JP5732271B2 - 画像形成装置及び画像形成装置の制御方法 - Google Patents

Description

本実施形態は、画像を被画像形成媒体に形成する画像形成装置および画像形成装置に適用される画像形成方法に関する。

従来、デジタル複合機などの画像形成装置は、両面印刷する場合、画像処理部において表面の画像データと裏面の画像データとを同じ倍率で変倍処理する。また、印刷領域の原点についても、両面ともに同じ座標位置としている。しかしながら、画像形成装置では、印刷工程において被画像形成媒体の物理的な大きさが変わってしまうことがありうる。たとえば、被画像形成媒体に熱を加える工程がある画像形成装置では、被画像形成媒体のサイズが縮小してしまうことがある。両面印刷する場合、第１面への印刷工程において被画像形成媒体の物理的なサイズが変わってしまうと、表面に印刷される画像と裏面に印刷される画像とは、サイズあるいはプリント位置が一致しなくなるという問題点がある。

特開２００４−３４７８４２号公報

本実施形態によれば、被画像形成媒体の両面に適正な画像形成を行える画像形成装置および画像形成装置の制御方法を提供することを目的とする。

実施形態によれば、画像形成装置は、画像形成手段と、転写手段と、定着手段と、読取手段と、搬送手段と、検出手段と、算出手段と、補正手段と、制御手段と、を有する。画像形成手段は、位置検出用のマークを含む画像を形成する。転写手段は、画像形成手段により形成した画像を被画像形成媒体の第１面に転写する。定着手段は、転写手段により転写された画像を被画像形成媒体に定着させる。読取手段は、被画像形成媒体の進行方向に沿って定着手段の後段の読取位置で、被画像形成媒体に両面印刷する場合にのみ、被画像形成媒体の第１面からマークを含む画像を読み取る。搬送手段は、読取手段による読取位置を通過した被画像形成媒体を排出部あるいは両面印刷機構の何れかに搬送する。検出手段は、読取手段が被画像形成媒体の第１面から画像を読み取った場合、読み取った画像データからマークを検出する。算出手段は、検出手段により検出したマークの位置と転写手段が被画像形成媒体の第１面に転写した画像におけるマークの位置との変動量により定着手段による定着処理で被画像形成媒体に生じた収縮度を算出する。補正手段は、算出手段により算出した収縮度に基づいて、被画像形成媒体の第２面に転写する画像を補正する。制御手段は、補正手段が補正した画像を画像形成手段により形成し、画像形成手段が形成した画像を被画像形成媒体の第２面における前記収縮度に応じた印刷領域に転写手段が転写し、前記マークは、２つの直線が交差した形状であって、２つの直線の交差点が画像における１点を示し、前記検出手段は、前記読取手段が読み取った画像から前記マークを構成する各直線につき２点以上の点を検出し、検出した複数の点から予測する２つの直線の交点位置を検出する。

図１は、デジタル複合機の外観構成例を示す斜視図である。 図２は、デジタル複合機の内部構成例を概略的に示す断面図である。 図３は、デジタル複合機における制御系の構成例を説明するためのブロック図である。 図４（ａ）は、用紙の収縮度を検出するためのテストパターンの例を示す図である。図４（ｂ）は、テストパターンをプリントした用紙の例を示す図である。 図５は、位置検出用のマークの構成例である。 図６（ａ）は、第１面に画像がプリントされた状態を示す図である。図６（ｂ）は、第１面へのプリント処理で生じた用紙の収縮度に応じて補正した画像を第２面にプリントした例を示す図である。 図７は、両面印刷処理の流れを説明するためのフローチャートである。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。

まず、画像形成装置としてのデジタル複合機（ＭＦＰ，Multi-Functional Peripheral）の構成について説明する。
図１は、デジタル複合機の外観構成例を示す斜視図である。また、図２は、デジタル複合機の内部構成例を概略的に示す断面図である。図１に示すように、デジタル複合機は、スキャナ１、プリンタ２、フィニッシャ３、コントロールパネル４およびシステム制御部５を有する。

スキャナ１は、デジタル複合機の本体上部に設置する。スキャナ１は、システム制御部５により制御される。スキャナ１は、原稿の画像を読み取って画像データに変換する装置である。スキャナ１は、原稿の画像データをシステム制御部５へ出力する。
スキャナ１は、原稿における主走査方向の１ライン分の画像を画像データに変換するＣＣＤラインセンサを含む光電変換部としての画像読取部１０を有する。画像読取部１０は、原稿の副走査方向にＣＣＤラインセンサで原稿を走査することにより原稿全体の画像を読み取る。

スキャナ１は、原稿台ガラス１１および原稿センサ１２を有する。原稿台ガラス１１は、画像読取部１０がスキャンする原稿を載置する。画像読取部１０は、原稿台ガラス１１のガラスを介して原稿台ガラス１１上の原稿をスキャンする。原稿センサ１２は、原稿台ガラス１１上の原稿を検知する。原稿センサ１２は、原稿台ガラス１１上における原稿の有無を示す信号を出力する。原稿センサ１２は、原稿台ガラス１１上の原稿サイズを検知する。

スキャナ１は、自動原稿送り装置（ＡＤＦ：Auto Document Feeder）１３を有する。ＡＤＦ１３は、給紙トレイ１４を有する。給紙トレイ１４は、読取対象とする原稿を保持する。ＡＤＦ１３は、給紙トレイ１４が保持する原稿を１枚ずつ搬送する。スキャナ１は、ＡＤＦ１３が搬送する原稿の画像を読み取る。スキャナ１において、ＡＤＦ１３は、原稿台ガラス１１上に載置した原稿に対するカバーとしても機能する。

プリンタ２は、画像形成手段として機能する。プリンタ２は、システム制御部５により制御される。プリンタ２は、システム制御部５から供給される画像データを被画像形成媒体としての用紙にプリントする。
プリンタ２は、給紙カセット２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃを有する。これらの給紙カセット２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃは、画像をプリントする被画像形成媒体としての用紙を収納する。たとえば、各給紙カセット２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃは、デジタル複合機本体の下部に着脱可能である。各給紙カセット２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃは、それぞれ給紙ローラ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃを有する。各給紙ローラ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは、各給紙カセット２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃから用紙を一枚ずつ取り出す。

搬送部２３は、プリンタ２内で用紙を搬送する。搬送部２３は、複数の搬送ローラ２３ａ〜２３ｆおよびレジストローラ２４を有する。搬送部２３は、各給紙ローラ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃが取り出した用紙をレジストローラ２４へ用紙を搬送する。上記レジストローラ２４は、画像を転写するタイミングで用紙を転写位置へ搬送する。

複数の画像形成部２５（２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃ、２５Ｋ）は、それぞれ各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の画像を形成する。露光部２６は、レーザ光により各画像形成部２５（２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃ、２５Ｋ）における像担持体としての感光体ドラムＤ（Ｄｙ、Ｄｍ、Ｄｃ、Ｄｋ）に各色で現像される画像としての静電潜像を形成する。露光部２６は、画像データに応じて制御するレーザ光をポリゴンミラーなどの光学系を介して感光体ドラムＤに照射する。レーザ光が照射された感光体ドラムの表面には、静電潜像が形成される。露光部２６は、システム制御部５からの制御信号に応じてレーザ光を制御する。たとえば、露光部２６は、レーザ光のパワーをシステム制御部５からの制御信号に応じて制御する。また、露光部２６は、レーザ光の発光を制御するためのパルス幅の変調量などもシステム制御部５からの制御信号に応じて制御する。

各画像形成部２５（２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃ、２５Ｋ）は、それぞれ感光体ドラムＤ（Ｄｙ、Ｄｍ、Ｄｃ、Ｄｋ）上に形成された静電潜像を各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナーで現像することによりトナー像を形成する。中間転写ベルト２７は、中間転写体である。各画像形成部２５（２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃ、２５Ｋ）は、それぞれ感光体ドラムＤ（Ｄｙ、Ｄｍ、Ｄｃ、Ｄｋ）上に形成した各色のトナー像を中間転写ベルト２７上に転写（一次転写）する。

また、各画像形成部２５（２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃ、２５Ｋ）は、電位センサＳｖおよび濃度センサＳｄなどのセンサを有する。電位センサＳｖは、感光体ドラムの表面電位を検知するセンサである。各画像形成部２５（２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃ、２５Ｋ）において、各感光体ドラムＤは、露光部２６により露光される前に、表面が帯電チャージャにより帯電される。帯電チャージャは、システム制御部５からの制御信号により帯電条件が変更できる。電位センサＳｖは、帯電チャージャにより表面が帯電された後の感光体ドラムにおける表面電位を検知する。濃度センサＳｄは、中間転写ベルト２７上に転写したトナー像の濃度を検知する。また、濃度センサＳｄは、感光体ドラムＤｙ、Ｄｍ、Ｄｃ、Ｄｋ上に形成したトナー像を検知するものであっても良い。

各画像形成部２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃおよび２５Ｋは、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナーで現像したトナー像を中間転写ベルト２７上に重ねて転写する（１次転写する）。中間転写ベルト２７は、各色のトナー像が重なり合ったカラー画像を保持する。転写部２８は、中間転写ベルト２７上の複数色のトナーによるカラー画像を２次転写位置において用紙に転写する。２次転写位置は、中間転写ベルト２７上のトナー像を用紙に転写する位置である。２次転写位置は、支持ローラ２８ａおよび２次転写ローラ２８ｂが対向する位置である。

転写ベルト２７の表面が各画像形成部２５を通過してから２次転写位置に致るまでの間には、画像読取手段としてのイメージセンサが設けられる。イメージセンサは、各画像形成部２５が転写ベルト２７上に形成したトナー像を読み取る。イメージセンサは、転写ベルト２７に形成された画像を構成する各画素の濃度値を検知するセンサとして機能する。つまり、イメージセンサは、転写ベルト２７上の画像を所定の画素単位からなる２次元の画像データとして読み取る。イメージセンサにより取得した画像データは、システム制御部５へ出力される。システム制御部５は、イメージセンサからの画像データを解析することにより転写ベルト２７上に形成された画像の画質を検出する。

レジストローラ２４は、中間転写ベルト２７上のトナー画像にタイミングを合わせて用紙を２次転写位置へ搬送する。転写部２８は、２次転写位置においてトナー像を転写した用紙を定着部２９へ供給する。定着部２９は、トナー像を用紙に定着する。定着部２９は、上記転写部２８がトナー像を転写した用紙を加圧状態で加熱する。定着部２９は、定着処理した用紙を、排紙部３０、フィニッシャ３、あるいは、両面印刷機構４０の何れかへ搬送（排出）する。

また、定着部２９の後段には、定着処理した用紙における画像を読み取る画像読取手段としてのイメージセンサＳｉが設けられる。イメージセンサＳｉは、定着処理後の用紙から読み取った画像データをシステム制御部５へ出力する。システム制御部５は、イメージセンサＳｉからの画像データを解析することにより、定着処理後の用紙の収縮率を検出する。定着部２９により定着処理された用紙は、イメージセンサＳｉにより画像が読み取られて排紙部３０、フィニッシャ３、あるいは、両面印刷機構４０の何れかへ搬送（排出）される。なお、イメージセンサＳｉは、定着部２９により定着処理された用紙のうち両面印刷機構４０へ搬送される用紙上の画像のみを読み取るようにしても良い。

両面印刷機構４０は、定着部２９により定着処理された用紙を反転して搬送し、再度レジストローラ２４へ供給する。また、両面印刷機構４０は、所望の印刷タイミング（裏面の印刷タイミング）になるまで、反転した用紙をスタックする。両面印刷機構４０は、定着処理後の用紙をレジストローラ２４へ導く反転搬送路４１を有する。反転搬送路４１は、定着処理後の用紙を反転させた状態で搬送する。反転搬送路４１は、反転させた状態の用紙を所望の印刷タイミングになるまで用紙をスタックする。反転搬送路４１は、所望の印刷タイミングで反転させた用紙をレジストローラ２４へ供給する。これにより、レジストローラ２４は、所望のタイミングで裏面に印刷が可能な状態の用紙を搬送できる。

フィニッシャ３は、プリンタ２が画像を形成した用紙を処理する排紙機構部３２および用紙をスタックする排紙トレイ３３を有する。コントロールパネル４は、ユーザインターフェースである。たとえば、ユーザは、コントロールパネル４において設定情報などの情報を入力する。コントロールパネル４は、システム制御部５により制御される。
なお、図２に示すプリンタ２は、電子写真方式のプリンタである。ただし、本実施の形態のプリンタは、電子写真方式のプリンタに限定されるものでない。本実施の形態は、たとえば、インクジェット方式あるいは熱転写方式などの電子写真方式以外のプリンタにも適用できる。

次に、デジタル複合機の制御系の構成について説明する。
図３は、デジタル複合機における制御系の構成例を説明するためのブロック図である。
デジタル複合機は、装置全体を制御するシステム制御部５を有する。システム制御部５は、システムバスなどを介して、スキャナ１、プリンタ２、フィニッシャ３、コントロールパネル４に接続する。

システム制御部５は、ＣＰＵ（プロセッサ）５１、メインメモリ５２、ＲＯＭ５３、不揮発性メモリ５４、ＨＤＤ５５、ページメモリ５６、プリンタコントローラ５７、ＦＡＸコントローラ５８、電子データ作成部５９、外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）５７ａ、５８ｂ、５９ａおよび画像処理部６０を有する。

ＣＰＵ５１は、デジタル複合機全体を制御する。ＣＰＵ５１は、プログラムを実行することにより処理を実現するプロセッサである。ＣＰＵ５１は、システムバスを介して、装置内の各部に接続する。ＣＰＵ５１は、システム制御部５内の各部だけでなく、システムバスを介して、スキャナ１、プリンタ２、フィニッシャ３、コントロールパネル４なども接続する。ＣＰＵ５１は、スキャナ１、プリンタ２、および、コントロールパネル４との双方向の通信により、各部へ動作指示を出力したり、各部から種々の情報を取得したりする。また、ＣＰＵ５１は、装置内の各部に設置した各種のセンサの検知信号および動作状態などを示す情報を入力する。

メインメモリ５２は、ＲＡＭなどにより構成される。メインメモリ５２は、ワーキングメモリ、あるいはバッファメモリとして機能する。ＲＯＭ５３は、プログラムおよび制御データなどを記憶する書換え不可の不揮発性メモリである。ＣＰＵ５１は、メインメモリ５２を使用しながらＲＯＭ５３（或は不揮発性メモリ５４、ＨＤＤ５５）に記憶したプログラムを実行することにより種々の処理を実現する。たとえば、ＣＰＵ５１は、プログラムを実行することにより、検出手段、算出手段および制御手段として機能する。

不揮発性メモリ５４は、書換え可能な不揮発性メモリである。不揮発性メモリ５４は、ＣＰＵ５１が実行する制御プログラムおよび制御データを記憶する。また、不揮発性メモリ５４は、設定情報、処理条件などを記憶する。ハードディクスドライブ（ＨＤＤ）５５は、大容量の記憶装置である。ＨＤＤ５５は、画像データおよび各種の履歴情報などを記憶する。また、ＨＤＤ５５は、制御プログラムおよび制御データなどを記憶しても良い。また、ＨＤＤ５５は、設定情報および処理条件などを記憶しても良い。

ページメモリ５６は、処理の対象とする画像データを展開するためのメモリである。たとえば、スキャナ１が読み取った画像データは、画像処理が施された後、ページメモリ５６に格納される。ページメモリ５６に格納された画像データは、プリント用の画像処理が施されてプリンタ２へ出力されたり、ＨＤＤ５５に保存されたり、外部インターフェース５７ａを介して外部装置へ送信されたりする。

プリンタコントローラ５７は、外部装置からのプリント要求に応じたプリント処理を制御する。プリンタコントローラ５７は、外部インターフェース５７ａを介して外部装置に接続される。プリンタコントローラ５７は、外部インターフェース５７ａを介して外部装置からのプリントデータを受信する。ＦＡＸコントローラ５８は、ＦＡＸ通信（ファクシミリデータの送受信）を制御する。ＦＡＸコントローラは、ＦＡＸインターフェース５８ａを介して公衆回線に接続される。ＦＡＸコントローラ５８は、ＦＡＸインターフェース５８ａおよび公衆回線を介してファクシミリデータの送受信を行う。電子データ作成部５９は、スキャナ１により読み取った画像データなどを含む電子データを作成する。外部インターフェース５９ａは、電子データを外部装置へ送信するためのインターフェースである。たとえば、外部インターフェース５７ａと５９ａとは、ネットワークを介したネットワークインターフェースであっても良い。

画像処理部６０は、入力画像処理部６１、圧縮部６２、伸張部６３、出力画像処理部６４を有する。
入力画像処理部６１は、スキャナ１が読み取った画像を入力画像として処理するスキャナ系の画像処理部として機能する。入力画像処理部６１は、スキャナ１により読取った画像データに対して、シェーディング補正処理、階調変換処理、ライン間補正処理などを実行する。

シェーディング補正処理は、ＣＣＤなどの各光電変換素子の感度ばらつき、あるいは、原稿を照明するためのランプの配光特性に応じて、画像データを補正する処理である。階調変換処理は、画像データを構成する各画素の値（たとえば、Ｒ、Ｇ、Ｂの各信号値）をルックアップテーブルに従って変換する処理である。ライン間補正処理は、スキャナ１のＣＣＤラインセンサにおけるＲＧＢの各センサの物理的な位置ずれを補正する処理である。また、入力画像処理部６１は、スキャナ１が取得した画像データに対して、解像度変換、変倍処理、明るさ調整、コントラスト調整、彩度調整、シャープネス調整などを行うようにしても良い。

圧縮部６２は、画像データを圧縮する。たとえば、圧縮部６２は、入力画像処理部６１が処理した画像データを圧縮する。圧縮部６２は、圧縮した画像データをページメモリ５６に記憶する。なお、圧縮部６２は、圧縮した画像データをＨＤＤ５５などへ出力しても良い。伸張部６３は、圧縮された画像データを伸張する。たとえば、伸張部６３は、ページメモリ５６から圧縮された画像データを読み出し、圧縮された画像データを伸張する。伸張部６３は、伸張した画像データを出力画像処理部６４へ出力する。なお、伸張部６３は、伸張した画像データをＨＤＤ５５などへ出力しても良い。

出力画像処理部６４は、補正手段として機能する。出力画像処理部６４は、画像データをプリント用の画像データに変換する。出力画像処理部６４は、出力画像としてプリント用の画像データを生成するプリンタ系の画像処理部として機能する。コピー処理において、出力画像処理部６４は、たとえば、入力画像処理部６１およびページメモリ５６等を経て供給されるスキャナ１により読み取った画像データをプリント用の画像データに変換する。また、プリント処理において、出力画像処理部６４は、プリンタコントローラ５７が外部インターフェース５７ａを介して外部装置から取得した画像データをプリント用の画像データに変換する。

出力画像処理部６４は、色変換処理、鮮鋭化処理、像域識別処理、変倍処理、階調補正処理、ディザ処理などを有する。たとえば、色変換処理は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）信号からなるカラー画像データを、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）信号からなるプリント用のカラー画像データに変換する。鮮鋭化処理は、たとえば、フィルタ処理、墨入れ処理、ガンマ補正処理などの画像データの補正処理により画像データを鮮鋭化する。像域識別処理は、画像の種類（文字、写真など）を識別する。変倍処理は、画像を縮小或は拡大する。階調補正処理は、画像データにおける階調を補正する。ディザ処理は、階調補正された画像データに対してディザ処理を施す。

次に、画像形成装置における画像形成工程で発生する用紙の変形について説明する。
デジタル複合機などの画像形成装置では、被画像形成媒体に画像を形成する工程（印刷工程）において、被画像形成媒体の物理的なサイズが変わってしまうことがありうる。たとえば、電子写真方式の画像形成装置では、定着処理の工程で、被画像形成媒体としての用紙に含まれる水分が蒸発し、用紙のサイズが縮小することがある。具体的には、周辺環境および被画像形成媒体の材質によっては、Ａ３サイズで数ミリ程度のサイズの縮小が起こることもありうる。

用紙の両面に画像を印刷する場合、第１面（表面）への印刷工程で用紙のサイズが収縮すると、第１面と同様な印刷条件で第２面（裏面）に印刷される画像は、第１面に印刷された画像とは異なる大きさで、異なる位置（第１面の印刷領域とはずれた印刷領域）に印刷される。言い換えると、第１面への印刷工程において用紙サイズの収縮があるにもかかわらずに同じ条件で第2面への印刷処理を実行すると、両面印刷後の用紙では、表面と裏面とで画像サイズおよび印刷領域が合わなくなる。

本実施の形態のデジタル複合機は、一連の印刷工程が終了した段階（定着処理後）で用紙に印刷された画像を読み取り、読み取った画像により用紙の収縮度を算出する機能を有する。用紙の収縮度を検出する場合、デジタル複合機は、収縮度検出用のテストパターンを用紙にプリントする。テストパターンは、たとえば、用紙にプリントすべき画像データに付加するものとする。この場合、テストパターンは、ユーザが視認し難いものとする。テストパターンは、位置を検出するための複数のマーク（位置検出用のマーク）から構成する。位置検出用のマークは、ユーザが視認し難いように、極小サイズ、あるいは、人間が視認し難い色（例えば黄色）で形成する。たとえば、通常のプリント処理では、画像の印刷領域外となる領域に、複数のマークがプリントされるようにしても良い。なお、テストパターンのみからなる画像を用紙にプリントして、用紙の収縮度を算出しても良い。

図４（ａ）は、用紙の収縮度を検出するためのテストパターンの例を示す図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のテストパターンをプリントした用紙の例を示す図である。
図４（ａ）に示すテストパターンは、矩形の用紙における四隅のうちの３箇所に位置検出用のマークを配置したものである。位置検出用のマークは、イメージセンサＳｉで読み取ることができ、かつ、ユーザが視認し難いものである。また、各位置検出用のマークは、画像データ上の１点を示すものであれば良い。

図５は、位置検出用のマークの構成例である。図５に示す例において、位置検出用のマークは、２つの直線が交差した形状となっている。図５に示す各マークは、２つの直線の交差点が画像における１点を示す。図５に示すようなマークは、最小１画素分の幅を持つ２つの直線で構成できる。たとえば、最小１画素の幅を持つ２つの直線で構成した場合、交差点も１画素となる。また、図５に示すマークは、２つの直線で構成されるため、マーク全体が読み取れなくとも、各線につき複数の点（少なくとも２つの点）が読み取れれば、各直線を予測でき、それらの交差点も検出可能となる。

ただし、位置検出用のマークは、図５に示すような十字形状のパターンに限定されるものではない。位置検出用のマークは、イメージセンサＳｉが読み取った画像から位置を特定できるものであれば良い。たとえば、後述する主走査方向および副走査方向のパターン対の距離が求められれば、位置検出用のマークは、どのような形状であっても良い。また、位置検出用のマークをプリントする色についても、ユーザに視認され難ければ、いずれの色でも良い。

図４（ａ）に示すテストパターンにおいて、被画像形成媒体としての用紙における３点を示す３つのマークが配置されている。各マークは、主走査方向および副走査方向における、相対点な位置関係を算出するための点を示すものである。このため、テストパターンにおいて、各マークは、それぞれが所定の間隔を隔てた位置に配置される。

図４（ａ）に示すテストパターンは、用紙の左上付近に配置される第１マークｍ１と、用紙の右上付近に配置される第２マークｍ２と、用紙の左下付近に配置される第３マークｍ３とから構成される。図４（ａ）に示す例では、用紙の右上の端点を基準として主走査方向の位置と副走査方向の位置とを示す座標により、第１、第２、第３マークｍ１、ｍ２、ｍ３が示す各点（交差点）を座標値で表現する。たとえば、図４（ａ）に示す画像において、第１マークｍ１は交差点が（Ｘ１、Ｙ１）であり、第２マークｍ２は交差点が（Ｘ２、Ｙ１）であり、第３マークｍ３は交差点が（Ｘ１、Ｙ２）である。

これに対して、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すテストパターンを用紙に印刷した後の画像を示している。たとえば、図２に示す構成例の画像形成装置において、図４（ｂ）に示す画像は、イメージセンサＳｉが読み取った画像に相当する。図４（ｂ）に示す例では、用紙に印刷された後の画像における、第１マークｍ１´の交差点を（Ｘａ、Ｙａ）とし、第２マークｍ２´の交差点を（Ｘｂ、Ｙｂ）とし、第３マークｍ３´の交差点を（Ｘｃ、Ｙｃ）としている。

従って、図４（ａ）に示すような印刷前の画像データにおける第１、第２、第３マークの相対位置と、図４（ｂ）に示すような印刷後の画像データにおける第１、第２、第３マークの相対位置との関係から、印刷工程で生じた用紙の収縮度が算出できる。ここでは、各マークの相対距離に基づいて、用紙の収縮度を算出する方法について説明する。

まず、図４（ａ）に示すような印刷前の画像データにおける第１のパターン距離として以下の距離値ＤＸ、ＤＹが算出される。
ＤＸ ＝ Ｘ２ − Ｘ１
ＤＹ ＝ Ｙ２ − Ｙ１
距離値ＤＸは、印刷前の画像データにおける第１マークｍ１と第２マークｍ２との相対距離を示す値である。この例では、距離値ＤＸは、印刷前の画像データにおける主走査方向の基準値として採用される。距離値ＤＹは、印刷前の画像データにおける第１マークｍ１と第３マークｍ３との相対距離を示す値である。この例では、距離値ＤＹは、印刷前の画像データにおける副走査方向の基準値として採用される。

なお、距離値ＤＸおよびＤＹは、上述の計算式により都度計算して良い。また、用紙サイズに対応してテストパターンを予め用意しておく場合、つまり、用紙サイズに対応して第１、第２、第３マークの位置が特定できる場合、距離値ＤＸおよびＤＹは、予め設定しておいても良い。

図４（ａ）に示すテストパターンを印刷した用紙に対して定着処理した後、イメージセンサＳｉは、用紙に印刷されている画像（印刷後のテストパターン）を読み取る。両面印刷する場合、イメージセンサＳｉにより第１面の画像が読み取られた用紙は、両面印刷機構４０へ搬送され、一旦格納される。ここで、イメージセンサＳｉが図４（ｂ）に示すような印刷後の画像データを読み取ったものとする。

図４（ｂ）に示すような印刷後の画像データにおける第１、第２、第３マークｍ１´、ｍ２´、ｍ３´の交差点の座標値により、第２のパターン距離として以下の距離値ＤＸ´、ＤＹ´が算出される。

距離値ＤＸ´は、印刷後の画像データにおける第１マークｍ１´と第２マークｍ２´との相対距離を示す値である。距離値ＤＹ´は、印刷前の画像データにおける第１マークｍ１´と第３マークｍ３´との相対距離を示す値である。

印刷前の画像データにおける距離値ＤＸを基準とすれば、印刷後の画像データにおける距離値ＤＸ´により主走査方向における収縮度が算出できる。また、印刷前の画像データにおける距離値ＤＹを基準とすれば、印刷後の画像データにおける距離値ＤＹ´により副走査方向における収縮度が算出できる。

すなわち、第１のパターン距離としての距離値ＤＸ、ＤＹと第２のパターン距離としての距離値ＤＸ´、ＤＹ´とにより、画像形成装置における印刷処理により生じた用紙の収縮度が求められる。たとえば、画像形成装置は、以下の計算式により、主走査方向における用紙の収縮度（ShrinkＸ）と、副走査方向における用紙の収縮度（ShrinkＹ）とを、それぞれ算出する。
主走査方向における用紙の収縮度（ShrinkＸ）＝ ＤＸ‘／ＤＸ
副走査方向における用紙の収縮度（ShrinkＹ）＝ ＤＹ‘／ＤＹ。

図６（ａ）は、第１面に画像がプリントされた状態を示す図である。図６（ａ）に示す例では、第１面に画像をプリントする過程において用紙が収縮したものとする。また、図６（ａ）に示す用紙に生じた主走査方向の収縮度はShrinkＸとし、副走査方向の収縮度はShrinkＹとするものとする。

図６（ｂ）は、図６（ａ）の画像をプリントした場合に生じた用紙の収縮度ShrinkＸおよびShrinkＹに応じて補正した画像を第２面にプリントした例を示す図である。図６（ｂ）に示す例では、画像補正無しの印刷領域Ｔoと画像補正有りの印刷領域（用紙の収縮率に応じて変倍した画像の印刷領域）Ｔｃとを示している。画像補正有りの印刷領域Ｔｃは、画像補正無しの印刷領域Ｔｏを用紙の収縮率に応じて縮小した領域であり、かつ、主走査方向および副走査方向の用紙の収縮率に応じて補正した印刷開始位置となる領域である。

すなわち、印刷領域Ｔｃには、主走査方向および副走査方向における用紙の収縮率に応じて補正された印刷開始位置から用紙の収縮率に応じて縮小された画像がプリントされる。これにより、図６（ｂ）に示すような用紙の第２面における画像補正有りの印刷領域Ｔｃは、図６（ａ）に示すような印刷工程で収縮が生じた用紙の第１面における印刷領域と位置および大きさなどが一致するようにできる。

次に、両面印刷処理の流れについて説明する。
図７は、両面印刷処理の流れを説明するためのフローチャートである。
両面印刷する場合、システム制御部５のＣＰＵ５１は、第１面（表面）にプリントすべき画像データと第２面（裏面）にプリントすべき画像データとを取得し、ページメモリ５６などのバッファメモリに保存する（ＡＣＴ１１）。ＣＰＵ５１は、第１面にプリントすべき画像データにテストパターンを付加することにより第１面にプリントする画像データ（第１面のプリントデータ）を生成する。

ＣＰＵ５１は、第１面のプリントデータに含まれるテストパターンにおける第１のパターン距離を算出する（ＡＣＴ１２）。第１のパターン距離は、たとえば、上述したような主走査方向の距離値ＤＸと副走査方向の距離値ＤＹとである。ＣＰＵ５１は、算出した第１のパターン距離をメインメモリ５２などの記憶部に一旦保存する（ＡＣＴ１３）。
なお、用紙のサイズに応じてテストパターンが予め決まっている場合、第１のパターン距離も予め決まる。この場合、用紙のサイズに応じて第１のパターン距離を不揮発性メモリ５４などの記憶部に記憶しておくことにより、ＡＣＴ１３及び１４の処理は省略しても良い。

ＣＰＵ５１は、プリンタ２によりテストパターンを付加した第１面の画像を用紙の第１面にプリントさせる（ＡＣＴ１５）。プリンタ２は、何れかの給紙カセットから用紙を１枚取り出し、その用紙の第１面にテストパターンを含む画像データをプリントする。プリンタ２は、電子写真プロセスによりテストパターンを含む画像データのトナー像を形成し、用紙の第１面に転写する。定着部２９は、用紙を加熱及び加圧することにより用紙に転写されているトナー像を用紙に定着させる。

イメージセンサＳｉは、定着部２９により定着処理された用紙における第１面の画像を読取る（ＡＣＴ１６）。イメージセンサＳｉは、定着部２９により定着処理された用紙の第１面から読み取った画像データをシステム制御部５へ出力する。また、定着処理された用紙は、両面印刷機構４０へ搬送させる。両面印刷機構４０は、用紙を取り込んで反転させるとともに、所望の印刷タイミングになるまで（システム制御部５からの印刷開始指示を受けるまで）、当該用紙をスタックする（ＡＣＴ１７）。

システム制御部５では、イメージセンサＳｉからの画像データを受けて、用紙の収縮度を算出し、算出した収縮度に応じた第２面にプリントする画像に対する補正を行う。すなわち、システム制御部５のＣＰＵ５１は、イメージセンサＳｉが読み取った画像データから複数の位置検出用のマークを検出する（ＡＣＴ１８）。たとえば、図５に示すような２つの直線の交差点で位置を示すマークである場合、ＣＰＵ５１は、マークを構成する２つ直線を検出し、その交点の座標を検出すれば良い。図５に示すマークであれば、たとえば、各線につき２点以上の画素が検出できれば各直線が予測できる。このため、図５に示すようなマークは、マーク全体が完全に読み取れなくても、２つ直線が検出（予測）でき、それらの交点の座標が検出できる。

位置検出用のマークを検出すると、ＣＰＵ５１は、それらのマークが示す位置（座標値）から第２のパターン距離を算出する（ＡＣＴ１９）。第２のパターン距離は、第１のパターン距離に対応する値である。第２のパターン距離は、たとえば、上述したような主走査方向の距離値ＤＸ´と副走査方向の距離値ＤＹ´とである。主走査方向の距離値ＤＸ´と副走査方向の距離値ＤＹ´とは、上述した計算式により、各マークの座標値から算出できる。

第２のパターン距離を算出すると、ＣＰＵ５１は、保存してある第１のパターン距離と算出した第２のパターン距離とから、主走査方向における収縮度と副走査方向における収縮度とを算出する（ＡＣＴ２０）。ＣＰＵ５１は、算出した収縮度に基づいて第２面にプリントすべき画像を補正することにより第２面のプリントデータを生成する（ＡＣＴ２１）。たとえば、ＣＰＵ５１は、主走査方向の収縮度に応じた縮小率で第２面にプリントすべき画像の主走査方向を縮小し、副走査方向の収縮度に応じた縮小率で第２面にプリントすべき画像の副走査方向を縮小する。

第２面のプリントデータを生成すると、ＣＰＵ５１は、主走査方向における収縮度と副走査方向における収縮度とにより第２面に対する画像の印刷開始位置を算出する（ＡＣＴ２２）。第２面に対する印刷開始位置を算出すると、ＣＰＵ５１は、プリンタ２に対して両面印刷機構４０にスタックしている用紙の第２面に対するプリント処理を実行させる（ＡＣＴ２３）。この第２面へのプリント処理では、算出した印刷開始位置を基点に、用紙の収縮率に応じて補正した第２面のプリントデータを当該用紙の第２面にプリントすることにより実施される。

上記のように、画像形成装置は、印刷処理工程における用紙の収縮度を検出する為、定着処理後の用紙の画像を読み取るイメージセンサを配置する。イメージセンサは、用紙の表面にプリントされた複数の位置検出用のマークを読み取る。画像形成装置は、印刷前の画像データにおける各マーク間の相対距離とイメージセンサが印刷処理後の用紙から読み取った画像データにおける各マーク間の相対距離とにより、用紙の収縮度を算出し、算出した用紙の収縮度に応じて裏面に印刷する画像を縮小し、収縮度に応じた印刷開始位置から縮小した画像を用紙の裏面にプリントする。
上記のような画像形成装置によれば、印刷工程において用紙の収縮が生じた場合であっても、表面の印刷領域と裏面の印刷領域とが一致した両面印刷を実現できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下、本願の出願当初の特許請求の範囲の記載を付記する。
［１］
画像形成装置であって、
位置検出用のマークを含む画像を被画像形成媒体の第１面に形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段により前記マークを含む画像が形成された被画像形成媒体の第１面の画像を読み取る読取手段と、
前記画像読取手段が読み取った画像データから前記マークを検出する検出手段と、
前記検出手段により検出したマークの位置と前記第１面に形成した画像におけるマークの位置との変動量により前記画像形成手段による画像形成で前記被画像形成媒体に生じた収縮度を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出した収縮度に基づいて、前記被画像形成媒体の第２面に形成する画像を補正する補正手段と、
前記補正手段により補正した画像を前記被画像形成媒体の第２面における前記収縮度に応じた印刷領域に前記画像形成手段により形成させる制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
［２］
前記画像形成手段は、前記被画像形成媒体における主走査方向の距離と副走査方向における距離とを計測するための複数の位置を示す複数のマークを前記第１面に形成する、
ことを特徴とする前記［１］に記載の画像形成装置。
［３］
前記算出手段は、前記被画像形成媒体に生じた主走査方向における収縮度と、前記被画像形成媒体に生じた副走査方向における収縮度とを算出する、
ことを特徴とする前記［２］に記載の画像形成装置。
［４］
前記補正手段は、前記主走査方向における収縮度と前記副走査方向における収縮度とに応じて第２面に形成する画像を縮小する、
ことを特徴とする前記［３］に記載の画像形成装置。
［５］
前記制御手段は、前記主走査方向における収縮度と前記副走査方向における収縮度とに応じた前記第２面における印刷開始位置から前記補正手段により補正した画像を形成する、
ことを特徴とする前記［４］に記載の画像形成装置。
［６］
画像形成装置の制御方法であって、
位置検出用のマークを含む画像を被画像形成媒体の第１面に形成し、
前記マークを含む画像が形成された被画像形成媒体の第１面の画像を読み取り、
前記読み取った画像データから前記マークを検出し、
前記検出したマークの位置と前記第１面に形成した画像におけるマークの位置との変動量により前記画像形成で前記被画像形成媒体に生じた収縮度を算出し、
前記算出した収縮度に基づいて前記被画像形成媒体の第２面に形成する画像を補正し、
前記補正した画像を前記被画像形成媒体の第２面における前記収縮度に応じた印刷領域に形成させる、
ことを特徴とする画像形成装置の制御方法。
［７］
前記被画像形成媒体の第１面には、前記被画像形成媒体における主走査方向の距離と副走査方向における距離とを計測するための複数の位置を示す複数のマークを形成する、
ことを特徴とする前記［６］に記載の画像形成装置の制御方法。
［８］
前記収縮度としては、前記被画像形成媒体に生じた主走査方向における収縮度と前記被画像形成媒体に生じた副走査方向における収縮度とを算出する、
ことを特徴とする前記［７］に記載の画像形成装置の制御方法。
［９］
前記補正は、前記主走査方向における収縮度と前記副走査方向における収縮度とに応じて第２面に形成する画像を縮小する、
ことを特徴とする前記［８］に記載の画像形成装置の制御方法。
［１０］
前記補正した画像は、前記主走査方向における収縮度と前記副走査方向における収縮度とに応じた前記第２面における印刷開始位置から形成される、
ことを特徴とする前記［９］に記載の画像形成装置の制御方法。

１…スキャナ、２…プリンタ、５…システム制御部、２４…レジストローラ、２５…画像形成部、Ｄ…感光体ドラム、２６…露光部、２７…中間転写ベルト、Ｓｉ…イメージセンサ、２８…転写部、２９…定着部、４０…両面印刷機構、４１…反転搬送路、５１…ＣＰＵ、６０…画像処理部。

Claims (6)

1. 画像形成装置であって、
   位置検出用のマークを含む画像を形成する画像形成手段と、
   前記画像形成手段により形成した画像を被画像形成媒体の第１面に転写する転写手段と、
   前記転写手段により転写された画像を前記被画像形成媒体に定着させる定着手段と、
   前記被画像形成媒体の進行方向に沿って前記定着手段の後段の読取位置で、前記被画像形成媒体に両面印刷する場合にのみ、前記被画像形成媒体の第１面から前記マークを含む画像を読み取る読取手段と、
   前記読取手段による読取位置を通過した前記被画像形成媒体を排出部あるいは両面印刷機構の何れかに搬送する搬送手段と、
   前記読取手段が前記被画像形成媒体の第１面から画像を読み取った場合、読み取った画像データから前記マークを検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出したマークの位置と前記転写手段が前記被画像形成媒体の第１面に転写した画像におけるマークの位置との変動量により前記定着手段による定着処理で前記被画像形成媒体に生じた収縮度を算出する算出手段と、
   前記算出手段により算出した収縮度に基づいて、前記被画像形成媒体の第２面に転写する画像を補正する補正手段と、
   前記補正手段が補正した画像を前記画像形成手段により形成し、前記画像形成手段が形成した画像を前記被画像形成媒体の第２面における前記収縮度に応じた印刷領域に前記転写手段が転写する制御手段と、を有し、
   前記マークは、２つの直線が交差した形状であって、２つの直線の交差点が画像における１点を示し、
   前記検出手段は、前記読取手段が読み取った画像から前記マークを構成する各直線につき２点以上の点を検出し、検出した複数の点から予測する２つの直線の交点位置を検出する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記位置検出用のマークは、前記画像における３点を示す３つのマークである、
   ことを特徴とする前記請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記マークを構成する２つの直線は、最小画素分の幅で構成される、
   ことを特徴とする前記請求項１に記載の画像形成装置。
4. 画像形成装置の制御方法であって、
   位置検出用のマークを含む画像を形成し、
   前記形成した画像を被画像形成媒体の第１面に転写し、
   前記転写された画像を前記被画像形成媒体に定着させる定着処理を行い、
   前記被画像形成媒体に両面印刷する場合にのみ、前記定着処理された前記被画像形成媒体の第１面から前記マークを含む画像を読み取り、
   前記読取の読み取り位置を通過した前記被画像形成媒体を排出部あるいは両面印刷機構の何れかに搬送し、
   前記被画像形成媒体の第１面から画像を読み取った場合、読み取った画像データから前記マークを検出し、
   前記検出したマークの位置と前記第１面に転写した画像におけるマークの位置との変動量により前記定着処理で前記被画像形成媒体に生じた収縮度を算出し、
   前記算出した収縮度に基づいて前記被画像形成媒体の第２面に転写する画像を補正し、
   前記補正した画像を形成し、形成した画像を前記被画像形成媒体の第２面における前記収縮度に応じた印刷領域に転写させ、
   前記マークは、２つの直線が交差した形状であって、２つの直線の交差点が画像における１点を示し、
   前記マークの検出は、前記読取手段が読み取った画像から前記マークを構成する各直線につき２点以上の点を検出し、検出した複数の点から予測する２つの直線の交点位置を検出する、
   ことを特徴とする画像形成装置の制御方法。
5. 前記位置検出用のマークは、前記画像における３点を示す３つのマークである、
   ことを特徴とする前記請求項４に記載の画像形成装置の制御方法。
6. 前記マークを構成する２つの直線は、最小画素分の幅で構成される、
   ことを特徴とする前記請求項４に記載の画像形成装置の制御方法。

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