JP2010211118A - Image detecting device and image forming apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To highly accurately detect a speed of a moving medium for forming an image and to detect and correct the position shift and image density of respective colors of the formed image. <P>SOLUTION: Laser light is obliquely applied from a first light source 51 to the moving medium 53 through a collimating lens 52 and a speckle pattern of the reflected light is picked up by a first area sensor 56. A speed change is detected by the speckle pattern. Further, an image pattern is formed from reflected light 5 obtained by illumination from a second light source 61 to the moving medium 53 on a second area sensor 66 through a second imaging lens 64. Each color image pattern of a rectangular shape on the moving medium 53, which is formed on the second area sensor 66, is photoelectrically converted as an optical image, edge positions of both major sides of the image pattern are detected while setting a threshold and the center of the edge positions is set as a forming position. Based on a forming position of a leading color, time up to a forming position of each color toner is measured to obtain a position shift. Simultaneously, a reflection factor of the image pattern is detected while setting a threshold to obtain image density. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザ走査による書き込み、あるいはインクジェット方式による書き込みによるデジタル複写機、プリンタ、ファクシミリ等の多色画像を取り扱う装置に関し、特に中間転写ベルトや搬送ベルトの速度検出を行うとともに、形成された画像パターンの位置ずれ、あるいは画像濃度の検出も行う画像検出装置と、その画像検出装置を備えた中間転写方式、あるいは直接転写方式の画像形成装置に関するものである。   The present invention relates to an apparatus for handling multicolor images such as digital copying machines, printers, facsimiles, and the like by writing by laser scanning or writing by an ink jet method, and in particular, by detecting the speed of an intermediate transfer belt and a conveyance belt and forming the formed image. The present invention relates to an image detection apparatus that also detects pattern displacement or image density, and an intermediate transfer type or direct transfer type image forming apparatus including the image detection apparatus.

近年のカラー画像形成装置においては、高速化への要求に応えるため、4色(ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー)のトナーに対応した感光体(像担持体)を4つ並列に並べた、いわゆるタンデム方式が主流になってきている。このようなタンデム方式では、各感光体上に現像された各色トナー画像を、最終的に紙等の記録媒体(定型の用紙、葉書、厚紙、連帳紙、OHPシート等)上で重ね合わせる必要があるが、重ね合わせの方式として、記録媒体上で直接重ね合わせる直接転写方式と、中間転写ベルトを用いて、中間転写ベルト上で各色トナー画像を重ね合わせ、記録媒体に一括して転写する中間転写ベルト方式の2方式がある。そして、直接転写方式では紙等の記録媒体を送る搬送ベルトを、中間転写ベルト方式では中間転写ベルトを高精度で駆動しなければ、色ずれが発生してしまう。   In recent color image forming apparatuses, four photoconductors (image carriers) corresponding to toners of four colors (black, cyan, magenta, yellow) are arranged in parallel to meet the demand for higher speed. Tandem systems are becoming mainstream. In such a tandem system, each color toner image developed on each photoconductor needs to be finally superimposed on a recording medium such as paper (standard paper, postcard, cardboard, continuous paper, OHP sheet, etc.). There are two methods of superimposing: direct transfer method that directly superimposes on the recording medium and intermediate image that uses the intermediate transfer belt to superimpose the color toner images on the intermediate transfer belt and transfer them to the recording medium all at once. There are two transfer belt methods. If the conveyance belt for feeding a recording medium such as paper is not driven in the direct transfer method and the intermediate transfer belt is driven with high accuracy in the intermediate transfer belt method, color misregistration occurs.

このような課題に対応し、中間転写ベルトを高精度で駆動するために、例えば特許文献1に記載されている、ベルトに直接マークを形成し、そのマークを読み取ることでベルトの速度変動を検出し、それを駆動モータにフィードバックして高精度駆動を実現する方法が知られている。また、特許文献2には、観測対象物からのレーザ光のスペックルを2次元イメージセンサで検出し、駆動制御を行うことで、高精度な紙搬送を行う実施例が開示されている。   In response to such problems, in order to drive the intermediate transfer belt with high accuracy, for example, as disclosed in Patent Document 1, a mark is directly formed on the belt, and the belt speed fluctuation is detected by reading the mark. A method for realizing high-precision driving by feeding it back to a drive motor is known. Patent Document 2 discloses an embodiment in which high-precision paper conveyance is performed by detecting speckles of laser light from an observation object with a two-dimensional image sensor and performing drive control.

一方、このような画像形成装置により形成される画像は「トナー画像」であるが、よく知られているように、良好な画像を得るためには、静電潜像の現像に供給されるトナー量が適正でなければならない。静電潜像が現像される現像部へ供給されるトナー量の多寡を「トナー濃度」と呼ぶことにする。トナー濃度が低すぎるときは、静電潜像に十分な量のトナーが供給されず、得られるトナー画像は画像濃度の不十分な画像となってしまう。また、トナー濃度が高すぎるときは、トナー画像の画像濃度分布が「高濃度側」に偏り、やはり見づらいトナー画像となってしまう。このように、適正なトナー画像が形成されるためには、トナー濃度が適正な範囲になければならない。   On the other hand, an image formed by such an image forming apparatus is a “toner image”. As is well known, in order to obtain a good image, toner supplied to the development of an electrostatic latent image is used. The amount must be appropriate. The amount of toner supplied to the developing unit where the electrostatic latent image is developed is referred to as “toner density”. When the toner density is too low, a sufficient amount of toner is not supplied to the electrostatic latent image, and the resulting toner image is an image with insufficient image density. On the other hand, when the toner density is too high, the image density distribution of the toner image is biased toward “high density side”, and the toner image is also difficult to see. Thus, in order to form an appropriate toner image, the toner density must be in an appropriate range.

これに対応して、トナー濃度を適正な範囲に制御するため、従来からトナー濃度検出用のトナーパターンを形成し、これに検出光を照射して反射光の変化を検出する方法が広く行われている。トナーパターンに検出光を照射し、反射光を受光する光学装置は「反射型光学センサ」と呼ばれる。反射型光学センサは古くから種々のものが提案されている。(特許文献3〜6参照)これら従来から知られた反射型光学センサは、1〜3個の発光部(LED)と反射光を受光するための1〜2個の受光部(フォトダイオード、あるいはフォトトランジスタ)から構成されている。   Correspondingly, in order to control the toner density within an appropriate range, a method for detecting a change in reflected light by forming a toner pattern for detecting a toner density and irradiating it with detection light has been widely used. ing. An optical device that irradiates a toner pattern with detection light and receives reflected light is called a “reflective optical sensor”. Various reflective optical sensors have been proposed for a long time. (Refer to Patent Documents 3 to 6) These conventionally known reflection-type optical sensors include 1 to 3 light emitting units (LEDs) and 1 to 2 light receiving units (photodiodes or light receiving units) for receiving reflected light. Phototransistor).

前述した高精度な紙搬送の駆動制御を行うため、例えば特許文献1に記載の従来技術では、中間転写ベルトに直接マークを形成するために非常に手間がかかっているため、量産性が悪く、大きなコストアップの要因となっていた。また、これとは別に、トナー濃度検出を行うために、トナー支持体の反射特性とトナーパターンの反射特性の差を複数の発光アレイと受光アレイによって行われていた。このように、画像形成に係る搬送速度変動の検出と、画像濃度の検出を同時に行う方法の開示はない。   In order to perform the above-described high-precision paper conveyance drive control, for example, in the conventional technique described in Patent Document 1, since it takes a lot of time to directly form a mark on the intermediate transfer belt, mass productivity is poor. It became a factor of big cost increase. Apart from this, in order to detect the toner density, the difference between the reflection characteristic of the toner support and the reflection characteristic of the toner pattern is performed by a plurality of light emitting arrays and light receiving arrays. As described above, there is no disclosure of a method for simultaneously detecting the conveyance speed variation and the image density detection related to image formation.

本発明は、画像形成装置における移動媒体(中間転写ベルト、搬送ベルト、あるいは紙等の記録媒体)の速度変動を高精度に検出するとともに、画像濃度の検出も行って、形成された画像の各色の位置ずれを補正し、かつ画像の階調を補正することができる画像検出装置および画像形成装置の提供を目的とする。   The present invention detects a change in speed of a moving medium (an intermediate transfer belt, a conveyance belt, or a recording medium such as paper) in an image forming apparatus with high accuracy and also detects an image density so that each color of a formed image is detected. An object of the present invention is to provide an image detection apparatus and an image forming apparatus capable of correcting the positional deviation of the image and correcting the gradation of the image.

前記の目的を達成するために、本発明の請求項1に係る画像検出装置は、可干渉光を発する第1光源と、非干渉光を発する第2光源と、画像パターンが形成される移動媒体と、1次元もしくは2次元受光面を有する受光素子アレイと、移動媒体からの反射光を受光素子アレイに結像する結像手段とを有する画像検出装置において、第1光源が照射した移動媒体からの反射光を第1の結像手段を介して第1の受光素子アレイ上に結像し、移動媒体の移動に伴い時間的に異なる複数の画像信号を取得して、複数の画像信号の時間的に異なった2つの画像信号間で相互相関演算を行い、相互相関演算の相関ピークの生じる位置のずれを求めることで移動媒体の移動速度を検出する第1検出手段と、第2光源が照射した移動媒体からの反射光を第2の結像手段を介して第2の受光素子アレイ上に結像し、移動媒体の移動に伴い時間的に異なる画像信号を取得して、第2光源の照射により取得した画像信号の画像パターンから画像パターンの位置ずれ、および/または画像濃度を検出する第2検出手段とを備え、第1検出手段の処理と、第2検出手段の処理は異なる時間領域で行われることを特徴とする。   In order to achieve the above object, an image detection apparatus according to claim 1 of the present invention includes a first light source that emits coherent light, a second light source that emits non-interfering light, and a moving medium on which an image pattern is formed. And a light-receiving element array having a one-dimensional or two-dimensional light-receiving surface, and an imaging unit that forms an image of reflected light from the moving medium on the light-receiving element array. Are reflected on the first light receiving element array via the first imaging means, and a plurality of image signals that are different in time are acquired along with the movement of the moving medium. First detection means for detecting a moving speed of a moving medium by performing a cross-correlation calculation between two different image signals and obtaining a shift of a position where a correlation peak of the cross-correlation calculation occurs, and a second light source irradiates Reflected light from the moving medium An image pattern is formed from the image pattern of the image signal obtained by irradiation with the second light source by forming an image on the second light receiving element array via the image means, acquiring temporally different image signals as the moving medium moves. And a second detection means for detecting the image density, and the processing of the first detection means and the processing of the second detection means are performed in different time regions.

この構成によって、移動媒体の速度変動を簡便かつ高精度に検出でき、さらに移動媒体上に形成された各色画像パターンの位置ずれ、画像パターンの画像濃度の検出も行うことができる。   With this configuration, it is possible to easily and accurately detect the speed fluctuation of the moving medium, and it is also possible to detect the positional deviation of each color image pattern formed on the moving medium and the image density of the image pattern.

また、請求項2に記載した画像検出装置は、可干渉光を発する第1光源と、非干渉光を発する第2光源と、画像パターンが形成される移動媒体と、1次元もしくは2次元受光面を有する受光素子アレイと、移動媒体からの反射光を受光素子アレイに結像する結像手段とを有する画像検出装置において、第1光源の照射による移動媒体からの反射光、および第2光源の照射による移動媒体からの反射光のそれぞれを共通に1組配置した結像手段を介して受光素子アレイ上に結像し、移動媒体の移動速度を検出する第1検出手段の処理と、移動媒体の画像パターンの位置ずれ、および/または画像濃度を検出する第2検出手段の処理は異なる時間領域で行われることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, there is provided an image detection apparatus including a first light source that emits coherent light, a second light source that emits non-interfering light, a moving medium on which an image pattern is formed, and a one-dimensional or two-dimensional light receiving surface. And an imaging means for forming an image of the reflected light from the moving medium on the light receiving element array, the reflected light from the moving medium by the irradiation of the first light source, and the second light source Processing of the first detection means for forming an image on the light receiving element array via the imaging means in which one set of each of the reflected light from the moving medium due to irradiation is arranged, and detecting the moving speed of the moving medium; The processing of the second detecting means for detecting the positional deviation of the image pattern and / or the image density is performed in different time regions.

この構成よって、前記の効果に加え、さらに画像検出装置の簡易化、小型化、および低コスト化ができる。   With this configuration, in addition to the above effects, the image detection apparatus can be further simplified, reduced in size, and reduced in cost.

また、請求項3に記載した発明は、請求項1,2の画像検出装置において、第1検出手段の処理に用いる第1光源が照射する時間と、第2検出手段の処理に用いる第2光源が照射する時間とは、受光素子アレイのフレーム読み出し時間に同期し、第1光源および第2光源の照射する時間が、1フレームを読み出すフレーム読み出し時間の間隔より短い間隔であることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the image detection apparatus according to the first or second aspect, the time that the first light source used for processing of the first detecting means irradiates and the second light source used for processing of the second detecting means. The irradiation time of the first light source and the second light source is synchronized with the frame reading time of the light receiving element array and is shorter than the frame reading time interval for reading one frame. .

この構成によって、前記の効果に加え、高精度な速度変動、および画像パターンの位置ずれ検出ができる。   With this configuration, in addition to the effects described above, highly accurate speed fluctuations and image pattern misregistration can be detected.

また、請求項4に記載した発明は、請求項1〜3の画像検出装置において、第2検出手段における移動媒体上に形成された画像パターンの位置ずれは、第1検出手段が検出した移動媒体の移動速度の値と、第2光源の照射により移動媒体の反射光を結像した受光素子アレイ上の画像パターンの結像位置とを基に検出することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the image detection apparatus according to any one of the first to third aspects, the displacement of the image pattern formed on the moving medium in the second detecting unit is detected by the first detecting unit. , And the imaging position of the image pattern on the light receiving element array on which the reflected light of the moving medium is imaged by irradiation of the second light source.

この構成によって、移動媒体のリアルタイムな速度変動も反映した高精度な画像パターンの位置ずれ量の検出ができる。   With this configuration, it is possible to detect the displacement amount of the image pattern with high accuracy reflecting the real-time speed fluctuation of the moving medium.

また、請求項5に記載した画像形成装置は、複数の像担持体と、複数の像担持体上に光ビームを走査して静電潜像を形成する光走査装置と、光走査装置が複数の像担持体上に形成した静電潜像を各色トナーで顕像化する現像手段と、複数の像担持体に対向配置した移動可能な中間転写ベルトと、像担持体上に顕像化された各色トナー画像を中間転写ベルトに転写する第1の転写手段と、中間転写ベルト上に重ね合わせて転写した各色トナー画像をシート状の記録媒体にさらに転写する第2の転写手段と、記録媒体に転写した各色トナー画像を定着する定着手段とを備え、多色またはカラー画像を形成する画像形成装置において、請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像検出装置を設け、中間転写ベルトの移動速度の検出と、中間転写ベルト上の各色トナー画像の位置ずれ、および/または画像濃度を検出することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, an image forming apparatus includes a plurality of image carriers, a light scanning device that scans a light beam on the plurality of image carriers to form an electrostatic latent image, and a plurality of light scanning devices. Development means for visualizing the electrostatic latent image formed on the image carrier with each color toner, a movable intermediate transfer belt disposed opposite to the plurality of image carriers, and the image formed on the image carrier. A first transfer means for transferring the respective color toner images to the intermediate transfer belt, a second transfer means for further transferring the respective color toner images transferred on the intermediate transfer belt onto the sheet-like recording medium, and a recording medium 5. An image forming apparatus for forming a multicolor or color image, the image detecting apparatus according to any one of claims 1 to 4 being provided, and an intermediate transfer belt. Detecting moving speed and intermediate transfer belt And detecting the positional deviation, and / or image density of each color toner image.

この構成によって、中間転写ベルトの速度変動と、中間転写ベルト上のトナー画像パターンの位置ずれ、および画像濃度を検出することが可能な画像形成装置を提供できる。   With this configuration, it is possible to provide an image forming apparatus capable of detecting the speed fluctuation of the intermediate transfer belt, the positional deviation of the toner image pattern on the intermediate transfer belt, and the image density.

また、請求項6に記載した画像形成装置は、複数の像担持体と、複数の像担持体上に光ビームを走査して静電潜像を形成する光走査装置と、光走査装置が複数の像担持体上に形成した静電潜像を各色トナーで顕像化する現像手段と、複数の像担持体に対向配置したシート状の記録媒体を搬送する搬送転写ベルトと、搬送転写ベルトが搬送する記録媒体上に顕像化された各色トナー画像を重ね合わせて直接転写する転写手段と、記録媒体に転写した各色トナー画像を定着する定着手段とを備え、多色またはカラー画像を形成する画像形成装置において、請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像検出装置を設け、搬送転写ベルトの移動速度の検出と、搬送転写ベルトが搬送する記録媒体上の各色トナー画像の位置ずれ、および/または画像濃度を検出することを特徴とする。   The image forming apparatus described in claim 6 includes a plurality of image carriers, a light scanning device that scans a light beam on the plurality of image carriers to form an electrostatic latent image, and a plurality of light scanning devices. A developing unit that visualizes the electrostatic latent image formed on the image carrier with each color toner, a conveyance transfer belt that conveys a sheet-like recording medium disposed opposite to the plurality of image carriers, and a conveyance transfer belt. The image forming apparatus includes a transfer unit that superimposes and directly transfers each color toner image visualized on a recording medium to be conveyed, and a fixing unit that fixes each color toner image transferred to the recording medium, thereby forming a multicolor or color image. 5. An image forming apparatus according to claim 1, wherein the image detecting device according to any one of claims 1 to 4 is provided to detect a moving speed of the transport transfer belt and to shift a position of each color toner image on a recording medium transported by the transport transfer belt. And / or image density And detecting.

この構成によって、紙等の移動媒体を搬送する搬送転写ベルトの速度変動、移動媒体上に形成されたトナー画像パターンの位置ずれ、および画像濃度を検出することが可能な画像形成装置を提供できる。   With this configuration, it is possible to provide an image forming apparatus capable of detecting the speed fluctuation of the transport transfer belt that transports a moving medium such as paper, the positional deviation of the toner image pattern formed on the moving medium, and the image density.

また、請求項7に記載した発明は、請求項5,6の画像形成装置において、光走査装置の光ビームによる書込開始位置を補正する書き込み開始位置補正手段と、中間転写ベルトまたは搬送転写ベルトの送り駆動の速度を補正するベルト速度補正手段とのいずれか一方あるいは両方を設け、画像検出装置の検出に基づいた補正をすることを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the fifth or sixth aspect, a writing start position correcting means for correcting a writing start position by the light beam of the optical scanning device, and an intermediate transfer belt or a transfer transfer belt One or both of belt speed correction means for correcting the speed of the feed driving is provided, and correction is performed based on detection by the image detection apparatus.

この構成によって、画像検出装置で検出した結果を用いて、移動媒体の速度変動の補正に加え、形成された各色画像の位置ずれを検出補正して、色ずれを大きく低減した高画質な画像を得ることができる。   With this configuration, using the result detected by the image detection device, in addition to correcting the speed fluctuation of the moving medium, the positional deviation of each formed color image is detected and corrected, and a high-quality image with greatly reduced color deviation is obtained. Obtainable.

また、請求項8に記載した発明は、請求項5〜7の画像形成装置において、画像形成する画像濃度を補正する手段をさらに設け、画像検出装置の検出に基づいた補正をすることを特徴とする。   According to an eighth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the fifth to seventh aspects, a means for correcting the image density for image formation is further provided, and correction is performed based on detection by the image detection apparatus. To do.

この構成によって、画像検出装置で検出した結果を用いて、画像濃度を補正して、画像階調が適正補正された高画質な画像を得ることができる。   With this configuration, it is possible to obtain a high-quality image in which the image gradation is appropriately corrected by correcting the image density using the result detected by the image detection device.

本発明によれば、移動媒体の速度変動を簡便かつ高精度に検出し、さらに移動媒体上に形成された各色画像パターンの位置ずれ、画像パターンの画像濃度の検出を行って、移動媒体の速度変動の補正に加え、形成された各色画像の位置ずれを検出補正して、さらに画像濃度を補正して、色ずれを大きく低減し画像階調も適正補正された高画質な画像を得ることができるという効果を奏する。   According to the present invention, the speed of the moving medium is detected by detecting the speed fluctuation of the moving medium easily and with high accuracy, and further detecting the positional deviation of each color image pattern formed on the moving medium and the image density of the image pattern. In addition to correction of fluctuations, it is possible to detect and correct misregistration of each formed color image, further correct the image density, and obtain a high-quality image in which the color misregistration is greatly reduced and the image gradation is also corrected appropriately. There is an effect that can be done.

本発明の実施形態における中間転写方式の画像形成装置の概略構成を示す図1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an intermediate transfer type image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. 本実施形態における直接転写方式の画像形成装置の概略構成を示す図1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a direct transfer type image forming apparatus according to an exemplary embodiment. 本実施形態における画像形成装置に展開した光走査装置の一例を示す概略構成図Schematic configuration diagram showing an example of an optical scanning device developed in the image forming apparatus according to the present embodiment 本実施形態における実施例1の画像検出装置の構成例を示す図The figure which shows the structural example of the image detection apparatus of Example 1 in this embodiment. 本実施例1のトナー画像パターンの位置ずれを検出するトナーパターンの形状例を示す図FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the shape of a toner pattern for detecting a positional deviation of the toner image pattern according to the first exemplary embodiment. 本実施例1のエリアセンサに結像された(a)はトナーパターン像、(b)はA画素行の画像信号を示す図(A) formed on the area sensor of the first embodiment is a toner pattern image, and (b) is an image signal of the A pixel row. 本実施例1のトナーパターンの画像濃度検出する(a)はトナー階調パターン、(b)はx方向にプロットした画像反射率、(c)は画像濃度を示す模式図Detecting the image density of the toner pattern of the first embodiment (a) is a toner gradation pattern, (b) is an image reflectance plotted in the x direction, and (c) is a schematic diagram showing the image density. 本実施形態における実施例2の画像検出装置の構成例を示す図The figure which shows the structural example of the image detection apparatus of Example 2 in this embodiment. 本実施形態における実施例3の画像検出装置の構成例を示す図The figure which shows the structural example of the image detection apparatus of Example 3 in this embodiment. 本実施例3の画像検出装置の検出動作のタイミングチャートTiming chart of detection operation of image detection apparatus of embodiment 3 本実施例3のエリアセンサに結像された(a)はトナーパターン像、(b)はA画素行の画像信号を示す図(A) formed on the area sensor of the third embodiment is a toner pattern image, and (b) is an image signal of an A pixel row. 本実施例3の画像検出装置の別の検出動作のタイミングチャートTiming chart of another detection operation of the image detection apparatus according to the third embodiment.

以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は本発明の実施形態における中間転写方式の画像形成装置の概略構成を示す図であり、また、図2は直接転写方式の画像形成装置の概略構成を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an intermediate transfer type image forming apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a direct transfer type image forming apparatus.

図1に示すように中間転写方式の画像形成装置は、カラー画像に対応し、複数の感光体ドラムを備えるタンデムカラー機であって、このタンデムカラー機は、ブラック(K)用の感光体ドラムK1、帯電器K2、現像器K4、クリーニング手段K5、および転写用帯電手段K6と、シアン(C)用の感光体ドラムC1、帯電器C2、現像器C4、クリーニング手段C5、および転写用帯電手段C6と、マゼンタ(M)用の感光体ドラムM1、帯電器M2、現像器M4、クリーニング手段M5、および転写用帯電手段M6と、イエロー(Y)用の感光体ドラムY1、帯電器Y2、現像器Y4、クリーニング手段Y5、および転写用帯電手段Y6と、光走査装置20と、中間転写ベルト105と、定着手段30、転写ローラ40、搬送ベルト41などを備えている。   As shown in FIG. 1, an intermediate transfer type image forming apparatus is a tandem color machine that supports a color image and includes a plurality of photosensitive drums. The tandem color machine is a photosensitive drum for black (K). K1, charging unit K2, developing unit K4, cleaning unit K5, transfer charging unit K6, cyan (C) photosensitive drum C1, charging unit C2, developing unit C4, cleaning unit C5, and transfer charging unit C6, photosensitive drum M1 for magenta (M), charger M2, developing device M4, cleaning means M5, charging means M6 for transfer, photosensitive drum Y1 for yellow (Y), charger Y2, development Y4, cleaning means Y5, transfer charging means Y6, optical scanning device 20, intermediate transfer belt 105, fixing means 30, transfer roller 40, transport belt 41 It has a etc..

光走査装置20は、ブラック用の発光部、シアン用の発光部、マゼンタ用の発光部、イエロー用の発光部を備えている。そして、ブラック用の発光部からの光はブラック用の走査光学系を介して感光体ドラムK1に照射され、シアン用の発光部からの光はシアン用の走査光学系を介して感光体ドラムC1に照射され、マゼンタ用の発光部からの光はマゼンタ用の走査光学系を介して感光体ドラムM1に照射され、イエロー用の発光部からの光はイエロー用の走査光学系を介して感光体ドラムY1に照射されるようになっている。なお、色毎に光走査装置20を備えていても良い。   The optical scanning device 20 includes a light emitting unit for black, a light emitting unit for cyan, a light emitting unit for magenta, and a light emitting unit for yellow. The light from the black light emitting unit is irradiated to the photosensitive drum K1 via the black scanning optical system, and the light from the cyan light emitting unit is irradiated to the photosensitive drum C1 through the cyan scanning optical system. The light from the light emitting unit for magenta is irradiated to the photosensitive drum M1 through the scanning optical system for magenta, and the light from the light emitting unit for yellow is irradiated to the photosensitive member through the scanning optical system for yellow. The drum Y1 is irradiated. An optical scanning device 20 may be provided for each color.

各感光体ドラム1は、図1中の矢印の方向に回転し、回転順にそれぞれ帯電器2、現像器4、転写用帯電器6、クリーニング手段5が配置されている。各帯電器2は、対応する感光体ドラム1の表面を均一に帯電する。この帯電器2によって帯電された感光体ドラム1表面に光走査装置20により光が照射され、感光体ドラム1に静電潜像が形成されるようになっている。そして、対応する現像器4により感光体ドラム1表面に各色のトナー像が形成される。さらに、対応する転写用帯電器6により、中間転写ベルト105に各色のトナー像が順次転写され、最終的に転写ローラ40により、中間転写ベルト105から紙媒体に転写された後、搬送ベルト41で搬送されて定着手段30で紙媒体に画像が定着される。   Each photosensitive drum 1 rotates in the direction of the arrow in FIG. 1, and a charger 2, a developing device 4, a transfer charger 6, and a cleaning unit 5 are arranged in the order of rotation. Each charger 2 uniformly charges the surface of the corresponding photosensitive drum 1. The surface of the photosensitive drum 1 charged by the charger 2 is irradiated with light by the optical scanning device 20 so that an electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 1. Then, the corresponding developing device 4 forms a toner image of each color on the surface of the photosensitive drum 1. Further, the toner images of the respective colors are sequentially transferred onto the intermediate transfer belt 105 by the corresponding transfer charger 6, and finally transferred onto the paper medium from the intermediate transfer belt 105 by the transfer roller 40, and then on the transport belt 41. Then, the image is fixed on the paper medium by the fixing unit 30.

また、図2に示す直接転写方式の画像形成装置においても、略同様の処理により、各帯電器2によって感光体ドラム1の表面を均一に帯電され、感光体ドラム1表面に光走査装置20からの光照射で、静電潜像が形成される。そして、対応する現像器4により感光体ドラム1表面に各色のトナー像が形成される。さらに、対応する転写用帯電器6により、搬送転写ベルト106上を搬送される紙媒体に各色のトナー像が順次転写され、最終的に定着手段30で紙媒体に画像が定着される。   In the direct transfer type image forming apparatus shown in FIG. 2, the surface of the photosensitive drum 1 is uniformly charged by each charger 2 by substantially the same processing, and the surface of the photosensitive drum 1 is applied to the surface of the photosensitive drum 1 from the optical scanning device 20. An electrostatic latent image is formed by the light irradiation. Then, the corresponding developing device 4 forms a toner image of each color on the surface of the photosensitive drum 1. Further, the corresponding transfer charger 6 sequentially transfers the toner images of the respective colors onto the paper medium conveyed on the conveyance transfer belt 106, and finally the image is fixed on the paper medium by the fixing unit 30.

ここで、図1,図2に示すような構成の画像形成装置において、中間転写方式のときは中間転写ベルト105を、直接転写方式のときは搬送転写ベルト106を高精度で駆動しなければ色ずれが発生してしまう。ベルトの高精度駆動のためには、全ての構成部品を高精度で作る方法も考えられるが、構成部品が多く、コストの面からも現実的には実現が困難である。   Here, in the image forming apparatus having the configuration shown in FIGS. 1 and 2, the intermediate transfer belt 105 is not driven with high accuracy in the case of the intermediate transfer method, and the conveyance transfer belt 106 is not driven with high accuracy in the case of the direct transfer method. Deviation occurs. In order to drive the belt with high accuracy, a method of making all the components with high accuracy is conceivable, but there are many components and it is difficult to realize from the viewpoint of cost.

そこで、ベルトの速度変動を検出する検出手段を設け、その検出結果をベルトの駆動モータにフィードバックする方法が考えられる。このベルトの速度変動を検出するための検出手段として、前述の特許文献1では、ベルトに直接マークを形成する方法が行われていたが、このようなベルトに直接加工を行うことは難しく、また加工に時間を要することから量産性が悪く、大きなコストアップの要因でもあった。   In view of this, it is conceivable to provide a detecting means for detecting the belt speed fluctuation and feed back the detection result to the belt driving motor. As a detecting means for detecting the speed fluctuation of the belt, in the above-mentioned Patent Document 1, a method of directly forming a mark on the belt is performed. However, it is difficult to directly process such a belt, Since it takes time to process, mass productivity is poor, which is also a factor of significant cost increase.

本発明は、ベルトを直接加工することなく、簡便にベルト等の移動媒体の速度変動を検出し、かつベルト上に形成されたトナー画像パターンの位置ずれや画像濃度も同時に検出できるようにした画像検出装置を提供するものである。   The present invention is an image in which a speed change of a moving medium such as a belt can be easily detected without directly processing the belt, and a positional deviation and an image density of a toner image pattern formed on the belt can be simultaneously detected. A detection device is provided.

図3は画像形成装置に展開した光走査装置の一例を示す概略構成図である。図3を参照しながら光走査装置20について説明する。図3に示すように、4つの感光体ドラム301,302,303,304(図1または図2の感光体1(K,C,M,Y)に相当する)を転写ベルト400(図1の中間転写ベルト105または図2の搬送転写ベルト106に相当する)の移動方向に沿って配列し、順次異なる色のトナー像を転写することでカラー画像を形成する画像形成装置において、各光走査装置を一体的に構成し単一の光偏向器(例えばポリゴンミラー)1050で全ての光ビームを走査する。ポリゴンミラー1050は6面とし、2段の構造としている。   FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an optical scanning device developed in the image forming apparatus. The optical scanning device 20 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, four photosensitive drums 301, 302, 303, and 304 (corresponding to the photosensitive members 1 (K, C, M, and Y) in FIG. 1 or 2) are transferred to a transfer belt 400 (in FIG. 1). In the image forming apparatus for forming a color image by sequentially transferring toner images of different colors, the optical scanning devices are arranged along the moving direction of the intermediate transfer belt 105 or the transfer transfer belt 106 in FIG. Are integrally formed, and all light beams are scanned by a single optical deflector (for example, a polygon mirror) 1050. The polygon mirror 1050 has six surfaces and a two-stage structure.

より具体的に述べると、光走査装置20は、光源ユニット1001と、光源ユニット1001からの光ビームを偏向し走査する単一のポリゴンミラー1050と、ポリゴンミラー1050により走査された光ビームを感光体ドラム302の被走査面に結像する走査レンズ1061とを有しており、ここではポリゴンミラー1050に対して対向する方向に2ステーション分ずつ走査している。また、図3では、説明の簡略化のため、他の感光体ドラム301,303,304を走査するための3つの光源ユニットや走査レンズ以降の光学系は省略し、1ステーション分のみを図示している。   More specifically, the optical scanning device 20 includes a light source unit 1001, a single polygon mirror 1050 that deflects and scans a light beam from the light source unit 1001, and a light beam scanned by the polygon mirror 1050 as a photosensitive member. A scanning lens 1061 that forms an image on the surface to be scanned of the drum 302 is included, and here, scanning is performed for two stations in a direction facing the polygon mirror 1050. In FIG. 3, for simplification of explanation, three light source units for scanning the other photosensitive drums 301, 303, and 304 and the optical system after the scanning lens are omitted, and only one station is illustrated. ing.

光源ユニット1001には、光源(例えば、半導体レーザ(LD)、LDアレイ等)、カップリングレンズ、アパーチャが搭載されている。光源ユニット1001の図示しない光源から射出された光束は、図示しないカップリングレンズによって略平行光化もしくは略発散光束化もしくは略収束光束化され、その後、図示しないアパーチャにより所望の光束幅に切り取られ、線像形成レンズ(例えばシリンドリカルレンズ)1041により、ポリゴンミラー1050近傍で副走査方向に一度集光され、走査レンズ1061からなる走査光学系により像面(被走査面)2001上にビームスポットを形成する。   The light source unit 1001 includes a light source (for example, a semiconductor laser (LD), an LD array, etc.), a coupling lens, and an aperture. A light beam emitted from a light source (not shown) of the light source unit 1001 is converted into a substantially parallel light, a substantially divergent light beam, or a substantially convergent light beam by a coupling lens (not shown), and then cut into a desired light beam width by an aperture (not shown). A line image forming lens (for example, a cylindrical lens) 1041 is once condensed in the sub-scanning direction in the vicinity of the polygon mirror 1050, and a beam spot is formed on the image plane (scanned surface) 2001 by the scanning optical system including the scanning lens 1061. .

このように、通常の光走査装置では、ポリゴンミラー1050のミラー間の面倒れによる光学特性の劣化を低減するため、ポリゴンミラー近傍で一度副走査方向に集光する面倒れ補正光学系が採用されている。走査レンズは樹脂製であり、回折格子を1つまたは複数を光学面上に形成しても良い。通常は、光偏向手段と像面の間に折り返しミラー1111,1121が挿入され、光路が折りたたまれる。また、走査光学系は1枚の走査レンズで構成される例を示したが、2枚もしくはそれ以上の走査レンズを用いても良い。ここで、光走査装置による書き込み開始位置を補正する書き込み開始位置補正手段(例えば液晶偏向素子)は、光源ユニット1001のカップリングレンズとシリンドリカルレンズ(線像形成レンズ1041)の間に設けるのが良い。   As described above, the normal optical scanning apparatus employs a surface tilt correction optical system that once collects light in the sub-scanning direction in the vicinity of the polygon mirror in order to reduce deterioration of optical characteristics due to surface tilt between the mirrors of the polygon mirror 1050. ing. The scanning lens is made of resin, and one or more diffraction gratings may be formed on the optical surface. Normally, folding mirrors 1111 and 1121 are inserted between the light deflection means and the image plane, and the optical path is folded. Moreover, although the scanning optical system has been shown as an example constituted by a single scanning lens, two or more scanning lenses may be used. Here, writing start position correcting means (for example, a liquid crystal deflecting element) for correcting the writing start position by the optical scanning device is preferably provided between the coupling lens of the light source unit 1001 and the cylindrical lens (line image forming lens 1041). .

図4は本実施形態における実施例1の画像検出装置の基本的な構成例を示す図である。画像検出装置は第1検出手段として移動媒体の移動速度の検出と、それと平行し第2検出手段として、移動媒体上に形成されたトナー画像パターンの形成位置ずれ、および画像濃度も検出する機能を持っている。   FIG. 4 is a diagram illustrating a basic configuration example of the image detection apparatus according to the first embodiment of the present embodiment. The image detection apparatus has a function of detecting the moving speed of the moving medium as the first detecting means, and detecting the formation position deviation of the toner image pattern formed on the moving medium and the image density as the second detecting means in parallel therewith. have.

図4に示すように、速度検出に関しては、移動媒体(中間転写ベルトや搬送転写ベルト等の無端ベルト状部材、またはドラム状部材、または紙などの記録媒体)53の速度や速度変動を検出するものであり、可干渉光であるレーザ光を発する第1光源51と、第1光源51から出射されたレーザ光を略平行光にするコリメートレンズ52と、1次元もしくは2次元画像を取得可能な受光素子アレイからなる第1エリアセンサ56と、移動媒体53と第1エリアセンサ56の間に設けられた第1結像レンズ54および開口絞り55を有している。   As shown in FIG. 4, with respect to speed detection, the speed and speed fluctuation of a moving medium 53 (endless belt-like member such as an intermediate transfer belt or a conveyance transfer belt, or a drum-like member, or a recording medium such as paper) 53 are detected. A first light source 51 that emits laser light that is coherent light, a collimator lens 52 that makes the laser light emitted from the first light source 51 substantially parallel, and a one-dimensional or two-dimensional image can be acquired. A first area sensor 56 composed of a light receiving element array, a first imaging lens 54 and an aperture stop 55 provided between the moving medium 53 and the first area sensor 56 are provided.

そして、第1光源51から出射され、コリメートレンズ52で略平行光にされたレーザ光を移動媒体53に対して斜めから照射し、移動媒体53の移動平面に対し垂直方向から1次元もしくは2次元の第1エリアセンサ56で撮像する。移動媒体53は表面もしくは内部に光拡散性を有する部材であり、レーザ光を照射すると、図4に示す分布の拡散反射光57を反射する。   Then, the laser beam emitted from the first light source 51 and made substantially parallel light by the collimator lens 52 is irradiated obliquely onto the moving medium 53, and is one-dimensional or two-dimensional from the direction perpendicular to the moving plane of the moving medium 53. The first area sensor 56 takes an image. The moving medium 53 is a member having light diffusibility on the surface or inside thereof, and when irradiated with laser light, reflects the diffuse reflected light 57 having the distribution shown in FIG.

本実施例1の画像検出装置においては、光源としてもうひとつ、発光ダイオード(LED)などの非干渉光を発する第2光源61と、1次元もしくは2次元画像を取得可能な受光素子アレイの第2エリアセンサ66と、移動媒体53と第2エリアセンサ66の間に設けられた第2結像レンズ64を有している。   In the image detection apparatus according to the first embodiment, another second light source 61 that emits non-interference light such as a light emitting diode (LED) as a light source, and a second light receiving element array that can acquire a one-dimensional or two-dimensional image. An area sensor 66 and a second imaging lens 64 provided between the moving medium 53 and the second area sensor 66 are provided.

拡散反射光57の一部を第1結像レンズ54に取り込んで、第1エリアセンサ56に結像すると、拡散レーザ光によるスペックルパターンと呼ばれるランダムな画像パターンが得られる。   When a part of the diffusely reflected light 57 is taken into the first imaging lens 54 and imaged on the first area sensor 56, a random image pattern called a speckle pattern by the diffused laser light is obtained.

このスペックルパターンは、移動媒体53の表面もしくは内部の微細ランダムな凹凸形状に対応したパターンであり、レーザ光のランダムな干渉により形成される。そのため、移動媒体53が移動すると、そのスペックルパターンも移動する。スペックルパターンの特徴として、撮像位置がレンズの光軸方向に前後してもスペックルパターンが失われることがないため、非常に安定に移動媒体53の表面もしくは内部の凹凸形状に対応した画像パターンを得ることができる。そのため、通常は第1エリアセンサ56と移動媒体53間のレンズは必要ではない。しかし、何らかの外乱により、移動媒体53が移動平面に対して傾きが発生してしまったとき、第1エリアセンサ56上でスペックルパターンが変化してしまい、後述する速度変化を検出する際に検出誤差が発生してしまう。   This speckle pattern is a pattern corresponding to a fine random uneven shape on the surface or inside of the moving medium 53, and is formed by random interference of laser light. Therefore, when the moving medium 53 moves, the speckle pattern also moves. As a characteristic of the speckle pattern, the speckle pattern is not lost even when the imaging position is moved back and forth in the optical axis direction of the lens. Therefore, the image pattern corresponding to the uneven shape on the surface or inside of the moving medium 53 is very stable. Can be obtained. Therefore, a lens between the first area sensor 56 and the moving medium 53 is usually not necessary. However, when the moving medium 53 is tilted with respect to the moving plane due to some disturbance, the speckle pattern changes on the first area sensor 56 and is detected when a speed change described later is detected. An error will occur.

そこで、前記の問題を回避するために、第1エリアセンサ56と移動媒体53の間に第1結像レンズ54を配置して、移動媒体53と第1エリアセンサ56が結像の共役関係になるように設定することが望ましい。このことにより、移動媒体53が移動平面に対して傾きが発生してしまっても、第1エリアセンサ56上でスペックルパターンの変化を小さくすることができ、速度検出誤差を小さく抑えることができる。   Therefore, in order to avoid the above problem, the first imaging lens 54 is disposed between the first area sensor 56 and the moving medium 53 so that the moving medium 53 and the first area sensor 56 have a conjugate relationship of imaging. It is desirable to set so that As a result, even if the moving medium 53 is tilted with respect to the moving plane, the change in the speckle pattern on the first area sensor 56 can be reduced, and the speed detection error can be reduced. .

なお、第1結像レンズ54は、移動媒体53と第1エリアセンサ56が結像の共役関係になるように設定することが望ましいが、必ずしもこれに限定されず、結像の共役関係からずらしても、移動媒体53の傾きによるスペックルパターンの変化量の低減効果はある。したがって、移動媒体53に発生する傾きがそれほど大きくなければ、共役関係からずらしても、実用上十分な速度検出誤差に抑えることが可能である。   The first imaging lens 54 is preferably set so that the moving medium 53 and the first area sensor 56 have an imaging conjugate relationship, but the first imaging lens 54 is not necessarily limited to this and is shifted from the imaging conjugate relationship. However, there is an effect of reducing the change amount of the speckle pattern due to the inclination of the moving medium 53. Therefore, if the inclination generated in the moving medium 53 is not so large, even if it is shifted from the conjugate relationship, it can be suppressed to a practically sufficient speed detection error.

さらに、第1結像レンズ54は、移動媒体53を第1エリアセンサ56上に縮小結像する結像倍率で用いることが望ましい。そうすることで、移動媒体53上の広い範囲を第1エリアセンサ56上で縮小することができ、第1エリアセンサ56を小型化することができる。また縮小光学系とすることで、移動媒体53の移動速度が速いときでも、第1エリアセンサ56上でのスペックルパターンの移動速度は小さくすることができる。第1エリアセンサ56上の移動速度が小さいと、スペックルパターンを取得する時間間隔を長くすることができ、その結果演算処理の時間を稼ぐことができて移動媒体53の高速移動にも対処できるようになる、また電子回路の処理速度を低減することができ、低消費電力化、低コスト化が実現できる。   Further, it is desirable that the first imaging lens 54 is used at an imaging magnification for reducing and imaging the moving medium 53 on the first area sensor 56. By doing so, a wide range on the moving medium 53 can be reduced on the first area sensor 56, and the first area sensor 56 can be reduced in size. Further, by using the reduction optical system, the moving speed of the speckle pattern on the first area sensor 56 can be reduced even when the moving speed of the moving medium 53 is high. If the moving speed on the first area sensor 56 is low, the time interval for acquiring the speckle pattern can be lengthened. As a result, it is possible to increase the time for calculation processing and cope with high-speed movement of the moving medium 53. In addition, the processing speed of the electronic circuit can be reduced, and low power consumption and low cost can be realized.

なお、本実施例1では、コリメートレンズ52でレーザ光を略平行光にして移動媒体53を照明したが、これに限定されず、コリメートレンズの配置により、レーザ光を集束光、あるいは発散光にして移動媒体53を照明しても良い。   In the first embodiment, the collimating lens 52 illuminates the moving medium 53 with the laser light being substantially parallel light. However, the present invention is not limited to this, and the laser light is focused or diverged depending on the arrangement of the collimating lens. The moving medium 53 may be illuminated.

また、図4に示す開口絞り55は、第1エリアセンサ56上におけるスペックルパターンの最小径の大きさに大きく影響する。スペックルパターンの検出時、第1エリアセンサ56上のスペックルパターンの最小径は、第1エリアセンサ56の1画素の大きさに対して適切な大きさにすることが望ましい。第1エリアセンサ56上のスペックルパターンの最小径は光源波長に正比例し、第1結像レンズ54の瞳径を見込む角度に逆比例する。開口絞り55により第1結像レンズ54の瞳径を最適化させて、スペックルパターンの最小径を第1エリアセンサ56の1画素の大きさと適正化させる。   The aperture stop 55 shown in FIG. 4 greatly affects the size of the minimum diameter of the speckle pattern on the first area sensor 56. At the time of detecting the speckle pattern, it is desirable that the minimum diameter of the speckle pattern on the first area sensor 56 is an appropriate size with respect to the size of one pixel of the first area sensor 56. The minimum diameter of the speckle pattern on the first area sensor 56 is directly proportional to the light source wavelength and inversely proportional to the angle at which the pupil diameter of the first imaging lens 54 is expected. The pupil diameter of the first imaging lens 54 is optimized by the aperture stop 55, and the minimum diameter of the speckle pattern is optimized with the size of one pixel of the first area sensor 56.

第1エリアセンサ56で取得した1次元もしくは2次元画像から移動媒体53の速度を検出するためには、時間間隔τで取得した2つのスペックル画像間の相互相関関数を演算して、その相互相関のピークの生じる位置から時間間隔τのときのスペックルパターンの位置ずれ量Δを求める。   In order to detect the velocity of the moving medium 53 from the one-dimensional or two-dimensional image acquired by the first area sensor 56, the cross-correlation function between the two speckle images acquired at the time interval τ is calculated and the mutual correlation function is calculated. A speckle pattern positional deviation amount Δ at a time interval τ is obtained from a position where a correlation peak occurs.

以上の時間間隔τ、およびピーク位置ずれ量Δより、移動媒体53の移動速度vは、(数1)として求められる。   From the above time interval τ and the peak position deviation amount Δ, the moving speed v of the moving medium 53 is obtained as (Equation 1).

Figure 2010211118
ここで、Kは比例定数であり、レーザ光源やレンズの位置等の光学配置から決まり、このKは予め求めておく必要がある。
Figure 2010211118
Here, K is a proportional constant, which is determined from the optical arrangement such as the position of the laser light source and the lens, and this K needs to be obtained in advance.

前記した2つのスペックル画像間の相互相関関数の演算は(数2)により行う。   The calculation of the cross-correlation function between the two speckle images is performed according to (Equation 2).

Figure 2010211118
ここで、2つのスペックル画像をf1、f2とする。またフーリエ変換をF[ ]、逆フーリエ変換をF−1[ ]、記号★は相互相関演算を表し、*は位相共役を表す。
Figure 2010211118
Here, let two speckle images be f1 and f2. The Fourier transform is F [], the inverse Fourier transform is F -1 [], the symbol ★ indicates a cross-correlation operation, and * indicates a phase conjugate.

f1★f2は相互相関演算後の画像データであり、f1、f2が2次元画像であれば2次元、f1、f2が1次元画像であれば1次元のデータである。f1★f2の画像データにおいて、最も急峻なピーク(相関ピーク)強度の位置が2つのスペックル画像間の位置ずれ量を表している。したがって、最も急峻なピークを探すことによって、2つのスペックル画像間の移動量を算出できる。 f1 * f2 * is image data after the cross-correlation calculation, and is two-dimensional if f1 and f2 are two-dimensional images, and one-dimensional data if f1 and f2 are one-dimensional images. In the image data of f1 * f2 * , the position of the steepest peak (correlation peak) intensity represents the amount of displacement between the two speckle images. Therefore, the amount of movement between two speckle images can be calculated by searching for the steepest peak.

以上の相互相関演算の方法は、高速フーリエ変換が利用できるため、比較的少ない演算量で、かつ高精度にスペックルパターン間の位置ずれ量Δを検出できる。よって、位置ずれ量Δと2つのスペックル画像間の時間差τがわかったので、移動媒体53の移動速度vを算出することができる。   Since the above-described cross-correlation calculation method can use fast Fourier transform, the amount of positional deviation Δ between speckle patterns can be detected with a relatively small amount of calculation and with high accuracy. Therefore, since the positional deviation amount Δ and the time difference τ between the two speckle images are known, the moving speed v of the moving medium 53 can be calculated.

また、非干渉光による移動媒体53上に形成された画像パターンの形成位置ずれ、および画像濃度を検出する方法について説明する。非干渉光を発する第2光源61の出射光は移動媒体53を照明し、移動媒体53で拡散反射した拡散反射光57は、第2結像レンズ64により1次元または2次元の第2エリアセンサ66に結像される。このとき、移動媒体53と第2エリアセンサ66は結像の共役関係となっている。このことにより移動媒体53上に形成された画像パターンは1次元または2次元の第2エリアセンサ66で光学像として光電変換される。   In addition, a method for detecting the formation position shift of the image pattern formed on the moving medium 53 by non-interfering light and the image density will be described. The light emitted from the second light source 61 that emits non-interfering light illuminates the moving medium 53, and the diffusely reflected light 57 diffusely reflected by the moving medium 53 is converted into a one-dimensional or two-dimensional second area sensor by the second imaging lens 64. 66 is imaged. At this time, the moving medium 53 and the second area sensor 66 have a conjugate relationship of image formation. As a result, the image pattern formed on the moving medium 53 is photoelectrically converted as an optical image by the one-dimensional or two-dimensional second area sensor 66.

なお、図4において移動媒体53の移動は、移動方向58に示す方向、すなわち紙面に垂直方向である場合を示している。しかし、本発明はこれに限定されず、移動媒体53が面内の任意の方向に移動する場合にも同様に適用できる。   In FIG. 4, the movement of the moving medium 53 is shown in the direction indicated by the moving direction 58, that is, the direction perpendicular to the paper surface. However, the present invention is not limited to this, and can be similarly applied to the case where the moving medium 53 moves in any direction in the plane.

また、図5に移動媒体上に形成されたトナー画像パターンの形成位置ずれを検出するトナーパターンの形状例を示す。x方向に移動する移動媒体上に4色のトナーパターン群が形成されている。図5中のx方向、y方向は画像形成装置の主走査方向がy方向、副走査方向がx方向に対応している。4色のトナーパターンとは、それぞれシアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、ブラック(K)のトナーパターンである。   FIG. 5 shows an example of the shape of a toner pattern for detecting a deviation in the formation position of the toner image pattern formed on the moving medium. Four color toner pattern groups are formed on a moving medium that moves in the x direction. 5, the main scanning direction of the image forming apparatus corresponds to the y direction and the sub scanning direction corresponds to the x direction. The four-color toner patterns are cyan (C), magenta (M), yellow (Y), and black (K) toner patterns, respectively.

図5のトナーパターンA群は、長辺がy軸に平行に形成された矩形パターンであり、副走査方向のトナー形成位置ずれを検出するパターン群となる。トナーパターンB群は、長辺がy軸に対し45°方向に形成された矩形パターンであり、主走査方向のトナー形成位置ずれを検出するパターン群となる。   The toner pattern A group in FIG. 5 is a rectangular pattern having long sides formed in parallel to the y-axis, and is a pattern group for detecting a toner formation position shift in the sub-scanning direction. The toner pattern B group is a rectangular pattern whose long sides are formed in a 45 ° direction with respect to the y-axis, and is a pattern group for detecting a toner formation position shift in the main scanning direction.

以上のトナーパターンA群,B群を用いて、副走査および主走査方向のトナー形成位置ずれを検出するには次のようにする。これらトナーパターン群を非干渉光を発する第2光源61のLED光で照明する。図5で示した楕円状の光分布がそれである。照明するLED光は固定であるが移動媒体53の移動に伴い、順次位置ずれ検出パターンをLED光がスキャンしていくことになる。1次元もしくは2次元の第2エリアセンサ66に結像されたトナーパターン像は光電変換され、その光電変換信号から各色矩形トナーパターンの長辺両側のエッジ位置を、しきい値を設定して検出し、その両側エッジ位置からその中央を、各トナーの形成位置とする。   To detect the toner formation position deviation in the sub-scanning and main-scanning directions using the above toner patterns A and B, the following is performed. These toner pattern groups are illuminated with the LED light of the second light source 61 that emits non-interfering light. This is the elliptical light distribution shown in FIG. Although the LED light to illuminate is fixed, as the moving medium 53 moves, the LED light sequentially scans the positional deviation detection pattern. The toner pattern image formed on the one-dimensional or two-dimensional second area sensor 66 is photoelectrically converted, and the edge positions on both long sides of each color rectangular toner pattern are detected by setting a threshold value from the photoelectric conversion signal. Then, the center of each side edge position is defined as the toner formation position.

この点について詳述する。図4の画像検出装置では、移動媒体53を第2結像レンズ64で第2エリアセンサ66に結像している。そこで、移動媒体53上にトナーパターンを形成すると、そのパターンは第2結像レンズ64により第2エリアセンサ66上に結像される。   This point will be described in detail. In the image detection apparatus of FIG. 4, the moving medium 53 is imaged on the second area sensor 66 by the second imaging lens 64. Therefore, when a toner pattern is formed on the moving medium 53, the pattern is imaged on the second area sensor 66 by the second imaging lens 64.

図6(a)には第2エリアセンサ66上に結像されたトナーパターンの像を示す。画素が正方状に配列された2次元受光面の第2エリアセンサ66上に、移動媒体53上のLED光照明領域に対応した領域が結像され、その領域の中に移動媒体53上に形成されたトナーパターン像がある。第2エリアセンサ66の出力信号のうち、A画素行の画像信号を図6(b)に示す。これは、トナーパターン像の強度分布波形となっている。このトナーパターン像の画像信号から、適切に設定されたエッジ検出しきい値71を元にその前端、後端のエッジ位置72,73を検出し、このエッジ位置からトナーパターン中央位置74を特定して、トナーパターンの形成位置が特定できる。これにより図5に示したトナーパターン位置ずれ検出のためのトナー画像の位置を検出することができる。   FIG. 6A shows a toner pattern image formed on the second area sensor 66. An area corresponding to the LED light illumination area on the moving medium 53 is imaged on the second area sensor 66 of the two-dimensional light receiving surface in which pixels are arranged in a square shape, and formed on the moving medium 53 in the area. There is a toner pattern image. Among the output signals of the second area sensor 66, the image signal of the A pixel row is shown in FIG. This is an intensity distribution waveform of the toner pattern image. From the image signal of the toner pattern image, the front edge and rear edge positions 72 and 73 are detected based on the appropriately set edge detection threshold value 71, and the toner pattern center position 74 is specified from the edge positions. Thus, the formation position of the toner pattern can be specified. As a result, the position of the toner image for detecting the toner pattern position shift shown in FIG. 5 can be detected.

なお、図6ではA画素行1行の画像信号を元にトナーパターン像を抽出していたが、これに限定されず、複数行の画像信号を列方向に加算してトナーパターン像を抽出するようにしても良い。   In FIG. 6, the toner pattern image is extracted based on the image signal of the A pixel row, but the present invention is not limited to this. The toner pattern image is extracted by adding the image signals of a plurality of rows in the column direction. You may do it.

また、副走査方向の各色トナーパターンの形成位置ずれは、図5でいえば、先頭のシアントナー形成位置を基準に、各色トナーの形成位置までの時間を計測して求める。マゼンタトナーについては時間t1を、イエロートナーについては時間t2を、ブラックトナーについては時間t3がシアントナーに対しての形成位置となる。各時間が等差的であれば、各色のずれはないが、等差でない場合が形成位置ずれとなる。   In addition, in FIG. 5, the deviation of the formation position of each color toner pattern in the sub-scanning direction is obtained by measuring the time to the formation position of each color toner with reference to the leading cyan toner formation position. The time t1 for the magenta toner, the time t2 for the yellow toner, and the time t3 for the black toner are the formation positions for the cyan toner. If each time is equal, there is no color shift, but if it is not equal, it is a formation position shift.

一方、主走査方向の形成位置ずれは、トナーパターンA群とB群の同色同士の時間差で検出する。すなわち、シアントナーについては時間t4、マゼンタトナーについては時間t5、イエロートナーについては時間t6、ブラックトナーについては時間t7である。t4〜t7が同じであれば、各色とも主走査方向への形成位置ずれはないが、これが等しくないときには、各色で主走査方向に位置ずれが生じていることが検出できる。   On the other hand, the formation position deviation in the main scanning direction is detected by the time difference between the same colors of the toner patterns A and B. That is, time t4 for cyan toner, time t5 for magenta toner, time t6 for yellow toner, and time t7 for black toner. If t4 to t7 are the same, there is no displacement in the formation position in the main scanning direction for each color, but if this is not equal, it can be detected that there is a displacement in the main scanning direction for each color.

以上の方法によって、移動媒体上に形成されたトナーパターンの形成位置ずれを検出することができる。   By the above method, it is possible to detect the deviation of the formation position of the toner pattern formed on the moving medium.

図7は前記に加えて、移動媒体上のトナーパターンの画像濃度も検出する場合を示す図である。図7(a)では移動媒体である、例えばベルト基体上にトナー階調パターンが形成されている。ベルト基体上に図4の画像検出装置のLED照明光が入射しており、ベルト基体のx方向移動とともにLED照明光はトナー階調パターンをなぞっていく。LED照明光がトナー階調パターンをなぞっていったときの、光電変換信号をベルト基体のx方向に対してプロットした模式図を図7(b)に示す。   FIG. 7 is a diagram showing a case where the image density of the toner pattern on the moving medium is also detected in addition to the above. In FIG. 7A, a toner gradation pattern is formed on a moving medium, for example, a belt substrate. The LED illumination light of the image detection apparatus of FIG. 4 is incident on the belt substrate, and the LED illumination light traces the toner gradation pattern as the belt substrate moves in the x direction. FIG. 7B is a schematic diagram in which the photoelectric conversion signal is plotted with respect to the x direction of the belt substrate when the LED illumination light traces the toner gradation pattern.

図7(b)では階調のあるトナーパターンに対して、その反射率に比例したものとして光電変換信号がプロットされる。トナーパターンのないベルト基体の反射率の絶対値は既知であるので、図7(b)の縦軸の絶対値は反射率Rとして特定できる。反射率Rより、トナーパターンの画像濃度Dが、定義式「D=−logR」で算出できる。   In FIG. 7B, photoelectric conversion signals are plotted as being proportional to the reflectance of the toner pattern with gradation. Since the absolute value of the reflectance of the belt substrate without the toner pattern is known, the absolute value on the vertical axis in FIG. 7B can be specified as the reflectance R. From the reflectance R, the image density D of the toner pattern can be calculated by the definition formula “D = −logR”.

図7(c)は、図7(b)の反射率分布を定義式により画像濃度分布に変換したときの模式図である。図7(c)より、非干渉光であるLED光の照明、および結像により、移動媒体上のトナーパターンの画像濃度も検出する画像検出装置が提供できる。   FIG. 7C is a schematic diagram when the reflectance distribution of FIG. 7B is converted into an image density distribution by a definition formula. From FIG. 7C, it is possible to provide an image detection apparatus that also detects the image density of the toner pattern on the moving medium by illumination of LED light that is non-interference light and imaging.

ただし、本実施例1のように検出する被検出面が同一領域の場合、可干渉光によるスペックルパターンを用いた移動媒体の速度検出と、非干渉光による移動媒体上に形成された画像パターンの形成位置ずれ、および画像濃度検出を時間的に同時に行うことは互いにノイズとして影響するため好ましくない。これを回避するため、可干渉光によるスペックルパターンを用いた移動媒体の速度検出と、非干渉光による移動媒体上に形成された画像パターンの形成位置ずれ、および画像濃度検出を時間的に重ならない独立した時間領域で行うようにする。可干渉光を発する第1光源と非干渉光を発する第2光源は、各々独立して排他的に点灯させて、可干渉光と非干渉光が同時に被検出面に照射されないようにする。   However, when the detection surface to be detected is the same region as in the first embodiment, the speed detection of the moving medium using the speckle pattern by coherent light and the image pattern formed on the moving medium by non-interfering light It is not preferable to simultaneously detect the formation position shift and the image density detection because they affect each other as noise. In order to avoid this, the speed detection of the moving medium using the speckle pattern by coherent light, the misalignment of the image pattern formed on the moving medium by non-interfering light, and the image density detection are overlapped in time. Do this in an independent time domain. The first light source that emits coherent light and the second light source that emits non-interfering light are individually turned on exclusively so that the coherent light and non-interfering light are not simultaneously irradiated onto the detected surface.

図8は本実施形態における実施例2の画像検出装置であり、図4に示した第1エリアセンサ56と第2エリアセンサ66に対して、結像レンズを共通的に1個配置するように構成したものである。2つのエリアセンサに対して共通の結像レンズ44で結像させるため、移動媒体53上の被検出面の検出位置は、第1のエリアセンサ56に対してはa点、第2のエリアセンサ66に対してはb点を各センサに結像して検出するようにする。前記a点からは拡散反射光57−1が、b点からは拡散反射光57−2が生じ、これらを共通の結像レンズ44の入射瞳径で取り込んで、それぞれのエリアセンサに結像する。この場合、移動媒体53上の検出位置が異なっていても、その位置が予めわかっていれば、本発明の目的に対しては特に問題はない。この別の例に対しても画像検出装置の動作としては前述の図4に示した例と同様である。   FIG. 8 shows an image detection apparatus according to the second embodiment of the present embodiment, in which one imaging lens is arranged in common with respect to the first area sensor 56 and the second area sensor 66 shown in FIG. It is composed. In order to form an image with the common imaging lens 44 for the two area sensors, the detection position of the detection surface on the moving medium 53 is point a for the first area sensor 56, and the second area sensor. For point 66, point b is imaged on each sensor and detected. Diffuse reflected light 57-1 is generated from the point a, and diffuse reflected light 57-2 is generated from the point b. These are captured by the entrance pupil diameter of the common imaging lens 44 and imaged on the respective area sensors. . In this case, even if the detection position on the moving medium 53 is different, there is no particular problem for the purpose of the present invention as long as the position is known in advance. The operation of the image detection apparatus for this other example is the same as that shown in FIG.

図9は本実施形態における実施例3の画像検出装置を示す図である。本実施例3では、図4,図8の各実施例における可干渉光の第1光源51と非干渉光の第2光源61に対応した別々の第1,第2エリアセンサ56,66を1個の1次元もしくは2次元エリアセンサ46とし、共用化したものである。可干渉光を発する第1光源51と非干渉光を発する第2光源61を用いるのは、図4,図8の実施例1,2と同じであるが、両光源からの照明光が移動媒体53で拡散反射された反射光は共通の結像レンズ44、開口絞り45により、共通のエリアセンサ46に結像する。この構成により画像検出装置の全体の大きさが小型化でき、また部品点数削減による簡易化、低コスト化を計ることができる。   FIG. 9 is a diagram illustrating an image detection apparatus according to Example 3 of the present embodiment. In the third embodiment, separate first and second area sensors 56 and 66 corresponding to the first light source 51 for coherent light and the second light source 61 for non-interfering light in each of the embodiments shown in FIGS. A single one-dimensional or two-dimensional area sensor 46 is used in common. The first light source 51 that emits coherent light and the second light source 61 that emits non-interfering light are used in the same manner as in the first and second embodiments in FIGS. 4 and 8, but the illumination light from both light sources is a moving medium. The reflected light diffusely reflected by 53 is imaged on a common area sensor 46 by a common imaging lens 44 and an aperture stop 45. With this configuration, the overall size of the image detection apparatus can be reduced, and simplification and cost reduction can be achieved by reducing the number of parts.

ただし、このように結像系およびエリアセンサを共通化した場合も可干渉光によるスペックルパターンを用いた移動媒体53の速度検出と、非干渉光による移動媒体53上に形成された画像パターンの形成位置ずれ、および画像濃度検出を同時に行うことは困難となる。これを可能とするため、可干渉光によるスペックルパターンを用いた移動媒体53の速度検出と、非干渉光による移動媒体53上に形成された画像パターンの形成位置ずれ、および画像濃度検出を時間的に重ならない独立した時間領域で行うようにする。可干渉光を発する第1光源51と非干渉光を発する第2光源61は、各々独立して排他的に点灯させて、可干渉光によるスペックルパターンと非干渉光による画像パターンが同一のエリアセンサで重複して光電変換されないようにする必要がある。   However, even when the imaging system and the area sensor are shared in this way, the speed detection of the moving medium 53 using the speckle pattern by coherent light and the image pattern formed on the moving medium 53 by non-interfering light are used. It is difficult to simultaneously detect the formation position deviation and the image density detection. In order to make this possible, time detection of the speed of the moving medium 53 using the speckle pattern by coherent light, displacement of the formation position of the image pattern formed on the moving medium 53 by non-interfering light, and image density detection are timed. In independent time domains that do not overlap. The first light source 51 that emits coherent light and the second light source 61 that emits non-interfering light are independently turned on independently, and the speckle pattern by coherent light and the image pattern by non-interfering light are the same area. It is necessary to avoid redundant photoelectric conversion by sensors.

前述した各実施例の画像検出装置において、可干渉光を発する第1光源51と、非干渉光を発する第2光源61は間欠的に点灯されるが、その点灯タイミングは1次元もしくは2次元のエリアセンサ46の画像読み出しフレームの駆動タイミングと時間的に同期して点灯させる。特に、1フレーム当たり、1回の点灯を行うことが望ましい。これは移動媒体53の移動で、エリアセンサ上の結像パターンは時々刻々移動しており、1フレーム当たり複数回の点灯は複数の移動位置の情報が1フレーム内に混在してしまい、高精度な検出が困難となってしまうからである。   In the image detection apparatus of each embodiment described above, the first light source 51 that emits coherent light and the second light source 61 that emits non-interfering light are turned on intermittently, but the lighting timing is one-dimensional or two-dimensional. The area sensor 46 is lit in time synchronization with the drive timing of the image reading frame. In particular, it is desirable to perform lighting once per frame. This is due to the movement of the moving medium 53, and the image formation pattern on the area sensor moves from moment to moment, and lighting multiple times per frame results in information on multiple moving positions being mixed in one frame, resulting in high accuracy. This is because it is difficult to detect correctly.

また、1フレーム当たり1回の点灯のときの点灯時間は、1フレームの読み出し時間より短くすることが望ましい。これを数値例で示すと、移動媒体53の移動速度が300mm/secとする。これを結像レンズで0.5倍の結像倍率で縮小結像する。このときエリアセンサ上の像移動速度は150mm/secとなる。エリアセンサのフレーム周波数を1KHzとすると、1フレーム中の像移動距離は150μm/secとなる。   Further, it is desirable that the lighting time for one lighting per frame is shorter than the reading time for one frame. In a numerical example, the moving speed of the moving medium 53 is 300 mm / sec. This is reduced and imaged by an imaging lens at an imaging magnification of 0.5. At this time, the image moving speed on the area sensor is 150 mm / sec. When the frame frequency of the area sensor is 1 KHz, the image moving distance in one frame is 150 μm / sec.

例えば、エリアセンサの1画素の大きさを10μmとすると、エリアセンサの1フレーム時間だけ光源が点灯していた場合、点灯時間中にエリアセンサ上の画像は150μm動いてしまい、これは15画素分の動きに相当する。このような状況では、速度検出、位置ずれ検出のための位置分解能が150μm程度となってしまい、高精度な速度検出、位置ずれ検出はできない。そこで例えば、光源の点灯時間を1フレームの読み出し時間の1/10の0.1msとすると、点灯している間の像移動量は15μmとなり、点灯時間中1.5画素分しか移動せず、位置分解能が15μm程度の高精度な速度検出、位置ずれ検出が可能となる。   For example, if the size of one pixel of the area sensor is 10 μm, when the light source is lit for one frame time of the area sensor, the image on the area sensor moves 150 μm during the lighting time, which is 15 pixels worth. Corresponds to the movement of In such a situation, the position resolution for speed detection and displacement detection is about 150 μm, and high-precision speed detection and displacement detection cannot be performed. Therefore, for example, if the lighting time of the light source is 0.1 ms that is 1/10 of the reading time of one frame, the image movement amount during lighting is 15 μm, and only 1.5 pixels move during the lighting time. High-precision speed detection and position shift detection with a position resolution of about 15 μm are possible.

以上のように光源の点灯時間を1フレームの時間間隔より短い時間間隔で発光させることは、可干渉光によるスペックルパターンによる速度検出だけでなく、非干渉光による画像パターンの位置ずれ検出の場合にも適用される。光源の点灯時間を1フレームの時間間隔より短い時間間隔で発光させる方法は、可干渉光を発する第1光源として、半導体レーザを用いる場合、および非干渉光を発する第2光源として発光ダイオード(LED)を用いる場合、ともに発光が短パルス化することになり、連続発光よりも高出力な発光が可能となり、また同一発光パワーのときは光源寿命が長くできる等の利点が得られる。   As described above, emitting light at a light source lighting time shorter than the time interval of one frame is not only for detecting a speed by a speckle pattern using coherent light but also for detecting a positional deviation of an image pattern using non-interfering light. Also applies. A method of emitting light at a time interval shorter than the time interval of one frame is a light emitting diode (LED) when a semiconductor laser is used as a first light source that emits coherent light and a second light source that emits non-interfering light. ) In both cases, the light emission is shortened, so that it is possible to emit light with a higher output than continuous light emission. In addition, when the light emission power is the same, the light source life can be extended.

また、前述したものとは別の方法として、第1,第2光源は各フレーム時間だけ間欠的に点灯させておき、各光源からの結像光を光電変換するエリアセンサの露光蓄積時間を1フレームの時間間隔より短い時間間隔となるように、エリアセンサを読み出し駆動して実現する方法もある。   As another method, the first and second light sources are intermittently turned on for each frame time, and the exposure accumulation time of the area sensor that photoelectrically converts the imaging light from each light source is set to 1. There is also a method in which the area sensor is read and driven so that the time interval is shorter than the frame time interval.

図10は図9に示した実施例3の画像検出装置の検出動作のタイミングチャートである。図10において、横軸が時間軸であり、(a)はエリアセンサ46の動作タイミングを示し、1フレーム時間TF0の繰返しによる連続撮像動作である。1フレーム時間TF0はエリアセンサ46の受光に伴うスペックルパターンの露光蓄積動作Sの露光蓄積時間TSと、信号読み出し動作Rの読み出し時間TRから成り立つ。本実施例3では、可干渉光を発する第1光源51による移動媒体53の移動速度検出と、非干渉光を発する第2光源61による移動媒体53上に形成された画像パターンの形成位置ずれ、および画像濃度検出をエリアセンサ46の各フレームに同期して、1フレーム毎、交互に行っている。   FIG. 10 is a timing chart of the detection operation of the image detection apparatus according to the third embodiment shown in FIG. In FIG. 10, the horizontal axis is the time axis, and (a) shows the operation timing of the area sensor 46, which is a continuous imaging operation by repeating one frame time TF0. One frame time TF0 is composed of the exposure accumulation time TS of the speckle pattern exposure accumulation operation S accompanying the light reception of the area sensor 46 and the readout time TR of the signal readout operation R. In the third embodiment, the moving speed of the moving medium 53 is detected by the first light source 51 that emits coherent light, and the position of the image pattern formed on the moving medium 53 is shifted by the second light source 61 that emits non-interfering light. The image density detection is alternately performed for each frame in synchronization with each frame of the area sensor 46.

図10(b)は図9の可干渉光を発する第1光源51の発光タイミングチャートを示し、1フレームおきに発光パルスCで示す、発光時間TCで発光させる。このとき、TC<TF0であり、第1光源51の発光時間TCが1フレーム時間TF0より小さく設定されている。また、第1光源51の発光時間TCが露光蓄積時間TSより小さく設定され、TC<TSでもある。   FIG. 10B is a light emission timing chart of the first light source 51 that emits coherent light in FIG. 9 and emits light for a light emission time TC indicated by a light emission pulse C every other frame. At this time, TC <TF0, and the light emission time TC of the first light source 51 is set to be shorter than one frame time TF0. Further, the light emission time TC of the first light source 51 is set to be shorter than the exposure accumulation time TS, and TC <TS.

図10(c)に相互相関処理のタイミングチャートを示す。第1光源51の発光に伴うスペックルパターンの読み出し後、画像信号は破線矢印1で示されるタイミングで受け渡され、動作領域MCで示される相関演算処理により、フレームメモリに記憶されている2フレーム前のスペックルパターン画像信号との間での相互相関演算が行われる。この相関演算により、相関ピーク位置のずれ量を検出して、2フレーム前と現フレーム間の移動媒体53の移動量が検出でき、結果からこの間の移動速度が算出できる。   FIG. 10C shows a timing chart of the cross correlation process. After reading the speckle pattern accompanying the light emission of the first light source 51, the image signal is delivered at the timing indicated by the dashed arrow 1, and the two frames stored in the frame memory by the correlation calculation process indicated by the operation region MC. A cross-correlation calculation is performed with the previous speckle pattern image signal. By this correlation calculation, the amount of shift of the correlation peak position is detected, the amount of movement of the moving medium 53 between the previous frame and the current frame can be detected, and the moving speed during this period can be calculated from the result.

図10(d)は図9における非干渉光を発する第2光源61の発光タイミングを示し、図10(b)とは1フレームおきに発光パルスIで示す、発光時間TIで発光させる。このとき、TI<TF0であり、第2光源61の発光時間が1フレーム時間TF0より小さく設定されている。また、第2光源61の発光時間TIが露光蓄積時間TSより小さく設定され、TI<TSでもある。   FIG. 10 (d) shows the light emission timing of the second light source 61 that emits non-interfering light in FIG. 9, and FIG. 10 (b) emits light for a light emission time TI indicated by the light emission pulse I every other frame. At this time, TI <TF0 and the light emission time of the second light source 61 is set to be smaller than one frame time TF0. Further, the light emission time TI of the second light source 61 is set to be shorter than the exposure accumulation time TS, and TI <TS.

図10(e)に第2光源61による移動媒体53上の画像パターンの形成位置ずれの検出タイミングチャートを示す。第2光源61の発光に伴う形成画像パターンの読み出し後、画像信号は破線矢印3で示されるタイミングで受け渡され、また同時に相関演算処理により検出された移動媒体53の速度情報も破線矢印2で示されるタイミングで受け渡され、これら信号を合わせて動作領域MPで示される位置ずれ検出処理により、移動媒体53上に形成された画像パターンの形成位置ずれが検出される。   FIG. 10E shows a detection timing chart of the displacement of the image pattern formation position on the moving medium 53 by the second light source 61. After reading out the formed image pattern accompanying the light emission of the second light source 61, the image signal is delivered at the timing indicated by the broken line arrow 3, and the speed information of the moving medium 53 detected by the correlation calculation process is also indicated by the broken line arrow 2. The position deviation of the image pattern formed on the moving medium 53 is detected by the position deviation detection process indicated by the operation region MP, which is delivered at the timing shown and combined with these signals.

この検出処理には2フレーム前の第2光源61の発光で検出された画像形成位置と、第1光源51の発光で検出された移動媒体53の移動速度と、現フレームでの第2光源61の発光で検出された画像形成位置の3つの情報から検出処理される。第2光源61の発光で画像検出位置が検出される様子を図11に示す。図11(a)はエリアセンサ46の2次元受光面上に結像された移動媒体53上の第2光源61によるLED光照明領域、およびLED光照明領域内にある位置ずれ検出用のトナーパターン像を示す。   In this detection process, the image forming position detected by the light emission of the second light source 61 two frames before, the moving speed of the moving medium 53 detected by the light emission of the first light source 51, and the second light source 61 in the current frame. The detection processing is performed from the three pieces of information of the image forming position detected by the light emission. FIG. 11 shows how the image detection position is detected by the light emission of the second light source 61. FIG. 11A shows an LED light illumination area by the second light source 61 on the moving medium 53 imaged on the two-dimensional light receiving surface of the area sensor 46, and a toner pattern for detecting displacement in the LED light illumination area. Show the image.

図9の画像検出装置における移動媒体53上のトナーパターン像を、結像レンズ44を介してエリアセンサ46に結像している。移動媒体53上に形成したトナーパターン像のエリアセンサ46から出力信号のうち、A画素行の画像信号を図11(b)に示す。トナーパターンの強度分布波形となっている。このトナーパターン像の画像信号から、適切に設定されたエッジ検出しきい値71を元に、その前端のエッジ位置72、後端のエッジ位置73を検出し、これらのエッジ位置からトナーパターン中央位置74を算出して、トナーパターンの形成位置を特定している。   The toner pattern image on the moving medium 53 in the image detection apparatus of FIG. 9 is imaged on the area sensor 46 via the imaging lens 44. Among the output signals from the area sensor 46 of the toner pattern image formed on the moving medium 53, the image signal of the A pixel row is shown in FIG. The toner pattern has an intensity distribution waveform. From the image signal of the toner pattern image, the front edge position 72 and the rear edge position 73 are detected based on an appropriately set edge detection threshold value 71, and the central position of the toner pattern is detected from these edge positions. 74 is calculated to specify the toner pattern formation position.

トナーパターン像の形成位置の数値化は図11(b)に示すように、エリアセンサ46の列の原点となる画素X0を設定し、X0からトナーパターン中央位置74までの距離X2が形成位置となる。エリアセンサ46には画素が高精度に配列されているので、この画素間隔を目盛りとして形成位置を高精度に算出することができる。   As shown in FIG. 11B, the digitization of the toner pattern image formation position is performed by setting a pixel X0 that is the origin of the column of the area sensor 46, and the distance X2 from X0 to the toner pattern center position 74 is the formation position. Become. Since the pixels are arranged in the area sensor 46 with high accuracy, the formation position can be calculated with high accuracy using the pixel interval as a scale.

なお、図11(a)ではA画素行1行の画像信号を元にトナーパターン像を抽出していたが、これに限定されず、複数行の画像信号を列方向に加算してトナーパターン像を抽出するようにしても良い。   In FIG. 11A, the toner pattern image is extracted based on the image signal of one row of the A pixels. However, the present invention is not limited to this, and the toner pattern image is obtained by adding the image signals of a plurality of rows in the column direction. May be extracted.

また、エリアセンサ46上の光学像は、結像レンズ44の歪曲収差により、必ずしも移動媒体53上の相似パターンとはなっていないが、結像レンズ44の歪曲収差を数値的に逆補正することで、収差の影響を回避することができる。   The optical image on the area sensor 46 is not necessarily a similar pattern on the moving medium 53 due to the distortion of the imaging lens 44, but the distortion aberration of the imaging lens 44 is numerically reverse-corrected. Thus, the influence of aberration can be avoided.

以上の方法により、トナーパターン像の形成位置ずれを検出する場合、図5に示した位置ずれ検出のためのトナーパターン群全体がエリアセンサ46に一度の撮像で取り込めれば、前述した方法で形成位置ずれを検出できるが、一度の撮像で全体を取り込めない場合は、図10に示したタイミングチャートのように、2フレームに1回で取り込むように、非干渉光の第2光源61の照射による画像信号の隣接する2画像から形成位置ずれを求める。   When detecting the formation position deviation of the toner pattern image by the above method, if the entire toner pattern group for detecting the position deviation shown in FIG. Although the position shift can be detected, but when the whole cannot be captured by one imaging, the second light source 61 of non-interfering light is irradiated so that it is captured once every two frames as shown in the timing chart of FIG. The formation position deviation is obtained from two adjacent images of the image signal.

具体的には、隣接する2画像の最初の画像中で基準となるトナーパターン像のパターン形成位置のX1を、原点画素X0を基点に算出し、同様に2フレーム後の画像中で注目パターンのパターン形成位置のX2を、原点画素X0を基点に算出する。さらに図10で示した、破線矢印2で示されるタイミングで受け渡された相関演算処理により検出された移動媒体の速度v1から、2フレーム間の移動媒体の移動距離L1は(数3)により算出できる。   Specifically, X1 of the pattern formation position of the reference toner pattern image in the first image of two adjacent images is calculated based on the origin pixel X0, and similarly, the target pattern in the image after two frames is calculated. The pattern forming position X2 is calculated using the origin pixel X0 as a base point. Further, the moving distance L1 of the moving medium between the two frames is calculated from (Expression 3) from the moving medium velocity v1 detected by the correlation calculation process delivered at the timing indicated by the broken line arrow 2 shown in FIG. it can.

Figure 2010211118
ここで、tfはフレーム繰返し時間である。
以上より、基準パターンに対する注目パターンの形成位置Xは(数4)より算出できる。
Figure 2010211118
Here, tf is a frame repetition time.
From the above, the formation position X of the target pattern with respect to the reference pattern can be calculated from (Equation 4).

Figure 2010211118
Figure 2010211118

このように、画像検出装置で検出された移動媒体の移動速度v1も使って、形成トナーパターンの形成位置検出が高精度にできる。   As described above, the formation position of the formed toner pattern can be detected with high accuracy using the moving speed v1 of the moving medium detected by the image detection apparatus.

図12は図9に示した実施例3の画像検出装置の別の検出動作のタイミングチャートである。図12において、横軸が時間軸であり、(a)はエリアセンサ46の動作タイミングを示し、1フレーム時間TF0の繰返しによる連続撮像動作である。ここでいう1フレーム時間TF0は、図10に示した1フレーム時間TF0をとってある。図12も同様に可干渉光を発する第1光源51による移動媒体53の移動速度検出と、非干渉光を発する第2光源61による移動媒体53上に形成された画像パターンの形成位置ずれ、および画像濃度検出をエリアセンサ46の各フレームに同期して、1フレーム毎、交互に行っている。   FIG. 12 is a timing chart of another detection operation of the image detection apparatus according to the third embodiment shown in FIG. In FIG. 12, the horizontal axis is the time axis, and (a) shows the operation timing of the area sensor 46, which is a continuous imaging operation by repeating one frame time TF0. The one frame time TF0 here is the one frame time TF0 shown in FIG. Similarly in FIG. 12, the moving speed detection of the moving medium 53 by the first light source 51 that emits coherent light, the formation position shift of the image pattern formed on the moving medium 53 by the second light source 61 that emits non-interfering light, and Image density detection is alternately performed for each frame in synchronization with each frame of the area sensor 46.

図12(b)は図9の可干渉光を発する第1光源51の発光タイミングチャートを示し、1フレームおきに発光パルスCで示す、発光時間TCで発光させる。このとき、図12(a)に示すエリアセンサ46の受光に伴うスペックルパターンの露光蓄積動作Sの露光蓄積時間TSが、TS<TF0であり、露光蓄積時間TSが1フレーム時間より小さく設定されている。ここでは、第1光源51の発光時間TCが露光蓄積時間TSよりは大きく設定され、TC>TSである。   FIG. 12B is a light emission timing chart of the first light source 51 that emits coherent light in FIG. 9 and emits light for a light emission time TC indicated by a light emission pulse C every other frame. At this time, the exposure accumulation time TS of the speckle pattern exposure accumulation operation S accompanying the light reception of the area sensor 46 shown in FIG. 12A is set to TS <TF0, and the exposure accumulation time TS is set to be smaller than one frame time. ing. Here, the light emission time TC of the first light source 51 is set to be longer than the exposure accumulation time TS, and TC> TS.

図12(c)に相互相関処理のタイミングチャートを示す。第1光源51の発光に伴うスペックルパターンの読み出し後、画像信号は破線矢印1で示されるタイミングで受け渡され、動作領域MCで示される相関演算処理により、フレームメモリに記憶されている2フレーム前のスペックルパターン画像信号との間での相互相関演算が行われる。この相関演算により、相関ピーク位置のずれ量を検出して、2フレーム前と現フレーム間の移動媒体53の移動量が検出でき、結果からこの間の移動速度が算出できる。   FIG. 12C shows a timing chart of the cross correlation process. After reading the speckle pattern accompanying the light emission of the first light source 51, the image signal is delivered at the timing indicated by the dashed arrow 1, and the two frames stored in the frame memory by the correlation calculation process indicated by the operation region MC. A cross-correlation calculation is performed with the previous speckle pattern image signal. By this correlation calculation, the amount of shift of the correlation peak position is detected, the amount of movement of the moving medium 53 between the previous frame and the current frame can be detected, and the moving speed during this period can be calculated from the result.

図12(d)は図9における非干渉光を発する第2光源61の発光タイミングを示し、図12(b)とは1フレームおきに発光パルスIで示す、発光時間TIで発光させる。このとき、TS<TF0,TS<TIとなるように設定されている。   FIG. 12D shows the light emission timing of the second light source 61 that emits non-interfering light in FIG. 9, and FIG. 12B emits light with a light emission time TI indicated by the light emission pulse I every other frame. At this time, TS <TF0 and TS <TI are set.

図12(e)に第2光源61による移動媒体53上の画像パターンの形成位置ずれの検出タイミングチャートを示す。第2光源61の発光に伴う形成画像パターンの読み出し後、画像信号は破線矢印3で示されるタイミングで受け渡され、また同時に相関演算処理により検出された移動媒体53の速度情報も破線矢印2で示されるタイミングで受け渡され、これら信号は合わせて動作領域MPで示される位置ずれ検出処理により、移動媒体53上に形成された画像パターンの形成位置ずれが検出される。これ以後のトナーパターンの形成位置算出は図11で説明した方法で算出できる。   FIG. 12E shows a detection timing chart of the displacement of the image pattern formation position on the moving medium 53 by the second light source 61. After reading out the formed image pattern accompanying the light emission of the second light source 61, the image signal is delivered at the timing indicated by the broken line arrow 3, and the speed information of the moving medium 53 detected by the correlation calculation process is also indicated by the broken line arrow 2. These signals are delivered at the timing shown, and the formation displacement of the image pattern formed on the moving medium 53 is detected by the displacement detection processing indicated by the operation region MP. Subsequent toner pattern formation positions can be calculated by the method described with reference to FIG.

本発明の実施形態における実施例4の画像形成装置は、前述の実施例1〜3の画像検出装置を図1に示した中間転写タイプの画像形成装置に適用したものである。本実施例4の画像検出装置は、図1に示す中間転写ベルト105の最終感光体ドラムK1の位置より下流側に配置され、中間転写ベルト105自身の送り速度を常時検出する。これと平行して中間転写ベルト105に各感光体ドラムから転写されたトナー画像パターンのうち、図5に示すようなトナーパターンを検知してトナー画像パターンの形成位置ずれを検出することができる。   The image forming apparatus of Example 4 in the embodiment of the present invention is obtained by applying the image detecting apparatus of Examples 1 to 3 described above to the intermediate transfer type image forming apparatus shown in FIG. The image detection apparatus according to the fourth exemplary embodiment is disposed downstream of the position of the final photosensitive drum K1 of the intermediate transfer belt 105 illustrated in FIG. 1, and always detects the feed speed of the intermediate transfer belt 105 itself. In parallel to this, among the toner image patterns transferred from the respective photosensitive drums to the intermediate transfer belt 105, a toner pattern as shown in FIG. 5 can be detected to detect a deviation in the formation position of the toner image pattern.

また、図7に示すようなトナー階調パターンを検知してトナー画像パターンの画像濃度を検出することができる。このように1つの画像検出装置により、中間転写ベルト105の速度変動、トナー画像パターン形成位置ずれ、および画像濃度の3つを検出することができる。   Further, it is possible to detect the toner gradation pattern as shown in FIG. 7 and detect the image density of the toner image pattern. As described above, one image detection apparatus can detect three of the speed fluctuation of the intermediate transfer belt 105, the toner image pattern formation position shift, and the image density.

また、本実施形態の実施例5は、前述の実施例4と同様に画像検出装置を図2に示した直接転写タイプの画像形成装置に適用したものである。本画像検出装置は、紙等の記録媒体を搬送する搬送転写ベルト106の最終感光体ドラムK1の位置より下流側に配置され、搬送転写ベルト106自身の送り速度を常時検出する。これと平行して、搬送転写ベルト106上を搬送される紙等の記録媒体に転写されたトナー画像パターンも検出する。搬送転写ベルト106上を搬送される紙に各感光体ドラムから転写されたトナー画像パターンのうち、図5に示すようなトナーパターンを検知してトナー画像パターンの形成位置ずれを検出することができる。また、図7に示すようなトナー階調パターンを検知してトナー画像パターンの画像濃度を検出することができる。このように1つの画像検出装置により、搬送転写ベルト106の速度変動、トナー画像パターン形成位置ずれ、および画像濃度の3つを検出することができる。   In Example 5 of the present embodiment, the image detection apparatus is applied to the direct transfer type image forming apparatus shown in FIG. 2 as in Example 4 described above. This image detection apparatus is disposed downstream of the position of the final photosensitive drum K1 of the transport transfer belt 106 that transports a recording medium such as paper, and always detects the feed speed of the transport transfer belt 106 itself. In parallel with this, a toner image pattern transferred to a recording medium such as paper conveyed on the conveyance transfer belt 106 is also detected. Of the toner image patterns transferred from the respective photosensitive drums onto the paper transported on the transport transfer belt 106, a toner pattern as shown in FIG. 5 can be detected to detect a deviation in the formation position of the toner image pattern. . Further, it is possible to detect the toner gradation pattern as shown in FIG. 7 and detect the image density of the toner image pattern. As described above, one image detection apparatus can detect three of the speed variation of the transfer transfer belt 106, the toner image pattern formation position shift, and the image density.

また、前述した実施例4,5における画像形成装置において、搭載した画像検出装置の検出信号に応じて、ベルト送り速度を一定に制御するためフィードバックにより転写ベルト送りのモータ駆動を制御する手段(ベルト速度補正手段)を備える。   Further, in the image forming apparatuses according to the fourth and fifth embodiments described above, a means (belt) for controlling the motor driving of the transfer belt feed by feedback in order to control the belt feed speed constant according to the detection signal of the mounted image detection apparatus. Speed correction means).

具体的には、前述した図1の画像形成装置に適用した場合は、画像検出装置で検出した中間転写ベルト105の速度変動を元に、転写ベルト送り手段のモータ駆動制御にフィードバックして、ベルト送り速度を一定にする。あるいは、図2の画像形成装置に適用した場合は、画像検出装置で検出した搬送転写ベルト106の速度変動を元に、転写ベルト送り手段のモータ駆動制御にフィードバックして、ベルト送り速度を一定にする。   Specifically, when applied to the above-described image forming apparatus of FIG. 1, the belt is fed back to the motor drive control of the transfer belt feeding means based on the speed fluctuation of the intermediate transfer belt 105 detected by the image detection apparatus, Keep the feed speed constant. Alternatively, when applied to the image forming apparatus of FIG. 2, the belt feed speed is made constant by feeding back to the motor drive control of the transfer belt feed means based on the speed fluctuation of the transfer transfer belt 106 detected by the image detection apparatus. To do.

また、画像検出装置で検出したトナー画像パターンの形成位置ずれ結果を元に、副走査方向の位置ずれに対しては、書き込み開始位置を補正する手段(書き込み開始位置補正手段)を備え、例えば、図1,2の画像形成装置ともに、位置ずれに応じて画像書き込み走査ラインの選択を変えて、副走査方向のトナー画像位置ずれを減少させる。また、副走査線の間隔以下のずれの補正に対しては、走査光学系中に液晶などで形成した可変光偏向素子を用いて、書き込み光ビームを副走査方向に微小偏向させて補正する方法などがある。   Further, based on the toner image pattern formation position deviation result detected by the image detection device, a means for correcting the writing start position (writing start position correcting means) is provided for the position deviation in the sub-scanning direction. Both the image forming apparatuses in FIGS. 1 and 2 change the selection of the image writing scanning line in accordance with the positional deviation to reduce the toner image positional deviation in the sub-scanning direction. Further, for correction of a deviation equal to or smaller than the interval between the sub-scan lines, a method of correcting the write light beam in the sub-scan direction by using a variable light deflection element formed of liquid crystal or the like in the scanning optical system. and so on.

また、画像検出装置で検出したトナー画像パターンの主走査方向の位置ずれに対しては、各主走査の主走査書き込み位置をずらす手段を設けて補正する。   Further, a positional deviation in the main scanning direction of the toner image pattern detected by the image detection device is corrected by providing means for shifting the main scanning writing position of each main scanning.

以上の画像形成装置において、光走査装置による書き込み開始位置を補正する書き込み開始位置補正手段、あるいは中間転写ベルトまたは搬送転写ベルトの送り速度を補正するベルト速度補正手段、あるいはその両方の手段を備えて構成しても良いが、少なくとも一方を設けることでも良い。   The image forming apparatus includes a writing start position correcting unit that corrects a writing start position by the optical scanning device, a belt speed correcting unit that corrects a feeding speed of the intermediate transfer belt or the conveyance transfer belt, or both units. Although it may be configured, at least one of them may be provided.

さらに、前述の画像検出装置で検出したトナー階調パターンの画像濃度値に対して、各色が適正な階調を持つ画像濃度となるように、現像器の現像バイアスにフィードバックし制御する、あるいは感光体ドラムの帯電器の電圧にフィードバックし制御する、あるいは光走査装置のレーザ書き込みパワーを調整して露光量を調整して、各色が適正な階調を持つ画像濃度となるように制御を行う。   Further, the image density value of the toner gradation pattern detected by the above-described image detection apparatus is fed back to the development bias of the developing device and controlled so that each color has an image density having an appropriate gradation, or photosensitive. Control is performed by feeding back the voltage of the charger of the body drum or adjusting the exposure amount by adjusting the laser writing power of the optical scanning device so that each color has an image density having an appropriate gradation.

以上に説明した各実施例では、本発明の画像検出装置として電子写真プロセスを用いた画像形成装置に適用した例を挙げ説明してきたが、本発明の画像検出装置はこれに限定されるものではなく、インクジェットプロセス等による多色カラーの画像形成装置における記録紙の移動速度変動検出、および記録紙上の各色インク画像パターンの位置ずれ、および画像濃度検出にも同様に適用できる。   In each of the embodiments described above, an example in which the image detection apparatus of the present invention is applied to an image forming apparatus using an electrophotographic process has been described. However, the image detection apparatus of the present invention is not limited to this. In addition, the present invention can be similarly applied to detection of movement speed fluctuation of a recording sheet in a multi-color image forming apparatus by an inkjet process or the like, positional deviation of each color ink image pattern on the recording sheet, and detection of image density.

本発明に係る画像検出装置および画像形成装置は、移動媒体の速度変動を簡便かつ高精度に検出し、さらに移動媒体上に形成された各色画像パターンの位置ずれ、画像パターンの画像濃度の検出を行って、移動媒体の速度変動の補正に加え、形成された各色画像の位置ずれを検出補正して、さらに画像濃度を補正し、色ずれを大きく低減し画像階調も適正補正された高画質な画像を得ることができ、デジタル複写機、プリンタ、ファクシミリ等の多色画像を取り扱う装置として有用である。   The image detection apparatus and the image forming apparatus according to the present invention detect the speed fluctuation of the moving medium easily and with high accuracy, and further detect the positional deviation of each color image pattern formed on the moving medium and the image density of the image pattern. In addition to correcting the speed fluctuation of the moving medium, it detects and corrects the position shift of each color image formed, further corrects the image density, greatly reduces the color shift, and corrects the image gradation appropriately. Such as a digital copying machine, a printer, and a facsimile, and is useful as an apparatus that handles multicolor images.

1,301〜304 感光体ドラム
2 帯電器
4 現像器
5 クリーニング手段
6 転写用帯電器
20 光走査装置
30 定着手段
40 転写ローラ
41 搬送ベルト
44 結像レンズ
45,55 開口絞り
46 エリアセンサ
47 2次元受光面
51 第1光源
52 コリメートレンズ
53 移動媒体
54 第1結像レンズ
56 第1エリアセンサ
57,57−1,57−2 拡散反射光
58 移動方向
61 第2光源
64 第2結像レンズ
66 第2エリアセンサ
71 エッジ検出しきい値
72 前端のエッジ位置
73 後端のエッジ位置
74 トナーパターン中央位置
105 中間転写ベルト
106 搬送転写ベルト
400 転写ベルト
1001 光源ユニット
1041 線像形成レンズ
1050 ポリゴンミラー
1061〜1064 走査レンズ
1111,1121 折り返しミラー
1,301 to 304 Photoconductor drum 2 Charger 4 Developer 5 Cleaning means 6 Transfer charger 20 Optical scanning device 30 Fixing means 40 Transfer roller 41 Conveying belt 44 Imaging lens 45, 55 Aperture stop 46 Area sensor 47 Two-dimensional Light-receiving surface 51 First light source 52 Collimator lens 53 Moving medium 54 First imaging lens 56 First area sensors 57, 57-1, 57-2 Diffuse reflected light 58 Moving direction 61 Second light source 64 Second imaging lens 66 First Two-area sensor 71 Edge detection threshold 72 Front edge position 73 Rear edge position 74 Toner pattern center position 105 Intermediate transfer belt 106 Conveyance transfer belt 400 Transfer belt 1001 Light source unit 1041 Line image forming lens 1050 Polygon mirrors 1061 to 1064 Scanning lenses 1111 and 1121 Folding mirror

特開2008−65743号公報JP 2008-65743 A 特開2003−2666828号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-2666828 特開昭64−35466号公報JP-A 64-35466 特開2004−309292号公報JP 2004-309292 A 特開2004−21164号公報JP 2004-21164 A 特開2002−72612号公報JP 2002-72612 A

Claims (8)

可干渉光を発する第1光源と、非干渉光を発する第2光源と、画像パターンが形成される移動媒体と、1次元もしくは2次元受光面を有する受光素子アレイと、前記移動媒体からの反射光を前記受光素子アレイに結像する結像手段とを有する画像検出装置において、
前記第1光源が照射した前記移動媒体からの反射光を第1の結像手段を介して第1の受光素子アレイ上に結像し、前記移動媒体の移動に伴い時間的に異なる複数の画像信号を取得して、前記複数の画像信号の時間的に異なった2つの画像信号間で相互相関演算を行い、前記相互相関演算の相関ピークの生じる位置のずれを求めることで前記移動媒体の移動速度を検出する第1検出手段と、
前記第2光源が照射した前記移動媒体からの反射光を第2の結像手段を介して第2の受光素子アレイ上に結像し、前記移動媒体の移動に伴い時間的に異なる画像信号を取得して、前記第2光源の照射により取得した画像信号の画像パターンから前記画像パターンの位置ずれ、および/または画像濃度を検出する第2検出手段とを備え、
前記第1検出手段の処理と、前記第2検出手段の処理は異なる時間領域で行われることを特徴とする画像検出装置。
A first light source that emits coherent light, a second light source that emits non-interfering light, a moving medium on which an image pattern is formed, a light receiving element array having a one-dimensional or two-dimensional light receiving surface, and reflection from the moving medium In an image detection apparatus having an imaging means for imaging light on the light receiving element array,
The reflected light from the moving medium irradiated by the first light source forms an image on the first light receiving element array via the first imaging means, and a plurality of images that are temporally different as the moving medium moves. The movement of the moving medium is performed by obtaining a signal, performing a cross-correlation operation between two time-different image signals of the plurality of image signals, and obtaining a shift in a position where a correlation peak of the cross-correlation operation occurs. First detecting means for detecting a speed;
The reflected light from the moving medium irradiated by the second light source is imaged on the second light receiving element array via the second imaging means, and image signals that are temporally different as the moving medium moves. A second detecting means for detecting a positional deviation and / or image density of the image pattern from an image pattern of an image signal acquired and irradiated by irradiation of the second light source;
The image detection apparatus according to claim 1, wherein the process of the first detection unit and the process of the second detection unit are performed in different time regions.
可干渉光を発する第1光源と、非干渉光を発する第2光源と、画像パターンが形成される移動媒体と、1次元もしくは2次元受光面を有する受光素子アレイと、前記移動媒体からの反射光を前記受光素子アレイに結像する結像手段とを有する画像検出装置において、
前記第1光源の照射による移動媒体からの反射光、および前記第2光源の照射による前記移動媒体からの反射光のそれぞれを共通に1組配置した結像手段を介して受光素子アレイ上に結像し、前記移動媒体の移動速度を検出する第1検出手段の処理と、前記移動媒体の画像パターンの位置ずれ、および/または画像濃度を検出する第2検出手段の処理は異なる時間領域で行われることを特徴とする画像検出装置。
A first light source that emits coherent light, a second light source that emits non-interfering light, a moving medium on which an image pattern is formed, a light receiving element array having a one-dimensional or two-dimensional light receiving surface, and reflection from the moving medium In an image detection apparatus having an imaging means for imaging light on the light receiving element array,
The reflected light from the moving medium due to the irradiation of the first light source and the reflected light from the moving medium due to the irradiation of the second light source are connected to the light receiving element array via an imaging unit in which one set is commonly arranged. The processing of the first detecting means for detecting the moving speed of the moving medium and the processing of the second detecting means for detecting the displacement of the image pattern of the moving medium and / or the image density are performed in different time regions. An image detection apparatus characterized by that.
前記第1検出手段の処理に用いる第1光源が照射する時間と、前記第2検出手段の処理に用いる第2光源が照射する時間とは、前記受光素子アレイのフレーム読み出し時間に同期し、前記第1光源および第2光源の照射する時間が、1フレームを読み出す前記フレーム読み出し時間の間隔より短い間隔であることを特徴とする請求項1または2記載の画像検出装置。   The time of irradiation of the first light source used for the processing of the first detection means and the time of irradiation of the second light source used for the processing of the second detection means are synchronized with the frame reading time of the light receiving element array, 3. The image detection apparatus according to claim 1, wherein the irradiation time of the first light source and the second light source is shorter than the interval of the frame reading time for reading one frame. 前記第2検出手段における移動媒体上に形成された画像パターンの位置ずれは、前記第1検出手段が検出した前記移動媒体の移動速度の値と、第2光源の照射により前記移動媒体の反射光を結像した受光素子アレイ上の画像パターンの結像位置とを基に検出することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の画像検出装置。   The positional deviation of the image pattern formed on the moving medium in the second detecting means is the value of the moving speed of the moving medium detected by the first detecting means and the reflected light of the moving medium due to the irradiation of the second light source. The image detection apparatus according to claim 1, wherein the detection is performed based on an image formation position of an image pattern on the light receiving element array on which the light is imaged. 複数の像担持体と、前記複数の像担持体上に光ビームを走査して静電潜像を形成する光走査装置と、前記光走査装置が前記複数の像担持体上に形成した静電潜像を各色トナーで顕像化する現像手段と、前記複数の像担持体に対向配置した移動可能な中間転写ベルトと、前記像担持体上に顕像化された各色トナー画像を前記中間転写ベルトに転写する第1の転写手段と、前記中間転写ベルト上に重ね合わせて転写した各色トナー画像をシート状の記録媒体にさらに転写する第2の転写手段と、前記記録媒体に転写した各色トナー画像を定着する定着手段とを備え、多色またはカラー画像を形成する画像形成装置において、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像検出装置を設け、前記中間転写ベルトの移動速度の検出と、中間転写ベルト上の各色トナー画像の位置ずれ、および/または画像濃度を検出することを特徴とする画像形成装置。
A plurality of image carriers, an optical scanning device that scans a light beam on the plurality of image carriers to form an electrostatic latent image, and an electrostatic that the optical scanning device forms on the plurality of image carriers. Developing means for visualizing each latent image with toner of each color, a movable intermediate transfer belt disposed opposite to the plurality of image carriers, and each color toner image visualized on the image carrier for the intermediate transfer A first transfer means for transferring to the belt; a second transfer means for further transferring each color toner image transferred on the intermediate transfer belt onto the sheet-like recording medium; and each color toner transferred to the recording medium. In an image forming apparatus that includes a fixing unit that fixes an image and forms a multicolor or color image,
5. The image detection apparatus according to claim 1, wherein the moving speed of the intermediate transfer belt is detected, the positional deviation of each color toner image on the intermediate transfer belt, and / or the image density is detected. An image forming apparatus.
複数の像担持体と、前記複数の像担持体上に光ビームを走査して静電潜像を形成する光走査装置と、前記光走査装置が前記複数の像担持体上に形成した静電潜像を各色トナーで顕像化する現像手段と、前記複数の像担持体に対向配置したシート状の記録媒体を搬送する搬送転写ベルトと、前記搬送転写ベルトが搬送する記録媒体上に前記顕像化された各色トナー画像を重ね合わせて直接転写する転写手段と、前記記録媒体に転写した各色トナー画像を定着する定着手段とを備え、多色またはカラー画像を形成する画像形成装置において、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像検出装置を設け、前記搬送転写ベルトの移動速度の検出と、搬送転写ベルトが搬送する記録媒体上の各色トナー画像の位置ずれ、および/または画像濃度を検出することを特徴とする画像形成装置。
A plurality of image carriers, an optical scanning device that scans a light beam on the plurality of image carriers to form an electrostatic latent image, and an electrostatic that the optical scanning device forms on the plurality of image carriers. A developing unit that visualizes the latent image with toner of each color, a conveyance transfer belt that conveys a sheet-like recording medium disposed opposite to the plurality of image carriers, and a recording medium that is conveyed by the conveyance transfer belt. In an image forming apparatus for forming a multicolor or color image, the image forming apparatus includes a transfer unit that directly transfers the imaged color toner images in a superimposed manner and a fixing unit that fixes the color toner images transferred to the recording medium.
5. The image detection apparatus according to claim 1, wherein the transfer speed of the conveyance transfer belt is detected, the position of each color toner image on the recording medium conveyed by the conveyance transfer belt, and / or An image forming apparatus for detecting an image density.
前記光走査装置の光ビームによる書き込み開始位置を補正する書き込み開始位置補正手段と、前記中間転写ベルトまたは前記搬送転写ベルトの送り駆動の速度を補正するベルト速度補正手段とのいずれか一方あるいは両方を設け、前記画像検出装置の検出に基づいた補正をすることを特徴とする請求項5または6記載の画像形成装置。   One or both of a writing start position correcting unit that corrects a writing start position by a light beam of the optical scanning device and a belt speed correcting unit that corrects a feed driving speed of the intermediate transfer belt or the conveyance transfer belt. The image forming apparatus according to claim 5, wherein correction is provided based on detection by the image detection apparatus. 画像形成する画像濃度を補正する手段をさらに設け、前記画像検出装置の検出に基づいた補正をすることを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載の画像形成装置。   8. The image forming apparatus according to claim 5, further comprising means for correcting an image density for image formation, and performing correction based on detection by the image detection apparatus.
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