JP2005084206A - Color image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像データに応じ画像を印刷するカラー画像形成装置に係り、特に画像の位置ずれを検出するためのカラー画像位置検出装置を備えたカラー画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a color image forming apparatus that prints an image in accordance with image data, and more particularly to a color image forming apparatus that includes a color image position detecting device for detecting image positional deviation.
一般に複数の画像形成ユニットにより異なる色の画像を形成し、搬送ベルトによって搬送される中間転写体に異なる色のカラートナー像を順次転写した後、記録紙に一括して転写するタンデム式のカラー画像形成装置が知られている。 In general, a tandem color image is formed in which images of different colors are formed by a plurality of image forming units, color toner images of different colors are sequentially transferred to an intermediate transfer member conveyed by a conveyor belt, and then transferred to a recording sheet at a time. Forming devices are known.
このタンデム式カラー画像形成装置は、各色ごとにユニットを設けるので高速化が容易である反面、各色を記録紙に位置ずれなく形成することが難しく、このため画質が低下するという問題がある。この位置ずれの要因の一つは、経時的な変化や温度変化によって、各ユニット間の相対的な位置ずれが発生することが挙げられる。 This tandem type color image forming apparatus is provided with a unit for each color, so that it is easy to increase the speed. However, it is difficult to form each color on the recording paper without misalignment, and there is a problem that the image quality is lowered. One of the causes of this displacement is that relative displacement between units occurs due to changes over time and temperature changes.
また、感光体や中間転写体のわずかな速度誤差や変動によっても各色の画像間の位置ずれになる。このような位置ずれによる画質低下を防ぐために、中間転写体上に、各色間の位置ずれを検出するための各色トナー像を形成し、このトナー像を光検出器で検出して位置ずれを補正する制御方式が知られている。この補正制御は、感光体を光ビームで走査する際、走査方向及び副走査方向の光ビームのタイミングを制御することにより行なわれる。 In addition, even a slight speed error or fluctuation of the photosensitive member or the intermediate transfer member causes a positional deviation between the images of the respective colors. In order to prevent image quality degradation due to such misregistration, each color toner image for detecting misregistration between colors is formed on the intermediate transfer member, and this toner image is detected by a photodetector to correct the misregistration. A control method is known. This correction control is performed by controlling the timing of the light beam in the scanning direction and the sub-scanning direction when the photosensitive member is scanned with the light beam.
上述の位置ずれを極力小さく抑えるためには、位置ずれの検出精度を高めることが必要である。通常各色間の位置ずれは、最大でも100μm以下、平均では50μm以下にすることが望ましい。そのためには、画像位置検出器は、10μm以下の精度で位置ずれを検出する必要がある。 In order to suppress the above-described positional deviation as small as possible, it is necessary to improve the detection accuracy of the positional deviation. Usually, it is desirable that the positional deviation between the colors is 100 μm or less at maximum and 50 μm or less on average. For this purpose, the image position detector needs to detect a position shift with an accuracy of 10 μm or less.
この画像位置検出器として、従来、発光部と、その発光部から出射した光を中間転写体で反射し、その反射光を受光する検出部からなり、検出部における検出光量の変化からパターン像を検出する構成が知られている。その一例として、発光部が斜めに配置され、ある角度でレンズを介して中間転写体上のパターン像に光を照射し、その正反射光を、発光部の発光点と共役関係の位置に配置したレンズを介して、検出部で受光することにより、高精度で位置検出を行う方式が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, this image position detector is composed of a light emitting unit and a detecting unit that reflects light emitted from the light emitting unit with an intermediate transfer member and receives the reflected light. The configuration to detect is known. As an example, the light-emitting part is arranged obliquely, irradiates the pattern image on the intermediate transfer body through a lens at a certain angle, and the specularly reflected light is arranged in a conjugate relationship with the light-emitting point of the light-emitting part. There has been proposed a method of performing position detection with high accuracy by receiving light at a detection unit via a lens (for example, see Patent Document 1).
しかし、上記の従来の技術の場合光源と中間転写体の間あるいは中間転写体と検出部の間にはレンズが設けられており、価格が高い、レンズが汚れるという問題があった。 However, in the case of the above-described conventional technology, a lens is provided between the light source and the intermediate transfer member or between the intermediate transfer member and the detection unit, and there is a problem that the lens is expensive and the lens becomes dirty.
本発明の目的は、安価で高精度なカラー画像位置検出装置を用いた安価なカラー画像形成装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an inexpensive color image forming apparatus using an inexpensive and highly accurate color image position detecting apparatus.
本発明は、カラー画像が形成される中間転写体を搬送する搬送手段と、該搬送手段に近接して配置され、カラー画像を形成するための複数個の画像形成ユニットと、上記中間転写体に形成されたトナー像パターンを用いて各色の位置ずれを検出するための画像位置検出装置を備えたカラー画像形成装置において、上記画像位置検出装置は、光源部と受光部からなり、該光源からの光を上記中間転写体及びトナー像パターンへ照射しその反射光を受光部で受光するとき、光源部と中間転写体及び中間転写体と受光部の間にレンズを設けず、光源部と中間転写体上の検知点との距離をA、距離Aにおける光源部からの光の単位面積当たりの光量をF、中間転写体上の検知点と受光部との距離をB、中間転写体の反射率をG、受光部位置での検知可能な単位面積当たりの光量の最小値をRとするとき、(A/(A+B))2≧R/(G×F)の関係を満たすようにしたことを特徴とする。 The present invention provides a conveying unit that conveys an intermediate transfer member on which a color image is formed, a plurality of image forming units that are disposed in the vicinity of the conveying unit and that form a color image, and the intermediate transfer member. In a color image forming apparatus including an image position detecting device for detecting a positional shift of each color using a formed toner image pattern, the image position detecting device includes a light source unit and a light receiving unit. When the light is applied to the intermediate transfer member and the toner image pattern and the reflected light is received by the light receiving unit, the light source unit and the intermediate transfer member are not provided with a lens between the light source unit and the intermediate transfer member and between the intermediate transfer member and the light receiving unit. The distance from the detection point on the body is A, the light amount per unit area of light from the light source unit at the distance A is F, the distance between the detection point on the intermediate transfer member and the light receiving unit is B, and the reflectance of the intermediate transfer member Can be detected at G, light receiving position When the minimum value of the light amount is R per a unit area, characterized in that so as to satisfy the relation (A / (A + B) ) 2 ≧ R / (G × F).
また本発明は、中間転写体のキズや傾きによる影響を小さくするため、光源部と中間転写体上の検知点との距離A、より中間転写体上の検知点と受光部との距離Bを小さくしたことを特徴とする。 In the present invention, the distance A between the light source unit and the detection point on the intermediate transfer member and the distance B between the detection point on the intermediate transfer member and the light receiving unit are reduced in order to reduce the influence of scratches and inclination of the intermediate transfer member. Characterized by being made smaller.
また本発明は、中間転写体の上限変動による検知誤差を小さくするため、中間転写体の法線と光源部からの光の中心線との角度を30度以下としたことを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the angle between the normal line of the intermediate transfer member and the center line of the light from the light source unit is set to 30 degrees or less in order to reduce the detection error due to the upper limit fluctuation of the intermediate transfer member.
また本発明は、トナー像パターン部のSN比をよくするため、受光部本体の寸法をC、トナー像パターン寸法をDとするとき、C≦(D×(A+B))/Aの関係を満たすようにしたことを特徴とする。 Further, the present invention satisfies the relationship of C ≦ (D × (A + B)) / A, where C is the size of the light receiving unit body and D is the size of the toner image pattern in order to improve the SN ratio of the toner image pattern portion. It is characterized by doing so.
さらに本発明は、中間転写体部のSN比をよくするため、トナー像パターンとトナー像パターンの間隔をPとするとき、C≦(P×(A+B))/Aの関係を満たすようにしたことを特徴とする。 Furthermore, in the present invention, in order to improve the S / N ratio of the intermediate transfer member, when the interval between the toner image pattern and the toner image pattern is P, the relationship of C ≦ (P × (A + B)) / A is satisfied. It is characterized by that.
本発明によれば、従来の技術のような光源と中間転写体の間あるいは中間転写体と検出部の間にレンズを不要とし、安価なカラー画像形成装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an inexpensive color image forming apparatus that does not require a lens between the light source and the intermediate transfer member or between the intermediate transfer member and the detection unit as in the prior art.
以下、本発明の実施例を図1〜7を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
図1は本発明にかかる画像形成装置の概略構成を示すもので、一定速度で走行する中間転写体1と、この中間転写体1の走行経路に沿って配置された複数のカラー画像形成ユニット2、3、4、5と、位置ずれ補正制御部6を備えている。画像形成ユニット2はイエロー(以下Yという)のカラートナー像を形成し、3はマゼンタ(以下Mという)、4はシアン(以下Cという)、5は黒の画像をそれぞれ形成する。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an image forming apparatus according to the present invention. An
各画像形成ユニットは、図2に示すように感光体10、帯電手段11、露光手段12、現像手段13を備えており、一連の電子写真プロセスを経て、感光体10にカラートナー像を形成する。
As shown in FIG. 2, each image forming unit includes a
図3は露光手段12の一構成例を示す。レーザビームを発光する半導体レーザ20からのレーザ光は、コリメートレンズ21により平行光に変換され、レーザビームを走査するポリゴンミラー22に照射される。このポリゴンミラー22の回転により生ずる走査光はfθレンズ23により収束された後、感光体10に照射される。ポリゴンミラー22に照射された光の一部は、ミラー24により反射された後、レーザビーム走査における基準位置を検出するビーム検出手段25に入るように構成されている。
FIG. 3 shows a configuration example of the exposure means 12. Laser light from a
図1に戻り説明を続けると、上記各画像形成ユニット2、3、4、5に対応して第1転写手段31、32、33、34がそれぞれ配置されており、各ユニットが形成したY、M、C、黒のカラートナー像は、中間転写体1に順次転写される。中間転写体1に転写されたカラートナー像は第2転写手段35により、記録紙36に一括転写され、定着手段37で記録紙36に定着される。
Returning to FIG. 1, the description will be continued. The first transfer means 31, 32, 33, and 34 are arranged corresponding to the
このカラー画像形成装置は、装置の立ち上がり時や、装置内の温度がある一定以上変化した時などに、各色間の位置ずれを補正する動作を行う。つまり、各画像形成ユニット2、3、4、5で形成された位置ずれ検出用トナー像パターンは、中間転写体1に転写され、中間転写体1によって搬送されたトナー像パターンは、画像位置検出装置38によって検出されて、位置ずれ補正制御部6に入る。この位置ずれ補正制御部6においてある特定色、例えば黒色のトナー像パターンの検出信号と、他の色Y、M、Cのトナー像パターン検出信号とのそれぞれの時間間隔が測定される。そして、その相対的時間差に応じて、各画像形成ユニットで2、3、4、5における感光体10の回転速度を変更したり、各画像形成ユニットの半導体レーザ20から発光するレーザビームの発光タイミングが制御され、相対的時間差を小さく抑えるように制御される。このような制御により各色の画像の相対的位置ずれを小さく抑えることが可能となる。
This color image forming apparatus performs an operation of correcting a positional deviation between the respective colors when the apparatus starts up or when the temperature in the apparatus changes by a certain level or more. That is, the misregistration detection toner image patterns formed by the
図4は画像位置検出装置38の概略構成例を示す。発光部40から出射した光は中間転写体1へ入射角θで入射する。また、発光部40と中間転写体1の検知点の距離はA離れており、中間転写体1の検知点と光検知器41の距離はB離れている。なお、中間転写体1の反射率はGであり、位置決め用のマーク42の寸法はD、位置決め用のマーク42と位置決め用のマーク42の間隔はPであり、中間転写体1の上下変動量をEとし、光検知器41の寸法をC、光検知器41で検知可能な単位面積当たりの光量の最小値をRとする。
FIG. 4 shows a schematic configuration example of the image
発光部40からの光量は距離A離れたところで単位面積当たりFであるとする。発光部40と中間転写体1の検知点の距離Aおよび中間転写体1の検知点と光検知器41の距離Bが大きくなるにつれ、光検知器41へ到達する光量は小さくなる。この光量は距離の2乗に反比例して小さくなっていく。また、中間転写体の反射率Gによっても、光検知器41へ到達する光量は変化する。光検知器41で検知可能な単位面積当たりの光量の最小値をRとすると式(1)を満たさなければ、本発明のカラー画像位置検出装置で検知できないので発光部40と中間転写体1の検知点の距離Aと、中間転写体1の検知点と光検知器41の距離Bを、(A/(A+B))2≧R/(G×F)の関係を満たすように配置する必要がある。以下、この式を式(1)とする。
It is assumed that the amount of light from the
例えば、発光部40と中間転写体1の検知点の距離Aを30mm、発光部から距離Aにおける単位面積当たりの光量Fを3mW、中間転写体1の反射率Gを0.04、光検知器41で検知可能な単位面積当たりの光量の最小値Rを0.05mWとすると、式(1)から、中間転写体1の検知点と光検知器41の距離Bは16.48以下と求められる。よって、この例の場合、Bの値を16.48以下、例えば10mmにすれば検知可能となる。
For example, the distance A between the
式(1)の発光部から距離Aにおける単位面積当たりの光量F、中間転写体1の反射率G、光検知器41で検知可能な単位面積当たりの光量の最小値Rは、構成部品の特性で決定してしまうので、発光部40と中間転写体1の検知点の距離Aと中間転写体1の検知点と光検知器41の距離Bを式(1)の条件にすることにより検知可能となる。
The amount of light F per unit area at a distance A from the light emitting portion of the formula (1), the reflectance G of the
さらに、本発明のカラー画像位置検出装置では、中間転写体1のわずかな傾きαにより、発光部40からの光を光検知器41へ反射する位置が変化してしまう問題がある。変化量をXとすると、X=B×tanαとなる。また、中間転写体1の表面状態(キズや汚れ)に起因する光線の乱れの影響で中間転写体1からの反射光の一部が光検知器41へ到達しない場合がある。これらを軽減するため、本発明では、中間転写体1の検知点と光検知器41の距離Bの大きさを、発光部40と中間転写体1の検知点の距離Aより小さくしている。
Furthermore, in the color image position detection apparatus of the present invention, there is a problem that the position at which the light from the
その他、本発明の場合、中間転写体1が上下方向へE変動する場合、光検知器41へ到達する位置決め用のマーク42の影の位置が変動してしまう。その量は図4に示す様に光検知器41の平面と入射光線の中心線が直交するときEsinθで概略求められる。この量はできるだけ小さい方がよいが、中間転写体1の上下変動量Eの1/2以下でないと検知が困難となる。よって本発明では、θは30度以下としている。
In addition, in the case of the present invention, when the
また、光検知器41の受光部の寸法Cについては、位置決め用マーク42の寸法Dに対する影の寸法より小さくすることで、SN比が良好になる。そのために、本発明では、位置決め用のマーク42の寸法Dと光検知器41の受光部の寸法Cの関係が、C≦(D×(A+B))/Aを満たすようにしている。
In addition, the S / N ratio is improved by making the dimension C of the light receiving portion of the
例えば、A=40、B=10、D=0.5であれば、C≦0.625としている。 For example, if A = 40, B = 10, and D = 0.5, C ≦ 0.625.
また、光検知器41の受光部の寸法Cについては、位置決め用マーク42と位置決め用マーク42の間隔Pより小さくすることで、SN比が良好になる。そのために、本発明では、位置決め用のマーク42と位置決め用マーク42間隔Pと光検知器41の受光部の寸法Cの関係が、C≦(P×(A+B))/Aを満たすようにしている。例えば、A=40、B=10、P=2であれば、C≦2.5としている。
In addition, by setting the dimension C of the light receiving portion of the
なお、本発明のカラー画像位置検出装置に用いる光源としては、点光源に近い光を用いたほうが、位置決め用のトナーマーク42のエッジ部がシャープな影として、光検知器41上にできるので、より高精度に検知可能となる。その光源例として、半導体レーザを提案している。光検知器41の出力は、その受光面に入射する光量が大きいほど出力電圧が高くなる回路構成となっている。逆に受光面に入射する光量が大きいほど出力電圧が下がる回路であっても差し支えない。
As the light source used in the color image position detection apparatus of the present invention, the use of light close to a point light source allows the edge portion of the
光検知器41は、中間転写体1から正反射した光を受け、光量に応じた電気信号を発生する。図5は、発光部40の光量と受光部である光検知器41の出力との関係を示し、中間転写体1による反射光と各色トナーの反射光とを比較して示している。中間転写体1の反射率は、トナーの反射率よりは高いため、少ない光量でも光検知器41の出力は高くなっている。また、同じトナーであっても、Y、M、Cのトナーはほぼ同じ出力であるが、黒トナーは、反射率が低いため、他色のトナーに対して極端に出力電圧が低下していることがわかる。
The
そこで、中間転写体1上に、黒トナー、Yトナー、Mトナー、Cトナーの順に等間隔に離れた位置に位置決め用のマーク42を形成した場合、光検知器41からは図6に示すような出力が得られる。つまり、中間転写体1は、最も反射率が高いため出力電圧は高く、次に中間転写体1上に形成された黒トナーのマークが画像位置検出装置38を通過すると、反射率が最も低いため、電圧は図示のように最も小さな値となる。次に中間転写体1が搬送されYトナーのマークが画像位置検出装置38を通過すると、このYトナーのマークの反射率は中間転写体と黒トナーの反射率の間にあるので、出力電圧の大きさも中間転写体と黒トナーの間の大きさになる。更に中間転写体1の搬送に伴ってMトナー、Cトナーのマークも順次画像位置検出装置38を通過するとYトナーと同様の出力電圧を得られる。この出力電圧を所定の電圧と比較した後波形整形して、矩形波とし、その時間間隔を測定することで、それぞれのトナーのマークの位置を算出することが可能である。各色のトナーマークの位置がわかれば、位置がずれた場合のずれ量も分かる。
Therefore, when the positioning marks 42 are formed on the
これまでは、図4に示した画像位置検出装置38について説明してきたが、図7に示す画像位置検出装置38であっても同様である。図7では、実装の都合から、光検知器41を中間転写体1と平行に実装している。
The image
1…中間転写体
2、3、4、5…カラー画像形成ユニット
6…位置ずれ補正制御部
10…感光体
11…帯電手段
12…露光手段
13…現像手段
20…半導体レーザ
21…コリメートレンズ
22…ポリゴンミラー
23…Fθレンズ
24…ミラー
25…ビーム検出手段
31、32、33、34…第1転写手段
35…第2転写手段
36…記録紙
37…定着手段
40…発光部
41…光検知器
42…位置決め用のマーク
DESCRIPTION OF
Claims (5)
2. The color image forming apparatus according to claim 1, wherein a relationship of C ≦ (P × (A + B)) / A is satisfied, where P is a distance between the toner image pattern and the toner image pattern.
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WO2014097824A1 (en) * | 2012-12-19 | 2014-06-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Image forming apparatus and detection apparatus |
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2003
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US9885990B2 (en) | 2012-12-19 | 2018-02-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Image forming apparatus and detection apparatus for detecting position or density information of detection image |
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