以下、図面を参照して、本発明を実施するための実施の形態の一例について詳細に説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係わる画像形成装置10の概略構成を示す図であり、図2は、本発明の実施の形態に係わる画像形成装置10に設けられた内蔵イメージセンサの一例を示す図である。
(全体構成)
本実施の形態に係る画像形成装置10は、フルカラー画像及び白黒画像を選択的に形成するものであり、図1に示すように、第1筐体10Aと、第1筐体10Aに接続された第2筐体10Bと、を備えている。第2筐体10Bの上部には、コンピュータ等の外部装置から供給される画像データに対して画像処理を施す画像信号処理部13が設けられている。一方、第1筐体10Aの上部には、第1特別色(V)、第2特別色(W)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各トナーを収容するトナーカートリッジ14V、14W、14Y、14M、14C、14Kが設けられている。
なお、第1特別色及び第2特別色としては、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック以外の色(透明を含む)が例示される。また、以下の説明では、各構成部品について第1特別色(V)、第2特別色(W)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)を区別する場合は、符号としての数字の後にV、W、Y、M、C、Kのいずれかの英字を付して説明し、第1特別色(V)、第2特別色(W)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)を区別しない場合は、V、W、Y、M、C、Kを省略する。
トナーカートリッジ14の下側には、各色のトナーに対応する6つの画像形成ユニット16が、各トナーカートリッジ14に対応するように設けられている。
画像形成ユニット16毎に設けられた露光装置40(40V、40W、40Y、40M、40C)は、前述した画像信号処理部13によって画像処理を施された画像データを画像信号処理部13から受け取り、この画像データに応じて変調した光ビームLを後述の像保持体18(18V、18W、18Y、18M、18C)へ照射するように構成されている。
各画像形成ユニット16は、一方向に回転駆動される像保持体18を備えている。各露光装置40から各像保持体18へ光ビームLが照射されることにより、各像保持体18には静電潜像が形成される。
各像保持体18の周囲には、像保持体18を帯電するコロナ放電方式(非接触帯電方式)のスコロトロン帯電器と、露光装置40によって像保持体18に形成された静電潜像を現像剤の一例であるトナーで現像する現像装置と、転写後の像保持体18に残留する現像剤を除去するブレードと、転写後の像保持体18に光を照射して除電を行う除電装置とが設けられている。なお、スコロトロン帯電器、現像装置、ブレード、及び除電装置は、像保持体18の表面と対向して、像保持体18の回転方向上流側から下流側へ向けてこの順番で配置されている。
また、各画像形成ユニット16の下側には、転写部32が設けられている。転写部32は、各像保持体18と接触する環状の中間転写ベルト34と、各像保持体18に形成されたトナー画像を中間転写ベルト34に多重転写させる一次転写ロール36とを含んで構成されている。
中間転写ベルト34は、モータ(図示省略)で駆動される駆動ロール38と、中間転写ベルト34に張力を付与する張力付与ロール41と、後述する二次転写ロール62に対向する対向ロール42と、複数の巻掛ロール44とに巻き掛けられており、駆動ロール38により、一方向(図1における反時計回り方向)に循環移動されるようになっている。
各一次転写ロール36は、中間転写ベルト34を挟んでそれぞれの各画像形成ユニット16の像保持体18と対向配置されている。また、一次転写ロール36は、給電ユニット(図示省略)によって、トナー極性とは逆極性の転写バイアス電圧が印加されるようになっている。この構成により、像保持体18に形成されたトナー画像が中間転写ベルト34に転写されるようになっている。
中間転写ベルト34を挟んで駆動ロール38の反対側には、ブレードを中間転写ベルト34に接触させて、中間転写ベルト34上の残留トナーや紙粉等を除去する除去装置46が設けられている。
転写部32の下方には、用紙等の媒体の一例としての記録媒体Pが収容される記録媒体収容部48が複数設けられている。記録媒体収容部48の各々は、第1筐体10Aから引き出し自在とされている。各記録媒体収容部48の一端側(図1における正面視右側)の上方には、各記録媒体収容部48から記録媒体Pを搬送経路60へ送り出す送出ロール52が設けられている。
各記録媒体収容部48内には、記録媒体Pが載せられる底板50が設けられている。この底板50は、記録媒体収容部48が第1筐体10Aから引き出されると、制御手段(図示省略)の指示によって下降するようになっている。底板50が下降することで、ユーザが記録媒体Pを補充する空間が記録媒体収容部48に形成される。
第1筐体10Aから引き出された記録媒体収容部48を第1筐体10Aに装着すると、底板50が、制御手段の指示によって上昇するようになっている。底板50が上昇することで、底板50に載せられた最上位の記録媒体Pと送出ロール52とが当るようになっている。
送出ロール52の記録媒体搬送方向下流側(以下、単に「下流側」という場合がある)には、記録媒体収容部48から重なって送り出された記録媒体Pを1枚ずつに分離する分離ロール56が設けられている。分離ロール56の下流側には、記録媒体Pを搬送方向下流側に搬送する複数の搬送ロール54が設けられている。
記録媒体収容部48と転写部32との間に設けられる搬送経路60は、記録媒体収容部48から送り出された記録媒体Pを第1折返部60Aで図1における正面視左側に折り返し、さらに、第2折返部60Bで図1における正面視右側に折り返すように、二次転写ロール62と対向ロール42との間の転写位置Tへ延びている。
二次転写ロール62は、給電部(図示省略)によって、トナー極性とは逆極性の転写バイアス電圧が印加されるようになっている。この構成により中間転写ベルト34に多重転写された各色のトナー画像が、二次転写ロール62によって、搬送経路60に沿って搬送されてきた記録媒体Pに二次転写される構成となっている。
搬送経路60の第2折返部60Bへ合流するように、第1筐体10Aの側面から延びる予備経路66が設けられている。第1筐体10Aに隣接して配置される別の記録媒体収容部(図示省略)から送り出された記録媒体Pが予備経路66を通って搬送経路60に入り込めるようになっている。
転写位置Tの下流側には、トナー画像が転写された記録媒体Pを第2筐体10Bに向けて搬送する複数の搬送ベルト70が第1筐体10Aに設けられ、搬送ベルト70に搬送された記録媒体Pを下流側に搬送する搬送ベルト80が第2筐体10Bに設けられている。
複数の搬送ベルト70及び搬送ベルト80のそれぞれは、環状に形成されており、一対の巻掛ロール72に巻き掛けられている。一対の巻掛ロール72は、記録媒体Pの搬送方向上流側と下流側とにそれぞれ配置されており、一方が回転駆動することにより、搬送ベルト70(搬送ベルト80)を一方向(図1における時計回り方向)に循環移動させる。
搬送ベルト80の下流側には、記録媒体Pの表面に転写されたトナー画像を記録媒体Pに熱と圧力で定着させる定着ユニット82が設けられている。
定着ユニット82は、定着ベルト84と、定着ベルト84に対して下側から接触するように配置された加圧ロール88と、を備えている。定着ベルト84と加圧ロール88との間には、記録媒体Pを加圧加熱してトナー画像を定着させる定着部Nが形成されている。
定着ベルト84は、環状に形成されており、駆動ロール89及び従動ロール90に巻き掛けられている。駆動ロール89は、加圧ロール88に対して上側から対向しており、従動ロール90は、駆動ロール89よりも上側に配置されている。
駆動ロール89及び従動ロール90は、それぞれに、ハロゲンヒータ等の加熱部が内蔵されている。これにより、定着ベルト84が加熱される。
図1に示されるように、定着ユニット82の下流側には、定着ユニット82から送り出された記録媒体Pを下流側へ搬送する搬送ベルト108が設けられている。
搬送ベルト108の下流側には、定着ユニット82によって加熱された記録媒体Pを冷却する冷却ユニット110が設けられている。
冷却ユニット110は、記録媒体Pの熱を吸収する吸収装置112と、記録媒体Pを吸収装置112に押し付ける押付装置114とを備えている。吸収装置112は、搬送経路60に対する一方側(図1における上側)に配置され、押付装置114は、他方側(図1における下側)に配置されている。
吸収装置112は、記録媒体Pと接触し、記録媒体Pの熱を吸収する環状の吸収ベルト116を備えている。吸収ベルト116は、吸収ベルト116へ駆動力を伝達する駆動ロール120と、複数の巻掛ロール118とに巻き掛けられている。
吸収ベルト116の内周側には、吸収ベルト116と面状に接触して吸収ベルト116が吸収した熱を放熱させるアルミニウム材料で形成されたヒートシンク122が設けられている。
さらに、ヒートシンク122から熱を奪い熱気を外部へ排出させるためのファン128が、第2筐体10Bの裏側(図1に示す紙面奥側)に配置されている。
記録媒体Pを吸収装置112に押し付ける押付装置114は、記録媒体Pを吸収ベルト116へ押し付けながら記録媒体Pを搬送する環状の押付ベルト130を備えている。押付ベルト130は、複数の巻掛ロール132に巻き掛けられている。
冷却ユニット110の下流側には、記録媒体Pを挟んで搬送し、記録媒体Pの湾曲(カール)を矯正する矯正装置140が設けられている。
矯正装置140の下流側には、記録媒体Pに定着されたトナー画像のトナー濃度欠陥、画像欠陥、画像位置欠陥等を検出する内蔵イメージセンサ200が設けられている。なお、内蔵イメージセンサ200については、詳細を後述する。
内蔵イメージセンサ200の下流側には、片面に画像が形成された記録媒体Pを第2筐体10Bの側面に取り付けられた排出部196に排出する排出ロール198が設けられている。
一方、両面に画像を形成させる場合は、内蔵イメージセンサ200から送出された記録媒体Pは、内蔵イメージセンサ200の下流側に設けられた反転経路194に搬送されるようになっている。
反転経路194には、搬送経路60から分岐する分岐パス194Aと、分岐パス194Aに沿って搬送される記録媒体Pを第1筐体10A側に向けて搬送する用紙搬送パス194Bと、用紙搬送パス194Bに沿って搬送される記録媒体Pを逆方向に向けて折返してスイッチバック搬送させて表裏を反転させる反転パス194Cが設けられている。
この構成により、反転パス194Cでスイッチバック搬送された記録媒体Pは、第1筐体10Aに向けて搬送され、さらに、記録媒体収容部48の上方に設けられた搬送経路60に入り込み、転写位置Tへ再度送り込まれるようになっている。
次に、画像形成装置10の画像形成工程について説明する。
画像信号処理部13で画像処理が施された画像データが、各露光装置40に送られる。各露光装置40では、画像データに応じて各光ビームLを出射して、スコロトロン帯電器によって帯電した各像保持体18に露光し、静電潜像が形成される。
像保持体18に形成された静電潜像は、現像装置によって現像され、第1特別色(V)、第2特別色(W)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色のトナー画像が形成される。
図1に示されるように、各画像形成ユニット16V、16W、16Y、16M、16C、16Kの像保持体18に形成された各色のトナー画像は、6つの一次転写ロール36V、36W、36Y、36M、36C、36Kによって中間転写ベルト34に順次多重転写される。
中間転写ベルト34に多重転写された各色のトナー画像は、二次転写ロール62によって、記録媒体収容部48から搬送されてきた記録媒体P上に二次転写される。トナー画像が転写された記録媒体Pは、搬送ベルト70によって第2筐体10Bの内部に設けられた定着ユニット82に向けて搬送される。
記録媒体P上の各色のトナー画像が定着ユニット82により加熱・加圧されることで記録媒体Pに定着する。さらに、トナー画像が定着された記録媒体Pは、冷却ユニット110を通過して冷却された後、矯正装置140に送り込まれ、記録媒体Pに生じた湾曲が矯正される。
湾曲が矯正された記録媒体Pは、内蔵イメージセンサ200によって画像欠陥等が検出された後、排出ロール198によって排出部196に排出される。
一方、画像が形成されていない非画像面に画像を形成させる場合(両面印刷の場合)は、内蔵イメージセンサ200を通過後に、記録媒体Pが反転経路194で反転され、記録媒体収容部48の上方に設けられた搬送経路60に送り込まれて、前述した手順で裏面にトナー画像が形成される。
なお、本実施の形態に係る画像形成装置10では、第1特別色及び第2特別色の画像を形成するための部品(画像形成ユニット16V・16W、露光装置40V・40W、トナーカートリッジ14V・14W、一次転写ロール36V・36W)は、ユーザの選択により、追加部品として第1筐体10Aに装着自在に構成されている。従って、画像形成装置10としては、第1特別色及び第2特別色の画像を形成するための部品を有さない構成、第1特別色及び第2特別色のうちいずれか1色の画像を形成するための部品のみを有する構成としてもよい。
次に、内蔵イメージセンサ200について説明する。
以下の説明では、画像形成装置10の長さ方向(記録媒体Pの搬送方向である副走査方向)をX方向、装置の高さ方向をY方向、装置の奥行き方向(主走査方向)をZ方向ということとする。
(内蔵イメージセンサの基本構成、機能)
図2に示されるように、読取手段の一例である内蔵イメージセンサ200は、画像が記録された記録媒体Pに向けて光を照射する照射部202と、照射部202から照射されて記録媒体Pで反射された光を読取部の一例としてのCCDセンサ204に結像する結像光学系206を備えた結像部208と、内蔵イメージセンサ200の使用時やキャリブレーション時の各種基準等が設けられた設定部210とを備えている。なお、本実施の形態では、CCDセンサ204として、を主走査方向及び副走査方向の各々に直交するY方向(鉛直方向)に受光素子(例えばフォトダイオード)を一次元配列して構成された一次元イメージ・センサを適用しているが、これに限らず、二次元イメージ・センサであっても良い。
照射部202は、記録媒体Pの搬送経路60の上側に配置されており、一対のランプ212を有する。各ランプ212は、Z方向に長手とされたキセノンランプであり、その照射範囲の長さは搬送される最大の記録媒体Pの幅よりも大とされている。一対のランプ212は、記録媒体Pにて反射されて結像部208に向かう光軸OA(設計上の光軸)に対し対称に配置されている。より具体的には、各ランプ212は、記録媒体Pへの照射角がそれぞれ45°以上50°以下となるように光軸OAに対し対称に配置されている。
詳細には、一対のランプ212は、記録媒体Pの搬送経路60に沿って並べられ、記録媒体Pの搬送方向の上流側に配置された第一ランプ212Aと、第一ランプ212Aに対して記録媒体Pの搬送方向の下流側に配置された第二ランプ212Bと、を備えている。そして、第一ランプ212A及び第二ランプ212Bから照射される光が、第一ランプ212Aと第二ランプ212Bとの間の搬送経路60上の透明なウィンドウガラス286の照射位置Dに照射されるように構成されている。
また、結像光学系206は、光軸OAに沿って導かれた光をX方向(この実施形態では記録媒体Pの搬送方向下流側)に反射する第1ミラー214と、第1ミラー214が反射した光を上向きに反射する第2ミラー216と、第2ミラー216が反射した光を記録媒体Pの搬送方向上流側に反射する第3ミラー218と、第3ミラー218が反射した光をCCDセンサ204に集光(結像)するレンズ220と、を主要部として構成されている。CCDセンサ204は、光軸OAに対し記録媒体Pの搬送方向上流側に配置されている。
第1ミラー214のZ方向の長さは、最大の記録媒体Pの幅よりも大とされている。そして、第1ミラー214〜第3ミラー218は、結像光学系206に入射された記録媒体Pの反射光をそれぞれZ方向(主走査方向)に絞りながら(集光しつつ)反射するようになっている。これにより、略円柱状のレンズ220に対し記録媒体Pの幅方向各部からの反射光を入射させる構成である。
内蔵イメージセンサ200は、CCDセンサ204が、結像された光すなわち画像濃度に応じた信号を、画像形成装置10の制御装置20(図1参照)に出力(フィードバック)するように構成されている。制御装置20は、内蔵イメージセンサ200から入力された信号に基づいて、画像形成ユニット16において形成される画像を補正する処理を実施する。画像を補正する処理の一例としては、内蔵イメージセンサ200から入力された信号に基づく露光装置40による照射光の強度、画像の形成位置などの補正が挙げられる。
また、結像光学系206における第3ミラー218とレンズ220との間には、光量絞り部224(224L、224S、224U))が設けられている。光量絞り部224は、光路をZ方向に横切ってCCDセンサ204に結像する光の光量をY方向(主走査方向との交差方向)に絞ると共に、外部から操作することで光量絞り量を調整自在に構成されている。光量絞り部224による光量絞り量は、経時により各ランプ212の発光量が変化してもCCDセンサ204に結像される光量が予め定めた量以上となるように調整されるようになっている。
一方、設定部210は、Z方向に長手の基準ロール226を備えている。基準ロール226は、記録媒体Pの画像検出を行う際に搬送経路60側に向けられる検出基準面228と、内蔵イメージセンサ200による記録媒体Pの画像検出を行わない場合に搬送経路側に向けられる退避面230と、白色基準面232と、多色のパターンが長手方向に沿って形成されたカラー基準面234と、複数の検査パターンが形成された複合検査面236と、を有する。この実施形態では、基準ロール226は、周方向に8面以上の面が形成された多角形筒状に形成されている。検出基準面228、退避面230、カラー基準面234、及び複合検査面236は各一面だけ設けられ、白色基準面232は2面設けられている。
基準ロール226は、回転軸226A周りに回転することで、搬送経路60側に向けるべき面を切り替える構成とされている。この基準ロール226の面の切替は、回路基板262に設けられた制御回路100によって行われる。また、基準ロール226は、八角形以上の多角形筒状に形成されることで、各面の周方向中央と面間の角部との回転中心に対する距離差が小さく抑えられている。これにより、基準ロール226の各面と各ランプ212の照射位置(ウインドウガラス286)との距離を小さく抑えながら、基準ロール226の面間の角部が照射部202と干渉しない構成とされている。
検出基準面228は、周方向の幅が他の面よりも小とされており、その周方向両側の面は上記した各基準としての機能を有しない案内面238とされている。検出基準面228は、搬送される記録媒体Pの被検出(被読み取り)面を各ランプ212による照射位置に位置決めする位置基準面とされている。
退避面230は、周方向の幅が他の面よりも大とされている。この退避面230は、内蔵イメージセンサ200による記録媒体Pの画像検出を行わない場合に、記録媒体Pを案内する案内面であり、検出基準面228よりも回転軸226Aの軸心からの距離が小とされている。これにより、内蔵イメージセンサ200による記録媒体Pの画像検出を行わない場合には、内蔵イメージセンサ200による記録媒体Pの画像検出を行う場合よりも、照射部202(ウィンドウガラス286)との間隔が広い搬送経路が形成されるようになっている。
白色基準面232は、照明部202と結像光学系206のキャリブレーション用であり、予め定められた信号が結像光学系206から出力される基準の白色フィルムが貼着されて構成されている。カラー基準面234は、照明部202と結像光学系206のキャリブレーション用であり、各色に応じて予め定められた信号が結像光学系206から出力される基準色のパターンが施されたフィルムが貼着されて構成されている。
複合検査面236は、基準ロール226の回転方向(記録媒体Pの搬送方向)の位置をキャリブレーションするための位置調整パターンと、フォーカス検出パターンと、深度検出パターンとが同一面に配置されて形成されている。
図3は、本実施の形態に係る照明部202及びその周辺の構成を示す斜視図である。図3に示すように、照明部202は、ランプ212の光を記録媒体Pに向けて透過させるウィンドウガラス286を備えている。ウィンドウガラス286は、基準ロール226とは別に設けられた白基準であるサイドリファレンス286Aを有している。ウィンドウガラス286において、ランプ212から光が照射される照射領域は、設定部210上で記録媒体Pの画像形成領域が通過する領域に重なる領域であって、搬送経路60上の記録媒体Pに形成された画像がCCDセンサ204によって読み取られる領域として予め定められた領域(画像読取領域)と、サイドリファレンス286Aが配置された領域(サイドリファレンス領域)と、を含んで構成されている。サイドリファレンス領域は、画像読取領域に主走査方向(Z方向)に隣接しており、CCDセンサ204による読取対象領域とされている。従って、CCDセンサ204による画像読取領域に対する読み取りが実施される時期に併せてサイドリファレンス286Aに対する読み取りも実施される。また、サイドリファレンス領域は、記録媒体Pに形成された画像(画像形成領域)と重ならない位置に存在するため、記録媒体Pが内蔵イメージセンサ200を通過している間に画像に含まれるトナーの付着が抑制される。よって、仮にサイドリファレンス286Aが透光性を有する白色板であったとしてもサイドリファレンス286Aにトナーが付着することによって光の反射率が低下するという事態の発生が抑制される。
(制御装置の概略構成)
図4は、本発明の実施の形態に係わる画像形成装置10における制御装置20の概略構成を示すブロック図である。
制御装置20は、上述したように、内蔵イメージセンサ200からの信号に基づいて、画像形成ユニット16において形成される画像を補正する機能を備えている。また、制御装置20は、内蔵イメージセンサ200のキャリブレーション(例えば、上述のCCDセンサ204のキャリブレーション等)を制御する機能も備えている。
制御装置20は、具体的には、図4に示すように、CPU20A、ROM20B、RAM20C、及び入出力ポート20Dを備えており、それぞれがアドレスバス、データバス、及び制御バス等のバス20Eを介して互いに接続されている。
ROM20Bには、各種プログラムが記憶されており、CPU20AがRAM20Cにプログラムを展開して実行することにより、各種制御が行われるようになっている。
入出力ポート20Dには、ユーザ・インタフェース(UI)パネル30、ランプ212及び制御回路100が接続されている。UIパネル30は、ディスプレイ上に透過型のタッチパネルが重ねられたタッチパネルディスプレイ等から構成され、各種情報がディスプレイの表示面に表示されると共に、ユーザがタッチパネルに触れることにより情報や指示が受け付けられる。なお、本実施の形態では、UIパネル30を適用した形態例を挙げて説明しているが、これに限らず、液晶ディスプレイなどの表示部とテンキーや操作ボタンなどが設けられた操作部とが別々に設けられた形態としてもよい。
ランプ212は、内蔵イメージセンサ200によって画像の読み取りを行うための光を照射し、制御装置20によってそのオンオフ(光の照射または非照射)が制御される。
制御回路100は、上述したように、基準ロール226の面の切り替えを制御し、制御装置20の指示に基づいて制御回路100に接続された基準ロール回転モータ22の駆動を制御する。また、制御回路100は、制御装置20の指示に従って内蔵イメージセンサ200の各種キャリブレーション(例えば、CCDセンサ204出力の上下限値の調整、照明分布の補正、CCDセンサ204の読み取り値の補正等)を行うようになっている。
次に、電源投入時に実施される内蔵イメージセンサ200のキャリブレーションについて説明する。
内蔵イメージセンサ200のキャリブレーションとしては、CCDセンサ204の出力上下限値の調整を行うオフセット及びゲイン調整、白基準の読み取り画像のプロファイルを基に読み取り画像の照明分布を補正するシェーディング補正、並びに色校正板の色パッチを読み取り、CCDセンサ204の読み取り値を補正するCCDキャリブレーション等を行う。
これらのキャリブレーションの手順の一例としては、例えば、先ず、白色基準面232を記録媒体Pの搬送経路60に向け、CCDセンサ204の白基準面232の読み取り結果に基づいて、オフセット及びゲイン調整を行った後に、Z方向(主走査方向)の光量分布を補正する(シェーディング補正)を行う。
続いて、複合検査面236が記録媒体Pの搬送経路60に向けられ、位置調整パターンにより、記録媒体Pの搬送方向のCCDセンサ204による検出位置が調整される。
そして、記録媒体Pの搬送方向の検出位置が調整された後に、フォーカス検出パターンによりCCDセンサ204の焦点が確認されると共に、深度検出パターンにより照明深度が確認される。
さらに、カラー基準面234を記録媒体Pの搬送経路60に向ける。CCDセンサ204は、各色において、予め定められた信号が出力されるように調整される。
ところで、本実施の形態に係る画像形成装置10では、内蔵イメージセンサ200のキャリブレーションが、画像を記録媒体Pに形成する指示(以下、「画像形成指示」という。)を含む画像形成処理の一単位毎及び画像形成処理の一単位内で画像が形成される毎に実施される。この場合、画像形成指示に応じて画像が形成された記録媒体Pが搬送経路60を介して基準ロール226の上方を通過することになるので、基準ロール226を用いたキャリブレーションを実施せずに、サイドリファレンス286Aを用いたキャリブレーションを実施することになる。このキャリブレーションを高精度に実施するためには、画像形成処理の一単位毎及び画像形成処理の一単位内でCCDセンサ204によって読み取られて得られた結果のばらつきを高精度に把握することが重要である。そして、CCDセンサ204によって読み取られて得られた結果のばらつきが許容範囲内にない場合にはその原因を除去すべく、その旨を原因と共にユーザに報知する必要がある。
そこで、本実施の形態に係る画像形成装置10では、画像形成処理の一単位毎及び画像形成処理の一単位内でCCDセンサ204によって読み取られて得られた結果(例えば濃度)のばらつきが異常であるか否かを判定すると共にばらつきの原因を判定して判定結果を出力するばらつき判定出力処理が実行される。
本実施の形態に係る画像形成装置10では、ばらつき判定出力処理を実現するための各種処理がソフトウェア構成によって実現される。その一例としては、コンピュータを利用してプログラムを実行する形態が挙げられる。しかし、このようなソフトウェア構成による実現に限られるものではなく、ハードウェア構成や、ハードウェア構成とソフトウェア構成との組み合わせによって実現しても良いことは言うまでもない。
以下では、本実施の形態に係る画像形成装置10のCPU20Aがばらつき判定出力処理プログラムを実行することによりばらつき判定出力処理を実現する場合について説明する。この場合、ばらつき判定出力処理プログラムをROM20Bに予め記憶させておく形態や、記憶内容がコンピュータによって読み取られる記録媒体に記憶された状態で提供される形態、有線または無線による通信手段を介して配信される形態等を適用しても良い。
図5及び図6は、画像形成装置10の電源が投入された際に画像形成装置10のCPU20Aによって実行されるばらつき判定出力処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。なお、ここでは、錯綜を回避するために、画像形成指示によって記録媒体Pに複数の検査用画像Tが形成される場合について説明する。検査用画像Tとは、いわゆる階調補正用の画像のことである。図7には、本実施の形態に係る検査用画像Tの一例が示されている。図7に示す例では、カラー画像が形成されたカラー画像領域TC及び画像が形成されない領域として予め定められた領域の一例である余白領域TSを含んで構成された検査用画像Tが示されている。また、ここでは、錯綜を回避するために、キャリブレーションに用いるデータとしてCCDセンサ204による読み取りを実行して得られた結果がRAM20Cの予め定められた記憶領域ρに事前に記憶されている場合について説明する。
図5のステップ300では、ランプ212を点灯させた後、ステップ302に移行し、サイドリファレンス286Aを読取対象にしてCCDセンサ204による読み取りを実行する。次のステップ304では、上記ステップ302の処理でCCDセンサ204によって読み取られて得られた結果(読取結果)をRAM20Cの予め定められた記憶領域αに記憶した後、ステップ306に移行する。読取結果の一例としては、CCDセンサ204に含まれる撮像素子の各々の受光量に対応する物理量(例えば光電変換して得られた電気信号の電圧値)が挙げられる。なお、上記ステップ304では、上記読取結果として、CCDセンサ204に含まれるサイドリファレンス286Aの位置に対応する位置の撮像素子の各々の受光量に対応する物理量が採用される。また、RAM20Cの予め定められた記憶領域αには予め定められた読取回数(例えば256回)分の読取結果がCCDセンサ204に含まれる撮像素子毎に時系列でFIFO(First-in First-out)形式で記憶される。
ステップ306では、現時点でRAM20Cの予め定められた記憶領域αに記憶されている読取結果を対象にして平均値及び標準偏差を算出し、算出して得た平均値及び標準偏差をRAM20Bの予め定められた記憶領域βに記憶した後、ステップ308に移行する。なお、上記平均値及び標準偏差は、CCDセンサ204に含まれる撮像素子のうちのサイドリファレンス286Aの位置に対応する位置の撮像素子の各々について算出される。
ステップ308では、画像形成装置10の電源が投入されてからランプ212の点灯が安定する時間として予め定められた時間(例えば3分)経過したか否かを判定し、否定判定となった場合にはステップ300に戻る一方、肯定判定となった場合にはステップ310に移行する。ステップ310では、画像形成指示待ちを行った後、ステップ312に移行し、サイドリファレンス286Aを読取対象にしてCCDセンサ204による読み取りを実行する。次のステップ314では、上記ステップ314の処理でのCCDセンサ204による読取結果をRAM20Cの予め定められた記憶領域αに記憶した後、ステップ316に移行する。ステップ316では、現時点でRAM20Cの予め定められた記憶領域αに記憶されている読取結果を対象にして平均値及び標準偏差を算出した後、ステップ318に移行し、CCDセンサ204に含まれる撮像素子の各々について、上記ステップ316の処理で算出された標準偏差と現時点で記憶領域βに記憶されている標準偏差との差の絶対値が、サイドリファレンス286Aの反射光を受光した際の撮像素子の受光量が異常であるとして予め定められた値以下であるか否かを判定し、否定判定となった場合にはステップ320に移行し、ランプ212の発光が異常である可能性が高いことを示すランプ異常警報情報を出力する。ランプ異常警報情報の出力先の一例としては、UIパネル30が挙げられる。この場合、UIパネル30は、ランプ異常警報情報が入力されると、ランプ212の発光が異常である可能性が高いことを示すメッセージとして、例えば「ランプ212の発光が異常である可能性が高いです。」とのメッセージをディスプレイに表示する。
なお、本実施の形態では、上記ステップ318の処理として、撮像素子の各々についての標準偏差の差の絶対値のうちの少なくとも1つでも所定値以下であるか否かを判定する処理を適用しているが、これに限らず、撮像素子の各々についての標準偏差の差の絶対値のうちの予め定められた個数以上が所定値以下であるか否かを判定する処理を適用しても良いし、撮像素子の各々についての標準偏差の差の絶対値の平均値が所定値以下であるか否かを判定する処理を適用しても良い。また、平均値に代えて、モード又はメジアンを適用しても良い。このようにサイドリファレンス286Aに係る読取結果の分布特性が異常な分布特性として予め定められた分布特性を評価する評価値(ここでは一例として標準偏差の差の絶対値)が所定値以下であるか否か(異常な分布特性を示さない値として予め定められた値であるか否か)を判定すれば良い。
一方、ステップ318において肯定判定となった場合にはステップ322に移行し、上記ステップ316の処理で算出された平均値及び標準偏差をRAM20Bの予め定められた記憶領域βに上書き保存することにより記憶領域βの記憶内容を更新した後、ステップ324に移行する。
ステップ324では、記録媒体Pに複数の検査用画像Tが形成されるように制御を行うと共に複数の検査用画像Tが形成された記録媒体Pが搬送経路60に沿って搬送されるように制御を行う。これにより、画像形成ユニット16によって記録媒体Pに副走査方向に沿って複数の検査用画像Tが形成された後、複数の検査用画像Tが形成された記録媒体Pが搬送経路60に沿って搬送され、やがて内蔵イメージセンサ200のウィンドウガラス286の画像読取領域の位置に対応する位置に到達する。ここで、ステップ326では、1つの検査用画像T及びサイドリファレンス286Aを読取対象にしてCCDセンサ204による読み取りを実行し、次のステップ328にて上記ステップ326の処理でのCCDセンサ204によるサイドリファレンス(Sref)286Aに係る読取結果及び検査用画像Tに含まれる余白領域TSに係る読取結果をRAM20Cの予め定められた記憶領域δに時系列に沿って記憶した後、ステップ330に移行する。RAM20Cの予め定められた記憶領域δには予め定められた読取回数(例えば5回)分の読取結果が撮像素子毎に時系列でFIFO形式で記憶される。
ステップ330では、記録用紙Pに形成された全ての検査用画像Tの各々についてCCDセンサ204による読み取りが実行されたか否かを判定し、否定判定となって場合にはステップ326に戻る一方、肯定判定となった場合にはステップ332に移行する。
ステップ332では、現時点でRAM20Cの予め定められた記憶領域δに記憶されているサイドリファレンス286Aに係る読取結果の平均値μr及び標準偏差σr、並びに現時点でRAM20Cの予め定められた記憶領域δに記憶されている余白領域TSに係る読取結果の平均値及μp及び標準偏差σpを算出した後、ステップ334に移行する。なお、平均値μr,μp及び標準偏差σr,σpの各々は、CCDセンサ204に含まれる撮像素子の各々について算出される。
ステップ334では、CCDセンサ204に含まれる撮像素子の各々について、サイドリファレンス286Aに係る読取結果の誤差erを算出する。具体的には、平均値μrに対する標準偏差σrの割合であるσr/μrを算出する。次のステップ336では、CCDセンサ204に含まれる撮像素子の各々について、上記ステップ334の処理で算出された誤差erが、サイドリファレンス286Aの反射光を受光した際の撮像素子の受光量が異常であるとして予め定められた誤差(所定値)以下であるか否かを判定し、否定判定となった場合にはステップ338に移行する。なお、本実施の形態では、上記ステップ336の処理として、撮像素子の各々についての誤差erのうちの少なくとも1つでも所定値以下であるか否かを判定する処理を適用しているが、これに限らず、撮像素子の各々についての誤差erのうちの予め定められた個数以上が所定値以下であるか否かを判定する処理を適用しても良いし、上記ステップ334の処理で算出された撮像素子の各々についての誤差erの平均値が所定値以下であるか否かを判定する処理を適用しても良い。また、平均値に代えて、モード又はメジアンを適用しても良い。このようにサイドリファレンス286Aに係る読取結果の分布特性が異常な分布特性として予め定められた分布特性を評価する評価値(ここでは一例として誤差er)が所定値以下であるか否か(異常な分布特性を示さない値として予め定められた値であるか否か)を判定すれば良い。
ステップ338では、ランプ212の発光が異常である可能性が高いことを示すランプ異常警報情報を出力した後、本ばらつき判定出力処理プログラムを終了する。ランプ異常警報情報の出力先の一例としては、UIパネル30が挙げられる。この場合も、上述したようにUIパネル30は、ランプ異常警報情報が入力されると、ランプ212の発光が異常である可能性が高いことを示すメッセージをディスプレイに表示する。
一方、ステップ336において肯定判定となった場合にはステップ340に移行し、CCDセンサ204に含まれる撮像素子の各々について、余白領域TSに係る読取結果の誤差epを算出する。具体的には、平均値μpに対する標準偏差σpの割合であるσp/μpを算出する。次のステップ341では、CCDセンサ204に含まれる撮像素子の各々について、画像形成指示内でのCCDセンサ204による読取結果の分布特性を評価する評価値Eを算出する。具体的には、上記ステップ334の処理で算出された誤差erに対する上記ステップ340の処理で算出された誤差epの割合(=ep/er)を評価値Eとして算出する。
ところで、サイドリファレンス286Aにおける光の反射率及び余白領域TSにおける光の反射率は共に90%程度である。そのため、ランプ212や余白領域TSなどに異常が無ければ“誤差ep≒誤差er”との関係が成立する。この関係が成立するということは、評価値Eが“1”を中心にして所定誤差内に収まるはずである。
そこで、次のステップ342では、上記ステップ341の処理で算出された撮像素子の各々についての評価値Eのうち、余白領域TSの反射光を受光した際の撮像素子の受光量が異常であるとして予め定められた誤差範囲(例えば、0.99以上1.01以下)の評価値Eが存在するか否かを判定し、否定判定となった場合にはステップ344に移行する。なお、本実施の形態では、上記ステップ342の処理として、撮像素子の各々についての評価値Eのうちの少なくとも1つでも予め定められた誤差範囲にあるか否かを判定する処理を適用しているが、これに限らず、撮像素子の各々についての評価値Eのうちの予め定められた個数以上が予め定められた誤差範囲にあるか否かを判定する処理を適用しても良いし、上記ステップ341の処理で算出された撮像素子の各々についての評価値Eの平均値が予め定められた範囲内にあるか否かを判定する処理を適用しても良い。また、平均値に代えて、モード又はメジアンを適用しても良い。このように余白領域TSに係る読取結果の分布特性が異常な分布特性として予め定められた分布特性を評価する評価値(ここでは一例としてE)が予め定められた誤差範囲内にあるか否か(異常な分布特性を示さない値として予め定められた値であるか否か)を判定すれば良い。
ステップ344では、検査用画像Tに含まれる余白領域TSが異常である(例えば所定量以上のトナーが付着している)可能性が高いことを示す余白異常警報情報を出力した後、ステップ346に移行する。なお、余白異常警報情報の出力先の一例としては、UIパネル30が挙げられる。この場合、UIパネル30は、余白異常警報情報が入力されると、余白領域TSが異常である可能性が高いことを示すメッセージとして、例えば「検査用画像Tに含まれる余白領域にトナーが付着している可能性があります。」とのメッセージをディスプレイに表示する。
また、余白領域TSが異常である可能性が高いことを示すメッセージを所定時間(例えば30秒間)表示した後、一例として図8に示すように、現時点でRAM20Cの予め定められた記憶領域δに記憶されている読取結果(最新データ)を用いてキャリブレーションを実施するか、前回のキャリブレーションで用いた読取結果(旧データ)を用いてキャリブレーションを実施するか、又は読取結果(キャリブレーション用データ)を再取得するかをユーザに選択させるための選択受付画面30AをUIパネル30のディスプレイに表示する。図8に示す例では、“最新データでキャリブレーション実施”とのメニュー、“旧データでキャリブレーションを実施”とのメニュー、及び“キャリブレーション用データを再取得”とのメニューとがプッシュボタン形式でディスプレイに表示される。
ステップ346では、上記選択受付画面30Aが表示された状態でユーザによってUIパネル30のタッチパネルを介して何れかのメニューが指定されると、肯定判定となってステップ348に移行する一方、上記選択受付画面30Aが表示された状態でユーザによってUIパネル30のタッチパネルを介して何れのメニューも指定されない場合には否定判定となってステップ350に移行する。ステップ350では、上記ステップ344の処理の実行が終了してから所定時間(例えば30秒)経過したか否かを判定し、否定判定となった場合にはステップ346に戻る一方、肯定判定となった場合には本ばらつき判定出力処理プログラムを終了する。
ステップ348では、選択受付画面30Aにおいて“最新データでキャリブレーション実施”とのメニューが指定されたか否かを判定し、肯定判定となった場合にはステップ352に移行し、現時点で記憶領域δに記憶されている読取結果をコピーして予め定められた記憶領域ρに上書きすることによって記憶領域ρの記憶内容を更新した後、本ばらつき判定出力処理プログラムを終了する。
一方、ステップ348において否定判定となった場合にはステップ354に移行し、選択受付画面30Aにおいて“旧データでキャリブレーション実施”とのメニューが指定されたか否かを判定し、否定判定となった場合には選択受付画面30Aにおいて“キャリブレーション用データを再取得”とのメニューが指定されたとしてステップ310に戻る一方、肯定判定となった場合には本ばらつき判定出力処理プログラムを終了する。
以上のように、本実施の形態に係る画像形成装置10では、画像形成処理の一単位内で記録媒体Pに形成された検査用画像毎にCCDセンサ204によってサイドリファレンス286Aが読み取られて得られた結果の一例である受光量に相当する分布特性が異常である場合にランプ異常警報情報を出力することによって異常を検知するので、本構成を有しない場合に比べ、画像形成処理の一単位内においてランプ212の発光が異常である可能性が高いことが容易に把握される。また、画像形成処理の一単位内で記録媒体Pに形成された検査用画像毎にCCDセンサ204によって余白領域TSが読み取られて得られた結果の一例である受光量に相当する分布特性が異常な分布特性として予め定められた分布特性を示した場合に余白異常警報情報を出力することによって異常を検知するので、本構成を有しない場合に比べ、画像形成処理の一単位内において余白領域TSが異常である可能性が高いことが容易に把握される。なお、ランプ異常警報情報や余白異常警報情報の出力をもって異常であることをもって検知とする場合に限定する必要はなく、異常な分布特性であることを判定したことをもって異常を検知したものとしても良い。
また、本実施の形態に係る画像形成装置10では、画像形成処理の一単位毎にCCDセンサ204によってサイドリファレンス286Aが読み取られて得られた結果の一例である受光量に相当する分布特性が異常な分布特性として予め定められた分布特性を示した場合にランプ異常警報情報を出力することによって異常を検知するので、本構成を有しない場合に比べ、画像形成処理の一単位毎にランプ212の発光が異常である可能性が高いことが容易に把握される。
また、本実施の形態に係る画像形成装置10では、サイドリファレンス286A及び余白領域TSの読み取り時期が相違しないので、本構成を有しない場合(例えばサイドリファレンス286A及び余白領域TSを異なる時期に読み取る場合)に比べ、効率的な読み取りが実施され、結果として、全体の処理時間の短縮に寄与する。
なお、上記実施の形態では、いわゆる白レベル(濃度範囲の最小値)を判定の基準にしたため、サイドリファレンス286Aとして白板を適用したが、これに限らず、いわゆる黒レベル(濃度範囲の最大値)を判定の基準にする場合には黒板を適用しても良い。
また、上記実施の形態では、サイドリファレンス286Aの読取結果に基づいてランプ212の発光が異常である可能性が高いことを示すメッセージを表示する形態例を挙げて説明したが、これに限らず、ランプ212の発光が異常である可能性が高いことを示すメッセージに加えて、サイドリファレンス286Aが汚れている可能性があることを示すメッセージを表示しても良い。
また、各種メッセージの表示の形態は、ディスプレイによる可視表示の他にも、スピーカによる可聴表示やプリンタによる永久可視表示が例示される。従って、可視表示、可聴表示、及び永久化し表示のうちの1つを採用しても良いし、複数を組み合わせても良い。
また、上記実施の形態では、内部に余白領域TSを含む検査用画像Tを例に挙げて説明したが、これに限らず、周囲に余白領域TSを有する検査用画像を用いても良い。
また、上記実施の形態では、CCDセンサ204による読み取りを例に挙げて説明したが、これに限らず、例えばCMOSイメージ・センサ又はCIS(contact image sensor)等による読み取りであっても良く、サイドリファレンス286A及び余白領域TSを読み取り、読み取って得た結果が内部で又は外部(後段)でデジタル処理されるものであれば如何なる読取手段であっても良い。