析部９２は、前処理部８２から供給されるラスタイメージが示す主走査ラインの各画素アドレスの濃度値を、副走査方向に隣接する３つの画素毎に取り纏めてグループ化する。図８を参照して説明したように、２次３次色テストパターン読取モードにおいては読取機構７０のセンサアレイ７２がＲＧＢ線順次の読み取りを行うので、その読取機構７０から供給される検出濃度信号のラスタイメージは、主走査ライン１つ分の各画素アドレスの濃度値を示す濃度値信号を、Ｒ、Ｇ、Ｂの順番で連続させたものとなっている。よって、副走査方向に隣接する３つの画素の濃度値をグループ化して１つの画素として取り扱うことは、グループ化された画素の各々の濃度値をＲ、Ｇ、Ｂの３つのメトリクスによって特定し得る一方、その解像度が１／３に低下することを意味する。

続いて、読取内容解析部９２は、グループ化した画素のＲ、Ｇ、Ｂの各濃度値の各々を各混色パッチの副走査方向の幅に相当する画素の纏まり毎に平均化することにより、混色パッチの主走査ラインの画素アドレス毎の濃度のＲ、Ｇ、Ｂの各メトリクス毎の代表値を求める。そして、求めた各代表値とそれら各画素アドレスのＲ、Ｇ、Ｂの各濃度の理想値の偏差の逆特性となる値を新たな混色用濃度補正パラメータとして濃度補正パラメータメモリ８５に格納する。

以上説明した本実施形態では、コントローラ８０のセンサ制御部９１が、読取機構７０のセンサアレイ７２とシフトゲート７６の駆動内容を決定付けるシフト信号及び照射信号の周波数を、その読取機構７０に読み込ませるテストパターンの種類に応じて切り替えられるようになっている。そして、階調性よりも解像度が重要視される１次色テストパターンの読込を行わせるときは、パッチ１つ分の副走査方向幅が読取がなされる周期で１（秒）を割った周波数の照射信号をシフトゲート７６に供給する一方、解像度よりも階調性が重要視される２次３次色テストパターンの読込を行わせるときは、シフト信号の３分の１の周波数の照射信号をシフトゲート７６に供給する。このように、異なる周波数の照射信号を１つのセンサアレイ７２に供給してその駆動内容を切り替えることにより、アライメント調整用パラメータ、単色用濃度補正パラメータ、及び混色用濃度補正パラメータの更新に最も好適な解像度及び階調整のセンシング結果を得ることができる。

（他の実施形態）
本願発明は、種々の変形実施が可能である。
上記実施形態において、照射信号とシフト信号の供給源であるセンサ制御部９１はコントローラ８０に内蔵されていたが、このセンサ制御部９１を読取機構７０の一部として搭載させてもよい。

上記実施形態では、各画像形成エンジン５０の前段に設けられた濃度補正部８４による信号処理によって濃度補正を実現したが、濃度補正の実現手法はこれに限らない。例えば、画像形成エンジン５０に内蔵される露光部の露光時間長を決定付けるパルス信号のパルス幅を濃度補正パラメータに基づいて変調するいわゆるパルス幅変調方式を採用してもよいし、露光部にて照射されるビーム光の輝度を制御するようにしてもよい。

また、上記実施形態において、アライメント調整部８７は、露光部のレーザダイオードの照射タイミングのオフセットを制御することによりトナー像の形成位置のアライメント調整を行っていたが、アライメント調整の手法はこれに限らない。例えば、画像形成エンジン５０の前段に設けたモジュールの信号処理によってアライメント調整を行ってもよい。

上記実施形態において、Ｋのパッチの読取を行わせる際は、読取機構７０のＬＥＤにＲＧＢの各色の光を同時に照射させてもよいし、ＲＧＢのうちでＬに対する感度が最も良好なＧの光を照射させてもよい。

画像形成装置のハードウェア概略構成図である。 読取機構を示す図である。 センサアレイを示す図である。 コントローラの内部構成図である。 テストパターンを示す図である。 実施形態の処理を示すフローチャートである。 シフト信号と照射信号の周波数の関係を示す図である。 シフト信号と照射信号の周波数の関係を示す図である。

符号の説明

１０…ＵＩ、２０…通信インターフェース、３０…用紙トレイ、４０…用紙搬送路、５０…画像形成エンジン、６０…定着機構、７０…読取機構、７１…トリガー用センサ、７２…センサアレイ、７３…ＬＥＤ、７４…セルフォックレンズ、７５…フォトダイオード列、７６…シフトゲート、７７…アナログシフトレジスタ、７８…出力バッファ、７９…出力端子、８０…コントローラ、８１…ジョブ解釈部、８２…前処理部、８４…濃度補正部、８５…濃度補正パラメータメモリ、８７…アライメント調整部、８８…アライメント調整パラメータメモリ、８９…選択部、９０…テストパターン発生部、９１…センサ制御部、９２…読取内容解析部

Claims (9)

1. 複数色の重ね合わせからなる混色パッチが並べられた第１のテストパターンの画像信号と複数色の各色の単色パッチが並べられるとともに各単色パッチの外側にラダーが記された第２のテストパターンの画像信号を発生する発生手段と、
   前記発生手段が発生した画像信号に応じて第１のテストパターンと第２のテストパターンの像を形成する画像形成エンジンと、
   波長を異にする光を前記形成された像に向けて順次照射する手段であって、光の切り替えを指示する照射信号が自身に供給されるたびに照射する光の種類を切り替える照射手段と、
   前記形成された像に向けて前記照射手段が照射した光の反射光を光電変換して得た電荷を蓄積し、蓄積内容の転送を指示するシフト信号が自身に供給されるたびにそれまで蓄積した電荷を示す受光量信号を転送する光電変換手段と、
   予め定められた周波数の前記シフト信号を発生して前記光電変換手段へ供給するシフト信号発生手段と、
   第１のテストパターンの画像信号の像に向けて照射した光の反射光を前記光電変換手段に光電変換させる第１の読取モードのとき、前記照射信号を前記シフト信号と同期させて発生して前記照射手段へ供給する一方、第２のテストパターンの画像信号の像に向けて照射した光の反射光を前記光電変換手段に光電変換させる第２の読取モードのとき、照射される光の種類が当該光が照射される領域の色の補色となるような周期で前記照射信号を発生して前記照射手段へ供給する照射信号発生手段と、
   前記第１の読取モードにおいて前記光電変換手段が転送する受光量信号から算出される濃度値を前記光の種類の数ずつ纏めた単位で解析し、該解析結果を基に前記画像形成エンジンに形成させる像の混色の濃度を補正するための混色用濃度補正パラメータを生成するとともに、
   前記第２の読取モードにおいて前記光電変換手段が転送する受光量信号から算出される濃度値を基に、前記画像形成エンジンに形成させる像の単色の濃度を補正するための単色用濃度補正パラメータを生成する濃度補正パラメータ取得手段と、
   前記第２の読取モードにおいて前記光電変換手段が転送する受光量信号から算出される濃度値を基に、前記ラダーの位置を特定することで前記画像形成エンジンに形成させる像のアライメントを調整するためのアライメント調整パラメータを生成するアライメント調整パラメータ取得手段と
   を備えた画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記照射手段は、
   各々が、レッド、グリーン、ブルーの波長に相当する３種類の光を順次照射する
   画像形成装置。
3. 請求項２に記載の画像形成装置において、
   前記第１のテストパターンの画像信号は、
   各々が、イエロー、マゼンタ、サイアン、ブラックの各色の重ね合わせからなる混色パッチを副走査方向に並べた画像の画像信号であり、
   前記第２のテストパターンの画像信号は、
   各々が、イエロー、マゼンタ、サイアン、ブラックの各色からなる単色パッチを副走査方向に並べた画像の画像信号である
   画像形成装置。
4. 請求項３に記載の画像形成装置において、
   前記シフト信号の周波数は、
   単色パッチ１つ分の像へ照射した光の反射光を光電変換して得た電荷が蓄積し終わるタイミングの到来に合わせて前記照射手段へ新たな照射信号が供給されることとなる周波数である
   画像形成装置。
5. 請求項４に記載の画像形成装置において、
   前記照射手段は、ＬＥＤである
   ことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５に記載の画像形成装置において、
   前記画像形成エンジンは、
   画像信号に応じた像を所定の画像形成プロセスに従って記録材に形成し、
   前記光電変換手段は、
   前記画像形成プロセスを経て記録材に形成された像に向けて前記照射手段が照射した光の反射光を光電変換する
   画像形成装置。
7. 請求項６に記載の画像形成装置において、
   外部装置から画像信号の入力を受け付け、受け付けた画像信号を前記画像形成エンジンへ供給する受付手段と、
   前記受付手段から供給される画像信号に応じて前記画像形成エンジンが記録材に形成する像の濃度を前記濃度補正パラメータ取得手段が取得した濃度補正パラメータに基づいて補正する濃度補正手段と、
   前記受付手段から供給される画像信号に応じて前記画像形成エンジンが記録材に形成する像のアライメントを前記アライメント調整パラメータ取得手段が取得したアライメント調整パラメータに基づいて調整するアライメント調整手段と
   を更に備えた画像形成装置。
8. 請求項７に記載の画像形成装置において、
   前記濃度補正手段は、
   前記受付手段から前記画像形成エンジンへ供給する画像信号へ前記濃度補正パラメータに基づいた所定の信号処理を施す手段、
   前記画像形成エンジンに内蔵される露光部の露光時間長を決定付けるパルス信号のパルス幅を前記濃度補正パラメータに基づいて変調する手段、
   前記画像形成エンジンに内蔵される露光部の露光輝度を前記濃度補正パラメータに基づいて制御する手段
   のいずれか１つの手段を有する
   画像形成装置。
9. 請求項７又は８に記載の画像形成装置において、
   前記アライメント調整手段は、
   前記画像形成エンジンに内蔵される露光部の露光タイミングのオフセットを前記アライメント調整パラメータに基づいて制御する手段
   を有する画像形成装置。

Images