JP2012058691A - Image position detector and image formation apparatus using the same - Google Patents

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Kenta Ogata
健太 尾形
Osamu Goto
理 後藤
Takashi Fujiki
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image position detector capable of accurately detecting a position of a toner image for image position detection at a low cost, and to provide an image formation device using the same.SOLUTION: The apparatus includes: light emitting means 41 for radiating light on a toner image for image position detection that is formed on a medium to be detected; a first aperture 44 for condensing a light flux emitted by the light emitting means 41 at a predetermined aperture diameter; light receiving means 42 for receiving specular reflection from the medium to be detected on which the toner image for image position detection is formed; and a second aperture 45 for condensing a light flux of the specular reflection received by the light receiving means 42 from the medium to be detected on which the toner image for image position detection is formed, at a predetermined aperture diameter; the aperture diameter of the first aperture 44 being set to be larger than that of the second aperture 45.

Description

この発明は、画像位置検知装置及びこれを用いた画像形成装置に関する。   The present invention relates to an image position detection apparatus and an image forming apparatus using the same.

従来、上記画像形成装置としては、例えば、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色の画像形成位置を補正するため、中間転写ベルト等に形成されたレジずれ検知用パターンをレジずれ検知センサによって検知し、当該レジずれ検知センサの検知結果に応じて画像形成位置を補正するように構成したものがある。   Conventionally, as the image forming apparatus, for example, a register formed on an intermediate transfer belt or the like for correcting the image forming position of each color of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K). There is a configuration in which a misregistration detection pattern is detected by a registration error detection sensor and an image forming position is corrected according to a detection result of the registration error detection sensor.

かかる画像形成装置において、中間転写ベルト等に形成されたレジずれ検知用パターンを検知する画像位置検知装置に関連する技術としては、例えば、特開2002−055572号公報や特開2005−300918号公報、あるいは特開平09−043144号公報、特開2005−091252号公報等に開示されたものが既に提案されている。   In such an image forming apparatus, as a technique related to an image position detection apparatus that detects a registration shift detection pattern formed on an intermediate transfer belt or the like, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-055572 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-300918 are disclosed. Or what was disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 09-043144, 2005-091252, etc. has already been proposed.

上記特開2002−055572号公報に係る画像検知装置は、光源手段と、該光源手段からの光束を画像が形成された記録部材上に照射する照射レンズを含む照明手段と、該記録部材上の画像を受光手段面上に形成する結像レンズを含む結像手段とを有し、該受光手段で得られる信号に基づいて該記録部材上の画像を検知する画像検知装置において、該記録部材を鏡面反射面としたとき該光源手段の発光点と共役関係の位置又はその近傍に絞りを有しているように構成したものである。   The image detection apparatus according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-055572 includes a light source unit, an illumination unit including an irradiation lens that irradiates a recording member on which an image is formed with a light beam from the light source unit, and the recording member. In an image detection apparatus for detecting an image on the recording member based on a signal obtained by the light receiving means, the recording member is provided with an imaging means including an imaging lens for forming an image on the light receiving means surface. When a specular reflection surface is used, the diaphragm is configured to have a stop at or near a position conjugate with the light emitting point of the light source means.

また、上記特開2005−300918号公報に係る画像形成装置は、少なくとも像担持体、該像担持体を所定の極性に帯電する帯電手段、該像担持体に静電潜像を形成する露光手段、該像担持体上に形成された静電潜像を可視化する現像手段とを含むプロセス装置と、前記プロセス装置を制御して所定の検知パターンを検知媒体上に形成する検知パターン発生手段と、少なくとも鏡面反射方向に検知素子を有し、前記検知パターンを検知する光学式検知手段とを有する画像形成装置において、
検知媒体のみを検知した際の反射光量Aと、所定の補正パターンを検知した際の反射光量Bの比B/Aを所定の値とするように構成したものである。
In addition, the image forming apparatus according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-300918 includes at least an image carrier, a charging unit that charges the image carrier to a predetermined polarity, and an exposure unit that forms an electrostatic latent image on the image carrier. A process device including a developing unit that visualizes the electrostatic latent image formed on the image carrier, a detection pattern generating unit that controls the process device to form a predetermined detection pattern on a detection medium, In an image forming apparatus having a detection element in at least a specular reflection direction and having an optical detection means for detecting the detection pattern,
The ratio B / A between the reflected light amount A when only the detection medium is detected and the reflected light amount B when a predetermined correction pattern is detected is set to a predetermined value.

さらに、上記特開平09−043144号公報に係る濃度センサーは、発光素子と発光素子の光量を計測する第1の受光素子と、測定物からの反射光を受光する第2の受光素子と、第1の受光素子及び第2の受光素子を支持するホルダーからなる濃度センサーにおいて、発光素子の照射開口部に光束規制部材を設けるように構成したものである。   Furthermore, the density sensor according to the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-043144 includes a light-emitting element, a first light-receiving element that measures the light amount of the light-emitting element, a second light-receiving element that receives reflected light from the measurement object, In the density sensor including a holder that supports the first light receiving element and the second light receiving element, a light flux regulating member is provided in the irradiation opening of the light emitting element.

又、上記特開2005−091252号公報に係る光学センサは、発光手段を少なくとも1つと、
該発光手段から照射された入射光が照射対象物によって反射した時の反射光を受光する、少なくとも1つの受光手段とを有する光学センサにおいて、
該発光手段及び該受光手段のうち少なくとも一つの手段が、回路基板上に表面実装されたものであり、
該少なくとも一つの手段と該照射対象物との間の光路上に、その光路の断面積よりも小さい光通過孔を形成する孔形成部材を設けるように構成したものである。
In addition, the optical sensor according to the above Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-091252 includes at least one light emitting means
In an optical sensor having at least one light receiving means for receiving reflected light when the incident light emitted from the light emitting means is reflected by an irradiation object,
At least one of the light emitting means and the light receiving means is surface-mounted on a circuit board,
A hole forming member that forms a light passage hole smaller than the cross-sectional area of the optical path is provided on the optical path between the at least one means and the irradiation object.

特開2002−055572号公報JP 2002-055572 A 特開2005−300918号公報JP-A-2005-300918 特開平09−043144号公報JP 09-043144 A 特開2005−091252号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-091252

ところで、この発明が解決しようとする課題は、低コストで画像位置検知用トナー像の位置を精度よく検知することが可能な画像位置検知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。   By the way, the problem to be solved by the present invention is to provide an image position detection device capable of accurately detecting the position of a toner image for image position detection at low cost and an image forming apparatus using the image position detection device. .

すなわち、請求項1に記載された発明は、被検知媒体上に形成される画像位置検知用のトナー像に光を照射する発光手段と、
前記発光手段から照射される光束を予め定められた開口径にて絞る第1の開口部と、
前記画像位置検知用のトナー像が形成される被検知媒体からの正反射光を受光する受光手段と、
前記受光手段が前記画像位置検知用のトナー像が形成される被検知媒体からの正反射光を受光する光束を予め定められた開口径にて絞る第2の開口部とを備え、
前記第1の開口部の開口径を前記第2の開口部の開口径よりも大きく設定したことを特徴とする画像位置検知装置である。
That is, the invention described in claim 1 is a light emitting means for irradiating light to a toner image for image position detection formed on a detected medium;
A first opening for narrowing a light beam emitted from the light emitting means with a predetermined opening diameter;
A light receiving means for receiving regular reflection light from a detection medium on which the toner image for image position detection is formed;
The light receiving means includes a second opening for narrowing a light beam for receiving specularly reflected light from the detected medium on which the toner image for image position detection is formed, with a predetermined opening diameter;
An image position detecting apparatus, wherein an opening diameter of the first opening is set larger than an opening diameter of the second opening.

また、請求項2に記載された発明は、前記第1の開口部の開口径を、前記第2の開口部の開口径よりも2.15倍以上大きく設定したことを特徴とする請求項1に記載の画像位置検知装置である。   The invention described in claim 2 is characterized in that the opening diameter of the first opening is set to be 2.15 times larger than the opening diameter of the second opening. It is an image position detection apparatus as described in above.

さらに、請求項3に記載された発明は、前記受光素子の正反射成分の出力値におけるピーク位置と拡散反射成分の出力値におけるピーク位置との距離を約1.0mm以上大きくなるように設定したことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像位置検知装置である。   Furthermore, in the invention described in claim 3, the distance between the peak position in the output value of the regular reflection component of the light receiving element and the peak position in the output value of the diffuse reflection component is set to be larger than about 1.0 mm. The image position detection device according to claim 1, wherein the image position detection device is an image position detection device.

又、請求項4に記載された発明は、前記画像位置検知装置は、前記受光素子と前記被検知媒体間の距離が8mmのとき、正反射成分の出力値がピークとなるように配置したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の画像位置検知装置である。   According to a fourth aspect of the present invention, the image position detection device is arranged so that the output value of the regular reflection component reaches a peak when the distance between the light receiving element and the detected medium is 8 mm. The image position detecting device according to claim 1, wherein the image position detecting device is an image position detecting device.

更に、請求項5に記載された発明は、前記画像位置検知装置は、前記受光素子の正反射成分の出力値におけるピーク位置から前記被検知媒体に対して接離する方向に±1mm変位させた場合における前記受光素子の出力変動がピーク値の10%以内となるように設定したことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の画像位置検知装置である。   Further, in the invention described in claim 5, the image position detecting device is displaced ± 1 mm in a direction in which the image receiving device is in contact with or separated from the detected medium from the peak position in the output value of the regular reflection component of the light receiving element. 5. The image position detection device according to claim 1, wherein an output fluctuation of the light receiving element in a case is set to be within 10% of a peak value. 6.

また、請求項6に記載された発明は、黒色及び少なくとも1色のカラーのトナーを用いて被検知媒体上に画像位置検知用のトナー像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段によって前記被検知媒体上に形成される画像位置検知用のトナー像の位置を検知する画像位置検知手段とを備え、
前記画像位置検知手段として、請求項1乃至5のいずれかに記載されたものを用いたことを特徴とする画像形成装置である。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an image forming means for forming a toner image for detecting an image position on a detected medium using black and at least one color toner;
Image position detecting means for detecting the position of a toner image for image position detection formed on the detected medium by the image forming means,
6. An image forming apparatus according to claim 1, wherein the image position detecting means is the one described in any one of claims 1 to 5.

請求項1に記載された発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、低コストで画像位置検知用トナー像の位置を精度よく検知することが可能となる。   According to the first aspect of the present invention, it is possible to accurately detect the position of the image position detecting toner image at a lower cost than in the case where the present configuration is not provided.

また、請求項2に記載された発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、画像位置検知用トナー像の位置の検知精度を向上させることができる。   According to the second aspect of the present invention, the position detection accuracy of the image position detection toner image can be improved as compared with the case where the present configuration is not provided.

さらに、請求項3に記載された発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、画像位置検知用トナー像の位置の検知精度を向上させることができる。   Further, according to the third aspect of the present invention, the position detection accuracy of the image position detection toner image can be improved as compared with the case where the present configuration is not provided.

又、請求項4に記載された発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、画像位置検知装置の取付誤差に対して出力値が変動するのを抑制することができる。   Further, according to the invention described in claim 4, it is possible to suppress the output value from fluctuating with respect to the mounting error of the image position detection device, as compared with the case where this configuration is not provided.

更に、請求項5に記載された発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、画像位置検知用トナー像の位置の検知精度を向上させることができる。   Furthermore, according to the fifth aspect of the present invention, the position detection accuracy of the image position detection toner image can be improved as compared with the case where the present configuration is not provided.

また、請求項6に記載された発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、画像位置検知用トナー像の位置の検知精度を向上させることができ、画質を向上させることができる。   According to the sixth aspect of the present invention, the position detection accuracy of the image position detection toner image can be improved and the image quality can be improved as compared with the case where the present configuration is not provided. .

この発明の実施の形態1に係る画像検出装置を示す一部破断の断面構成図図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a partially broken cross-sectional configuration diagram illustrating an image detection device according to a first embodiment of the present invention. この発明の実施の形態1に係る画像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フルカラープリンタを示す構成図である。1 is a configuration diagram showing a tandem type full-color printer as an image forming apparatus to which an image detection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention is applied. FIG. この発明の実施の形態1に係る画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンタの画像形成部を示す構成図である。1 is a configuration diagram showing an image forming unit of a tandem type full-color printer as an image forming apparatus according to Embodiment 1 of the present invention; FIG. トナーパッチ及びレジずれ検知用パターンを示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a toner patch and a registration error detection pattern. トナー検知センサの取付状態を示す構成図である。It is a block diagram which shows the attachment state of a toner detection sensor. この発明の実施の形態1に係る画像検出装置を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating an image detection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. トナー検知センサの出力信号を示す波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram showing an output signal of a toner detection sensor. 試作されたトナー検知センサの検知精度誤差を示すグラフである。It is a graph which shows the detection accuracy error of the toner detection sensor made as an experiment. トナー像からの反射光を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating reflected light from a toner image. 試作されたトナー検知センサの受発光窓比率と検知精度誤差の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the light emission / emission window ratio of the toner detection sensor made as a prototype, and a detection accuracy error. 試作されたトナー検知センサの焦点距離とセンサ出力比の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the focal distance of the toner detection sensor made as an experiment, and sensor output ratio. 試作されたトナー検知センサの焦点距離とセンサ出力の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the focal distance of the toner detection sensor made as an experiment, and a sensor output. 試作されたトナー検知センサの焦点距離とセンサ出力の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the focal distance of the toner detection sensor made as an experiment, and a sensor output. 試作されたトナー検知センサの正反射/拡散反射ピーク差と検知精度誤差の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the regular reflection / diffuse reflection peak difference of a prototype toner detection sensor, and a detection accuracy error.

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。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

実施の形態1
図2はこの発明の実施の形態1に係る画像位置検知装置を適用した画像形成装置としてのタンデム型のカラープリンタを示す構成図である。また、図3は同カラープリンタの画像形成部を示す構成図である。
Embodiment 1
FIG. 2 is a block diagram showing a tandem type color printer as an image forming apparatus to which the image position detecting apparatus according to the first embodiment of the present invention is applied. FIG. 3 is a configuration diagram showing an image forming unit of the color printer.

この画像形成装置は、図2に示すように、パーソナルコンピュータや図示しない画像読取装置等から出力される画像データ、あるいは電話回線やLAN等を介して送られてくる画像データに応じて、フルカラーやモノクロなどの画像を出力するものである。   As shown in FIG. 2, the image forming apparatus is configured to display full color or image data according to image data output from a personal computer, an image reading device (not shown), or the like, or image data sent via a telephone line or a LAN. A monochrome image is output.

上記画像形成装置本体1の内部には、図2に示すように、パーソナルコンピュータ(PC)2や図示しない画像読取装置等から送られてくる画像データに対して、必要に応じて、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度/色空間変換、ガンマ補正、枠消し、色/移動編集等の予め定められた画像処理を施す画像処理部3が配置されているとともに、カラープリンタ全体の動作を制御する制御部4が配置されている。   As shown in FIG. 2, the image forming apparatus main body 1 has shading correction, if necessary, for image data sent from a personal computer (PC) 2 or an image reading device (not shown). An image processing unit 3 for performing predetermined image processing such as positional deviation correction, lightness / color space conversion, gamma correction, frame erasing, color / moving editing, and the like is disposed, and control for controlling the operation of the entire color printer. Part 4 is arranged.

そして、上記の如く画像処理装置3で予め定められた画像処理が施された画像データは、同じく画像処理部3によって、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の4色の画像データに変換され、次に述べるように、カラープリンタ本体1の内部に設けられた画像出力部5によってフルカラー画像やモノクロ画像などとして出力される。   The image data that has been subjected to predetermined image processing by the image processing apparatus 3 as described above is processed by the image processing unit 3 in the same manner as yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K). And output as a full-color image or a monochrome image by the image output unit 5 provided inside the color printer main body 1 as described below.

上記画像形成装置本体1の内部には、図2に示すように、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の4つの画像形成ユニット(画像形成手段)6Y、6M、6C、6Kが、第1色目のイエロー(Y)の画像形成ユニット6Yが相対的に高く、黒の(K)の画像形成ユニット7Kが相対的に低くなるように、水平方向に対して予め定められた角度(例えば、約10度)だけ傾斜した状態で一定の間隔を隔てて並列的に配置されている。なお、上記画像形成ユニット6Y、6M、6C、6Kの傾斜角度は、約10度に限定されるものではなく、これより大きな角度であっても小さな角度であっても良いことは勿論である。   As shown in FIG. 2, the image forming apparatus main body 1 includes four image forming units (image forming means) 6Y of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K). 6M, 6C, and 6K are horizontal with respect to the horizontal direction so that the yellow (Y) image forming unit 6Y of the first color is relatively high and the black (K) image forming unit 7K is relatively low. They are arranged in parallel at a predetermined interval in a state where they are inclined by a predetermined angle (for example, about 10 degrees). Note that the inclination angles of the image forming units 6Y, 6M, 6C, and 6K are not limited to about 10 degrees, and it is a matter of course that they may be larger or smaller.

このように、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の4つの画像形成ユニット6Y、6M、6C、6Kを、予め定められた角度だけ傾斜した状態で配置することにより、これら4つの画像形成ユニット6Y、6M、6C、6Kを水平に配置した場合と比較して、画像形成ユニット6Y、6M、6C、6K間の距離を短く設定することができ、カラープリンタ本体1の配列方向に沿った幅を小さくして小型化が可能となる。   In this way, the four image forming units 6Y, 6M, 6C, and 6K of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) are arranged in an inclined state by a predetermined angle. As a result, the distance between the image forming units 6Y, 6M, 6C, and 6K can be set shorter than in the case where these four image forming units 6Y, 6M, 6C, and 6K are horizontally arranged, and the color printer. It is possible to reduce the size by reducing the width along the arrangement direction of the main bodies 1.

これら4つの画像形成ユニット6Y、6M、6C、6Kは、基本的に、形成する画像の色以外は同様に構成されており、図2及び図3に示すように、大別して、図示しない駆動手段により矢印A方向に沿って予め定められた速度で回転駆動される像保持体としての感光体ドラム8と、この感光体ドラム8の表面を帯電する一次帯電用の帯電ロール9と、当該感光体ドラム8の表面に予め定められた色に対応した画像を露光して静電潜像を形成するLEDプリントヘッドからなる画像露光装置7と、感光体ドラム8上に形成された静電潜像を対応する色のトナーで現像する現像装置10と、感光体ドラム8の表面を清掃するクリーニング装置11とから構成されている。   These four image forming units 6Y, 6M, 6C, and 6K are basically configured similarly except for the color of the image to be formed. As shown in FIG. 2 and FIG. The photosensitive drum 8 as an image holding member that is rotationally driven at a predetermined speed along the direction of the arrow A, a charging roll 9 for primary charging that charges the surface of the photosensitive drum 8, and the photosensitive member. An image exposure device 7 including an LED print head that exposes an image corresponding to a predetermined color on the surface of the drum 8 to form an electrostatic latent image, and an electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 8. The developing device 10 is configured to develop with the corresponding color toner, and the cleaning device 11 is configured to clean the surface of the photosensitive drum 8.

上記感光体ドラム8としては、例えば、直径約30mm程度のドラム状に形成され、表面に有機光導電体(OPC)等からなる感光体層を被覆したものが用いられ、図示しない駆動モータにより矢印A方向に沿って予め定められた速度で回転駆動される。   As the photosensitive drum 8, for example, a drum having a diameter of about 30 mm and having a surface coated with a photosensitive layer made of an organic photoconductor (OPC) or the like is used. It is rotationally driven at a predetermined speed along the A direction.

また、上記帯電ロール9としては、例えば、芯金の表面に合成樹脂や合成ゴムからなり電気抵抗を調整した導電層を被覆したロール状の帯電器が用いられ、この帯電ロール9の芯金には、予め定められた帯電バイアスが印加される。   Further, as the charging roll 9, for example, a roll-shaped charger in which the surface of the core metal is covered with a conductive layer made of synthetic resin or synthetic rubber and having an adjusted electric resistance is used. Is applied with a predetermined charging bias.

上記画像露光装置7は、図2に示すように、4つの画像形成ユニット6Y、6M、6C、6K毎に個別に配置されており、各画像形成ユニット6Y、6M、6C、6Kに設けられる画像露光装置7としては、LED発光素子を予め定められたピッチ(例えば、600dpi〜1200dpi)で感光体ドラム8の軸方向に沿って直線状に配列したLED発光素子アレイと、当該LED発光素子アレイの各LED発光素子から出射された光を感光体ドラム8上にスポット状に結像するロッドレンズアレイとを備えたものが用いられる。また、上記画像露光装置7は、図2及び図3に示すように、下方から感光体ドラム8上に画像を走査露光するように配置されている。   As shown in FIG. 2, the image exposure device 7 is individually arranged for each of the four image forming units 6Y, 6M, 6C, and 6K, and the image provided in each of the image forming units 6Y, 6M, 6C, and 6K. The exposure apparatus 7 includes an LED light emitting element array in which LED light emitting elements are linearly arranged along the axial direction of the photosensitive drum 8 at a predetermined pitch (for example, 600 dpi to 1200 dpi), and the LED light emitting element array. What is provided with the rod lens array which images the light radiate | emitted from each LED light emitting element on the photosensitive drum 8 in spot shape is used. Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the image exposure device 7 is arranged so as to scan and expose an image on the photosensitive drum 8 from below.

なお、上記画像露光装置7としてLED発光素子アレイからなるものを用いた場合には、画像露光装置7を大幅に小型化することができるため望ましいが、画像露光装置7としては、LED発光素子アレイからなるものに限らず、レーザービームを各感光体ドラム8の軸方向に沿って偏向走査するものなどを用いても良い。この場合には、例えば、4つの画像形成ユニット6Y、6M、6C、6Kに対して1つの画像露光装置が配置される。   When the image exposure device 7 is composed of an LED light emitting element array, it is desirable because the image exposure device 7 can be significantly reduced in size. However, the laser beam may be deflected and scanned along the axial direction of each photosensitive drum 8. In this case, for example, one image exposure apparatus is arranged for four image forming units 6Y, 6M, 6C, and 6K.

上記画像処理部3からは、上述したように、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色の画像形成ユニット6Y、6M、6C、6Kに個別に設けられた画像露光装置7Y、7M、7C、7Kに、各色に対応した画像データが順次出力され、これらの画像露光装置7Y、7M、7C、7Kから画像データに応じて出射された光束は、対応する感光体ドラム8Y、8M、8C、8Kの表面に走査露光され、各感光体ドラム8Y、8M、8C、8Kの表面には、画像データに応じた静電潜像が形成される。上記感光体ドラム8Y、8M、8C、8K上に形成された静電潜像は、現像装置10Y、10M、10C、10Kによって、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色のトナー像として現像される。   From the image processing unit 3, as described above, the image forming units 6Y, 6M, 6C, and 6K for each color of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) are individually provided. The image data corresponding to each color is sequentially output to the image exposure devices 7Y, 7M, 7C, and 7K, and the light beams emitted from these image exposure devices 7Y, 7M, 7C, and 7K according to the image data correspond to the image data. The surfaces of the photosensitive drums 8Y, 8M, 8C, and 8K are scanned and exposed, and electrostatic latent images corresponding to the image data are formed on the surfaces of the photosensitive drums 8Y, 8M, 8C, and 8K. The electrostatic latent images formed on the photosensitive drums 8Y, 8M, 8C, and 8K are yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black by the developing devices 10Y, 10M, 10C, and 10K, respectively. It is developed as a toner image of each color of (K).

上記各画像形成ユニット6Y、6M、6C、6Kの感光体ドラム8Y、8M、8C、8K上に、順次形成されたイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色のトナー像は、各画像形成ユニット6Y、6M、6C、6Kの上方にわたって傾斜した状態で配置された被検知媒体としての無端ベルト状の中間転写ベルト12上に、4つの一次転写ロール13Y、13M、13C、13Kによって順次多重に一次転写される。   Yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) sequentially formed on the photosensitive drums 8Y, 8M, 8C, and 8K of the image forming units 6Y, 6M, 6C, and 6K. The toner images of the respective colors are transferred to four primary transfer rolls 13Y on an endless belt-shaped intermediate transfer belt 12 serving as a detection medium disposed in an inclined state over the image forming units 6Y, 6M, 6C, and 6K. Multiplexed primary transfer is sequentially performed by 13M, 13C, and 13K.

なお、この実施の形態では、被検知媒体として中間転写ベルト12を用いているが、被検知媒体としては、記録媒体を保持した状態で搬送する搬送ベルトなどを用いても良いことは勿論である。   In this embodiment, the intermediate transfer belt 12 is used as the medium to be detected. However, as the medium to be detected, it is needless to say that a conveyance belt that conveys the recording medium may be used. .

この中間転写ベルト12は、複数のロールによって張り渡された無端ベルト状部材であり、当該ベルト状部材の下辺走行領域が、その走行方向に沿った下流側が相対的に低く、且つ上流側が相対的に高くなるように、水平方向に対して画像形成ユニット6Y、6M、6C、6Kの傾斜角度と等しい角度だけ傾斜した状態で配置されている。   The intermediate transfer belt 12 is an endless belt-like member stretched by a plurality of rolls, and the lower side running region of the belt-like member is relatively low on the downstream side along the running direction and relatively upstream on the upstream side. The image forming units 6Y, 6M, 6C, and 6K are disposed so as to be inclined at an angle equal to the inclination angle of the horizontal direction.

即ち、上記中間転写ベルト12は、図2に示すように、二次転写部の背面支持ロールとしての機能を兼ね備えた駆動ロール15と、従動ロール14との間に予め定められた張力で掛け回されており、図示しない定速性に優れた駆動モータによって回転駆動される駆動ロール15により、矢印B方向に沿って予め定められた速度で循環駆動される。上記中間転写ベルト12としては、例えば、可撓性を有するポリイミドやポリアミドイミド等の合成樹脂フィルムによって無端ベルト状に形成したものが用いられる。上記中間転写ベルト12は、その下辺走行領域において、各画像形成ユニット6Y、6M、6C、6Kの感光体ドラム8Y、8M、8C、8Kに接触するように配置されている。   That is, as shown in FIG. 2, the intermediate transfer belt 12 is wound around with a predetermined tension between a drive roll 15 having a function as a back support roll of the secondary transfer portion and a driven roll 14. It is circulated and driven at a predetermined speed along the direction of arrow B by a drive roll 15 that is rotated by a drive motor that is excellent in constant speed (not shown). As the intermediate transfer belt 12, for example, a belt formed of an endless belt with a synthetic resin film such as flexible polyimide or polyamideimide is used. The intermediate transfer belt 12 is disposed so as to be in contact with the photosensitive drums 8Y, 8M, 8C, and 8K of the image forming units 6Y, 6M, 6C, and 6K in the lower side running region.

また、上記中間転写ベルト12には、図2に示すように、当該中間転写ベルト12の走行領域の低位側端部に配置され、中間転写ベルト12上に多重に一次転写されたトナー像を記録媒体16上に一括して二次転写する二次転写手段としての二次転写ロール17が、駆動ロール15によって張架された中間転写ベルト12の表面に接触するように配置されている。   Further, as shown in FIG. 2, the intermediate transfer belt 12 is arranged at the lower end portion of the traveling area of the intermediate transfer belt 12 and records the toner images that have been primary-transferred on the intermediate transfer belt 12 in a multiple manner. A secondary transfer roll 17 as a secondary transfer unit that performs secondary transfer collectively on the medium 16 is disposed so as to contact the surface of the intermediate transfer belt 12 stretched by the drive roll 15.

上記中間転写ベルト12上に多重に転写されたイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色のトナー像は、図2に示すように、駆動ロール15に中間転写ベルト12を介して接触する二次転写ロール17によって、記録媒体としての記録用紙16上に一括して二次転写され、これらの各色のトナー像が転写された記録用紙16は、鉛直方向の上方に位置する定着装置18へと搬送される。上記二次転写ロール17は、駆動ロール15の側方に中間転写ベルト12を介して圧接しており、鉛直方向の下方から上方に沿って搬送される記録用紙16上に、各色のトナー像を一括して二次転写するように構成されている。   The yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) toner images transferred onto the intermediate transfer belt 12 in a multiple manner are transferred to the drive roll 15 as shown in FIG. The secondary transfer roll 17 that is in contact with the transfer belt 12 collectively transfers the secondary transfer roll 17 onto the recording paper 16 as a recording medium. It is conveyed to the fixing device 18 positioned above. The secondary transfer roll 17 is in pressure contact with the side of the drive roll 15 via the intermediate transfer belt 12, and a toner image of each color is transferred onto the recording paper 16 conveyed from the lower side to the upper side in the vertical direction. It is configured to perform secondary transfer all at once.

上記二次転写ロール17としては、例えば、ステンレス等の金属からなる芯金の外周に、導電剤を添加した合成ゴム材料等の導電性弾性体からなる弾性体層を予め定められた厚さに被覆したものが用いられる。   As the secondary transfer roll 17, for example, an elastic body layer made of a conductive elastic body such as a synthetic rubber material to which a conductive agent is added is formed in a predetermined thickness on the outer periphery of a metal core made of metal such as stainless steel. A coated one is used.

そして、上記各色のトナー像が転写された記録用紙16は、定着手段としての定着装置18の加熱ロール19及び加圧ベルト(又は加圧ロール)20によって熱及び圧力で定着処理を受けた後、排出ロール21によってプリンタ本体1の上端部に設けられた排出トレイ22上に画像面を下にした状態で排出される。   The recording paper 16 on which the toner images of the respective colors are transferred is subjected to a fixing process with heat and pressure by a heating roll 19 and a pressure belt (or pressure roll) 20 of a fixing device 18 as a fixing unit. The paper is discharged by a discharge roll 21 on a discharge tray 22 provided at the upper end of the printer body 1 with the image surface facing down.

上記記録用紙16は、図2に示すように、プリンタ本体1内の底部に配置された給紙トレイ23から予め定められたサイズ及び材質のものが、給紙ロール24及び用紙分離ロール25により一枚ずつ分離された状態で給紙され、レジストロール26まで一旦搬送されて停止される。そして、上記給紙トレイ23から供給された記録用紙16は、予め定められたタイミングで回転するレジストロール26によって中間転写ベルト12の二次転写位置へと送り出される。上記記録用紙16としては、普通紙以外にも、表面又は表裏両面にコーティング処理が施されたコート紙等の厚紙や、OHPシートなども供給可能となっており、コート紙からなる記録用紙16には、写真画像なども出力される。   As shown in FIG. 2, the recording paper 16 having a predetermined size and material from the paper feed tray 23 arranged at the bottom of the printer main body 1 is unified by the paper feed roll 24 and the paper separation roll 25. The paper is fed in a state of being separated one by one, and is once transported to the registration roll 26 and stopped. The recording paper 16 supplied from the paper feed tray 23 is sent out to the secondary transfer position of the intermediate transfer belt 12 by a registration roll 26 that rotates at a predetermined timing. As the recording paper 16, in addition to plain paper, a thick paper such as a coated paper whose front surface or both surfaces are coated, an OHP sheet, and the like can be supplied. Will also output photographic images.

その際、上記記録用紙16は、例えば、その給紙方向と交差する方向の中央部を基準として給紙搬送されて、中間転写ベルト12上からトナー像が転写されると共に定着され、同じく、その給紙方向と交差する方向の中央部を基準として排出トレイ22上に排出される。ただし、必ずしもこれに限定される訳ではなく、上記記録用紙16は、例えば、その給紙方向と交差する方向の一端部を基準として給紙搬送されるように構成しても良い。   At that time, for example, the recording paper 16 is fed and transported with reference to a central portion in a direction intersecting the paper feeding direction, and a toner image is transferred and fixed from the intermediate transfer belt 12. The paper is discharged onto the discharge tray 22 with the central portion in the direction intersecting the paper feeding direction as a reference. However, the present invention is not necessarily limited to this. For example, the recording paper 16 may be configured to be fed and conveyed with reference to one end portion in a direction crossing the feeding direction.

なお、トナー像の一次転写工程が終了した感光体ドラム8の表面は、図2及び図3に示すように、クリーニング装置11によって残留トナーが除去されて、次の画像形成工程に備える。また、トナー像の二次転写工程が終了した中間転写ベルト12の表面は、図2に示すように、駆動ロール15の下流側の近傍に設けられたベルトクリーニング装置27によって残留トナー等が除去されて、次の画像形成工程に備える。   As shown in FIGS. 2 and 3, residual toner is removed from the surface of the photosensitive drum 8 after the primary transfer process of the toner image by the cleaning device 11 to prepare for the next image forming process. Further, as shown in FIG. 2, residual toner and the like are removed from the surface of the intermediate transfer belt 12 after the secondary transfer process of the toner image by a belt cleaning device 27 provided in the vicinity of the downstream side of the drive roll 15. In preparation for the next image forming step.

ところで、上記画像形成装置は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各画像形成ユニット6Y、6M、6C、6Kにおいて、形成する画像に応じて1色乃至4色の各色のトナー像を形成し、これらの各色のトナー像を中間転写ベルト12上に互いに重ね合わせた状態で一次転写し、所望の色の画像を形成するものである。そのため、この画像形成装置は、各画像形成ユニット6Y、6M、6C、6Kで形成される各色のトナー像に画像の濃度ムラや画像の位置ズレ等があると、カラー画像の色調が変動したり色ズレ等が発生し、画質が低下する虞れがある。   By the way, the image forming apparatus has one color or a color corresponding to the image to be formed in each of the image forming units 6Y, 6M, 6C, and 6K of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K). The toner images of the four colors are formed, and the toner images of the respective colors are primarily transferred in a state where they are superimposed on the intermediate transfer belt 12, thereby forming an image of a desired color. For this reason, in this image forming apparatus, if the toner images of the respective colors formed by the image forming units 6Y, 6M, 6C, and 6K have image density unevenness or image positional deviation, the color tone of the color image may fluctuate. Color misregistration or the like may occur, and image quality may be degraded.

そこで、上記画像形成装置では、装置の電源投入時や予め定められた枚数だけ記録用紙に画像を形成する毎、あるいは休止動作からの復帰時、現像装置にトナーを供給する図示しないトナーカートリッジを交換した時などの予め定められたタイミングで、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各画像形成ユニット6Y、6M、6C、6Kによって中間転写ベルト12上に、画像濃度検知用のトナー像及び画像位置検知用のトナー像を形成し、当該画像濃度検知用のトナー像及び画像位置検知用のトナー像の双方を正反射型のトナー検知手段によって検知することにより、前記制御部4によって各画像形成ユニット6Y、6M、6C、6Kにおける画像濃度や画像位置を制御するように構成されている。   Therefore, in the image forming apparatus, a toner cartridge (not shown) that supplies toner to the developing device is replaced every time an image is formed on a recording sheet for a predetermined number of sheets when the apparatus is turned on, or when returning from a pause operation. At a predetermined timing such as when the image is formed, the yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) image forming units 6Y, 6M, 6C, and 6K are placed on the intermediate transfer belt 12. By forming a toner image for image density detection and a toner image for image position detection, and detecting both the toner image for image density detection and the toner image for image position detection by a regular reflection type toner detection means. The control unit 4 is configured to control the image density and image position in each of the image forming units 6Y, 6M, 6C, and 6K.

上記画像濃度検知用のトナー像及び画像位置検知用のトナー像は、例えば、黒色及び少なくとも1色のカラーのトナーを用いて形成されるが、この実施の形態では、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)のすべての色のトナーを用いて形成するように構成されている。   The image density detection toner image and the image position detection toner image are formed using, for example, black and at least one color toner. In this embodiment, yellow (Y), magenta ( M), cyan (C), and black (K) toners are used to form the toner.

上記画像濃度検知用のトナー像としては、例えば、図4に示すように、画像濃度Cinが30%や70%程度の中間調濃度、及び必要に応じて100%の最高濃度など、少なくとも1種類の濃度で、正方形等の平面矩形状に形成されたイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色のトナーパッチ31Y、31M、31C、31Kが用いられる。また、上記画像位置検知用のトナー像としては、例えば、図4に示すように、画像濃度Cinが80〜100%程度の高濃度で、感光体ドラム8の軸方向である副走査方向に沿って予め定められた幅及び長さを有するように比較的細い直線状に形成されたイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色のレジずれ検知用パターン32Y、32M、32C、32Kが用いられる。   As the toner image for image density detection, for example, as shown in FIG. 4, at least one kind such as a halftone density with an image density Cin of about 30% or 70%, and a maximum density of 100% as necessary. Toner patches 31Y, 31M, 31C, and 31K of each color of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) formed in a flat rectangular shape such as a square are used. Further, as the toner image for detecting the image position, for example, as shown in FIG. 4, the image density Cin has a high density of about 80 to 100% and is along the sub-scanning direction that is the axial direction of the photosensitive drum 8. A registration error detection pattern 32Y for each color of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K), which is formed in a relatively thin straight line having a predetermined width and length. 32M, 32C, 32K are used.

なお、上記画像位置検知用のトナー像としては、図4に示すように、感光体ドラム8の軸方向である副走査方向に沿って予め定められた幅及び長さを有するように比較的細い直線状の第1のトナー像33aと、当該第1のトナー像33aの副走査方向の一端部から感光体ドラム8の周方向である主走査方向に沿って予め定められた角度(例えば、45度)だけ傾斜した状態で予め定められた幅及び長さを有するように比較的細い直線状の第2のトナー像33bとからなるイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色のレジずれ検知用パターン33Y、33M、33C、33Kを用いても良い。これらのレジずれ検知用パターン33Y、33M、33C、33Kを用いた場合には、画像の副走査方向及び主走査方向の両方の位置を検知することができ、画像の形成位置を副走査方向及び主走査方向の両方で制御することができ、画質をより向上させることができる。   As shown in FIG. 4, the toner image for image position detection is relatively thin so as to have a predetermined width and length along the sub-scanning direction that is the axial direction of the photosensitive drum 8. The linear first toner image 33a and a predetermined angle (for example, 45) from the one end of the first toner image 33a in the sub-scanning direction along the main scanning direction that is the circumferential direction of the photosensitive drum 8. Yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black, which are formed of a relatively thin linear second toner image 33b so as to have a predetermined width and length in a state inclined by (degree). The registration deviation detection patterns 33Y, 33M, 33C, and 33K for each color of (K) may be used. When these registration error detection patterns 33Y, 33M, 33C, and 33K are used, it is possible to detect the positions of both the image in the sub-scanning direction and the main scanning direction, and the image formation position is determined in the sub-scanning direction and It is possible to control both in the main scanning direction, and the image quality can be further improved.

上記トナーパッチ31Y、31M、31C、31K及びレジずれ検知用パターン32Y、32M、32C、32Kは、例えば、図4に示すように、中間転写ベルト12の移動方向と交差する方向であって当該中間転写ベルト12の表面に沿った方向の一端部に形成されるが、これに限定されるものではなく、トナーパッチ31Y、31M、31C、31K及びレジずれ検知用パターン32Y、32M、32C、32Kの形成位置は、トナー像検知手段40の位置に対応していれば良く、中間転写ベルト12の移動方向と交差する方向であって当該中間転写ベルト12の表面に沿った方向の中央部あるいは他方の端部に設定したり、中間転写ベルト12の表面に沿った方向の中央部と少なくとも一方の端部など複数設けても良い。   The toner patches 31Y, 31M, 31C, and 31K and the registration error detection patterns 32Y, 32M, 32C, and 32K are, for example, in a direction that intersects with the moving direction of the intermediate transfer belt 12 as shown in FIG. It is formed at one end portion in the direction along the surface of the transfer belt 12, but is not limited to this, and the toner patches 31Y, 31M, 31C, 31K and the registration error detection patterns 32Y, 32M, 32C, 32K The formation position only needs to correspond to the position of the toner image detection means 40, and is a direction intersecting the moving direction of the intermediate transfer belt 12 and in the center along the surface of the intermediate transfer belt 12 or the other. It may be set at the end, or a plurality of such as a central portion and at least one end in the direction along the surface of the intermediate transfer belt 12 may be provided.

また、上記トナーパッチ31Y、31M、31C、31K及びレジずれ検知用パターン32Y、32M、32C、32Kを検知するトナー像検知手段40は、図2に示すように、例えば、黒色の画像形成ユニット6Kの中間転写ベルト12の移動方向に沿った下流側であって、駆動ロール15によって保持された中間転写ベルト12の表面あるいはその近傍に配置されている。   The toner image detection means 40 for detecting the toner patches 31Y, 31M, 31C, 31K and the registration error detection patterns 32Y, 32M, 32C, 32K, for example, as shown in FIG. The intermediate transfer belt 12 is arranged on the downstream side in the moving direction of the intermediate transfer belt 12 and on the surface of the intermediate transfer belt 12 held by the drive roll 15 or in the vicinity thereof.

図1はこの発明の実施の形態1に係る画像位置検知装置のトナー像検知手段を示す構成図である。   FIG. 1 is a block diagram showing toner image detection means of an image position detection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

このトナー像検知手段としてのトナー像検知センサ40は、上述したように、トナーパッチ31Y、31M、31C、31Kとレジずれ検知用パターン32Y、32M、32C、32Kの双方を検知する兼用タンプのセンサであり、図1に示すように、発光素子としての例えば赤外領域乃至赤色領域の波長の光を出射するLED41と、受光素子としてのフォトトランジスタ42とを備えた正反射型のセンサから構成されている。上記LED41とフォトトランジスタ42とは、被検知媒体としての中間転写ベルト12表面の検知位置に立てられた垂線Hに対して、入射角度θ1及び反射角度θ2が共に10度となるように設定されている。ただし、上記LED41とフォトトランジスタ42の入射角度θ1及び反射角度θ2は、10度に限定されないことは勿論である。   As described above, the toner image detection sensor 40 serving as the toner image detection unit is a dual-use sensor that detects both the toner patches 31Y, 31M, 31C, and 31K and the registration error detection patterns 32Y, 32M, 32C, and 32K. As shown in FIG. 1, it is composed of a regular reflection type sensor including an LED 41 that emits light having a wavelength in the infrared region or red region as a light emitting element and a phototransistor 42 as a light receiving element. ing. The LED 41 and the phototransistor 42 are set so that the incident angle θ1 and the reflection angle θ2 are both 10 degrees with respect to the perpendicular H set at the detection position on the surface of the intermediate transfer belt 12 as the detected medium. Yes. However, it goes without saying that the incident angle θ1 and the reflection angle θ2 of the LED 41 and the phototransistor 42 are not limited to 10 degrees.

また、上記トナー像検知センサ40のハウジング43には、図1に示すように、LED41から出射される光束を被検知媒体としての中間転写ベルト12の表面に照射する第1の開口部44と、被検知媒体としての中間転写ベルト12表面からの反射光を受光するための第2の開口部45が設けられている。この実施の形態では、例えば、第1の開口部44の開口(アパーチャ)径がφ2.8mmに、第2の開口部45の開口(アパーチャ)径がφ1.3mmにそれぞれ設定されており、第1の開口部44の開口径が第2の開口部45の開口径よりも2倍以上大きく設定されている。   Further, as shown in FIG. 1, the housing 43 of the toner image detection sensor 40 has a first opening 44 for irradiating the surface of the intermediate transfer belt 12 as a detected medium with a light beam emitted from the LED 41; A second opening 45 is provided for receiving reflected light from the surface of the intermediate transfer belt 12 as a detected medium. In this embodiment, for example, the opening (aperture) diameter of the first opening 44 is set to φ2.8 mm, and the opening (aperture) diameter of the second opening 45 is set to φ1.3 mm. The opening diameter of one opening 44 is set to be twice or more larger than the opening diameter of the second opening 45.

上記第1の開口部44は、図1に示すように、LED41から出射される光束を予め定められた開口径に絞って中間転写ベルト12の表面に照射するように構成されており、上述したように、第1の開口部44の出射端部の開口径がφ2.8mmに設定されている。   As shown in FIG. 1, the first opening 44 is configured to irradiate the surface of the intermediate transfer belt 12 with a light beam emitted from the LED 41 with a predetermined opening diameter. Thus, the opening diameter of the emission end of the first opening 44 is set to φ2.8 mm.

一方、上記第2の開口部45は、図1に示すように、中間転写ベルト12の表面に形成されるレジずれ検知用パターン32Y、32M、32C、32K等からの反射光の光束を予め定められた開口径に絞って受光素子42に入射するように構成されており、上述したように、第2の開口部45の入射端部の開口径が例えばφ1.3mmに設定されている。さらに、受光素子42の先端部は、中間転写ベルト12表面からの反射光の光束を第2の開口部45によって効果的に絞るため、トナー像検知センサ40のハウジング43の端面から約4.2mm程奥側に位置するように配置されている。   On the other hand, as shown in FIG. 1, the second opening 45 determines in advance the light flux of the reflected light from the registration deviation detection patterns 32Y, 32M, 32C, 32K, etc. formed on the surface of the intermediate transfer belt 12. The aperture diameter is narrowed down to be incident on the light receiving element 42. As described above, the aperture diameter of the incident end of the second aperture 45 is set to φ1.3 mm, for example. Further, the front end portion of the light receiving element 42 is approximately 4.2 mm from the end surface of the housing 43 of the toner image detection sensor 40 in order to effectively restrict the light flux of the reflected light from the surface of the intermediate transfer belt 12 by the second opening 45. It is arranged so as to be located on the far side.

さらに、上記トナー像検知センサ40は、図1に示すように、LED41の発光部から出射された光束が第1の開口部44で遮られて、円形状に設定された第1の照射領域46を予め定められた明度で照射するようになっている。一方、上記トナー像検知センサ40では、LED41の発光部から出射された光束が照射された第1の照射領域46のうち、中間転写ベルト12表面からの反射光が第2の開口部45で遮られて、円形状に設定された第2の照射領域47から反射する光のみがフォトトランジスタ42に入射され、当該フォトトランジスタ42によって受光されるように設定されている。なお、図5中、符号48は、トナー像検知センサ40を取り付けるための取付孔を示している。   Further, as shown in FIG. 1, the toner image detection sensor 40 has a first irradiation region 46 set in a circular shape by blocking the light beam emitted from the light emitting portion of the LED 41 by the first opening 44. Is irradiated with a predetermined brightness. On the other hand, in the toner image detection sensor 40, the reflected light from the surface of the intermediate transfer belt 12 is blocked by the second opening 45 in the first irradiation region 46 irradiated with the light beam emitted from the light emitting portion of the LED 41. Thus, only the light reflected from the second irradiation region 47 set in a circular shape is incident on the phototransistor 42 and is received by the phototransistor 42. In FIG. 5, reference numeral 48 indicates an attachment hole for attaching the toner image detection sensor 40.

その際、上記トナー像検知センサ40は、図1及び図5に示すように、ハウジング43の端部である第1及び第2の開口部44、45から被検知媒体としての中間転写ベルト12表面までの距離(以下、便宜上「焦点距離」という)が8mmとなるように固定した状態で配置されている。また、上記トナー像検知センサ40は、図1に示すように、ハウジング43の端部からLED41及び受光素子42の中心線が互いに交差する位置までの距離が11.5mmとなるように設定されている。   At that time, as shown in FIGS. 1 and 5, the toner image detection sensor 40 is connected to the surface of the intermediate transfer belt 12 as a medium to be detected from first and second openings 44 and 45 which are ends of the housing 43. (Hereinafter referred to as “focal length” for the sake of convenience) up to 8 mm. Further, as shown in FIG. 1, the toner image detection sensor 40 is set so that the distance from the end of the housing 43 to the position where the center lines of the LED 41 and the light receiving element 42 intersect each other is 11.5 mm. Yes.

図6は上記画像位置検知装置の検知回路の構成を示すブロック図である。   FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a detection circuit of the image position detection apparatus.

図6において、符号41はLEDを、符号42は受光素子をそれぞれ示しており、受光素子42から出力される信号は、電流−電圧変換器51によって電圧値に変換された後、増幅器(オペアンプ)52によって予め定められた増幅率(ゲイン)で増幅される。   In FIG. 6, reference numeral 41 denotes an LED, and reference numeral 42 denotes a light receiving element. A signal output from the light receiving element 42 is converted into a voltage value by a current-voltage converter 51, and then an amplifier (op-amp). 52 is amplified at a predetermined amplification factor (gain).

上記増幅器52によって増幅された信号は、図7に示すように、比較手段としてのコンパレータ53によって予め定められた閾値と比較され、コンパレータ53からは、増幅器52によって増幅された信号が予め定められた閾値以下となっている間、例えば“H”レベルの出力信号が出力される。そして、タイミング判別回路54では、増幅器52によって増幅された信号が予め定められた閾値以下となったとき、即ちコンパレータ53の出力が“L”レベルから“H”レベルに変化したときのタイミングが判別され、カウンタ55では、増幅器52によって増幅された信号が予め定められた閾値以下となったときのタイミングにおける図示しない基準パルス発生器から出力される基準パルスのカウント値と、増幅器52によって増幅された信号が予め定められた閾値を超えたとき、即ちコンパレータ53の出力が“H”レベルから“L”レベルに変化したときのタイミングにおける図示しない基準パルス発生器から出力される基準パルスのカウント値とがカウントされる。   As shown in FIG. 7, the signal amplified by the amplifier 52 is compared with a predetermined threshold value by a comparator 53 as a comparison unit, and the signal amplified by the amplifier 52 is predetermined by the comparator 53. For example, an “H” level output signal is output while the threshold value is below the threshold value. The timing discriminating circuit 54 discriminates the timing when the signal amplified by the amplifier 52 falls below a predetermined threshold, that is, when the output of the comparator 53 changes from the “L” level to the “H” level. In the counter 55, the count value of the reference pulse output from the reference pulse generator (not shown) at the timing when the signal amplified by the amplifier 52 becomes equal to or lower than a predetermined threshold value and the amplifier 52 amplified A reference pulse count value output from a reference pulse generator (not shown) at a timing when the signal exceeds a predetermined threshold, that is, when the output of the comparator 53 changes from the “H” level to the “L” level, Is counted.

上記カウンタ55からのカウント値は、図6に示すように、制御部4に設けられたカラープリンタのマイクロコンピュータ56に入力され、このマイクロコンピュータ56では、例えば、カウンタ55から出力される増幅器52によって増幅された信号が予め定められた閾値以下となったときのカウント値と、増幅器52によって増幅された信号が予め定められた閾値を超えたときのカウント値との中央値を演算することによって、レジずれ検知用パターン32Y、32M、32C、32Kの位置を検出する。そして、マイクロコンピュータ56は、例えば、黒(K)色のレジずれ検知用パターン32Kの位置を基準として、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の各色のレジずれ検知用パターン33Y、33M、33Cとの間の副走査方向に沿った距離が予め定められた値と等しいか、又は予め定められた値との誤差が決められた範囲内となるように、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の各画像形成ユニット6Y、6M、6Cにおける画像位置の補正値を算出して画像位置を補正する動作を実行する。なお、同様に、マイクロコンピュータ56は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色のトナーパッチ31Y、31M、31C、31Kの検知濃度に基づいて、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各画像形成ユニット6Y、6M、6C、6Kにおける画像濃度の補正値を算出して画像濃度を補正する動作を実行する。   As shown in FIG. 6, the count value from the counter 55 is input to a microcomputer 56 of a color printer provided in the control unit 4, and in this microcomputer 56, for example, by an amplifier 52 output from the counter 55. By calculating the median value of the count value when the amplified signal is equal to or lower than a predetermined threshold and the count value when the signal amplified by the amplifier 52 exceeds the predetermined threshold, The positions of the registration error detection patterns 32Y, 32M, 32C, and 32K are detected. Then, for example, the microcomputer 56 uses the position of the black (K) color registration error detection pattern 32K as a reference, and the registration error detection pattern 33Y for each color of yellow (Y), magenta (M), and cyan (C). , 33M, 33C so that the distance in the sub-scanning direction is equal to a predetermined value or an error from a predetermined value is within a predetermined range. An operation of correcting the image position by calculating the correction value of the image position in each of the magenta (M) and cyan (C) image forming units 6Y, 6M, and 6C is executed. Similarly, the microcomputer 56 uses the yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) color toner patches 31Y, 31M, 31C, and 31K based on the detected densities of the yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) colors. The operation of correcting the image density by calculating the correction value of the image density in each of the image forming units 6Y, 6M, 6C, and 6K of Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) is executed.

ところで、上記トナー像検知センサ40として従来の画像濃度センサをそのまま用いて、レジずれ検知用パターン32Y、32M、32C、32Kの位置を検知した場合には、図4に示すように、イエロー色のレジずれ検知用パターン32Yと黒色のレジずれ検知用パターン32Kとの間の距離(Y−M)、マゼンタ色のレジずれ検知用パターン32Mと黒色のレジずれ検知用パターン32Kとの間の距離(M−K)、シアン色のレジずれ検知用パターン32Cと黒色のレジずれ検知用パターン32Kとの間の距離(C−K)をそれぞれ検知した場合の検知誤差を調べたところ、図8に試作品(TR1)として示すように、−100.0μm〜−120.0μm程度の検知誤差が発生していることが判った。   By the way, when the position of the registration error detection patterns 32Y, 32M, 32C, and 32K is detected using the conventional image density sensor as the toner image detection sensor 40 as it is, as shown in FIG. The distance (Y-M) between the registration error detection pattern 32Y and the black registration error detection pattern 32K, and the distance between the magenta registration error detection pattern 32M and the black registration error detection pattern 32K ( M−K), and the detection error when the distance (C−K) between the cyan color registration error detection pattern 32C and the black color registration error detection pattern 32K is detected. As shown as the work (TR1), it was found that a detection error of about −100.0 μm to −120.0 μm occurred.

本発明者は、従来の画像濃度センサをそのままレジずれ検知用センサとして用いた場合、図8に示すように、−100.0μm〜−120.0μm程度の大きな検知誤差が発生する原因について鋭意研究した結果、レジずれ検知用パターン32Y、32M、32C、32K及び当該レジずれ検知用パターン32Y、32M、32C、32Kが形成された中間転写ベルト12表面の正反射光の分布と拡散反射光の分布に依存していることを明らかにした。   The present inventor has earnestly studied the cause of a large detection error of about −100.0 μm to −120.0 μm as shown in FIG. 8 when the conventional image density sensor is used as a registration deviation detection sensor as it is. As a result, the registration error detection patterns 32Y, 32M, 32C, 32K and the distribution of the regular reflection light and the diffuse reflection light on the surface of the intermediate transfer belt 12 on which the registration error detection patterns 32Y, 32M, 32C, 32K are formed. Clarified that it depends on.

上記トナー像検知センサ40は、上述したように、トナーパッチとレジずれ検知用パターンの双方を検知するものであるが、トナー像検知センサ40によってトナーパッチを検知する場合には、トナーパッチの濃度に依存したトナー像検知センサ40の出力の大小が重要となる。   As described above, the toner image detection sensor 40 detects both the toner patch and the registration error detection pattern. When the toner image detection sensor 40 detects the toner patch, the density of the toner patch is detected. The magnitude of the output of the toner image detection sensor 40 depending on the size is important.

これに対して、上記トナー像検知センサ40によってレジずれ検知用パターン32Y、32M、32C、32Kを検知する場合には、トナー像の濃度に依存したトナー像検知センサ40の出力の大小ではなく、レジずれ検知用パターン32Y、32M、32C、32Kの位置に依存したトナー像検知センサ40の出力の位置情報が重要となる。   On the other hand, when the registration error detection patterns 32Y, 32M, 32C, and 32K are detected by the toner image detection sensor 40, the output of the toner image detection sensor 40 depends on the density of the toner image. Position information of the output of the toner image detection sensor 40 depending on the positions of the registration error detection patterns 32Y, 32M, 32C, and 32K is important.

上記中間転写ベルト12表面のトナー像が形成された領域では、トナー像が黒色のトナーからなる場合、LED41から出射される光束は、図9(a)に示すように、黒色のトナーでは照射光が殆どすべて吸収され、黒色のトナー像で正反射されてトナー像検知センサ40のフォトトランジスタ42で受光される光はほとんどない。   In the area where the toner image on the surface of the intermediate transfer belt 12 is formed, when the toner image is made of black toner, the light beam emitted from the LED 41 is irradiated with the black toner as shown in FIG. Is absorbed almost completely, and is reflected by the black toner image and received by the phototransistor 42 of the toner image detection sensor 40.

これに対して、LED41から出射される光束は、レジずれ検知用パターンがイエロー、マゼンタ、シアンのカラーのトナーからなる場合には、図9(b)に示すように、照射光のうち、微量の光が拡散反射され、カラートナーからの拡散反射光が、トナー像検知センサ40のフォトトランジスタ42で受光されてしまい、イエロー、マゼンタ、シアンのカラーのトナーからなるレジずれ検知用パターンの場合には、当該レジずれ検知用パターンからの正反射光がパターンの位置に対応して比較的幅が狭く大きなピーク値を示すのに対して、レジずれ検知用パターンからの拡散反射光は、パターンの位置に対応して幅が広く比較的小さなピーク値を示す。   On the other hand, when the registration error detection pattern is made of yellow, magenta, or cyan color toner, the luminous flux emitted from the LED 41 is a small amount of the irradiated light as shown in FIG. 9B. Is diffused and reflected, and the diffusely reflected light from the color toner is received by the phototransistor 42 of the toner image detection sensor 40, and the registration error detection pattern is formed of yellow, magenta, and cyan color toners. The regular reflection light from the registration error detection pattern has a relatively narrow and large peak value corresponding to the position of the pattern, whereas the diffuse reflection light from the registration error detection pattern The width is relatively wide corresponding to the position, and a relatively small peak value is shown.

そこで、上記正反射型のトナー像検知センサ40を用いて黒色及びイエロー、マゼンタ、シアンのカラーのトナーからなるレジずれ検知用パターンの位置の検知精度を向上させるためには、受光素子による正反射光の受光量を可能な限り減少させずに、如何にしてレジずれ検知用パターンからの拡散反射光の影響を低減するかが重要となる。   Therefore, in order to improve the detection accuracy of the position of the registration error detection pattern composed of black, yellow, magenta, and cyan color toners using the regular reflection type toner image detection sensor 40, regular reflection by the light receiving element is performed. It is important how to reduce the influence of diffuse reflected light from the registration deviation detection pattern without reducing the amount of received light as much as possible.

そこで、本発明者は、図1に示す正反射型のトナー像検知センサ40において、レジずれ検知用パターン32Y、32M、32C、32Kからの拡散反射光の影響を低減するため、受光素子42の開口部45の開口径を小さく設定する構成を採用した。ただし、従来の画像濃度センサとして用いられる正反射型のトナー像検知センサ40では、光量のバランス等の観点から、受光素子42の開口部45の開口径と発光素子41の開口部44の開口径とが等しく設定されていたため、受光素子42の開口径の小径化に伴って発光素子41の開口径をも小径化すると、発光素子41の光量を増加させない限り、レジずれ検知用パターン32Y、32M、32C、32Kに照射される光量が低下し、受光素子に入射する正反射光の受光量も減少することになる。   Therefore, the inventor of the present invention uses the regular reflection type toner image detection sensor 40 shown in FIG. 1 to reduce the influence of diffuse reflection light from the registration deviation detection patterns 32Y, 32M, 32C, and 32K. A configuration in which the opening diameter of the opening 45 is set small is adopted. However, in the regular reflection type toner image detection sensor 40 used as a conventional image density sensor, the opening diameter of the opening 45 of the light receiving element 42 and the opening diameter of the opening 44 of the light emitting element 41 are considered from the viewpoint of balance of the light amount. Therefore, if the opening diameter of the light emitting element 41 is reduced as the opening diameter of the light receiving element 42 is reduced, the registration error detection patterns 32Y and 32M are used unless the light quantity of the light emitting element 41 is increased. , 32C, and 32K are reduced, and the amount of received regular reflection light incident on the light receiving element is also reduced.

そのため、この実施の形態に係るトナー像検知センサ40では、非対称の光学系を採用し、発光側である第1の開口部44の開口径を受光側である第2の開口部45の開口径よりも大きく設定している。   Therefore, the toner image detection sensor 40 according to this embodiment employs an asymmetric optical system, and the opening diameter of the first opening 44 on the light emitting side is set to the opening diameter of the second opening 45 on the light receiving side. It is set larger than.

次に、本発明者は、第1の開口部44の開口径と、受光側である第2の開口部45の開口径を、図8(b)に示すようにそれぞれ変化させた場合に、レジずれ検知用パターン32Y、32M、32C、32Kの位置の検知誤差がどのように変化するのか確認する実験を行った。   Next, the present inventor changed the opening diameter of the first opening 44 and the opening diameter of the second opening 45 on the light receiving side as shown in FIG. An experiment was conducted to confirm how the detection errors at the positions of the registration error detection patterns 32Y, 32M, 32C, and 32K change.

図8(a)はトナー像検知センサ40において、第1の開口部44の開口径と第2の開口部45の開口径とをそれぞれ1.35mmと2.40mm、1.00mmと1.50mm、1.30mmと2.80mmに設定したセンサ(TR1〜TR4)をそれぞれ試作し、レジずれ検知用パターンの検知誤差がどのように変化するかを確認した結果を示すグラフである。   FIG. 8A shows the toner image detection sensor 40 in which the opening diameter of the first opening 44 and the opening diameter of the second opening 45 are 1.35 mm, 2.40 mm, 1.00 mm, and 1.50 mm, respectively. FIG. 6 is a graph showing a result of confirming how a detection error of a pattern for detecting misregistration changes by experimentally producing sensors (TR1 to TR4) set to 1.30 mm and 2.80 mm, respectively.

その結果、図8(a)の試作品(TR2)に示すように、受光素子42の開口径を従来の2.40mmに対して1.35mmと約1/2程度小径となるように変更することにより、イエロー、マゼンタ、シアンのいずれの色のレジずれ検知用パターンとも検知誤差を−80.0μm程度まで低下することができることがわかった。   As a result, as shown in the prototype (TR2) of FIG. 8 (a), the aperture diameter of the light receiving element 42 is changed to 1.35 mm, which is about ½ smaller than the conventional 2.40 mm. As a result, it has been found that the detection error can be reduced to about −80.0 μm for any of the registration error detection patterns of yellow, magenta, and cyan.

また、同じく図8(a)の試作品(TR3)に示すように、受光素子の開口径を1.00mmに変更するとともに、発光素子の開口径を1.50mmに変更することにより、イエロー、マゼンタ、シアンのいずれの色のレジずれ検知用パターンとも検知誤差を−40.0μm程度まで大幅に低下させることができることが判る。   Similarly, as shown in the prototype (TR3) of FIG. 8A, by changing the aperture diameter of the light receiving element to 1.00 mm and changing the aperture diameter of the light emitting element to 1.50 mm, yellow, It can be seen that the detection error can be greatly reduced to about −40.0 μm for both the magenta and cyan registration error detection patterns.

これは、主に、受光素子42の開口径を1.00mmまで小径化することによって、拡散反射光の影響を大幅に低減することができたためと考えられる。   This is presumably because the influence of diffusely reflected light could be greatly reduced by reducing the aperture diameter of the light receiving element 42 to 1.00 mm.

ただし、受光素子42の開口径を1.00mmにまで小径化すると、イエロー、マゼンタ、シアンの各色ともに大幅な改善効果がみられるものの、マゼンタ色のレジずれ検知用パターンの検知誤差が−40.0μmを超えており、目標とする検知誤差である−40.0μm以下に抑え込むことができていないことが判る。   However, when the aperture diameter of the light receiving element 42 is reduced to 1.00 mm, the yellow, magenta, and cyan colors have a significant improvement effect, but the detection error of the magenta color registration error detection pattern is −40. It exceeds 0 μm, and it can be seen that the target detection error cannot be suppressed to −40.0 μm or less.

その理由は、受光素子42の開口径を1.00mmまで小径化すると、外乱や取付誤差等の不確定な要素変動に対する安定性を示すロバスト性が低下して出力変動が大きくなり、その結果がマゼンタ色のレジずれ検知用パターンの検知誤差における低下として現れているものと考えられる。   The reason for this is that if the aperture diameter of the light receiving element 42 is reduced to 1.00 mm, the robustness indicating stability against uncertain element fluctuations such as disturbances and mounting errors is reduced, and the output fluctuations are increased. It is considered that this appears as a decrease in the detection error of the magenta color registration error detection pattern.

そこで、この実施の形態では、拡散反射光の影響を大幅に低減するため、受光素子42の開口径の小径化を図りつつ、ロバスト性を確保するため、受光素子42の開口径をある程度確保し、しかも、受光素子42の出力値を安定させるために発光素子41の開口径をある程度大きく設定しても、受光素子42の開口径を小径化することで拡散反射光の影響を大幅に低減することができるとの上述した知見から、発光素子41側の開口部44の開口径を受光素子42側の開口部45の開口径よりも大きく設定し、望ましくは、発光素子41側の開口部44の開口径を、受光素子42側の開口部45の開口径よりも2.15倍以上大きく設定するように構成したものである。また、発光素子41側の開口部44の開口径を基準とした場合、受光素子42側の開口部45の開口径を発光素子41側の開口部44の開口径よりも1/2.15程度小さく設定するように構成したものである。   Therefore, in this embodiment, in order to significantly reduce the influence of diffusely reflected light, the aperture diameter of the light receiving element 42 is secured to some extent in order to ensure robustness while reducing the aperture diameter of the light receiving element 42. In addition, even if the opening diameter of the light emitting element 41 is set to be somewhat large in order to stabilize the output value of the light receiving element 42, the influence of the diffuse reflected light is greatly reduced by reducing the opening diameter of the light receiving element 42. From the above-mentioned knowledge that the light emitting element 41 can be obtained, the opening diameter of the opening 44 on the light emitting element 41 side is set to be larger than the opening diameter of the opening 45 on the light receiving element 42 side. Is set to be larger than the opening diameter of the opening 45 on the light receiving element 42 side by 2.15 times or more. When the opening diameter of the opening 44 on the light emitting element 41 side is used as a reference, the opening diameter of the opening 45 on the light receiving element 42 side is about 1 / 2.15 than the opening diameter of the opening 44 on the light emitting element 41 side. It is configured to be set small.

次に、本発明者は、図5に示すトナー像検知センサ40における発光素子41側の開口部44の開口径と、受光素子42側の開口部45の開口径の比を、図10(b)に示すように種々変化させた場合、レジずれ検知用パターンの黒色に対するカラーの近似値がどのように変化するかを確認する実験を行った。   Next, the inventor calculates the ratio of the opening diameter of the opening 44 on the light emitting element 41 side and the opening diameter of the opening 45 on the light receiving element 42 side in the toner image detection sensor 40 shown in FIG. An experiment was conducted to confirm how the approximate value of the color for black of the registration error detection pattern changes when various changes are made as shown in FIG.

図10(a)は上記実験の結果を示すグラフである。   FIG. 10A is a graph showing the results of the experiment.

この図10(a)から明らかなように、発光素子41側の開口部44の開口径と、受光素子42側の開口部45の開口径の比を2.15以上に設定することにより、検知誤差の値を目標とする40.0μm以下に抑えることができることがわかった。   As is apparent from FIG. 10A, detection is performed by setting the ratio of the opening diameter of the opening 44 on the light emitting element 41 side and the opening diameter of the opening 45 on the light receiving element 42 side to 2.15 or more. It was found that the error value can be suppressed to 40.0 μm or less.

更に、本発明者は、トナー像検知センサ40におけるロバスト性を確認するため、図11(b)に示すように、第1の開口部44の開口径と第2の開口部45の開口径とをそれぞれ異ならせたセンサを試作し、当該センサを予め定められた焦点距離からマイナス方向、即ち被検知媒体に近づける方向、及びプラス方向、即ち被検知媒体から遠ざける方向に移動させた場合に、トナー像検知センサ40の正反射成分の出力値がピーク値を100%としたとき、どの程度変化するかを確認する実験を行った。   Furthermore, in order to confirm the robustness of the toner image detection sensor 40, the present inventor, as shown in FIG. 11B, the opening diameter of the first opening 44 and the opening diameter of the second opening 45 When the sensor is made differently, and the sensor is moved in a minus direction from a predetermined focal length, that is, a direction closer to the detected medium, and a plus direction, that is, a direction away from the detected medium, the toner An experiment was conducted to check how much the output value of the regular reflection component of the image detection sensor 40 changes when the peak value is 100%.

図11(a)は上記実験の結果を示すグラフである。   FIG. 11A is a graph showing the results of the experiment.

この図11(a)に示すグラフから明らかなように、どの試作品も焦点距離からプラス方向及びマイナス方向にずれると、センサの出力電圧がピーク位置から低下する傾向を示すが、プラス方向及びマイナス方向に1.0mm以上ずれた場合にセンサの出力電圧がピーク値から10%以上ずれたものを不可と判断したが、不可と判定された試作品は、1つのみであり、いずれも比較的良好な結果が得られた。   As is clear from the graph shown in FIG. 11A, when any prototype deviates from the focal length in the positive and negative directions, the sensor output voltage tends to decrease from the peak position. If the sensor output voltage deviates by 1.0 mm or more in the direction, the sensor output voltage deviates by 10% or more from the peak value. However, only one prototype was determined to be impossible. Good results were obtained.

また、図11(a)から明らかなように、受光素子42の開口径が1.00mmや1.15mmまで小径化すると、トナー像検知センサ40の正反射成分の出力値が10%程度変化してしまい望ましくないことが判る。   As is clear from FIG. 11A, when the aperture diameter of the light receiving element 42 is reduced to 1.00 mm or 1.15 mm, the output value of the regular reflection component of the toner image detection sensor 40 changes by about 10%. It turns out that it is undesirable.

さらに、図11(a)から明らかなように、受光素子42の開口径が1.30mmで発光素子41の開口径が2.40mm、及び受光素子の開口径が1.30mmで発光素子の開口径が2.80mmのセンサは、焦点距離の変動に対して正反射成分の出力値の変動が小さく良好な結果が得られた。   Further, as apparent from FIG. 11A, the opening diameter of the light receiving element 42 is 1.30 mm, the opening diameter of the light emitting element 41 is 2.40 mm, and the opening diameter of the light receiving element is 1.30 mm. The sensor with the aperture of 2.80 mm has a small variation in the output value of the regular reflection component with respect to the variation in the focal length, and good results have been obtained.

次に、本発明者は、トナー像検知センサ40の発光素子及び受光素子の設置角度をそれぞれ変化させることにより、トナー像検知センサ40の焦点距離の値を4.2mm〜10.2mm程度まで変化させた場合に、トナー像検知センサ40の正反射成分及び拡散反射成分の出力値プロファイルがどのように変化するかを確認する実験を行った。   Next, the inventor changes the value of the focal length of the toner image detection sensor 40 to about 4.2 mm to 10.2 mm by changing the installation angles of the light emitting element and the light receiving element of the toner image detection sensor 40, respectively. An experiment was conducted to confirm how the output value profiles of the regular reflection component and the diffuse reflection component of the toner image detection sensor 40 change when the toner image detection sensor 40 is changed.

図12はトナー像検知センサ40の正反射成分の出力値プロファイルを示すグラフである。   FIG. 12 is a graph showing an output value profile of the regular reflection component of the toner image detection sensor 40.

この図12から明らかなように、トナー像検知センサ40の正反射成分の出力値プロファイルは、大きく分けて2つのグループからなり、第1のグループは、約5.4mm〜6.0mm程度の範囲にピークを有するグループであり、第2のグループは、約8.0mm程度にピークを有するグループである。また、第1のグループであっても、発光素子の開口部と受光素子の開口部の比が大きくなるに従って焦点距離が長くなるようにシフトすることが判る。   As apparent from FIG. 12, the output value profile of the regular reflection component of the toner image detection sensor 40 is roughly divided into two groups, and the first group has a range of about 5.4 mm to 6.0 mm. The second group is a group having a peak at about 8.0 mm. It can also be seen that even in the first group, the focal length shifts as the ratio between the opening of the light emitting element and the opening of the light receiving element increases.

一方、第2のグループは、略同じような特性を示しているが、発光素子の開口部と受光素子の開口部の比が大きくなるに従って、正反射成分の出力値のピークがやや大きな値を示すと思われる。   On the other hand, the second group shows substantially the same characteristics, but the peak of the output value of the specular reflection component increases slightly as the ratio of the opening of the light emitting element to the opening of the light receiving element increases. It seems to show.

一方、図13はトナー像検知センサ40の拡散反射成分の出力値プロファイルを示すグラフである。   On the other hand, FIG. 13 is a graph showing an output value profile of the diffuse reflection component of the toner image detection sensor 40.

この図13から明らかなように、トナー像検知センサ40の拡散反射成分の出力値プロファイルは、正反射成分の出力値プロファイルと大きく異なり、略すべてのケースにおいて、焦点距離が約5.4mm〜6.9mmの位置にピークを有し、焦点距離が大きくなるに従って徐々にピーク値が低下していく傾向がみられる。   As apparent from FIG. 13, the output value profile of the diffuse reflection component of the toner image detection sensor 40 is significantly different from the output value profile of the regular reflection component. In almost all cases, the focal length is about 5.4 mm to 6 mm. There is a peak at a position of .9 mm, and the peak value tends to gradually decrease as the focal length increases.

図13及び図14に示す結果から明らかなように、トナー像検知センサ40によるイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各レジずれ検知用パターンの位置の検知精度を向上させるためには、正反射成分の出力値プロファイルのピーク値を可能な限り高い値に設定するとともに、拡散反射成分の出力値プロファイルのピーク値を可能な限り低い値に設定し、且つ正反射成分の出力値プロファイルのピークと拡散反射成分の出力値プロファイルのピークとの間の距離を大きく設定し、両者の出力値の差を大きく設定するのが望ましい。   As is apparent from the results shown in FIGS. 13 and 14, in order to improve the detection accuracy of the positions of the yellow, magenta, cyan, and black registration error detection patterns by the toner image detection sensor 40, the regular reflection component The peak value of the output value profile is set as high as possible, the peak value of the output value profile of the diffuse reflection component is set as low as possible, and the peak of the output value profile of the regular reflection component and the diffuse reflection are set. It is desirable to set a large distance between the peak of the component output value profile and to set a large difference between the two output values.

そこで、図12及び図13に示す結果などに基づいて、正反射成分の出力値プロファイルのピークと拡散反射成分の出力値プロファイルのピークとの距離をパラメータとして、トナー像検知センサ40の検知誤差がどのように変化するかを確認したところ、図14に示すように、正反射成分の出力値プロファイルのピークと拡散反射成分の出力値プロファイルのピークとの距離を約1.0mm以上大きくなるように設定すれば、レジずれ検知用パターンの検知誤差を目標とする40μm以下とすることができることがわかった。この実施の形態では、正反射成分の出力値プロファイルのピーク位置が、焦点距離が8.0mmに位置し、拡散反射成分の出力値プロファイルのピーク位置が、焦点距離が6.0mmに位置し、正反射成分の出力値プロファイルのピークと拡散反射成分の出力値プロファイルのピークとの距離を2.0mmとなるように設定されている。   Therefore, based on the results shown in FIGS. 12 and 13, the detection error of the toner image detection sensor 40 is determined using the distance between the peak of the output value profile of the regular reflection component and the peak of the output value profile of the diffuse reflection component as a parameter. As shown in FIG. 14, when the change is confirmed, the distance between the peak of the output value profile of the regular reflection component and the peak of the output value profile of the diffuse reflection component is increased by about 1.0 mm or more. It was found that if set, the detection error of the registration error detection pattern can be set to 40 μm or less. In this embodiment, the peak position of the output value profile of the regular reflection component is located at a focal length of 8.0 mm, the peak position of the output value profile of the diffuse reflection component is located at a focal length of 6.0 mm, The distance between the peak of the output value profile of the regular reflection component and the peak of the output value profile of the diffuse reflection component is set to 2.0 mm.

以上の構成において、この実施の形態に係る画像形成装置では、次のようにして、低コストで画像位置検知用トナー像の位置を精度よく検知することが可能となっている。   With the above configuration, the image forming apparatus according to this embodiment can accurately detect the position of the image position detection toner image at low cost as follows.

すなわち、この画像形成装置では、図4に示すように、非画像形成時の予め定められたタイミングで、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色の画像形成ユニット6Y、6M、6C、6Kによって、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色のトナーでトナーパッチ31Y、31M、31C、31K及びレジずれ検知用パターン32Y、32M、32C、32Kの双方が中間転写ベルト12上に形成される。   That is, in this image forming apparatus, as shown in FIG. 4, the image of each color of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) at a predetermined timing at the time of non-image formation. By the forming units 6Y, 6M, 6C, and 6K, the toner patches 31Y, 31M, 31C, and 31K, and the registration error detection patterns with yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) toners. Both 32Y, 32M, 32C, and 32K are formed on the intermediate transfer belt 12.

上記中間転写ベルト12上に形成されたイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色のトナーパッチ31Y、31M、31C、31K及びレジずれ検知用パターン32Y、32M、32C、32Kは、図2及び図6に示すように、黒(K)色の画像形成ユニット6Kの中間転写ベルト12の移動方向に沿った下流側に配置されたトナー像検知センサ40によって検知される。   The yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) toner patches 31Y, 31M, 31C, and 31K and the registration error detection patterns 32Y and 32M formed on the intermediate transfer belt 12 are described. 32C and 32K are detected by a toner image detection sensor 40 disposed on the downstream side in the moving direction of the intermediate transfer belt 12 of the black (K) image forming unit 6K, as shown in FIGS. Is done.

上記トナー像検知センサ40は、図1に示すように、LED41から出射される光束を中間転写ベルト12の表面に照射し、当該中間転写ベルト12表面及び中間転写ベルト12上に形成されたトナーパッチ31Y、31M、31C、31K及びレジずれ検知用パターン32Y、32M、32C、32Kからの反射光が、受光素子としてのフォトトランジスタ42によって受光される。   As shown in FIG. 1, the toner image detection sensor 40 irradiates the surface of the intermediate transfer belt 12 with a light beam emitted from the LED 41, and a toner patch formed on the surface of the intermediate transfer belt 12 and the intermediate transfer belt 12. Reflected light from 31Y, 31M, 31C, and 31K and the registration error detection patterns 32Y, 32M, 32C, and 32K is received by the phototransistor 42 as a light receiving element.

上記フォトトランジスタ42によって受光されたトナーパッチ31Y、31M、31C、31K及びレジずれ検知用パターン32Y、32M、32C、32Kからの反射光は、図6に示すように、フォトトランジスタ42による光電変換作用によって受光量に応じた電流値に変換された後、電流−電圧変換器51によって電圧値に変換されるとともに、増幅器52によって予め定められたゲインで増幅される。   The reflected light from the toner patches 31Y, 31M, 31C, 31K and the registration error detection patterns 32Y, 32M, 32C, 32K received by the phototransistor 42 is subjected to photoelectric conversion by the phototransistor 42 as shown in FIG. Is converted into a current value corresponding to the amount of received light, and then converted into a voltage value by the current-voltage converter 51 and amplified by the amplifier 52 with a predetermined gain.

上記増幅器52によって増幅された信号は、比較手段としてのコンパレータ53によって予め定められた閾値と比較され、コンパレータ53からは、例えば、増幅器52によって増幅された信号が予め定められた閾値以下となっている間、“H”レベルの出力信号が出力される。   The signal amplified by the amplifier 52 is compared with a predetermined threshold value by a comparator 53 as a comparison means. From the comparator 53, for example, the signal amplified by the amplifier 52 becomes equal to or lower than a predetermined threshold value. During this period, an “H” level output signal is output.

この実施の形態では、図1に示すように、トナー像検知センサ40が、その発光素子41側の開口部44の開口径が受光素子42側の開口部45の開口径よりも大きく設定されており、しかも発光素子41側の開口部44の開口径と受光素子42側の開口部45の開口径との比が、2.15以上となるように設定されている。   In this embodiment, as shown in FIG. 1, in the toner image detection sensor 40, the opening diameter of the opening 44 on the light emitting element 41 side is set larger than the opening diameter of the opening 45 on the light receiving element 42 side. Moreover, the ratio of the opening diameter of the opening 44 on the light emitting element 41 side to the opening diameter of the opening 45 on the light receiving element 42 side is set to be 2.15 or more.

そのため、上記トナー像検知センサ40では、図10(a)に示すように、黒色のレジずれ検知用パターン32Kを基準として、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の各色のレジずれ検知用パターン32Y、32M、32Cを検知したときの検知誤差がいずれも目標とする40μm以下に抑えることができ、レジずれ検知用パターン32Y、32M、32C、32Kの位置を精度良く検知することができる。   Therefore, in the toner image detection sensor 40, as shown in FIG. 10A, the registration of each color of yellow (Y), magenta (M), and cyan (C) is based on the black registration displacement detection pattern 32K. The detection error when detecting the misalignment detection patterns 32Y, 32M, and 32C can be suppressed to 40 μm or less, and the registration misalignment detection patterns 32Y, 32M, 32C, and 32K can be accurately detected. Can do.

また、この実施の形態では、図14に示すように、正反射成分の出力値プロファイルのピークと拡散反射成分の出力値プロファイルのピークとの距離を約1.0mm以上大きくなるように設定されているため、この点からもレジずれ検知用パターンの検知誤差を目標とする40μm以下とすることができる。   Further, in this embodiment, as shown in FIG. 14, the distance between the peak of the output value profile of the regular reflection component and the peak of the output value profile of the diffuse reflection component is set to be larger by about 1.0 mm or more. Therefore, from this point as well, the detection error of the registration error detection pattern can be set to 40 μm or less.

32Y、32M、32C、32K:レジずれ検知用パターン、40:トナー像検知センサ、41:発光素子、42:受光素子、44:第1の開口部、45:第2の開口部。   32Y, 32M, 32C, 32K: registration displacement detection pattern, 40: toner image detection sensor, 41: light emitting element, 42: light receiving element, 44: first opening, 45: second opening.

Claims (6)

被検知媒体上に形成される画像位置検知用のトナー像に光を照射する発光手段と、
前記発光手段から照射される光束を予め定められた開口径にて絞る第1の開口部と、
前記画像位置検知用のトナー像が形成される被検知媒体からの正反射光を受光する受光手段と、
前記受光手段が前記画像位置検知用のトナー像が形成される被検知媒体からの正反射光を受光する光束を予め定められた開口径にて絞る第2の開口部とを備え、
前記第1の開口部の開口径を前記第2の開口部の開口径よりも大きく設定したことを特徴とする画像位置検知装置。
A light emitting means for irradiating light to a toner image for image position detection formed on the detected medium;
A first opening for narrowing a light beam emitted from the light emitting means with a predetermined opening diameter;
A light receiving means for receiving regular reflection light from a detection medium on which the toner image for image position detection is formed;
The light receiving means includes a second opening for narrowing a light beam for receiving specularly reflected light from the detected medium on which the toner image for image position detection is formed, with a predetermined opening diameter;
An image position detecting apparatus, wherein an opening diameter of the first opening is set larger than an opening diameter of the second opening.
前記第1の開口部の開口径を、前記第2の開口部の開口径よりも2.15倍以上大きく設定したことを特徴とする請求項1に記載の画像位置検知装置。   The image position detection apparatus according to claim 1, wherein an opening diameter of the first opening is set to be 2.15 times larger than an opening diameter of the second opening. 前記受光素子の正反射成分の出力値におけるピーク位置と拡散反射成分の出力値におけるピーク位置との距離を約1.0mm以上大きくなるように設定したことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像位置検知装置。   The distance between the peak position in the output value of the regular reflection component of the light receiving element and the peak position in the output value of the diffuse reflection component is set to be larger by about 1.0 mm or more. Image position detection device. 前記画像位置検知装置は、前記受光素子と前記被検知媒体間の距離が8mmのとき、正反射成分の出力値がピークとなるように配置したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の画像位置検知装置。   4. The image position detection device according to claim 1, wherein the image position detection device is arranged so that an output value of a regular reflection component reaches a peak when a distance between the light receiving element and the detected medium is 8 mm. The image position detection apparatus described in 1. 前記画像位置検知装置は、前記受光素子の正反射成分の出力値におけるピーク位置から前記被検知媒体に対して接離する方向に±1mm変位させた場合における前記受光素子の出力変動がピーク値の10%以内となるように設定したことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の画像位置検知装置。   In the image position detection device, the output fluctuation of the light receiving element when the output value of the regular reflection component of the light receiving element is displaced ± 1 mm from the peak position toward and away from the detected medium has a peak value. The image position detection device according to claim 1, wherein the image position detection device is set to be within 10%. 黒色及び少なくとも1色のカラーのトナーを用いて被検知媒体上に画像位置検知用のトナー像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段によって前記被検知媒体上に形成される画像位置検知用のトナー像の位置を検知する画像位置検知手段とを備え、
前記画像位置検知手段として、請求項1乃至5のいずれかに記載されたものを用いたことを特徴とする画像形成装置。
Image forming means for forming a toner image for image position detection on a detection medium using black and at least one color toner;
Image position detecting means for detecting the position of a toner image for image position detection formed on the detected medium by the image forming means,
6. An image forming apparatus according to claim 1, wherein the image position detecting means is the one described in any one of claims 1 to 5.
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