JP5304379B2 - 画像処理装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
本発明の請求項8に係る画像形成装置は、請求項1〜6のいずれか1項に記載の画像処理装置と、前記検出画像および与えられた画像データに応じた画像を色材により形成する画像形成手段と、前記検出画像を読み取り、その読み取った画像を表す読取画像データを生成する読取手段と、前記画像処理装置のずれ量算出手段により算出された位置ずれ量に基づいて、前記与えられた画像データに応じた画像の位置ずれを補正する補正手段とを備えることを特徴とする。
請求項2に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比較して、第1及び第2の色材間の画像の位置ずれを検出するための演算量を少なくすることができる。
請求項3に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比較して、画像の位置ずれの検出精度を低下させることなく、その検出のための演算量を少なくすることができる。
請求項4に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比較して、有彩色の色材を用いて検出画像を形成したときに、画像の位置ずれの検出精度を向上させることができる。
請求項5に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比較して、無彩色の色材を用いて形成した検出画像から、第1及び第2の色成分間の画像の位置ずれを検出することができる。
請求項6に係る発明によれば、第1及び第2の方向に対する画像の位置ずれを検出することができる。
請求項7に係る発明によれば、算出した位置ずれ量に基づいて、画像の位置ずれを補正することができる。
請求項8に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比較して、画像の位置ずれの検出精度を低下させることなく、その検出のための演算量を少なくすることができる。
本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の一実施形態である電子写真方式の画像形成装置の構成を示すブロック図である。本実施形態の画像形成装置10は、制御部100と、画像形成部200と、操作部300と、通信部400と、記憶部500と、読取部600とを備える。
同図に示すように、画像形成部200は、感光体ドラム210Y、210M、210C及び210Kと、帯電装置220Y、220M、220C及び220Kと、露光装置230と、現像装置240Y、240M、240C及び240Kと、中間転写ベルト250と、複数の回転ロール251と、一次転写ロール260Y、260M、260C及び260Kと、二次転写ロール270と、バックアップロール271と、複数の搬送ロール280と、定着装置290とを備える。
感光体ドラム210は、表面に光導電膜を積層した円筒状の部材である。感光体ドラム210は、中間転写ベルト250と接触した状態にあるときに、中間転写ベルト250の移動に伴って円筒の中心を軸として図中の矢印Aの方向に回転される。帯電装置220は、感光体ドラム210の光導電膜を決められた電位に帯電させる。露光装置230は、制御部100によって露光強度や露光位置が制御され、帯電された感光体ドラム210に光を照射(露光)して露光光に応じた静電潜像を形成する。なお、露光装置230の露光光の走査方向は、感光体ドラム210の軸方向(図2において紙面垂直方向)と等しい。本実施形態においては、この軸方向を画像形成部200の主走査方向とし、以下では単に「主走査方向」という。また、この主走査方向と直交する方向を画像形成部200の副走査方向とし、これを単に「副走査方向」という。なお、主走査方向は、本発明の第1の方向の一例であり、副走査方向は、本発明の第2の方向の一例である。
現像装置240は、トナーとキャリアとを混合した現像剤を有しており、感光体ドラム210に形成された静電潜像をトナーによって現像する。現像装置240は、感光体ドラム210との間に電位差を生じさせて、帯電したトナーをこの電位差によって感光体ドラム210の表面に移動させる。
図3は、本実施形態のテスト画像Tが形成された記録用紙の表面を表した図である。同図に示すように、記録用紙の四隅の近傍に互いに同一のテスト画像Tが配置される。図4は、テスト画像Tの構成を表した図である。同図に示すように、テスト画像Tは、テスト画像T1及びテスト画像T2からなる。テスト画像T1,T2には、それぞれラダーパターンC、M、Y、Kという4種類のパターン画像が含まれており、これらの各色は画像形成部200が用いるトナーの色に対応する。
同図に示すように、テスト画像T1のラダーパターンCは、検出画像C1〜C5からなる。検出画像C1〜C5は、それぞれ主走査方向に対して長手方向を有する線分画像であり、その濃度(面積率)が100%のいわゆるベタ画像である。また、検出画像C1〜C5は、それぞれ副走査方向(幅方向)に対して決められた大きさを有する。これら検出画像C1〜C5は、単一の色材としてシアン(C)のトナーを用いて、副走査方向に対して決められた間隔を空けて形成されている。なお、ここでは、検出画像C1〜C5に幅方向の長さをLとし、各検出画像間の長さをdとし、ここではL=dである。
同図に示すように、制御部100は、テスト画像形成制御部110、読取画像データ取得部120、ずれ量算出部130、変換部140、補正部150、及び画像形成制御部160の各機能を実現する。これらの各機能は、1又は複数のハードウェア回路により実現されてもよいし、1又は複数のプログラムを演算装置が実行することにより実現されてよいし、これらの組み合わせにより実現されてもよい。
同図(a)、(b)に示すように、読取画像データDには、テスト画像T1及びT2について、ラダーパターンCの検出画像C1〜C5のそれぞれに対応する読取検出画像Cd1〜Cd5、及びラダーパターンMの検出画像M1〜M5のそれぞれに対応する読取検出画像Md1〜Md5が含まれる。以下では、読取画像データにおいて主走査方向に対応する方向を「x方向」とし、副走査方向に対応する方向を「y方向」とする。読取画像データにおいて、xy直交座標系に従って各画素に座標値が割り当てられている。図7(a)、(b)に示す「n」は、読取画像データにおいて検出画像が並べられる方向であるx乃至y方向に対する画素の位置を表す値であり、読取検出画像が存在する領域にある各画素の位置を定める値である。n=1〜N(自然数)という値がその座標値が大きくなる方向に、昇順に各画素に決められている。なお、n=1とする画素は設計段階等で決められるものであり、Nの値は、少なくともラダーパターンに含まれるすべての検出画像が定義域内に含まれるように設計段階等で決められている。
図8は、読取画像データに応じて特定される濃度関数LAD(f×n)の一例を示すグラフである。図8において、横軸は画素の位置nであり、縦軸は各画素の階調値を表す。濃度関数は、例えば図7(a)、(b)に示す点線矢印で示した位置のように、検出画像に対応する領域における各画素の階調値を表した関数である。なお、図8に示す基準周期関数は、「(C)位置ずれ量の算出式の導出」の項で用いるものであり、ここではその説明を省略する。
なお、以下の説明において、或るP色のトナー(第1の色材)を用いて形成されるラダーパターンPに対応する濃度関数をLADP(f×n)(第1の関数)と表し、Q色のトナー(第2の色材)に対応するQ色のテスト画像に対応する濃度関数をLADQ(f×n)(第2の関数)と表す。また、LADP(f×n)及びLADQ(f×n)は、検出画像に対応する領域を定義域として、この定義域内の画素の階調値を表すものである。よって、この定義域外、すなわちラダーパターンに対応する領域以外の領域の画素の階調値は「0」で表されるものとする。
ずれ量算出部130は、本発明のずれ量算出手段の一例であり、上述した性質を有する読取画像データが読取画像データ取得部120から供給されると、P色及びQ色のそれぞれのテスト画像に対応する読取画像データに基づいて、P色のトナー及びQ色のトナー間の画像の位置ずれ量Δを算出する。ずれ量算出部130は、P色及びQ色の濃度関数のそれぞれの畳み込み演算により導かれる以下の式(1)を満足するよう、位置ずれ量Δを算出する。なお、式(1)の導出の手順については、後述する「(C)位置ずれ量の算出式の導出」の項で説明する。
画像形成制御部160は、補正部150から供給された画像データを画像形成部200に供給し、その画像データに応じて、画像の位置ずれが補正された画像を記録用紙に形成させる。
画像形成装置10は、「通常モード」又は「補正モード」のいずれかの動作モードで動作する。「通常モード」のときは、画像形成装置100はユーザによる指示に基づいて、通信部400を介して受信した画像データに応じた画像を記録用紙に形成する。「補正モード」では、画像形成装置100は、位置ずれ量Δを算出するための動作を行う。
画像形成装置10が通常モードで動作する際には、制御部100は、通信部400を介して画像データを取得すると、この画像データの色空間をCMYK色空間に変換し、自身のメモリに記憶された位置ずれ量Δに基づいて、主走査方向及び副走査方向に対する画像形成位置を補正して、画像形成部200によりC,M,Y,Kのトナーを用いて記録用紙に画像を形成させる。
画像形成装置10における動作モードは、例えばユーザが操作部300によって指示したに切り替えられてもよいし、予め決められた周期で切り替えられてもよい。
次に、式(1)に示す位置ずれ量Δの算出式の導出の手順について説明する。なお、ここでは、テスト画像T2に基づきx方向に対する位置ずれ量Δの導出の手順について説明するが、y方向の位置ずれ量の導出の手順については、テスト画像T1に基づいて下記の「x」を「y」に置き換えて、これと同じ手順で導出される。
このように、画像形成装置10は、複数色のラダーパターンを読み取って得られるそれぞれの濃度関数の畳み込み演算に基づき、それらの位相差及び原稿角周波数に応じた位置ずれ量Δを算出する。
本発明は、上述した実施形態と異なる形態で実施することが可能である。また、以下に示す変形例は、各々を組み合わせてもよい。
(D−1)変形例1
上述した実施形態では、画像形成装置10に内蔵されている制御部100の例で説明したが、制御部100は、画像形成装置10に内蔵されているものに限らず、例えば、画像形成装置にUSB(Universal Serial Bus)ケーブルやLAN(Local Area Network)等の通信手段を介して接続されたコンピュータ装置によって実現されてもよい。この場合、このコンピュータ装置は、外部の画像形成装置(画像形成手段)にテスト画像Tを形成させるテスト画像形成制御部と、外部の読取装置(読取手段)によって生成された読取画像データを取得する読取画像データ取得部と、読取画像データを用いた畳み込み演算に基づいて、画像の位置ずれ量Δを算出するずれ量算出部という各機能を少なくとも実現するものであればよい。この場合、コンピュータ装置は、算出した位置ずれ量Δを位置ずれ補正の対象とする画像形成装置に出力してもよいし、位置ずれ量Δに基づいて補正量を求めて、その補正量を出力してもよい。
上述した実施形態において、画像形成装置10は、各トナー間の画像の位置ずれを補正していたが、上記演算により、読取部600が画像を読み取った際に生じる倍率色収差を検出するようにしてもよい。
ここで、倍率色収差について簡単に説明する。
図10は、読取部600における結像レンズ及びラインセンサの位置関係と、記録用紙を読み取ったときの各色成分の光(記録用紙からの反射光)の光路を表した図である。同図に示すように、記録用紙からの反射光は読取部600の結像レンズに進入すると、光の波長に応じた屈折率で屈折してラインセンサの方向へ進む。R、G、Bに対応する各色成分の光はそれぞれ波長が異なるから、結像レンズを通過する際の屈折率が異なる。よって、図10に示すように、各色成分の反射光毎に焦点距離が異なるから、記録用紙表面の同位置からの反射光であってもラインセンサへ到達したときの位置が異なる。これにより、各色成分の読取画像データにおいて像の倍率が異なり、色成分毎に像の大きさが異なってしまう。
制御部100は、ラダーパターンKを含むテスト画像Tを読取部600によって読み取ると、R、G、Bの各色成分の読取画像データを取得する。そして、制御部100は、ラダーパターンKに対応する読取検出画像に基づいて、各色成分間の画像の位置ずれ量を算出する。このとき、制御部100は、式(1)の演算において、P色に対応する濃度関数を、Kのラダーパターンを読み取った第1の色成分の読取画像データにおける濃度関数(第1の関数)に対応させ、Q色に対応する濃度関数を、Kのラダーパターンを読み取った第2の色成分の読取画像データにおける濃度関数(第2の関数)に対応させて、色成分間の画像の位置ずれ量を算出する。ここで、第1及び第2の色成分は、R、G、Bの各色成分のうち、異なる色成分の組み合わせであり、これにより色成分間の画像の位置ずれ量が算出される。そして、制御部100は、色成分間の画像の位置ずれ量に基づいて倍率色収差を検出する。ラダーパターンKという同一の対象として画像を読み取ったにも関わらず、読取画像データにおいて色成分毎に画像の位置ずれが生じるということは、倍率色収差に起因して、各色成分間の画像の倍率が異なっていること意味するからである。制御部100は倍率色収差が生じていることを検出すると、各色成分の像の大きさや位置が一致するように、倍率色収差を解消させるための補正を行う。この補正については、公知の手法を採り得る。
なお、この構成において、ブラック(K)のトナーに限らず、グレーや白の無彩色のトナーを用いたラダーパターンが用いられてもよいが、記録用紙の表面の色とは異なる色のトナーが用いられる。また、ここでの「無彩色」は、彩度を全く持たない色に限定されるものではなく、ほとんど彩度を持たない色も含む。つまり、僅かに彩度を有する色であっても、観念的に無彩色と認識される色であればよい。
上述した実施形態のテスト画像Tに代えて、例えば、図11に示すテスト画像Taを用いてもよい。テスト画像Taは、図4に示したテスト画像T1とテスト画像T2とを一体化したものと同等の構成を有している。すなわち、テスト画像Taにおいては、テスト画像T1及びT2により格子状を成すように検出画像が配置される。テスト画像Taであっても、例えば図の矢印方向に対する濃度関数を用いれば、実施形態と同じ手順で位置ずれ量Δが算出される。
テスト画像の構成は前掲したものに限られない。画像形成装置10は、読取画像データから特定される濃度関数どうしの位相差、及び原稿角周波数に基づいて位置ずれ量Δを算出するから、テスト画像は、濃度が周期的に変化する画像であり、複数のラダーパターンから得られる濃度関数どうし位相差が一意に特定される位置に形成されるものであればよい。よって、例えば複数のラダーパターンの検出画像が、主走査方向乃至副走査方向に一列に配置されたテスト画像が用いられてもよい。この場合でも、位置ずれが生じている場合にはラダーパターンの形成位置が決められた位置からはずれるので、濃度関数間には位置ずれ量に応じた位相差が生じるからである。
上述した実施形態では、読取部600はRGB色空間で表される読取画像データを生成していたが、その他の色空間を用いてもよい。この構成においても、ラダーパターンに用いられるトナーの色が有彩色である場合には、画像形成装置10は、その有彩色の補色でとして予め決められた色成分の読取画像データを生成することが好ましい。また、トナーの色は、例えばオレンジやブルー等の他の色が用いられてもよく、画像形成部200は3色以下、又は5色以上のトナーを用いて画像を形成するものでもよい。
また、画像形成部200は電子写真方式で画像を形成するものであったが、インクジェット方式等の他の方式のものでもよい。つまり、色材の種類はトナーに限らず、インクなどの他の色材が用いられてもよい。
また、画像形成装置10は、読取部600により記録用紙に形成されたテスト画像を読み取る構成であることが好ましいが、例えば、中間転写ベルト250や感光体ドラム210等の他の媒体(記録媒体)から読み取る構成を妨げるものではない。また、記録用紙に代えて、例えばOHPシートなどのプラスチックや、その他の材質のものが用いられてもよく、その表面に画像を記録する媒体であればよい。つまり、記録用紙は、画像を記録しうる記録媒体の一例である。
また、画像形成装置10は、主走査方向及び副走査方向のいずれか一方に対する位置ずれ量Δを算出してもよく、この場合、テスト画像T1,T2のうち、対応するいずれか一方のテスト画像を形成すればよい。また、主走査方向及び副走査方向に対する位置ずれ量を算出する場合に限らず、画像形成装置10は、決められた一方向に対して上記条件で検出画像を配置すれば、その方向に対する画像の位置ずれ量を算出する。
また、読取部600に代えて、スキャナ等の他の種類の読取装置を用いてもよい。この場合、テスト画像が画像形成部200により形成されると、ユーザは記録用紙をスキャナにセットしてこれを読み取らせ、スキャナは読取画像データを生成して制御部100に出力する。
上述した実施形態において、画像形成装置10は、各画素データが256階調の階調値を表す読取画像データを生成していたが、濃度関数が周期関数として定義されていれば、式(1)の演算により位置ずれ量Δが算出される。よって、読取画像データにおいて、読取検出画像と、読取検出画像間とを区別する階調値の差異があれば足りる。したがって、例えば、読取検出画像を構成する画素の階調値を「1」とし、その他の画素の階調値を「0」として、式(1)の演算を行ってもよい。また、ここでは、読取検出画像を構成する画素の階調値を高くし、その他の画素の階調値を低くして「0」としていたが、これらが逆であってもよい。この場合であっても、図8に示す濃度関数と基準周期関数とが同位相となるときに畳み込み演算の結果が最大となるように基準周期関数を定めれば、「(C)位置ずれ量Δの算出式の導出」で説明した手順により、式(1)が導き出される。
上述した実施形態では、画像形成装置10は、各色のラダーパターンから得た位相差φを比較することにより、複数のトナー間の画像の位置ずれ量Δを算出していた。これに対し、画像形成装置10が、或る基準位置からの位置ずれ量を算出する構成としてもよい。上述したように、濃度関数と、φ=0としたときの基準周期関数g(x)との位相差φの大きさに応じた位置ずれ量を算出していたから、基準周期関数g(x)と同位相で、同一の原稿角周波数のラダーパターンが存在すると仮定した場合、このラダーパターンの位置を基準としたときの位置ずれ量が、式(8)によって算出される。つまり、φ=0のときに、式(2)の畳み込み演算の結果が最大となる濃度関数LAD(f×n)によって特定される位置が、基準位置に相当する。このように、基準周期関数φ(n)が基準位置に応じて定められていれば、画像形成装置10は、畳み込み演算に基づく式(8)の演算により、基準位置からの位置ずれ量Δを算出する。
このように、本発明は、複数色の画像を形成する装置において複数色の画像の相対的な位置ずれを検出するだけでなく、基準位置からの絶対的な位置ずれ量を検出する構成も含まれる。よって、単色の画像を形成する画像形成装置にも本発明を適用してもよい。
Claims (8)
- 単一の色材を用いて、決められた間隔をそれぞれ空けて一方向に決められた大きさを有する複数の検出画像を画像形成手段に形成させる画像形成制御手段と、
前記画像形成制御手段の制御に応じて形成された検出画像を読取手段により読み取った画像を表し、各画素の階調値を含む読取画像データを取得する取得手段と、
前記取得手段が取得した読取画像データにおいて前記一方向に対応する方向に対する画素の位置を変数として、前記検出画像に対応する領域の各画素の階調値を表した関数の畳み込み演算に基づいて、前記色材を用いて形成される画像の前記一方向に対する位置ずれ量を算出するずれ量算出手段と
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 前記画像形成制御手段は、少なくとも第1の色材と、前記第1の色材と異なる第2の色材とを用いて、前記複数の検出画像をそれぞれ形成させ、
前記ずれ量算出手段は、前記関数であって、前記第1の色材の検出画像に対応する第1の関数、及び前記第2の色材の検出画像に対応する第2の関数のそれぞれの前記畳み込み演算に基づいて、前記第1及び第2の色材間の前記一方向に対する画像の位置ずれ量を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記ずれ量算出手段は、前記畳み込み演算により導かれる以下の式を満足するように前記位置ずれ量Δを算出することを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。
であり、
nは、前記検出画像に対応する領域において、前記一方向に対応する方向に対する画素の位置を表す値であり、
Nは、前記検出画像に対応する領域において、前記一方向に対応する方向に存在する画素の数であり、
LADP(f×n)は前記第1の関数であり、LADQ(f×n)は前記第2の関数である。 - 前記画像形成制御手段は、有彩色の色材を用いて前記検出画像を形成させ、
前記取得手段は、前記有彩色の補色として予め決められた色成分を少なくとも含む読取画像データを取得し、
前記ずれ量算出手段は、前記有彩色の補色として決められた1の色成分の読取画像データに基づいて、前記位置ずれ量を算出する
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記画像形成制御手段は、無彩色の色材を用いて前記検出画像を形成させ、
前記取得手段は、少なくとも第1の色成分、及び前記第1の色成分と異なる第2の色成分の読取画像データを取得し、
前記ずれ量算出手段は、前記関数であって、前記第1の色成分の読取画像データにおける第1の関数、及び前記第2の色成分の読取画像データにおける第2の関数のそれぞれの前記畳み込み演算に基づいて、前記第1及び第2の色成分間の前記一方向に対応する方向に対する画像の位置ずれ量を算出する
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記画像形成制御手段は、第1の方向、及び前記第1の方向と直交する第2の方向を前記一方向として前記複数の検出画像をそれぞれ形成させ、
前記ずれ量算出手段は、前記第1及び第2の方向のそれぞれに対応する方向に対する前記位置ずれ量を算出する
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の画像処理装置と、
前記画像処理装置のずれ量算出手段により算出された位置ずれ量に基づいて、前記画像形成手段により形成される画像の位置ずれを補正する補正手段と
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の画像処理装置と、
前記検出画像および与えられた画像データに応じた画像を色材により形成する画像形成手段と、
前記検出画像を読み取り、その読み取った画像を表す読取画像データを生成する読取手段と、
前記画像処理装置のずれ量算出手段により算出された位置ずれ量に基づいて、前記与えられた画像データに応じた画像の位置ずれ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。
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