(57)【要約】【課題】ソフトウェアによって構成される演算処理実行手段と、ハードウェア回路によって構成される演算処理実行手段とを、適切に使い分ける画像形成装置等を提供すること。【解決手段】搬送体上に形成された第一の種類のパターンを検出するパターン検出手段７１０と、第二の種類のパターンを検出するパターン検出手段８１０と、パターン検出手段７１０から出力されたアナログ信号を第一のデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段７２０と、パターン検出手段８１０から出力されたアナログ信号を第二のデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段８２０と、第一のデジタル信号に基づいて第一の演算処理を実行するソフトウェアによって構成された演算処理実行手段６１１と、第二のデジタル信号に基づいて第二の演算処理を実行するハードウェア回路によって構成された演算処理実行手段６２０とを有する画像形成装置。【選択図】図４
2007128006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送体上に形成された複数種類のパターンを用いて制御を行う画像形成装置において、
第一の種類のパターンを検出して第一のアナログ信号を出力する第一のパターン検出手段と、
第二の種類のパターンを検出して第二のアナログ信号を出力する第二のパターン検出手段と、
前記第一のパターン検出手段から出力された前記第一のアナログ信号を第一のデジタル信号に変換する第一のＡ／Ｄ変換手段と、
前記第二のパターン検出手段から出力された前記第二のアナログ信号を第二のデジタル信号に変換する第二のＡ／Ｄ変換手段と、
前記第一のデジタル信号に基づいて第一の制御を行うための第一の演算処理を実行する第一の演算処理実行手段と、
前記第二のデジタル信号に基づいて第二の制御を行うための第二の演算処理を実行する第二の演算処理実行手段とを有し、
前記第一の演算処理実行手段は、ソフトウェアによって構成され、
前記第二の演算処理実行手段は、ハードウェア回路によって構成されること
を特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第一の演算処理実行手段による前記第一の演算処理の処理量は、前記第二の演算処理実行手段による前記第二の演算処理の処理量よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記第一の制御は、プロセス制御であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記第二の制御は、位置合わせ制御であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第二の種類のパターンを構成する要素の位置を算出するパターン位置算出手段を有し、
前記第二の種類のパターンを構成する要素は、搬送体の搬送方向である副走査方向に対して有限の幅を有し、
前記第二のパターン検出手段は、搬送体の搬送方向に垂直な主走査方向の定位置において検出を行い、
前記パターン位置算出手段は、前記第二の種類のパターンを構成する要素の開始位置及び終了位置、又は、前記第二の種類のパターンを構成する要素の開始位置と終了位置の中間点を、前記第二のデジタル信号に基づいて算出することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記パターン位置算出手段は、積和演算手段を含むことを特徴とする、請求項５記載の画像形成装置。
【請求項７】
搬送体上に形成された複数の種類のパターンを用いて画像形成装置の制御を行う制御回路において、
第一の種類のパターンを検出してデジタル信号に変換することにより生成された第一のデジタル信号に基づき、画像形成装置のプロセス制御を行うための演算処理を実行する、ソフトウェアによって構成されたプロセス制御演算処理実行手段と、
前記プロセス制御演算処理実行手段の出力に基づき画像形成装置のプロセス制御を行うプロセス制御手段と、
第二の種類のパターンを検出してデジタル信号に変換することにより生成された第二のデジタル信号に基づき、位置合わせ制御を行うための演算処理を実行するハードウェア回路によって構成された位置合わせ制御演算処理実行手段を制御する、位置合わせ制御演算処理実行制御手段と、
前記位置合わせ制御演算処理実行手段の出力に基づき画像を形成する位置の制御を行う位置合わせ制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置の制御回路。
【請求項８】
請求項７記載の前記画像形成装置の制御回路と、前記位置合わせ制御演算処理実行制御手段によって制御される前記位置合わせ制御演算処理実行手段とを一のパッケージ内に封止したことを特徴とする画像形成装置の制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置及び該画像形成装置の制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、紙などの媒体を搬送する搬送体に、制御用のパターンを形成し、当該パターンを検出して処理することにより、制御を実行する画像形成装置がある。
【０００３】
このような画像形成装置においては、感光体を、帯電させ、露光することによって潜像を形成させ、トナーを付着させることによって現像した後、搬送体にトナーを転写することにより、制御用のパターンを形成している。感光体の帯電から現像までは、画像の形成のプロセスと同一である。形成された制御用のパターンは、センサによってアナログ信号として検出され、デジタル信号に変換された後、当該デジタル信号を処理することにより、画像形成装置の制御を実行する。搬送体上に形成された制御用のパターンは、センサによって検出された後、搬送体から消去される。
【０００４】
制御用のパターンに基づき実行される制御の一例として、位置合わせ制御がある。位置合わせ制御とは、複数の色毎に画像形成エンジンを有する場合に、各色の転写位置がずれると、それが微細な値であっても、形成される画像の品質低下の原因となるため、これを補正する制御のことである。位置合わせ制御用のパターンは高速で移動する搬送体上に形成されており、一定の処理時間内に精度良く検出して処理することが求められている。パターンの検出精度を左右する要因としては、トナー残量が減少することによる付着トナー濃度の変化や、検出したパターンに基づくデジタル信号に重畳しているノイズの影響などがある。
【０００５】
そこで、特開２００３−１３３１４３号公報（特許文献１参照。）には、トナー濃度を検出するパターンを搬送体上に形成し、当該パターンに基づいて得られる濃度の値から、その他のパターンに基づくデジタル信号を処理する際の閾値を定めている。
【０００６】
また、特許第３６４０６２９号公報（特許文献２参照。）では、検出したパターンに基づくデジタル信号に対し、ＤＳＰを用いて所定のデジタルフィルタ処理を行うことにより、デジタル信号に重畳しているノイズを除去する。
【特許文献１】特開２００３−１３１４４３号公報
【特許文献２】特許第３６４０６２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許第３６４０６２９号公報に開示されている技術は、デジタルフィルタ処理を含む位置合わせ制御を行うための演算処理について、ＤＳＰを用いているが、求められる処理速度が高くなるに従い、ＤＳＰによるリアルタイムでの処理が難しくなって来た。これを解決するために、画像形成装置が有するＤＳＰの数を増やすことが考えられる。しかし、一のＤＳＰは、複数のデジタルフィルタ処理を含む汎用の処理モジュールを有しているために、所定のデジタルフィルタ処理のみを行う演算処理に用いると、専用回路で行う場合に比して、部品点数が増す他に、全体の回路規模が大きくなるなどの問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の点に鑑みて、これらの問題を解消するために発明されたものであり、パターン毎に、一定時間内に要求される演算処理の量に応じて、ソフトウェアによって構成される制御を行うための演算処理実行手段と、ハードウェア回路によって構成される制御を行うための演算処理実行手段とを、適切に使い分けた画像形成装置及び該画像形成装置の制御回路を提供し、前記画像形成装置が有する部品点数及び該部品の回路規模を削減することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、搬送体上に形成された複数種類のパターンを用いて制御を行う画像形成装置において、第一の種類のパターンを検出して第一のアナログ信号を出力する第一のパターン検出手段と、第二の種類のパターンを検出して第二のアナログ信号を出力する第二のパターン検出手段と、前記第一のパターン検出手段から出力された前記第一のアナログ信号を第一のデジタル信号に変換する第一のＡ／Ｄ変換手段と、前記第二のパターン検出手段から出力された前記第二のアナログ信号を第二のデジタル信号に変換する第二のＡ／Ｄ変換手段と、前記第一のデジタル信号に基づいて第一の制御を行うための第一の演算処理を実行する第一の演算処理実行手段と、前記第二のデジタル信号に基づいて第二の制御を行うための第二の演算処理を実行する第二の演算処理実行手段とを有し、前記第一の演算処理実行手段は、ソフトウェアによって構成され、前記第二の演算処理実行手段は、ハードウェア回路によって構成されるように構成することができる。
【００１０】
これにより、パターン毎に、一定時間内に要求される演算処理の量に応じて、ソフトウェアによって構成される第一の演算処理実行手段と、ハードウェア回路によって構成される第二の演算処理実行生成手段とを適切に使い分けることができる。
【００１１】
なお、本明細書における「ソフトウェア」とは、ＣＰＵが内蔵するマイコンによって実行される組み込みソフトウェアプログラムの他、ＤＳＰによって実行される組み込みソフトウェアプログラム、及び、その他のソフトウェアプログラムも含むものとする。
【００１２】
また、上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置における前記第一の演算処理実行手段による前記第一の演算処理の処理量は、前記第二の演算処理実行手段による前記第二の演算処理の処理量よりも小さいように構成することができる。
【００１３】
これにより、一定時間内に要求される演算処理の量に応じて、ソフトウェアによって構成される第一の演算処理実行手段と、ハードウェアによって構成される第二の演算処理実行手段とを適切に使い分けることができる。
【００１４】
また、上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置における前記第一の制御は、プロセス制御であるように構成することができる。
【００１５】
これにより、一定時間内に要求される演算処理の量に基づき、プロセス制御信号を生成する演算処理に対して、ソフトウェアによって構成される第一の演算処理実行手段を用いることができる。
【００１６】
また、上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置における前記第二の制御は、位置合わせ制御であるように構成することができる。
【００１７】
これにより、一定時間内に要求される演算処理の量に基づき、位置合わせ制御信号を生成する演算処理に対して、ハードウェア回路によって構成される第二の演算処理実行手段を用いるため、前記画像形成装置の制御回路の回路規模を削減することができる。
【００１８】
また、上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、前記第二の種類のパターンを構成する要素の位置を算出するパターン位置算出手段を有し、前記第二の種類のパターンを構成する要素は、搬送体の搬送方向である副走査方向に対して有限の幅を有し、前記第二のパターン検出手段は、搬送体の搬送方向に垂直な主走  査方向の定位置において検出を行い、前記パターン位置算出手段は、前記第二の種類のパターンを構成する要素の開始位置及び終了位置、又は、前記第二の種類のパターンを構成する要素の開始位置と終了位置の中間点を、前記第二のデジタル信号に基づいて算出するように構成することができる。
【００１９】
これにより、一定時間内に要求される演算処理の量に基づき、パターン位置の算出を行う演算処理に対して、ハードウェア回路によって構成される第二の演算処理実行手段を用いるため、前記画像形成装置の制御回路の回路規模を削減することができる。
【００２０】
また、上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置における前記パターン位置算出手段は、積和演算手段を含むように構成することができる。
【００２１】
また、上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置の制御回路は、搬送体上に形成された複数の種類のパターンを用いて画像形成装置の制御を行う制御回路において、第一の種類のパターンを検出してデジタル信号に変換することにより生成された第一のデジタル信号に基づき、画像形成装置のプロセス制御を行うための演算処理を実行する、ソフトウェアによって構成されたプロセス制御演算処理実行手段と、前記プロセス制御演算処理実行手段の出力に基づき画像形成装置のプロセス制御を行うプロセス制御手段と、第二の種類のパターンを検出してデジタル信号に変換することにより生成された第二のデジタル信号に基づき、位置合わせ制御を行うための演算処理を実行するハードウェア回路によって構成された位置合わせ制御演算処理実行手段を制御する、位置合わせ制御演算処理実行制御手段と、前記位置合わせ制御演算処理実行手段の出力に基づき画像を形成する位置の制御を行う位置合わせ制御手段とを有するように構成することができる。
【００２２】
これにより、一定時間内に要求される演算処理の量に応じて、ソフトウェアによって構成される演算処理実行手段と、ハードウェア回路によって構成される演算処理実行手段とを、適切に使い分ける画像形成装置の制御回路を提供することができる。
また、上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置の制御回路は、請求項７記載の前記画像形成装置の制御回路と、前記位置合わせ制御演算処理実行制御手段によって制御される前記位置合わせ制御演算処理実行手段とを一のパッケージ内に封止するように構成することができる。
【００２３】
これにより、画像形成装置の制御回路の部品点数及び該部品の回路規模を削減することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、パターン毎に、一定時間内に要求される演算処理の量に応じて、ソフトウェアによって構成される制御を行うための演算処理実行手段と、ハードウェア回路によって構成される制御を行うための演算処理実行手段とを、適切に使い分けた画像形成装置及び該画像形成装置の制御回路を提供し、前記画像形成装置が有する部品点数及び該部品の回路規模を削減することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施例と図面に基づき説明する。
【実施例１】
【００２６】
本発明の実施例について以下説明する。
【００２７】
図１は、本発明の実施例であるカラー画像形成装置の画像形成エンジン及びその周辺の構成図である。図１の画像形成装置は、画像形成エンジン１０００、ＡＳＩＣパッケージ６００、給紙トレイ５から構成されている。
【００２８】
画像形成エンジン１０００は、転写紙などの媒体上に画像を形成し、給紙トレイ５は画像形成エンジン１０００が画像を形成する転写紙１を格納している。ＡＳＩＣパッケージ６００は、画像形成エンジン１０００及び給紙トレイ５の制御の他、画像形成装置の各部分の制御を行う。
【００２９】
画像形成エンジン１０００は、イエロー画像形成ユニット１００、マゼンダ画像形成ユニット２００、シアン画像形成ユニット３００、黒色画像形成ユニット４００、搬送体２、露光器８、駆動ローラ３、従動ローラ４、定着器１３、センサユニット１４、クリーニングユニット１５から構成されている。
【００３０】
イエロー画像形成ユニット１００、マゼンダ画像形成ユニット２００、シアン画像形成ユニット３００、及び、黒色画像形成ユニット４００は、それぞれ、イエロー、マゼンダ、シアン、及び、黒色の画像を転写紙１上に形成する。
【００３１】
搬送体２は、駆動回転する駆動ローラ３と駆動ローラ３に従動する従動ローラ４に架設されており、駆動ローラ３と従動ローラ４が、搬送体２を搬送方向に移動させることにより、搬送体２が転写紙１を搬送する。
【００３２】
露光器８は、各色の画像データに基づくレーザ光を生成する。定着器１３は、転写紙１上に付着したトナーを固着させる。センサユニット１４は、搬送体２上に形成された制御用のパターンを検出し、クリーニングユニット１５は、該制御用のパターンを消去する。
【００３３】
また、イエロー画像形成ユニット１００は、感光体６Ｙ、帯電器７Ｙ、現像器９Ｙ、感光体クリーナ１０Ｙ、及び、転写器１２Ｙ、から構成され、マゼンダ画像形成ユニット２００は、感光体６Ｍ、帯電器７Ｍ、現像器９Ｍ、感光体クリーナ１０Ｍ、及び、転写器１２Ｍ、から構成され、シアン画像形成ユニット３００は、感光体６Ｃ、帯電器７Ｃ、現像器９Ｃ、感光体クリーナ１０Ｃ、及び、転写器１２Ｃ、から構成され、黒色画像形成ユニット４００は、感光体６Ｋ、帯電器７Ｋ、現像器９Ｋ、感光体クリーナ器１０Ｋ、及び、転写器１２Ｋ、から構成されている。
【００３４】
ＡＳＩＣパッケージ６００は、制御回路６１０、ハードウェア回路６２０から構成されている。制御回路６１０は、画像形成装置の各部分の制御、プロセス制御を行うための演算処理、及び、ハードウェア回路の制御を行う。制御回路６１０は、更に、ＣＰＵ４５、ＲＯＭ４６、及び、ＲＡＭ４７から構成されており、ＣＰＵ４５は、ＲＯＭ４６に格納されたプログラムを実行することにより、画像形成装置の各部分の制御や該制御に用いる信号の生成を行う。ハードウェア回路６２０は、位置合わせ制御を行うための演算処理を実行する。
【００３５】
画像形成プロセスでは、給紙トレイ５に格納された転写紙１のうち、最上位置にある転写紙が静電吸着によって搬送体２上に吸着される。駆動ローラ３が矢印方向に回転することにより、転写紙１は、各色の画像形成ユニットを通過する。
【００３６】
イエロー画像形成ユニット１００では、感光体６Ｙが、帯電器７Ｙによって帯電された後、露光器８により、イエロー画像を形成するレーザー光１１Ｙによって潜像を形成され、現像器９Ｙによってトナーを付着されて現像される。感光体６Ｙに付着したトナーは、転写器１２Ｙによって転写紙１の側から電荷をかけることにより、転写紙１に転写される。トナーを転写紙１に転写した後、感光体６Ｙは、クリーニング器１０Ｙによって、残ったトナーの除去と除電が行われる。
【００３７】
イエロー画像の形成に続いて、マゼンダ画像形成ユニット２００、シアン画像形成ユニット３００、ブラック画像形成ユニット４００において、イエロー画像形成ユニット１００と同様のプロセスが行われることにより、転写紙１上に各色のトナーが転写され、カラー画像が形成される。
【００３８】
定着器１３では、転写紙１上に付着したトナーを固着させることにより、カラー画像形成のプロセスが終了する。
【００３９】
ところで、画像形成プロセスにおいては、各種の画像形成条件を設定するプロセス制御、及び、各色画像形成ユニットが転写紙１上に転写する位置を制御する位置合わせ制御が行われている。
【００４０】
プロセス制御とは、画像形成プロセスにおける各種の画像形成条件の設定であり、例えば、帯電器７Ｙから７Ｋによって感光体６Ｙから６Ｋに与える電荷の値、露光器８による露光量、現像器９Ｙから９Ｋによって付着させるトナーの濃度、転写器１２Ｙから１２Ｋによってかけられる電荷などの値の制御を行う。感光体の消耗やトナー残量の減少によって、前記画像形成条件の最適な値は変化する。そこで、プロセス制御用のパターンを、画像形成プロセスにおける各色画像形成ユニットを用いて、搬送体２上に直接形成し、前記プロセス制御用のパターンの濃度を、センサユニット１４によって検出することにより、前記各色画像形成ユニットの各部分の状態を示す値を得る。そして、該状態を示す値と、画像形成装置が保持する基準の値とを比較することにより、当該部分の制御に用いる値を得る。
【００４１】
また、位置合わせ制御とは、カラー画像を形成する場合に、各色画像形成ユニット１００から４００が、転写紙１上に転写する位置の制御を行うことである。各色画像形成ユニットの転写位置のずれは、形成される画像の品質に大きく影響するため、これらを精度良く制御する必要がある。そこで、位置合わせ制御用のパターンを、プロセス制御用のパターンと同様に搬送体２上に直接形成させ、各前記位置合わせ制御用のパターンを構成する要素をセンサユニット１４によって検出し、精度を良くするためにノイズ除去を行った後、それらの位置を算出する。算出によって得られる前記位置の値と、画像形成装置が保持する基準の値とを比較することにより、当該位置合わせ制御用のパターンを検出した時点における各色転写位置での各色画像形成ユニット１００から４００及び搬送体２の相対的な位置を算出し、当該部分の制御に用いる値を得る。
【００４２】
プロセス制御用のパターン及び位置合わせ制御用のパターンは、各色の画像形成ユニット１００から４００によって搬送体２上に直接形成され、センサユニット１４によって検出され、アナログ信号としてＡＳＩＣパッケージ６００に送られる。また、センサユニット１４によって検出されたパターンは、クリーニングユニット１５においてクリーニングが行われ、搬送体２上から消去される。
【００４３】
なお、図１における画像形成装置は、各色画像形成ユニット１００から４００が、搬送体２上を搬送する紙などの媒体１上に直接画像を形成する直接転写方式の構成を有している。本発明は、各色画像形成ユニット１００から４００が、中間転写体である中間転写ベルト又は転写ドラム等に画像を転写した後、該中間転写体に形成された画像が、紙などの媒体１上に転写される中間転写方式の画像形成装置においても適用することができ、本明細書及び特許請求の範囲における制御用のパターンを形成する搬送体とは「直接転写方式における搬送体及び中間転写方式における中間転写体」をいう。
【００４４】
図２は、搬送体２上に形成される制御用パターン５００と当該パターンを検出するセンサユニット１４の構成の一例である。
【００４５】
制御用パターン５００は、第一のパターン２６から２９、及び、第二のパターン１９から２１とからなる。全てのパターンは互いに重ならないように搬送体上に形成されている。
【００４６】
センサユニット１４は、第一のパターンを検出するセンサ２６から２９、及び、第二のパターンを検出するセンサ１６から１８によって構成されている。全てのセンサは、それぞれが、１個以上のセンシングポイントを有し、搬送体の主走査方向における定位置で検出を行う。
【００４７】
なお、本明細書においては、搬送体の搬送方向に垂直な方向を主走査方向、搬送体の搬送方向を副走査方向とする。
【００４８】
第一のパターン２６から２９は、プロセス制御用のパターンであり、パターン２６は黒色、パターン２７はシアン、パターン２８はマゼンダ、パターン２９はイエローの画像の形成のプロセス制御信号の生成に用いられ、パターン２６はセンサ２２、パターン２７はセンサ２３、パターン２８はセンサ２４、パターン２９はセンサ２５によって検出される。パターン２６から２９は、また、複数の要素を有し、全ての要素は互いに重ならないように形成されている。
【００４９】
プロセス制御を行うための演算処理に用いられるプロセス制御用のパターンの濃度は、センサ２２から２５の出力に基づくそれぞれのデジタル信号の電位について時間軸方向の平均値を求めることにより算出される。パターン２６から２９を構成する要素の大きさは、それらの濃度を検出するのに求められる時間に比して十分に大きく、かつ、電位の平均値を求める演算処理の量は、ＣＰＵ４５が行うことのできる処理量に比して小さいため、これらの処理は、専用回路を用いるハードウェア回路６２０ではなく、ＣＰＵ４５によるソフトウェアの処理で行うことができる。
【００５０】
第二のパターン１９から２１は、位置合わせ制御用のパターンであり、パターン１９及びパターン２１はそれぞれ搬送体の両端付近、パターン２０は搬送体の中央付近に形成されている。パターン１９はセンサ１６、パターン２０はセンサ１７、パターン２１はセンサ１８によって検出される。
【００５１】
位置合わせ制御用のパターンを構成する要素は、各色の画像形成ユニットによって互いに重ならないように形成されており、主走査方向に平行な要素と該方向に対して斜角を有する要素とから成る。位置合わせ制御を行うための演算処理は、各要素のエッジ位置を検出する処理ステップと、該エッジ位置を用いて各要素間の距離を算出する処理ステップと、算出された距離の値と画像形成装置が保持する基準の値とを比較する処理ステップとから構成される。
【００５２】
なお、本明細書においては、搬送体の主走査方向における定点で検出を行う場合に、パターンを構成する要素の副走査方向の開始点を「エッジ開始点」、副走査方向の終了点を「エッジ終了点」、エッジ開始点及びエッジ終了点を「エッジ」とする。
【００５３】
例えば、パターン１９において、主走査方向に平行な要素のうち、黒色を基準色とした場合に、基準色の要素と各色の要素との距離を算出して前記基準の値と比較することにより、各色の画像形成ユニットが転写する位置の、黒色画像形成ユニットが転写する位置に対する副走査方向におけるずれを算出することができる。
【００５４】
また、例えば、パターン１９において、所定の色の主走査方向に平行な要素と斜角を有する要素との距離を算出して前記基準の値と比較することにより、当該色の画像形成ユニットが転写する位置に対する主走査方向におけるずれを算出することができる。例えば、算出した距離の値が基準の値より大きい場合には、当該色の画像形成ユニットの転写位置は、図２において基準の位置より下方になっている。
【００５５】
また、パターン１９から２１は、それぞれ、搬送体の両端付近及び中央付近に描かれている。そこで、例えば、パターン１９を基準として、所定の色の要素についてパターン間での相対位置を算出することにより、主走査方向の歪みを算出することができる。
【００５６】
位置合わせ制御は、求められる精度が高いため、パターン１９からパターン２１を構成する要素の位置は、精度良く算出されなければならない。そこで、前記第二のパターンに基づくデジタル信号に対し、ノイズ除去を行う必要がある。デジタル信号に重畳しているノイズ信号は、搬送体２上の汚れに基づくノイズ信号や、パターン検出時にアナログ信号に重畳することによるノイズ信号などがある。これらのノイズ信号は、エッジよりも高周波領域に存在することが多いため、前記デジタル信号にローパスフィルタによるデジタルフィルタ処理を施すことにより、ノイズ信号を除去することができる。ローパスフィルタによる処理は積和演算を含むため処理量が大きく、専用のハードウェア回路６２０による処理が適している。
【００５７】
図３は、本発明の画像形成装置の構成図の例である。
【００５８】
ＡＳＩＣパッケージ６００には、第一のＡ／Ｄ変換手段７２０及び第二のＡ／Ｄ変換手段８２０が接続されており、第一のＡ／Ｄ変換手段７２０には第一のパターン検出手段７１０が、第二のＡ／Ｄ変換手段８２０には第二のパターン検出手段８１０が、それぞれ接続されている。
【００５９】
ＡＳＩＣパッケージ６００は、制御回路６１０、ハードウェア回路６２０を一のチップとして封止したものである。
【００６０】
制御回路６１０は、ＣＰＵ４５がＲＯＭ４６に保持されているプログラムを実行することによって各処理を行うソフトウェアによる制御手段であって、画像形成装置の各部分の制御を行う他に、プロセス制御を行うための演算処理、その他、ＲＯＭ４６が保持するプログラムに従う演算処理を行う。
【００６１】
ハードウェア回路６２０は、パターンを構成する各要素の位置を算出する専用回路である。
【００６２】
制御回路６１０は、更に、プロセス制御演算処理実行手段６１１、プロセス制御手段６１２、位置合わせ制御演算処理制御手段６１３、及び、位置合わせ制御手段６１４から構成される。ハードウェア回路６２０は、デジタルフィルタ処理手段６２１、及び、エッジ検出手段６２２から構成される。
【００６３】
第一のパターン検出手段７１０は、第一の種類のパターンを検出してアナログ信号を第一のＡ／Ｄ変換手段７２０に出力する。第一のＡ／Ｄ変換手段７２０は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。プロセス制御演算処理実行手段６１１は、第一のＡ／Ｄ変換手段７２０が出力する第一の種類のパターンに基づくデジタル信号から、電位の平均値を求めることにより、第一の種類のパターンを構成する要素の濃度を算出し、該濃度の値と画像形成装置が保持する基準の値と比較することにより、プロセス制御を行うための演算処理を実行する。プロセス制御手段６１２は、前記プロセス制御演算処理実行手段の出力に基づき、画像形成装置の各ユニットにおけるプロセス制御を行う。
【００６４】
第二のパターン検出手段８１０は、第二の種類のパターンを検出してアナログ信号を第二のＡ／Ｄ変換手段８２０に出力する。第二のＡ／Ｄ変換手段８２０は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。デジタルフィルタ処理手段６２１は、第二のＡ／Ｄ変換手段が出力する第二の種類のパターンに基づくデジタル信号のノイズを除去するために、積和演算を含むデジタルフィルタ処理を行う。エッジ検出手段６２２は、ノイズ除去が行われた前記デジタル信号に基づき、位置合わせ制御演算処理制御手段６１３が設定する電位の閾値に基づき、パターンを構成する要素のエッジ位置の算出を行う。
【００６５】
位置合わせ制御演算処理制御手段６１３は、ハードウェア回路６２０に対し、図示しないレジスタのデータを読み出して送信し、またハードウェア回路６２０より受信するデータをレジスタに格納することにより、デジタルフィルタ処理手段６２１が行う積和演算処理を制御する。位置合わせ制御演算処理制御手段６１３は、また、エッジ位置の算出に用いる電位の閾値をエッジ検出手段６２２に送信する。位置合わせ制御手段６１４は、ハードウェア回路６２０の出力に基づき、各色画像を形成する位置を算出し、位置合わせの制御を行う。
【００６６】
図４は、本発明による画像形成装置の制御回路の構成例である。
【００６７】
ＡＳＩＣパッケージ６００に、センサ１６から１８、及び、センサ２２から２５が出力するアナログ信号が入力される。ＡＳＩＣパッケージ６００は、前記アナログ信号を処理し、プロセス制御及び位置合わせ制御を行うための演算処理を実行し、プロセス制御及び位置合わせ制御を行う。
【００６８】
ＡＳＩＣパッケージ６００は、Ｉ／Ｏ  Ｉ／Ｆ３０、マルチプレクサ３１、Ａ／Ｄ変換器３２、制御回路３３、マルチプレクサ３５、Ａ／Ｄ変換器３６、デマルチプレクサ３８、制御回路３７、ローパスフィルタ処理回路３９から４１、エッジ検出回路４２から４４、レジスタ３４、ＣＰＵ４５、ＲＯＭ４６、ＲＡＭ４７、アドレスバス４８、及び、データバス４９から構成されている。
【００６９】
Ｉ／Ｏ  Ｉ／Ｆ３０は、ＡＳＩＣパッケージ６００の信号の入出力インタフェースである。マルチプレクサ３１は、センサ２２から２５の出力であるアナログ信号を多重化し、Ａ／Ｄ変換器３２は、マルチプレクサ３１の出力であるアナログ信号をデジタル信号に変換し、制御回路３３は、マルチプレクサ３１及びＡ／Ｄ変換器３２の制御を行う。
【００７０】
マルチプレクサ３５は、センサ１５から１９の出力であるアナログ信号を多重化し、Ａ／Ｄ変換器３６は、マルチプレクサ３５の出力であるアナログ信号をデジタル信号に変換し、デマルチプレクサ３８は、Ａ／Ｄ変換器３６の出力であるデジタル信号を、センサ１５から１９に基づく信号に分配し、制御回路３７は、マルチプレクサ３５及びデマルチプレクサ３８の制御を行う。
【００７１】
ローパスフィルタ処理回路３９から４１は、入力されたデジタル信号に対して積和演算を含むローパスフィルタ処理を行うことにより、ノイズ除去を行う。エッジ検出回路４２から４４は、入力されたデジタル信号に基づき、パターンを構成する要素のエッジの検出を行う。
【００７２】
レジスタ３４は、各回路が生成する値を格納し、また、それらの値を読み出させる。ＣＰＵ４５は、画像形成装置の各部分の制御、及び、当該制御を行うための演算処理を実行し、ＲＯＭ４６はＣＰＵが実行するプログラムが格納されている。ＲＡＭ４７は、ＣＰＵが用いる一時データなどを格納している。
（プロセス制御信号の生成）
センサ２２からセンサ２５の出力であるプロセス制御用のパターン２６から２９に基づくアナログ信号は、マルチプレクサ３１で多重化された後、Ａ／Ｄ変換器３２によってデジタル信号に変換され、レジスタ３４に格納される。ＣＰＵ４５は、レジスタに格納された値から、パターンに基づく電位の平均値を求めることにより、プロセス制御用のパターン２６から２９を構成する各要素の濃度を算出し、該算出した値と画像形成装置が保持する基準の値と比較することにより、プロセス制御を行うための演算処理を実行する。
（位置合わせ制御信号の生成）
センサ１６からセンサ１８の出力である位置合わせ制御信号用のパターンに基づくアナログ信号は、マルチプレクサ３５で多重化された後、Ａ／Ｄ変換器３６によってデジタル信号に変換された後、デマルチプレクサ３８で各センサに基づく信号別に分配される。パターン１９に基づくデジタル信号は、ローパスフィルタ処理回路３９及びエッジ検出回路４２、パターン２０に基づくデジタル信号は、ローパスフィルタ処理回路４０及びエッジ検出回路４３、パターン２１に基づくデジタル信号は、ローパスフィルタ処理回路４１及びエッジ検出回路４４で、それぞれ処理が行われることにより、各位置合わせ制御用のパターンを構成する要素の位置及び該要素間の距離を算出する。ＣＰＵ４５が、該算出した要素の位置及び要素間の距離を、画像形成装置が保持する基準の値と比較した結果に基づき、位置合わせ制御が実行される。
【００７３】
図５は、位置合わせ制御のための演算処理のフローである。パターン１６に基づくデジタル信号の処理について説明する。
【００７４】
ステップ１１では、ローパスフィルタ処理回路３９が、ローパスフィルタ処理によるノイズ除去の処理を行う。この演算処理は、積和演算を含むため、演算結果は、レジスタ３４に一旦格納された後、ＣＰＵ４５によって再び取り出されて次の演算に用いられる。
【００７５】
ステップ１２では、エッジ検出手段４２が、ローパスフィルタ処理手段３９の出力であるデジタル信号と、所定の閾値とを比較することにより、パターン１９を構成する要素のエッジを検出する。所定の閾値とは、例えば、パターンを形成するトナーの濃度を検出することにより得られる値であって、ＣＰＵ４５が、エッジ検出手段に送信する。
【００７６】
ステップ１３では、ＣＰＵ４５が、エッジ検出手段４２の出力に基づき、パターン１９を構成する要素間の距離を算出する。より具体的には、基準色、例えば黒色と、他の色の要素との距離を算出する。更に、パターン１９を構成する要素のうち同色の要素の搬送体の搬送方向に垂直な要素と該方向に斜角を有する要素との距離を算出する。
【００７７】
ステップ１４では、ＣＰＵ４５が、ステップ１３で算出された距離の値に基づき、位置合わせ制御を実行する。
【００７８】
同様に、センサ１７の出力に基づくデジタル信号は、ローパスフィルタ処理回路４０、及び、エッジ検出回路４３で処理が行われ、センサ１８の出力に基づくデジタル信号は、ローパスフィルタ処理回路４１、及び、エッジ検出回路４４で処理が行われる。
（ローパスフィルタの変形例）
図４では、デジタル信号のノイズ除去にローパスフィルタ処理を用いているが、ローパスフィルタ処理の代わりに、所定のデジタルフィルタ処理を用いることも可能である。所定のデジタルフィルタ処理とは、例えば、ＩＩＲ（Ｉｎｆｉｎｉｔ  ｉｍｐｕｌｅｓｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ）型デジタルフィルタ、ＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔ  ｉｍｐｕｌｓｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ）型デジタルフィルタを用いる処理である。
（構成の変形例）
上記実施例の画像形成装置は、各色形成ユニットが搬送体上を搬送される紙などの媒体に直接画像を転写する直接転写方式の場合について説明したが、本発明は、中間転写体である搬送ベルト又は転写ドラム等を有する中間転写方式の場合にも適用することができる。
【００７９】
図４の構成では、ＡＳＩＣパッケージ６００が、マルチプレクサ３１、Ａ／Ｄ変換回路３２、マルチプレクサ３５、Ａ／Ｄ変換回路３６、デマルチプレクサ３８を有するように構成されているが、これらの回路は、ＡＳＩＣパッケージ６００が有さないように構成してもよい。
【００８０】
また、図４の構成では、位置合わせ制御信号を生成するための、ローパスフィルタ回路３９から４１及びエッジ検出回路４２から４４は、それぞれセンサ出力１６から１８に対応して回路を有しているが、これらは、一のローパスフィルタ回路と一のエッジ検出回路で構成してもよい。
【００８１】
また、図４の構成では、各パターン構成要素間の距離や角度の算出をＣＰＵで行っているが、演算処理の量に応じて、専用のハードウェア回路を用いてもよい。
【００８２】
以上、発明を実施するための最良の形態について説明を行ったが、本発明は、この最良の形態で述べた実施の形態に限定されるものではない。本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】画像形成装置における画像形成ユニット周辺の構成図である。
【図２】搬送体上に形成されたパターンの例及び当該パターンを検出するセンサユニットの構成図である。
【図３】本発明の画像形成装置の制御回路の構成図である。
【図４】本発明における制御を行うための演算処理回路及び手段の一実施例である。
【図５】位置合わせ制御を行うための演算処理の流れ図である。
【符号の説明】
【００８４】
１  転写紙
２  搬送体
３  駆動ローラ
４  従動ローラ
５  給紙トレイ
６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ  感光体
７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ  帯電器
８  露光器
９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ  現像器
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ  感光体クリーナ
１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ  レーザ光
１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ  転写器
１３  定着器
１４  センサユニット
１５  クリーニングユニット
１００  イエロー画像形成ユニット
２００  マゼンダ画像形成ユニット
３００  シアン画像形成ユニット
４００  黒色画像形成ユニット
５００  パターン
１６、１７、１８、２２、２３、２４、２５  センサ
１９、２０、２１  位置合わせ制御用のパターン
２６  黒色画像形成プロセス制御用のパターン
２７  シアン画像形成プロセス制御用のパターン
２８  マゼンダ画像形成プロセス制御用のパターン
２９  イエロー画像形成プロセス制御用のパターン
３０  Ｉ／Ｏ  Ｉ／Ｆ
３１、３５  マルチプレクサ
３２、３６  Ａ／Ｄ変換器
３３、３７  制御回路
３４ レジスタ
３８ デマルチプレクサ
３９、４０、４１ ローパスフィルタ回路
４２、４３、４４ エッジ検出回路
４５  ＣＰＵ
４６  ＲＯＭ
４７  ＲＡＭ
４８  アドレスバス
４９  データバス
６００  ＡＳＩＣパッケージ
６１０  制御回路
６２０  ハードウェア回路
７１０  第一のパターン検出手段
７２０  第一のＡ／Ｄ変換器
８１０  第二のパターン検出手段
８２０  第二のＡ／Ｄ変換器
６１１  プロセス制御演算処理実行手段
６１２  プロセス制御手段
６１３  位置合わせ制御演算処理制御手段
６１４  位置合わせ制御手段
６２１  パターン位置算出手段
６２２  エッジ検出手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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