JP2010230927A - レジストレーションマーク検出装置、及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レジストレーションマークが付された記録媒体が、普通紙、上質紙以外にも新聞紙や再生紙、あるいは着色された用紙等であっても、レジストレーションマークの検出精度を向上させることを可能とする。
【解決手段】記録媒体上に形成されたレジストレーションマークに第１の波長のレーザ光を照射するとともに、前記レジストレーションマークからの反射レーザ光を検出することにより、前記記録媒体上に形成されたレジストレーションマークを検出する第１のマーク検出手段と、前記記録媒体上に形成されたレジストレーションマークに、前記第１のマーク検出手段と異なる第２の波長のレーザ光を照射するとともに、前記レジストレーションマークからの反射レーザ光を検出することにより、前記記録媒体上に形成されたレジストレーションマークを検出する第２のマーク検出手段とを少なくとも備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、レジストレーションマーク検出装置、及びこれを用いた画像形成装置に関するものである。

従来、上記レジストレーションマーク検出装置に関連する技術としては、例えば、特開昭５９−２６８５４号公報、特開平０２−２９３３８号公報、特開平１１−９９６３４号公報及び特開２００２−２３６９２５号公報等に開示されたものが既に提案されている。

上記特開昭５９−２６８５４号公報に係る走行材料のマーク検出装置は、所定幅のマーク素子を所定数設けて形成したマークを走行材料の所定位置に付し、このマークを検出するマーク検出装置において、マーク素子、印刷汚れ等の被検出部が所定位置に来たときに検出動作を開始し、被検出部が予め設定されたマーク素子幅の設定範囲内にあり、上記マーク素子の所定数が１個以外の場合には隣接する被検出部間の間隙が予め設定されたマーク間隙幅の設定範囲内にあり、且つ被検出部の個数が設定したマーク素子数に一致したときのみマーク検出信号を発生するマーク検出手段を設けるように構成したものである。

また、上記特開平０２−２９３３８号公報に係る自動色見当合せ装置は、紙面に印刷された複数の色見当マークと、当該色見当マークの相対位置関係を維持しながら画像として取り込む撮像手段と、取り込まれた色見当マーク間の相対的位置ずれ量を演算し当該位置ずれ量の修正指示信号を出力する手段と、前記修正指示信号に応じてブランケット間の位置を修正する手段とからなる自動色見当合せ装置において、前記紙面上の各色見当マークが、微小径の色見当スポットからなり、前記撮像手段が、モノクローム撮像素子と、前記色見当スポットの配列に応じて色分解され前記撮像素子の撮像画の前に配置され前記各色見当スポットを検出するための分解フィルタを含み、前記色見当マーク間の相対的位置ずれ量演算手段が、前記モノクローム撮像素子の１画面内で各色見当スポットのずれ量を演算する手段であるように構成したものである。

さらに、上記特開平１１−９９６３４号公報に係る色間自動見当修正装置は、（ａ）レジスタマークを読み取るためのカラーＣＣＤカメラから成るイメージセンサと、（ｂ）前記イメージセンサからのＲＧＢ信号をＹＭＣ信号に変換する信号変換部と、（ｃ）前記ＹＭＣ信号を記憶するフレームメモリ部と、（ｄ）イエロー，マゼンタ，シアンに分解されたフレームメモリ上のそれぞれのレジスタマークパターンをパターンマッチング等の手法にて比較して正規化したデータを見当調整用補正値として用いるために、見当調整量を演算する演算処理部と、（ｅ）前記演算処理部の演算結果に基づいて多色刷印刷機の見当調整用モータを制御する制御部と、をそれぞれ具備するように構成したものである。

又、上記特開２００２−２３６９２５号公報に係る画像検査装置は、検査画像内所定位置に基準となる既知のトンボを有する画像に対して、該既知のトンボ画像と該検査画像を細かく分割した検査エリアを順次パターンマッチング方式で比較し、該トンボが示す基準位置を自動検出する装置において、該検査画像を細かく分割した検査エリア内の黒画像を所定量太らせた結果と該既知のトンボ画像を比較するように構成したものである。

特開昭５９−２６８５４号公報 特開平０２−２９３３８号公報 特開平１１−９９６３４号公報 特開２００２−２３６９２５号公報

ところで、この発明が解決しようとする課題は、レジストレーションマークが付された記録媒体が、普通紙、上質紙以外にも新聞紙や再生紙、あるいは着色された用紙等であっても、レジストレーションマークの検出精度を向上させることが可能なレジストレーションマーク検出装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することにある。

すなわち、請求項１に記載された発明は、記録媒体上に形成されたレジストレーションマークに第１の波長のレーザ光を照射するとともに、前記レジストレーションマークからの反射レーザ光を検出することにより、前記記録媒体上に形成されたレジストレーションマークを検出する第１のマーク検出手段と、
前記記録媒体上に形成されたレジストレーションマークに、前記第１のマーク検出手段と異なる第２の波長のレーザ光を照射するとともに、前記レジストレーションマークからの反射レーザ光を検出することにより、前記記録媒体上に形成されたレジストレーションマークを検出する第２のマーク検出手段とを少なくとも備えたことを特徴とするレジストレーションマーク検出装置である。

また、請求項２に記載された発明は、互いに異なった色の画像を形成する複数の画像形成部と、
前記複数の画像形成部によって記録媒体上に形成された互いに色の異なるカラーレジストレーションマークに第１の波長のレーザ光を照射するとともに、前記カラーレジストレーションマークからの反射レーザ光を検出することにより、前記記録媒体上に形成されたカラーレジストレーションマークを検出する第１のマーク検出手段と、
前記記録媒体上に形成されたカラーレジストレーションマークに、前記第１のマーク検出手段と異なる第２の波長のレーザ光を照射するとともに、前記カラーレジストレーションマークからの反射レーザ光を検出することにより、前記記録媒体上に形成されたカラーレジストレーションマークを検出する第２のマーク検出手段とを少なくとも備えたことを特徴とする画像形成装置である。

請求項１に記載された発明によれば、レジストレーションマークが付された記録媒体が、普通紙、上質紙以外にも新聞紙や再生紙、あるいは着色された用紙等であっても、レジストレーションマークの検出精度を向上させることが可能となる。

また、請求項２に記載された発明によれば、カラーレジストレーションマークが付された記録媒体が、普通紙、上質紙以外にも新聞紙や再生紙、あるいは着色された用紙等であっても、カラーレジストレーションマークの検出精度を向上させることが可能となり、記録媒体の種類にかかわらずカラー画像の高画質化が可能となる。

この発明の実施の形態１に係るレジストレーションマーク検出装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１に係るレジストレーションマーク検出装置を適用した画像形成装置としてのタンデム型の高速プリンタを示す構成図である。 レジストレーションマークの検出状態を示す説明図である。 レジストレーションマーク検出装置を示す構成図である。 レジストレーションマーク検出装置を示す構成図である。 レジストレーションマーク検出装置から出力される信号処理を示す説明図である。 第１及び第２のセンサ出力をそれぞれ示す波形図である。 新聞紙に記録したカラーパッチのトナー分光反射率を示すグラフである。 普通紙に記録したカラーパッチのトナー分光反射率を示すグラフである。 レジストレーションマーク検出装置から出力される信号処理を示す説明図である。 レジストレーションマーク検出装置から出力される信号処理を示す説明図である。

以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

実施の形態１
図２はこの発明の実施の形態１に係るレジストレーションマーク検出装置を用いた画像形成装置としての高速プリンタを示すものである。

この高速プリンタ１は、図２に示すように、一連の連続した長尺な用紙であって、１ページ毎に折り目（ミシン目）で区切られた記録媒体としての連帳紙２に、高速（例えば、約６０ｍ／分）で画像をプリントすることが可能となっている。上記高速プリンタ１は、その右側に位置して連帳紙２を給送する給送ユニット３と、その中央部に位置してブラック色、シアン色、マゼンタ色、イエロー色の画像を形成する画像形成ユニット４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙを並列的に有する画像形成部５と、その左側に位置する定着ユニット６とを備えている。

上記給送ユニット３は、連帳紙２をロール状に巻き付けた図示しない供給ロールから連帳紙２が供給され、この連帳紙２を複数のロール７、８、９、１０を介して給送するように構成されている。上記複数のロール７、８、９、１０のうち、駆動ロール９には、張架ロール１１が当接されており、後述する張架ロール２２を備えたサブ駆動ロール２３との間で、連帳紙２に予め定められた張力を付与した状態で連帳紙２を給送するものである。

また、上記ブラック色、シアン色、マゼンタ色、イエロー色の各画像形成ユニット４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙは、形成する画像の色以外は同様に構成されており、各画像形成ユニット４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙには、像担持体としての感光体ドラム１２が、矢印方向に沿って高速で回転可能に配設されている。この感光体ドラム１２は、例えば、直径約２４０ｍｍと大きく設定されており、有機光導電体（ＯＰＣ）やアモルファス−Ｓｉ、あるいはＳｅ等の光導電性材料からなる感光体層を表面に被覆した導電性円筒体によって構成されている。上記感光体ドラム１２の左斜め下方には、当該感光体ドラム１２の表面を予め定められた電位に一様に帯電するスコロトロン等からなる大型の帯電装置１３が配設されている。また、上記感光体ドラム１２の下方には、帯電装置１３によって予め定められた電位に一様に帯電された感光体ドラム１２の表面に、画像情報に応じて画像露光を施す画像露光手段としてのＬＥＤアレイを備えたＬＥＤプリントヘッド１４が配設されており、当該感光体ドラム１２の表面には、ＬＥＤプリントヘッド１４によって画像露光が施されて、画像情報に応じた静電潜像が形成されるようになっている。

上記感光体ドラム１２の表面に形成された静電潜像は、当該感光体ドラム１２の右側面に配設された二成分現像方式を採用した現像装置１６により顕像化されて、粉体トナーからなるトナー像が形成される。この現像装置１６には、高速で回転する感光体ドラム１２に対応して、当該感光体ドラム１２上に形成された静電潜像を高速で現像可能なように、３連の現像ロール１７が配設されている。なお、上記現像装置１６は、トナーとキャリアからなる二成分現像方式を採用するものであっても、トナーのみからなる一成分現像方式を採用するものであっても何れでも良い。

また、上記感光体ドラム１２の上方には、当該感光体ドラム１２上に形成されたトナー像を、記録媒体としての連帳紙２に転写するための転写手段としての転写ロール１８が配設されており、感光体ドラム１２上に形成されたトナー像は、転写ロール１８による帯電を受けて、連帳紙２上に順次多重に転写されるようになっている。なお、上記転写ロール１８の上流側及び下流側には、連帳紙２を案内する案内ロール１９、１９が設けられている。

上記記録媒体としての連帳紙２は、一連の連続した長尺な用紙であって、必要に応じて１ページ毎に折り目（ミシン目）で区切られたものである。この連帳紙１２としては、例えば、ユーザーのニーズに応じて、任意の種類のものが用いられ、普通紙、当該普通紙よりも薄い薄紙、厚紙、あるいは、普通紙や厚紙などの表面にコーティングを施したコート紙、あるいは新聞紙や再生紙、黄色など予め定められた色に着色された用紙など、７〜８種類、あるいはそれ以上の種類の用紙が必要に応じて用意されている。

上記各画像形成ユニット４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙの感光体ドラム１２からトナー像が多重に転写された連帳紙２は、図２に示すように、搬送ロール２０を介して定着ユニット６へと搬送され、当該定着ユニット６に配設されたフラッシュ定着装置２１によって、フルカラー等の未定着トナー像が連帳紙２上に定着される。上記フラッシュ定着装置２１の連帳紙２の搬送方向に沿った下流側には、連帳紙２を搬送する張架ロール２２を備えたサブ駆動ロール２３が配設されており、連帳紙２に張力を付与しつつ搬送ロール２４、２５によって図示しない排出部へと搬送するように構成されている。

そして、上記フラッシュ定着装置２１によって未定着トナー像が定着された連帳紙１２は、搬送ロール２５によって図示しない排紙部に設けられた後処理装置（巻き取り機等）へと排出される。

なお、上記トナー像の転写工程が終了した後の感光体ドラム１２の表面は、クリーニング装置２７によって、残留トナー等が除去された後、徐電ランプ２８によって残留電荷が徐電され、次の画像形成工程に備えるようになっている。

また、ブラック色の画像形成ユニット４Ｋの上流側には、図２に示すように、連帳紙２に予め設けられた図示しないページマークを検出するページセンサ２９が設けられている。

さらに、この実施の形態では、図２に示すように、イエロー色の画像形成ユニット４Ｙの連帳紙２の移動方向に沿った下流側に、連帳紙２に形成されたレジストレーションマークを検出するレジストレーションマーク検出装置３０が配設されている。また、上記マーク検出装置３０と対向する位置には、連帳紙２の背面を支持する鏡面仕上げされた板金等からなる反射部材３１が設けられている。なお、上記連帳紙２は、搬送ロール２０や張架ロール２２等によって、予め定められた張力で張架された状態で搬送され、その際、連帳紙２の背面側は、反射部材３１に当接することによって位置が規制された状態で搬送される。

ところで、上記高速プリンタ１では、図２に示すように、ブラック色、シアン色、マゼンタ色、イエロー色の各画像形成ユニット４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙによって形成されたブラック色、シアン色、マゼンタ色、イエロー色の各色のトナー像の形成位置であるカラーレジストレーションを検出するため、図１及び図３に示すように、各画像形成ユニット４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙによってブラック色、シアン色、マゼンタ色、イエロー色のカラーレジストレーション検出用のマーク（以下、単に「レジマーク」という）３２を、連帳紙２の移動方向と交差する方向の一端部に形成するように構成されている。

上記レジマーク３２は、図３に示すように、各画像形成ユニット４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙの感光体ドラム１２の軸方向である主走査方向に沿って直線状に形成され、各画像形成ユニット４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙによって形成されるトナー像のうち、各画像形成ユニット４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙの感光体ドラム１２の軸方向である主走査方向に対して予め定められた角度（例えば、４５°）だけ傾斜して直線状に形成され、感光体ドラム１２の軸方向に沿った主走査方向の位置を検出するブラック色、シアン色、マゼンタ色、イエロー色の第１のレジマーク３３Ｋ、３３Ｃ、３３Ｍ、３３Ｙと、連帳紙２の移動方向に沿った副走査方向の位置を検出するブラック色、シアン色、マゼンタ色、イエロー色の第２のレジマーク３４Ｋ、３４Ｃ、３４Ｍ、３４Ｙとから構成されている。なお、第１のレジマーク３３Ｋ、３３Ｃ、３３Ｍ、３３Ｙと、第２のレジマーク３４Ｋ、３４Ｃ、３４Ｍ、３４Ｙは、連帳紙２の移動方向に沿って、第１のレジマーク３３Ｋ、３３Ｃ、３３Ｍ、３３Ｙを先に形成しても良いし、第２のレジマーク３４Ｋ、３４Ｃ、３４Ｍ、３４Ｙを先に形成してもいずれでも良い。

また、上記レジマーク３２を検出するマーク検出装置３０としては、図１に示すように、連帳紙２上に形成されたレジマーク３２に第１の波長のレーザ光を照射するとともに、レジマーク３２からの反射レーザ光を検出することにより、連帳紙２上に形成されたレジマーク３２の位置を検出する第１のマークセンサ３５と、連帳紙２上に形成されたレジマーク３２に、第１のマーク検出センサと異なる第２の波長のレーザ光を照射するとともに、レジマーク３２からの反射レーザ光を検出することにより、連帳紙２上に形成されたレジマーク３２を検出する第２のマークセンサ３６とを備えるように構成されている。上記第１のマークセンサ３５と第２のマークセンサ３６は、その検出位置が連帳紙２の移動方向に沿って予め定められた距離Ｌだけ離れて配設されている。

なお、上記マークセンサ３０の数としては、２つに限定されず、複数設けられていれば良く、第１及び第２のマークセンサと波長の異なる第３の波長のレーザ光を照射する第３のマークセンサ等を備えていても良い。

上記第１のマークセンサ３５としては、図４に示すように、例えば、青色のレーザ光（波長４０５ｎｍ）を照射する第１の発光素子３５ａと、レジマーク３２からの反射光を受光する第１の受光素子３５ｂとからなるものが用いられる。上記第１の発光素子３５ａは、連帳紙２上に形成されたレジマーク３２に対して、略９０度の照射角度で垂直に青色のレーザ光ＬＢ１を照射するように配設されている。一方、上記第１の受光素子３５ｂは、連帳紙２上に形成されたレジマーク３２に対して、略９０度と異なる約６０〜８０度の受光角度で斜めに入射する拡散反射された青色のレーザ光ＬＢ１を受光するように配設されている。なお、上記レーザ光ＬＢは、拡散されずに連帳紙２上のレジマーク３２に略９０度の角度で照射されるため、高速で搬送される連帳紙２が上下方向に沿って多少位置が変動しても、その影響を受けることなく、連帳紙２上のレジマーク３２を確実に検出することができる。

これに対して、上記発光素子として、ＬＥＤ等を用いた場合には、連帳紙２が多少でも上下方向に沿って変動すると、焦点深度が浅いため、連帳紙２上のレジマーク３２の検出精度が低下する。

また、上記第２のマークセンサ３６としては、図５に示すように、例えば、赤色のレーザ光（波長６５０ｎｍ）を照射する第２の発光素子３６ａと、レジマーク３２からの反射光を受光する第２の受光素子３６ｂとからなるものが用いられる。上記第２の発光素子３６ａは、連帳紙２上に形成されたレジマーク３２に対して、略９０度の照射角度で垂直に赤色のレーザ光ＬＢ２を照射するように配設されている。一方、上記第２の受光素子３６ｂは、連帳紙２上に形成されたレジマーク３２に対して、略９０度と異なる約６０〜８０度の受光角度で斜めに入射する拡散反射された赤色のレーザ光ＬＢ２を受光するように配設されている。

また、上記第１及び第２のマークセンサ３５、３６からの検出信号は、図１に示すように、検出回路４０にそれぞれ入力されており、当該検出回路４０に設けられた図示しない増幅器によって増幅された後、図示しない比較器によって予め定められた閾値と比較され、図６に示すように、パルス状のレジマークの検出信号が得られる。上記検出回路４０は、高速プリンタ１の動作を制御する制御回路４１に接続されており、制御回路４１は、検出回路４０から出力されるレジマークの検出信号に基づいて、ブラック色、シアン色、マゼンタ色、イエロー色の各画像形成ユニット４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙにおける画像の書き出し位置や書き出しタイミング等を制御するように構成されている。

さらに、この実施の形態では、図６に示すように、第２のマークセンサ３６によって、ブラック色とシアン色のレジマーク３２を検出し、第１のマークセンサ３５によって、ブラック色とマゼン色とイエロー色のレジマーク３２を検出するように構成されている。その際、上記第１のマークセンサ３５と第２のマークセンサ３６は、図６に示すように、連帳紙２の移動方向に沿って予め定められた距離Ｌだけ離れて配置されているため、第２のマークセンサ３６からの検出信号を距離Ｌに応じた時間だけ遅延させて、第１のマークセンサ３５と第２のマークセンサ４６との検出信号を同期させるように構成されている。

以上の構成において、この実施の形態に係る高速プリンタでは、次のようにして、レジストレーションマークが付された記録媒体が、普通紙、上質紙以外にも新聞紙や再生紙、あるいは着色された用紙等であっても、レジストレーションマークの検出精度を向上させることが可能となっている。

すなわち、上記高速プリンタ１では、図２に示すように、ブラック色、シアン色、マゼンタ色、イエロー色の各画像形成ユニット４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙにおいて、ブラック色、シアン色、マゼンタ色、イエロー色の各色のトナー像が順次形成されて、連帳紙２上に多重に転写されてフルカラーの画像が形成される。

その際、上記高速プリンタ１では、図２に示すように、ブラック色、シアン色、マゼンタ色、イエロー色の各画像形成ユニット４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙによって、連帳紙２の幅方向に沿った一端部に、ブラック色、シアン色、マゼンタ色、イエロー色の各色のレジマークが形成され、これらのレジマークが第１及び第２のマークセンサによって検出され、各画像形成ユニット４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙの画像の書き出し位置や書き出しタイミング等が制御回路４１によって制御され、ブラック色、シアン色、マゼンタ色、イエロー色の各トナー像のレジ合わせが行われる。

その際、上記連帳紙２として例えば新聞紙を用いた場合には、図７乃至図９に示すように、普通紙を用いた場合の第２のセンサ出力と比較して、ブラック色とシアン色のレジマークの拡散反射光の検出値が大きいものの、マゼンタ色及びイエロー色のレジマークの拡散反射光の検出値が大幅に小さく、これらマゼンタ色及びイエロー色のレジマークを精度良４く検出することができない。

これに対して、青色の第１のセンサ出力は、ブラック色とシアン色のレジマークの拡散反射光の検出値と同様に、マゼンタ色及びイエロー色のレジマーク３２の拡散反射光の検出値も同等に大きく、これらマゼンタ色及びイエロー色のレジマーク３２を精度良く検出することができることが判る。

そこで、この実施の形態では、図１０に示すように、第１のセンサ及び第２のセンサを同時に発光させ、赤色の第２のセンサ３６によってブラック色とシアン色のレジマーク３２を検出するとともに、青色の第１のセンサ３５によって、ブラック色と共にマゼンタ色及びイエロー色のレジマーク３２を検出し、ブラック色のレジマークを基準として、青色の第１のセンサ及び赤色の第２のセンサの出力を合成し、シアン色、マゼンタ色及びイエロー色のレジマークとの時間間隔ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５、ｔ６を検出するように構成されている。

また、図１１に示すように、第１のセンサ３５及び第２のセンサ３６を対応するレジマーク３２を検出する間のみ発光させることにより、発光素子の長寿命化を図るように構成しても良い。

このように、青色の第１のセンサ３５と赤色の第２のセンサ３６とを組み合わせて使用することにより、記録媒体２が普通紙以外の新聞紙や着色された用紙等であっても、ブラック色、シアン色、マゼンタ色及びイエロー色のレジマークを精度良く検出することができ、カラーレジ合わせを良好に行うことができ、高画質のカラー画像を得ることができる。

２：記連帳紙（記録媒体）、３２：レジマーク、３５：第１のセンサ、３６：第２のセンサ。

Claims (2)

1. 記録媒体上に形成されたレジストレーションマークに第１の波長のレーザ光を照射するとともに、前記レジストレーションマークからの反射レーザ光を検出することにより、前記記録媒体上に形成されたレジストレーションマークを検出する第１のマーク検出手段と、
   前記記録媒体上に形成されたレジストレーションマークに、前記第１のマーク検出手段と異なる第２の波長のレーザ光を照射するとともに、前記レジストレーションマークからの反射レーザ光を検出することにより、前記記録媒体上に形成されたレジストレーションマークを検出する第２のマーク検出手段とを少なくとも備えたことを特徴とするレジストレーションマーク検出装置。
2. 互いに異なった色の画像を形成する複数の画像形成部と、
   前記複数の画像形成部によって記録媒体上に形成された互いに色の異なるカラーレジストレーションマークに第１の波長のレーザ光を照射するとともに、前記カラーレジストレーションマークからの反射レーザ光を検出することにより、前記記録媒体上に形成されたカラーレジストレーションマークを検出する第１のマーク検出手段と、
   前記記録媒体上に形成されたカラーレジストレーションマークに、前記第１のマーク検出手段と異なる第２の波長のレーザ光を照射するとともに、前記カラーレジストレーションマークからの反射レーザ光を検出することにより、前記記録媒体上に形成されたカラーレジストレーションマークを検出する第２のマーク検出手段とを少なくとも備えたことを特徴とする画像形成装置。

Images