JP2007033529A - 画像位置検出装置およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
部品点数を抑え、回路の複雑化を招くことなく、像担持体の状態等に影響を受けにくい信頼性に優れた画像位置検出装置およびそれを備えた画像形成装置を実現する。
【解決手段】
像担持体に形成された画像の位置を検出する画像位置検出装置において、前記画像と対向可能に設けられた光源と、前記光源からの光を検知する受光素子とを有する光学式センサと、前記像担持体に形成された画像が前記光学式センサの検出位置を通過することで得られる光学式センサの出力信号幅を計測する計測手段と、前記出力信号幅の時間的中心位置を演算し、光学式センサの出力タイミングを求める演算手段とを備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像位置検出装置およびそれを備えた画像形成装置に関するものである。

プリンタや複写機などの画像形成装置において、感光体上、中間転写体上あるいは用紙上に形成された画像を光学式センサで検出し、光学式センサの出力に基づいて画像の位置を演算し、画像の位置ずれを補正制御する機能を備えたものがある（特許文献１参照）。

特許文献１は、中間転写体上に形成された画像（各色レジマーク）からの反射光を受光するレジマーク検知センサに複数の受光素子を備え、前記複数の受光素子を中間転写体の進行方向と平行に配置する構成とすることで、受光素子の受光環境による影響を受けることなくレジマークの中央を検知できるようにしている。

特開２０００−２３１２３３号公報

しかし、特許文献１の構成では、中間転写体の進行方向と平行に複数の受光素子を配置する必要があり、部品点数の増加に伴うコストアップや回路の複雑化を招いてしまうという欠点があった。

本発明は、像担持体に形成された画像の位置を検出する画像位置検出装置において、前記画像と対向可能に設けられた光源と、前記光源からの光を検知する受光素子とを有する光学式センサと、前記像担持体に形成された画像が前記光学式センサの検出位置を通過することで得られる光学式センサの出力信号幅を計測する計測手段と、前記出力信号幅の時間的中心位置を演算し、光学式センサの出力タイミングを求める演算手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、部品点数を抑え、回路の複雑化を招くことなく、像担持体の状態等に影響を受けにくい信頼性に優れた画像位置検出装置およびそれを備えた画像形成装置を実現することができる。

以下、本発明の一実施例をカラープリンタを例示して説明する。

図１において、１は感光体ベルト、２，３は感光体ベルト１を支持する支持ローラであり、支持ローラ２，３の内、１本を駆動ローラとして設けることで、感光体ベルト１は矢印方向に移動する。

感光体ベルト１は、矢印方向への移動に伴い、帯電器４によって帯電され、感光体ベルト１表面に例えば負の電荷が均一に帯電される。

ドットイメージに変換された文字データや図形データがＬＥＤヘッド５のオン／オフ信号としてコントローラ（図示せず）からプリンタへ送られると、ＬＥＤヘッド５は、帯電した感光体ベルト１表面に像露光を行い、静電潜像を形成する。

静電潜像を保持した感光体領域が現像装置６と対向する位置に来ると、静電潜像に現像剤が供給され、ＬＥＤ光の照射により感光体ベルト１上の電荷が消失した部分に、例えば負電荷に帯電したトナーが静電気により吸引されて感光体ベルト１上にトナー像が形成される。

感光体ベルト１上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト９を介して設けられた一次転写器７の作用、すなわちトナー像と逆極性の電荷付与によって中間転写ベルト９に静電吸引される。なお、一次転写器７を通過した感光体ベルト１の表面は、清掃装置８で清掃され、次の画像形成プロセスに備えられる。

本実施例のカラープリンタにおいては、上述の画像形成プロセスを、ブラック用印写ユニット１０の他に、シアン用印写ユニット１１、マゼンタ用印写ユニット１２、イエロー用印写ユニット１３で同様に行い、各色トナー像を中間転写ベルト９上に形成する。

１４，１５は中間転写ベルト９を支持する支持ローラであり、支持ローラ１４，１５の内、１本を駆動ローラとして設けることで、中間転写ベルト９は矢印方向に移動する。

用紙１６は、用紙搬送ローラ１７によって、中間転写ベルト９上に形成されたトナー像が二次転写位置に到達するタイミングと同期させて、中間転写ベルト９と二次転写器１８の間に向けて搬送される。

中間転写ベルト９上に形成されたトナー像は、用紙１６の背面側にトナー像と逆極性の電荷を付与する二次転写器１８の作用によって用紙１６に静電吸引される。

このようにして、用紙１６は、用紙搬送ローラ１７および二次転写器１８を経て定着装置１９に搬送される。定着装置１９に到達した用紙１６は、熱源１９ｃを備えた加熱ローラ１９ａと、加圧ローラ１９ｂとからなる一対の定着ローラによって形成されるニップ部によって加熱加圧されながら挟持搬送され、トナー像が用紙１６に溶融定着される。なお、二次転写器１８を通過した中間転写ベルト９の表面は、清掃装置２０で清掃され、次の画像形成プロセスに備えられる。

上記のようにしてカラートナー像を形成するカラープリンタにおいては、用紙上に形成された各色トナー像の位置ずれによる色ずれが問題となる。そこで、トナー像の位置を検出するための光学式センサ２１を中間転写ベルト９表面の一部に対向させて設け、各印写ユニット１０、１１、１２、１３で形成された被検出画像（トナー像）を検出し、時間差を計測することにより各色トナー像の位置ずれを検出し、この検出結果に基づいて各印写ユニットにおけるＬＥＤヘッド５の発光タイミング、感光体ベルト１の移動速度あるいは中間転写ベルト９の移動速度をフィードバック制御し、色ずれを解消する。

光学式センサ２１は、反射式の光学式センサからなり、図２に示すように基板２１ｃに光源（ＬＥＤ）２１ａと受光素子２１ｂを実装した構成であり、光源２１ａからの光を中間転写ベルト９および中間転写ベルト９上のトナー像Ｔに照射し、中間転写ベルト９およびトナー像Ｔで反射した光を受光素子２１ｂで受光する。

図３は、本発明の一実施例を示す回路図である。受光素子（フォトダイオード）２１ｂの光電流を抵抗２２でＩ／Ｖ変換し、増幅器２３で増幅することでトナー像検出信号ＳＩＧ１を得る。

トナー像検出信号ＳＩＧ１はコンパレータ２４により基準電圧Ｖｒｅｆと比較され、信号ＳＩＧ３を得る。信号ＳＩＧ３は割り込み信号となってコントローラ（図示せず）に割り込みを発生する一方で、アンドゲートＺ４により基準クロックＳＩＧ４と論理積をとることでカウンタ２５の基準クロックＳＩＧ４の入力条件となる。

カウンタ２５は信号ＳＩＧ３が論理レベル「ＬＯＷ」である間、基準クロックＳＩＧ４に同期してカウント値を更新し、信号ＳＩＧ３が論理レベル「ＨＩＧＨ」になるとカウント値の更新を停止する。

カウンタ２５はコントローラからリセット信号ＳＩＧ５を受信すると、カウント値をリセットする。カウンタ値はコントローラがインポートからデータバスを介して読み取り可能である。

なお、アンドゲートＺ４およびカウンタ２５は、アウトポート（図示せず）等とともにＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）化して設けてもよく、ＡＳＩＣ化することで回路の圧縮（小型化、消費電力の低減、コストダウン等）を実現することができる。

図４は、本発明の一実施例を示すタイミングチャートである。トナー像が受光素子の検出領域に入るとトナー像検出信号ＳＩＧ１が上昇を開始し、トナー像検出信号ＳＩＧ１の電圧が予め設定された基準電圧Ｖｒｅｆ以上になると、信号ＳＩＧ３が論理レベル「ＬＯＷ」となる。

カウンタ２５は信号ＳＩＧ３が論理レベル「ＬＯＷ」となった時点から基準クロックＳＩＧ４に同期してカウントを開始する。やがてトナー像が受光素子の検出領域から外れ始めるとトナー像検出信号ＳＩＧ１が下降を開始し、トナー像検出信号ＳＩＧ１の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ以下になると信号ＳＩＧ３が論理レベル「ＨＩＧＨ」となる。

カウンタ２５は信号ＳＩＧ３が論理レベル「ＨＩＧＨ」となるとカウントを停止する。また、信号ＳＩＧ３の立上りエッジを検出してコントローラに対し割り込みを発生する。コントローラは割り込み信号を受け取るとインポートからデータバスを介してカウント値を読み取った後、リセット信号ＳＩＧ５によりカウンタをリセットする。

さらに、コントローラは、割り込み信号を受信した時間から、カウンタ値すなわち信号ＳＩＧ３のパルス幅の半分の値を演算（減算）し、その値を信号ＳＩＧ３の検出時間と認識する。ここで、理想的なトナー像検出装置において理想的なトナー像を検出した場合の、パルス幅の中心位置を数式により求める。

中間転写ベルト９の移動方向と平行な方向の受光素子２１ｂの大きさをＤｐ、中間転写ベルト９の移動方向と平行な方向のトナー像Ｔの大きさをＤｔとすると、中間転写ベルト９の移動方向に対して受光素子２１ｂのトナー像検出開始から信号ＳＩＧ３のパルスの中心位置までの移動距離は（Ｄｐ＋Ｄｔ）／２、すなわち、像担持体の状態（上下動、ねじれ）等によりピークレベルＶｏが変動したとしても、信号ＳＩＧ３のパルスの中心位置をトナー像検出装置の出力タイミングとすることで、像担持体の状態等に影響を受けにくい構成とすることができる。

なお、本実施例においては、中間転写体上に形成した画像を光学式センサの被検出画像としたが、感光体上または用紙上に形成した画像を光学式センサの被検出画像として用いても同様の効果が得られる。

画像形成装置の概略構成図である。 光学式センサの概略構成図である。 本発明の一実施例を示す回路図である。 本発明の一実施例を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１ 感光体ベルト
２，３ 支持ローラ
４ 帯電器
５ ＬＥＤヘッド
６ 現像装置
７ 一次転写器
８ 清掃装置
９ 中間転写ベルト
１０ ブラック用印写ユニット
１１ シアン用印写ユニット
１２ マゼンタ用印写ユニット
１３ イエロー用印写ユニット
１４，１５ 支持ローラ
１６ 用紙
１７ 用紙搬送ローラ
１８ 二次転写器
１９ 定着装置
２０ 清掃装置
２１ 光学式センサ

Claims (4)

1. 像担持体に形成された画像の位置を検出する画像位置検出装置において、
   前記画像と対向可能に設けられた光源と、前記光源からの光を検知する受光素子とを有する光学式センサと、
   前記像担持体に形成された画像が前記光学式センサの検出位置を通過することで得られる光学式センサの出力信号幅を計測する計測手段と、
   前記出力信号幅の時間的中心位置を演算し、光学式センサの出力タイミングを求める演算手段と
   を備えたことを特徴とする画像位置検出装置。
2. 前記受光素子は、前記像担持体および前記画像の反射光を検知することを特徴とする請求項１記載の画像位置検出装置。
3. 前記画像は、シアントナー、マゼンタトナー、イエロートナーおよびブラックトナーの内、少なくとも１つの色のトナーから形成されたトナー像であることを特徴とする請求項１又は２記載の画像位置検出装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかの項に記載の画像位置検出装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
   

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