JP2014119733A - Image forming apparatus and detecting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主に電子写真プロセスを採用したカラーレーザプリンタ、カラー複写機、カラーファクシミリ等の画像形成装置における色ずれ及び濃度検出技術に関する。 The present invention relates to a color misregistration and density detection technique in an image forming apparatus such as a color laser printer, a color copying machine, and a color facsimile mainly employing an electrophotographic process.
近年、電子写真方式の画像形成装置は、印刷速度の高速化のために、感光体を色毎に設けたタンデム型が主流となっている。タンデム型の画像形成装置では、例えば、中間転写ベルトに色ずれや濃度検出のための現像剤像である検出画像を形成し、検出画像からの反射光を光学センサで検出することで色ずれや濃度の補正を実行している。 In recent years, an electrophotographic image forming apparatus is mainly a tandem type in which a photoconductor is provided for each color in order to increase the printing speed. In a tandem type image forming apparatus, for example, a detection image, which is a developer image for color misregistration or density detection, is formed on an intermediate transfer belt, and reflected light from the detection image is detected by an optical sensor, whereby color misregistration or Density correction is executed.
特許文献1は、トナー像からの正反射光(鏡面反射光ともいう)及び散乱反射光を検出する2つの光学センサを備え、2つの光学センサの出力差に応じて画像濃度を制御することを開示している。また、特許文献2は、正反射光と散乱反射光の双方を、プリズムを用いて検出する光学センサを開示している。これらの方式では、一方の受光素子で散乱反射光成分のみを検出し、もう一方の受光素子で検出した正反射光と散乱反射光の和から差し引く補正等を行うことで、正反射光成分のみを取り出している。この取り出した正反射光成分から濃度を検出する方式は、トナーからの散乱反射光ではなく、下地からの正反射光を主として検出する。したがって、散乱反射光量に差がある現像剤の色によらず濃度検出を行うことができ、また、人間の視覚特性に対しても敏感なハイライト領域の検出能力が高いとされている。しかしながら、特許文献1のような方式の場合、正反射光成分のみを取り出す補正処理の誤差が大きくなるとされている。そのため、特許文献3は、正反射光の実効スポット径を絞ることにより散乱反射光成分の比率を低下させて精度を向上させることを開示している。
Patent Document 1 includes two optical sensors that detect specularly reflected light (also referred to as specularly reflected light) and scattered reflected light from a toner image, and controls image density according to the output difference between the two optical sensors. Disclosure.
また、色ずれや濃度検出のための検出画像による現像剤の消費は、極力減らすことが求められている。つまり、検出画像は可能な限り小さくすることが好ましい。小さい検出画像でも精度良く濃度検出を行うためには空間分解能の高いセンサが必要とされ、特許文献4は、発光側の照射面積を小さくしたセンサを開示している。 Further, it is required to reduce the consumption of the developer by the detected image for detecting color misregistration and density as much as possible. That is, it is preferable to make the detected image as small as possible. A sensor with high spatial resolution is required in order to accurately detect a density even with a small detection image, and Patent Document 4 discloses a sensor with a small irradiation area on the light emission side.
従来の光学センサにおいて正反射光のスポット径を絞ると、光学センサ内のLEDチップの位置のばらつきや、絞り機構のメカニカルなばらつき等により、製造上の歩留まりや検出精度に多大な影響を与えるという課題があった。例えば、光学センサの空間分解能を高くするには、その絞り機構を小さくする必要がある。しかしながら、特許文献4によると、製造上のばらつき等を考慮すれば、正反射光のスポット径は1mm程度が限界である。 When the spot diameter of specular reflection light is reduced in a conventional optical sensor, the manufacturing yield and detection accuracy are greatly affected by variations in the position of LED chips in the optical sensor and mechanical variations in the aperture mechanism. There was a problem. For example, to increase the spatial resolution of the optical sensor, it is necessary to reduce the aperture mechanism. However, according to Patent Document 4, the spot diameter of specularly reflected light is limited to about 1 mm in consideration of manufacturing variations and the like.
本発明は、以上のような課題を鑑みてなされたものであり、簡易な構成のセンサとし、検出の分解能を高くすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a sensor with a simple configuration and to increase detection resolution.
本発明の一側面によると、像担持体と、前記像担持体に向けて光を照射する照射手段と、前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた検出信号を出力する受光手段と、現像剤像である検出画像を前記像担持体に形成する形成手段と、前記像担持体に形成した前記検出画像が前記照射手段による照射領域を通過する間に前記受光手段が出力する前記検出信号に基づき前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出する検出手段と、を備えており、前記検出手段は、前記検出画像及び前記像担持体の表面の第1の位置からの正反射光成分を含む受光量に対応する前記検出信号の値と、前記第1の位置に対して前記検出画像の移動方向の下流側にある第2の位置及び前記第1の位置に対して前記検出画像の移動方向の上流側にある第3の位置からの正反射光成分を含む受光量に対応する前記検出信号それぞれの値の平均値の差に応じた信号により前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出することを特徴とする。 According to one aspect of the present invention, an image carrier, an irradiation unit that irradiates light toward the image carrier, a reflected light of the light emitted by the irradiation unit, and a detection signal corresponding to the amount of received light A light receiving means for outputting, a forming means for forming a detection image, which is a developer image, on the image carrier, and the light receiving means while the detection image formed on the image carrier passes through an irradiation region by the irradiation means. Detecting means for detecting position information or density information of the detection image based on the detection signal output from the detection means, the detection means from the first position on the surface of the detection image and the image carrier. The value of the detection signal corresponding to the amount of received light including the regular reflection light component, and the second position and the first position on the downstream side in the moving direction of the detection image with respect to the first position The upstream of the detected image in the moving direction The signal corresponding to the difference between the average value of the detection signal each value corresponding to the light receiving amount containing the specular reflection light component from the third position and detecting position information or density information of the detected image.
簡易な構成のセンサとし、検出の分解能を高くすることが可能となる。 It is possible to increase the detection resolution by using a sensor with a simple configuration.
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。また、以下の各図において、同様の構成要素には同様の参照符号を使用する。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, components that are not necessary for the description of the embodiments are omitted from the drawings. In the following drawings, the same reference numerals are used for the same components.
<第一実施形態>
まず、本実施形態による画像形成装置の画像形成部101について図16を用いて説明する。なお、図16の参照符号の末尾のY、M、C、Bkは、それぞれ、対応する部材が対象とする現像剤であるトナーの色が、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックであることを示している。なお、以下の説明において色を区別する必要がない場合には、末尾のY、M、C、Bkを省いた参照符号を使用する。帯電部2は、図中の矢印の方向に回転駆動される、像担持体である感光体1を一様に帯電し、露光部7は、感光体1にレーザ光を照射して感光体1に静電潜像を形成する。現像部3は、現像バイアスを印加することで、静電潜像に現像剤を供給して、静電潜像を可視像であるトナー像(現像剤像)とする。一次転写ローラ6は、一次転写バイアスにより感光体1のトナー像を中間転写ベルト8に転写する。なお、中間転写ベルト8は、矢印81の方向に回転駆動される。各感光体1が中間転写ベルト8にトナー像を重ねて転写することでカラー画像が形成される。クリーニングブレード4は、中間転写ベルト8に転写されず感光体1に残ったトナーを除去する。
<First embodiment>
First, the
搬送ローラ14、15及び16は、カセット13内の記録材を搬送路9に沿って二次転写ローラ11まで搬送する。二次転写ローラ11は、二次転写バイアスにより中間転写ベルト8のトナー像を記録材に転写する。なお、記録材に転写されず中間転写ベルト8に残ったトナーは、クリーニングブレード21により除去され、廃トナー回収容器22へと回収される。トナー像が転写された記録材は、定着部17において、加熱及び加圧されてトナー像の定着が行われ、搬送ローラ20により装置外へと排出される。なお、エンジン制御部25は、マイクロコントローラ26を搭載しており、画像形成装置の図示しない各種の駆動源のシーケンス制御や、センサを用いた各種制御等を行う。また、中間転写ベルト8に対向する位置に光学センサ27が設けられている。
The
例えば、タンデム型の画像形成装置では、装置製造時の組み付け誤差、部品公差、部品の熱膨張等により機械寸法が設計値からずれ、これにより、色毎の位置ずれが発生する。このため、各色の色ずれを検出するための検出画像を中間転写ベルト8等に形成し、形成した検出画像からの反射光を光学センサ27で検出する。そして、その検出結果に基づいて、主走査及び副走査方向の書き出し位置や画像クロックを色毎に調整することにより色ずれの補正を行う。また、画像形成装置では、経時変化又は連続印刷により出力される画像の色味や濃度等が変化し得る。この変動を補正するために、濃度制御が行われる。濃度制御においては、中間転写ベルト8等に各色の濃度を検出するための検出画像を形成し、形成した検出画像からの反射光を光学センサ27で検出する。そして、その検出結果を各電圧条件やレーザ光のパワーといったプロセス形成条件にフィードバックすることによって各色の最大濃度や、ハーフトーン階調特性を補正する。光学センサ27による濃度検出は、検出画像を光源で照射し、反射光の強度を受光素子で検出する方式が一般的である。反射光の強度に対応する信号は、マイクロコントローラ26で処理され、プロセス形成条件にフィードバックされる。最大濃度の制御は、各色のカラーバランスを一定に保つことと、トナーの載り過ぎによる色重ねした画像の飛び散りや、定着不良を防止することを目的とする。一方、ハーフトーンの階調制御は、非線形的な入出力特性によって、入力画像信号に対して出力濃度がずれて自然な画像が形成できないことを防止することを目的としている。
For example, in a tandem type image forming apparatus, the mechanical dimension is deviated from the design value due to assembly error, part tolerance, thermal expansion of the part, etc. at the time of manufacturing the apparatus, thereby causing a positional deviation for each color. For this reason, a detection image for detecting color misregistration of each color is formed on the
以下、本実施形態の光学センサ27の詳細について、図1(A)を用いて説明する。図1(A)は光学センサ27と検出画像40との関係を示す斜視図である。なお、図1(A)に示す検出画像40は、中間転写ベルト8の移動方向とは直交する方向のトナーによる1本のラインを含むトナー像である。なお、以下の実施形態では1本のラインを実線として説明するが、点線又は破線等、途切れたラインであっても良い。また、図1(A)においては、図を見やすくするため、中間転写ベルト8そのものは省略している。本実施形態による光学センサ27は、パッケージ基板271の上に配置された発光素子272と受光素子277と、処理回路275と遮光壁276とを有している。色ずれ及び濃度検出で使用される通常の発光素子は、発光素子からフレアに拡散した光を集めるために、素子内に反射板が設けられている。砲弾型の発光素子の場合、集光レンズも構成されている。これに対し、本実施形態の光学センサ27では、反射板や集光レンズを設けずにLEDチップのみを配置することで点光源の発散光束を中間転写ベルト8に照射する。受光側に関しても、集光レンズ等は用いず、例えば受光量に応じた電流を出力するフォトダイオードで構成する。つまり、中間転写ベルト8での反射光は、光を絞るため又は集光するための光学部材を経由することなく受光素子で受光量に応じた信号に変換される。処理回路275は、発光素子272の制御と、受光素子277で検出した信号の処理を行い、処理した信号をマイクロコントローラ26に出力する。なお、光学センサ27は、樹脂及びガラスによってパッケージングされている。遮光壁276は、発光素子272が照射した光が、直接、受光素子277に迷光として入射することや、パッケージの界面による反射による光が受光素子277に入射することを防ぐために設けている。
Hereinafter, details of the
画像形成装置は、中間転写ベルト8及び中間転写ベルト8上に形成した検出画像40に対して、発光素子272より光を照射し、それらからの反射光を受光素子277で受光することで色ずれや、濃度を検出する。基本的には、各色の検出画像40の相対的な通過タイミングを検出することにより色ずれ量を求め、中間調で形成された検出画像40からの平均光量を検出することにより濃度を判定する。色ずれ及び濃度は、中間転写ベルト8からの正反射光成分をモニタすることによって検出される。本実施形態の画像形成装置は、4色のトナーを使用しているが、トナーの色によって光の吸収・反射特性が異なる。例えば、赤外光の場合には、ブラックのトナーは光をほぼ吸収し、その他の色のトナーは、光を散乱反射する。赤色光の場合には、ブラック及びシアンのトナーは光をほぼ吸収し、他の色のトナーは、光を散乱反射する。
The image forming apparatus irradiates the
つまり、散乱反射量が多いトナーと、散乱反射量が少ない又は殆ど生じないトナーが混在している状態において、検出画像40による散乱光成分を除去する処理を行う必要がある。このため、従来の色ずれや濃度制御においては、光学センサに絞り機構を設けて散乱反射光成分のみを検出するための受光素子を別途設けていた。しかし、本実施形態の光学センサ27は、絞り機構を設けずに検出画像40よる散乱反射光成分を除去する。絞り機構を設けないため、本実施形態の光学センサ27は、従来と比較して、数分の1のサイズに小型化することが可能となる。
That is, it is necessary to perform a process of removing the scattered light component from the detected
以下では、中間転写ベルト8及び中間転写ベルト上の検出画像40からの反射光の状態について図1(B)及び図1(C)を用いて詳しく説明する。図1(B)は、図1(A)のX軸方向から見た図であり、中間転写ベルト8は図面奥側から手前側に進む。図1(C)は、図1(A)のY軸方向から見た図であり、中間転写ベルト8は図面の白抜きの矢印方向に進む。中間転写ベルト8の表面では、発光素子272から照射された光は主に正反射し、受光素子277が検出する。この正反射光を実線矢印で示す。なお、図1(B)に示す様に、受光素子277に入射する反射光の幅は、発光素子272が点発光源であり、且つ、中間転写ベルト8への入射光と反射光の光路長が同一となる配置関係であった場合において、中間転写ベルトでの長さの2倍となる。一方、中間転写ベルト8に形成した検出画像40のトナーによるラインでは、発光素子272から照射された光は主に散乱反射され、受光素子277が検出する。この散乱反射光を破線矢印で示す。なお、散乱反射光に関しては、図面が煩雑となるため、発光素子272から中間転写ベルト8への照射光を省略し、反射光についても破線矢印を短く表記している。
Hereinafter, the state of reflected light from the
続いて、複数のラインを含む縞状の検出画像40を用いた場合の光学センサ27の受光量、つまり、光学センサ27が出力する光検出信号について図2及び図3を用いて説明する。なお、各ラインを実線として説明するが、破線や点線等、途切れたラインであっても良い。図2は、中間転写ベルト8の移動方向と直交する方向の複数のトナーによるラインを含む検出画像40と、光学センサ27を示す斜視図である。なお、図2においても、図を見やすくするため、中間転写ベルト8そのものは省略している。図3は、複数のラインを含む検出画像40が発光素子272の照射領域を通過する際の受光素子277の受光量の時間変化を示す図である。なお、検出画像40の副走査方向、つまり、中間転写ベルト8の移動方向の幅は凡そ100mmとし、図3(A)から(D)は、ラインの幅と、隣接するライン間の領域(以下、スペースと呼ぶ。)の幅をそれぞれ異なる値としたときの受光量の時間変化である。具体的には、図3(A)のライン幅及びスペース幅が最も狭く、図3(B)、図3(C)、図3(D)の順にライン幅及びスペース幅を広げている。なお、図3には参考のためトナーのライン及びスペースを波形の下部に示している。ここで、図の左右方向が副走査方向に対応する。さらに、図3には、受光素子277が受光する総受光量に加えて、その内の散乱反射光量も示している。
Next, the amount of light received by the
検出画像40のラインでの散乱反射光は互いに干渉し、この干渉の度合いにより検出画像40全体での散乱反射光の反射状態が決定される。ラインのピッチが大きく、スペース幅が広い場合、散乱反射光は互いに干渉しても均一な状態とはならず、振動又は変動する状態となる。ここで、ラインのピッチとは、隣接するラインの中心間の距離であり、ライン幅とスペース幅の合計に等しい。例えば、図3(C)の状態よりもラインのピッチが大きい場合には散乱反射光の振動が非常に大きく、図3(D)の状態では、各ラインでの散乱反射光は、ほとんど干渉していない。逆に、図3(B)では、散乱反射光の振動は非常に小さくなり、図3(A)の状態では、振動は発生せずにほぼ均一である。なお、この散乱反射光成分の振動は、ラインのピッチのみならず、光学センサ27と中間転写ベルト8との距離にも依存して変化する。一方、検出画像40のスペース部分からの正反射光量は、ラインのピッチに応じて振動するため、総受光量は、破線で示した散乱反射光の波形に重畳する形で振動を繰り返すことになる。
The scattered reflected light in the line of the detected
尚、図3に示すラインは、濃度がほぼ100%となる状態で形成されたものである。濃度を検出する際には、このラインが中間調濃度で形成されることになる。この場合、散乱反射光成分はラインのピッチの周期で振動するものの、濃度100%の時よりもその振動振幅値は小さくなる。例えば、濃度0%であれば散乱反射光成分の振動振幅は0であり、濃度100%であれば、図3で示したものとなり、濃度が中間調であればその間の振動振幅になる。つまり、濃度100%の条件時に、散乱反射光成分が略一定となる条件で複数のラインが形成されていれば、濃度が中間調のときも散乱反射光成分は略一定となる。 Note that the lines shown in FIG. 3 are formed in a state where the concentration is almost 100%. When the density is detected, this line is formed with a halftone density. In this case, although the scattered reflected light component vibrates at the cycle of the line pitch, the vibration amplitude value becomes smaller than that at the density of 100%. For example, if the density is 0%, the vibration amplitude of the scattered reflected light component is 0. If the density is 100%, the vibration amplitude is as shown in FIG. That is, if a plurality of lines are formed under the condition that the scattered reflected light component is substantially constant when the density is 100%, the scattered reflected light component is substantially constant even when the density is halftone.
続いて、光学センサ27が検出した総受光量から、トナーによる散乱反射光成分を除去して正反射成分を取り出す方法について、図4から図6を用いて説明する。
Next, a method of extracting the specular reflection component by removing the scattered reflected light component from the toner from the total received light amount detected by the
図4は光学センサ27が出力する光検出信号に対する処理の説明図であり、主に濃度の検出に使用できる。なお、図4は、散乱反射光が多い色のトナーで形成した検出画像40に対する各信号(図の左側)と、散乱反射光が少ない色のトナーで形成した検出画像40に対する各信号(図の右側)の両方を示している。なお、検出画像40のスペース幅や、光学センサ27と中間転写ベルト8との距離等は、散乱反射光量の振動が所定量内となる様に調整している。
FIG. 4 is an explanatory diagram of processing for the light detection signal output from the
図4(A)は、光学センサ27が出力する光検出信号を示している。散乱反射が多い色の検出画像40では、図3と同様に、散乱反射光の影響により波形全体が持ち上がる。散乱反射が少ない色の検出画像40では、照射光はトナーに吸収されるため、波形の持ち上がりが少ない状態で振動する波形となる。
FIG. 4A shows a light detection signal output from the
例えば、2つの区間を設定し、この2つの区間の移動平均値をそれぞれ求め、それら移動平均値の差動処理を行ったものが図4(B)である。なお、2つの区間間隔は、光検出信号の位相が異なる所定の期間に設定する。例えば、光検出信号の振動周期の略半分の期間となる様に設定する。上述した様に、散乱光除去信号の振動が所定の範囲内となる様に検出画像40を形成しているため、図4(A)に示す光検出信号の振動は主に正反射光量の振動である。したがって、2つの区間の差動処理を行うことで散乱反射成分は除去又は所定量以下に抑圧される。つまり、図4(B)に示す信号は、総受光量から散乱光成分を除去した散乱光除去信号である。散乱光除去信号の振幅は、検出画像のラインと、スペース、つまり、中間転写ベルト8の表面部分からの反射光の明暗コントラスト、つまりトナーの濃度情報を示すものとなる。例えば、検出画像40のラインの濃度を低くすると、図4(B)に示す波形の振幅は小さくなる。
For example, FIG. 4B shows a case where two sections are set, the moving average values of the two sections are obtained, and the differential processing of the moving average values is performed. The interval between the two sections is set to a predetermined period in which the phase of the light detection signal is different. For example, the period is set to be approximately half of the vibration period of the light detection signal. As described above, since the
図4(C)は、図4(B)の散乱光除去信号から振幅値を抽出したものであり、濃度情報として使用することが可能となる。なお、検出画像40の検出開始及び終了付近において散乱反射光成分が均一ではないため、散乱反射の多い検出画像40では図4(B)に示す様に波形が若干歪むことになる。波形に歪が生じている部分から振幅値を抽出すると誤差につながるため、検出画像40の副走査方向の長さをある程度長くし、散乱反射光量が均一な状態を確保する。散乱反射光成分が均一であれば、その部分から振幅値を高精度に抽出可能となる。つまり、高精度な濃度情報を検出することが可能である。
FIG. 4C shows an amplitude value extracted from the scattered light removal signal shown in FIG. 4B, and can be used as density information. In addition, since the scattered reflected light component is not uniform in the vicinity of the detection start and end of the
図5は、図4と異なり1本のラインを含む検出画像40を使用した場合の光検出信号とその処理の説明図である。ここで、1本のラインを含む検出画像40は、例えば、色ずれの検出に使用できる。なお、図4と同様に、図5は、散乱反射光の多い色のトナーで検出画像40を形成した場合(図の左側)と、散乱反射光の少ない色のトナーで検出画像40を形成した場合(図の右側)の両方について示している。図5(A)に示す様に、1本のラインを含む検出画像40では、受光素子277が正反射光を受光する位置にラインが来たときに受光量が減衰する波形となる。なお、図5(A)に示す様に、散乱反射光が多い場合には、散乱反射光の影響により正反射光が落ち込む前後に受光量が増大することになる。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a photodetection signal and its processing when a
複数のラインを含む検出画像40のときと同様に、2つの区間を設け、この2つの区間の移動平均値をそれぞれ求め、さらにその移動平均値を差動処理した信号波形が図5(B)である。図5(B)の信号波形では散乱反射光がほぼ除去されており、トナーの散乱反射の大小に関わらず、同様の波形に補正される。1本のラインを含む検出画像40の場合、検出画像40が光学センサ27の検出領域を通過する際の散乱反射光量が一定ではないため、図5(B)に示す散乱光除去信号には若干の散乱光成分が残存する。しかし、色ずれ量の検出の場合には、検出画像40の通過タイミングを検出することが目的であるため、このことは支障にはならない。ただし、この散乱反射光の残存成分が支障にならないようにするために、散乱反射光を検出する時間幅に対して、検出画像40が光学センサ27の検出領域を通過する時間幅を十分に小さくすることができる。図5(B)の信号を所定の閾値と比較してタイミングデータを生成することによって、検出画像40の到達タイミング、つまり位置情報を検出することが可能となる。本実施形態では、トナーの散乱反射の大小又は有無に関わらず、同じ処理によって各色の検出画像40の濃度情報や位置情報を検出することができる。なお、図4に示す複数のラインを含む検出画像40であっても図4(B)に示す信号を所定の閾値と比較することで到達タイミングを検出することができる。
As in the case of the
次に、図4及び図5で説明した処理を行う例示的な検出システムを図6に示す。光学センサ27は、中間転写ベルト8及び中間転写ベルト8上の検出画像40から反射光を検出する受光素子277と、受光素子277が出力する受光量に応じた電流を電圧に変換して光検出信号として出力する処理回路275とを備えている。信号処理部28は、図1のエンジン制御部25内に設けられ、光検出信号から散乱反射光成分を取り除いた散乱光除去信号を生成する散乱光除去部30を備えている。さらに、信号処理部28は、散乱光除去信号の振幅データを抽出する振幅データ生成部50と、散乱光除去信号の到達タイミングデータを抽出するタイミングデータ生成部60と、を備えている。
Next, an exemplary detection system that performs the processing described in FIGS. 4 and 5 is shown in FIG. The
散乱光除去部30のサンプリング部31は、光検出信号をサンプリングし、移動平均処理部32及び33は、サンプリングされた光検出信号の各区間の移動平均値を算出する。具体的には、移動平均処理部32は、図4(A)及び図5(A)の区間1の移動平均値を算出し、移動平均処理部33は、図4(A)及び図5(A)の区間2の移動平均値を算出する。差動処理部34は、移動平均処理部32及び33が算出した移動平均値を差動演算することにより、散乱反射光成分を互いに相殺(キャンセル)して除去又は抑圧した散乱光除去信号を生成する。なお、移動平均処理部32及び33のそれぞれが移動平均値を算出する区間の間隔は、複数のラインを含む検出画像40のラインのピッチに応じた値に設定される。例えば、光検出信号の振幅が異なる位置を含む区間とすることができる。例えば、移動平均処理部32が、図4(A)の光検出信号の極大値を含む区間の移動平均を求めている間に、移動平均処理部33が、図4(A)の光検出信号の極小値を含む区間の移動平均を求める様に2つの区間の間隔を設定することができる。
The
なお、2つの区間の移動平均の差分を求める形態を説明しているが、複数の第1区間の移動平均の合計と、複数の第2の区間の移動平均の合計との差分を求める構成とすることもできる。例えば、3つの第1の区間のそれぞれが図4(A)の光検出信号の異なる極大値を含む区間の移動平均を求めている間に、3つの第2の区間のそれぞれが光検出信号の異なる極小値を含む区間の移動平均を求める様に計6つの区間の間隔を設定することができる。つまり、複数の第1区間のそれぞれの光検出信号の位相は同相であり、複数の第2区間のそれぞれの光検出信号の位相は同相となる様に各区間を設定できる。なお、この区間の数量、各区間の長さ、各区間相互の間隔は、上記以外の様々な値に設定することが可能であるが、基本的に中間転写ベルト8に形成する検出画像40の有無や濃度差によるコントラストを検出できる状態に設定する。本実施形態では、最も簡素な構成である区間が2つの場合について例示するが、その他の数であっても良い。
In addition, although the form which calculates | requires the difference of the moving average of two areas is demonstrated, the structure which calculates | requires the difference of the total of the moving average of several 1st area, and the total of the moving average of several 2nd area, You can also For example, while each of the three first sections obtains a moving average of sections including different maximum values of the photodetection signal in FIG. 4A, each of the three second sections includes the photodetection signal. A total of six intervals can be set so as to obtain a moving average of intervals including different local minimum values. That is, each section can be set so that the phases of the light detection signals in the plurality of first sections are in phase, and the phases of the light detection signals in the plurality of second sections are in phase. The number of sections, the length of each section, and the interval between sections can be set to various values other than those described above, but basically the
散乱光除去部30から出力された散乱光除去信号は、振幅データ生成部50と、タイミングデータ生成部60とに入力される。振幅データ生成部50の振幅検出部51は、散乱光除去信号の振幅値を検出する。検出された散乱光除去信号の振幅値は、振幅データ管理部52によって、記憶され、検出画像40からの反射光量の強度に相当するデータ、例えば濃度情報として管理される。また、タイミングデータ生成部60のタイミング検出部61は、散乱光除去信号が閾値を超えるタイミングを検出する。検出されたタイミングデータは、検出画像40の形成位置に相当する位置情報であり、各色の検出画像40に対するタイミングデータの相対関係を管理することで、色ずれ情報として扱うことが可能となる。
The scattered light removal signal output from the scattered
例えば、濃度情報を、各バイアスの電圧条件やレーザ光のパワーといったプロセス形成条件にフィードバックすることによって各色の最大濃度やハーフトーン階調特性が補正される。また、色ずれ情報に基づき、主走査及び副走査方向の書き出し位置や画像クロックを色毎に調整することにより色ずれが補正される。なお、上述した様に、ラインは実線のみならず、破線や点線等の途切れたラインを含むものである。また、上述した実施形態では、検出画像40のラインは、中間転写ベルト8の移動方向に直交する方向であるものとしたが、例えば、直交する方向に対して斜めに引いたラインであっても良い。つまり、検出画像40は、中間転写ベルト8の移動方向において、トナー量(現像剤量)が規則的に変化する画像であれば良く、検出画像40の移動方向とは異なる方向のラインを含むものとすることができる。
For example, the maximum density and halftone gradation characteristics of each color are corrected by feeding back density information to process formation conditions such as the voltage conditions of each bias and the power of laser light. Further, based on the color misregistration information, the color misregistration is corrected by adjusting the writing position in the main scanning and sub scanning directions and the image clock for each color. As described above, the line includes not only a solid line but also a broken line such as a broken line or a dotted line. In the above-described embodiment, the line of the
また、本実施形態の光学センサ27は、光の絞り機構がない構成であるため、従来の数分の1の大きさに小型化することができ、かつ、検出画像40からの散乱光成分を高精度に除去した信号を生成することが可能となる。さらに、絞り機構が存在しないため、製造上のばらつきによる問題を生じさせずに、検出の分解能を高くすることが可能となる。さらに、検出の分解能が高いために、色ずれや濃度検出に使用する画像のサイズを小さくすることが可能となる。
In addition, since the
なお、図4(B)に示す様に、散乱反射の多い検出画像40の端部では散乱反射光成分が均一ではないため波形が若干歪む。この波形の歪みをより小さく抑制することができれば、信号振幅の検出精度を向上させることができる。以下では、この検出精度を向上させるため、区間1の前後両側に2つの区間を配置して差分を取る方法について説明する。
Note that, as shown in FIG. 4B, the waveform of the scattered image is slightly distorted at the end of the
図7(A)は、図3(A)において点線で示す散乱反射光成分の波形である。検出画像40が光学センサ27の検出範囲内へと移動するにつれて散乱反射光は徐々に強くなる。また、検出画像40が光学センサ27の検出範囲外へと移動するにつて散乱反射光は徐々に弱くなる。したがって、図7(A)に示す様に、受光する散乱反射光成分の時間変化は、その両端部で傾斜を伴った波形となる。
FIG. 7A shows a waveform of the scattered reflected light component indicated by a dotted line in FIG. As the
本実施形態では、図7(A)に示す様に、区間1より時間的に早い位置に区間2を設け、区間1より時間的に遅い位置に区間3を設ける。そして、区間1と、区間2及び区間3との差分を取る。なお、区間1と区間2との時間間隔と、区間1と区間3との時間間隔の設定の考え方は、2つの区間の場合と同様であり、それぞれ等しい時間間隔とすることができる。図7(B)は、図4(A)に示す2つの区間1及び区間2の移動平均値の差分に対応する波形である。検出画像40の端部では、散乱反射光成分が増加又は減少するため、2つの区間の差分では散乱反射光成分は相殺されず、よって、差動処理を行っても散乱光成分は残留する。なお、図7(B)では、説明のため、残留する散乱光成分を誇張して表示している。
In the present embodiment, as shown in FIG. 7A, the
一方、図7(C)は、図7(A)に示す様に、区間1の移動平均値と、区間2及び区間3の移動平均値の差分を示している。なお、区間2及び区間3の移動平均値とは、区間2の移動平均値と、区間3の移動平均値との平均値である。図7(C)に示す様に、区間1の前後に2つの区間2及び3を設けることで、区間2及び区間3の移動平均値内の散乱反射光成分は、区間1の移動平均値内の散乱反射光成分とほぼ等しくなり、よって、残留する散乱反射光成分を大幅に抑制できる。図7(A)〜(C)は散乱光成分のみを示しているが、図8に総受光量に対応する光検出信号を示す。図8(A)及び(B)の波形は、図4(A)及び(B)と同じである。一方、図8(C)は、図8(A)に示す3つの区間により差動処理を行って得た散乱光除去信号を示している。図8(B)に示す2つの区間での差動処理を行う形態と比較して、図8(C)に示す波形においては散乱反射の多い検出画像40の端部においても、散乱反射光成分を大きく抑圧できていることが分かる。これにより、波形の歪みが抑制され、信号振幅の検出精度が向上する。その結果、振幅値情報を用いた各色のトナーの濃度検出をより高精度に行うことが可能となる。
On the other hand, FIG. 7C shows the difference between the moving average value of section 1 and the moving average values of
尚、散乱反射の少ない色の検出画像においても、図8に示すように同様の信号処理で振幅値(濃度値)が検出できる。つまり、トナーの散乱反射の大小やトナーの散乱反射の不均一な状態においても、同じ処理によって各色の検出画像40の濃度情報を検出することが可能になる。
Note that the amplitude value (density value) can be detected by the same signal processing as shown in FIG. That is, it is possible to detect the density information of the
また、信号波形の歪みが抑制されれば、検出画像40の位置情報、つまり、到達タイミングの検出を行う場合においても有効となる。図9(A)は、図5(A)に対応する波形であり、図9(B)は、図5(B)に対応する波形であり、図5(A)に示す区間1及び区間2の差動処理による散乱光除去信号を示している。なお、図9(B)においては、図5(B)より検出画像40の端部における散乱光成分の残留による波形の歪を強調して表示している。図9(B)に示す様に、検出画像40の位置を検出するための閾値は、波形の歪を避ける様に設定しなければならない。つまり、波形の歪が大きくなると閾値設定可能範囲がせまくなってしまう。
Further, if the distortion of the signal waveform is suppressed, it is effective even when detecting the position information of the detected
一方、図9(C)は、図9(A)に示す区間1と、区間2及び区間3との移動平均値をそれぞれ求め、その差分の信号波形を示している。区間1の前後に設けた区間2及び区間3の移動平均値を求めることで、散乱反射光成分が大きく抑圧され、信号波形の歪みが大幅に抑制される。波形の歪みが抑圧されると、閾値の設定範囲が広くなり、その結果、検出画像40の位置情報を取得するに際し、イレギュラーに発生するノイズ等による誤検出の可能性を低減できる。
On the other hand, FIG. 9C shows the signal waveform of the difference obtained by obtaining the moving average values of the section 1, the
以上説明したように、光検出信号に対して、第1の区間(区間1)と、第1の区間の時間的に早い位置と遅い位置にそれぞれ第2の区間(区間2)及び第3の区間(区間3)を設ける。そして、第1の区間の移動平均値と、第2の区間及び第3の区間の移動平均値の差分を求めことで、散乱反射光の多少に拘らず残留する散乱反射光を抑えることが可能となる。その結果、各色の検出画像40の濃度をより高精度に検出することが可能となる。さらに、検出画像の位置についてもより高精度に検出することが可能になる。尚、1本のラインを含む検出画像40では、ライン幅が短い程、散乱光除去信号の波形歪みは小さくなる。さらに、中間転写ベルト8と光学センサ27との距離が大きい程、散乱光除去信号の波形歪みは小さくなる。なお、3つの区間を設ける形態において、図6の検出システムは、移動平均処理部32が、区間1の移動平均値を求め、移動平均処理部33が、区間2及び区間3の移動平均値を求める様に構成することができる。
As described above, with respect to the light detection signal, the first section (section 1), the second section (section 2), and the third section in the first section in the earlier position and the later position in time. A section (section 3) is provided. Then, by obtaining the difference between the moving average value of the first section and the moving average value of the second section and the third section, it is possible to suppress the remaining scattered reflected light regardless of the amount of scattered reflected light. It becomes. As a result, the density of the
なお、図7〜図9では、1つの第1の区間と、1つの第2の区間及び1つの第3の区間との差動処理を行うものであったが、この3つの区間を1組とし、この組を複数設ける構成とすることもできる。このとき、第2の区間及び第3の区間は、他の組と共用することができる。例えば、第1の組の第2の区間は、当該第1の組より時間的に早い第2の組の第3の区間として使用することができる。また、区間毎の平均値を使用するため、第1の区間〜第3の区間の幅を同じにしなくとも良い。例えば、第2の区間及び第3の区間を第1の区間の半分とすることができる。こうすることで、3つの区間を1組とし、この組を複数設ける場合に、各区間が1つの組に属する様に設定することが容易になる。さらに、区間の移動平均値ではなく、第1の時間位置と、第2の時間位置及び第3の時間位置の平均値との差分を、これら3つの時間位置を移動させながら求める構成であっても良い。なお、第2の時間位置は、第1の時間位置より早く、第3の時間位置は、第1の時間位置より遅い時間位置とする。このとき、第1の時間位置と第2の時間位置との時間間隔と、第1の時間位置と第3の時間位置との時間間隔とは等しくすることができる。 In FIGS. 7 to 9, differential processing is performed between one first section, one second section, and one third section, but one set of these three sections is used. It is also possible to adopt a configuration in which a plurality of sets are provided. At this time, the second section and the third section can be shared with other groups. For example, the second interval of the first set can be used as the third interval of the second set that is earlier in time than the first set. Further, since the average value for each section is used, the widths of the first section to the third section need not be the same. For example, the second section and the third section can be half of the first section. This makes it easy to set each section to belong to one set when three sections are set as one set and a plurality of sets are provided. Furthermore, it is the structure which calculates | requires the difference of the 1st time position and the average value of a 2nd time position and a 3rd time position, moving these three time positions instead of the moving average value of an area. Also good. Note that the second time position is earlier than the first time position, and the third time position is later than the first time position. At this time, the time interval between the first time position and the second time position and the time interval between the first time position and the third time position can be made equal.
<第二実施形態>
本実施形態では、各ラインの濃度を段階に変更した検出画像40(以下、グラデーション検出画像と呼ぶ。)を使用する。
<Second embodiment>
In the present embodiment, a detection image 40 (hereinafter referred to as a gradation detection image) in which the density of each line is changed in stages is used.
図10は、中間転写ベルト8上に形成されるグラデーション検出画像を示している。図10のグラデーション検出画像のライン81aは濃度10%であり、ライン81bは濃度20%であり、ライン81cは濃度30%であり、以下同様に10%刻みで濃度を増加させている。なお、ライン81d、81e、81fの濃度はそれぞれ80%、90%、100%である。なお、10%刻みは例示であり、任意の刻み幅で濃度が増加又は減少するラインを使用することができる。
FIG. 10 shows a gradation detection image formed on the
図11(A)は、図10に示すグラデーション検出画像を光学センサ27で検出した際の散乱反射光成分を示す波形である。散乱反射光成分は、グラデーション検出画像の濃度が増加するにつれ、徐々に増加する。なお、その増加量は高濃度側になるほど多くなるため、傾きが徐々に大きくなる。なお、グラデーション検出画像が光学センサ27の検出範囲から抜け出ると、散乱反射光は傾斜を伴って減少する。
FIG. 11A is a waveform showing the scattered reflected light component when the
図11(B)は、第一実施形態と同様に、2つの区間を設定して移動平均値を求めた場合の波形である。第一実施形態で説明したのと同じ理由により、濃度が大きく変化するグラデーション検出画像の移動方向の後ろ側端部では、残留する反射光成分による波形歪が生じる。一方、グラデーション検出画像の移動方向の前側では、濃度が薄く、よって、散乱反射光が少ないため、残留する散乱反射光による波形歪はあまり生じない。ただし、濃度が濃くなるにつれて残留する散乱反射光成分は徐々に大きくなる。つまり、図11(B)に示す波形では、グラデーション検出画像の後ろ側端部での波形歪が生じる位置に向けて、その振幅は徐々に大きくなっている。このように、グラデーション検出画像を用いる場合において、2つの区間で差動処理を行うと、高濃度側の端部に比較的大きな波形歪みが発生し、検出画像全体においても低濃度側から高濃度側に向かって波形歪みが生じる。 FIG. 11B shows a waveform when a moving average value is obtained by setting two sections, as in the first embodiment. For the same reason as described in the first embodiment, waveform distortion due to the remaining reflected light component occurs at the rear end in the moving direction of the gradation detection image whose density changes greatly. On the other hand, on the front side in the moving direction of the gradation detection image, the density is low, and therefore there is little scattered reflected light, so that waveform distortion due to the remaining scattered reflected light hardly occurs. However, the remaining scattered reflected light component gradually increases as the concentration increases. That is, in the waveform shown in FIG. 11B, the amplitude gradually increases toward the position where the waveform distortion occurs at the rear end of the gradation detection image. As described above, when the gradation detection image is used, if differential processing is performed in two sections, a relatively large waveform distortion occurs at the end portion on the high density side, and the entire detection image also has a high density from the low density side. Waveform distortion occurs toward the side.
図11(C)は、図11(A)に示す区間1の移動平均値と、区間2及び区間3の移動平均値との差動処理を行った波形である。区間1と、区間1の前後に設けた区間2及び区間3の差動処理を行うことで、グラデーション検出画像の高濃度側の端部においても、散乱反射光成分を効果的に抑圧できる。
FIG. 11C shows a waveform obtained by performing a differential process between the moving average value of section 1 and the moving average values of
図11(A)〜(C)は、散乱反射光成分のみを示すものであったが、光学センサ27が出力する光検出信号と、光検出信号を差動処理した散乱光除去信号を図12(A)〜(C)に示す。図12(A)は、グラデーション検出画像を検出した際の光検出信号である。図12(B)は、2つの区間のみを使用して差動処理を行った場合の散乱光除去信号であり、図11(C)は、図11(A)の区間1と、区間2及び区間3との差動処理を行った場合の散乱光除去信号である。図11(B)に示す波形では、散乱反射光成分がキャンセルしきれずに、検出画像の高濃度側の端部で比較的大きな波形歪みが発生し、検出画像全体でも波形歪みが発生している。一方、図12(C)に示す信号波形では、散乱反射光の傾斜状態がキャンセルされ、信号波形の歪みが大幅に抑制されている。よって、信号振幅の検出精度が向上する。
FIGS. 11A to 11C show only the scattered reflected light component, but the light detection signal output from the
<第三実施形態>
第一実施形態では、点光源の発散光束で照射した際の反射光を単一の受光素子277を用いて検出していた。本実施形態では、複数の受光素子を含む受光素子アレイを用いても、第一実施形態と同様に散乱反射光の影響を低減できることについて説明する。なお、以下では第一実施形態との相違点を中心に説明し、第一実施形態と同様な部分については説明を省略する。
<Third embodiment>
In the first embodiment, reflected light when irradiated with a divergent light beam from a point light source is detected using a single
図13の(A)、(B)及び(C)は、単一の受光素子277を用いた第一実施形態の散乱光除去の説明図である。なお、照射光は点光源の発散光束を用いたものであるが、図が煩雑となるためその記載を省略する。また、図13(A)〜(F)において実線は正反射光を、破線は散乱反射光を示している。図13(A)は、受光素子277が、中間転写ベルト8のB3と示した領域からの正反射光を受光している状態である。領域B2に配置された検出画像40からの散乱反射光も受光している。その後、中間転写ベルト8が回転駆動され、受光素子277への正反射光の反射位置に検出画像40のラインが到達した状態が図13(B)である。受光素子277は殆ど正反射光を受光せず、領域B2に配置されたラインからの散乱反射光を受光する。図13(C)は、さらに中間転写ベルト8が回転駆動され、領域B1からの正反射光を受光している状態である。この状態においても、領域B2のラインからの散乱反射光は受光する。つまり、散乱反射光は図13(A)〜(C)の何れの状態においても受光するが、正反射光については図13(B)の状態では受光していない。従って、第一実施形態で説明したように、図13(B)の状態での受光量から、状態(A)及び(C)での受光量を減ずることで散乱光成分を精度良く抑圧することができる。
FIGS. 13A, 13 </ b> B, and 13 </ b> C are explanatory views of scattered light removal of the first embodiment using a single
続いて、受光素子281、282、283を含む受光素子アレイ280を用いる本実施形態について説明する。図13(D)においては、中間転写ベルト8の領域B3からの正反射光を受光素子281が受光し、領域B5からの正反射光を受光素子283が受光している。一方、受光素子282は、正反射光の反射位置に検出画像のラインがあるため正反射光を殆ど受光していない。図13(E)は、図13(D)より中間転写ベルト8が移動した状態であり、受光素子282は、中間転写ベルト8の領域B3からの正反射光を受光している。一方、受光素子281及び受光素子283への正反射光の反射位置には検出画像のラインがあるため、これらは正反射光を殆ど受光していない。図13(F)は、さらに、中間転写ベルト8が移動し、受光素子281及び283は正反射光を受光しているが、受光素子282は、正反射光を殆ど受光していない状態である。
Subsequently, the present embodiment using the light receiving
尚、検出画像40からの散乱反射光については、図13(D)〜(F)の各状態において受光素子281、受光素子282及び受光素子283は受光している。このように中間転写ベルト8の表面が移動することで、検出画像40のラインにより各受光素子の受光量が逐次変化する。本実施形態では、受光素子282が出力する光検出信号と、検出画像40の移動方向において、受光素子282の両側に配置した受光素子281及び受光素子283の光検出信号の同じ時間位置の差動処理を行う。この構成により検出画像40の端部においても散乱反射光を効果的に除去した信号を生成することができる。
In addition, about the scattered reflected light from the
図14は、本実施形態による検知システムの概略的な構成図である。図14に示す様に、本実施形態における光学センサ27は、受光素子アレイ280を含み、受光素子アレイ280は、受光素子281、282及び283を含んでいる。各受光素子281〜283が出力する受光量に応じた電流は、それぞれ、処理回路275の検出回路273、274及び279によって光検出信号に変換され、差動処理部290に出力される。差動処理部290は、検出回路274からの光検出信号と、検出回路273及び279からの光検出信号との差動処理により散乱反射光成分を除去した信号を生成する。なお、本実施形態では受光素子281から283を中間転写ベルト8の表面の移動方向、つまり副走査方向にそって、受光素子281、282、283の順で並べるものとしている。なお、本実施形態では、受光素子281から283の組を1つだけ設けたが、この組を副走査方向において複数設けることもできる。この場合、散乱光除去信号は、各組について差動処理を行った信号の和となる。これは、第一実施形態において、複数の第1区間の移動平均の合計と、複数の第2の区間及び複数の第3の区間の移動平均との差分を求める構成に相当する。また、第一実施形態にて説明した様に、複数の組を設ける場合、受光素子281、283は隣接する組の両方に属するものとすることもできる。本実施形態において、受光素子281と受光素子282の距離は、第一実施形態における第1の区間と第2の区間との時間間隔に相当する。同様に、受光素子282と受光素子283の距離は、第一実施形態における第1の区間と第3の区間との時間間隔に相当する。
FIG. 14 is a schematic configuration diagram of the detection system according to the present embodiment. As shown in FIG. 14, the
以下、信号処理部28では、第一実施形態と同様に、散乱反射光を除去した信号の振幅値情報及びタイミング情報用いることにより、各色について濃度情報及び位置情報を検出する。本実施形態は、中間転写ベルト8の異なる副走査位置での正反射光に対して、同じ時間タイミングで複数の受光素子を用いて検出する方法である。そのため、信号処理等に関して、簡素な構成とすることができる利点がある。また、リアルタイムに検出画像40からの散乱反射光を取り除いた信号を監視できる利点を有する。
Hereinafter, as in the first embodiment, the
図15は、検出画像40のラインと、受光素子アレイとの関係の説明図である。なお、図15(A)〜(C)のラインは、検出画像40のラインにより受光素子アレイが配置された位置において生じる影を示している。つまり、図15(A)〜(C)のラインは、検出画像40のラインによる暗部であり、図15(A)〜(C)のライン間の領域は、検出画像40のスペースによる明部を示している。例えば、発光素子から検出画像40までの光路長と、検出画像40から受光素子アレイまでの光路長が等しいとすると、検出画像40の実際のライン幅及びスペース幅は、図15に示す暗部及び明部の幅の半分である。図15(A)は、検出画像40による明暗の幅と、受光素子281、受光素子282及び受光素子283の受光領域の中間転写ベルト8の移動方向の長さとを同じにしている。3つの受光素子は、受光素子282を中心として、副走査方向の前後両側に受光素子281、受光素子283がそれぞれ配置される。
FIG. 15 is an explanatory diagram of the relationship between the line of the detected
図15(B)において、各受光素子の受光領域のサイズは図15(A)と同じで、各受光素子間の距離を離して配置している。図15(A)及び図15(B)においては、受光素子281及び受光素子283の合計の受光領域は、受光素子281の受光領域の2倍となる。なお、各受光素子の主走査方向の長さが、検出画像40により生じる明暗の主走査方向の長さより短いものとすると、受光素子281及び受光素子283の受光領域の副走査方向の幅の合計値は、受光素子281の2倍である。散乱反射光成分をキャンセルするためには、受光素子281及び受光素子283の総受光量を2で割って平均値を求めて、受光素子282の受光量と差動演算することになる。つまり、差動演算する信号は、受光素子の同じ副走査方向の幅から得たものとなる様にする。
In FIG. 15B, the size of the light receiving region of each light receiving element is the same as that in FIG. 15A, and the distance between the light receiving elements is set apart. 15A and 15B, the total light receiving area of the
図15(C)は、図15(A)よりもライン幅及びスペース幅を太くし、受光素子282の受光領域の副走査方向の幅と、受光素子281、受光素子283の受光領域の副走査方向の幅の合計とを等しくしたものである。なお、図15(C)では、受光素子281、受光素子283の受光領域の副走査方向の幅を、それぞれ、受光素子282の受光領域の副走査方向の幅の半分としている。中央に配置した受光素子と、その前後両側に配置した2つの受光素子とにおいて、同じ副走査方向の幅相当の信号に補正した上で差動演算を行えば、散乱反射光成分をキャンセルして除去することが可能となる。その結果、検出画像端部等において生じる差動演算信号の波形歪みを抑制でき、より高精度に散乱反射光を取り除いた信号を生成することができる。
15C, the line width and the space width are made larger than those in FIG. 15A, the width of the light receiving region of the
なお、第一実施形態は、1つの受光素子を使用して検出した受光量の時間変化を示す信号の異なる時間位置の差動処理を行うものであった。これは、検出画像40が発光素子272の照射領域を通過する際、検出画像40及びその周囲の中間転写ベルト8表面の異なる位置からの正反射光成分を含む反射光量の差分を取るものである。例えば、第一実施形態で検出信号の第1の時間位置と、第1の時間位置より早い第2の時間位置及び第1の時間位置より遅い第3の時間位置の平均値との差動処理を行うものとする。なお、第1の時間〜第3の時間において受光素子277への正反射光の反射位置である検出画像40上の位置を第1の位置〜第3の位置とする。この場合、第1の位置と、第1の位置より下流側にある第2の位置との距離は、中間転写ベルト8の表面の移動速度に第1の時間と2の時間との差分を乗じた値に等しい。また、第1の位置と、第1の位置より上流側にある第3の位置との距離についても同様である。よって、第1の時間位置と、第2及び第3の時間位置の差動処理を行うことは、第1の位置から正反射光を受光しているときの総受光量と、第2及び第3の位置から正反射光を受光しているときの総受光量の平均値との差動処理を行うことに相当する。なお、ここで、正反射光成分を含む反射光量とは、検出画像40のスペースや中間転写ベルト8表面からの強い正反射光を受光している状態のみならず、ラインにより散乱反射されて、正反射光成分が零や大変少なくなっている状態をも含んでいるものとする。
In the first embodiment, differential processing is performed at different time positions of signals indicating temporal changes in the amount of received light detected using one light receiving element. This is to take the difference in the amount of reflected light including the specularly reflected light components from different positions on the surface of the
また、第三実施形態は、複数、例えば、3つの受光素子を使用し、それぞれの受光素子で検出した受光量の時間変化を示す信号の同じ時間位置の差動処理を行うものであった。受光素子の配置位置は同じにはなり得ず、異なるものであるため、これは、検出画像40及びその前後の中間転写ベルト8表面の異なる位置からの正反射光成分を含む反射光量の差分を取るものである。例えば、第三実施形態で、第1の受光部の副走査方向の両側に第2の受光部及び第3の受光部を配置し、第1の受光部が第1の検出信号を出力し、第2の受光部が第2の検出信号を出力し、第3の受光部が第3の検出信号を出力するものとする。なお、各受光部の受光領域の副走査方向の長さは等しいものとする。また、第1の受光部が検出画像40の第1の位置から正反射光を受光している第1の時間において、第2の受光部及び第3の受光部への正反射光の反射位置となる検出画像40又は中間転写ベルト8の表面上の位置を第2の位置及び第3の位置とする。この場合、第1の位置と第2の位置の距離は、第1の受光部と第2の受光部との距離に応じた距離となる。例えば、発光素子から検出画像40までの光路長と検出画像40から受光部までの光路長が等しい場合、第1の位置と第2の位置との距離は、第1の受光部と第2の受光部との距離の半分である。なお、第1の位置と第3の位置についても同様である。この場合、第1の検出信号と、第2及び第3の検出信号の平均値の差動処理を行うことは、第1の位置から正反射光を受光しているときの受光量と、第2及び第3の位置から正反射光を受光しているときの各受光量の平均値との差動処理を行うことに相当する。つまり、第一実施形態と第三実施形態は、共に、検出画像40及びその前後の中間転写ベルト8表面の異なる位置からの正反射光成分を含む反射光量の差分を取るものである。
In the third embodiment, a plurality of, for example, three light receiving elements are used, and differential processing is performed at the same time position of signals indicating temporal changes in the amount of received light detected by the respective light receiving elements. Since the arrangement positions of the light receiving elements cannot be the same and are different, this is the difference between the reflected light amount including the specularly reflected light components from the different positions of the detected
なお、受光素子の受光領域は主走査方向の線でなく、副走査方向においてもある幅があるため、受光素子は、検出画像40及び中間転写ベルト8の副走査方向のある幅からの正反射光を同時に受光する。これは、副走査方向の受光量の平均値を求めていることに相当する。つまり、第一実施形態では区間の平均値を求めて差動処理を行っていたが、第一実施形態における区間の幅は、第三実施形態における受光素子の受光領域の副走査方向の長さに相当する。そして、第一実施形態における差動処理を行う区間の区間間隔は、第三実施形態においては、受光素子の副走査方向における配置間隔に相当する。 The light receiving area of the light receiving element is not a line in the main scanning direction but has a certain width in the sub scanning direction. Receive light simultaneously. This corresponds to obtaining the average value of the amount of received light in the sub-scanning direction. That is, in the first embodiment, the average value of the section is obtained and differential processing is performed. However, the width of the section in the first embodiment is the length in the sub-scanning direction of the light receiving region of the light receiving element in the third embodiment. It corresponds to. In the third embodiment, the interval of the interval for performing the differential processing in the first embodiment corresponds to the arrangement interval of the light receiving elements in the sub-scanning direction.
さらに、第一実施形態と第三実施形態は、共に、光検出信号の位相をずらして差動処理を行うものということができる。具体的には、第一実施形態では、1つの光検出信号を3分岐して、例えば、第1の光検出信号を遅延なしとし、第2の光検出信号には第1の量の遅延を与え、第3の光検出信号には第1の量の2倍の遅延を与えて差動処理を行っていることに等しい。ここで、第1の量は、第一実施形態における区間間隔に等しい。もちろん、単に位相をずらして差動処理を行うのではなく、移動平均処理を行って差動処理を行うことも可能である。そして、第三実施形態では、複数の受光部それぞれの光検出信号の差動処理を行うものであるが、複数の受光部はその配置位置が異なるため、複数の受光部それぞれの光検出信号は互いに位相がずれたものである。この場合の位相差は、各受光部の配置位置の距離に相当する。 Furthermore, it can be said that both the first embodiment and the third embodiment perform differential processing by shifting the phase of the light detection signal. Specifically, in the first embodiment, one photodetection signal is branched into three, for example, the first photodetection signal has no delay, and the second photodetection signal has a first amount of delay. This is equivalent to performing the differential processing by giving the third light detection signal a delay twice as large as the first amount. Here, the first amount is equal to the section interval in the first embodiment. Of course, it is also possible to perform differential processing by performing moving average processing rather than simply performing differential processing by shifting the phase. And in 3rd embodiment, although the differential process of the light detection signal of each of several light-receiving parts is carried out, since the arrangement position of several light-receiving parts differs, the light detection signal of each of several light-receiving parts is They are out of phase with each other. The phase difference in this case corresponds to the distance between the arrangement positions of the light receiving units.
<その他の実施形態>
なお、画像形成装置を例にして本発明を説明したが、画像形成装置等に実装され得る検出装置として実装することも可能である。また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
<Other embodiments>
Although the present invention has been described by taking the image forming apparatus as an example, it can also be mounted as a detection apparatus that can be mounted on the image forming apparatus or the like. The present invention can also be realized by executing the following processing. That is, software (program) that realizes the functions of the above-described embodiments is supplied to a system or apparatus via a network or various storage media, and a computer (or CPU, MPU, etc.) of the system or apparatus reads the program. It is a process to be executed.
Claims (20)
前記像担持体に向けて光を照射する照射手段と、
前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた検出信号を出力する受光手段と、
現像剤像である検出画像を前記像担持体に形成する形成手段と、
前記像担持体に形成した前記検出画像が前記照射手段による照射領域を通過する間に前記受光手段が出力する前記検出信号に基づき前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出する検出手段と、
を備えており、
前記検出手段は、前記検出画像及び前記像担持体の表面の第1の位置からの正反射光成分を含む受光量に対応する前記検出信号の値と、前記第1の位置に対して前記検出画像の移動方向の下流側にある第2の位置及び前記第1の位置に対して前記検出画像の移動方向の上流側にある第3の位置からの正反射光成分を含む受光量に対応する前記検出信号それぞれの値の平均値との差に応じた信号により前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出することを特徴とする画像形成装置。 An image carrier;
Irradiating means for irradiating light toward the image carrier;
A light receiving unit that receives reflected light of the light irradiated by the irradiation unit and outputs a detection signal according to the amount of received light;
Forming means for forming a detection image, which is a developer image, on the image carrier;
Detection means for detecting position information or density information of the detection image based on the detection signal output by the light receiving means while the detection image formed on the image carrier passes through an irradiation region by the irradiation means;
With
The detection means detects the value of the detection signal corresponding to an amount of received light including a specularly reflected light component from the detection image and a first position of the surface of the image carrier and the first position. Corresponding to the received light amount including the specularly reflected light component from the second position on the downstream side in the moving direction of the image and the third position on the upstream side in the moving direction of the detected image with respect to the first position. An image forming apparatus, wherein position information or density information of the detected image is detected by a signal corresponding to a difference between an average value of each value of the detection signals.
前記検出画像の移動による、前記受光手段が受光する前記検出画像からの散乱反射光量の振動が所定量以下となる様に、前記像担持体と前記受光手段との距離と、前記検出画像の現像剤量の変化は設定されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の画像形成装置。 In the detected image, the developer amount changes in the moving direction of the detected image,
The distance between the image carrier and the light receiving means and the development of the detection image so that the vibration of the amount of scattered reflected light from the detection image received by the light receiving means is less than or equal to a predetermined amount due to the movement of the detection image. The image forming apparatus according to claim 1, wherein a change in the amount of the agent is set.
前記検出画像の複数のラインは異なる濃度であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の画像形成装置。 The detected image includes a plurality of lines in a direction different from the moving direction of the detected image,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the plurality of lines of the detected image have different densities.
前記像担持体に向けて光を照射する照射手段と、
前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた検出信号を出力する受光手段と、
現像剤像である検出画像を前記像担持体に形成する形成手段と、
前記像担持体に形成した前記検出画像が前記照射手段による照射領域を通過する間に前記受光手段が出力する前記検出信号に基づき前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出する検出手段と、
を備えており、
前記検出手段は、前記検出信号の第1の時間位置の値と、前記検出信号の前記第1の時間位置より早い第2の時間位置の値及び前記検出信号の前記第1の時間位置より遅い第3の時間位置の値の平均値との差に応じた信号により前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出することを特徴とする画像形成装置。 An image carrier;
Irradiating means for irradiating light toward the image carrier;
A light receiving unit that receives reflected light of the light irradiated by the irradiation unit and outputs a detection signal according to the amount of received light;
Forming means for forming a detection image, which is a developer image, on the image carrier;
Detection means for detecting position information or density information of the detection image based on the detection signal output by the light receiving means while the detection image formed on the image carrier passes through an irradiation region by the irradiation means;
With
The detection means includes a value of the first time position of the detection signal, a value of a second time position earlier than the first time position of the detection signal, and a time later than the first time position of the detection signal. An image forming apparatus, wherein position information or density information of the detected image is detected by a signal corresponding to a difference from an average value of third time position values.
前記複数のラインの間隔は、前記検出画像の移動による、前記受光手段が受光する前記検出画像からの散乱反射光量の振動が所定量内となる間隔であることを特徴とする請求項8から10のいずれか1項に記載の画像形成装置。 The detected image includes a plurality of lines in a direction different from the moving direction of the detected image,
11. The interval between the plurality of lines is an interval in which the vibration of the amount of scattered reflected light from the detection image received by the light receiving unit due to the movement of the detection image falls within a predetermined amount. The image forming apparatus according to any one of the above.
前記像担持体に向けて光を照射する照射手段と、
前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた第1の検出信号を出力する第1の受光手段と、
前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた第2の検出信号を出力する第2の受光手段と、
前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた第3の検出信号を出力する第3の受光手段と、
現像剤像である検出画像を前記像担持体に形成する形成手段と、
前記像担持体に形成した前記検出画像が前記照射手段による照射領域を通過する間に前記第1の受光手段、前記第2の受光手段及び前記第3の受光手段のそれぞれが出力する前記第1の検出信号、前記第2の検出信号及び前記第3の検出信号に基づき前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出する検出手段と、
を備えており、
前記検出手段は、前記第1の検出信号と、前記第2の検出信号及び前記第3の検出信号との差に応じた信号により前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出し、
前記第2の受光手段及び前記第3の受光手段は、前記検出画像の移動方向において、前記第1の受光手段の両側に配置されていることを特徴とする画像形成装置。 An image carrier;
Irradiating means for irradiating light toward the image carrier;
A first light receiving means for receiving reflected light of the light emitted by the irradiating means and outputting a first detection signal corresponding to the amount of received light;
A second light receiving means for receiving reflected light of the light emitted by the irradiating means and outputting a second detection signal corresponding to the amount of received light;
A third light receiving means for receiving reflected light of the light emitted by the irradiating means and outputting a third detection signal corresponding to the amount of received light;
Forming means for forming a detection image, which is a developer image, on the image carrier;
Each of the first light receiving means, the second light receiving means, and the third light receiving means outputs while the detection image formed on the image carrier passes through the irradiation region of the irradiation means. Detecting means for detecting position information or density information of the detected image based on the detection signal, the second detection signal, and the third detection signal;
With
The detection means detects position information or density information of the detected image by a signal according to a difference between the first detection signal and the second detection signal and the third detection signal,
The image forming apparatus, wherein the second light receiving unit and the third light receiving unit are arranged on both sides of the first light receiving unit in the moving direction of the detected image.
前記検出手段は、前記第1の検出信号と、前記第2の検出信号及び前記第3の検出信号の平均値とを差動処理することで前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出することを特徴とする請求項12又は13に記載の画像形成装置。 In the moving direction of the detection image, the length of the light receiving area of the second light receiving means and the third light receiving means is equal to the length of the light receiving area of the first light receiving means,
The detection means detects position information or density information of the detection image by differentially processing the first detection signal and an average value of the second detection signal and the third detection signal. The image forming apparatus according to claim 12, wherein the image forming apparatus is an image forming apparatus.
前記複数のラインの間隔は、前記検出画像の移動による、前記受光手段が受光する前記検出画像からの散乱反射光量の振動が所定量以下となる間隔であることを特徴とする請求項12から15のいずれか1項に記載の画像形成装置。 The detected image includes a plurality of lines in a direction different from the moving direction of the detected image,
The interval between the plurality of lines is an interval at which the vibration of the amount of scattered reflected light from the detection image received by the light receiving unit due to the movement of the detection image becomes a predetermined amount or less. The image forming apparatus according to any one of the above.
前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた検出信号を出力する受光手段と、
前記像担持体に形成された現像剤像である検出画像が前記照射手段による照射領域を通過する間に前記受光手段が出力する前記検出信号に基づき前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出する検出手段と、
を備えており、
前記検出手段は、前記検出画像及び前記像担持体の表面の第1の位置からの正反射光成分を含む受光量に対応する前記検出信号の値と、前記第1の位置に対して前記検出画像の移動方向の下流側にある第2の位置及び前記第1の位置に対して前記検出画像の移動方向の上流側にある第3の位置からの正反射光成分を含む受光量に対応する前記検出信号それぞれの値の平均値との差に応じた信号により前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出することを特徴とする検出装置。 Irradiating means for irradiating light toward the image carrier;
A light receiving unit that receives reflected light of the light irradiated by the irradiation unit and outputs a detection signal according to the amount of received light;
Position information or density information of the detected image is detected based on the detection signal output by the light receiving unit while a detection image, which is a developer image formed on the image carrier, passes through an irradiation region by the irradiation unit. Detection means;
With
The detection means detects the value of the detection signal corresponding to an amount of received light including a specularly reflected light component from the detection image and a first position of the surface of the image carrier and the first position. Corresponding to the received light amount including the specularly reflected light component from the second position on the downstream side in the moving direction of the image and the third position on the upstream side in the moving direction of the detected image with respect to the first position. A detection apparatus that detects position information or density information of the detected image based on a signal corresponding to a difference between an average value of each value of the detection signals.
前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた検出信号を出力する受光手段と、
前記像担持体に形成された現像剤像である検出画像が前記照射手段による照射領域を通過する間に前記受光手段が出力する前記検出信号に基づき前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出する検出手段と、
を備えており、
前記検出手段は、前記検出信号の第1の時間位置の値と、前記検出信号の前記第1の時間位置より早い第2の時間位置の値及び前記検出信号の前記第1の時間位置より遅い第3の時間位置の値の平均値との差に応じた信号により前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出することを特徴とする検出装置。 Irradiating means for irradiating light toward the image carrier;
A light receiving unit that receives reflected light of the light irradiated by the irradiation unit and outputs a detection signal according to the amount of received light;
Position information or density information of the detected image is detected based on the detection signal output by the light receiving unit while a detection image, which is a developer image formed on the image carrier, passes through an irradiation region by the irradiation unit. Detection means;
With
The detection means includes a value of the first time position of the detection signal, a value of a second time position earlier than the first time position of the detection signal, and a time later than the first time position of the detection signal. A detection apparatus that detects position information or density information of the detected image based on a signal corresponding to a difference from an average value of third time position values.
前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた第1の検出信号を出力する第1の受光手段と、
前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた第2の検出信号を出力する第2の受光手段と、
前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた第3の検出信号を出力する第3の受光手段と、
前記像担持体に形成された現像剤像である検出画像が前記照射手段による照射領域を通過する間に前記第1の受光手段、前記第2の受光手段及び前記第3の受光手段のそれぞれが出力する前記第1の検出信号、前記第2の検出信号及び前記第3の検出信号に基づき前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出する検出手段と、
を備えており、
前記検出手段は、前記第1の検出信号と、前記第2の検出信号及び前記第3の検出信号との差に応じた信号により前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出し、
前記第2の受光手段及び前記第3の受光手段は、前記検出画像の移動方向において、前記第1の受光手段の両側に配置されていることを特徴とする検出装置。 Irradiating means for irradiating light toward the image carrier;
A first light receiving means for receiving reflected light of the light emitted by the irradiating means and outputting a first detection signal corresponding to the amount of received light;
A second light receiving means for receiving reflected light of the light emitted by the irradiating means and outputting a second detection signal corresponding to the amount of received light;
A third light receiving means for receiving reflected light of the light emitted by the irradiating means and outputting a third detection signal corresponding to the amount of received light;
Each of the first light receiving means, the second light receiving means, and the third light receiving means is detected while a detection image that is a developer image formed on the image carrier passes through an irradiation region by the irradiation means. Detecting means for detecting position information or density information of the detected image based on the first detection signal, the second detection signal, and the third detection signal to be output;
With
The detection means detects position information or density information of the detected image by a signal according to a difference between the first detection signal and the second detection signal and the third detection signal,
The detection apparatus, wherein the second light receiving means and the third light receiving means are arranged on both sides of the first light receiving means in the moving direction of the detection image.
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