JP2007079605A - Alignment pattern detection sensor, image forming apparatus, color shift detection method, and color shift correction method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、インクジェット記録装置等のカラー画像を形成する画像形成装置、該画像形成装置に用いられる位置合わせパターン検知手段としての位置合わせパターン検知センサ、及び色ずれ検知方法、色ずれ補正方法に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus that forms a color image, such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, a plotter, and an ink jet recording apparatus, an alignment pattern detection sensor as an alignment pattern detection unit used in the image forming apparatus, and color misregistration. The present invention relates to a detection method and a color misregistration correction method.
これまでは、1つ感光体ドラムとリボルバー方式の現像装置を用いて各色のトナー像を形成し、各トナー像を中間転写体に重ね合わせ転写した後、シート状記録媒体としての転写紙上に一括転写する方式のカラー画像形成装置が主流であった。
これに対し、近年におけるカラー画像出力装置の高速化、及び高機能化の流れにより、感光体(像担持体)及びこれに対応した現像装置を含む画像形成ユニットを色別に複数、転写ベルトに対向させた位置に並設し、像担持体上のトナー像を転写紙あるいは転写ベルト上に順次転写させる構成の、いわゆる4連タンデム方式のカラー画像形成装置が主流を占めるようになってきた。
Up to now, each color toner image is formed using one photosensitive drum and a revolver type developing device, and each toner image is transferred onto an intermediate transfer member, and then transferred onto a transfer sheet as a sheet-like recording medium. A color image forming apparatus of a transfer type has been mainstream.
On the other hand, due to the recent trend toward higher speed and higher functionality of color image output devices, a plurality of image forming units including a photosensitive member (image carrier) and a developing device corresponding to the photosensitive member are opposed to the transfer belt. A so-called quadruple tandem color image forming apparatus, which is arranged side by side at such positions and sequentially transfers toner images on an image carrier onto transfer paper or a transfer belt, has come to dominate.
このような方式のカラー画像形成装置にあっては、各色の像担持体上に形成されたトナー像を同時的に転写できるために、プリント速度の高速化を図れる利点があるもの、従来の1ドラム中間転写方式のカラー画像形成装置に比べ、その方式上、各色間の色ずれに対しては不利となる。
この色ずれという技術課題に対し、これまでに幾つもの補正方法が提案されている。例えば特許文献1には、転写ベルト上に各色のライン像を作像し、このライン像の通過を検知センサにより検知し、各色のライン像の通過タイミングの理想からのずれ量を測定することにより、各色の位置ずれ量を把握し、補正を行う技術が開示されている。
In such a type of color image forming apparatus, the toner image formed on the image carrier of each color can be transferred simultaneously, so that there is an advantage that the printing speed can be increased. Compared to a drum intermediate transfer type color image forming apparatus, this method is disadvantageous for color misregistration between colors.
A number of correction methods have been proposed for the technical problem of color misregistration. For example, in
このような手法は、検知センサを通過するパターンのエッジを検出するする方式であるために、検出精度はサンプリング周波数によって決まってしまう。すなわち、もし解像度が600dpiの機械であって補正単位が42.3μm(=25.4/600×1000)である場合、検知は少なくともその補正単位の±1/2(=21.7μm)以下の検知ができなければならず、転写ベルト上ライン像の線速が125mm/secである場合には、[サンプリング周波数]=[線速]/[25.4/解像度dpi/2]の式により、最低必要なサンプリング周波数を求めると6kHz以上と計算されるが、この場合(=6kHz)の検出精度(=検出誤差)は21.7μmとなる。
もしこの数値を直接位置ずれ補正にフィードバックする場合には、この程度のサンプリング周波数でも問題ないかもしれないが、この検出結果(=xμm)を他の演算にも利用する必要がある場合、例えば、用紙の搬送方向に対し左右両端にてこの様な検知を行い、両端の検知結果に基づきスキュー補正を行う、又は倍率誤差補正を行う等の場合には、より高い検出精度が必要とされるために、例えば検出精度として2μmが必要である場合には、サンプリング周波数を60kHzという具合に非常に高くする必要がある。
Since such a method is a method for detecting the edge of the pattern passing through the detection sensor, the detection accuracy is determined by the sampling frequency. That is, if the resolution is 600 dpi and the correction unit is 42.3 μm (= 25.4 / 600 × 1000), detection is at least ± 1/2 (= 21.7 μm) or less of the correction unit. If the linear velocity of the line image on the transfer belt is 125 mm / sec, it can be detected by the following equation: [Sampling frequency] = [Line velocity] / [25.4 / Resolution dpi / 2] The minimum required sampling frequency is calculated to be 6 kHz or more. In this case (= 6 kHz), the detection accuracy (= detection error) is 21.7 μm.
If this numerical value is directly fed back to the misregistration correction, there may be no problem with this level of sampling frequency. However, if this detection result (= x μm) needs to be used for other calculations, for example, When such detection is performed at both the left and right ends of the sheet conveyance direction, and skew correction is performed based on the detection results at both ends, or magnification error correction is performed, higher detection accuracy is required. For example, when 2 μm is required as the detection accuracy, the sampling frequency needs to be very high such as 60 kHz.
このように、必要なサンプリング周波数は線速及び解像度に比例するために、データサンプリング以降の処理ブロックについてもその高速サンプリングに対応できる高い処理速度が必要となるので、色ずれ補正のためにかかるコストが装置の高速化にほぼ比例してアップしてしまうという問題があった。
パターンのエッジの検出精度を向上させるための検出手段として、高精度、高分解能を持つCCDセンサにて検出するような方法も提案されているが、このような検出手段を用いた場合にも、装置の複雑化、コストアップ等の問題を避けられなかった。
As described above, since the necessary sampling frequency is proportional to the linear velocity and the resolution, the processing block after the data sampling needs to have a high processing speed that can cope with the high-speed sampling. However, there is a problem that the speed increases almost in proportion to the speeding up of the apparatus.
As a detection means for improving the detection accuracy of the edge of the pattern, a method of detecting with a CCD sensor having high accuracy and high resolution has been proposed, but even when such a detection means is used, Problems such as complicated equipment and increased costs could not be avoided.
このような問題に対処すべく、例えば特許文献2には、第1色目のトナー像に第2色目のトナー像を重ねて形成されたトナー像パターンと、2色のパターンの相対的位置関係を所定量ずらしたタイミングで形成されたトナー像パターンとを、光学センサによりその平均的な濃度を検出し、その信号出力から第1色目と第2色目との位置ずれ量と位置ずれ方向を判断し、補正する技術が開示されている。
この技術では、位置ずれ量の検知を、パターン像(ライン像)のエッジ検出によるのではなく、パターン全体の平均的な光学センサの出力信号を検出することによっているために、必要なサンプリング周波数は500Hz以下(2msec毎)程度、すなわち特許文献1に記載されたものと比較して1/100程度の低いサンプリング周波数で検知可能である。
In order to deal with such a problem, for example,
In this technique, the amount of misregistration is not detected by the edge detection of the pattern image (line image), but by detecting the average optical sensor output signal of the entire pattern. Detection is possible at a sampling frequency of about 500 Hz or less (every 2 msec), that is, about 1/100 lower than that described in
よって、特許文献2記載の位置ずれ検出方法を用いた場合でも、特許文献1に記載の技術と同等レベルの検出精度が得られれば、位置ずれ量検出に関してハードウエアをより安価に構成できるため、大幅なコストダウンが可能となる。
特許文献2記載の位置ずれ検出方法に類似するものとしては、例えば、特許文献4、特許文献5、特許文献6、特許文献7、特許文献8等に記載のものがある。
ここで、特許文献1に示される2色のトナー像の重ね合わせパターンの光学センサからの出力信号に基づいた位置ずれ補正を行うことを考えた場合、もし仮に補正しなければならない最大補正量が±10ドットであったとしたら、2色の相対的位置関係を1ドットずらしたパターンを21個形成すれば、その極値を読みとることにより、位置ずれ補正量及びその方向が判断できる。
しかしながら、それだけ多くのパターンを作成してしまうと、無駄なトナー消費量が多くなるだけでなく、位置ずれ自動調整に要する時間も長くなってしまうために望ましくない。
この課題に対し、例えば特許文献4には、横軸のプリント位置パラメータに対し、縦軸を反射光学濃度としたときの2直線の交点計算により、より高精度に位置ずれ量を検知する方法が示されている。
Therefore, even when the positional deviation detection method described in
Examples of methods similar to the positional deviation detection method described in
Here, when it is considered to perform misregistration correction based on the output signal from the optical sensor of the superposed pattern of the two-color toner images disclosed in
However, if so many patterns are created, it is not desirable because not only the wasteful toner consumption increases, but also the time required for the automatic misalignment adjustment becomes longer.
To deal with this problem, for example,
特許文献4に開示された方法によれば、最大補正量が±10ドットであった場合でも、21個のパターンを形成する必要がなく、適当に数ドットずつ、例えば2ドットずつずらしたパターンを11個形成すればよいこととなり、また5ドットずつずらしたパターンであれば5個形成すればよいこととなるので、パターン数を大幅に減らし、位置ずれ調整に要する時間を大幅に短縮しながら、より高精度な位置ずれ補正が実現可能となる。
位置ずれ調整というのは通常のプリント動作とは関係ない動作であるため、処理時間が長いとそれだけファーストプリントに要する時間がかかるわけで、生産性を考えた場合、このような調整時間は短ければ短いほどよい。
但し、2直線の直線近似式の交点計算により位置ずれ量を求める場合、各パッチのセンサ出力信号が予め定めた任意のシフト量に対し直線的に増加、ないしは減少する出力特性、すなわち2直線の各近似式の決定係数R2が限りなく1に近い直線が得られなければならない。
According to the method disclosed in
Since misalignment adjustment is an operation that is not related to normal printing operations, the longer the processing time, the longer it takes to complete the first print.If productivity is considered, such adjustment time should be short. Shorter is better.
However, when the amount of positional deviation is obtained by calculating the intersection of two straight line approximation formulas, the output characteristic of the sensor output signal of each patch linearly increasing or decreasing with respect to a predetermined arbitrary shift amount, that is, two straight lines the coefficient of determination R 2 each approximate expression must first linear is obtained near as possible.
そこで、例えば図1に示すような4連タンデム直接転写方式(転写ベルト18上に転写紙を静電吸着して該転写紙上に各色の像を順次転写して重ね合わせる方式)のカラー画像形成装置において、図35に示すように、基準色の黒(Bk)と他の色(例えばシアン(c))の2色のラインの重ね合わせにより構成されるパッチの各色ラインをその最低構成数である1ラインの重ね合わせにより構成したものを1パッチとし、その2色の相対的位置関係を任意量ずつシフトさせて連続的に13個(P1〜P13)形成した主走査方向の位置ずれ検知用の検知パターン(位置合わせパターン)Pkを、図36に示すような従来の光学センサ(位置合わせパターン検知センサ)で読み取り、基準色以外のラインの任意シフト量に対する各パッチの出力電圧をプロットする実験を行った。
Thus, for example, a color image forming apparatus of a quadruple tandem direct transfer system (a system in which the transfer paper is electrostatically adsorbed on the
図35において、各パッチは光学センサの走査方向、すなわち、転写ベルトの移動方向に沿って配置されており、主走査方向の色ずれを検知すべく該方向と直交する方向に基準色以外の色が任意量シフトされている。
図36において、光学センサは、LED(発光ダイオード)700と、正反射光受光素子701と、拡散光(以下、拡散反射光ともいう)受光素子702から構成され、これらの素子は支持基板703に支持されている。これらの素子は実際には位置合わせパターンの移動平面に対して略垂直面内に配置されているが、図36(a)では判りやすいように90°倒して平面的に表示している。図36(b)において、符号700aはLED700のスポット形状を、701aは正反射光受光素子701のスポット形状を、702aは拡散光受光素子702のスポット形状をそれぞれ示している。
In FIG. 35, each patch is arranged along the scanning direction of the optical sensor, that is, the moving direction of the transfer belt, and colors other than the reference color in a direction orthogonal to the main scanning direction in order to detect a color shift in the main scanning direction. Is shifted by an arbitrary amount.
36, the optical sensor includes an LED (light emitting diode) 700, a regular reflection
実験の結果、図37に示される通り、極値に対しマイナス側のプロット点により求まる近似直線ではR2=0.9275、一方、極値に対しプラス側のプロット点により求まる近似直線ではR2=0.9555という具合に、およそ直線とは言い難い出力特性が得られた。
また、この2つの近似直線より交点を計算した結果、位置ずれ量=34.74μm(=0.82dot)という結果となった。検知パターンや検知センサ等の実験条件は以下の通りである。
As a result of the experiment, as shown in FIG. 37, R 2 = 0.9275 in the approximate line obtained by the minus plot point with respect to the extreme value, while R 2 in the approximate line obtained by the plus plot point with respect to the extreme value. = 0.9555 was obtained, and an output characteristic that was hardly called a straight line was obtained.
Further, as a result of calculating the intersection point from these two approximate lines, a result of positional deviation amount = 34.74 μm (= 0.82 dots) was obtained. Experimental conditions such as detection patterns and detection sensors are as follows.
[検知パターン](=図35に示したパターンの詳細パラメータ)
Bkライン幅:24dot(=1.016mm)
カラーライン幅:24dot(=1.016mm)
任意のシフト量:4dot(=25.4/600×1000×4=169.3μm)
総パッチ数:13パッチ(P1、P13では両者が完全に重なっておらず、P7では両者が完全に重なっている)
[検知センサ](=図36に示したセンサの詳細仕様)
発光側
素子:GaAs赤外発光ダイオード(ピーク発光波長:λp=950nm)、トップビュータイプ
スポット径:1.0mm
受光側
素子:Siフォト・トランジスタ(ピーク分光感度:λp=800nm)、トップビュータイプ
スポット径:正反射光受光側:1.0mm
拡散反射光受光側:3.0mm
[検出距離]:5mm(センサ上部〜検知対象面(パッチ)までの距離)
[線速]
245mm/sec
[サンプリング周波数]
500Sampling/sec
[Detection pattern] (= detailed parameters of the pattern shown in FIG. 35)
Bk line width: 24 dots (= 1.016 mm)
Color line width: 24 dots (= 1.016 mm)
Arbitrary shift amount: 4 dots (= 25.4 / 600 × 1000 × 4 = 169.3 μm)
Total number of patches: 13 patches (P1 and P13 are not completely overlapped, P7 is both completely overlapped)
[Detection sensor] (= Detailed specification of sensor shown in FIG. 36)
Light-emitting side Device: GaAs infrared light-emitting diode (peak emission wavelength: λp = 950 nm), top view type Spot diameter: 1.0 mm
Light-receiving side Element: Si phototransistor (peak spectral sensitivity: λp = 800 nm), top view type Spot diameter: specular light receiving side: 1.0 mm
Diffuse reflected light receiving side: 3.0 mm
[Detection distance]: 5 mm (distance from the top of the sensor to the detection target surface (patch))
[Line speed]
245mm / sec
[Sampling frequency]
500 Sampling / sec
そこで、本発明は、簡易且つ低コストな構成で色ずれを高精度に検知できる位置合わせパターン検知手段としての位置合わせパターン検知センサ、これを用いた画像形成装置、及び色ずれ検知方法、色ずれ補正方法の提供を、その主な的とする。 Therefore, the present invention provides an alignment pattern detection sensor as an alignment pattern detection unit capable of detecting color misregistration with high accuracy with a simple and low-cost configuration, an image forming apparatus using the same, a color misregistration detection method, and color misregistration. The main purpose is to provide a correction method.
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明では、基準色の像と該基準色以外の色の像とを重ねて形成された位置合わせパターンに、発光部から光を照射して上記位置合わせパターンからの反射光を受光部により検知する位置合わせパターン検知センサにおいて、上記受光部が、上記反射光の拡散反射光又は拡散反射成分を検知するように構成され、上記発光部と受光部が上記位置合わせパターンの走査方向に沿って配置され、少なくとも上記受光部のスポット形状が、上記位置合わせパターンの異なる位置での上記基準色に対する上記基準色以外の色のシフト量に対する面積増分が一定となる形状に設定されている、という構成を採っている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the alignment pattern formed by superimposing the reference color image and the color image other than the reference color is irradiated with light from the light emitting portion, and In the alignment pattern detection sensor for detecting the reflected light from the alignment pattern by the light receiving unit, the light receiving unit is configured to detect diffuse reflection light or a diffuse reflection component of the reflected light, and the light emitting unit and the light receiving unit Are arranged along the scanning direction of the alignment pattern, and at least the spot shape of the light receiving unit has a constant area increment with respect to a shift amount of a color other than the reference color with respect to the reference color at a different position of the alignment pattern. It has a configuration that is set to a shape that becomes.
請求項2記載の発明では、基準色である黒のライン像と該基準色以外の色のライン像とを重ねて形成された複数ラインを1つのパッチとし、2色のライン像の相対的位置関係を任意量ずつずらしたパッチを連続的に形成してなる位置合わせパターンに、発光部から光を照射して上記位置合わせパターンからの反射光を受光部により検知する位置合わせパターン検知センサにおいて、上記受光部が、上記反射光の拡散反射光又は拡散反射成分を検知するように構成され、上記発光部と受光部が上記位置合わせパターンの走査方向に沿って配置され、少なくとも上記受光部のスポット形状が、上記位置合わせパターンの異なる位置での上記基準色の黒のライン像に対する上記基準色以外の色のライン像のシフト量に対する面積増分が一定となる形状に設定されている、という構成を採っている。 According to a second aspect of the present invention, a plurality of lines formed by superimposing a black line image as a reference color and a line image of a color other than the reference color are used as one patch, and the relative positions of the two color line images are determined. In an alignment pattern detection sensor that detects light reflected from the alignment pattern by irradiating light from the light-emitting portion to an alignment pattern formed by continuously forming patches with the relationship shifted by an arbitrary amount, The light receiving unit is configured to detect diffuse reflection light or a diffuse reflection component of the reflected light, the light emitting unit and the light receiving unit are arranged along a scanning direction of the alignment pattern, and at least a spot of the light receiving unit The shape is such that the area increment with respect to the shift amount of the line image of the color other than the reference color with respect to the black line image of the reference color at a different position of the alignment pattern is constant. It adopts a configuration that is set to.
請求項3記載の発明では、請求項1又は2記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、上記受光部のスポット形状を四角形とした、という構成を採っている。 According to a third aspect of the present invention, in the alignment pattern detection sensor according to the first or second aspect of the present invention, the spot shape of the light receiving portion is a quadrangle.
請求項4記載の発明では、請求項1乃至3のうちの何れか1つに記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、上記発光部と受光部の指向特性の中心軸が上記位置合わせパターンの走査方向と一致している、という構成を採っている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the alignment pattern detection sensor according to any one of the first to third aspects, a central axis of directivity characteristics of the light emitting unit and the light receiving unit is a scanning direction of the alignment pattern. It has a configuration that is consistent with.
請求項5記載の発明では、請求項1乃至4のうちの何れか1つに記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、上記発光部が発光ダイオードにより構成され、上記受光部がフォトダイオード又はフォトトランジスタにより構成されている、という構成を採っている。 According to a fifth aspect of the present invention, in the alignment pattern detection sensor according to any one of the first to fourth aspects, the light emitting unit is configured by a light emitting diode, and the light receiving unit is configured by a photodiode or a phototransistor. It has the configuration of being configured.
請求項6記載の発明では、請求項5記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、上記受光部が、広指向角の受光素子である、という構成を採っている。 According to a sixth aspect of the present invention, in the alignment pattern detection sensor according to the fifth aspect, the light receiving section is a light receiving element with a wide directivity angle.
請求項7記載の発明では、請求項5記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、上記発光部、受光部のいずれか一方又は両方の半値角が30°以上の素子である、という構成を採っている。 In the seventh aspect of the invention, the alignment pattern detection sensor according to the fifth aspect of the invention employs a configuration in which one or both of the light emitting part and the light receiving part are elements having a half-value angle of 30 ° or more. .
請求項8記載の発明では、請求項5記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、上記発光部、受光部のいずれか一方又は両方がサイドビュータイプの素子である、という構成を採っている。 According to an eighth aspect of the present invention, in the alignment pattern detection sensor according to the fifth aspect, either one or both of the light emitting part and the light receiving part is a side view type element.
請求項9記載の発明では、請求項5記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、上記発光部、受光部のいずれか一方又は両方がチップタイプの素子である、という構成を採っている。 According to the ninth aspect of the present invention, in the alignment pattern detection sensor according to the fifth aspect, either one or both of the light emitting part and the light receiving part is a chip type element.
請求項10記載の発明では、請求項9記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、上記チップタイプの素子と検知対象である上記位置合わせパターンとの間にコリメートレンズを設けた、という構成を採っている。
In the invention according to
請求項11記載の発明では、複数の像担持体を有し、各像担持体上に形成されたトナー像を順次転写体上に重ねて転写した後、シート状記録媒体に一括転写することによりカラー画像を得る画像形成装置であって、基準色の像と該基準色以外の色の像とを重ねて形成された位置合わせパターンと、該位置合わせパターンを検知する位置合わせパターン検知手段と、該位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づいて上記基準色の像と該基準色以外の色の像との位置ずれ量とその方向を判断し該位置ずれ量を補正する位置ずれ量補正手段を有する画像形成装置において、上記位置合わせパターン検知手段が、請求項1乃至9のうちの何れか1つに記載の位置合わせパターン検知センサである、という構成を採っている。
According to the invention of claim 11, by having a plurality of image carriers, and sequentially transferring the toner images formed on the respective image carriers on the transfer member, the images are collectively transferred to a sheet-like recording medium. An image forming apparatus for obtaining a color image, an alignment pattern formed by superimposing a reference color image and an image of a color other than the reference color, an alignment pattern detection means for detecting the alignment pattern, A misregistration amount correcting means for judging a misregistration amount and a direction by judging the misregistration amount and direction between the reference color image and the non-reference color image based on an output signal from the alignment pattern detecting means. In the image forming apparatus having the above configuration, the alignment pattern detection unit is the alignment pattern detection sensor according to any one of
請求項12記載の発明では、複数の像担持体を有し、各像担持体上に形成されたトナー像を順次転写体上に重ねて転写した後、シート状記録媒体に一括転写することによりカラー画像を得る画像形成装置であって、基準色である黒のライン像と該基準色以外の色のライン像とを重ねて形成された複数ラインを1つのパッチとし、2色のライン像の相対的位置関係を任意量ずつずらしたパッチを連続的に形成してなる位置合わせパターンと、該位置合わせパターンを検知する位置合わせパターン検知手段と、該位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づいて上記基準色の黒のライン像と該基準色以外の色のライン像との位置ずれ量とその方向を判断し該位置ずれ量を補正する位置ずれ量補正手段を有する画像形成装置において、上記位置合わせパターン検知手段が、請求項1乃至9のうちの何れか1つに記載の位置合わせパターン検知センサである、という構成を採っている。
The invention according to
請求項13記載の発明では、複数の像担持体を有し、各像担持体上に形成されたトナー像を転写体上に担持されたシート状記録媒体上に順次重ねて転写することによりカラー画像を得る画像形成装置であって、基準色の像と該基準色以外の色の像とを重ねて形成された位置合わせパターンと、該位置合わせパターンを検知する位置合わせパターン検知手段と、該位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づいて上記基準色の像と該基準色以外の色の像との位置ずれ量とその方向を判断し該位置ずれ量を補正する位置ずれ量補正手段を有する画像形成装置において、上記位置合わせパターン検知手段が、請求項1乃至9のうちの何れか1つに記載位置合わせパターン検知センサである、という構成を採っている。
In the invention described in claim 13, a plurality of image carriers are provided, and toner images formed on the respective image carriers are sequentially transferred onto a sheet-like recording medium carried on the transfer member, thereby transferring the color. An image forming apparatus for obtaining an image, comprising: an alignment pattern formed by superimposing a reference color image and an image of a color other than the reference color; an alignment pattern detection unit that detects the alignment pattern; Misregistration amount correction means for judging the misregistration amount and the direction by judging the misregistration amount and direction between the reference color image and the non-reference color image based on the output signal from the alignment pattern detection means; In the image forming apparatus according to the present invention, the alignment pattern detection unit is an alignment pattern detection sensor according to any one of
請求項14記載の発明では、複数の像担持体を有し、各像担持体上に形成されたトナー像を転写体上に担持されたシート状記録媒体上に順次重ねて転写することによりカラー画像を得る画像形成装置であって、基準色である黒のライン像と該基準色以外の色のライン像とを重ねて形成された複数ラインを1つのパッチとし、2色のライン像の相対的位置関係を任意量ずつずらしたパッチを連続的に形成してなる位置合わせパターンと、該位置合わせパターンを検知する位置合わせパターン検知手段と、該位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づいて上記基準色の黒のライン像と該基準色以外の色のライン像との位置ずれ量とその方向を判断し該位置ずれ量を補正する位置ずれ量補正手段を有する画像形成装置において、上記位置合わせパターン検知手段が、請求項1乃至9のうちの何れか1つに記載位置合わせパターン検知センサである、という構成を採っている。
According to the fourteenth aspect of the present invention, the toner image formed on each image carrier having a plurality of image carriers is sequentially transferred onto the sheet-like recording medium carried on the transfer member, thereby transferring the color. An image forming apparatus for obtaining an image, wherein a plurality of lines formed by superimposing a black line image which is a reference color and a line image of a color other than the reference color are used as one patch, and the relative of two line images Based on an alignment pattern formed by continuously forming patches whose target positional relationship is shifted by an arbitrary amount, an alignment pattern detection means for detecting the alignment pattern, and an output signal from the alignment pattern detection means In the image forming apparatus having a misregistration amount correcting means for judging a misregistration amount and a direction by judging a misregistration amount and a direction between the black line image of the reference color and a line image of a color other than the reference color. Together Was pattern detecting means is a alignment pattern detection sensor according to any one of
請求項15記載の発明では、請求項12又は14記載の画像形成装置において、基準色である黒ライン像の作像順序は、上記転写体上での色重ねの最終色である、という構成を採っている。 According to a fifteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the twelfth or fourteenth aspect, the image forming order of the black line image as the reference color is a final color of the color superposition on the transfer body. Adopted.
請求項16記載の発明では、請求項11乃至14のうちの何れか1つに記載の画像形成装置において、上記位置合わせパターンを形成する上記転写体の明度(L*)が40以下、好ましくは20以下である、という構成を採っている。 According to a sixteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the eleventh to fourteenth aspects, the lightness (L * ) of the transfer body forming the alignment pattern is 40 or less, preferably The configuration is 20 or less.
請求項17記載の発明では、請求項12又は14記載の画像形成装置において、上記位置合わせパターンの基準色ライン像に対する基準色以外のライン像の任意のシフト量に対する上記位置合わせパターン検知手段からの出力信号が1つ以上の極値を持ち、任意のシフト量を横軸としたときに、上記位置ずれ量補正手段は、上記極値に対し両側に形成される2直線の交点を算出することにより基準色に対する基準色以外の色の位置ずれ量とその方向を判断するものであって、その交点算出には極値又は極値近傍におけるデータ点を計算に使わない、という構成を採っている。 According to a seventeenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the twelfth or fourteenth aspect, from the alignment pattern detecting means for an arbitrary shift amount of the line image other than the reference color with respect to the reference color line image of the alignment pattern. When the output signal has one or more extreme values and the horizontal axis is an arbitrary shift amount, the positional deviation correction means calculates the intersection of two straight lines formed on both sides of the extreme value. Is used to determine the amount of misregistration and direction of a color other than the reference color with respect to the reference color, and the intersection point is not calculated using data points in the extreme value or in the vicinity of the extreme value. .
請求項18記載の発明では、請求項17記載の画像形成装置において、2成分現像方式の現像装置を有している、という構成を採っている。 According to the eighteenth aspect of the present invention, the image forming apparatus according to the seventeenth aspect has a two-component developing type developing device.
請求項19記載の発明では、インクジェット方式によりカラー画像を得る画像形成装置であって、基準色の像と該基準色以外の色の像とを重ねて形成された位置合わせパターンと、該位置合わせパターンを検知する位置合わせパターン検知手段と、該位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づいて上記基準色の像と該基準色以外の色の像との位置ずれ量とその方向を判断し該位置ずれ量を補正する位置ずれ量補正手段を有する画像形成装置において、上記位置合わせパターン検知手段が、請求項1乃至9のうちの何れか1つに記載の位置合わせパターン検知センサである、という構成を採っている。
The image forming apparatus according to claim 19 is an image forming apparatus that obtains a color image by an ink jet method, the registration pattern formed by superimposing an image of a reference color and an image of a color other than the reference color, and the alignment An alignment pattern detection means for detecting a pattern, and based on an output signal from the alignment pattern detection means, a positional deviation amount between the image of the reference color and an image of a color other than the reference color and its direction are determined and An image forming apparatus having a misregistration amount correction means for correcting misregistration amount, wherein the alignment pattern detection means is the alignment pattern detection sensor according to any one of
請求項20記載の発明では、インクジェット方式によりカラー画像を得る画像形成装置であって、基準色である黒のライン像と該基準色以外の色のライン像とを重ねて形成された複数ラインを1つのパッチとし、2色のライン像の相対的位置関係を任意量ずつずらしたパッチを連続的に形成してなる位置合わせパターンと、該位置合わせパターンを検知する位置合わせパターン検知手段と、該位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づいて上記基準色の黒のライン像と該基準色以外の色のライン像との位置ずれ量とその方向を判断し該位置ずれ量を補正する位置ずれ量補正手段を有する画像形成装置において、上記位置合わせパターン検知手段が、請求項1乃至9のうちの何れか1つに記載の位置合わせパターン検知センサである、という構成を採っている。
The invention according to
請求項21記載の発明では、基準色の像と該基準色以外の色の像とを重ねて形成された位置合わせパターンを位置合わせパターン検知手段により検知し、該位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づいて上記基準色の像と該基準色以外の色の像との位置ずれ量とその方向を判断する色ずれ検知方法において、上記位置合わせパターン検知センサが拡散反射光又は拡散反射成分を検知するようにし、該位置合わせパターン検知手段の発光部と受光部を上記位置合わせパターンの走査方向に沿って配置し、少なくとも上記受光部のスポット形状を、上記位置合わせパターンの異なる位置での上記基準色に対する上記基準色以外の色のシフト量に対する面積増分が一定となる形状にすることとした。 In the invention described in Item 21, the alignment pattern formed by superimposing the image of the reference color and the image of the color other than the reference color is detected by the alignment pattern detection means, and the output from the alignment pattern detection means In a color misregistration detection method for determining a misregistration amount and a direction between the reference color image and a color image other than the reference color based on a signal, the alignment pattern detection sensor detects diffuse reflection light or a diffuse reflection component. The light-emitting part and the light-receiving part of the alignment pattern detection means are arranged along the scanning direction of the alignment pattern, and at least the spot shape of the light-receiving part is arranged at a different position of the alignment pattern. The shape is such that the area increment with respect to the shift amount of the color other than the reference color with respect to the reference color is constant.
請求項22記載の発明では、請求項21記載の色ずれ検知方法において、上記位置合わせパターンが形成される被検知物体の明度と拡散反射光との相関関係を実験的に把握し、得られたデータから適正値を判断し、これに基づいて上記被検知物体の明度を設定することとした。 According to a twenty-second aspect of the present invention, in the color shift detection method according to the twenty-first aspect, the correlation between the brightness of the detected object on which the alignment pattern is formed and the diffuse reflected light is experimentally grasped and obtained. An appropriate value is determined from the data, and based on this, the brightness of the detected object is set.
請求項23記載の発明では、請求項22記載の色ずれ検知方法において、上記位置合わせパターンの基準色と上記被検知物体の明度に係る出力特性を略同等にすることとした。 According to a twenty-third aspect of the present invention, in the color misregistration detection method according to the twenty-second aspect, the reference color of the alignment pattern and the output characteristics related to the brightness of the detected object are made substantially equal.
請求項24記載の発明では、位置合わせパターンの基準色ライン像に対する基準色以外のライン像の任意のシフト量に対する位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づき、位置ずれ量補正手段により上記出力信号の極値に対し両側に形成される2直線の交点を算出することにより、基準色に対する基準色以外の色の位置ずれ量とその方向を判断してずれを補正する色ずれ補正方法において、上記2直線の交点の算出に、上記極値又は極値近傍におけるデータ点を計算に使わないこととした。 According to a twenty-fourth aspect of the present invention, based on an output signal from the alignment pattern detection means for an arbitrary shift amount of the line image other than the reference color with respect to the reference color line image of the alignment pattern, the output signal is output by the positional deviation amount correction means. In the color misregistration correction method for correcting the misregistration by calculating the misregistration amount and direction of the color other than the reference color with respect to the reference color by calculating the intersection of two straight lines formed on both sides with respect to the extreme value of For the calculation of the intersection of two straight lines, the data point at or near the extreme value was not used for the calculation.
請求項25記載の発明では、位置合わせパターンの基準色ライン像に対する基準色以外のライン像の任意のシフト量に対する位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づき、位置ずれ量補正手段により上記出力信号の極値に対し両側に形成される2直線の交点を算出することにより、基準色に対する基準色以外の色の位置ずれ量とその方向を判断してずれを補正する色ずれ補正方法において、上記位置合わせパターン検知手段の発光部と受光部を、上記2直線の非線形性を是正するように配置することとした。 According to a twenty-fifth aspect of the present invention, based on an output signal from the alignment pattern detection means for an arbitrary shift amount of the line image other than the reference color with respect to the reference color line image of the alignment pattern, the output signal is output by the positional deviation amount correction means. In the color misregistration correction method for correcting the misregistration by calculating the misregistration amount and direction of the color other than the reference color with respect to the reference color by calculating the intersection of two straight lines formed on both sides with respect to the extreme value of The light emitting part and the light receiving part of the alignment pattern detection means are arranged so as to correct the nonlinearity of the two straight lines.
請求項1記載の発明によれば、基準色の像と該基準色以外の色の像とを重ねて形成された位置合わせパターンに、発光部から光を照射して上記位置合わせパターンからの反射光を受光部により検知する位置合わせパターン検知センサにおいて、上記受光部が、上記反射光の拡散反射光又は拡散反射成分を検知するように構成され、上記発光部と受光部が上記位置合わせパターンの走査方向に沿って配置され、少なくとも上記受光部のスポット形状が、上記位置合わせパターンの異なる位置での上記基準色に対する上記基準色以外の色のシフト量に対する面積増分が一定となる形状に設定されている構成としたので、基準色に対する基準色以外の色のシフト量に対する2直線の非線形要因を無くすことができ、高価なセンサを用いることなく高精度の位置合わせパターン検知を行うことができる。 According to the first aspect of the present invention, the alignment pattern formed by superimposing the image of the reference color and the image of the color other than the reference color is irradiated with light from the light emitting portion and reflected from the alignment pattern. In the alignment pattern detection sensor for detecting light by the light receiving unit, the light receiving unit is configured to detect diffuse reflection light or a diffuse reflection component of the reflected light, and the light emitting unit and the light receiving unit are configured to detect the alignment pattern. Arranged along the scanning direction, at least the spot shape of the light receiving unit is set to a shape in which the area increment with respect to the shift amount of the color other than the reference color with respect to the reference color at a different position of the alignment pattern is constant. Because of this configuration, it is possible to eliminate the non-linear factors of the two straight lines with respect to the shift amount of the color other than the reference color with respect to the reference color, and the high without using an expensive sensor It can be aligned pattern detection degrees.
請求項2記載の発明によれば、基準色である黒のライン像と該基準色以外の色のライン像とを重ねて形成された複数ラインを1つのパッチとし、2色のライン像の相対的位置関係を任意量ずつずらしたパッチを連続的に形成してなる位置合わせパターンに、発光部から光を照射して上記位置合わせパターンからの反射光を受光部により検知する位置合わせパターン検知センサにおいて、上記受光部が、上記反射光の拡散反射光又は拡散反射成分を検知するように構成され、上記発光部と受光部が上記位置合わせパターンの走査方向に沿って配置され、少なくとも上記受光部のスポット形状が、上記位置合わせパターンの異なる位置での上記基準色の黒のライン像に対する上記基準色以外の色のライン像のシフト量に対する面積増分が一定となる形状に設定されている構成としたので、基準色の黒のライン像に対する基準色以外の色のライン像のシフト量における2直線の非線形要因を無くすことができ、高価なセンサを用いることなく高精度の位置合わせパターン検知を行うことができる。 According to the second aspect of the present invention, a plurality of lines formed by superimposing a black line image as a reference color and a line image of a color other than the reference color are used as one patch, and the relative relationship between the two color line images is determined. Alignment pattern detection sensor that detects light reflected from the alignment pattern by irradiating light from the light-emitting part to an alignment pattern that is formed by continuously forming patches with arbitrary positional shifts by an arbitrary amount The light receiving unit is configured to detect diffuse reflection light or a diffuse reflection component of the reflected light, the light emitting unit and the light receiving unit are disposed along a scanning direction of the alignment pattern, and at least the light receiving unit In the spot shape, the area increment with respect to the shift amount of the line image of the color other than the reference color with respect to the black line image of the reference color at a different position of the alignment pattern is constant. Since the configuration is set to the shape, it is possible to eliminate the non-linear factor of the two straight lines in the shift amount of the line image of the color other than the reference color with respect to the black line image of the reference color, and the high without using an expensive sensor. Accurate alignment pattern detection can be performed.
請求項3記載の発明によれば、請求項1又は2記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、上記受光部のスポット形状を四角形とした構成としたので、基準色に対する基準色以外の色のシフト量に対する面積増分が確実に一定となるので、高精度の位置合わせパターン検知を行うことができる。 According to a third aspect of the present invention, in the alignment pattern detection sensor according to the first or second aspect, since the spot shape of the light receiving portion is a quadrangle, a shift amount of a color other than the reference color with respect to the reference color Since the area increment with respect to is reliably constant, highly accurate alignment pattern detection can be performed.
請求項4記載の発明によれば、請求項1乃至3のうちの何れか1つに記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、上記発光部と受光部の指向特性の中心軸が上記位置合わせパターンの走査方向と一致している構成としたので、2直線の直線性をさらに高めることができ、位置合わせパターン検知の精度を一層高めることができる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the alignment pattern detection sensor according to any one of the first to third aspects, a central axis of directivity characteristics of the light emitting unit and the light receiving unit is the alignment pattern. Since the configuration coincides with the scanning direction, the linearity of the two straight lines can be further enhanced, and the accuracy of the alignment pattern detection can be further enhanced.
請求項5記載の発明によれば、請求項1乃至4のうちの何れか1つに記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、上記発光部が発光ダイオードにより構成され、上記受光部がフォトダイオード又はフォトトランジスタにより構成されていることとしたので、素子単品の持つ特性により生じる非線形要因を低減でき、2直線の直線性を更に改善できる。 According to a fifth aspect of the present invention, in the alignment pattern detection sensor according to any one of the first to fourth aspects, the light emitting unit is configured by a light emitting diode, and the light receiving unit is a photodiode or a photo. Since it is composed of transistors, non-linear factors caused by the characteristics of a single element can be reduced, and the linearity of two straight lines can be further improved.
請求項6記載の発明によれば、請求項5記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、上記受光部が、広指向角の受光素子である構成としたので、素子単品の持つ特性により生じる非線形要因を低減でき、2直線の直線性を更に改善できる。 According to the sixth aspect of the present invention, in the alignment pattern detection sensor according to the fifth aspect, since the light receiving unit is a light receiving element having a wide directivity angle, nonlinear factors caused by characteristics of the single element are obtained. The linearity of two straight lines can be further improved.
請求項7記載の発明によれば、請求項5記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、上記発光部、受光部のいずれか一方又は両方の半値角が30°以上の素子である構成としたので、素子単品の持つ特性により生じる非線形要因を低減でき、2直線の直線性を更に改善できる。 According to the seventh aspect of the invention, in the alignment pattern detection sensor according to the fifth aspect, since the half-value angle of either one or both of the light emitting part and the light receiving part is an element of 30 ° or more, Non-linear factors caused by the characteristics of a single element can be reduced, and the linearity of two straight lines can be further improved.
請求項8記載の発明によれば、請求項5記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、上記発光部、受光部のいずれか一方又は両方がサイドビュータイプの素子である構成としたので、素子単品の持つ特性により生じる非線形要因を低減でき、2直線の直線性を更に改善できる。
According to the invention described in
請求項9記載の発明によれば、請求項5記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、上記発光部、受光部のいずれか一方又は両方がチップタイプの素子である構成としたので、素子単品の持つ特性により生じる非線形要因を低減でき、2直線の直線性を更に改善できる。 According to the ninth aspect of the present invention, in the alignment pattern detection sensor according to the fifth aspect, since either one or both of the light emitting portion and the light receiving portion is a chip-type element, the single element has Non-linear factors caused by the characteristics can be reduced, and the linearity of the two straight lines can be further improved.
請求項10記載の発明によれば、請求項9記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、上記チップタイプの素子と検知対象である上記位置合わせパターンとの間にコリメートレンズを設けた構成としたので、素子単品の持つ特性により生じる非線形要因を低減でき、2直線の直線性を更に改善できる。
According to the invention described in
請求項11記載の発明によれば、複数の像担持体を有し、各像担持体上に形成されたトナー像を順次転写体上に重ねて転写した後、シート状記録媒体に一括転写することによりカラー画像を得る画像形成装置であって、基準色の像と該基準色以外の色の像とを重ねて形成された位置合わせパターンと、該位置合わせパターンを検知する位置合わせパターン検知手段と、該位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づいて上記基準色の像と該基準色以外の色の像との位置ずれ量とその方向を判断し該位置ずれ量を補正する位置ずれ量補正手段を有する画像形成装置において、上記位置合わせパターン検知手段が、請求項1乃至9のうちの何れか1つに記載の位置合わせパターン検知センサである構成としたので、(1)従来のエッジ検出方式に比べ、約1/100の低サンプリング周波数でも高精度な検知が可能となる。
(2)(1)の結果として、サンプリング以降の処理回路部も高速化する必要がなくなるために、エレキハードウエア構成を大幅にコストダウン可能となる。
(3)カラーラインの任意のシフト量に対する2直線の直線性が大幅に改善されるので、位置合わせパターンを構成するパッチ数を大幅に減らすことが可能となる。
(4)(3)の結果として、位置ずれ調整の様に、通常プリントとは関係のない調整に要する処理時間を大幅に短縮できるために、生産性を大幅に向上することができる。
また、検知性能が転写ベルト等の転写体(位置合わせパターン担持体)の摩耗劣化に依存しない拡散光を用いた検知方式であるため、正反射光によるエッジ検出方式と同等の検出精度が得られるとともに、ベルト等の位置合わせパターン担持体の長寿命化、すなわちランニングコストの低減に大きく寄与できる。
According to the eleventh aspect of the present invention, the image forming apparatus includes a plurality of image carriers, and the toner images formed on the image carriers are sequentially transferred onto the transfer member, and then transferred to a sheet-like recording medium. An image forming apparatus for obtaining a color image by using a registration pattern formed by superimposing a reference color image and a color image other than the reference color, and a registration pattern detection unit for detecting the registration pattern And a misregistration amount for correcting the misregistration amount by judging the misregistration amount and direction between the reference color image and the non-reference color image based on an output signal from the alignment pattern detecting means. In the image forming apparatus having the correction unit, the alignment pattern detection unit is the alignment pattern detection sensor according to any one of
(2) As a result of (1), it is not necessary to increase the speed of the processing circuit section after sampling, so that the cost of the electric hardware configuration can be greatly reduced.
(3) Since the linearity of the two straight lines with respect to an arbitrary shift amount of the color line is greatly improved, the number of patches constituting the alignment pattern can be greatly reduced.
(4) As a result of (3), since the processing time required for the adjustment not related to the normal printing can be greatly shortened like the positional deviation adjustment, the productivity can be greatly improved.
Moreover, since the detection performance is a detection method using diffused light that does not depend on the wear deterioration of a transfer body (positioning pattern carrier) such as a transfer belt, detection accuracy equivalent to the edge detection method using regular reflection light can be obtained. In addition, it can greatly contribute to the extension of the life of the alignment pattern carrier such as a belt, that is, the reduction of the running cost.
請求項12記載の発明によれば、複数の像担持体を有し、各像担持体上に形成されたトナー像を順次転写体上に重ねて転写した後、シート状記録媒体に一括転写することによりカラー画像を得る画像形成装置であって、基準色である黒のライン像と該基準色以外の色のライン像とを重ねて形成された複数ラインを1つのパッチとし、2色のライン像の相対的位置関係を任意量ずつずらしたパッチを連続的に形成してなる位置合わせパターンと、該位置合わせパターンを検知する位置合わせパターン検知手段と、該位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づいて上記基準色の黒のライン像と該基準色以外の色のライン像との位置ずれ量とその方向を判断し該位置ずれ量を補正する位置ずれ量補正手段を有する画像形成装置において、上記位置合わせパターン検知手段が、請求項1乃至9のうちの何れか1つに記載の位置合わせパターン検知センサである構成としたので、請求項11に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
According to the twelfth aspect of the present invention, the image forming apparatus includes a plurality of image carriers, and the toner images formed on the image carriers are sequentially transferred onto the transfer member, and then transferred onto a sheet-like recording medium. An image forming apparatus for obtaining a color image by using a plurality of lines formed by superimposing a black line image as a reference color and a line image of a color other than the reference color as one patch. An alignment pattern formed by continuously forming patches in which the relative positional relationship of images is shifted by an arbitrary amount, an alignment pattern detection means for detecting the alignment pattern, and an output signal from the alignment pattern detection means In the image forming apparatus having a misregistration amount correcting means for judging the misregistration amount and the direction of the misregistration amount between the black line image of the reference color and the line image of the color other than the reference color based on ,Up Since the alignment pattern detection means is the alignment pattern detection sensor according to any one of
請求項13記載の発明によれば、複数の像担持体を有し、各像担持体上に形成されたトナー像を転写体上に担持されたシート状記録媒体上に順次重ねて転写することによりカラー画像を得る画像形成装置であって、基準色の像と該基準色以外の色の像とを重ねて形成された位置合わせパターンと、該位置合わせパターンを検知する位置合わせパターン検知手段と、該位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づいて上記基準色の像と該基準色以外の色の像との位置ずれ量とその方向を判断し該位置ずれ量を補正する位置ずれ量補正手段を有する画像形成装置において、上記位置合わせパターン検知手段が、請求項1乃至9のうちの何れか1つに記載の位置合わせパターン検知センサである構成としたので、請求項11に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
According to the thirteenth aspect of the present invention, a plurality of image carriers are provided, and the toner images formed on the respective image carriers are sequentially superimposed and transferred onto a sheet-like recording medium carried on the transfer member. An image forming apparatus that obtains a color image by using an alignment pattern formed by superimposing a reference color image and a color image other than the reference color, and an alignment pattern detection unit that detects the alignment pattern; Then, based on an output signal from the alignment pattern detection means, a positional deviation amount correction for judging the positional deviation amount and the direction between the reference color image and the color image other than the reference color and correcting the positional deviation amount. In the image forming apparatus having the above-described configuration, since the alignment pattern detection unit is the alignment pattern detection sensor according to any one of
請求項14記載の発明によれば、複数の像担持体を有し、各像担持体上に形成されたトナー像を転写体上に担持されたシート状記録媒体上に順次重ねて転写することによりカラー画像を得る画像形成装置であって、基準色である黒のライン像と該基準色以外の色のライン像とを重ねて形成された複数ラインを1つのパッチとし、2色のライン像の相対的位置関係を任意量ずつずらしたパッチを連続的に形成してなる位置合わせパターンと、該位置合わせパターンを検知する位置合わせパターン検知手段と、該位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づいて上記基準色の黒のライン像と該基準色以外の色のライン像との位置ずれ量とその方向を判断し該位置ずれ量を補正する位置ずれ量補正手段を有する画像形成装置において、上記位置合わせパターン検知手段が、請求項1乃至9のうちの何れか1つに記載の位置合わせパターン検知センサである構成としたので、請求項11に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
According to the fourteenth aspect of the present invention, a plurality of image carriers are provided, and the toner images formed on the image carriers are sequentially transferred onto the sheet-like recording medium carried on the transfer member. An image forming apparatus for obtaining a color image by using a plurality of lines formed by superimposing a black line image as a reference color and a line image of a color other than the reference color as one patch, and a two-color line image An alignment pattern formed by continuously forming patches whose relative positional relationship is shifted by an arbitrary amount, an alignment pattern detection means for detecting the alignment pattern, and an output signal from the alignment pattern detection means In an image forming apparatus having a misregistration amount correcting means for judging a misregistration amount and a direction of a misregistration amount between a black line image of the reference color and a line image of a color other than the reference color based on the direction, and a direction thereof. Above The combined pattern detecting means, since a configuration is a alignment pattern detection sensor according to any one of
請求項15記載の発明によれば、請求項12又は14記載の画像形成装置において、基準色である黒ライン像の作像順序は、上記転写体上での色重ねの最終色である構成としたので、高いSN比が得られ、検知精度を向上させることができる。 According to a fifteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the twelfth or fourteenth aspect, the image forming order of the black line image as the reference color is a final color of the color superposition on the transfer body. As a result, a high S / N ratio can be obtained and the detection accuracy can be improved.
請求項16記載の発明によれば、請求項11乃至14のうちの何れか1つに記載の画像形成装置において、上記位置合わせパターンを形成する上記転写体の明度(L*)が40以下、好ましくは20以下である構成としたので、高いSN比が得られ、検知精度を向上させることができる。 According to a sixteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the eleventh to fourteenth aspects, the lightness (L * ) of the transfer body forming the alignment pattern is 40 or less, Since the configuration is preferably 20 or less, a high SN ratio can be obtained and detection accuracy can be improved.
請求項17記載の発明によれば、請求項12又は14記載の画像形成装置において、上記位置合わせパターンの基準色ライン像に対する基準色以外のライン像の任意のシフト量に対する上記位置合わせパターン検知手段からの出力信号が1つ以上の極値を持ち、任意のシフト量を横軸としたときに、上記位置ずれ量補正手段は、上記極値に対し両側に形成される2直線の交点を算出することにより基準色に対する基準色以外の色の位置ずれ量とその方向を判断するものであって、その交点算出には極値又は極値近傍におけるデータ点を計算に使わないこととしたので、位置合わせパターンの形成状態に拘わらず近似直線の直線性をより高められるので、位置ずれ検知精度を向上させることができる。 According to a seventeenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the twelfth or fourteenth aspect, the alignment pattern detection means for an arbitrary shift amount of a line image other than a reference color with respect to a reference color line image of the alignment pattern. When the output signal from the output signal has one or more extreme values and an arbitrary shift amount is on the horizontal axis, the positional deviation correction means calculates the intersection of two straight lines formed on both sides of the extreme value. By determining the amount of misregistration and the direction of the color other than the reference color relative to the reference color, the calculation of the intersection point does not use data points in the extreme value or near the extreme value for the calculation. Regardless of the formation state of the alignment pattern, the linearity of the approximate straight line can be further improved, so that the positional deviation detection accuracy can be improved.
請求項18記載の発明によれば、請求項17記載の画像形成装置において、2成分現像方式の現像装置を有している構成としたので、位置合わせパターンの形成におけるライン太り又は細りが生じやすいので、特に、近似直線の直線性をより高めて位置ずれ検知精度を向上させる効果を発揮させることができる。 According to the eighteenth aspect of the present invention, since the image forming apparatus according to the seventeenth aspect includes the two-component developing type developing device, line thickening or thinning is liable to occur in forming the alignment pattern. Therefore, in particular, it is possible to exert an effect of improving the positional deviation detection accuracy by further improving the linearity of the approximate straight line.
請求項19記載の発明によれば、インクジェット方式によりカラー画像を得る画像形成装置であって、基準色の像と該基準色以外の色の像とを重ねて形成された位置合わせパターンと、該位置合わせパターンを検知する位置合わせパターン検知手段と、該位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づいて上記基準色の像と該基準色以外の色の像との位置ずれ量とその方向を判断し該位置ずれ量を補正する位置ずれ量補正手段を有する画像形成装置において、上記位置合わせパターン検知手段が、請求項1乃至9のうちの何れか1つに記載の位置合わせパターン検知センサである構成としたので、請求項11に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
According to the nineteenth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus for obtaining a color image by an ink jet method, wherein a registration pattern formed by superimposing a reference color image and a color image other than the reference color, Alignment pattern detection means for detecting the alignment pattern, and based on an output signal from the alignment pattern detection means, a positional deviation amount and a direction between the reference color image and the color image other than the reference color are determined. An image forming apparatus having a misregistration amount correcting means for correcting the misregistration amount, wherein the alignment pattern detection means is the alignment pattern detection sensor according to any one of
請求項20記載の発明によれば、インクジェット方式によりカラー画像を得る画像形成装置であって、基準色である黒のライン像と該基準色以外の色のライン像とを重ねて形成された複数ラインを1つのパッチとし、2色のライン像の相対的位置関係を任意量ずつずらしたパッチを連続的に形成してなる位置合わせパターンと、該位置合わせパターンを検知する位置合わせパターン検知手段と、該位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づいて上記基準色の黒のライン像と該基準色以外の色のライン像との位置ずれ量とその方向を判断し該位置ずれ量を補正する位置ずれ量補正手段を有する画像形成装置において、上記位置合わせパターン検知手段が、請求項1乃至9のうちの何れか1つに記載の位置合わせパターン検知センサである構成としたので、請求項11に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
According to the invention of
請求項21記載の発明によれば、基準色の像と該基準色以外の色の像とを重ねて形成された位置合わせパターンを位置合わせパターン検知手段により検知し、該位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づいて上記基準色の像と該基準色以外の色の像との位置ずれ量とその方向を判断する色ずれ検知方法において、上記位置合わせパターン検知センサが拡散反射光又は拡散反射成分を検知するようにし、該位置合わせパターン検知手段の発光部と受光部を上記位置合わせパターンの走査方向に沿って配置し、少なくとも上記受光部のスポット形状を、上記位置合わせパターンの異なる位置での上記基準色に対する上記基準色以外の色のシフト量に対する面積増分が一定となる形状にすることとしたので、基準色に対する基準色以外の色のシフト量に対する2直線の非線形要因を無くすことができ、高価なセンサを用いることなく高精度の位置合わせパターン検知を行うことができる。
According to the twenty-first aspect of the present invention, the alignment pattern formed by superimposing the reference color image and the color image other than the reference color is detected by the alignment pattern detection means, and the alignment pattern detection means In the color misregistration detection method for judging the misregistration amount and direction between the reference color image and the color image other than the reference color based on the output signal, the alignment pattern detection sensor detects the diffuse reflection light or the diffuse reflection. The component is detected, the light emitting portion and the light receiving portion of the alignment pattern detecting means are arranged along the scanning direction of the alignment pattern, and at least the spot shape of the light receiving portion is at a different position of the alignment pattern. Since the area increment with respect to the shift amount of the color other than the reference color with respect to the reference color is constant, the color other than the reference color with respect to the reference color Shift can be eliminated
請求項22記載の発明によれば、請求項21記載の色ずれ検知方法において、上記位置合わせパターンが形成される被検知物体の明度と拡散反射光との相関関係を実験的に把握し、得られたデータから適正値を判断し、これに基づいて上記被検知物体の明度を設定することとしたので、高いSN比が得られ、検知精度を向上させることができる。 According to a twenty-second aspect of the present invention, in the color misregistration detection method according to the twenty-first aspect, the correlation between the brightness of the detected object on which the alignment pattern is formed and the diffuse reflected light is experimentally grasped and obtained. Since an appropriate value is determined from the obtained data and the brightness of the detected object is set based on the determined value, a high SN ratio can be obtained and detection accuracy can be improved.
請求項23記載の発明によれば、請求項22記載の色ずれ検知方法において、上記位置合わせパターンの基準色と上記被検知物体の明度に係る出力特性を略同等にすることとしたので、高いSN比が得られ、検知精度を向上させることができる。
According to the invention described in
請求項24記載の発明によれば、位置合わせパターンの基準色ライン像に対する基準色以外のライン像の任意のシフト量に対する位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づき、位置ずれ量補正手段により上記出力信号の極値に対し両側に形成される2直線の交点を算出することにより、基準色に対する基準色以外の色の位置ずれ量とその方向を判断してずれを補正する色ずれ補正方法において、上記2直線の交点の算出に、上記極値又は極値近傍におけるデータ点を計算に使わないこととしたので、位置合わせパターンの形成状態に拘わらず近似直線の直線性をより高められるので、位置ずれ検知精度を向上させることができる。 According to the twenty-fourth aspect of the present invention, based on an output signal from the alignment pattern detection means for an arbitrary shift amount of the line image other than the reference color with respect to the reference color line image of the alignment pattern, the positional deviation amount correction means performs the above-described operation. In a color misregistration correction method for correcting a misregistration by calculating the misregistration amount and direction of a color other than the reference color with respect to the reference color by calculating the intersection of two straight lines formed on both sides with respect to the extreme value of the output signal. Since the calculation of the intersection of the two straight lines does not use the extreme value or the data point in the vicinity of the extreme value for the calculation, the linearity of the approximate straight line can be further improved regardless of the formation state of the alignment pattern. The positional deviation detection accuracy can be improved.
請求項25記載の発明によれば、位置合わせパターンの基準色ライン像に対する基準色以外のライン像の任意のシフト量に対する位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づき、位置ずれ量補正手段により上記出力信号の極値に対し両側に形成される2直線の交点を算出することにより、基準色に対する基準色以外の色の位置ずれ量とその方向を判断してずれを補正する色ずれ補正方法において、上記位置合わせパターン検知手段の発光部と受光部を、上記2直線の非線形性を是正するように配置することとしたので、位置ずれ検知精度を向上させることができる。 According to a twenty-fifth aspect of the present invention, based on an output signal from the alignment pattern detection means for an arbitrary shift amount of the line image other than the reference color with respect to the reference color line image of the alignment pattern, the positional deviation amount correction means performs the above-described operation. In a color misregistration correction method for correcting a misregistration by calculating the misregistration amount and direction of a color other than the reference color with respect to the reference color by calculating the intersection of two straight lines formed on both sides with respect to the extreme value of the output signal. Since the light emitting portion and the light receiving portion of the alignment pattern detecting means are arranged so as to correct the nonlinearity of the two straight lines, the positional deviation detection accuracy can be improved.
以下、本発明の第1の実施形態を図1乃至図9に基づいて説明する。
まず、図1に基づいて本実施形態における画像形成装置としての4連タンデム直接転写方式のカラープリンタの概略構成を説明する。
カラープリンタは、1つの手差しトレイ36、2つの給紙カセット34(第1給紙トレイ)、34(第2給紙トレイ)の3つの給紙トレイを有しており、手差しトレイ36より給紙されたシート状記録媒体としての図示しない転写紙は給紙コロ37により最上のものから順に1枚ずつ分離され、レジストローラ対23へ向けて搬送される。第1給紙トレイ34又は第2給紙トレイ34から給紙された転写紙は、給紙コロ35により最上のものから順に1枚ずつ分離され、搬送ローラ対39を介してレジストローラ対23へ向けて搬送される。
給紙された転写紙は、レジストローラ対23で一旦停止され、スキューを修正された後、後述する最上流に位置する感光体ドラム14Y上に形成された画像の先端と転写紙の搬送方向の所定位置とが一致するタイミングで、図示しないレジストクラッチのオン制御によるレジストローラ対23の回転動作により転写ベルト18へ向けて搬送される。
転写紙は、転写ベルト18とこれに当接した紙吸着ローラ41とで構成される紙吸着ニップを通過する際、紙吸着ローラ41に印加されるバイアスにより転写ベルト18に静電力で吸着され、プロセス線速125mm/secにて搬送される。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, a schematic configuration of a four-tandem direct transfer color printer as an image forming apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
The color printer has three paper feed trays, one
The fed transfer paper is temporarily stopped by the pair of
When the transfer paper passes through a paper suction nip composed of the
転写ベルト18に吸着された転写紙には、転写ベルト18を挟んで各色の感光体ドラム14B、14C、14M、14Yと対向した位置に配置された転写ブラシ21B、21C、21M、21Yにトナーの帯電極性(マイナス)と逆極性の転写バイアス(プラス)が印加されることにより、各感光体ドラム14B、14C、14M、14Yに作像された各色のトナー像がイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(Bk)の順で転写される。
各色の転写工程を経た転写紙は、下流側の駆動ローラ19部位で転写ベルト18から曲率分離され、定着装置24へ搬送される。定着装置24における定着ベルト25と加圧ローラ26により構成される定着ニップを通過することにより、トナー像が熱と圧力により転写紙に転写される。定着がなされた転写紙は、片面印刷モードの場合には、装置本体上面に形成されたFD(フェイスダウン)トレイ30へと排出される。
予め両面印刷モードが選択されている場合には、定着装置24を出た転写紙は、図示しない反転ユニットへ送られ、該ユニットにて表裏を反転されてから転写ユニット下部に位置する両面搬送ユニット33に搬送される。転写紙は該両面搬送ユニット33から再給紙され、搬送ローラ対39を経てレジストローラ対23へ搬送される。以降は、片面印刷モード時と同様の動作を経て定着装置24を通過し、FDトレイ30へと排出される。
The transfer paper adsorbed by the
The transfer paper that has undergone the transfer process of each color is separated from the
When the double-sided printing mode is selected in advance, the transfer paper that has exited the fixing
次に、上記カラープリンタの画像形成部における構成及び作像動作を詳細に説明する。
画像形成部は、各色共に同様の構成及び動作を有しているのでイエロー画像を形成する構成及び動作を代表して説明し、その他については各色に対応する符号を付して説明を省略する。
転写紙搬送方向の最上流側に位置する感光体ドラム14Yの周囲には、帯電ローラ42Y、クリーニング手段43Yを有する作像ユニット12Yと、現像ユニット13Y、光書き込みユニット16等が設けられている。
画像形成時、感光体ドラム14Yは図示しないメインモータにより時計回り方向に回転駆動され、帯電ローラ42Yに印加されたACバイアス(DC成分はゼロ)により除電され、その表面電位が略−50vの基準電位となる。
次に、感光体ドラム14Yは、帯電ローラ42YにACバイアスを重畳したDCバイアスを印加することによりほぼDC成分に等しい電位に均一に帯電され、その表面電位がほぼ−500v〜−700v(目標帯電電位はプロセス制御部により決定される)に帯電される。
プリント画像として図示しないコントローラ部より送られてきたデジタル画像情報は、各色毎の2値化されたLD発光信号に変換され、シリンダレンズ、ポリゴンモータ、fθレンズ、第1〜第3ミラー、及びWTLレンズ等を有する光書き込みユニット16により感光体ドラム14Y上に露光光16Yが照射される。
照射された部分のドラム表面電位が略−50vとなり、書き込み密度(=解像度)600dpiで画像情報に対応した静電潜像が形成される。
Next, the configuration and image forming operation in the image forming unit of the color printer will be described in detail.
Since the image forming unit has the same configuration and operation for each color, the configuration and operation for forming a yellow image will be described as a representative, and the other components are denoted by reference numerals corresponding to the respective colors and description thereof is omitted.
An image forming unit 12Y having a charging roller 42Y and a cleaning unit 43Y, a developing unit 13Y, an
At the time of image formation, the photosensitive drum 14Y is driven to rotate clockwise by a main motor (not shown), is neutralized by an AC bias (DC component is zero) applied to the charging roller 42Y, and the surface potential is a reference of approximately −50v. It becomes a potential.
Next, the photosensitive drum 14Y is uniformly charged to a potential substantially equal to the DC component by applying a DC bias with an AC bias superimposed on the charging roller 42Y, and the surface potential thereof is approximately −500 v to −700 v (target charging). The potential is determined by the process control unit).
Digital image information sent from a controller unit (not shown) as a print image is converted into a binarized LD light emission signal for each color, and a cylinder lens, a polygon motor, an fθ lens, first to third mirrors, and a WTL. Exposure light 16Y is irradiated onto the photosensitive drum 14Y by an
The drum surface potential of the irradiated portion becomes approximately −50 v, and an electrostatic latent image corresponding to image information is formed at a writing density (= resolution) of 600 dpi.
感光体ドラム14Y上のイエロー画像情報に対応した静電潜像は、現像ユニット13Yにより可視像化される。現像ユニット13Yの現像スリーブ44YにACバイアスを重畳したDC(−300〜−500v)が印加されることにより、書き込みにより電位が低下した画像部分にのみトナー(Q/M:−20〜−30μC/g)が現像され、トナー像が形成される。現像ユニット13Yは、キャリアとトナーとの混合現像剤が入った、いわゆる2成分現像方式の現像器である。
作像された各色の感光体ドラム14B、14C、14M、14Y上のトナー画像は、転写ベルト18上に吸着された転写紙上に上記転写バイアスにより転写される。
The electrostatic latent image corresponding to the yellow image information on the photosensitive drum 14Y is visualized by the developing unit 13Y. By applying DC (-300 to -500 v) with an AC bias superimposed on the developing sleeve 44Y of the developing unit 13Y, toner (Q / M: -20 to -30 μC / g) is developed to form a toner image. The development unit 13Y is a so-called two-component development type developer containing a mixed developer of carrier and toner.
The formed toner images on the photosensitive drums 14B, 14C, 14M, and 14Y of the respective colors are transferred onto the transfer paper adsorbed on the
本実施形態におけるカラープリンタでは、上述した画像形成動作に先立ち、色ずれ調整動作が行われる。色ずれ調整動作では、転写ベルト18上に後述する位置合わせパターンが形成され、この位置合わせパターンを位置合わせパターン検知手段としての位置合わせパターン検知センサ40により読み取る(検知する)ことにより行われる。
位置合わせパターン検知センサ40は、転写ベルト18の感光体ドラム14Bに対向する下面側に配置されている。
In the color printer according to the present embodiment, a color misregistration adjustment operation is performed prior to the above-described image forming operation. In the color misregistration adjustment operation, an alignment pattern described later is formed on the
The alignment
主走査方向の位置ずれを検知するための位置合わせパターンPmは、図2に示すように、基準色である黒のライン像Bkと該基準色以外の色、例えばシアンのライン像Cとを重ねて形成された複数ラインを1つのパッチとし、2色のライン像の相対的位置関係を任意量(任意のシフト量)ずつずらしたパッチを連続的に形成して構成されている。なお、基準色を黒に限定する趣旨ではない(以下の他の実施形態において同じ)。
ここで、「任意のシフト量」というのは、P1〜P2間のシフト量が50μmであり、P2〜P3のシフト量が20μmというように常に一定でないとしてもよいことを含む。
本実施形態では、位置合わせパターンPmは、1つのパッチが基準色以外の12dot幅(=0.508mm)のカラーラインの上に、これと同じ幅の黒ラインを重ね合わせた構成となっており、このようなパッチをBkラインに対しカラーラインCを2dotずつずらした13個のパッチにより全体構成をなしている。
ここで、「パッチを連続的に形成して」の意味合いは、走査方向(転写ベルト18の進行方向)に沿って並べる程度の意味合いであり、並べ方が例えばP1、P11、P2、P10という具合に順序がばらばらであっても連続的に含まれる意味合いである。また、P1〜P2の間隔、P2〜P3の間隔がばらばらであっても連続的に含まれるものとする。
As shown in FIG. 2, the alignment pattern Pm for detecting the misregistration in the main scanning direction overlaps a black line image Bk as a reference color and a color other than the reference color, for example, a cyan line image C. A plurality of lines formed in this manner are used as one patch, and patches in which the relative positional relationship between the two color line images is shifted by an arbitrary amount (an arbitrary shift amount) are continuously formed. It is not intended to limit the reference color to black (the same applies to other embodiments below).
Here, the “arbitrary shift amount” includes that the shift amount between P1 and P2 is 50 μm, and the shift amount of P2 to P3 may not always be constant, such as 20 μm.
In the present embodiment, the alignment pattern Pm has a configuration in which one patch has a black line of the same width superimposed on a 12-dot width (= 0.008 mm) color line other than the reference color. The overall configuration of such patches is made up of 13 patches in which the color line C is shifted by 2 dots from the Bk line.
Here, the meaning of “continuously forming patches” means that the patches are arranged along the scanning direction (advancing direction of the transfer belt 18), and the arrangement is, for example, P1, P11, P2, and P10. Even if the order is different, it means that it is included continuously. Moreover, even if the interval between P1 and P2 and the interval between P2 and P3 are different, they are included continuously.
本実施形態における位置合わせパターン検知センサ40は、図3(b)に示すように、発光部としての発光ダイオード(LED)40Aと、受光部としてのフォトダイオード(PD)40Bを有し、これらの素子は支持基板45により支持されている。受光部はフォトダイオード40Bに代えてフォトトランジスタで構成してもよい。
発光ダイオード40Aとフォトダイオード40Bは位置合わせパターンPmの走査方向に沿って配置され、フォトダイオード40Bが、位置合わせパターンPmからの反射光の拡散反射光のみを受光できるように配置されている。
図3(a)に示すように、発光ダイオード40Aのスポット形状40A−1と、フォトダイオード40Bのスポット形状40B−1は共に四角形状に形成されている。発光ダイオード40Aとフォトダイオード40Bのスポット形状は支持基板45の上面に形成されたスリットの形状により決定されている。
位置合わせパターンPmは、図4に示すように、転写ベルト18の両側と中央部の3つの位置に形成され、これに対応して位置合わせパターン検知センサ40も図示しない支持基板に支持されて3個(40a、40b、40c)設けられている。これらの位置合わせパターン検知センサ40a、40b、40cのうち、転写ベルト18の両側に配置した2つのセンサで、図2に示す主走査方向の位置ずれを検知するための位置合わせパターンPmのずれ量を検知することにより、主走査ずれ及び倍率誤差の補正を行う。
また、転写ベルト18の両側及び中央部に配置した3つのセンサで、図28に示す副走査方向の位置ずれを検知するための位置合わせパターンPsのずれ量を検知することにより、副走査ずれ及びスキューの補正を行う。
As shown in FIG. 3B, the alignment
The
As shown in FIG. 3A, the
As shown in FIG. 4, the alignment pattern Pm is formed at three positions on both sides and the center of the
Further, by detecting the shift amount of the alignment pattern Ps for detecting the positional shift in the sub-scanning direction shown in FIG. Correct the skew.
次に、位置合わせパターン検知センサ40の受光部を拡散反射光のみを受光できるように配置した点、少なくとも受光部のスポット形状を四角形状とした点等についての理由、すなわち、本発明を想到、具現化するに至った経緯及び根拠を説明する。
図37に示したように、従来の光学センサによる位置ずれ検知では、およそ直線とは言い難い出力特性が得られた。
しかしながら、転写ベルト18上に作成された位置合わせパターンの実際のずれ量を、200万画素CCDを搭載したデジタルマイクロスコープにて測定した結果、図10に示すように、2つのラインが完全に重なり合っているP7でのずれ量はほぼゼロであった。これは、実際の位置合わせパターンでは位置ずれはほとんど生じていないのに、従来の光学センサの発光、受光、出力過程で誤差が発生していることを意味する。
図10に示すように、極値に対しマイナス側のプロット点により求まる近似直線ではR2=0.9988、極値に対しプラス側のプロット点により求まる近似直線ではR2=0.9996というように、限りなく直線(R2=1)に近い結果が得られ、また、この2直線より交点を計算した結果、位置ずれ量=4.13μmと実際(=0)にほぼ近い値となった。
Next, the reason for the point where the light receiving part of the alignment
As shown in FIG. 37, in the positional deviation detection by the conventional optical sensor, output characteristics that are hardly called a straight line were obtained.
However, as a result of measuring the actual shift amount of the alignment pattern created on the
As shown in FIG. 10, R 2 = 0.9988 in approximate line obtained by plotting points on the negative side with respect to the extreme value, and so R 2 = 0.9996 in approximate line obtained by plotting points on the positive side with respect to the extreme value In addition, a result that is as close as possible to the straight line (R 2 = 1) is obtained, and as a result of calculating the intersection point from these two straight lines, the displacement amount is 4.13 μm, which is a value that is almost close to the actual value (= 0). .
ここで、図37に示したセンサの出力電圧プロットと、図10に示した顕微鏡観察によるずれ量のプロットとの違いには、以下の2つの理由が挙げられる。
(1)図10に示した顕微鏡観察結果では、隣接するパッチ間のずれ量の差分値がほぼ一定(=線形)であるのに対し、図37に示した出力電圧値では、隣接するパッチ間の出力電圧の差分(=変化量)が極値から遠ざかるに従い減少している。
(2)図10に示した顕微鏡観察結果では、鏡像関係にあるパッチ(例えばP4とP10)のずれ量はほぼ等しいのに対し、図37に示した出力電圧では、鏡像関係にあるパッチ(例えばP4とP10)の出力電圧には差が見られる。
それ故に、この2点の原因に対し対策をとれば、実際のセンサ信号出力のプロットから得られる2直線から求まる交点計算結果より、高精度な位置ずれ量の算出が可能となるものと推測できる。
Here, there are the following two reasons for the difference between the output voltage plot of the sensor shown in FIG. 37 and the deviation plot by the microscope observation shown in FIG.
(1) In the microscopic observation result shown in FIG. 10, the difference value of the deviation amount between adjacent patches is substantially constant (= linear), whereas the output voltage value shown in FIG. The output voltage difference (= change amount) decreases as the distance from the extreme value increases.
(2) In the microscopic observation result shown in FIG. 10, the amount of shift between the mirror images (for example, P4 and P10) is almost equal, whereas the output voltage shown in FIG. There is a difference in the output voltages of P4 and P10).
Therefore, if measures are taken against the causes of these two points, it can be estimated that the amount of positional deviation can be calculated with high accuracy from the intersection calculation result obtained from the two straight lines obtained from the plot of the actual sensor signal output. .
そこで、まず、(1)の結果について考えるために、図11に従来のセンサ受光面形状とパターンとの関係を示す。
センサの拡散光出力電圧は、受光面内におけるカラーライン部面積の増加に対しある相関関係があると考えられるため、隣接するパッチ間のずれ量の差分値(この場合4dot)に対し、面積増分が一定であれば直線的となるはずである。
しかし、図11から明らかなように、受光面が円形であることにより、「P1〜P2のカラーライン4dotのシフトに対する面積の変化量(P2における領域P2−1)」と「P2〜P3のカラーライン4dotのシフトに対する面積の変化量(P3における領域P3−1)」とでは、後者の方が大きくなってしまっていることが判る。これは受光面が円形の場合に限らず、楕円形等においても同様である。
従って、シフト量に対する面積増分を一定にするには、受光面の形状を例えば四角形とすればよいことが判る。
First, in order to consider the result of (1), FIG. 11 shows a relationship between a conventional sensor light receiving surface shape and a pattern.
Since the diffused light output voltage of the sensor is considered to have a certain correlation with the increase in the color line area in the light receiving surface, the area increment with respect to the difference value (4 dots in this case) of the deviation amount between adjacent patches. If is constant, it should be linear.
However, as is clear from FIG. 11, the circular light-receiving surface allows the “area change amount (region P2-1 in P2) with respect to the shift of the color line 4dot of P1 to P2” and “colors of P2 to P3”. It can be understood that the latter is larger in the “area change amount with respect to the shift of the
Therefore, it can be understood that the shape of the light receiving surface may be, for example, a quadrangle in order to make the area increment relative to the shift amount constant.
(1)の様な結果が、受光面が円形状であることにより生じていることを検証するために、「光学センサの拡散光出力は、受光面内のカラーライン像の面積に対して1次線形関係にある」とする仮定を行い、2色の重ね合わせパターン各パッチの光学センサ受光面内に占めるカラーライン像の面積を計算して、この面積値を各パッチの出力値とするようなシミュレーション計算を行った。
また、この面積値を「横軸の基準色(黒)に対するカラーライン像のシフト量」に対してプロットしたときに得られる2直線の交点計算により、位置ずれ量の検出誤差を求める計算も行った。
In order to verify that the result as in (1) occurs due to the circular shape of the light receiving surface, “the diffused light output of the optical sensor is 1 with respect to the area of the color line image in the light receiving surface. Assuming that there is a “linear relationship”, the area of the color line image in the optical sensor light receiving surface of each patch of the two-color superposition pattern is calculated, and this area value is used as the output value of each patch. Simulation calculations were performed.
In addition, a calculation for obtaining a detection error of the misregistration amount is also performed by calculating the intersection of two straight lines obtained when this area value is plotted against “shift amount of the color line image with respect to the reference color (black) on the horizontal axis”. It was.
[計算式]
図12に示されるように、受光面中心から距離aの位置にある1区間の長方形の面積Sは、S=2×[a×tan(acos(a/1.5))]×(25.4/600)のように、受光面中心からの距離aの関数で表せる。
[計算条件]
(1)センサ受光径:(直径=3.0mm)
(2)ライン幅(Bk、Color):24dot(=1.016mm)
※ここでは600dpi、すなわち1dot=42.3μmとした。
[a formula]
As shown in FIG. 12, the rectangular area S of one section located at a distance a from the center of the light receiving surface is S = 2 × [a × tan (acos (a / 1.5))] × (25. 4/600) as a function of the distance a from the center of the light receiving surface.
[Calculation condition]
(1) Sensor light receiving diameter: (diameter = 3.0 mm)
(2) Line width (Bk, Color): 24 dots (= 1.016 mm)
* Here, 600 dpi, that is, 1 dot = 42.3 μm.
図13にシミュレーションによる計算結果を示す。図13に示す結果は、図37に示した出力電圧の結果と、横軸に対する傾向がほぼ等しいことから、受光面形状が特許第3254244号公報や、特開平11−291477号公報等で開示されているような円形状である場合には、2色のラインの重ね合わせにより構成されるパッチの各色ラインをその最小構成数である1ラインの重ね合わせとした条件においては、カラーラインのシフト量に対するセンサの出力特性に直線性が得られない、すなわち非線形となることが確認された。
従って、2色のライン像の重ね合わせにより構成される複数ライン像を1パッチとし、2色のライン像の相対的位置関係を任意量ずつずらしたパッチを連続的に形成してなる位置合わせパターンを検知するための光学センサの受光面形状は、円形状では、任意のシフト量に対する出力特性に非線形性が生じてしまい、高精度な位置ずれ検知ができないために、シフト量に対する面積増分が一定となる形状、例えば四角形、又は矩形に設定されていることが必要であるという結論が得られる。
FIG. 13 shows the calculation result by simulation. The result shown in FIG. 13 is almost the same as the result of the output voltage shown in FIG. 37, and the shape of the light receiving surface is disclosed in Japanese Patent No. 3254244, Japanese Patent Laid-Open No. 11-291477, and the like. If the color line of the patch formed by superimposing two color lines is superposed by one superposition of the minimum number of lines, the shift amount of the color line It was confirmed that linearity was not obtained in the output characteristics of the sensor, that is, non-linearity.
Accordingly, an alignment pattern formed by continuously forming patches in which a plurality of line images formed by superimposing two color line images is one patch, and the relative positional relationship between the two color line images is shifted by an arbitrary amount. If the light receiving surface of the optical sensor for detecting the circular shape is circular, the output characteristics with respect to an arbitrary shift amount will be nonlinear, and high-accuracy misalignment detection will not be possible, so the area increment with respect to the shift amount is constant. The conclusion is that it must be set to a shape such as a square or a rectangle.
次に、(2)の結果が得られた原因について検討してみる。
(2)で述べている極値に対し鏡像関係にあるパッチ同士の出力が異なる原因としては、(1)と同様、両者でカラートナー部の面積が異なることが考えられる。
そこで、黒ラインの中心が受光面中心に対し2dotずれている場合について、先と同様のシミュレーション計算を行った。その結果を図14に示す。
図14に示す通り、基準色であるBkラインの中心が受光面中心に対してずれてしまうことにより、鏡像関係にあるパッチの出力電圧が等しくならないことが判った。これより、図37に示す実験を行った際、狙いとしてはBkライン中心をほぼ受光面中心に合わせたつもりであったが、実際には僅かにずれてしまっていたことにより生じてしまったものと思われる。
なお、図37に示した結果は、ライン数を最小構成数とした場合におけるものであり、このような誤差要因を無くすためには、ライン幅に対し受光幅を十分に広くすればよいと思われる。
Next, let us examine the cause of the result of (2).
As a cause of the difference in output between patches having a mirror image relationship with respect to the extreme value described in (2), it is conceivable that the areas of the color toner portions are different from each other as in (1).
Therefore, the same simulation calculation as described above was performed when the center of the black line was shifted by 2 dots with respect to the center of the light receiving surface. The result is shown in FIG.
As shown in FIG. 14, it was found that the output voltages of the mirror images of the patches are not equal because the center of the Bk line as the reference color is shifted from the center of the light receiving surface. From this, when the experiment shown in FIG. 37 was performed, the intention was that the center of the Bk line was almost aligned with the center of the light receiving surface, but this was actually caused by a slight shift. I think that the.
The results shown in FIG. 37 are for the case where the number of lines is the minimum configuration number, and in order to eliminate such an error factor, it is considered that the light receiving width should be sufficiently wider than the line width. It is.
これ以外にこのような鏡像関係にあるパッチの出力電圧に差が生じてしまう要因はないかという点について考えてみると、図36に示した光学センサは、先に述べた通り、発光素子をLED、受光素子をフォトトランジスタにて構成しているが、これら素子には素子単体の特性として指向特性がある。
図15は図36で示したLEDの指向特性図を、図16は図36で示したフォトトランジスタの指向特性図を示している。素子単体では図15、図16に示されるような指向特性を持つために、図17に示すように、パターン走査方向に対し、発光素子と受光素子の指向特性の中心軸をずらしたような配置(従来におけるセンサ配置)をしてしまうと、明らかに受光エリア内において出力分布を持ってしまうために、(2)で述べたような鏡像関係にあるパッチの出力電圧が異なってしまう場合がある。
Considering that there are other factors that cause a difference in the output voltage of the patch having such a mirror image relationship, the optical sensor shown in FIG. The LED and the light receiving element are composed of phototransistors, and these elements have directivity characteristics as characteristics of the element alone.
15 shows a directivity characteristic diagram of the LED shown in FIG. 36, and FIG. 16 shows a directivity characteristic diagram of the phototransistor shown in FIG. Since the single element has directivity characteristics as shown in FIGS. 15 and 16, as shown in FIG. 17, the central axis of the directivity characteristics of the light emitting element and the light receiving element is shifted with respect to the pattern scanning direction. (Conventional sensor arrangement) will obviously have an output distribution within the light receiving area, so the output voltage of the patch having a mirror image relationship as described in (2) may differ. .
従って、2色のライン像の重ね合わせにより構成される複数ライン像を1パッチとし、2色のライン像の相対的位置関係を任意量ずつずらしたパッチを連続的に形成してなる位置合わせパターンを検知するための光学センサにおいては、受光素子と発光素子の指向特性の中心軸がパターン走査方向と一致している必要がある。すなわち、受光素子と発光素子とをパターンの走査方向に沿って配置することが必要となる。
この実験に基づく知見を踏まえ、本実施形態では、図5に示すように、パターン走査方向に対し、発光ダイオード40Aとフォトダイオード40Bの指向特性の中心軸を合わせた配置としている。
Accordingly, an alignment pattern formed by continuously forming patches in which a plurality of line images formed by superimposing two color line images is one patch, and the relative positional relationship between the two color line images is shifted by an arbitrary amount. In the optical sensor for detecting the light, the central axis of the directivity of the light receiving element and the light emitting element needs to coincide with the pattern scanning direction. That is, it is necessary to arrange the light receiving element and the light emitting element along the pattern scanning direction.
Based on the knowledge based on this experiment, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, the central axes of the directivity characteristics of the
また、受光面内の光強度分布、及び受光感度分布をできるだけ均一にするために、広指向角の受光素子を選択している。図6は発光ダイオード40Aの指向特性図を、図7はフォトダイオード40Bの指向特性図を示している。図36で示した従来の光学センサに対し、発光ダイオード40Aの半値角を35°、フォトダイオード40Bの半値角を45°と広くしており、半値角を従来に比べ30°以上の広いものに変更している。
図36に示した従来の光学センサでは、単にセンサ素子に高出力であることを求めており、発光素子、受光素子共にラジアルタイプ、又はトップビュータイプ、又は砲弾型と呼ばれている素子を採用している。
これに対し、本実施形態では、上述のように、受光面内の発光分布、及び受光感度分布をできるだけなくす、すなわち均一にするために、広指向角であり、素子の製法上指向特性のばらつきの小さい、いわゆるサイドビュータイプの素子を選定している。
Further, in order to make the light intensity distribution and the light receiving sensitivity distribution in the light receiving surface as uniform as possible, a light receiving element having a wide directivity angle is selected. 6 shows a directional characteristic diagram of the
The conventional optical sensor shown in FIG. 36 simply requires high output to the sensor element, and both the light emitting element and the light receiving element adopt elements called radial type, top view type, or bullet type. is doing.
On the other hand, in the present embodiment, as described above, in order to eliminate the light emission distribution and the light reception sensitivity distribution in the light receiving surface as much as possible, that is, to make the distribution uniform, the wide directivity angle and the variation in directivity characteristics in the manufacturing method of the element A so-called side view type element having a small size is selected.
また、本実施形態では、位置合わせパターンPmが形成される転写ベルト18には、明度L*(JISZ8729)=1.7のポリイミド製のベルトを用いている。これを含む上述のような構成とした理由について以下にさらに詳述する。
(位置合わせパターンの構成について)
図18は、図36に示した従来センサのベルト地肌部、Bkベタパッチ部、C(シアン)パッチ部の正反射光出力電圧を、横軸のLED電流に対してプロットしたグラフである。
ここで例えば、転写ベルト地肌部の出力電圧が4.0vとなるLED電流設定(=37mA)時の各パッチ部の出力電圧を見てみると、表1に示すような結果となる。
In this embodiment, a polyimide belt having a lightness L * (JISZ8729) = 1.7 is used as the
(Registration pattern configuration)
FIG. 18 is a graph in which the specular reflection light output voltages of the belt background portion, Bk solid patch portion, and C (cyan) patch portion of the conventional sensor shown in FIG. 36 are plotted against the LED current on the horizontal axis.
Here, for example, looking at the output voltage of each patch portion when the LED current setting (= 37 mA) at which the output voltage of the transfer belt background portion is 4.0 V, the results shown in Table 1 are obtained.
ここで、図18の位置合わせパターンを正反射光出力で読むことを考えると、P1、及びP13の面積比は、黒ライン×50%+カラーライン×50%であり、P7の面積比は、黒ライン×50%+カラーライン×50%であるために、各パッチ部のセンサ出力はおよそ、以下の通りとなる。
(「Bkライン群」が「カラーライン群」の上に形成されている場合)
P1、P13の出力電圧=0.12(Bkベタ)×0.5+1.91(Cベタ)×0.5=1.015v
P7の出力電圧=0.12(Bkベタ)×0.5+4.0(ベルト部)×0.5=2.06v
(「Bkライン群」が「カラーライン群」の下に形成されている場合)
P1、P13の出力電圧=0.12(Bkベタ)×0.5+1.91(Cベタ)×0.5=1.015v
P7の出力電圧=1.91(Cベタ)×0.5+4.0(ベルト部)×0.5=2.955v
Here, considering that the alignment pattern of FIG. 18 is read with specular reflection light output, the area ratio of P1 and P13 is black line × 50% + color line × 50%, and the area ratio of P7 is Since it is black line × 50% + color line × 50%, the sensor output of each patch portion is approximately as follows.
(When "Bk line group" is formed on "Color line group")
Output voltage of P1 and P13 = 0.12 (Bk solid) × 0.5 + 1.91 (C solid) × 0.5 = 1.015v
P7 output voltage = 0.12 (Bk solid) × 0.5 + 4.0 (belt portion) × 0.5 = 2.06v
(When “Bk line group” is formed under “Color line group”)
Output voltage of P1 and P13 = 0.12 (Bk solid) × 0.5 + 1.91 (C solid) × 0.5 = 1.015v
Output voltage of P7 = 1.91 (C solid) × 0.5 + 4.0 (belt portion) × 0.5 = 2.955v
各パッチの出力電圧を、「横軸のカラーラインの任意のシフト量」に対しプロットすると、図19に示すような結果となる。図19より、以下のことが判る。
(正反射光により検知を行った場合)
(a)出力電圧は2色ラインが完全に重なり合ったパッチ(P7)にて最大となり、その出力電圧はほとんどベルト地肌部からの出力によって決まる。
(b)「黒ライン群」が「カラーライン群」に対して上である場合の方が、下である場合に比べ最小値(P1、P13)と最大値(P7)との出力差が小さくなる。
このように、正反射光による検知を行った場合の極大値(P7)の出力は、ベルト地肌部からの出力(∝光沢度)によって決まるために、
(c)経時的な摩耗、又は部分的なキズ等により、光沢度が低下すると、その部分の出力は低下してしまう。換言すれば、経時的な摩耗によるベルト劣化により検知ができなくなるために、これによりベルト寿命が決まる。
When the output voltage of each patch is plotted against “arbitrary shift amount of the color line on the horizontal axis”, the result shown in FIG. 19 is obtained. The following can be understood from FIG.
(When detecting with specular reflection light)
(A) The output voltage becomes maximum at the patch (P7) in which the two color lines are completely overlapped, and the output voltage is almost determined by the output from the belt background portion.
(B) When the “black line group” is above the “color line group”, the output difference between the minimum values (P1, P13) and the maximum value (P7) is smaller than when the “black line group” is below. Become.
As described above, since the output of the maximum value (P7) in the case of performing detection with specular reflection light is determined by the output from the belt background portion (glare gloss),
(C) When the glossiness decreases due to wear over time or partial scratches, the output of the portion decreases. In other words, since the belt cannot be detected due to deterioration of the belt due to wear over time, this determines the belt life.
つまり、図2で示したP2〜P12のように、部分的にベルト面が露出しているパッチ部の正反射光出力電圧は、ベルト光沢度、又は表面粗さRz等で表される表面形状特性のノイズの影響を受けやすいために、例えば、P6パッチの地肌部にキズがあると、これと鏡像関係にあるP8とで出力が異なってしまい、結果として計算によって求まる交点位置がずれるという結果が生じてしまう。 That is, as in P2 to P12 shown in FIG. 2, the specular reflection light output voltage of the patch part where the belt surface is partially exposed is a surface shape represented by belt glossiness, surface roughness Rz, or the like. As a result of being easily affected by characteristic noise, for example, if there is a scratch in the background portion of the P6 patch, the output differs from this in the mirror image P8, and as a result, the intersection position obtained by calculation is shifted. Will occur.
これに対し、拡散反射光による検知を行った場合には、転写ベルト18の表面の粗さの影響をほとんど受けることなく位置ずれ量の検知ができる。
図20は、図36で示した従来センサのベルト地肌部、Bkベタ部、C(シアン)ベタ部の拡散反射光出力電圧を、横軸のLED電流に対しプロットしたものである。
正反射光出力が図22に示す通り、被検知物体(位置合わせパターンが形成された転写ベルト18)の光沢度との相関が高いのに対し、拡散光出力は図23に示す通り、被検知物体の明度L*との相関が高く光沢度との相関は無いために、本実施形態におけるカラープリンタに搭載されたL*=1.7の転写ベルト18は、黒トナーとほぼ同じ出力特性を持つ。図23から明らかなように、明度L*が約40まで直線性が得られ、明度L*が20まではその直線性が極めて高い。
ここで、先と同様に以下2つのケースについて考えてみると、各部出力電圧は表2に示すような結果となる。
On the other hand, when detection is performed using diffuse reflected light, the amount of misalignment can be detected almost without being affected by the roughness of the surface of the
FIG. 20 is a graph in which the diffuse reflected light output voltages of the belt background portion, Bk solid portion, and C (cyan) solid portion of the conventional sensor shown in FIG. 36 are plotted against the LED current on the horizontal axis.
As shown in FIG. 22, the specular reflection light output has a high correlation with the glossiness of the detected object (transfer
Here, when considering the following two cases in the same manner as described above, the output voltage of each part is as shown in Table 2.
(「Bkライン群」が「カラーライン群」の上に形成されている場合)
P1、P13の出力電圧=0.16(Bkベタ)×0.5+3.42(Cベタ)×0.5=1.79v
P7の出力電圧=0.16(Bkベタ)×0.5+0.07(ベルト部)×0.5=0.115v
(「Bkライン群」が「カラーライン群」の下に形成されている場合)
P1、P13の出力電圧=0.16(Bkベタ)×0.5+3.42(Cベタ)×0.5=1.79v
P7の出力電圧=3.42(Cベタ)×0.5+0.07(ベルト部)×0.5=1.745v
(When "Bk line group" is formed on "Color line group")
Output voltage of P1 and P13 = 0.16 (Bk solid) × 0.5 + 3.42 (C solid) × 0.5 = 1.79v
Output voltage of P7 = 0.16 (Bk solid) × 0.5 + 0.07 (belt portion) × 0.5 = 0.115v
(When “Bk line group” is formed under “Color line group”)
Output voltage of P1 and P13 = 0.16 (Bk solid) × 0.5 + 3.42 (C solid) × 0.5 = 1.79v
Output voltage of P7 = 3.42 (C solid) × 0.5 + 0.07 (belt portion) × 0.5 = 1.745v
各パッチの出力電圧を、「横軸のカラーラインの任意のシフト量」に対しプロットすると、図21のような結果となる。図21より、以下のことが判る。
(拡散反射光により検知を行った場合)
(a)出力電圧は2色ラインが完全に重なり合ったパッチ(P7)にて最小となり、その出力電圧は「カラーライン群」の出力電圧によって決まる。
(b)「黒ライン群」が「カラーライン群」に対し上である場合の方が、下である場合に比べ最大値(P1、P13)と最小値(P7)との出力差を大きく取れる。
このように、拡散反射光による検知を行った場合の最大値(P7)の出力は、「カラーライン群」からの出力(∝明度)によって決まるために、
(c)経時的な摩耗、又は部分的なキズ等による影響を全く受ける事がない。
換言すれば、検知性能がベルト劣化に依存しないために、転写ベルトの長寿命化が達成可能となる。
When the output voltage of each patch is plotted against “arbitrary shift amount of the color line on the horizontal axis”, the result shown in FIG. 21 is obtained. The following can be understood from FIG.
(When detecting by diffuse reflection)
(A) The output voltage becomes minimum at a patch (P7) in which two color lines are completely overlapped, and the output voltage is determined by the output voltage of the “color line group”.
(B) When the “black line group” is above the “color line group”, the output difference between the maximum values (P1, P13) and the minimum value (P7) can be made larger than when the “black line group” is below. .
Thus, since the output of the maximum value (P7) in the case of performing detection by diffuse reflection light is determined by the output (brightness) from the “color line group”,
(C) It is not affected at all by wear over time or partial scratches.
In other words, since the detection performance does not depend on the belt deterioration, the life of the transfer belt can be extended.
以上より、基準色である黒のライン像と基準色以外のライン像とを重ねて形成された複数ラインを1つのパッチとし、2色のライン像の相対的位置関係を任意量ずつずらしたパッチを連続的に形成してなる位置合わせパターンを、この位置合わせパターンを検知するための光学センサにて検知することを考えた場合、転写ベルトの摩耗、又は部分的なキズ等の経時的な変動要因の影響を全く受けることのない検知を行うためには、
(1)拡散光出力による検知をすることが望ましく、
(2)基準色である黒ライン像の作像順序が、転写体上での色重ねの最終色であることが望ましく、
(3)位置合わせパターンを形成する転写体の明度(L*)が40以下、好ましくは20以下であることが望ましい、ということができる。
As described above, a patch in which a plurality of lines formed by superimposing a black line image that is a reference color and a line image other than the reference color are used as one patch, and the relative positional relationship between the two color line images is shifted by an arbitrary amount. When detecting the alignment pattern formed continuously by the optical sensor for detecting this alignment pattern, the transfer belt wears or changes with time such as partial scratches. In order to perform detection without any influence of factors,
(1) It is desirable to detect by diffused light output,
(2) It is desirable that the image forming order of the black line image as the reference color is the final color of color superimposition on the transfer body,
(3) It can be said that the lightness (L * ) of the transfer body forming the alignment pattern is 40 or less, preferably 20 or less.
なお、図20に示した結果は、42種類もの光沢度及び明度の異なる転写ベルトについて、LED電流If=20mA固定としたときの正反射光出力値を、横軸の転写ベルト表面の60°光沢度に対してプロットしたものである。またこの図に示す光沢度測定値は、日本電色社製の光沢度計PG−1を使い、測定角度60°の条件で測定した値である。
図23に示した結果は、図22に示したものと同じ42種類のベルトについて、LED電流20mA固定としたときの拡散反射光出力を、横軸の転写ベルト表面の明度L*に対してプロットしたものである。なお、この図に示す明度測定値は、X−Rite社製のX−Rite938を使い、光源D50、視野角2°の条件で測定した値である。
The results shown in FIG. 20 indicate that the output light value of the specular reflection light when the LED current If is fixed at 20 mA for the transfer belts having 42 kinds of glossiness and lightness is 60 ° gloss on the surface of the transfer belt on the horizontal axis. It is plotted against degrees. Moreover, the glossiness measured value shown in this figure is a value measured under the condition of a measurement angle of 60 ° using a gloss meter PG-1 manufactured by Nippon Denshoku.
The results shown in FIG. 23 are plotted with respect to the lightness L * of the transfer belt surface on the horizontal axis when the LED current is fixed at 20 mA for the same 42 types of belts shown in FIG. It is a thing. In addition, the brightness measurement value shown to this figure is the value measured on condition of the light source D50 and the viewing angle of 2 degrees using X-Rite938 made from X-Rite.
次に、各パッチ部の出力電圧値から位置ずれ量を算出する方法について述べる。
まず、位置ずれが全くない状態においては、完全に重なりあったパッチ(P7)にて出力が最小値となるために、この極小値に対しX軸方向のプラス側、マイナス側にできる2つの近似直線を例えば最小二乗法により求め、その交点となるX軸の値を求めることによりずれ量が計算できる。
すなわち、y=ax+b、y=cx+dの2つの1次式の連立方程式から、ずれ量x=(d−b)/(a−c)が算出できる。
次に、色ずれが発生した場合を考えると、各パッチの出力値は、その色ずれ量に応じて変化するために、各出力値から得られる2つの線分の交点を求めれば、やはり同様に色ずれ量が計算できることとなる。
Next, a method for calculating the positional deviation amount from the output voltage value of each patch unit will be described.
First, in the state where there is no positional deviation, since the output becomes the minimum value in the patch (P7) that is completely overlapped, two approximations that can be made on the plus side and minus side in the X-axis direction with respect to this minimum value. The amount of deviation can be calculated by obtaining a straight line by, for example, the least square method and obtaining the value of the X axis that is the intersection.
That is, the shift amount x = (db) / (ac) can be calculated from two simultaneous equations of y = ax + b and y = cx + d.
Next, considering the case where color misregistration occurs, the output value of each patch changes according to the color misregistration amount. Therefore, if the intersection of two line segments obtained from each output value is obtained, the same applies. Therefore, the amount of color misregistration can be calculated.
ここで、各2つの近似直線を求めるに際して、どのデータ点を用いるかについての検討を行う。まず、実験結果を図24に示す。
図24のグラフは、図2で示したようなBkラインとカラーライン(Cライン)の重ね合わせパターンで、各色のライン幅を1000μmとし、Bkラインに対しカラーラインを100μmずつずらしたパッチを21個形成してなる位置合わせパターンを転写ベルト18上に形成し、200万画素CCD搭載のデジタルマイクロスコープにて各パッチのC(シアン)とBkとの線幅比を測定し、「横軸のカラーラインの任意のシフト量」に対してプロットしたものであるが、極大値近傍では「横軸のカラーラインの任意のシフト量」に対する線幅比の変化率が減少してしまっていることが判る。
図25は、各色のライン幅を500μmとし、Bkラインに対しカラーラインを10μmずつずらしたパッチをセンサで検出したたもので、横軸のシフト量と縦軸のセンサ出力電圧との関係を示すグラフである。本図からも極大値近傍及び極小値近傍で直線性が悪化していることが判る。
Here, examination is made as to which data point is used when obtaining each of the two approximate lines. First, the experimental results are shown in FIG.
The graph of FIG. 24 is a superposition pattern of the Bk line and the color line (C line) as shown in FIG. 2, and each patch has a line width of 1000 μm and the color line is shifted by 100 μm from the Bk line. An individual alignment pattern is formed on the
FIG. 25 shows the relationship between the amount of shift on the horizontal axis and the sensor output voltage on the vertical axis when the sensor detects a patch in which the line width of each color is 500 μm and the color line is shifted by 10 μm from the Bk line. It is a graph. From this figure, it can be seen that the linearity deteriorates in the vicinity of the maximum value and in the vicinity of the minimum value.
このようなことを調べたのは、実際の出力電圧が極大値近傍において出力が飽和してしまう結果を示していたからであるが、これが図24、図25に示される通り、実際のパッチでもほぼ同じ様に飽和してしまっていることが確認された。
従って、この極大値及び極小値近傍の出力の飽和現象は、センサ側の問題ではなく、パターン形成をしている画像形成装置側の問題であるといえる。
このような結果となった理由としては、Bk、Cライン共に狙いのライン幅(=1000μm)に対し太りが生じてしまっていたからであることがデジタルマイクロスコープによる観察で確認できた。このような現象が生じる原因にはトナー濃度の影響等が挙げられるが、特にラインのエッジ効果の生じやすい2成分方式の現像装置を使った場合には顕著となることが確認された。
This was investigated because the output was saturated when the actual output voltage was in the vicinity of the maximum value, but as shown in FIGS. 24 and 25, the actual patch is almost the same. It was confirmed that it was saturated like this.
Therefore, it can be said that the saturation phenomenon of the output in the vicinity of the maximum value and the minimum value is not a problem on the sensor side but a problem on the image forming apparatus side where the pattern is formed.
It was confirmed by observation with a digital microscope that the reason for this result was that both the Bk and C lines had become thicker than the target line width (= 1000 μm). The cause of such a phenomenon includes the influence of toner density and the like, but it has been confirmed that the phenomenon becomes remarkable particularly when a two-component developing device in which a line edge effect easily occurs.
なお、今回の結果では、図26に示すように、Bkライン、Cラインが共にライン太りしていたために、このような出力の飽和が極大値側のみに現れた。図26に示すように、共にライン太りが生じている場合、Cラインを図26(a)に示すパッチAの状態から図26(b)に示すパッチBの状態にシフトしても、Bkライン間におけるCラインには変化が生じず出力は同じとなり、検知することができない。
この実験則を踏まえれば、もし仮にBkのトナー濃度が非常に高く、その結果Bkラインのみがライン太りが生じ、逆にカラーのトナー濃度が非常に低く、潜像に対し忠実な線幅のラインを形成した場合には、極小値近傍で同様の出力の飽和現象が発生するものと推定できる。
すなわち、図27に示すように、Cラインを図27(a)に示すパッチAの状態から図27(b)に示すパッチBの状態にシフトしても、CラインのシフトはBkラインの範囲内でなされるために変化は生じず出力は同じとなり、検知することができない。
In this result, as shown in FIG. 26, since both the Bk line and the C line were thickened, such output saturation appeared only on the maximum value side. As shown in FIG. 26, when line weighting occurs, even if the C line is shifted from the state of the patch A shown in FIG. 26A to the state of the patch B shown in FIG. There is no change in the C line in the meantime, and the output is the same and cannot be detected.
Based on this experimental rule, if the Bk toner density is very high, only the Bk line is thickened, and the color toner density is very low. It can be estimated that the same output saturation phenomenon occurs near the minimum value.
That is, as shown in FIG. 27, even if the C line is shifted from the state of the patch A shown in FIG. 27A to the state of the patch B shown in FIG. 27B, the shift of the C line is within the range of the Bk line. The output is the same and cannot be detected.
従って、近似直線を求めるのに用いるデータ点は、画像形成装置の持つ固有の特性による影響を極力排除するために、極大値及び極小値又はそれらの近傍のデータを除外するのが望ましい。具体的には、例えば、複数パッチの出力の最大値と最小値より、(最大値+最小値)/2±(最大値−最小値)×0.4のデータのみを計算に用いるようにする。
本実施形態における位置合わせパターン検知センサ40の従来センサに対する明確な効果を示すために、図35に示した位置合わせパターンPkを、図36で示した従来のセンサで検出した場合との比較データを図8に示す。
位置合わせパターン検知センサ40を上述した構成とすることにより、2直線の直線性を表す近似直線の決定係数R2が限りなく1に近づくために、高精度な位置ずれ量検知が可能となることが判る。
Therefore, it is desirable to exclude the maximum value and the minimum value or data in the vicinity of the data point used for obtaining the approximate straight line in order to eliminate the influence of the inherent characteristic of the image forming apparatus as much as possible. Specifically, for example, only the data of (maximum value + minimum value) / 2 ± (maximum value-minimum value) × 0.4 is used for the calculation from the maximum value and the minimum value of the outputs of the plurality of patches. .
In order to show a clear effect of the alignment
With the structure described above the alignment
なおここでは、近似式の決定係数を同一条件下で比較するために、2直線の近似式は極値に対しX軸方向マイナス側のデータ全点、プラス側のデータ全点を使いR2を求めているが、先に述べた理由(ラインの太り又は細り)により、交点計算に極値データを使わないとすると、極小値の左側の直線はR2=0.9962は0.9989となり、右側の直線はR2=0.9901は0.9967となる。
このように、図10で示した200万画素CCD搭載のデジタルマイクロスコープによる観察結果から求めた2直線とほぼ同等の直線性(=決定係数R2がほぼ同等)が得られることが判った。
Note here, in order to compare the coefficient of determination of an approximate expression under the same conditions, the approximate expression is the X axis direction negative side of the data all points to the extreme values of the two straight lines, the R 2 using the positive side of the data all points However, if the extreme value data is not used for the intersection calculation due to the reason mentioned above (thickness or thinning of the line), the straight line on the left side of the minimum value is R 2 = 0.9996 becomes 0.9989, The straight line on the right side becomes 0.9967 when R 2 = 0.9901.
Thus, it was found that almost the same linearity (= coefficient of determination R 2 is substantially equal) and two straight lines obtained 2 million observation by a digital microscope of the pixel CCD mounting results shown in FIG. 10 is obtained.
上記のように位置合わせパターン検知センサ側の改良により直線性が改善され、また、交点計算に用いるデータ点から極値データを除外することにより更に直線性が改善されるので、その結果として直線近似式算出に使うデータ点数(すなわちパターン数)を各直線ともに最小で2点まで(全体のパッチ数は4つまで)減らせることができる。
従って、通常のプリント動作とは関係のない、すなわち、生産性に寄与しない位置ずれ調整動作の処理時間を大幅に短縮することが可能となる。
また、このようなセンサを用いた場合でも、高精度な位置ずれ量検知が可能となることから、従来のエッジ検出方式に対し約1/100の低サンプリング周波数によるサンプリングで十分な位置ずれ量検知が可能となる。
As described above, the linearity is improved by improving the alignment pattern detection sensor side, and the linearity is further improved by excluding extreme value data from the data points used for the intersection calculation. The number of data points (that is, the number of patterns) used for calculating the formula can be reduced to a minimum of two points for each straight line (the total number of patches is up to four).
Therefore, it is possible to greatly reduce the processing time of the misregistration adjustment operation that is not related to the normal printing operation, that is, does not contribute to productivity.
In addition, even when such a sensor is used, it is possible to detect the amount of misalignment with high accuracy. Therefore, sufficient amount of misregistration can be detected by sampling at a low sampling frequency of about 1/100 of the conventional edge detection method. Is possible.
上述した位置合わせパターン検知センサ40及び手法に基づく位置ずれ補正は、位置ずれ量補正手段によってなされる。この位置ずれ量補正手段46を図9に基づいて説明する。
位置合わせパターン検知センサ40a、40b、40cの発光部である発光ダイオード40Aは発光量制御部47により発光量を制御され、出力側であるフォトダイオード40Bはアンプ48、フィルタ49、A/D変換器50、FIFOメモリ51を介してI/Oポート54に接続されている。
位置合わせパターン検知センサ40a、40b、40cから得られた検知信号は、アンプ(AMP)48によって増幅され、フィルタ49を通過してA/D変換器50によってアナログデータからデジタルデータへと変換される。
データのサンプリングはサンプリング制御部52によって制御され、サンプリングされたデータはFIFOメモリ51に格納される。サンプリング制御部52、書込制御基板53はI/Oポート54に接続されている。
The positional deviation correction based on the alignment
The
Detection signals obtained from the alignment
Sampling of data is controlled by the
I/Oポート54、CPU55、ROM56、RAM57はデータバス58とアドレスバス59により接続されている。
ROM56には、位置合わせパターンPmの位置ずれ量を演算するためのプログラムを始め、各種のプログラムが格納されている。位置合わせパターンPmの位置ずれ量を演算するためのプログラムには、上述した交点計算に用いるデータ点から極値データ等を除外する等の条件が盛り込まれている。
アドレスバス59によって、ROMアドレス、RAMアドレス、各種入出力機器の指定を行っている。
CPU55は、位置合わせパターン検知センサ40a、40b、40cからからの検知信号を定められたタイミングでモニタし、位置合わせパターン検知センサ40a、40b、40cの発光ダイオード40Aの劣化等が起こっても確実に位置合わせパターンPmの検知が行えるように、発光ダイオード40Aの発光量を発光量制御部47によって制御し、フォトダイオード40Bからの受光信号の出力レベルが常に一定となるようにする。
The I /
The
The
The
また、CPU55は、位置合わせパターン(後述する副走査方向の位置ずれ検知を目的とした位置合わせパターンを含む)の検知結果から求めた補正量に基づき、主、副レジストの変更及び倍率誤差に基づき画周波数を変更するために書込制御基板53に対してその設定を行う。
書込制御基板53には、出力周波数を非常に細かく設定できるデバイス、例えばVCO(Voltage Controlled Oscillator)を利用したクロックジェネレータ等を、基準色を含め各色に対して備えている。この出力を画像クロックとして用いている。また、CPU55は、位置合わせパターンの検知結果から求めた補正量に基づき、光書き込みユニット16内の図示しないスキュー調整用のステッピングモータの制御も行っている。
位置合わせパターン検知センサ40a、40b、40cを除く上記各要素により位置ずれ量補正手段46が構成されている。位置ずれ量補正手段46は、カラープリンタのメインコントローラが兼ねることができる。
Further, the
The
The above-described elements other than the alignment
上記位置ずれ量補正手段46による位置ずれ調整動作は、(1)電源投入時、(2)光学系の温度変化が所定値(例えば5deg)以上あった場合、(3)ある一定枚数以上のプリントジョブがあったジョブ終了時のいずれかの条件に一致したときに実行される。
本実施形態では、位置合わせパターン検知センサ40のセンサ単体をできるだけ安価に構成したいという観点から、汎用のサイドビュータイプの素子を選定したが、受光面内の発光分布、又は受光感度分布をできるだけ均一にしたい場合、例えば、広面積のチップタイプのフラットレンズ素子を選定し、該チップタイプの素子の位置合わせパターンPm側の全面に平行光化機能を有するコリメートレンズを設けることにより、より広い範囲において高い線形性を得ることができる(第2の実施形態)。
上記第1の実施形態では、主走査方向の色ずれを検知するための位置合わせパターンについて述べたが、副走査方(転写ベルト18の進行方向と同方向)の色ずれを検知する場合には、図28に示すような位置合わせパターンPsが転写ベルト18上に、例えば図4で示した場合と同様の態様で形成される。
位置合わせパターンPsは位置合わせパターンPmと同様に、基準色である黒のライン像Bkと該基準色以外の色、例えばシアンのライン像Cとを重ねて形成された複数ラインを1つのパッチとし、2色のライン像の相対的位置関係を任意量ずつずらしたパッチを連続的に形成して構成されている。
The positional deviation adjustment operation by the positional deviation amount correction means 46 includes (1) when the power is turned on, (2) when the temperature change of the optical system is a predetermined value (for example, 5 deg) or more, and (3) a certain number of prints or more. Executed when a job matches one of the conditions at the end of the job.
In the present embodiment, a general-purpose side view type element is selected from the viewpoint of configuring the alignment
In the first embodiment, the alignment pattern for detecting color misregistration in the main scanning direction has been described. However, when color misregistration in the sub-scanning direction (the same direction as the moving direction of the transfer belt 18) is detected. 28, the alignment pattern Ps as shown in FIG. 28 is formed on the
Similar to the alignment pattern Pm, the alignment pattern Ps includes a plurality of lines formed by superimposing a black line image Bk as a reference color and a color other than the reference color, for example, a cyan line image C, as one patch. The patch is formed by continuously forming patches in which the relative positional relationship between the two color line images is shifted by an arbitrary amount.
本発明は、ビームスプリッタを用いることにより、光をP波、S波の成分に分解するような構成のセンサの受光面形状及びセンサのパターン走査方向の配置に対しても有効である(第3の実施形態)。
その一例を図29に基づいて説明する。本実施形態における位置合わせパターン検知手段としての位置合わせパターン検知センサ60は、1つの発光部としての発光ダイオード(以下、LEDという)61と、3つの受光部としてのフォトダイオード(以下、PDという)62、63、64と、2つの偏光ビームスプリッタ(以下、PBSという)65、66を有している。
The present invention is also effective for the shape of the light receiving surface of the sensor and the arrangement of the sensor in the pattern scanning direction so as to decompose light into P wave and S wave components by using a beam splitter (third). Embodiment).
One example will be described with reference to FIG. The alignment
LED61から放射された投光67の偏光状態はランダムであるが、PBS65によって、入射面に対して垂直方向に振動する光成分(S波光)と、入射面に対して平行方向に振動する光成分(P波光)とに分離される。S波光68はPBS65で反射してPD62に入射し、P波光69はPBS65を透過して転写ベルト18の位置合わせパターンに投光される。
位置合わせパターンから反射したP波光69は乱反射によって偏光状態がランダムになり、PBS66によってP波光70とS波光71に分離される。P波光70はPBS66を透過してPD63に入射し、S波光71はPBS66で反射してPD64に入射する。
本実施形態では、受光部としてのPD62、63、64は、拡散反射光ではなく拡散反射成分を受光する。
The polarization state of the
The P wave light 69 reflected from the alignment pattern has a random polarization state due to irregular reflection, and is separated into
In the present embodiment, the
上記各実施形態では、4連タンデム直接転写方式のカラー画像形成装置での適用例を示したが、図30に示すように、4連タンデム構成で中間転写体へ転写した後転写紙へ一括転写する方式のカラー画像形成装置においても同様に実施できる(第4の実施形態)。
本実施形態では上述した位置合わせパターンPm、Psが中間転写体としての中間転写ベルト2上に形成され、これを支持ローラ2Bの近傍に配置された位置合わせパターン検知センサ40により検知する。位置ずれ量補正手段は第1の実施形態と同様である。
In each of the above embodiments, an example of application in a four-tandem direct transfer type color image forming apparatus has been shown. However, as shown in FIG. 30, after transferring to an intermediate transfer body in a four-tandem tandem configuration, batch transfer to a transfer sheet The same can be applied to the color image forming apparatus of the method (fourth embodiment).
In the present embodiment, the alignment patterns Pm and Ps described above are formed on the
以下に、本実施形態における画像形成装置としてのタンデム型のカラー複写機の構成及び動作の概要を説明する。カラー複写機1は、装置本体中央部に位置する画像形成部1Aと、該画像形成部1Aの下方に位置する給紙部1Bと、画像形成部1Aの上方に位置する画像読取部1Cを有している。
画像形成部1Aには、水平方向に延びる転写面を有する転写体としての中間転写ベルト2が配置されており、該中間転写ベルト2の上面には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。すなわち、補色関係にある色のトナー(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)による像を担持可能な像担持体としての感光体3Y、3M、3C、3Bが中間転写ベルト2の転写面に沿って並置されている。
The outline of the configuration and operation of a tandem type color copying machine as an image forming apparatus according to this embodiment will be described below. The
An
各感光体3Y、3M、3C、3Bはそれぞれ同じ反時計回り方向に回転可能なドラムで構成されており、その周りには、回転過程において画像形成処理を実行する帯電手段としての帯電装置4、各感光体3Y、3M、3C、3B上に画像情報に基づいて電位VLの静電潜像を形成するための露光手段としての光書込装置5、各感光体3上の静電潜像を該静電潜像と同極性のトナーで現像する現像手段としての現像装置6、一次転写手段としての転写バイアスローラ7、印加電圧部材15、クリーニング装置8が配置されている。各符号に付記しているアルファベットは、感光体3と同様、トナーの色別に対応している。各現像装置6にはそれぞれのカラートナーが収容されている。
中間転写ベルト2は、複数のローラ2A〜2Cに掛け回されて感光体3Y、3M、3C、3Bとの対峙位置において同方向に移動可能な構成を備えている。転写面を支持するローラ2A、2Bとは別のローラ2Cは、中間転写ベルト2を挟んで2次転写装置9に対向している。図30の画像形成部1A中、符号10は中間転写ベルト2を対象としたクリーニング装置を示している。
Each of the photoconductors 3Y, 3M, 3C, and 3B is composed of a drum that can rotate in the same counterclockwise direction, and around the
The
感光体3Yの表面が帯電装置4Yにより一様に帯電され、画像読取部1Cからの画像情報に基づいて感光体3Y状に静電潜像が形成される。該静電潜像はイエローのトナーを収容した現像装置6Yによりトナー像として可視像化され、該トナー像は第1の転写工程として、中間転写ベルト2上に、転写バイアスローラ7Yに印加された電圧による電界で引き付けられて転写される。
印加電圧部材15Yは感光体3Yの回転方向における転写バイアスローラ7Yの上流側に設けられている。印加電圧部材15Yにより、中間転写ベルト2に感光体3Yの帯電極性と同極性で且つ絶対値がベタ時VLより大きい電圧を印加し、転写領域にトナー像が入る以前に感光体3Yから中間転写ベルト2へトナーが転写することを防止して、感光体3Yから中間転写ベルト2へのトナーの転写時のチリによる乱れを防止する。
The surface of the photoreceptor 3Y is uniformly charged by the charging device 4Y, and an electrostatic latent image is formed in the form of the photoreceptor 3Y based on image information from the image reading unit 1C. The electrostatic latent image is visualized as a toner image by a developing device 6Y containing yellow toner, and the toner image is applied to the transfer bias roller 7Y on the
The applied voltage member 15Y is provided on the upstream side of the transfer bias roller 7Y in the rotation direction of the photoreceptor 3Y. The applied voltage member 15Y applies a voltage to the
他の感光体3M、3C、3Bでもトナーの色が異なるだけで同様の画像形成がなされ、それぞれの色のトナー像が中間転写ベルト2上に順に転写されて重ね合わせられる。
転写後感光体3上に残留したトナーはクリーニング装置8により除去され、また、転写後図示しない除電ランプにより感光体3の電位が初期化され、次の作像工程に備えられる。
2次転写装置9は、帯電駆動ローラ9A及び従動ローラ9Bに掛け回されて中間転写ベルト2と同方向に移動する転写ベルト9Cを有している。転写ベルト9Cを帯電駆動ローラ9Aにより帯電させることで、中間転写ベルト2に重畳された多色画像あるいは担持されている単一色の画像を転写材としての用紙28に転写することができる。
The
The toner remaining on the
The secondary transfer device 9 includes a transfer belt 9 </ b> C that is wound around the charging drive roller 9 </ b> A and the driven roller 9 </ b> B and moves in the same direction as the
2次転写位置には給紙部1Bから用紙28が給送されるようになっている。給紙部1Bには用紙28が積載収容される複数の給紙カセット1B1と、給紙カセット1B1に収容された用紙28を最上のものから順に1枚ずつ分離して給紙する給紙コロ1B2と、搬送ローラ対1B3と、2次転写位置の上流に位置するレジストローラ対1B4等が設けられている。
給紙カセット1B1から給紙された用紙28は、レジストローラ対1B4で一旦停止され、斜めずれ等を修正された後、中間転写ベルト2上のトナー像の先端と搬送方向先端部の所定位置とが一致するタイイングでレジストローラ対1B4により2次転写位置に送られる。装置本体の右側には起倒可能に手差しトレイ29が設けられており、該手差しトレイ29に収容された用紙28は給紙コロ31により給送された給紙カセット1B1からの用紙搬送路と合流する搬送路によりレジストローラ対1B4に向けて送られる。
The
The
光書込装置5では、画像読取部1Cからの画像情報あるいは図示しないコンピュータから出力される画像情報により書き込み光が制御されて感光体3Y、3M、3C、3Bに対して画像情報に応じた書き込み光を出射して書き込み密度(=解像度)600dpiで静電潜像を形成するようになっている。
画像読取部1Cは、自動原稿給送装置1C1と、原稿載置台としてのコンタクトガラス80を有するスキャナ1C2等を有している。自動原稿給送装置1C1は、コンタクトガラス80上に繰り出される原稿を反転可能な構成を有し、原稿の表裏各面での走査が行えるようになっている。
光書込装置5により形成された感光体3上の静電潜像2成分(キャリアとトナー)現像装置6によって可視像処理され、中間転写ベルト2に1次転写される。中間転写ベルト2に対して各色毎のトナー像が重畳転写されると、2次転写装置9により用紙28上に一括して2次転写される。2次転写された用紙28は定着装置11へ送られ、ここで熱と圧力により未定着画像を定着される。2次転写後の中間転写ベルト2上の残留トナーは、クリーニング装置10により除去される。
In the
The image reading unit 1C includes an automatic document feeder 1C1, a scanner 1C2 having a
The visible image processing is performed by the electrostatic latent image two-component (carrier and toner) developing
定着装置11を通過した用紙28は、定着装置11の下流側に設けられた搬送路切り換え爪12により、排紙トレイ27に向けた搬送路と反転搬送路RPとに選択的に案内される。排紙トレイ27に向けて搬送された場合には、排紙ローラ対32により排紙トレイ27上に排出され、スタックされる。反転搬送路RPへ案内された場合には反転装置38により反転され、再度レジストローラ対1B4に向けて送られる。
The
以上の構成により、カラー複写機1では、コンタクトガラス80上に載置された原稿を露光走査することにより、あるいはコンピュータからの画像情報により、一様に帯電された感光体3に対して静電潜像が形成され、該静電潜像が現像装置6によって可視像処理された後、トナー像が中間転写ベルト2に1次転写される。
中間転写ベルト2に転写されたトナー像は、単一画像の場合にはそのまま給紙部1Bから繰り出された用紙28に転写される。多色画像の場合には1次転写が繰り返されることにより重畳された後、用紙28に一括して2次転写される。
2次転写後の用紙28は定着装置11により未定着画像を定着された後、排紙トレイ27に排出され、あるいは反転されて両面画像形成のために再度レジストローラ対1B4に向けて送られる。
With the above configuration, in the
In the case of a single image, the toner image transferred to the
After the secondary transfer, the
また、1つ感光体ドラムとリボルバー方式の現像装置を用いて各色のトナー像を形成し、各トナー像を中間転写体に重ね合わせ転写した後、シート状記録媒体としての転写紙上に一括転写する方式のカラー画像形成装置においても同様に実施することができる(第5の実施形態)。その一例を図31に示す。
本実施形態では、上述した位置合わせパターンPm、Psが中間転写体としての中間転写ベルト426上に形成され、これを駆動ローラ444の近傍に配置された位置合わせパターン検知センサ40により検知する。位置ずれ量補正手段は第1の実施形態と同様である。
Further, each color toner image is formed using one photosensitive drum and a revolver type developing device, and each toner image is transferred onto an intermediate transfer member, and then transferred onto a transfer sheet as a sheet-like recording medium. The same can be applied to the color image forming apparatus of the type (fifth embodiment). An example is shown in FIG.
In the present embodiment, the above-described alignment patterns Pm and Ps are formed on an
以下に、本実施形態における画像形成装置としてのカラー複写機の構成の概要を説明する。
カラー複写機において、露光手段としての書き込み光学ユニット400は、カラースキャナ200からのカラー画像データを光信号に変換して原稿画像に対応した光書き込みを行い、像担持体である感光体ドラム402上に静電潜像を形成する。
該書き込み光学ユニット400は、レーザーダイオード404、ポリゴンミラー406とその回転用モータ408、f/θレンズ410や反射ミラー412等により構成されている。
感光体ドラム402は、矢印で示すように反時計回りの向きに回転され、その周囲には、感光体クリーニングユニット414、除電ランプ416、電位センサ420、回転式現像装置422のうちの選択された現像器、現像濃度パターン検知器424、中間転写体としての中間転写ベルト426等が配置されている。
The outline of the configuration of a color copying machine as an image forming apparatus in the present embodiment will be described below.
In a color copying machine, a writing
The writing
The
回転式現像装置422は、ブラック用現像器428、シアン用現像器430、マゼンタ用現像器432、イエロー用現像器434と、各現像器を回転させる図示しない回転駆動部を有している。各現像器は、上記実施形態で示した現像装置4と同様の構成を有している。磁性キャリアの条件や仕様等も同様である。
待機状態では、回転式現像装置422は、ブラック現像の位置にセットされており、コピー動作が開始されると、カラースキャナ200で所定のタイミングからブラック画像のデータの読み取りがスタートし、この画像データに基づいてレーザ光による光書き込み・静電潜像(ブラック潜像)の形成が始まる。
The
In the standby state, the
このブラック潜像の先端部から現像するために、ブラック用現像器428の現像位置に潜像先端部が到達する前に、現像スリーブを回転開始してブラック潜像をブラックトナーで現像する。感光体ドラム402にはマイナス極性のトナーが作像される。
そして、以後、ブラック潜像領域の現像動作を続けるが、潜像後端部がブラック現像位置を通過した時点で、速やかにブラックのための現像位置から次の色の現像位置まで、回転式現像装置422が回転する。当該動作は、少なくとも、次の画像データによる潜像先端部が到達する前に完了させる。
像形成サイクルが開始されると、まず、感光体ドラム402は矢印で示すように反時計回りの向きに、中間転写ベルト426は時計回りの向きに、図示しない駆動モータによって回転させられる。中間転写ベルト426の回転に伴って、ブラックトナー像形成、シアントナー像形成、マゼンタトナー像形成、イエロートナー像形成が行われ、最終的にブラック(Bk)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の順に、中間転写ベルト426上に重ねられ(1次転写)、トナー像が形成される。
In order to develop from the leading edge of the black latent image, before the leading edge of the latent image reaches the developing position of the black developing
Thereafter, the development operation of the black latent image area is continued, but when the trailing edge of the latent image passes the black development position, the rotary development is quickly performed from the development position for black to the development position for the next color. The
When the image forming cycle is started, first, the
中間転写ベルト426は、感光体ドラム402に対向する1次転写電極ローラ450、駆動ローラ444、2次転写ローラ454に対向する2次転写対向ローラ446、中間転写ベルト426の表面を清掃するクリーニング手段452に対向するクリーニング対向ローラ448Aの各支持部材間に張架されており、図示しない駆動モータにより駆動制御されるようになっている。
感光体ドラム402に順次形成されるブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各トナー像が中間転写ベルト426上で正確に順次位置合わせされ、これによって4色重ねのベルト転写画像が形成される。このベルト転写画像は2次転写対向ローラ446により用紙に一括転写される。
The
The black, cyan, magenta, and yellow toner images sequentially formed on the
給紙バンク456内の各記録紙カセット458、460、462には装置本体内のカセット464に収容された用紙のサイズとは異なる各種サイズの用紙が収容されており、これらのうち、指定されたサイズ紙の収容カセットから、該指定された用紙が給紙コロ466によってレジストローラ対470方向に給紙・搬送される。図31において、符号468はOHP用紙や厚紙等のための手差し給紙トレイを示す。
像形成が開始される時期に、用紙は上記いずれかのカセットの給紙口から給送され、レジストローラ対470のニップ部で待機する。そして、2次転写対向ローラ446に中間転写ベルト426上のトナー像の先端がさしかかるときに、丁度用紙先端がこの像先端に一致するようにレジストローラ対470が駆動され、用紙と像のレジスト合わせが行われる。
Each of the
At the time when image formation is started, the paper is fed from the paper feed port of one of the above cassettes and waits at the nip portion of the
このようにして、用紙が中間転写ベルト426と重ねられて、トナーと同極性の電圧が印加される2次転写対向ローラ446の下を通過する。このとき、トナー画像が用紙に転写される。続いて、用紙は除電され、中間転写ベルト426から剥離して紙搬送ベルト472に移る。
中間転写ベルト426から4色重ねトナー像を一括転写された用紙は、紙搬送ベルト472によりベルト定着方式の定着装置470へ搬送され、この定着装置470で熱と圧力によりトナー像を定着される。定着を終えた用紙は排出ローラ対480で機外へ排出され、図示しないトレイにスタックされる。これにより、フルカラーコピーが得られる。
In this manner, the sheet is overlapped with the
The sheet onto which the four-color superimposed toner images have been collectively transferred from the
本発明における上述した位置合わせパターン検知センサは、2色の重ね合わせパッチを複数形成することにより構成される位置合わせパターンを検出することにより、位置ずれ量を検知、補正を行う画像形成装置であれば、どれでも適用できるために、インクジェット装置の位置ずれ検知センサとしても適用可能である(第6の実施形態)。
その一例を図32乃至図34に基づいて説明する。
The above-described alignment pattern detection sensor according to the present invention is an image forming apparatus that detects and corrects a misregistration amount by detecting an alignment pattern configured by forming a plurality of two-color superposed patches. Since any of them can be applied, it can also be applied as a positional deviation detection sensor of an ink jet apparatus (sixth embodiment).
One example will be described with reference to FIGS.
まず、図32に基づいて画像形成装置としてのインクジェット記録装置500の概略構成及び印字機能を説明する。インクジェット記録装置500は、装置本体501の内部に、主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載したインクジェットヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへのインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部502等を有している。
装置本体501の下方部にはシート状記録媒体としての用紙503を積載収容可能な給紙カセット504が設けられており、該給紙カセット504は前方側(図中左側)から装置本体501に対して着脱自在に設けられている。
装置本体501の前面には手差しトレイ505が開閉自在に設けられており、給紙カセット504又は手差しトレイ505から給紙される用紙503を搬送して印字機構部502により所定の画像を記録した後、装置本体501の後面側に設けられた排紙トレイ506に排紙するようになっている。装置本体501の上面は上カバー507が開閉自在に設けられている。
First, a schematic configuration and printing function of an ink
A
A
印字機構部502では、図示しない左右の側板間に支持された主ガイドロッド508と従ガイドロッド509によりキャリッジ510が主走査方向(紙面垂直方向)に摺動自在に保持されており、該キャリッジ510の下面側には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴を吐出するノズルを有するインクジェットヘッドからなる記録ヘッド511が設けられている。キャリッジ510の上側には記録ヘッド511に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ512が交換可能に設けられている。
記録ヘッド511としては、各色のインク滴を吐出する複数個のヘッドを主走査方向に並べて配置したもの、あるいは各色のインク滴を吐出するノズルを有する1個のヘッドを用いたものでもよい。
In the
The recording head 511 may be a recording head in which a plurality of heads that discharge ink droplets of each color are arranged in the main scanning direction, or a head that has a nozzle that discharges ink droplets of each color.
記録ヘッド511の下方には、該記録ヘッド511による印写位置に対して用紙503を副走査方向に搬送するために、搬送ローラ513と従動ローラ514の間に用紙503を静電吸着して搬送する搬送ベルト515が掛け回されている。搬送ベルト515は中間ローラ516によってテンションを付与されている。
搬送ベルト515を挟んで搬送ローラ513と対向する位置には、搬送ベルト515を帯電させるためのバイアスローラ517が配設されている。搬送ベルト515の平面起点部付近には、用紙503を搬送ベルト515側に押し付ける押さえローラ518が配設されている。ここで、搬送ベルト515の平面起点部とは、搬送ベルト515の記録ヘッド511側で該記録ヘッド511と平行になる部分の用紙搬送方向上流側、具体的には搬送ローラ513から搬送ベルト5151が離れる部分を意味している。
Below the recording head 511, the
A bias roller 517 for charging the
給紙カセット504に収容された用紙503は、給紙コロ519及びフリクションパッド520により最上のものから順に1枚ずつ分離され、湾曲したガイド部材521によりバイアスローラ517と搬送ベルト515のニップ部に向けて搬送される。
搬送ベルト515の用紙搬送方向下流側上方には、用紙503に形成される位置合わせパターンPmを検知する位置合わせパターン検知センサ40が設けられている。位置ずれ量補正手段は第1の実施形態と同様である。
図33は搬送ベルト515周辺の拡大図であるが、図32で示した押さえローラ518に代えて板状の抑え部材522を設けてもよい。
図34に示すように、位置合わせパターンが形成される転写体としての用紙503上に例えば図35で示した位置合わせパターンPkが形成され、これを位置合わせパターン検知センサ40で検知して色ずれを補正する。
The
An alignment
FIG. 33 is an enlarged view of the periphery of the
As shown in FIG. 34, for example, the alignment pattern Pk shown in FIG. 35 is formed on a
Pm、Ps 位置合わせパターン
40、60 位置合わせパターン検知手段としての位置合わせパターン検知センサ
40A 発光部としての発光ダイオード
40B 受光部としてのフォトダイオード
46 位置ずれ量補正手段
Bk 黒のライン像
Pm,
Claims (1)
上記2直線の交点の算出に、上記極値又は極値近傍におけるデータ点を計算に使わないことを特徴とする色ずれ補正方法。 Based on the output signal from the alignment pattern detection means for an arbitrary shift amount of the line image other than the reference color with respect to the reference color line image of the alignment pattern, it is formed on both sides with respect to the extreme value of the output signal by the positional deviation amount correction means. In the color misregistration correction method for correcting the misregistration by calculating the misregistration amount and the direction of the color other than the reference color with respect to the reference color by calculating the intersection of the two straight lines,
A color misregistration correction method, wherein the data point at or near the extreme value is not used for calculation of the intersection of the two straight lines.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006313225A JP2007079605A (en) | 2006-11-20 | 2006-11-20 | Alignment pattern detection sensor, image forming apparatus, color shift detection method, and color shift correction method |
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