JP6179551B2 - 画像検査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、用紙の基準位置と該用紙に形成された位置合わせ用の基準画像（例えばトンボ）との距離を求める画像検査装置、及び、用紙の基準位置と基準画像との距離に応じて画像形成位置を補正する画像形成装置に関する。

画像形成装置では、用紙に形成された画像の画像形成位置（以下「画像の位置」とも記す）が設定した位置と異なったり、連続通紙された複数の用紙において用紙搬送方向（副走査方向）における画像の形成間隔にムラが生じたりすることがある。このような画像の位置ずれの要因としては、感光体、転写体等の回転速度のずれ、用紙の搬送速度のずれ、用紙の送り出しタイミングのずれ、用紙のサイズ精度、定着処理による用紙の収縮等がある。

画像の位置ずれを解消するため、用紙の画像形成位置の補正が行われる。通常、用紙のエッジ等を基準位置として、当該基準位置と基準画像間の距離を測定し、測定された距離を元に画像の位置の補正が行われる。しかし、基準画像の読取時に、用紙のカール、波打ち等の変形によって、用紙の姿勢、即ち用紙面の高さ位置が変動することがある。

図１は、用紙の基準位置から基準画像までの距離を検知する方法を示す図である。図１Ａは、上側の読取器で検知する場合の例を示し、図１Ｂは、下側の読取器で検知する場合の例を示す。

図１Ａでは、用紙Ｓが上側の読取器１ｓと下側の読取器１ｂの間に搬送されている様子を示している。用紙Ｓは、用紙搬送方向の下流側の端部（前端部）近傍が上方にカールして用紙面の高さ位置が変動している。用紙Ｓの表面には基準画像であるトンボＴが形成されている。基準面Ｐｆは、読取器１ｓと読取器１ｂのそれぞれが備える光学系の焦点（ジャストピン）の位置が含まれる面である。用紙面に沿った前端部とトンボＴとの距離（長さ）Ｌｓが、上側の読取器１ｓで検知したい距離である。しかし、実際には前端部からトンボＴ間の用紙搬送方向の距離Ｅｒ１が誤検知される。

図１Ｂにおいても、図１Ａの場合と同様に、用紙Ｓは、前端部近傍が下方にカールして用紙面の高さ位置が変動している。用紙Ｓの裏面にはトンボＴが形成されている。用紙面に沿った前端部とトンボＴとの距離（長さ）Ｌｂが、下側の読取器１ｂで検知したい距離である。しかし、実際には前端部からトンボＴ間の用紙搬送方向の距離Ｅｒ２が誤検知される。

このように用紙面の高さ位置が変動していると、用紙の基準位置から基準画像までの距離を正確に測定することができないため、位置合わせを精度良く行うことができないという問題がある。特に、用紙の搬送経路においてガイド部材等のバックアップがないワンパス両面検知領域では、用紙面が上下に動くため用紙面の高さ位置の変動が大きい。このようなワンパス両面検知領域は、例えば用紙の両面に画像を形成する画像形成装置に見られる。

特許文献１には、基準画像が形成された用紙面を読み取る読取部と、読取部による読取位置において用紙面の高さ位置を測定する測定部とを有する画像形成装置が開示されている。特許文献１に開示された画像形成装置は、測定した用紙の基準位置と基準画像間の距離を、測定部で測定された高さ位置に応じて、用紙面が平面である場合の距離に補正し、補正された距離に応じて画像の位置合わせを行う。特許文献１に記載の画像形成装置では、用紙が変形している場合でも、用紙面が平面である場合の基準位置と基準画像間の距離によって位置合わせを行うことができ、精度の良い位置合わせが可能である。

特開２０１４−２３２１４１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の画像形成装置では、読取部とは別に、用紙面の高さ位置を測定するための測定部が設置されている。画像形成装置内の特に定着装置の用紙搬送方向の下流側に、読取部に加えて測定部を配置するためのスペースを確保する必要がある。また、読取部による読取結果だけではなく、測定部による測定結果を管理する必要が生じる。

上記の状況から、用紙の姿勢が安定しない場合でも、特別な装置を追加することなく、用紙の基準位置と基準画像との距離を正確に測定できることが望まれていた。

本発明の一態様の画像検査装置は、読取部と、記憶部と、制御部とを備える。
読取部は、位置合わせ用の基準画像が形成された用紙の用紙面に光を照射し、用紙面で反射した光を受光することにより用紙面を読み取って画像データを得る。
記憶部は、読取部を用いて得られる画像データの立ち上がりエッジ部及び／又は立ち下がりエッジ部のエッジぼけ量と、読取部の焦点から用紙面までの距離との第１の相関関係を予め記憶する。
制御部は、読取部で得られた画像データからエッジぼけ量を算出し、算出されたエッジぼけ量と、記憶部に記憶された前記第１の相関関係とから、読取部の焦点を基点とする用紙の基準位置及び基準画像の高さを算出する。そして、制御部は、基準位置及び基準画像の高さと、基準位置と基準画像間の用紙搬送方向の距離とに基づいて、用紙面における基準位置と基準画像間の距離を算出する。

本発明の一態様の画像形成装置は、画像形成部と、読取部と、記憶部と、制御部とを備える。
画像形成部は、用紙に画像を形成する。
読取部は、画像形成部により位置合わせ用の基準画像が形成された用紙の用紙面に光を照射し、用紙面で反射した光を受光することにより用紙面を読み取って画像データを得る。
記憶部は、読取部を用いて得られる画像データの立ち上がりエッジ部及び／又は立ち下がりエッジ部のエッジぼけ量と、読取部の焦点から用紙面までの距離との第１の相関関係を予め記憶する。
制御部は、読取部により読み取られた用紙面において基準位置と基準画像間の距離を測定し、当該距離に応じて用紙の画像形成位置を補正する。
この制御部は、読取部で得られた画像データからエッジぼけ量を算出し、算出されたエッジぼけ量と、前記記憶部に記憶された前記第１の相関関係とから、前記読取部の焦点を基点とする前記基準位置及び前記基準画像の高さを算出し、前記基準位置及び前記基準画像の高さと、前記基準位置と前記基準画像間の用紙搬送方向の距離とに基づいて、前記用紙面における前記基準位置と前記基準画像間の距離を算出する。

少なくとも本発明の一態様の画像検査装置及び画像形成装置によれば、用紙の姿勢が安定しない場合でも、特別な装置を追加することなく、用紙の基準位置と基準画像との距離を正確に測定することができる。それゆえ、画像形成装置においては、正確に測定された用紙の基準位置と基準画像との距離を用いて、精度の良い用紙の画像形成位置の補正を行うことができる。

本発明の一実施の形態に係る用紙の基準位置から基準画像までの距離を検知する方法を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る用紙面の高さを検知する方法に関して、エッジぼけ量とピント位置−読取面間の距離との相関関係の概要を示す図である。 同一のエッジぼけ量に対応するピント位置−読取面間の距離が２つあることを示す図である。 エッジぼけ量を説明するための図である。 反射光量とピント位置−読取面間の距離との関係を示す図である。 用紙端部と基準画像との距離を算出する方法を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る画像検査装置が適用された画像形成装置の一例を示す全体構成図である。 図７の上側の読取器と下側の読取器の周辺を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る画像形成装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。 位置合わせ用の基準画像の一例を示す。 読取器が備える光源から出力されるビームスポットを示す図である。 読取器により取得された用紙端部の画像データ（プロファイルデータ）を示す図である。 読取器により取得されたトンボ部の画像データ（プロファイルデータ）を示す図である。 エッジぼけ量とピント位置−読取面間の距離との相関関係の一例を示す図である。 読取器から出力される信号出力とピント位置−読取面間の距離との関係の一例を示す図である。 用紙端部と基準画像の各項目の測定結果を示す表である。 図１６の測定結果に基づいて、用紙端部と基準画像との距離を算出する方法を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る画像形成装置による処理例を示すフローチャートである。 本発明の一実施の形態に係る用紙の基準位置から基準画像までの距離を検知する方法の他の例を示す図である。 複数の基準画像（線）が反映された、エッジぼけ量とピント位置−読取面間の距離との相関関係の一例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明や各図において、同一要素または同一機能を有する要素には同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。

＜１．一実施の形態＞
［本実施の形態の概要］
本実施の形態は、姿勢が不安定な用紙の２点間の距離（用紙端部やトンボ位置）を検知する際、エッジぼけ量と白ベタ部の反射光量から各点での用紙面の高さを検知し、検知結果に基づいて２点間の距離を補正して正しい検知距離を算出する。

図２は、本発明の一実施の形態に係る用紙面の高さを検知する方法に関して、エッジぼけ量とピント位置−読取面間の距離との相関関係の概要を示す図である。ピント位置は、読取器１ｓ，１ｂ（図７）が備える光学系の焦点の位置である。
図３は、同一のエッジぼけ量に対応するピント位置−読取面間の距離が２つあることを示す図である。

図２の特性図に示すように、エッジぼけ量を元に、ピント位置と読取器の読取面間の距離が求まる。ただし、エッジぼけ量と、ピント位置から読取器の読取面までの距離との相関関係は一意的ではない。即ち、図３に示すように、同一のエッジぼけ量に対応する、ピント位置と読取器の読取面間の距離が２つ存在する。図２、図３においては、用紙Ｓの用紙面が読取器（図２では読取器１ｓ）の焦点（基準面Ｐｆ）に対して該読取器に近い側を（−）で表し、遠い側を（＋）で表している。図３の例では、用紙Ｓの前端部は上方に変形して用紙面と上側の読取器１ｓとの距離が近くなっているので、“距離−”で表される。また、用紙Ｓの前端部から離れた部分では、用紙面と上側の読取器１ｓとの距離が遠くなっているので、“距離＋”で表される。

ここで、エッジぼけについて説明する。
図４は、エッジぼけ量を説明するための図であり、読取器１ｓ，１ｂにより用紙Ｓの用紙面を読み取って取得した画像データ（プロファイルデータ）の一例を示す。画像データは、線状の画像が形成された用紙Ｓを、画像に対して直交する方向に搬送しながら、読取器で画像を読み取ることで得られる。図４に示すように、反射率が小さい黒ベタ部Ｂである画像の形成位置では、電位が高いＨｉレベル、反射率が大きい紙白部Ｗである画像の非形成位置では、電位が低いＬｏｗレベルとなる信号波形で画像データＤが得られる。図４において、横軸は時間の経過、縦軸は反射率に応じた電位を示す。このような信号波形として得られた画像データＤは、プロファイルデータとも呼ばれる。

画像データの立ち上がりエッジ部Ｅ１の傾きの大小は、立ち上がりエッジ部Ｅ１における画像データＤと、値の異なる２つのスレッショルドが交差する２つの交点の間の距離で示される。この距離をエッジぼけと称す。立ち下がりエッジ部Ｅ２でも同様である。エッジぼけは、画像データの鮮明度を示す指標である。

エッジぼけを求めるため、読取器で取得した画像データＤから下限スレッショルドＴｈ１及び上限スレッショルドＴｈ２を算出する。本例では、下限スレッショルドＴｈ１は画像データＤのピークの１０％、上限スレッショルドＴｈ２は画像データＤのピークの９０％とするが、各スレッショルドの値はこれに限るものではない。

立ち上がりエッジ部Ｅ１において画像データＤと下限スレッショルドＴｈ１が交差する交点Ｐ３と、画像データＤと上限スレッショルドＴｈ２が交差する交点Ｐ４を算出する。そして、用紙Ｓの搬送速度に交点Ｐ３から交点Ｐ４までの時間を乗算することで、交点Ｐ３から交点Ｐ４までの距離ｄ２が、立ち上がりエッジ部Ｅ１におけるエッジぼけ量の値として求められる。

また、立ち下がりエッジ部Ｅ２において画像データＤと上限スレッショルドＴｈ２が交差する交点Ｐ５と、画像データＤと下限スレッショルドＴｈ１が交差する交点Ｐ６を算出する。そして、用紙Ｓの搬送速度に交点Ｐ５から交点Ｐ６までの時間を乗算することで、交点Ｐ５から交点Ｐ６までの距離ｄ３を、立ち下がりエッジ部Ｅ２におけるエッジぼけ量の値として求められる。本例では、距離ｄ２と距離ｄ３の平均ｄ４（ｄ４＝（ｄ２＋ｄ３）／２）を、画像データＤにおけるエッジぼけ量の値とする。

図５は、反射光量とピント位置−読取面間の距離との関係を示す図である。
図３に示したように、同一のエッジぼけ量に対応する、ピント位置と読取器の読取面間の距離は２つ（距離＋と距離−）存在する。本実施の形態では、距離＋と距離−の判断を、読取器で受光した反射光量に基づいて行う。

反射面即ち用紙面が読取器（例えば図３の読取器１ｓ）に近い方が、読取器で受光する反射光量が多くなる。そのため、基準となる白ベタ部のピント位置での反射光量を予め測定して、記憶装置１０１（後述の図９）に保存しておく。図５では、用紙面がピント位置（距離０）にある時の反射光量の値を０としている。図５によれば、用紙面が読取器に近づく（距離−）と反射光量がプラスとなり、用紙面が読取器から遠ざかる（距離＋）と反射光量がマイナスとなる。

図６は、用紙端部と基準画像との距離を算出する方法を示す図である。
上述した図２〜図５により算出された用紙面と基準面Ｐｆ（ピント位置）との距離（高さ）を用いて、用紙端部と基準画像（トンボＴ）間との距離を算出する。基準面Ｐｆから用紙端部までの距離（高さ）をＬ２、基準面ＰｆからトンボＴまでの距離をＬ３、基準位置とトンボＴ間の用紙搬送方向（基準面Ｐｆに平行な方向）の距離をＬ４、用紙面に沿う用紙端部とトンボＴ間との距離をＬ１とおく。このとき距離Ｌ１〜Ｌ４の関係は、三平方の定理を利用して式（１）で表される。

（Ｌ１）^２＝（Ｌ４）^２＋（Ｌ２−Ｌ３）^２ ・・・・（１）

［画像形成装置の全体構成例］
次に、画像形成装置の全体構成について説明する。
図７は、本発明の一実施の形態に係る画像検査装置が適用された画像形成装置の一例を示す全体構成図である。図７に示す構成は一例であって、画像形成装置の構成はこれに限定されない。

まず、画像形成装置１０の全体構成から説明すると、画像形成装置１０は、例えば複写機といった電子写真方式の画像形成装置であり、本例では、複数の感光体を一本の中間転写ベルトに対面させて縦方向に配列することによりフルカラーの画像を形成する、いわゆるタンデム型カラー画像形成装置である。

画像形成装置１０は、画像形成部１１と、用紙搬送部２０と、定着部３１と、上側の読取器１ｓと、下側の読取器１ｂと、原稿読取部４０を備える。

画像形成部１１は画像形成手段の一例で、イエロー（Ｙ）の画像を形成する画像形成部１１Ｙと、マゼンダ（Ｍ）の画像を形成する画像形成部１１Ｍと、シアン（Ｃ）の画像を形成する画像形成部１１Ｃと、ブラック（ＢＫ）の画像を形成する画像形成部１１ＢＫを備える。

画像形成部１１Ｙは、感光体ドラムＹ及びその周辺に配置された帯電部１２Ｙ、レーザダイオード１３０Ｙを有した光書込部１３Ｙ、現像装置１４Ｙ及びドラムクリーナ１５Ｙを備える。同様に、画像形成部１１Ｍ，１１Ｃ，１１ＢＫは、感光体ドラムＭ，Ｃ，ＢＫ及びその周辺に配置された帯電部１２Ｍ，１２Ｃ，１２ＢＫ、レーザダイオード１３０Ｍ，１３０Ｃ，１３０ＢＫを有した光書込部１３Ｍ，１３Ｃ，１３ＢＫ、現像装置１４Ｍ，１４Ｃ，１４ＢＫ及びドラムクリーナ１５Ｍ，１５Ｃ，１５ＢＫを備える。

感光体ドラムＹは、帯電部１２Ｙにより表面が一様に帯電させられており、光書込部１３Ｙのレーザダイオード１３０Ｙによる走査露光により、感光体ドラムＹには潜像が形成される。さらに、現像装置１４Ｙは、トナーで現像することによって感光体ドラムＹ上の潜像を顕像化する。これにより、感光体ドラムＹ上には、イエローに対応する所定色の画像（トナー画像）が形成される。

感光体ドラムＭは、帯電部１２Ｍにより表面が一様に帯電させられており、光書込部１３Ｍのレーザダイオード１３０Ｍによる走査露光により、感光体ドラムＭには潜像が形成される。さらに、現像装置１４Ｍは、トナーで現像することによって感光体ドラムＭ上の潜像を顕像化する。これにより、感光体ドラムＭ上には、マゼンダに対応する所定色のトナー画像が形成される。

感光体ドラムＣは、帯電部１２Ｃにより表面が一様に帯電させられており、光書込部１３Ｃのレーザダイオード１３０Ｃによる走査露光により、感光体ドラムＣには潜像が形成される。さらに、現像装置１４Ｃは、トナーで現像することによって感光体ドラムＣ上の潜像を顕像化する。これにより、感光体ドラムＣ上には、シアンに対応する所定色のトナー画像が形成される。

感光体ドラムＢＫは、帯電部１２ＢＫにより表面が一様に帯電させられており、光書込部１３ＢＫのレーザダイオード１３０ＢＫによる走査露光により、感光体ドラムＢＫには潜像が形成される。さらに、現像装置１４ＢＫは、トナーで現像することによって感光体ドラムＢＫ上の潜像を顕像化する。これにより、感光体ドラムＢＫ上には、ブラックに対応する所定色のトナー画像が形成される。

感光体ドラムＹ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ上に形成されたトナー画像は、１次転写ローラ１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７ＢＫにより、ベルト状の中間転写体である中間転写ベルト１６上の所定位置へと逐次転写される。中間転写ベルト１６上に転写された各色よりなるトナー画像は、用紙搬送部２により所定のタイミングで搬送される用紙Ｓに対して、２次転写部１８で転写される。

本実施の形態の画像形成装置１０では、用紙の画像形成位置を、基準画像を読み取って求めた用紙端部と基準画像間の距離に基づき設定する。この場合、用紙端部と基準画像間の距離を正確に求めることができないと、用紙の画像形成位置の設定が正しく行えない。そこで、上述した読取器１ｓ，１ｂを利用した画像検査方法を実施することで、用紙端部と基準画像間の距離を正確に求められるようにする。

用紙搬送部２０は、用紙Ｓが収納される本例では複数の給紙トレイ２１と、給紙トレイ２１に収納された用紙Ｓを繰り出す給紙部２１ａを備える。また、用紙搬送部２０は、給紙トレイ２１から繰り出された用紙Ｓが搬送される主搬送路２３と、用紙Ｓの表裏を反転させる反転搬送路２４と、用紙Ｓが排紙される排紙トレイ２５を備える。

用紙搬送部２０は、定着部３１の下流側で主搬送路２３から反転搬送路２４が分岐し、主搬送路２３と反転搬送路２４の分岐箇所に切換ゲート２３ａを備える。画像形成装置１０では、主搬送路２３を搬送され、２次転写部１８及び定着部３１を通過した用紙Ｓは、上側を向いた面に画像が形成される。用紙Ｓの両面に画像を形成する場合、上側を向いた一の面に画像が形成された用紙Ｓが主搬送路２３から反転搬送路２４に搬送され、反転搬送路２４から主搬送路２３へ搬送されることで、画像形成面が下側を向く。これにより、用紙Ｓが表裏反転され、上側を向いた他の面に画像を形成することが可能となる。

定着部３１は定着手段の一例で、画像が転写された用紙Ｓに対して、画像を定着させる定着処理を行う。定着部３１は、用紙Ｓを搬送するとともに、一対の定着ローラ３２，３３による圧力定着、定着ヒータ３４による熱定着を行うことで、画像を用紙Ｓに定着させる。

原稿読取部４０は、走査露光装置の光学系により原稿の画像を走査露光し、その反射光をラインイメージセンサにより読み取って画像信号を得る。なお、画像形成装置１０は、原稿を給紙する図示しない自動原稿搬送装置が上部に備えられる構成でもよい。

読取器１ｓ，１ｂは、２次転写部１８で画像が転写され、定着部３１で画像が定着された用紙Ｓから所定の基準画像を読み取る。用紙Ｓの両面に形成された基準画像を読み取るため、本例では、定着部３１より下流側で、切換ゲート２３ａより上流側における主搬送路２３の上方及び下方に備えられる。

図８は、図７の上側の読取器１ｂと下側の読取器１ｂの周辺を示す図である。
上側の読取器１ｓが下側の読取器１ｂよりも下流側に設けられている。上側の読取器１ｂと下側の読取器１ｂは、定着部３１の出口に配置された搬送ローラ２２ａの下流側に配置されている。読取器１ｂと読取器１ｓの間に搬送ローラ２２ｂが配置され、読取器１ｓと切換ゲート２３ａの上流側との間に、搬送ローラ２２ｃが配置されている。搬送ローラ２２ａ〜２２ｃを配置することで、ガイド部材等のバックアップを用いずにワンパス両面検知領域が形成される。理想の用紙搬送経路２２ｉは、用紙Ｓが搬送ローラ２２ａ〜２２ｃ間を変形することなく通過したときの直線経路を表している。

なお、読取器１ｓ，１ｂは、画像形成部１１で形成された画像の色情報及び反射率情報を検出するラインセンサであってもよい。ラインセンサは、複数の光電変換素子を主走査方向に沿って直線状に配列したものである。または、読取器１ｓ，１ｂは、光電変換素子をマトリクス状に配置したイメージセンサでもよい、ラインセンサ及びイメージセンサとしては、ＣＣＤ型のイメージセンサやＣＭＯＳ型（ＭＯＳ型を含む）のイメージセンサを利用できる。あるいは、読取器１ｓ，１ｂは、画像形成部１１で形成された画像の反射率情報を検出する光学式センサであってもよい。

［画像形成装置の機能構成例］
図９は、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。このブロック図では、本実施の形態の説明に必要と考える要素又はその関連要素を記載しており、画像形成装置１０はこの例に限られない。
ここで、図９では、基準画像を書き込む動作、基準画像を読み取って用紙端部と基準画像間の距離を求める動作、及び、求めた用紙端部と基準画像間の距離に応じて用紙の画像形成位置を設定する動作に関連する制御機能について説明する。

画像形成装置１０は、用紙Ｓを給紙し、画像を形成して排紙する一連の制御を行う制御装置１００と、記憶装置１０１を備える。制御装置１００は制御部の一例であり、ＣＰＵ、ＭＰＵと称されるマイクロプロセッサと、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリを備える。ＲＯＭ又は記憶装置１０１には、制御装置１００のＣＰＵ又はＭＰＵが実行するプログラムが記憶されている。

記憶装置１０１は記憶部の一例であり、制御装置１００のＣＰＵ又はＭＰＵがプログラムを実行する際に使用するデータ、又はプログラムを実行して得られたデータなどが記憶される。例えば記憶装置１０１には、読取器１ｂ，１ｓを用いて得られる画像データ（プロファイルデータ）の立ち上がりエッジ部及び／又は立ち下がりエッジ部のエッジぼけ量と、読取器１ｂ，１ｓの焦点から用紙面までの距離との相関関係が予め記憶される。また、記憶装置１０１には、読取器１ｓ，１ｂにより受光した反射光量と、読取器１ｓ，１ｂの焦点から用紙面までの距離との相関関係が予め記憶される。

操作部１０２は、画像形成装置１０に関する各種設定を行うために用いられる。この操作部１０２はタッチパネルとなっており、表示と操作を並行して処理できる構成となっている。なお、この操作機能はタッチパネル上に限らず操作機能を提供できればどこにあってもよい。

読取器１ｓ，１ｂは、位置合わせ用の基準画像が形成された用紙の用紙面に光を照射し、用紙面で反射した光を受光することにより用紙面を読み取って画像データを得る。

画像形成装置１０で用紙Ｓに画像を形成する通常の動作について説明すると、制御装置１００は、用紙搬送部２０を制御して用紙Ｓを搬送する。制御装置１００は、原稿読取部４０で原稿から取得した画像データ、あるいは、外部から取得した画像データに基づき画像形成部１１を制御して、用紙Ｓに画像を形成する。また、制御装置１００は、定着部３１を制御して画像を用紙Ｓに定着させ、画像が形成された用紙Ｓを排紙する。

制御装置１００は、高さ算出部１００ａ、距離算出部１００ｂ、及び位置補正部１００ｃを備える。制御装置１００がＲＯＭ又は記憶装置１０１に記録されたプログラムを実行することで、各機能が実現される。

高さ算出部１００ａは、読取器１ｓ，１ｂで得られた画像データからトンボＴ１，Ｔ４のエッジぼけ量を算出する。そして、算出したエッジぼけ量と、記憶装置１０１に記憶されたエッジぼけ量と読取器１ｓ，１ｂの焦点から用紙面までの距離との相関関係とから、読取器１ｓ，１ｂの焦点を基点とする用紙Ｓの基準位置及びトンボＴ１，Ｔ４の高さを算出する。
距離算出部１００ｂは、基準位置（用紙端部）及びトンボＴ１，Ｔ４の高さと、基準位置とトンボＴ１，Ｔ４間の用紙搬送方向の距離とを用いて、用紙面における基準位置とトンボＴ１，Ｔ４間の距離を算出する。本実施の形態では、距離算出部１００ｂは、用紙面における基準位置とトンボＴ１間の距離と基準位置とトンボＴ４間の距離の平均値を、用紙搬送方向にける基準位置とトンボ間の距離とする。
位置補正部１００ｃは、算出した用紙面における基準位置と基準画像間の距離を元に、用紙の用紙搬送方向における画像形成位置を補正するための位置補正パラメータを設定する。

制御装置１００の高さ算出部１００ａ及び距離算出部１００ｂ、記憶装置１０１、読取器１ｓ，１ｂは、画像の位置ずれを検知する画像検査装置５を構成する。

［用紙上のトンボ位置の検知］
画像形成装置１０のセットアップ時など、用紙の両面の画像形成位置の調整（以下「表裏位置調整」という）を行う際に、ユーザが操作部１０２のタッチパネルに表示された不図示の表裏位置調整ボタンを押すと、調整用の用紙に基準画像が形成される。

図１０は、位置合わせ用の基準画像の一例を示す。図１０Ａは、基準画像（トンボ）が形成された用紙Ｓ、上側の読取器１ｓ及び下側の読取器１ｂを上方から見た図である。図１０Ｂは、上側の読取器１ｓと下側の読取器１ｂの間に搬送される用紙Ｓを側方から見た図である。

位置合わせ用の基準画像としては、一般的にトンボと呼ばれる十字の画像が用いられるが、両面の位置合わせが可能であれば、トンボに限定されない。
トンボを使用する場合、画像形成部１１は、図１０Ａに示すように用紙Ｓの４隅の端部を基準位置として、当該端部から主走査方向ｘ及び副走査方向ｙの距離が一定距離となる位置に、トンボＴ１〜Ｔ４を形成する。例えばＢ５サイズ（１８２ｍｍ×２５７ｍｍ）の調整用の用紙には、両面に用紙搬送方向の端部から約２５０ｍｍ付近にトンボＴ１〜Ｔ４が印字される。言い換えれば、用紙Ｓの前端部から７ｍｍの位置にトンボＴ１，Ｔ４が形成され、後端部から７ｍｍの位置にトンボＴ２，Ｔ３が形成される。画像形成装置１０は、用紙ＳにトンボＴ１〜Ｔ４を形成後、定着部３１で用紙Ｓを定着処理する。そして、定着後、トンボＴ１〜Ｔ４が形成された用紙Ｓは、搬送経路の下流側にある読取器１ｓ，１ｂへと搬送される（図１０Ｂ）。そして、読取器１Ｓ，１ｂを用いて用紙Ｓの画像データ（プロファイルデータ）を取得する。

図１１は、読取器が備える光源から出力されるビームスポットを示す図である。
図１２は、読取器により取得された用紙端部の画像データ（プロファイルデータ）を示す図である。図１２において、横軸は用紙搬送方向の位置、縦軸は信号出力［Ｖ］を表している。
図１３は、読取器により取得されたトンボ部の画像データ（プロファイルデータ）を示す図である。図１３において、横軸は用紙搬送方向の位置、縦軸は信号出力［Ｖ］を表している。
図１４は、エッジぼけ量とピント位置−読取面間の距離との相関関係の一例を示す図である。
図１５は、読取器から出力される信号出力とピント位置−読取面間の距離との関係の一例を示す図である。

制御装置１００は、表裏位置調整制御の動作時に、用紙Ｓの両面に用紙端部から２５０ｍｍの位置にトンボＴ１〜Ｔ４が描かれた調整用の用紙を搬送して、読取器１Ｓ，１ｂにより用紙端部の通過時刻とトンボ位置の通過時刻を取得する。このとき、制御装置１００は、用紙Ｓに形成されたトンボの画像データ（図１３）と、用紙端部の画像データ（図１２上図）と、白ベタ部の反射出力特性（図１５）を得る。各位置の通過時刻と用紙搬送速度（例えば４６０ｍｍ／ｓ）から、用紙端部とトンボとの距離（図６のＬ４に相当）を換算する。ピント位置（基準面Ｐｆ）での白ベタ部に対する読取器１ｓ，１ｂの信号出力は、予め記憶装置１０１に入力しておく。図１５の例では、ピント位置での白ベタ部の信号出力は４．５Ｖである。エッジぼけ量のしきい値は、例えば画像データの最大値の９０％及び１０％をスレッショルドとして設定する（図１２上図）。

例えば、読取器が備える光源（図示略）から出力されたビームのビームスポットＳＰ１（図１１）の直径は、例えば１０μｍである。用紙端部Ｓｅについてピント位置（基準面Ｐｆ）での読み取りが行われ、用紙端部Ｓｅの画像データ５２のエッジぼけ量ｄ３_１は２０μｍであった（図１２）。このとき、用紙端部Ｓｅにおける白ベタ部の信号出力は、４．７Ｖであった。なお、画像データ５１は、エッジぼけ量が極めて少ない、理想の画像データの信号出力特性である。また図１２の下図には、比較のために用紙端部Ｓｅをピント位置からずれたビームスポットＳＰ２で読み取った場合のエッジぼけ量ｄ３_２も示している。実際には、用紙端部Ｓｅのエッジぼけ量のデータは、ビームスポットＳＰ１により得ている。

一方、ピント位置からずれたビームスポットＳＰ２の直径は、ビームスポットＳＰ１の直径よりも大きい。このピント位置からずれた位置でトンボの読み取りが行われ、トンボの画像データ５４（図１３）のエッジぼけ量は６０μｍであった。したがって、トンボの画像データ５４のエッジぼけ量は、用紙端部Ｓｅの画像データ５２のエッジぼけ量（２０μｍ）よりも大きい。このとき、トンボ部における白ベタ部の信号出力は、４．１Ｖであった。なお、画像データ５３は、エッジぼけ量が極めて少ない、理想の画像データの信号出力特性である。

読取器で用紙Ｓの用紙面を読み取る際に、読取器と用紙Ｓとの間の距離が予め定められた基準の位置（ピント位置）からずれると、画像データの立ち上がりエッジ部では、立ち上がりの角度が緩やかになり、画像データの鮮明度が低下する。立ち下がりエッジ部でも同様である。

今回の測定では、用紙端部Ｓｅにおける白ベタ部の信号出力は４．７Ｖであり、図１５に示すピント位置での信号出力よりも大きい。したがって、用紙端部Ｓｅのピント位置からの距離は、マイナス側、即ちピント位置よりも近づく方向である。したがって、用紙端部Ｓｅの画像データ５２のエッジぼけ量が２０μｍであるから、図１４より、用紙端部Ｓｅのピント位置からの距離はマイナスの換算式を用いて約−０．９ｍｍである。

また、トンボにおける白ベタ部の信号出力は４．１Ｖであり、図１５に示すピント位置での信号出力よりも小さい。よって、トンボのピント位置からの距離は、プラス側、即ちピント位置よりも遠ざかる方向である。したがって、トンボの画像データ５４のエッジぼけ量が６０μｍであるから、図１４より、トンボのピント位置からの距離はプラスの換算式を用いて約＋１．９ｍｍである。

［測定結果］
図１６は、用紙端部Ｓｅとトンボについての各項目の測定結果を示す表である。
図１６の表には、エッジぼけ量［μｍ］、白ベタ部光量［Ｖ］、ピント位置からの距離［ｍｍ］についての測定結果が記載されている。制御装置１００は、「ピント位置からの距離」に記載された値を用いて、用紙端部Ｓｅとトンボ間の距離を求める。

図１７は、図１６の測定結果に基づいて、用紙端部と基準画像との距離を算出する方法を示す図である。
算出された用紙端部Ｓｅ及びトンボのピント位置からの距離（それぞれＬ２、Ｌ３）と、用紙端部Ｓｅとトンボのそれぞれが読取器１ｓを通過した時刻から算出された距離（Ｌ４）から、距離Ｌ１が求められる。距離Ｌ１は、三平方の定理を利用して式（２）により求められる。

Ｌ１＝｛（Ｌ４）^２＋（Ｌ２＋Ｌ３）^２｝^１／２・・・・（２）

[用紙端部と基準画像間の距離に基づいて画像形成位置を補正する処理例]
以下、画像形成装置１０の動作の概要を説明する。
図１８は、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置１０による処理例を示すフローチャートである。制御装置１００は、ＲＯＭ又は記憶装置１０１に記録されたプログラムを実行することで、図１８に示す処理を実現する。

まず、画像形成装置１０の制御装置１００は、操作部１０２から入力される操作信号又は不図示のネットワークを経由して送信されるジョブ情報に基づき、表裏位置調整モードに移行する。そして、制御装置１００は、表裏位置調整モード時に、画像形成部１１を制御して用紙の両面にトンボを印字したチャートを形成する（Ｓ１）。

次に、定着部３１で用紙にトンボを含むチャートを定着した後、制御装置１００は、用紙端部とトンボの画像データ（プロファイルデータ）（図１２、図１３）と、用紙端部とトンボ部における白ベタ部の信号出力（図１６）を、表裏の読取器１ｓ，１ｂから取得する（Ｓ２）。

次に、制御装置１００の高さ算出部１００ａは、用紙端部とトンボの画像データ（図１２、図１３）から、用紙端部とトンボのそれぞれのエッジぼけ量を、用紙の両面について算出する（Ｓ３）。

次に、制御装置１００の高さ算出部１００ａは、用紙端部とトンボのエッジぼけ量と、用紙端部とトンボの白ベタ部の信号出力から（図１６）、ピント位置から用紙端部及びトンボまでの距離（高さ）（図１４、図１６）を、用紙の両面について算出する（Ｓ４）。

次に、制御装置１００の距離算出部１００ｂは、用紙の両面のピント位置から用紙端部及びトンボまでの距離から、用紙端部-トンボ間の距離を、用紙の両面について算出する（Ｓ５）。

次に、制御装置１００の位置補正部１００ｃは、算出した用紙端部-トンボ間の距離に基づいて、用紙の指定した画像形成位置に対する画像（トンボ）の位置ずれを、用紙の両面について算出する（Ｓ６）。

そして、制御装置１００の位置補正部１００ｃは、算出した位置ずれを、用紙の両面の画像形成位置を補正するための位置補正パラメータにフィードバックする。画像形成部１１は、位置ずれが反映された位置補正パラメータに基づいて、用紙の画像形成位置を補正して用紙に画像を形成する。

少なくとも上記ステップＳ１〜Ｓ５の処理は、用紙の表面について実施した後に、用紙の裏面について実施される。

上述した本実施の形態では、用紙の姿勢が安定しない場合でも、特別な装置を追加することなく、用紙の基準位置（用紙端部等）と基準画像（トンボ等）との距離を正確に測定できることができる。それゆえ、画像形成装置においては、正確に測定された用紙の基準位置と基準画像との距離を用いて、精度の良い用紙の画像形成位置の補正を行うことができる。

＜２．変形例＞
（補助画像を用いる検知方法）
図１９は、本発明の一実施の形態に係る用紙の基準位置から基準画像までの距離を検知する方法の他の例を示す図である。
図２０は、複数の補助画像（線）が反映された、エッジぼけ量とピント位置−読取面間の距離との相関関係の一例を示す図である。

画像形成部１１は、用紙Ｓの基準位置（用紙端部）から基準画像（トンボＴ）との間に、補助画像として複数の線を形成する。図１９では、補助画像は、主走査方向に平行で等間隔な線６０ａ〜６０ｅである。線６０ａ〜６０ｅを特に区別しない場合又は総称する場合には、線６０という。読取器１ｓ，１ｂは、用紙の端部からトンボＴとの間に、複数の線６０が形成された用紙面を読み取り、画像データを取得する。

制御装置１００の高さ算出部１００ａは、読取器１ｓ，１ｂにより読み取られた用紙面の画像データに基づいて、用紙端部、線６０ａ〜６０ｅ、及びトンボＴのそれぞれの位置におけるピント位置までの距離（高さ）（図２０）と、隣接する地点間の用紙搬送方向の距離を算出する。次に、距離算出部１００ｂは、用紙端部、線６０ａ〜６０ｅ、及びトンボＴのそれぞれの位置におけるピント位置までの距離（高さ）と、隣接する地点間の用紙搬送方向の距離を用いて、隣接する地点間の微小距離を算出する。そして、距離算出部１００ｂは、隣接する地点間の微小距離を積分し、用紙端部とトンボＴとの距離を算出する。用紙の搬送速度は一定で、複数の線６０ａ〜６０ｅの間隔は一定であるとする。

このような検知方法とすることにより、さらに用紙の姿勢に沿って用紙端部とトンボ間の距離を算出することができ、画像の位置補正の精度が向上する。

（主走査方向の位置ずれ）
上述したとおり、読取器１ｓ，１ｂには、用紙搬送方向と直交する主走査方向に延在する線状の読取器として、ラインセンサが用いることができる。主走査方向の位置ずれに関しては、ラインセンサの検知結果から主走査方向のプロファイルデータを、両端のトンボ（トンボＴ１，Ｔ２又はトンボＴ３，Ｔ４）それぞれで検知し、用紙搬送方向の補正時と同様の処理を実行して補正を行う。ただし、プロファイルデータの取得時に、用紙搬送方向の補正時に実施した時間から距離への換算はない。このように、ラインセンサで得られた画像データから、用紙Ｓの用紙搬送方向の下流側の端部とトンボＴ間の距離、並びに用紙Ｓの用紙搬送方向に沿う端部（側端部）とトンボ間の距離を算出することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明した。しかしながら、上記実施の形態による発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。

また、上述した実施の形態では、本発明をカラー画像を形成する画像形成装置に適用した例を説明したが、モノクロ画像を形成する画像形成装置に適用してもよい。

１ｓ，１ｂ…検出器、 ５…画像検査装置、 １０…画像形成装置、 １１…画像形成部、 ２２ａ〜２２ｃ…搬送ローラ、 ３１…定着部、 ６０，６０ａ〜６０ｅ…線、 １００…制御装置、 １００ａ…高さ算出部、 １００ｂ…距離算出部、 １００ｃ…位置補正部、 １０１…記憶装置、 Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４…距離、 Ｐｆ…基準面（ピント位置）、 ＳＰ１，ＳＰ２…照射スポット、 Ｔ，Ｔ１〜Ｔ４…トンボ

Claims (9)

1. 位置合わせ用の基準画像が形成された用紙の用紙面に光を照射し、前記用紙面で反射した光を受光することにより前記用紙面を読み取って画像データを得る読取部と、
   前記読取部を用いて得られる前記画像データの立ち上がりエッジ部及び／又は立ち下がりエッジ部のエッジぼけ量と、前記読取部の焦点から用紙面までの距離との第１の相関関係を予め記憶する記憶部と、
   前記読取部で得られた前記画像データからエッジぼけ量を算出し、算出された前記エッジぼけ量と、前記記憶部に記憶された前記第１の相関関係とに基づき、前記読取部の焦点を基点とする前記用紙の基準位置及び前記基準画像の高さを算出し、前記基準位置及び前記基準画像の高さと、前記基準位置と前記基準画像間の用紙搬送方向の距離とを用いて、前記用紙面における前記基準位置と前記基準画像間の距離を算出する制御部と、を備え、
   前記記憶部は、前記読取部により受光した反射光量と、前記読取部の焦点から用紙面までの距離との第２の相関関係を予め記憶し、
   前記制御部は、前記読取部により受光した反射光量と、前記第２の相関関係とに基づいて、前記用紙面が前記読取部の焦点に対して前記読取部に近い側にあるか又は遠い側にあるかを判定し、判定結果に基づいて前記読取部の焦点を基点とする前記用紙の前記基準位置及び前記基準画像の高さを算出する
   画像検査装置。
2. 前記読取部は、前記用紙の前記基準位置から前記基準画像との間に、複数の補助画像が形成された用紙面を読み取り、
   前記制御部は、前記読取部により読み取られた前記用紙面の画像データに基づいて、前記基準位置、前記複数の補助画像、及び前記基準画像との間で相互に隣接する地点間の距離を算出し、前記相互に隣接する地点間の距離を加算することで前記用紙面における前記基準位置と前記基準画像間の距離を算出する
   請求項１に記載の画像検査装置。
3. 位置合わせ用の基準画像が形成された用紙の用紙面に光を照射し、前記用紙面で反射した光を受光することにより前記用紙面を読み取って画像データを得る読取部と、
   前記読取部を用いて得られる前記画像データの立ち上がりエッジ部及び／又は立ち下がりエッジ部のエッジぼけ量と、前記読取部の焦点から用紙面までの距離との第１の相関関係を予め記憶する記憶部と、
   前記読取部で得られた前記画像データからエッジぼけ量を算出し、算出された前記エッジぼけ量と、前記記憶部に記憶された前記第１の相関関係とに基づき、前記読取部の焦点を基点とする前記用紙の基準位置及び前記基準画像の高さを算出し、前記基準位置及び前記基準画像の高さと、前記基準位置と前記基準画像間の用紙搬送方向の距離とを用いて、前記用紙面における前記基準位置と前記基準画像間の距離を算出する制御部と、を備え、
   前記読取部は、前記用紙の前記基準位置から前記基準画像との間に、複数の補助画像が形成された用紙面を読み取り、
   前記制御部は、前記読取部により読み取られた前記用紙面の画像データに基づいて、前記基準位置、前記複数の補助画像、及び前記基準画像との間で相互に隣接する地点間の距離を算出し、前記相互に隣接する地点間の距離を加算することで前記用紙面における前記基準位置と前記基準画像間の距離を算出する
   画像検査装置。
4. 前記読取部は、前記用紙搬送方向と直交する主走査方向に延在する線状の読取部であり、
   前記用紙の前記用紙搬送方向の下流側の端部、及び前記用紙の前記用紙搬送方向に沿う端部の近傍のそれぞれに、前記基準画像が形成され、
   前記制御部は、前記線状の読取部で得られた前記画像データから、前記用紙の前記用紙搬送方向の下流側の端部と前記基準画像間の距離、及び前記用紙の前記用紙搬送方向に沿う端部と前記基準画像間の距離を算出する
   請求項１乃至３のいずれかに記載の画像検査装置。
5. 用紙に画像を形成する画像形成部と、
   前記画像形成部により位置合わせ用の基準画像が形成された用紙の用紙面に光を照射し、前記用紙面で反射した光を受光することにより前記用紙面を読み取って画像データを得る読取部と、
   前記読取部を用いて得られる前記画像データの立ち上がりエッジ部及び／又は立ち下がりエッジ部のエッジぼけ量と、前記読取部の焦点から用紙面までの距離との第１の相関関係を予め記憶する記憶部と、
   前記読取部により読み取られた前記用紙面において基準位置と基準画像間の距離を測定し、当該距離に応じて用紙の画像形成位置を補正する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記読取部で得られた前記画像データからエッジぼけ量を算出し、算出された前記エッジぼけ量と、前記記憶部に記憶された前記第１の相関関係とに基づき、前記読取部の焦点を基点とする前記基準位置及び前記基準画像の高さを算出し、前記基準位置及び前記基準画像の高さと、前記基準位置と前記基準画像間の用紙搬送方向の距離と用いて、前記用紙面における前記基準位置と前記基準画像間の距離を算出し、
   前記記憶部は、前記読取部により受光した反射光量と、前記読取部の焦点から用紙面までの距離との第２の相関関係を予め記憶し、
   前記制御部は、前記読取部により受光した反射光量と、前記第２の相関関係とに基づいて、前記用紙面が前記読取部の焦点に対して前記読取部に近い側にあるか又は遠い側にあるかを判定し、判定結果に基づいて前記読取部の焦点を基点とする前記用紙の前記基準位置及び前記基準画像の高さを算出する
   画像形成装置。
6. 前記読取部は、前記用紙の前記基準位置から前記基準画像との間に、複数の補助画像が形成された用紙面を読み取り、
   前記制御部は、前記読取部により読み取られた前記用紙面の画像データに基づいて、前記基準位置、前記複数の補助画像、及び前記基準画像との間で相互に隣接する地点間の距離を算出し、前記相互に隣接する地点間の距離を加算することで前記用紙面における前記基準位置と前記基準画像間の距離を算出する
   請求項５に記載の画像形成装置。
7. 用紙に画像を形成する画像形成部と、
   前記画像形成部により位置合わせ用の基準画像が形成された用紙の用紙面に光を照射し、前記用紙面で反射した光を受光することにより前記用紙面を読み取って画像データを得る読取部と、
   前記読取部を用いて得られる前記画像データの立ち上がりエッジ部及び／又は立ち下がりエッジ部のエッジぼけ量と、前記読取部の焦点から用紙面までの距離との第１の相関関係を予め記憶する記憶部と、
   前記読取部により読み取られた前記用紙面において基準位置と基準画像間の距離を測定し、当該距離に応じて用紙の画像形成位置を補正する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記読取部で得られた前記画像データからエッジぼけ量を算出し、算出された前記エッジぼけ量と、前記記憶部に記憶された前記第１の相関関係とに基づき、前記読取部の焦点を基点とする前記基準位置及び前記基準画像の高さを算出し、前記基準位置及び前記基準画像の高さと、前記基準位置と前記基準画像間の用紙搬送方向の距離と用いて、前記用紙面における前記基準位置と前記基準画像間の距離を算出し、
   前記読取部は、前記用紙の前記基準位置から前記基準画像との間に、複数の補助画像が形成された用紙面を読み取り、
   前記制御部は、前記読取部により読み取られた前記用紙面の画像データに基づいて、前記基準位置、前記複数の補助画像、及び前記基準画像との間で相互に隣接する地点間の距離を算出し、前記相互に隣接する地点間の距離を加算することで前記用紙面における前記基準位置と前記基準画像間の距離を算出する
   画像形成装置。
8. 前記読取部は、前記用紙搬送方向と直交する主走査方向に延在する線状の読取部であり、
   前記用紙の前記用紙搬送方向の下流側の端部、及び前記用紙の前記用紙搬送方向に沿う端部の近傍のそれぞれに、前記基準画像が形成され、
   前記制御部は、前記線状の読取部で得られた前記画像データから、前記用紙の前記用紙搬送方向の下流側の端部と前記基準画像間の距離、及び前記用紙の前記用紙搬送方向に沿う端部と前記基準画像間の距離を算出する
   請求項５乃至７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記画像形成部は、両面の位置合わせ用の基準画像を用紙の表面及び裏面にそれぞれ形成し、
   前記制御部は、前記読取部により読み取られた表面及び裏面の端部を基準位置として、表面及び裏面の端部と前記基準画像間の距離を測定し、測定された表面及び裏面の各距離が一致するように、前記画像形成部による表面又は裏面の画像形成位置を変更させて、両面の位置合わせを行う
   請求項５乃至８のいずれかに記載の画像形成装置。

Images