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

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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。
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