JP5060174B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、高解像度で、かつ、高いドット再現性が要求される画像を形成する画像形成装置に関する。

近年、複写機やプリンタ等の画像形成装置において、ＱＲコード（株式会社デンソーウェーブの登録商標）等の２次元バーコードの画像を含む原稿のコピーや、画像形成の制限などさまざまな要望がある。限られたサイズで且つ情報量の多い二次元バーコードの形成には、非常に高解像度で、かつ、高いドット再現性を実現する高精度な画像形成が必要となる。

特許文献１は、感光体ドラムに形成された現像剤像の濃度を測定し、階調性や現像剤劣化度を検知する画像形成装置を示している。特許文献２は、ＱＲコードの一部が欠けても修復可能な機能を設け、一部の再現性が悪くとも読み取り可能とする情報記録媒体を示している。特許文献３は、記憶装置に保存された原稿の読取情報と、出力物の読取情報とを比較して、一致するように画像形成に使用されるパラメータを調整する画像形成装置を示している。このように、画像形成装置において、高精度な画像形成を実現するための様々な方法が提案されている。
特開２００５−２４９８７３号公報 特開２００４−３４２０４９号公報 特開平０３−２３３５７６号公報

しかしながら、上述した画像形成装置及び情報記録媒体においては、以下に記載する多くの問題がある。例えば、特許文献１に記載の画像形成装置では、画像形成におけるパラメータを調整するために、形成された画像の濃度の検出が重要視されている。しかし、二次元バーコードの画像を形成する上でもっとも重要となるドット屈曲部の再現性やエッジ効果の検出精度が低いという問題がある。なお、ドット屈曲部とは、二次元バーコードを構成する画素同士で９０度の形状を成している部分のことである。また、エッジ効果とはライン状の画像のエッジ部分にトナーが多く付着することである。特許文献２に記載の情報記録媒体では、暗号化したＱＲコードの一部の領域にデータを修復するための情報を取り入れるため、コード化可能な情報量が低下し、ユーザが満足する量の情報を暗号化することができなくなるという問題がある。特許文献３に記載の画像形成装置では、原稿画像を記録材に複写し、それを読み取るので、処理に時間がかかり、かつ、記録材を消費するという問題がある。さらに、複写された記録材を読取装置へ移動させるためユーザに手間を取らせるという問題がある。また、原稿画像を複写したものを読み取る場合、耐久等でドット再現性が低下すると、複写を行った画像形成装置の正確な特性を把握することができなくなる。さらに、原稿画像を複写したものを読み取る場合、読取装置による読取特性を含んでしまい、画像形成装置自体の特性を把握する精度が低下してしまう。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、二次元バーコード等の画像を構成する特有の形状の画像を精度良く形成する画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため請求項１に記載の画像形成装置は、二次元バーコードを形成する画像形成装置であって、像担持体上に画像を形成する画像形成部と、前記二次元バーコードの一部を構成する特有の形状を有する特有形状画像の形状と、前記特有形状画像の面積とが記憶されている記憶部と、前記記憶部に記憶されている前記特有形状画像を複数並べた測定用パターン画像を、前記画像形成部によって前記像担持体上に形成させる制御部と、前記測定用パターン画像の濃度を検出する濃度検出部と、前記濃度検出部により検出される前記測定用パターン画像の濃度に応じて決定される前記特有形状画像の面積と、前記記憶部に記憶されている前記特有形状画像の面積とに基づいて、前記特有形状画像の形状と前記記憶部に記憶されている前記特有形状画像の形状との差異を決定する決定部と、前記決定部により決定される前記差異を補正するように、前記特有形状画像を形成するための画像形成条件を調整する調整部と、を有することを特徴とする。

本発明は、二次元バーコード等の画像を構成する特有の形状の画像を精度良く形成する画像形成装置を提供できる。

以下、本発明に係る実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の実施の形態は特許請求の範囲に記載された発明を限定するものでなく、また本実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。また、本発明は、一適用例として、電子写真方式の画像形成装置によって実現される。しかしながら、本発明は、インクジェットプリンタ等、他の画像印刷方式を採用した画像形成装置によって実現されてもよい。

本発明は、例えば二次元バーコード（例えばＱＲコード）を表わす画像を精度良く形成するために、二次元バーコードの一部を構成する特有の形状を有する複数種類の特有形状画像（以下、パッチ画像と称す。）を用いて、画像形成の精度を向上させる調整処理を行う。調整処理は、同一種類のパッチ画像を１つ以上有する測定用パターン画像（以下、パッチパターンと称す。）を像担持体である感光体ドラムに形成し、感光体ドラムに形成された現像剤像の濃度を検出する。また、調整処理は、検出した濃度と、画像形成に用いられた画像データとを用いて、形状、位置及び面積における理論値からの差異を決定する。さらに、調整処理は、決定された差異の情報から二次元バーコードを形成するための画像データを補正する。これにより、本発明の画像形成装置は、特有の形状の画像から構成される二次元バーコードであっても精度良く形成することが可能である。

［第１の実施形態］
以下では、図１乃至図１５を参照して第１の実施形態について説明する。ここでは、本発明に関する主要な要素についてのみ説明を記載する。

＜画像形成装置＞
図１は、第１の実施形態におけるる画像形成装置の一部を示す断面図である。ここでは、画像形成装置１００について、主に本発明に関する部分についての説明を記載する。

画像形成装置１００は、像担持体である感光体ドラム１０１、一次帯電器１０２、現像剤担持体である現像装置１０３、トナー補給容器１１０、転写前帯電器１０４、クリーニング装置１０９及び露光部として露光装置１１３を含む。さらに、画像形成装置１００は、濃度検出センサ１０５、１０７、中間転写体である中間転写ベルト１０６及び定着装置１０８を含む。これらの各装置は、画像形成部として、記録材に画像を形成する際に駆動される。

感光体ドラム１０１は、図１に示す矢印の方向（時計回り）に所定の周速（例えば、４５０ｍｍ／ｓｅｃ）で回転される。画像形成の際、まず、感光体ドラム１０１には、露光装置１１３によって静電潜像が形成される。その後、静電潜像は、現像装置１０３によって現像化される。さらに、現像化されたトナー像（現像剤像）は、中間転写ベルト１０６に転写位置１１１で一次転写される。一次帯電器１０２は、静電潜像を形成する際に感光体ドラム１０１の表面に電位を付与する。例えば、一次帯電器１０２は、感光体ドラム１０１の表面を＋５００Ｖに帯電する。その後、露光装置１１３は、形成する画像のデータ（画像信号）に従って露光することにより、感光体ドラム１０１の表面に静電潜像を形成する。なお、露光装置１１３は、例えば、解像度１２００ｄｐｉで露光する。現像装置１０３は、感光体ドラム１０１に形成された静電潜像をトナーで現像化する。本実施形態による画像形成装置１００は、ジャンピング現像法といわれる現像方法を用いる。現像装置１０３及び静電潜像を現像化する詳細な説明については、図２及び図３を参照して後述する。

転写前帯電器１０４は、感光体ドラム１０１に形成されたトナー像の表面に電荷を付与する。これにより、転写位置１１１で中間転写ベルト１０６にトナーが引き寄せられる力を強める働きがある。即ち、トナー像が感光体ドラム１０１から分離しやすくなる。その後、感光体ドラム１０１に形成されたトナー像は、転写位置１１１で中間転写ベルト１０６に一次転写される。また、クリーニング装置１０９は、トナー像が中間転写ベルト１０６に転写された後に、感光体ドラム１０１の表面に残留している残トナーを除去して回収する。

さらに、中間転写ベルト１０６に転写されたトナー像は、転写位置１１２で記録材Ｐに二次転写される。この二次転写のタイミングに合わせて、記録材Ｐが転写位置１１２へ搬送される。トナー像が転写された記録材Ｐは、定着装置１０８に搬送される。定着装置１０８は、記録材Ｐに転写されたトナー像を当該記録材Ｐに定着させる。定着装置１０８は、定着ローラ８ａ及び加圧ローラ８ｂの間の定着ニップ部においてトナー像を加熱及び加圧して熱定着した後に、機外へ排出する。

トナー補給容器１１０は、現像装置１０３の上部に設けられており、収納するトナー１０３ｈを現像装置１０３に補給する。トナー補給容器１１０は、現像装置１０３へトナー１０３ｈを補給するためのマグローラ１１０ａを含む。トナー量検知センサによって現像時に現像容器１０３ｃ内のトナー量が所定量より減少したと検知されると、マグローラ１１０ａが回転して現像容器１０３ｃ内に収納しているトナー１０３ｈを現像装置１０３へ補給する。具体的には、トナー補給容器１１０内のトナー１０３ｈがマグローラ１１０ａの表面に引き付けられる。次に、マグローラ１１０ａが回転して、当該マグローラ１１０ａの表面に担持された一定量のトナー１０３ｈを、現像容器１０３ｃ内へ落下させる。このようにして、現像装置１０３には、トナー１０３ｈが補給される。

本実施形態で用いるトナー（磁性一成分トナー）１０３ｈは、重量平均粒径が５．０〜９．０μｍであるネガトナーとなる。さらに、トナー１０３ｈは、少なくともスチレンアクリル樹脂またはポリエステル樹脂の何れか一方の樹脂を含む。また、トナー１０３ｈは、外添剤として０．２〜４．０％（重量％）のＳｉＯ２を含む。

濃度検出センサ１０５は、感光体ドラム１０１の近傍に配置され、当該感光体ドラム１０１に形成されたトナー像の濃度を検出するために用いられる。具体的な濃度の検出方法については、図１０を用いて後述する。また、濃度検出センサ１０７は、濃度検出センサ１０５と同様の構成であって、中間転写ベルト１０６の近傍に配置され、当該中間転写ベルト１０６に転写されたトナー像の濃度を検知するために用いられる。これらの濃度検出センサ１０５、１０７は、感光体ドラム１０１、中間転写ベルト１０６に形成されたパッチパターン（トナーパッチ）の濃度を検出するために用いられ、調整処理を行うために必要となる。なお、パッチパターンについての詳細は後述する。また、濃度検出センサ１０５、１０７は、調整処理を行うために少なくとも何れか一方が配置されればよい。なお、本実施形態においては、濃度検出センサ１０５を用いて調整処理を行う。

以下では、図２及び図３を参照して、現像装置１０３及び静電潜像を現像化する方法について説明する。図２は、第１の実施形態における感光体ドラム及び現像装置の拡大図である。図３は、現像バイアスに含まれる交流バイアスを示す図である。

現像装置１０３は、現像剤担持体１０３ａ、現像容器１０３ｃ、層厚規制ブレード１０３ｄ、トナー攪拌部材１０３ｅ、１０３ｆ、固定マグネットロール１０３ｇ及びトナー１０３ｈを含む。図２に示すように、現像剤担持体１０３ａは、現像容器１０３ｃの開口部に感光体ドラム１０１と対向して、矢印方向に回転自在に配置される。また、図示していないが、感光体ドラム１０１の回転方向に沿って複数の現像剤担持体１０３ａが配置されている。現像剤担持体１０３ａは、感光体ドラム１０１の回転速度に対して１００〜２００％の速度で回転する。また、現像位置での現像剤担持体１０３ａと感光体ドラム１０１との間の隙間は、１００〜４００μｍである。

現像容器１０３ｃは、内部にトナー１０３ｈを収容する。トナー攪拌部材１０３ｅ、１０３ｆは、現像容器１０３ｃ内のトナー１０３ｈを攪拌して各現像剤担持体１０３ａに搬送する。また、現像装置１０３は、現像容器１０３ｃ内のトナー量を検知する図示しないトナー量検知センサを有する。固定マグネットロール１０３ｇは、各現像剤担持体１０３ａにそれぞれ固定配置される。固定マグネットロール１０３ｇには、磁場パターンを有する各磁極（Ｎ１、Ｎ２、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）が配置される。層厚規制ブレード１０３ｄは、固定マグネットロール１０３ｇの磁力によって現像剤担持体１０３ａ上に担持されるトナー１０３ｈのコート厚を規制する。

感光体ドラム１０１に形成された静電潜像を形成する場合、まず、現像剤担持体１０３ａには、現像バイアス電源から＋３００Ｖの直流バイアスと交流バイアスとを重畳した現像バイアスが印加される。ここで、印加された現像バイアスは、感光体ドラム１０１に形成された静電潜像の現像部位の帯電極性と同極性となる。また、現像装置１０３は、感光体ドラム１０１の帯電極性と逆極性にトナー１０３ｈを帯電させて、現像剤担持体１０３ａに付着させる。これにより、トナー１０３ｈは、感光体ドラム１０１側に飛翔して静電潜像を現像化する。このような方法は、ジャンピング現像法といわれている。なお、本実施形態による交流バイアスとは、図３に示すようなピーク間電圧（Ｖｐｐ）が９００〜２０００Ｖ、周波数が１．０〜４．０ｋＨｚの矩形波を示す。しかしながら、本実施形態では、矩形波を用いるが、トナーの種類、感光体ドラム、潜像方式等に応じた形状の波形を使用してもよい。

＜画像形成装置の制御＞
次に図４を参照して、画像形成装置１００の制御について説明する。図４は、第１の実施形態における画像形成装置の制御ブロックを示す図である。なお、ここでは、本発明に関する制御ブロックについてのみ説明を記載する。すなわち、画像形成装置１００は、以下で説明する以外の制御ブロックを含んでもよい。

画像形成装置１００は、コントローラ４０１及び原稿を読み取る読取部４０３を含む。読取部４０３は、原稿の表面に光をあてて反射した光量をＣＣＤ４２４で読み取り、ＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の各信号を出力する。例えば、本実施形態において、読取部４０３は、調整処理を実行するため、パッチパターンを形成する前に記録材に形成された二次元バーコードを読み込んでもよい。コントローラ４０１は、主に、画像を形成するための画像データを生成する。そのため、コントローラ４０１は、ＡＤ変換部４０４、シェーディング補正部４０５、変倍部４０６、入力ダイレクトマッピング部４０７、出力ダイレクトマッピング部４０８、解像度変換部４０９及び画像パターン処理部４１０を含む。さらに、コントローラ４０１は、ＬＵＴ生成部４１１、ＣＰＵ４１２、マッチング用パターンＲＯＭ４１９、出力パターンＲＯＭ４２０及びＨＤＤ４２１を含む。また、画像データを生成するために、コントローラ４０１は、読取部４０３又は画像形成装置１００の外部に接続されたＰＣから送られた情報に基づいて画像データを生成する。コントローラ４０１には、露光装置１１３、エンジン４２６及び濃度検出センサ１０５、１０７が接続される。さらに、コントローラ４０１には、操作部４２２及び調整制御部４２３が接続される。エンジン４２６は、画像形成部の一部である現像装置１０３、感光体ドラム１０１等を駆動する。操作部４２２は、操作者によって形成条件の入力やパッチ画像を用いて調整処理の実行を指示する際に用いられる。調整制御部４２３は、予め定められた時間又は時期に調整処理を実行させる。調整制御部４２３については、第４の実施形態において説明する。

ＡＤ変換部４０４は、読取部４０３から送られたアナログデータである光量データをデジタル化処理する。シェーディング補正部４０５は、原稿の地肌、即ち白地部との差を判定するために、ＡＤ変換部４０４によってデジタル変換されたデータをシェーディング補正する。なお、読取部４０３で読み取った画像は、ＣＣＤ４２４の画素数によって解像度が決定する。変倍部４０６は、シェーディング補正後のデータを原稿の主走査、副走査の倍率で調整する。その後、変倍部４０６は、画像形成を実施するための信号伝達ルートと、パターンマッチングを実施するための信号伝達ルートとへ変倍したデータを出力する。

まず、画像形成を実施するための信号伝達ルートについて説明する。入力ダイレクトマッピング部４０７、出力ダイレクトマッピング部４０８及び解像度変換部４０９は、ＲＧＢ信号値からＹＭＣＫ（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の各信号へ変換し、出力する原稿の解像度を決定する。読取部４０３からではなく、ＰＣ（コンピュータ）から形成する画像情報が送られる場合、ＲＧＢ信号であれば入力ダイレクトマッピング部４０７へ転送され、ＹＭＣＫ信号であれば出力ダイレクトマッピング部４０８へ転送される。解像度が決定されると、補正部としての画像パターン処理部４１０は、スクリーン処理及び誤差拡散処理を実施して、露光装置１１３に出力する画像データを補正する。なお、本実施形態では、読取部４０３での画像の読み取りを１画素８ｂｉｔ、画像形成を１画素２ｂｉｔの２値出力方式としている。露光装置１１３は、２値化された画像データに従って像担持体表面に潜像を形成する。形成する静電潜像については、図５を用いて後述する。

ＬＵＴ生成部４１１は、入力ダイレクトマッピング部４０７から入力される画像情報を元にＬＵＴ（ルックアップテーブル）を生成する。ＬＵＴは、形成する画像の階調を補正するテーブルである。具体的に、ＬＵＴは、デジタル化された輝度階調のデータを対応する予め設定された任意の階調に補正するために用いられる。記憶部としてのマッチング用パターンＲＯＭ４１９には、二次元バーコードの一部を構成する特有の形状を有する複数種類のパッチ画像のデータが記憶されている。また、マッチング用パターンＲＯＭ４１９には、読取部４０３で読み取られた二次元バーコードの情報が記憶される。出力パターンＲＯＭ４２０には、マッチング用パターンＲＯＭ４１９から画像形成するパッチパターンが出力される。なお、形成するパッチパターンは、出力パターンＲＯＭ４２０からＨＤＤ４２１及びＣＰＵ４１２を介して画像パターン処理部４１０へ出力される。また、頻繁に使用されるパッチパターンのデータをＨＤＤ４２１へロードすることにより、パッチパターンの形成が高速化される。

次に、ＣＰＵ４１２について説明する。ＣＰＵ４１２は、本発明で重要となるパッチ画像を用いて調整処理を実行する。これにより、本実施形態による画像形成装置１００は、ＱＲコードなどの二次元バーコードを安定して出力する。この調整処理を実行することによって、画像形成装置１００は、以下に説明する実際に形成した画像と原稿の画像との差分を解消する。

画像形成装置１００によって形成された画像は、原稿に対して、差分（以下では、差異と称す。）を生じることが多い。形成した画像には、原稿画像からマクロ的又はミクロ的な視点による差異が存在する。マクロ的な差異には、全体の形成範囲の差異、例えば、先端、後端、左端、右端など、形成される余白部の大きさの誤差がある。また、マクロ的な差異には、全体の形成面積もある。一般的に、形成された画像の面積は、約９８〜９７％に縮小されることが多い。そのため、面積の調整が正確に処理できず、原稿画像との差異が生じる可能性がある。ミクロ的な差異には、画像を構成する各形状における差異がある。各形状における差異とは、例えば、二次元バーコードにおける屈曲部を示す。

ＣＰＵ４１２は、濃度検出部４１３、決定部４１４、調整部４１５及び形状検出部４１７を含む。また、ＣＰＵ４１２は、画像形成部としての露光装置１１３、感光体ドラム１０１及び現像装置１０３を、エンジン４２６を介して制御し、画像を形成する。本実施形態によれば、ＣＰＵ４１２は、調整処理を行う際に、まず、マッチング用パターンＲＯＭ４１９に記憶されている複数種類のパッチ画像のデータから同一種類のパッチ画像を１つ以上有するパッチパターンをトナー像として感光体ドラム１０１に形成する。なお、パッチ画像とは特有の形状を有する画像（Ｌ字形状、凸字形状、十字形状等）を示し、パッチパターンとは複数のパッチ画像を組み合わせて生成される実際に形成される画像を示す。その後、濃度検出部４１３は、濃度検出センサ１０５を用いて、パッチパターンの濃度を検出する。ここで、ＣＰＵ４１２は、何れのパッチ画像における差異が大きいかを判断するために、複数種類のパッチ画像を用いて複数のパッチパターンを形成し、検出された濃度を比較する。

決定部４１４は、第１の決定部として機能し、検出された濃度から求められるパッチ画像の形状と、マッチング用パターンＲＯＭ４１９に記憶されているパッチ画像の形状との差異を決定する。即ち、ここでは、個々のパッチ画像の形状が正常に形成されているかを測定している。決定部４１４は、第２の決定部として機能し、濃度検出部４１３によって検出された濃度と、マッチング用パターンＲＯＭ４１９に記憶されているパッチ画像から求められるパッチパターンの濃度を用いて、形成されたパッチパターン全体の位置の差異及び面積の差異を決定する。ここで全体の位置とは、パッチパターンを形成する複数のパッチ画像それぞれの位置ではなく、パッチパターンの外枠の位置のことである。また位置の差異とは、所望の形成位置からのズレのことである。即ち、全体の位置の差異は、パッチパターンの縦・横・高さ・位置の所望位置からのズレである。また、決定部４１４は、差異が検出された特有の形状の種類を特定するための特定部４１８を含む。特定部４１８は、形成されたパッチパターンに含まれる形状の異なる複数種類のパッチ画像のうち、差異をなしているパッチ画像の種類を特定する。これにより、二次元バーコードにおける何れの位置の屈曲部であるかを特定しうる。特定方法の詳細については、図１１を用いて後述する。また、画像パターン処理部４１０は、特定されたパッチ画像と同一種類であって、かつ、二次元バーコードに含まれるパッチ画像を補正する。

調整部４１５は、特有の形状のパッチ画像を構成する複数の画素のうち、理想的なパッチ画像と差異をなしている画素に対する画像形成条件を調整する。具体的に、調整部４１５は、１画素を露光により表現するための露光スポット（ドット）の数及び露光スポット（ドット）の径の少なくとも一方を調整する。ここで言う画素とは二次元バーコードの中の１つの四角（セル）のことである。なお、理想的なパッチ画像とは、マッチング用パターンＲＯＭ４１９に記憶されているパッチ画像のことである。露光スポットとは、露光装置１１３が静電潜像を形成する際に出力される露光の形状を示す。以下では、露光スポットをドットと称す。調整された情報は、画像パターン処理部４１０に出力され、実際に二次元バーコードを形成する際に利用される。また、調整部４１５は、決定されたパッチパターン全体の位置の差異から露光装置１１３における静電潜像の形成開始位置を調整する。さらに、調整部４１５は、パッチパターン全体の面積の差異から静電潜像を形成するために露光装置１１３が露光する光量を調整する。画像パターン処理部４１０は、二次元バーコードを形成する際に、調整部４１５によって調整されたドットの数及びドットの径の調整量を反映するために画像データを補正する。ここで、調整量とは、調整部４１５から出力されるドットの数及びドットの径の情報を示す。

形状検出部４１７は、例えば、読取部４０３で読み込まれた二次元バーコードの画像データに含まれるパッチ画像の種類及び二次元バーコードにおけるパッチ画像の位置を検出する。ここで位置とは、二次元バーコードの画像内において形成される位置を示す。画像パターン処理部４１０は、差異をなしているセルと、形状検出部４１７によって検出されたパッチ画像の種類及び位置とから補正すべきセルを特定し、特定されたセルに調整量を反映させるように二次元バーコードの画像データを補正する。

＜パッチ画像＞
次に、図５乃至図７を参照して、本実施形態で調整処理に使用されるパッチ画像について説明する。ここでは、本発明で利用されるパッチ画像の一例について説明する。即ち、本発明に用いられるパッチ画像としては、以下で説明する特徴を有するものであればどのような形状でもよい。なお、ここで説明するパッチ画像は、上述したミクロ的な差異を解消するために有効な形状を有する。

図５は、パッチ画像の一例を示す図である。図５に示すように、パッチ画像５００は、縦ライン５０１、横ライン５０２、内エッジ５０３及び外エッジ５０４の要素を含んで合いる。内エッジ５０３、外エッジ５０４の詳細は後述する。これは、ＱＲコードなどの二次元バーコードを構成するすべてのパッチ画像に含まれる要素である。したがって、画像形成装置１００は、これらの形状の差異を決定し、調整することによって二次元バーコードを形成する精度を向上することができる。また、決定部４１４は、ミクロ的な差異、即ち、パッチ画像の形状の差異を決定するときに、これらの形状を見ることでパターンマッチングを実行する。

図６は、感光ドラムに形成されるパッチ画像の潜像パターンを示す図である。図６では、破線が原稿パターン６０１を示す。原稿パターン６０１とは、マッチング用パターンＲＯＭ４１９に記憶されている画像データが表す理想的な形状を示す。ここで、破線で囲まれた一つの矩形領域が１画素となる。また、ドット（露光スポット）は潜像パターン６０２を示す。潜像パターン６０２とは、露光装置１１３によって露光される際の複数のドットから形成される形状を示す。また、ここでは、一例として、１画素が４ドットで構成される潜像パターン６０２について例示している。一般的に、形成される潜像の各ドットは一定の円形をもち、中心から外側に向かうほど光量が低下する。特に、光量の大きさ、勾配によって、ドットの形成の方法や形状が大きく変わる。したがって、潜像の径（ドットの径）、光量の大きさ及び光の波長を適性化することで、原稿パターン６０１を忠実に再現することができる。このように、１画素が複数のドットで表現されるため、原稿パターンと形成されたパッチ画像との形状の差異は、このドットの形成を調整することで解消される。例えば、内エッジ５０３が膨らんだような形状で形成された場合、差異が検出された画素におけるドットを間引くことで理想の形状に近づけることができる。

なお、ここで、内エッジ５０３及び外エッジ５０４について定義する。パッチ画像は、複数の連続した画素（セル）から形成され、画素列（第１画素列）と当該画素列と交差する他の画素列（第２画素列）によって構成される多角形である。内エッジ５０３とは、画素列と他の画素列とが交差することにより生じる多角形における外角が９０度となる部分である。言い換えれば、内エッジ５０３は、異なる画素に含まれる縦ライン５０１と横ライン５０２とが接することにより生じる角部であり、その形状は外角９０度をなす。なお、内エッジ５０３は、二次元バーコードが形成可能な角度であれば９０度でなくともよい。外エッジ５０４とは、他の画素に含まれるドットと接していないドットが形成する部分である。言い換えれば、同一の画素に含まれ、他の画素に接していない縦ライン５０１と横ライン５０２とが接することにより生じる角部であり、その形状は外角２７０度（内角９０度）となる。即ち、図５に示すパッチ画像５００は、縦ライン５０１が６、横ライン５０２が６、内エッジ５０３が４、外エッジ５０４が８箇所存在することとなる。

図７は、第１の実施形態における複数のパッチ画像を示す図である。ここでは、本実施形態において使用する複数のパッチ画像について説明する。本実施形態で使用するパッチ画像には、ライン形状のパッチ画像Ａ、Ｌ字形状のパッチ画像Ｂ、凸字形状のパッチ画像Ｃ及び十字形状のパッチ画像Ｄの４種類が含まれる。上述したように、各パッチ画像は、縦ライン５０１、横ライン５０２、内エッジ５０３及び外エッジ５０４の少なくとも３つの要素を含んで構成される。それぞれの要素のカウント数は、例えば、パッチ画像Ａだと縦ライン５０１が２、横ライン５０２が２、外エッジ５０４が４となり、内エッジ５０３は０となる。一方、パッチ画像Ｄは、縦ライン５０１：横ライン５０２：内エッジ５０３：外エッジ５０４が、６：６：４：８となる。このように、本実施形態で用いるパッチ画像は、各要素の数が異なる。これにより、形成したパッチ画像の各要素の数を検出することでパッチ画像の種類を特定でき、形成した何れのパッチ画像で差異が検出されているかを容易に特定することができる。特定部４１８は、各パッチ画像で検出された差異の度合いを比較することによって、何れのパッチ画像で差異が発生しているかを特定する。特定方法の詳細については、図１１を用いて後述する。

＜二次元バーコード＞
次に、図８を参照して、二次元バーコードの一例であるＱＲコードについて説明する。また、ここでは、二次元バーコードの読取手順についても説明する。図８は、二次元バーコードの一例及び読取方法を示す図である。

二次元バーコードであるＱＲコード８０１は、図８に示すように、縦ライン５０１、横ライン５０２、内エッジ５０３及び外エッジ５０４の要素の組合わせにより構成される。ＱＲコード８０１は、光学的に読取可能なパターンである。読取部４０３は、照明駆動回路の照明を点灯させて、ＱＲコード８０１を照射する。上述したとおり結像した像を電気的信号に変換して、２値化処理を実施する。その後、ＣＰＵ４１２は、この２値化されたデータをＣＰＵ４１２に保存する。

ＣＰＵ４１２は、取り込んだデータからコード部分を検出する。図８に示すように、ＣＰＵ４１２は、明暗（白黒）部分について、白の部分を０に黒の部分（セル）を１に置き換えてビットマトリックス８０２を生成する。このコード部分の検出は、以下のようにＱＲコード８０１の特徴を利用して行われる。

ＱＲコード８０１は、縦横の２方向に並ぶ明又は暗のセル（画素）にて構成されており、複数個のセルのまとまりが所定の機能を示す。ＱＲコード８０１は、大きく分けて、機能パターン領域８０５とエンコードパターン領域８０６とを備える。機能パターン領域８０５は、ファインダとタイミングパターンとを備える。ファインダは、３箇所に設けられ、位置決め用シンボルとして利用される。ＱＲコード８０１を光学的に読み取るには、最初にファインダを検出する。このファインダは、明暗の比率が走査方向によらず特定の比率、例えば、１（暗）：１（明）：３（暗）：１（明）：１（暗）となるパターンである。したがって、この特定の比率を検出すれば、ファインダを検出することができる。また、ファインダを検出することで、コードの位置、大きさ、傾きが決定され、その上で背景からコードを切り出す。さらに、各ファインダ間の明暗のセルを交互に配列したタイミングパターンを検出し、タイミングパターンの中心位置から他のセルの中心位置が求められる。このような処理により、各セルの位置を特定し、ビットマトリックス８０２を得ることができる。

ＱＲコード８０１は、最近では非常に小さいパターンで描かれている。ＱＲコード８０１を形成するセルの幅は、広くても１ｍｍ程度である。そのため、形成されたＱＲコードの画像品質を判断するには、２５０μ以下の分解能で判断すれば、それ以上の解像度への影響は少ない。また、ＱＲコード８０１の一辺の長さは、長くとも５０ｍｍ程度であるため、一辺の長さが５０ｍｍ以下のパッチ画像を用いて調整処理を実行すればよい。また、パッチ画像における一辺の長さの下限については、濃度検出センサ１０５、１０７の感度にもよるが、面積計算の精度を高めるためには、最低１０ｍｍは必要だと考えられる。

続いて、デコードについて説明する。図８に示すデータコードワード群８０３は、一部を１６進数で表示した一例である。さらに、モードに記録されている予め定められたルールに従って、元のデータ８０４を抽出する。モードとは、データコードワード群８０３に記録された情報が、数字、英数字又は漢字のデータであるのかを区別するための情報である。このように、ＱＲコード８０１のデコードは、濃度の反射率（明暗）に基づいて行われるため、ＱＲコードを像形成する装置のドット再現性が重要となる。

＜原稿画像との差異＞
次に、図９を参照して、画像形成装置１００における原稿画像との差異が発生する箇所について説明する。画像を形成した際に生じる画像データとの差異（ズレやバラツキなど）について説明する。全体の形成位置に生じる差異は、露光装置１１３による静電潜像の書き出し位置や、モータ駆動系又は記録材の搬送系の動作精度が原因で発生する。画像形成装置におけるドット再現性のバラツキは、画像形成装置内の各構成要素での不具合が原因である。例えば、原稿の読取時には、ＡＤＦの搬送不具合、原稿浮き、ＣＣＤ４２４の不具合及び光源不具合によって発生する。また、画像データの処理時には、ＡＤ変換、γ処理及びシェーディング補正の不具合によって発生する。さらに、画像形成時には、露光装置１１３の光量のバラツキ、書き出し位置のズレ、位相のズレ、光量変動、感光体ドラム１０１の偏心や電位ムラ、現像剤のムラやかぶり、トナーの飛び散り及び尾引きによって発生する。転写位置１１１、１１２では、転写抜け、再転写、トナーの飛び散り及び尾引きが発生する。定着装置１０８では、ドットつぶれやライン画像のトナーが定着装置からの熱と圧力で拡散する現象などが挙げられる。このように、形成される画像は、さまざまな箇所で原稿との差異が生じる可能性がある。

現像剤の帯電量不足や材料劣化が要因で、縦ライン５０１及び横ライン５０２が精度良く像形成されなくなる。また、感光ドラム上での電界の回りこみ及び潜像電位の不安定さが要因で、内エッジ５０３及び外エッジ５０４が精度良く像形成されなくなる。これにより、内エッジ５０３及び外エッジ５０４では、角部の形状が不適正になる。

図９は、画像形成装置におけるドット再現性の推移をしめす図である。縦軸はドットの再現性を示し、横軸は画像形成の各工程を示す。なお、このドット再現性の測定は、画像形成装置１００を使用してから初期の段階及び耐久後の段階で実行している。初期の段階とは、画像形成装置１００を設置してから１００００枚像形成した後の段階を示す。また、耐久後の段階とは、約２５００００枚通像形成した後の段階を示す。また、１２００ｄｐｉの解像度で、５×５ドットの画像を複数形成し、形成された画像の面積を各工程で測定している。具体的には、５×５ドットの画像を６箇所測定、測定した値を１５０（５×５×６）で割って１×１ドット（１２００ｄｐｉ）の面積を算出している。計算上、１×１ドットの面積は、２１μｍ×２１μｍ＝４４１μｍ2である。

まず、原稿となる画像データの１×１ドットの面積が５００μｍ2として測定されたとする。図９の測定結果は、この５００という数値から離れるほどドット再現性が低下していることを示す。各行程での測定結果は、読み取り直後である原稿の上流から潜像、現像、一次転写、二次転写、定着へと、下流にいくほど、ドット再現性である画質が低下していることが分かる。さらに、耐久後では、静電潜像の形成時に５５０となり、定着後で１３００となっている。例えば、記録材にパッチ画像を形成して読取部４０３で読み取ることにより調整処理を実行する場合、画質が悪化した定着後の画像を読み取ることとなり、潜像や現像で生じる形状の差異を検知することが難しい。そこで、本実施形態によれば、画像形成装置１００は、記録材にパッチ画像を形成することなく、感光体ドラム１０１にパッチ画像を形成して調整処理を実行する。これにより、記録材の無駄な消費や調整処理に要する時間を低減することもできる。

＜濃度検出制御＞
次に、図１０を参照して、濃度検出制御について説明する。図１０は、第１の実施形態における濃度検出制御を説明する図である。ここでは、濃度検出センサ１０５を一例に説明するが、濃度検出センサ１０７でも同様の検出制御が行われる。

１００３は、感光体ドラム１０１に形成された現像後のパッチ画像である。濃度検出センサ１０５は、図１０に示すように、光学センサである一対の発光素子１００１と受光素子１００２とを備えている。濃度検出を行う場合、まず、発光素子１００１からパッチ画像１００３に光が照射される。照射された光は、パッチ画像１００３の表面で反射されて、受光素子１００２で受光される。受光素子１００２から出力される受光信号は、濃度検出部４１３に入力される。濃度検出部４１３は、ＲＯＭやＨＤＤ４２１に予め記憶されているテーブルを利用して濃度を決定する。このテーブルは、受光信号の値と濃度とを関係付けたデータを記憶している。

濃度検出部４１３によって検出された濃度は、上述した調整処理に利用される。また、この検出された濃度は、形成する画像の階調補正にも利用することができる。例えば、ＬＵＴを介した画像データに基づいてハーフトーンのパッチ画像を感光体ドラム１０１上に形成し、規定通りの濃度になっているかを確認することで階調補正を実行しうる。規定値通りになっていない場合には、規定値と測定値との差分に応じて、階調補正を行う。具体的には、０〜ＦＦＨ（１０進法で２５５）の階調の中で３０Ｈ（１０進法で４８）の階調レベルの測定用画像を感光体ドラム１０１上に形成する。この３０Ｈのドットにおける規定濃度が０．３だとする。そのときの実測濃度値が０．２で測定されたとすると、３０Ｈの部分で０．１相当の増加分を追加し、その他の階調の部分については、３０Ｈの変更量に応じて増減をコントロールする。

＜調整処理＞
次に、図１１乃至図１５を参照して、本実施形態による調整処理について説明する。図１１は、複数種類のパッチ画像を示す図である。ここでは、パッチ画像の形状、パッチパターン全体の形成位置やパッチパターン全体の面積の差異を決定するためのパッチパターンについて説明する。パッチパターンとは、調整処理を行う際にマッチング用パターンＲＯＭ４１９に記憶されている複数のパッチ画像から選択された１種類のパッチ画像を複数個並べたパターン画像である。もちろん、パッチパターンは、マッチング用パターンＲＯＭ４１９に予め記憶されていてもよい。

本実施形態によるパッチパターンは、パッチ画像Ａ、Ａ−２、Ｂ、Ｂ−２、Ｂ−３、Ｂ−４、Ｃ、Ｄの中から何れかが選択されて、選択されたパッチパターンを複数並べた画像である。全てのパッチパターンは、含まれるパッチ画像の合計面積が同一となるように構成される。図１１には、各パッチ画像のパラメータが示されている。「縦」、「横」の行の値は、縦ライン５０１と横ライン５０２の長さを示している。ここでは１セルの１辺の長さを２としている。「左上」、「右上」、「右下」、「左下」は、内エッジ５０３の向きを示しており、各行の値は各パッチ画像に含まれる数を示す。なお、ここでの内エッジの向きとは、内エッジ５０３を構成する縦ライン５０１と横ライン５０２とに対して画素（セル）がない方向を示すものである。例えば、パッチ画像Ｂにおいて、内エッジを構成する縦ラインの右側には画素があるが左側は画素がない。また、内エッジを構成する横ラインの下側には画素があるが上側には画素がない。従って、この場合の内エッジの向きは左上となる。「外エッジ」の行の値は、各パッチ画像に含まれる外エッジ５０４の数を示す。「画素」の行の値は、各パッチ画像で形成される画素（セル）の数を示す。「パッチ数」の行の値は、そのパッチ画像を複数個並べてパッチパターンとする際のパッチ画像の数を示す。このパッチ数を調整することで、全てのパッチパターンにおいて、形成される画素の面積を等しくする。「面積」の行の値は、各パッチ画像１つあたりの面積を示す。「ｔｏｔａｌ」の行の値は、パッチ数×面積を示す。

図１１に示すように、パッチ画像Ｂについては、９０度ごとに回転させたパッチ画像（Ｂ−２，Ｂ−３，Ｂ−４）も形成する。これは、特定部４１８が何れの方向（例えば、左上、右上、右下、左下）に向いている内エッジ５０３の形状に差異が生じているかを特定するために必要となる。これらのパッチ画像Ｂ、Ｂ−２、Ｂ−３、Ｂ−４を全てパッチパターンとして感光体ドラム１０１に形成すれば、何れの内エッジ５０３に差異が発生しているかを差異の度合いを比較することで特定することが可能である。具体的には、形成したパッチ画像Ｂ、Ｂ−２、Ｂ−３、Ｂ−４の中で、理想形状との差異の度合がパッチ画像Ｂ−３で一番大きければ、右下に内エッジ５０３を有する屈曲部に差異が生じていることが分かる。このように、パッチ画像の形状の種類を特定することで、画像形成装置１００は、ＱＲコード８０１を形成する際に、該当する種類の屈曲部を補正することができる。

図１２は、パッチパターンの形成位置及び面積の差異を検出する方法を説明する図である。１２０１は基準となるパッチパターンを示し、１２０２〜１２０４は、それぞれ形成されたパッチパターンを示す。この例ではパッチ画像Ｄを用いているが、図１１に示す何れのパッチ画像を用いてもよい。基準のパッチパターン１２０１は実際に感光ドラム上に形成しなくても良い。また、図１２に示す枠１２０５は、濃度検出センサ１０５、１０７による検出範囲を示す。実際、感光体ドラム１０１には、この検出範囲を超えてパッチパターンが形成されている。

パッチパターン全体の位置の差異を検出する場合、画像形成装置１００は、パッチパターン１２０２、１２０３を形成する。パッチパターン１２０２は、基準パターン１２０１から矢印Ｌ１（下）方向にパッチパターンの縦の長さの２０％ずらして形成される。このパッチパターン１２０２は、上下方向の位置検知について用いられる。また、パッチパターン１２０３は、基準パターン１２０１から矢印Ｌ２（右）方向にパッチパターンの横の長さの２０％ずらして形成される。このパッチパターン１２０３は、左右方向の位置検知について用いられる。

ＣＰＵ４１２は、上下方向の位置ずれを検出する場合、パッチパターン１２０２の濃度を検出し、検出した濃度を面積に換算して基準パターン１２０１の面積の理論値と比較する。ここで、例えば、形成位置を２０％ずらしたにもかかわらず、基準パターン１２０１の面積と比較して検出した面積が１８％しか減らない場合は、全体的に理想の位置から２％上にずれていることになる。また、検出した面積が２２％減少した場合は、全体的に理想位置から２％下にずれていることになる。ここで、パッチパターン１２０２は、左右方向のずれに関しては無視できる。同様に、パッチパターン１２０３についても、上下方向のずれに関しても無視できる。

パッチパターン全体の面積の差異を検出する場合、画像形成装置１００は、パッチパターン１２０４を形成する。パッチパターン１２０４は、基準パターン１２０１の面積から約４０％の面積に削減するように、形成するパッチ画像Ｄを減らしている。なお、ここで、形成する面積を減らしている１つの理由として、図１２に示すように、上下左右方向に形成位置がずれた場合であっても、検出する面積に影響が出ないようにするためである。パッチパターン１２０４の濃度を検知し面積に換算し、理想面積との差を比較する。たとえば、基準パターン１２０１の理想面積の４０％に対して、検知面積が基準パターン１２０１の理想面積の３５％のとき、全体的にドットが小さめに形成されていることになる。逆に、検知面積が基準パターン１２０１の理想面積の４５％のとき、全体的にドットが大きく形成されていることになる。

図１３は、ＱＲコードを形成するための調整処理を示すフローチャートである。ここでは、記録材に形成されたＱＲコード８０１を読取部４０３で読み取って感光ドラムにＱＲコードを像形成することを想定している。また、本実施形態では、調整処理を実行した後に、感光ドラム１０１上に調整された条件でＱＲコード８０１を形成する。この調整処理は、画像形成を一定枚数行う毎に実行されるが、操作部４２２からの指示により実行されてもよい。

ステップＳ１３０１において、読取部４０３は、ＱＲコード８０１が形成された原稿から画像情報としてＱＲコード８０１を読み取る。ここで、原稿は、操作者によって読取部４０３にセットされる。読み取った画像データは、ＣＰＵ４１２へ転送される。次に、ステップ１３０２において、形状検出部４１７は、転送された画像データの中から、パッチ画像を構成する要素、即ち、縦ライン５０１、横ライン５０２、内エッジ５０３及び外エッジ５０４に相当する部分検出する。ここで、縦ライン５０１や内エッジ５０３などのうち、何れかの特有の形状が検出された場合、形状検出部４１７は、ＱＲコード８０１の中で検出された種類、位置及び数を検出する。ここで、種類とは、縦ライン５０１、横ライン５０２、内エッジ５０３及び外エッジ５０４などの形状を示す。また、位置とは二次元バーコードの画像中における特有の形状が存在する位置を示し、数とは種類ごとに二次元バーコードの画像中に含まれる数を示す。次に、ステップＳ１３０３において、ＣＰＵ４１２は、読み取ったＱＲコード８０１から特有の形状が検出されたか否かを判定する。特有の形状が検出されない場合、ＣＰＵ４１２は、Ｓ１３１０において読み取ったＱＲコード８０１を形成させる。

一方、特有の形状が検出された場合、ステップＳ１３０４において、ＣＰＵ４１２は、出力パターンＲＯＭ４２０に形成するパッチパターンの画像データを転送し、パッチパターンを感光体ドラム１０１に形成させる。なお、ＣＰＵ４１２は、頻繁に同じパッチパターンを使用する場合、ＨＤＤ４２１へパッチパターンを保持させ、処理時間を削減してもよい。ここで、ＣＰＵ４１２は、検出された特有の形状に合わせてマッチング用パターンＲＯＭ４１９から該当するパッチ画を全て読み出し、形成するパッチパターンを生成する。また、ＣＰＵ４１２は、形成するパッチパターンをマッチング用パターンＲＯＭ４１９に格納する。ここで格納されたパッチパターンは、後に検出された濃度と比較されることになる。

パッチパターンが現像化されると、ステップＳ１３０５において、濃度検出部４１３は、濃度検出センサ１０５を用いて感光体ドラム１０１に形成されたパッチパターンの濃度を検出する。検出された濃度は、決定部４１４へ出力される。続いて、ステップＳ１３０７において、決定部４１４は、パッチ画像における形状の差異、パッチパターン全体の位置の差異及びパッチパターン全体の面積の差異を決定する。具体的に、決定部４１４は、形状の差異を決定する場合、マッチング用パターンＲＯＭ４１９にＳ１３０４で格納されたパッチパターンと、濃度検出部４１３によって検出された濃度から求められるパッチ画像の形状とを用いてパターンマッチングを行う。パッチ画像における形状の差異を決定する方法については、図１４を用いて後述する。また、決定部４１４は、パッチパターン全体の位置の差異及びパッチパターン全体の面積の差異を決定する場合、図１２で説明した検出方法により差異を決定する。決定部４１４によって決定された差異は、調整部４１５へ出力される。

次に、ステップＳ１３０７において、ＣＰＵ４１２は、決定部４１４で何れかの差異が決定されたか否かを判定する。差異が無かった場合、ＣＰＵ４１２は、Ｓ１３１０において、読み取ったＱＲコード８０１を形成する。一方、差異がある場合、ステップＳ１３０８において、調整部４１５は、決定部４１４から出力された差異の情報に基づいて、画像形成の条件又はＱＲコード８０１の画像データを調整する情報を出力する。

ここで、調整部４１５は、パッチ画像における形状の差異を調整する場合、特有の形状を有する位置の１画素を表現するためのドットの数及びドットの径の少なくとも一方を調整する。また、調整部４１５は、パッチパターン全体の位置の差異を調整する場合、パッチパターン全体の位置の差異から、露光装置１１３によって像担持体に形成する静電潜像の形成開始位置を調整する。さらに、調整部４１５は、パッチパターン全体の面積の差異を調整する場合、パッチパターン全体の面積の差異から、静電潜像を形成するために露光装置１１３が露光する光量を調整する。具体的な、調整方法に関しては、図１５を用いて後述する。

調整が終了すると、ステップＳ１３０９において、画像パターン処理部４１０は、ＱＲコード８０１の画像データを調整部４１５から出力された情報に従って補正する。具体的に、画像パターン処理部４１０は、Ｓ１３０２で検出されたＱＲコード８０１の特有の形状に関する情報と、調整部４１５によって調整されたドットの数又はドットの径の情報とに基づいて、ＱＲコード８０１の画像データを補正する。ここで、画像パターン処理部４１０は、調整が必要な特有の形状に関して、ＱＲコード８０１に存在する同一の形状を有する部分について全てに補正を加える。補正した画像データは、露光装置１１３に出力される。最後に、調整された条件での形成されるＱＲコードの確認のために、ステップＳ１３１０において、画像形成装置１００は、露光装置１１３によってＱＲコード８０１の形成を開始する。

なお、調整処理は図１１に示すすべてのパッチ画像に対して行うのが好ましいが、調整に要する時間を短縮するために、１つのパッチ画像（例えばパッチ画像Ｄ）で調整処理を代表させても良い。また、調整処理を実行する毎に複数種類のパッチ画像のうち順番に所定数ずつ調整処理を行っても良い。

図１４は、第１の実施形態における調整処理を実行した際の結果を示す図である。ここでは、実験１−１から実験１−４までの４種類の実験を実施した結果いついて説明する。本実験では、パッチ画像Ａ、Ａ−２、Ｂ、Ｃ，Ｄの５種類を感光体ドラム１０１に形成し、結果を比較している。それぞれの実験において形成条件が異なる。

実験１−１は、温度２３℃、湿度５９％、約１０００００枚通紙後の状態で実験している。値が３１５００の場合、元のパッチ画像と形成されたパッチ画像とが同じであることを意味している。値が３１５００より大きい、例えば３３０００の場合は、約４％全体的にパッチ画像の形状がプラス側にずれていることを示す。一方、２８０００の場合は、パッチ画像の形状が約１２％マイナス側にずれていることを示す。実験１−１では、５種類のＳパッチ、すべてがターゲットと同じであり、画像形成における理想の精度といえる。

実験１−２は、温度２５度、湿度７０％、約１５００００枚通紙後の状態で実験している。結果、全パッチ画像でマイナス側にずれており、特に、パッチ画像Ａ−２のズレ量が大きい。これにより、縦ライン５０１が小さくなっていることが分かる。同様に実験１−３は、温度２８度、湿度６５％の環境で約２５００００枚通紙後の状態で実験している。結果、パッチ画像Ａの形状がマイナス側に大きくずれている。これにより、横ライン５０２が小さくなっていることが分かる。また、実験１−４では、パッチ画像Ａ、Ａ−２の実験結果は同一であり、差異がないことが分かる。しかし、パッチ画像Ｂ、Ｃ、Ｄでプラス側にずれている。これにより、形状のパラメータである、内エッジ５０３が影響していることが分かる。特に、パッチ画像Ｂ（左上の内エッジ５０３を有する。）の増加量が大きい。即ち、左上に向いた内エッジ５０３が理想の形状より大きく、約２０％ずれていることが分かる。このように、複数種類のパッチ画像を測定することによって、特有の形状の差異を検知することが可能となる。また、内エッジ５０３に関して左上、右上、右下及び左下方向に向いたパッチ画像を形成して比較することで、何れの種類の内エッジ５０３に差異が生じているかを特定しうる。

図１５は、第１の実施形態における画像の差異を調整する方法について説明する図である。ここでは、パッチパターン全体の位置の差異と、パッチパターン全体の面積の差異と、パッチ画像の形状の差異とに分けて、それぞれの具体的な調整方法について説明する。

パッチパターン全体の位置に差異がある場合、調整部４１５は、静電潜像の主走査方向及び副走査方向の書き出し位置と、位相とをずれている方向と逆方向へ変化させることで対応可能である。パッチパターン全体の面積に差異がある場合、調整部４１５は、露光装置１１３から出力される光量の調整を行う。例えば、面積が小さく形成された場合、調整部４１５は、ＩＡＥ露光方式で光量を増やすか、又は、ドットの境界部のドットパターンを調整する。ドットパターンの調整とは、ドットの数を１／２に間引いたり、増やしたりすることで形状を理想の形に近づける。

また、パッチ画像の形状に差異がある場合、調整部４１５は、差異が検出された画素において、ドットの間引きやドットの太らせ処理等を実施することで理想状態に近づけることができる。間引きは、例えば、１画素２ｂｉｔのうち半分を打たないことを示す。また、太らせ処理は、例えば、ドットを形成する際の光量を調整することで、ドットの径を変えて１画素を１．５画素にすることができる。なお、２４００ｄｐｉ、４８００ｄｐｉでは、１画素のデータ量を４ｂｉｔ、８ｂｉｔと増やすことで、出力解像度にもよるが、処理時間は増加する一方、より精度を向上させることが可能になる。具体的に、調整部４１５は、右上に位置する内エッジ５０３の形状が太っていると検出された場合、内エッジ５０３に近接する位置の画素におけるドットの数を間引く。例えば、１画素が４つのドットで表現される場合、調整部４１５は、当該位置の画素を２つのドットで表現するように調整する情報を画像パターン処理部４１０へ出力する。一方、内エッジ５０３の形状がやせていると検出された場合、調整部４１５は、ドットを形成する際の光量を増やし、ドットの径を調整する。

また、図１５には、１２００ｄｐｉの画像形成装置を用いて、１１種類のパッチ画像で調整処理を実施し、位置補正、面積補正、形状補正を行ったときの、精度とそれに費やした解析時間とを表している。ここで、解析時間はｓｅｃで示す。従来例においては、記録材にパッチパターンを出力して読み取り装置で解析している。そのため、細かいドット再現性を判断することができない場合は８５％の精度となり、ほぼ完璧にマッチする場合は１００％の精度となり、精度にギャップが生じている。また、記録材にパッチパターンを出力するため、解析時間は６０．２となり、かなりの時間を要している。

一方、本実施形態による調整処理での結果を実験１−５から実験１−７に示す。実験１−５は位置のみを書き出し位置で補正している。結果、精度は８０％となり、従来例と比較して劣る。しかしながら、実験１−７では、書き出し位置の補正に加えて、面積の補正に対する太らせ処理と、形状補正である太らせ、間引きを実施することで精度を８９％まで向上させることが可能となる。

［第２の実施形態］
次に、図１及び図１６を参照して、第２の実施形態について説明する。本実施形態は、第１の実施形態における感光体ドラム１０１に形成されたパッチパターンを用いた濃度検出に加えて、中間転写ベルト１０６に転写されたパッチパターンの濃度を検出する。したがって、第１の実施形態と異なり、画像形成を行う工程の中で感光体ドラム１０１よりも下流の位置で濃度が検出されることとなる。これにより、感光体ドラム１０１に形成されたパッチパターンが中間転写ベルト１０６に転写されるときの差異についても検出することができる。

本実施形態による画像形成装置１００は、図１に示す濃度検出センサ１０７を用いて中間転写ベルト１０６に転写されたパッチパターンの濃度を検出する。パッチ画像の形状、及び濃度検出制御については、第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。ただし、感光体ドラム１０１と中間転写ベルト１０６とでは、下地の反射率が異なるため、それぞれの表面状態に応じた濃度検出を実施することが望ましい。

図１６は、第２の実施形態における画像形成装置において調整処理を実行した結果を示す図である。第１の実施形態と比較して、感光体ドラム１０１での濃度検出に加えて、中間転写ベルト１０６に形成されたパッチパターンの濃度も検出しているため、解析時間は長くなる。しかしながら、実験結果は、従来例とほぼ同じ解析時間でありながら、補正後の精度（パターンマッチング精度）が高いレベルで安定している。また、本実施形態による調整部は、感光体ドラム１０１及び中間転写ベルト１０６で検出された濃度の最適解から調整を行っている。最適解は、同じパッチパターンで検出された２つの濃度を平均した値としてもよい。

［第３の実施形態］
次に、図１７及び図１８を参照して、第３の実施形態について説明する。本実施形態は、第１の実施形態による調整処理に加えて、尾引き、現像剤の飛び散り及び標準偏差についての補正も実施する。図１７は、形成した画像に発生する尾引き、飛び散り及び標準偏差を示す図である。

図１７に示すように、尾引き１７０１とは、現像剤坦持体１０３ａ上での現像剤の穂立ちがそのまま感光体ドラム１０１の表面に付着し、ライン下流側に尾を引く現象を示す。飛び散り１７０２とは、ライン上に付着したトナーが転写や定着時に静電的な引きつけによって、周囲に飛び散る現象を示す。標準偏差１７０３とは、ラインの平均高さに対する凸凹度合いを示す。

尾引き１７０１及び標準偏差１７０３は、太らせ処理及び間引き処理をライン端部の画素で実施することにより補正される。また、飛び散り１７０２は、間引き処理で補正される。

図１８は、第３の実施形態における画像形成装置において調整処理を実行した結果を示す図である。ここでは、第２の実施形態による位置の差異、面積の差異及び形状の差異の補正に加えて、尾引き、飛び散り、標準偏差及び縦横比における補正を実行した結果について説明する。縦横比は、形成される画像に含まれる縦ライン５０１及び横ライン５０２の比率を示す。縦横比の差異についても、太らせ処理及び間引き処理により補正を行う。結果、第２の実施形態と比較して、解析時間はデータ処理量が増えたため増加したが、補正後の精度が９７％以上となる。実験３−３では、ほぼ１００％に近い結果となる。

［第４の実施形態］
次に、図１９を参照して、第４の実施形態について説明する。本実施形態は、定期的に調整処理を実施し、実際に二次元バーコードを形成する際に補正する量を低減させることで１回の調整処理に要する処理時間を低減させる。この定期的に行う調整処理は、図４に示す調整制御部４２３により制御される。また、ＨＤＤ４２１には、定期的に調整処理を実行する（以下、定期調整処理と称す。）ための予め定められた期間が記憶されている。例えば、定期調整処理を１００００枚通紙ごとに実行する内容の情報が格納される。

調整制御部４２３は、ＣＰＵ４１２を介してＨＤＤ４２１にアクセスし定期調整処理の情報を取得する。取得した情報を元に、ＣＰＵ４１２に含まれるタイマを用いて定期調整処理を実行するタイミングを監視する。定期調整処理の実行タイミングになると、調整制御部４２３は、深夜などの使用頻度が少ない時間帯に調整処理を実行する。ＣＰＵ４１２は、調整処理を実行して得られた調整の情報をＨＤＤ４２１に格納する。その後、ＣＰＵ４１２は、二次元バーコードを形成する際に調整処理を行う場合は、ＨＤＤ４２１に格納された調整情報でパッチ画像を補正して、パッチパターンを形成する。この補正されたパッチパターンを用いた調整処理では、通常よりも差異が減少しており、調整処理に要する時間を低減させうる。また、調整制御部４２３は、操作部４２２からの指定によって調整処理を実行するように制御してもよい。

また、ＣＰＵ４１２は、定期調整処理により得られたデータをネットワークを介して、外部のホストコンピュータへ転送してもよい。これにより、操作者は、露光装置１１３、感光体ドラム１０１、現像装置１０３等の各構成部の特性を把握することができる。これらの情報により、画像形成装置１００は、装置内の各構成部の寿命による交換時期を監視することができ、エラーが発生する前に各構成部の交換を実施しように操作者に対して促すことができる。結果的に、本実施形態による画像形成装置１００は、消耗品などの寿命予想ができ、寿命ぎりぎりまで使用できる効果がある。

図１９は、第４の実施形態における画像形成装置において調整処理を実行した結果を示す図である。なお、実験４−１から実験４−３は、調整制御部４２３によって、定期調整処理を実行した状態の画像形成装置を使用して実験している。また、調整処理の内容については、第３の実施形態と同様である。結果、第３の実施形態と比較して、解析時間が大幅（約５０％）に低減されている。

第１の実施形態におけるる画像形成装置の一部を示す断面図である。 第１の実施形態における感光体ドラム及び現像装置の拡大図である。 現像バイアスに含まれる交流バイアスを示す図である。 第１の実施形態における画像形成装置の制御ブロックを示す図である。 パッチ画像の一例を示す図である。 感光ドラムに形成されるパッチ画像の潜像パターンを示す図である。 第１の実施形態における複数のパッチ画像を示す図である。 二次元バーコードの一例及び読取方法を示す図である。 画像形成装置におけるドット再現性の推移をしめす図である。 第１の実施形態における濃度検出制御を説明する図である。 複数種類のパッチ画像を示す図である。 パッチパターンの形成位置及び面積の差異を検出する方法を説明する図である。 ＱＲコードを形成する処理を示すフローチャートである。 第１の実施形態における調整処理を実行した際の結果を示す図である 第１の実施形態における画像の差異を調整する方法について説明する図である。 第２の実施形態における画像形成装置において調整処理を実行した結果を示す図である。 形成した画像に発生する尾引き、飛び散り及び標準偏差を示す図である。 第３の実施形態における画像形成装置において調整処理を実行した結果を示す図である。 第４の実施形態における画像形成装置において調整処理を実行した結果を示す図である。

符号の説明

１０５、１０７：濃度検出センサ
１１３：露光装置
４０１：コントローラ
４０３：読取部
４０４：ＡＤ変換部
４０５：シェーディング補正部
４０６：変倍部
４０７：入力ダイレクトマッピング部
４０８：出力ダイレクトマッピング部
４０９：解像度変換部
４１０：画像パターン処理部
４１１：ＬＵＴ生成部
４１２：ＣＰＵ
４１３：濃度検出部
４１４：決定部
４１５：調整部
４１７：形状検出部
４１８：特定部
４１９：マッチング用パターンＲＯＭ
４２０：出力パターンＲＯＭ
４２１：ＨＤＤ
４２２：操作部
４２３：調整制御部
４２４：ＣＣＤ
４２６：エンジン

Claims (10)

1. 二次元バーコードを形成する画像形成装置であって、
   像担持体上に画像を形成する画像形成部と、
   前記二次元バーコードの一部を構成する特有の形状を有する特有形状画像の形状と、前記特有形状画像の面積とが記憶されている記憶部と、
   前記記憶部に記憶されている前記特有形状画像を複数並べた測定用パターン画像を、前記画像形成部によって前記像担持体上に形成させる制御部と、
   前記測定用パターン画像の濃度を検出する濃度検出部と、
   前記濃度検出部により検出される前記測定用パターン画像の濃度に応じて決定される前記特有形状画像の面積と、前記記憶部に記憶されている前記特有形状画像の面積とに基づいて、前記特有形状画像の形状と前記記憶部に記憶されている前記特有形状画像の形状との差異を決定する決定部と、
   前記決定部により決定される前記差異を補正するように、前記特有形状画像を形成するための画像形成条件を調整する調整部と、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記記憶部は、複数種類の特有形状画像の形状と、前記種類毎の特有形状画像の面積とが記憶されており、
   前記制御部は、前記画像形成部によって、前記特有形状画像の種類毎に測定用パターン画像を形成させ、
   前記濃度検出部により検知される前記種類毎の測定用パターン画像の濃度に応じて決定される前記種類毎の特有形状画像の面積と、前記記憶部に記憶されている前記種類毎の特有形状画像の面積とに基づき、前記特有形状画像の形状と前記記憶部に記憶されている前記特有形状画像の形状との差異を有する前記特有形状画像の種類を特定する特定部をさらに有し、
   前記調整部は、前記特定部により特定される前記種類に応じて、前記決定部により決定される前記差異を補正するように、前記特有形状画像を形成するための画像形成条件を調整することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記二次元バーコードが形成された記録材から該二次元バーコードを読み取る読取部と、
   前記読取部により読み取られる二次元バーコードの内、特有形状画像の種類、及び、特有形状画像の位置を検出する形状検出部をさらに有し、
   前記形状検出部により検出される特有形状画像の種類、及び、特有形状画像の位置毎に、前記決定部により決定される前記差異を補正するように、前記特有形状画像を形成するための画像形成条件を前記調整部が調整して、前記画像形成部が前記二次元バーコードを形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記画像形成部は前記像担持体を露光する露光部を有し、
   前記調整部は、前記決定部により決定される前記差異を補正するために、１画素を露光により表現するための露光スポットの数と露光スポットの径の少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記二次元バーコードを形成する際に、前記調整部によって調整された露光スポットの数、及び、露光スポットの径の調整量を反映するために、前記二次元バーコードの画像データを補正する補正部をさらに有することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記記憶部に記憶されている特有形状画像は、第１画素列、及び、該第１画素列に直交する第２画素列によって構成される画像であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記記憶部に記憶されている特有形状画像は、Ｌ字形状、又は、凸字形状、又は、十字形状であることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記調整部は、特有形状画像を構成する複数の画素の内、１画素を構成する複数のドットから所定の数のドットを間引く、又は、所定の数のドットを太らせることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 前記調整部は、前記画像形成部が所定枚数の画像を形成した後、前記特有形状画像を形成するための画像形成条件を調整することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. 前記調整部による前記特有形状画像を形成するための画像形成条件の調整を実行させる信号を出力可能な操作部をさらに有し、
    前記調整部は、前記操作部から前記信号が出力されることで、前記特有形状画像を形成するための画像形成条件を調整することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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