JP2014164163A - Reflective optical sensor and image forming apparatus - Google Patents

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Hidemasa Suzuki
秀昌 鈴木
Koji Masuda
浩二 増田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reflective optical sensor capable of improving detection accuracy in a main direction.SOLUTION: A reflective optical sensor includes a light emitting unit, a lens for illumination, two lenses for light reception, two light receiving units, an opening member, and a substrate. The reflective optical sensor emits detection light onto an intermediate transfer belt to form an optical spot having an elliptical shape, and a long axis direction of the ellipse is inclined by an angle θ with respect to an X-axis direction. With the use of a distance of travel of the intermediate transfer belt Ls from when a light spot for detection is brought into contact with a parallel line-like pattern until when the light spot is out of the contact with the pattern, and a distance of travel of the intermediate transfer belt Lm from when the light spot for detection is brought into contact with an inclined line-like pattern until when the light spot is out of the contact with the pattern, the angle θ is set to be a value when |Lm-Ls| is the minimum.

Description

本発明は、反射型光学センサ及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、対象物で反射された光を受光する反射型光学センサ、及び該反射型光学センサを備える画像形成装置に関する。   The present invention relates to a reflective optical sensor and an image forming apparatus, and more particularly to a reflective optical sensor that receives light reflected by an object, and an image forming apparatus including the reflective optical sensor.

プリンタ、複写機、ファクシミリ、及びプロッタ等の画像形成装置が広く知られている。これらの画像形成装置では、一般的に、感光性を有するドラム(以下では、「感光体ドラム」ともいう)の表面に光走査装置(露光装置)によって静電潜像を形成し、該静電潜像にトナーを付着させることによっていわゆる現像を行い、「トナー画像」を得ている。   Image forming apparatuses such as printers, copiers, facsimiles, and plotters are widely known. In these image forming apparatuses, generally, an electrostatic latent image is formed on the surface of a photosensitive drum (hereinafter also referred to as “photosensitive drum”) by an optical scanning device (exposure device), and the electrostatic latent image is formed. So-called development is performed by attaching toner to the latent image to obtain a “toner image”.

多色のカラー画像形成装置における画像形成プロセスでは、例えば、ブラック、マゼンタ、シアン、イエロー等の各色に対応した複数のトナー画像を、中間転写ベルト上に重ね合わせて1次転写した後、記録紙に一括して2次転写している。   In an image forming process in a multicolor image forming apparatus, for example, a plurality of toner images corresponding to respective colors such as black, magenta, cyan, and yellow are superimposed on an intermediate transfer belt and primarily transferred, and then recording paper Secondary transfer is performed collectively.

この画像形成プロセスでは、光走査装置(露光装置)や各色に対応した複数の感光体ドラムの調整ずれや、感光体ドラム及び中間転写ベルトを駆動する各駆動機構の変動が、そのままカラー画像での色ずれとなって現れるため、色ずれ制御も不可欠となる。   In this image forming process, adjustment deviations of the optical scanning device (exposure device) and the plurality of photosensitive drums corresponding to the respective colors, and fluctuations in the driving mechanisms for driving the photosensitive drums and the intermediate transfer belt are directly applied to the color image. Since color shift appears, color shift control is indispensable.

色ずれ制御の具体的な方法としては、一般的に、中間転写ベルト上にブラック、マゼンタ、シアン、イエロー等の各色の位置ずれ検出用のテストパターンを形成し、該各色のテストパターンの位置を反射型光学センサで読取り、その結果から位置ずれ量を算出し、画像情報の書込みタイミングなどにフィードバックして、記録紙上の色ずれを補正している。なお、中間転写ベルト上で、トナー画像の移動する方向は「副方向」と呼ばれ、該副方向に直交する方向は「主方向」と呼ばれている。   As a specific method of color misregistration control, generally, a test pattern for detecting misregistration of each color such as black, magenta, cyan and yellow is formed on an intermediate transfer belt, and the position of the test pattern of each color is determined. The color deviation on the recording paper is corrected by reading with a reflection type optical sensor, calculating the amount of positional deviation from the result, and feeding it back to the writing timing of image information. Note that the direction in which the toner image moves on the intermediate transfer belt is referred to as a “sub-direction”, and the direction orthogonal to the sub-direction is referred to as a “main direction”.

上記反射型光学センサは、種々のものが提案されている(例えば、特許文献1〜特許文献7参照)。例えば、従来の反射型光学センサとして、1個の発光部と2個の受光部からなる1LED−2PDタイプの反射型光学センサや、2個の発光部と1個の受光部からなる2LED−1PDタイプの反射型光学センサ、などがある。   Various reflective optical sensors have been proposed (see, for example, Patent Document 1 to Patent Document 7). For example, as a conventional reflective optical sensor, a 1LED-2PD type reflective optical sensor composed of one light emitting portion and two light receiving portions, or 2LED-1PD composed of two light emitting portions and one light receiving portion. Types of reflective optical sensors.

また、特許文献8には、像担持体上と像担持体上に形成されたテストパターンに発光素子から光を照射し、その反射光を二つの受光素子で検知することで、テストパターンの濃度情報を取得する濃度検出装置と濃度検出装置から得られた情報に基づき画像形成条件を制御する画像形成条件制御装置を有する画像形成装置が開示されている。   Further, Patent Document 8 discloses that the density of a test pattern is obtained by irradiating light from a light emitting element onto an image carrier and a test pattern formed on the image carrier, and detecting the reflected light by two light receiving elements. An image forming apparatus having a density detection apparatus that acquires information and an image formation condition control apparatus that controls image formation conditions based on information obtained from the density detection apparatus is disclosed.

画像形成装置における画像品質に対する要求は、年々高くなってきている。しかしながら、従来の反射型光学センサでは主方向に関する位置の検出精度が十分でなく、該反射型光学センサを備える画像形成装置では、要求されるレベルの画像品質を得るのは困難であった。   The demand for image quality in image forming apparatuses is increasing year by year. However, the conventional reflective optical sensor does not have sufficient position detection accuracy in the main direction, and it is difficult for an image forming apparatus including the reflective optical sensor to obtain a required level of image quality.

本発明は、移動体に向けて光を射出する発光部と、前記発光部から射出され前記移動体上に形成された検出用パターンで反射された光を受光する受光部とを備え、前記検出用パターンは、前記移動体の移動方向に直交する第1のパターンと、前記第1のパターンに対して傾斜した第2のパターンを含み、前記発光部から射出された光による前記移動体上の光スポットは互いに直交する2軸方向の長さが異なる形状であり、該光スポットにおける長軸方向が前記移動方向に直交する方向に対して角度θだけ傾斜しており、前記光スポットが前記第1のパターンに接してから外れるまでの前記移動体の移動距離Ls、前記光スポットが前記第2のパターンに接してから外れるまでの前記移動体の移動距離Lmを用いて、前記角度θは、|Lm−Ls|が最小となるときの値である反射型光学センサである。   The present invention includes a light emitting unit that emits light toward a moving body, and a light receiving unit that receives light emitted from the light emitting unit and reflected by a detection pattern formed on the moving body, and the detection The pattern for use includes a first pattern orthogonal to the moving direction of the moving body and a second pattern inclined with respect to the first pattern, and the pattern on the moving body by the light emitted from the light emitting unit The light spot has a shape with different lengths in two axial directions orthogonal to each other, the long axis direction of the light spot is inclined by an angle θ with respect to the direction orthogonal to the moving direction, and the light spot is Using the moving distance Ls of the moving body from contact with the pattern 1 until it comes off, and the moving distance Lm of the moving body from the time the light spot touches the second pattern until it comes off, the angle θ is | Lm-Ls It is a reflection type optical sensor which is a value when |

本発明の反射型光学センサによれば、主方向に関する位置の検出精度を向上させることができる。   According to the reflective optical sensor of the present invention, it is possible to improve the position detection accuracy in the main direction.

本発明の一実施形態に係るカラープリンタの概略構成を説明するための図である。1 is a diagram for describing a schematic configuration of a color printer according to an embodiment of the present invention. FIG. プリンタ制御装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a printer control apparatus. 画像形成ユニットを説明するための図である。It is a figure for demonstrating an image forming unit. 反射型光学センサの配置位置を説明するための図(その1)である。It is FIG. (1) for demonstrating the arrangement position of a reflection type optical sensor. 反射型光学センサの配置位置を説明するための図(その2)である。It is FIG. (2) for demonstrating the arrangement position of a reflection type optical sensor. 光走査装置の概略構成を説明するための図(その1)である。It is FIG. (1) for demonstrating schematic structure of an optical scanning device. 光走査装置の概略構成を説明するための図(その2)である。FIG. 3 is a second diagram for explaining a schematic configuration of the optical scanning device; 光走査装置の概略構成を説明するための図(その3)である。FIG. 3 is a third diagram for explaining a schematic configuration of the optical scanning device; 光走査装置の概略構成を説明するための図(その4)である。FIG. 4 is a diagram (part 4) for explaining a schematic configuration of the optical scanning device; 反射型光学センサを説明するための図である。It is a figure for demonstrating a reflection type optical sensor. 発光部から射出された光の光路を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the optical path of the light inject | emitted from the light emission part. 開口部材を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an opening member. 受光用レンズ12及び受光部14の配置位置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the arrangement position of the lens 12 for light reception, and the light-receiving part 14. FIG. 受光用レンズ13及び受光部15の配置位置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the arrangement position of the lens 13 for light reception, and the light-receiving part 15. FIG. 中間転写ベルト上に形成されるトナーパターンを説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a toner pattern formed on an intermediate transfer belt. 各濃度検出用パターンにおける4つの矩形パターンを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the four rectangular patterns in each density | concentration detection pattern. 位置ずれ検出用パターンを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the pattern for position shift detection. プリンタ制御装置によって行われる画像プロセス制御を説明するためのフローチャートである。6 is a flowchart for explaining image process control performed by the printer control apparatus. トナーパターンの形成タイミングを説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for describing toner pattern formation timing. 検出用光スポットと各矩形パターンとの位置関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the positional relationship of the light spot for a detection, and each rectangular pattern. 濃度検出用パターンが照射対象物のときの受光部14の出力波形を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the output waveform of the light-receiving part 14 when a density | concentration detection pattern is an irradiation target object. 図21における受光部14の出力波形と照射対象物との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the output waveform of the light-receiving part 14 in FIG. 21, and an irradiation target object. 濃度検出用パターンが照射対象物のときの受光部15の出力波形を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the output waveform of the light-receiving part 15 when a density | concentration detection pattern is an irradiation target object. 図23における受光部15の出力波形と照射対象物との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the output waveform of the light-receiving part 15 in FIG. 23, and an irradiation target object. 検出用光スポットと各ライン状パターンとの位置関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the positional relationship of the light spot for a detection, and each linear pattern. 位置ずれ検出用パターンが照射対象物のときの受光部14の出力波形を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the output waveform of the light-receiving part 14 when the pattern for position shift detection is an irradiation target object. 図26における受光部14の出力波形と照射対象物との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the output waveform of the light-receiving part 14 in FIG. 26, and an irradiation target object. 濃度変換LUT(ルック・アップ・テーブル)を説明するための図(その1)である。FIG. 6 is a diagram (part 1) for explaining a density conversion LUT (look up table); 濃度変換LUT(ルック・アップ・テーブル)を説明するための図(その2)である。FIG. 6 is a diagram (part 2) for explaining a density conversion LUT (look-up table); 位置ずれ検出用パターンが照射対象物のときの各ライン状パターンの検出時間を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the detection time of each linear pattern when the pattern for position shift detection is an irradiation target object. 位置ずれ量の算出を説明するための図である。It is a figure for demonstrating calculation of the amount of position shift. 図32(A)及び図32(B)は、それぞれマゼンタのライン状パターンの位置ずれ量を説明するための図である。FIGS. 32A and 32B are diagrams for explaining the amount of misalignment of the magenta line pattern. 図33(A)及び図33(B)は、それぞれ楕円を説明するための図である。FIG. 33A and FIG. 33B are diagrams for explaining an ellipse, respectively. 図34(A)及び図34(B)は、それぞれ平行ライン状パターンと楕円との関係を説明するための図である。FIG. 34A and FIG. 34B are diagrams for explaining the relationship between the parallel line pattern and the ellipse, respectively. 図35(A)及び図35(B)は、それぞれ傾斜ライン状パターンと楕円との関係を説明するための図である。FIGS. 35A and 35B are diagrams for explaining the relationship between the inclined line pattern and the ellipse, respectively. 平行ライン状パターンと楕円との関係をモデル化した図である。It is the figure which modeled the relationship between a parallel line pattern and an ellipse. 傾斜ライン状パターンと楕円との関係をモデル化した図である。It is the figure which modeled the relationship between an inclination line pattern and an ellipse. Lsを説明するための図である。It is a figure for demonstrating Ls. Lmを説明するための図である。It is a figure for demonstrating Lm. 楕円光スポットと楕円状光スポットを説明するための図である。It is a figure for demonstrating an elliptical light spot and an elliptical light spot. 楕円光スポット及び楕円状光スポットの強度分布を説明するための図(その1)である。It is FIG. (1) for demonstrating intensity distribution of an elliptical light spot and an elliptical light spot. 楕円光スポット及び楕円状光スポットの強度分布を説明するための図(その2)である。It is FIG. (2) for demonstrating intensity distribution of an elliptical light spot and an elliptical light spot. 平行ライン状パターンと楕円状光スポットとの関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between a parallel line pattern and an elliptical light spot. 傾斜ライン状パターンと楕円状光スポットとの関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between an inclination line pattern and an elliptical light spot. 図45(A)及び図45(B)は、それぞれ円形状の検出用光スポットと平行ライン状パターン及び傾斜ライン状パターン(α=45°)との関係を説明するための図である。45A and 45B are diagrams for explaining the relationship between a circular detection light spot, a parallel line pattern, and an inclined line pattern (α = 45 °), respectively. 図46(A)〜図46(C)は、それぞれ円形状の検出用光スポットで平行ライン状パターン及び傾斜ライン状パターン(α=45°)を検出したときの出力波形を説明するための図である。46A to 46C are diagrams for explaining output waveforms when a parallel line pattern and an inclined line pattern (α = 45 °) are detected by a circular detection light spot, respectively. It is. 図47(A)及び図47(B)は、それぞれ楕円形状1の検出用光スポットと平行ライン状パターン及び傾斜ライン状パターン(α=45°)との関係を説明するための図である。47A and 47B are diagrams for explaining the relationship between the detection light spot having the elliptical shape 1, the parallel line-shaped pattern, and the inclined line-shaped pattern (α = 45 °), respectively. 図48(A)〜図48(C)は、それぞれ楕円形状1の検出用光スポットで平行ライン状パターン及び傾斜ライン状パターン(α=45°)を検出したときの出力波形を説明するための図である。48 (A) to 48 (C) are diagrams for explaining output waveforms when a parallel line pattern and an inclined line pattern (α = 45 °) are detected by a detection light spot having an elliptical shape 1, respectively. FIG. 図49(A)及び図49(B)は、それぞれ楕円形状2の検出用光スポットと平行ライン状パターン及び傾斜ライン状パターン(α=45°)との関係を説明するための図である。49A and 49B are diagrams for explaining the relationship between the detection light spot having the elliptical shape 2, the parallel line pattern, and the inclined line pattern (α = 45 °), respectively. 図50(A)〜図50(C)は、それぞれ楕円形状2の検出用光スポットで平行ライン状パターン及び傾斜ライン状パターン(α=45°)を検出したときの出力波形を説明するための図である。50A to 50C are diagrams for explaining output waveforms when a parallel line pattern and an inclined line pattern (α = 45 °) are detected by the detection light spot having an elliptical shape 2, respectively. FIG. 図51(A)及び図51(B)は、それぞれ楕円形状3の検出用光スポットと平行ライン状パターン及び傾斜ライン状パターン(α=45°)との関係を説明するための図である。51A and 51B are diagrams for explaining the relationship between the detection light spot having the elliptical shape 3, the parallel line-shaped pattern, and the inclined line-shaped pattern (α = 45 °), respectively. 図52(A)〜図52(C)は、それぞれ楕円形状3の検出用光スポットで平行ライン状パターン及び傾斜ライン状パターン(α=45°)を検出したときの出力波形を説明するための図である。52A to 52C are diagrams for explaining output waveforms when a parallel line pattern and an inclined line pattern (α = 45 °) are detected by the detection light spot having the elliptical shape 3, respectively. FIG. 図53(A)は、円形状の検出用光スポットと傾斜ライン状パターン(α=30°)との関係を説明するための図であり、図53(B)及び図53(C)は、それぞれ円形状の検出用光スポットで平行ライン状パターン及び傾斜ライン状パターン(α=30°)を検出したときの出力波形を説明するための図である。FIG. 53A is a diagram for explaining the relationship between the circular detection light spot and the inclined line pattern (α = 30 °). FIGS. 53B and 53C are It is a figure for demonstrating an output waveform when a parallel line pattern and an inclination line pattern ((alpha) = 30 degrees) are detected with the circular detection light spot, respectively. 図54(A)及び図54(B)は、それぞれ楕円形状4の検出用光スポットと平行ライン状パターン及び傾斜ライン状パターン(α=30°)との関係を説明するための図である。FIGS. 54A and 54B are diagrams for explaining the relationship between the detection light spot having the elliptical shape 4 and the parallel line pattern and the inclined line pattern (α = 30 °), respectively. 図55(A)〜図55(C)は、それぞれ楕円形状4の検出用光スポットで平行ライン状パターン及び傾斜ライン状パターン(α=30°)を検出したときの出力波形を説明するための図である。55 (A) to 55 (C) are diagrams for explaining output waveforms when a parallel line pattern and an inclined line pattern (α = 30 °) are detected by the detection light spot having an elliptical shape 4, respectively. FIG. 図56(A)及び図56(B)は、それぞれ楕円形状5の検出用光スポットと平行ライン状パターン及び傾斜ライン状パターン(α=30°)との関係を説明するための図である。56 (A) and 56 (B) are diagrams for explaining the relationship between the ellipse-shaped detection light spot 5 and the parallel line-shaped pattern and the inclined line-shaped pattern (α = 30 °), respectively. 図57(A)〜図57(C)は、それぞれ楕円形状5の検出用光スポットで平行ライン状パターン及び傾斜ライン状パターン(α=30°)を検出したときの出力波形を説明するための図である。FIGS. 57A to 57C are diagrams for explaining output waveforms when a parallel line pattern and an inclined line pattern (α = 30 °) are detected by the detection light spot having an elliptical shape 5, respectively. FIG. 図58(A)及び図58(B)は、それぞれ楕円形状6の検出用光スポットと平行ライン状パターン及び傾斜ライン状パターン(α=30°)との関係を説明するための図である。58 (A) and 58 (B) are diagrams for explaining the relationship between the detection light spot having an elliptical shape 6 and a parallel line pattern and an inclined line pattern (α = 30 °), respectively. 図59(A)〜図59(C)は、それぞれ楕円形状6の検出用光スポットで平行ライン状パターン及び傾斜ライン状パターン(α=30°)を検出したときの出力波形を説明するための図である。FIGS. 59A to 59C are diagrams for explaining output waveforms when a parallel line pattern and an inclined line pattern (α = 30 °) are detected by the detection light spot having an elliptical shape 6, respectively. FIG. 図60(A)は、円形状の検出用光スポットと傾斜ライン状パターン(α=60°)との関係を説明するための図であり、図60(B)及び図60(C)は、それぞれ円形状の検出用光スポットで平行ライン状パターン及び傾斜ライン状パターン(α=60°)を検出したときの出力波形を説明するための図である。FIG. 60A is a diagram for explaining the relationship between a circular detection light spot and an inclined line pattern (α = 60 °). FIG. 60B and FIG. It is a figure for demonstrating an output waveform when a parallel line pattern and an inclination line pattern ((alpha) = 60 degrees) are detected with the circular detection light spot, respectively. 図61(A)及び図61(B)は、それぞれ楕円形状7の検出用光スポットと平行ライン状パターン及び傾斜ライン状パターン(α=60°)との関係を説明するための図である。FIGS. 61A and 61B are diagrams for explaining the relationship between the detection light spot having the elliptical shape 7 and the parallel line-shaped pattern and the inclined line-shaped pattern (α = 60 °), respectively. 図62(A)〜図62(C)は、それぞれ楕円形状7の検出用光スポットで平行ライン状パターン及び傾斜ライン状パターン(α=60°)を検出したときの出力波形を説明するための図である。62 (A) to 62 (C) are diagrams for explaining output waveforms when a parallel line pattern and an inclined line pattern (α = 60 °) are detected by a detection light spot having an elliptical shape 7, respectively. FIG. 図63(A)及び図63(B)は、それぞれ楕円形状8の検出用光スポットと平行ライン状パターン及び傾斜ライン状パターン(α=60°)との関係を説明するための図である。FIG. 63A and FIG. 63B are diagrams for explaining the relationship between the detection light spot having an elliptical shape 8, a parallel line pattern, and an inclined line pattern (α = 60 °), respectively. 図64(A)〜図64(C)は、それぞれ楕円形状8の検出用光スポットで平行ライン状パターン及び傾斜ライン状パターン(α=60°)を検出したときの出力波形を説明するための図である。FIGS. 64A to 64C are diagrams for explaining output waveforms when a parallel line pattern and an inclined line pattern (α = 60 °) are detected by the detection light spot having an elliptical shape 8, respectively. FIG. 図65(A)及び図65(B)は、それぞれ楕円形状9の検出用光スポットと平行ライン状パターン及び傾斜ライン状パターン(α=60°)との関係を説明するための図である。FIGS. 65A and 65B are diagrams for explaining the relationship between the detection light spot having an elliptical shape 9, a parallel line pattern, and an inclined line pattern (α = 60 °), respectively. 図66(A)〜図66(C)は、それぞれ楕円形状9の検出用光スポットで平行ライン状パターン及び傾斜ライン状パターン(α=60°)を検出したときの出力波形を説明するための図である。66 (A) to 66 (C) are diagrams for explaining output waveforms when a parallel line pattern and an inclined line pattern (α = 60 °) are detected by an ellipse-shaped detection light spot, respectively. FIG. 照明用レンズの例1を説明するための図である。It is a figure for demonstrating Example 1 of the lens for illumination. 照明用レンズの例2を説明するための図である。It is a figure for demonstrating Example 2 of the lens for illumination. 反射型光学センサの変形例1を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the modification 1 of a reflection type optical sensor. 反射型光学センサの変形例2を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the modification 2 of a reflection type optical sensor. 変形例2の反射型光学センサにおける開口部材の例1を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example 1 of the opening member in the reflection type optical sensor of the modification 2. FIG. 変形例2の反射型光学センサにおける開口部材の例2を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example 2 of the opening member in the reflection type optical sensor of the modification 2. FIG. 反射型光学センサ2245Aを説明するための図(その1)である。It is FIG. (1) for demonstrating reflection type optical sensor 2245A. 反射型光学センサ2245Aを説明するための図(その2)である。It is FIG. (2) for demonstrating reflection type optical sensor 2245A. 反射型光学センサ2245Aを説明するための図(その3)である。It is FIG. (3) for demonstrating reflection type optical sensor 2245A. 反射型光学センサ2245Aを説明するための図(その4)である。It is FIG. (4) for demonstrating reflection type optical sensor 2245A. 有効画像領域外に配置された2つの反射型光学センサを説明するための図である。It is a figure for demonstrating two reflection type optical sensors arrange | positioned outside an effective image area | region.

以下、本発明の一実施形態を図1〜図68に基づいて説明する。図1には、一実施形態に係るカラープリンタ2000の概略構成が示されている。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic configuration of a color printer 2000 according to an embodiment.

このカラープリンタ2000は、4色(ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー)を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、光走査装置2010、4つの感光体ドラム(2030a、2030b、2030c、2030d)、4つの画像形成ユニット(2034a、2034b、2034c、2034d)、中間転写ベルト2040、転写ローラ2042、定着ローラ2050、給紙コロ2054、排紙ローラ2058、給紙トレイ2060、排紙トレイ2070、通信制御装置2080、反射型光学センサ2245、温湿度センサ(図示省略)及びプリンタ制御装置2090などを備えている。   The color printer 2000 is a tandem multi-color printer that forms a full-color image by superimposing four colors (black, cyan, magenta, and yellow), and includes an optical scanning device 2010, four photosensitive drums (2030a, 2030b, 2030c, 2030d), four image forming units (2034a, 2034b, 2034c, 2034d), an intermediate transfer belt 2040, a transfer roller 2042, a fixing roller 2050, a paper feed roller 2054, a paper discharge roller 2058, a paper feed tray 2060, A paper discharge tray 2070, a communication control device 2080, a reflective optical sensor 2245, a temperature / humidity sensor (not shown), a printer control device 2090, and the like are provided.

通信制御装置2080は、ネットワークなどを介した上位装置(例えば、パソコン(PC))及び公衆回線を介した情報機器(例えば、ファクシミリ装置(FAX))との双方向の通信を制御する。そして、通信制御装置2080は、受信した情報をプリンタ制御装置2090に通知する。   The communication control device 2080 controls bidirectional communication with a host device (for example, a personal computer (PC)) via a network or the like and an information device (for example, a facsimile device (FAX)) via a public line. Then, the communication control device 2080 notifies the received information to the printer control device 2090.

プリンタ制御装置2090は、CPU、該CPUにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び該プログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されているROM、作業用のメモリであるRAM、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換回路などを有している(図2参照)。そして、プリンタ制御装置2090は、上位装置及び情報機器からの要求に応じて各部を制御するとともに、上位装置及び情報機器からの画像情報を光走査装置2010に送る。   The printer control device 2090 includes a CPU, a program written in a code decipherable by the CPU, a ROM storing various data used when executing the program, a RAM as a working memory, an analog signal A / D conversion circuit for converting the signal into a digital signal (see FIG. 2). The printer control device 2090 controls each unit in response to requests from the host device and the information device, and sends image information from the host device and the information device to the optical scanning device 2010.

温湿度センサは、カラープリンタ2000内の温度と湿度を検出し、プリンタ制御装置2090に通知する。   The temperature / humidity sensor detects the temperature and humidity in the color printer 2000 and notifies the printer controller 2090 of it.

感光体ドラム2030aと画像形成ユニット2034aは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Kステーション」ともいう)を構成する。   The photosensitive drum 2030a and the image forming unit 2034a are used as a set, and constitute an image forming station (hereinafter also referred to as “K station” for convenience) that forms a black image.

感光体ドラム2030bと画像形成ユニット2034bは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Mステーション」ともいう)を構成する。   The photosensitive drum 2030b and the image forming unit 2034b are used as a set, and constitute an image forming station (hereinafter also referred to as “M station” for convenience) that forms a magenta image.

感光体ドラム2030cと画像形成ユニット2034cは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Cステーション」ともいう)を構成する。   The photosensitive drum 2030c and the image forming unit 2034c are used as a set, and constitute an image forming station (hereinafter also referred to as “C station” for convenience) for forming a cyan image.

感光体ドラム2030dと画像形成ユニット2034dは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Yステーション」ともいう)を構成する。   The photosensitive drum 2030d and the image forming unit 2034d are used as a set, and constitute an image forming station (hereinafter also referred to as “Y station” for convenience) that forms a yellow image.

各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図1における面内で矢印方向に回転する。   Each photosensitive drum has a photosensitive layer formed on the surface thereof. The surface of each photosensitive drum is a surface to be scanned. Each photosensitive drum is rotated in the direction of the arrow in the plane of FIG. 1 by a rotation mechanism (not shown).

各画像形成ユニットは、一例として図3に示されるように、対応する感光体ドラムの周囲に設けられた、帯電ユニット、現像ユニット、1次転写ユニット、及び感光体クリーニングユニットを有している。   As shown in FIG. 3 as an example, each image forming unit includes a charging unit, a developing unit, a primary transfer unit, and a photoconductor cleaning unit provided around the corresponding photoconductor drum.

ここでは、帯電ユニットとして、接触帯電方式の帯電ローラが用いられている。該帯電ローラは、感光体ドラムに接触して電圧を印加することにより感光体ドラムの表面を一様に帯電する。なお、帯電ユニットには、非接触のスコロトロンチャージャなどの非接触帯電方式のものも用いることができる。   Here, a contact charging type charging roller is used as the charging unit. The charging roller uniformly charges the surface of the photosensitive drum by applying a voltage in contact with the photosensitive drum. As the charging unit, a non-contact charging type such as a non-contact scorotron charger can also be used.

現像ユニットでは、磁性キャリアと非磁性トナーとからなる2成分現像剤が使用されている。この現像ユニットは、現像ケース内に設けられた攪拌部と現像部とに大別できる。   In the developing unit, a two-component developer composed of a magnetic carrier and a nonmagnetic toner is used. The developing unit can be roughly divided into a stirring unit and a developing unit provided in the developing case.

攪拌部では、2成分現像剤が攪拌されながら搬送されて現像剤担持体としての現像スリーブ上に供給される。この攪拌部は平行な2本のスクリューを有しており、該2本のスクリューの間には、両端部で互いが連通するように仕切るために仕切り板が設けられている。また、現像ケースには現像ユニット内の現像剤のトナー濃度を検出するためのTCセンサが取り付けられている。2成分現像剤のキャリアは磁性体、トナーは非磁性体であるため、TCセンサとしては透磁率方式のものが用いられており、現像ユニット内のトナー濃度は、現像剤の透磁率、つまり単位体積あたりの現像剤の磁気抵抗に現れる。なお、現像剤として、1成分現像剤を使用することもできる。   In the agitation unit, the two-component developer is conveyed while being agitated and supplied onto a developing sleeve as a developer carrying member. The stirring unit has two parallel screws, and a partition plate is provided between the two screws to partition the two screws so as to communicate with each other. Further, a TC sensor for detecting the toner concentration of the developer in the developing unit is attached to the developing case. Since the carrier of the two-component developer is a magnetic material, and the toner is a non-magnetic material, a TC sensor of the magnetic permeability type is used, and the toner concentration in the developing unit is the magnetic permeability of the developer, that is, the unit. Appears in the magnetic resistance of the developer per volume. Note that a one-component developer can also be used as the developer.

現像部では、現像スリーブに付着した現像剤のうちのトナーが感光体ドラムに転移される。この現像部は、現像ケースの開口を通して感光体ドラムと対向する現像スリーブ、及び該現像スリーブに先端が接近するように配置されたドクターブレードを有している。また、現像スリーブ内には不図示のマグネットが固定配置されている。   In the developing unit, toner in the developer adhering to the developing sleeve is transferred to the photosensitive drum. The developing unit includes a developing sleeve that faces the photosensitive drum through the opening of the developing case, and a doctor blade that is disposed so that the tip approaches the developing sleeve. A magnet (not shown) is fixedly arranged in the developing sleeve.

そこで、現像ユニットでは、現像剤が2本のスクリューで攪拌されながら搬送循環され、現像スリーブに供給される。現像スリーブに供給された現像剤は、マグネットにより汲み上げられて保持される。現像スリーブで汲み上げられた現像剤は、現像スリーブの回転に伴って搬送され、ドクターブレードにより適正な量に規制される。なお、余分な現像剤は攪拌部に戻される。   Therefore, in the developing unit, the developer is conveyed and circulated while being stirred by two screws, and is supplied to the developing sleeve. The developer supplied to the developing sleeve is pumped up and held by a magnet. The developer pumped up by the developing sleeve is conveyed along with the rotation of the developing sleeve and is regulated to an appropriate amount by the doctor blade. Excess developer is returned to the stirring section.

このようにして感光体ドラムと対向する現像領域まで搬送された現像剤は、マグネットにより穂立ち状態となり、磁気ブラシを形成する。現像領域では、現像スリーブに印加されている現像バイアスにより、現像剤中のトナーを感光体ドラム上の静電潜像部分に移動させる現像電界が形成される。これにより、現像剤中のトナーは、感光体ドラム上の静電潜像部分に転移し、感光体ドラム上の静電潜像を顕像化する。   The developer transported to the developing area facing the photosensitive drum in this manner is brought into a spiked state by the magnet and forms a magnetic brush. In the development region, a development electric field that moves the toner in the developer to the electrostatic latent image portion on the photosensitive drum is formed by the development bias applied to the development sleeve. As a result, the toner in the developer is transferred to the electrostatic latent image portion on the photosensitive drum, and the electrostatic latent image on the photosensitive drum is visualized.

現像領域を通過した現像剤は、マグネットの磁力が弱い部分まで搬送されることで現像スリーブから離れ、攪拌部に戻される。このような動作の繰り返しにより、攪拌部内のトナー濃度が薄くなると、それをTCセンサが検出し、その検出結果に基づいて攪拌部にトナーカートリッジ(図示省略)からトナーが補給される。   The developer that has passed through the development region is transported to a portion where the magnetic force of the magnet is weak, so that it is separated from the development sleeve and returned to the agitation unit. When the toner concentration in the stirring unit becomes light by repeating such operations, the TC sensor detects this, and toner is supplied to the stirring unit from a toner cartridge (not shown) based on the detection result.

また、1次転写ユニットは、対応する感光体ドラムにおける中間転写ベルト2040を介して対向する位置に設けられている。   Further, the primary transfer unit is provided at a position facing the corresponding photosensitive drum via the intermediate transfer belt 2040.

ここでは、1次転写ユニットとして、1次転写ローラが用いられている。該1次転写ローラは、中間転写ベルト2040を挟んで感光体ドラムに押し当てるようにして設置されている。なお、1次転写ユニットとして、ローラ状のもの以外に、導電性のブラシ形状のものや、非接触のコロナチャージャなどが用いられても良い。   Here, a primary transfer roller is used as the primary transfer unit. The primary transfer roller is installed so as to be pressed against the photosensitive drum with the intermediate transfer belt 2040 interposed therebetween. As the primary transfer unit, in addition to the roller-shaped unit, a conductive brush-shaped unit, a non-contact corona charger, or the like may be used.

感光体クリーニングユニットは、先端が感光体ドラムに押し当てられるように配置されているクリーニングブレード(例えばポリウレタンゴム製)、及び感光体ドラムに接触して配置されている導電性のファーブラシを有している。このファーブラシには不図示の金属製の電界ローラからバイアス電圧が印加されており、その電界ローラには不図示のスクレーバの先端が押し当てられている。そして、クリーニングブレードやファーブラシによって感光体ドラムから除去されたトナーは、感光体クリーニングユニットの内部に収容され、不図示の廃トナー回収ユニットにて回収される。   The photoconductor cleaning unit has a cleaning blade (for example, made of polyurethane rubber) arranged so that the tip is pressed against the photoconductor drum, and a conductive fur brush arranged in contact with the photoconductor drum. ing. A bias voltage is applied to the fur brush from a metal electric field roller (not shown), and a tip of a scraper (not shown) is pressed against the electric field roller. The toner removed from the photosensitive drum by the cleaning blade and the fur brush is accommodated in the photosensitive member cleaning unit and collected by a waste toner collecting unit (not shown).

図1に戻り、光走査装置2010は、プリンタ制御装置2090からの多色の画像情報(ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報)に基づいて色毎に変調された光で、対応する帯電された感光体ドラムの表面をそれぞれ走査する。これにより、画像情報に対応した静電潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された静電潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像ユニットの方向に移動し、該現像ユニットによって顕像化される。ここでトナーが付着した像(トナー画像)は、感光体ドラムの回転に伴って中間転写ベルト2040の方向に移動する。なお、この光走査装置2010の構成については後述する。   Returning to FIG. 1, the optical scanning device 2010 uses light modulated for each color based on multicolor image information (black image information, cyan image information, magenta image information, yellow image information) from the printer control device 2090. The surface of the corresponding charged photosensitive drum is scanned. Thereby, an electrostatic latent image corresponding to the image information is formed on the surface of each photosensitive drum. The electrostatic latent image formed here moves in the direction of the corresponding developing unit as the photosensitive drum rotates, and is visualized by the developing unit. Here, the toner-attached image (toner image) moves in the direction of the intermediate transfer belt 2040 as the photosensitive drum rotates. The configuration of the optical scanning device 2010 will be described later.

また、各感光体ドラムにおける画像情報が書き込まれる領域は、「有効走査領域」、「画像形成領域」、あるいは「有効画像領域」などと呼ばれている。   An area where image information is written on each photosensitive drum is called an “effective scanning area”, an “image forming area”, an “effective image area”, or the like.

イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、所定のタイミングで中間転写ベルト2040上に順次転写され、重ね合わされて多色のカラー画像が形成される。   The yellow, magenta, cyan, and black toner images are sequentially transferred onto the intermediate transfer belt 2040 at a predetermined timing, and are superimposed to form a multicolor image.

給紙トレイ2060には記録紙が格納されている。この給紙トレイ2060の近傍には給紙コロ2054が配置されており、該給紙コロ2054は、記録紙を給紙トレイ2060から1枚ずつ取り出す。該記録紙は、所定のタイミングで中間転写ベルト2040と転写ローラ2042との間隙に向けて送り出される。これにより、中間転写ベルト2040上のカラー画像が記録紙に転写される。ここでカラー画像が転写された記録紙は、定着ローラ2050に送られる。   Recording paper is stored in the paper feed tray 2060. A paper feed roller 2054 is disposed in the vicinity of the paper feed tray 2060. The paper feed roller 2054 takes out the recording paper one by one from the paper feed tray 2060. The recording paper is sent out toward the gap between the intermediate transfer belt 2040 and the transfer roller 2042 at a predetermined timing. As a result, the color image on the intermediate transfer belt 2040 is transferred to the recording paper. Here, the recording sheet on which the color image is transferred is sent to the fixing roller 2050.

定着ローラ2050では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。ここでトナーが定着された記録紙は、排紙ローラ2058を介して排紙トレイ2070に送られ、排紙トレイ2070上に順次積み重ねられる。   In the fixing roller 2050, heat and pressure are applied to the recording paper, whereby the toner is fixed on the recording paper. Here, the recording paper on which the toner is fixed is sent to a paper discharge tray 2070 via a paper discharge roller 2058 and is sequentially stacked on the paper discharge tray 2070.

反射型光学センサ2245は、中間転写ベルト2040の近傍に配置されている。ここでは、一例として図4に示されるように、XYZ3次元直交座標系において、反射型光学センサ2245に対する中間転写ベルト2040の移動方向、すなわち、副方向を+Y方向とし、主方向をX軸方向とする。そして、反射型光学センサ2245は、中間転写ベルト2040の+Z側に配置されているものとする。   The reflective optical sensor 2245 is disposed in the vicinity of the intermediate transfer belt 2040. Here, as shown in FIG. 4 as an example, in the XYZ three-dimensional orthogonal coordinate system, the moving direction of the intermediate transfer belt 2040 with respect to the reflective optical sensor 2245, that is, the sub direction is the + Y direction, and the main direction is the X axis direction. To do. The reflective optical sensor 2245 is assumed to be disposed on the + Z side of the intermediate transfer belt 2040.

また、反射型光学センサ2245は、X軸方向に関して、中間転写ベルト2040の中央位置X0に対向する位置に配置されているものとする(図5参照)。すなわち、反射型光学センサ2245は、有効画像領域内に対応する位置に配置されている。この反射型光学センサ2245の詳細については後述する。   Further, it is assumed that the reflective optical sensor 2245 is disposed at a position facing the central position X0 of the intermediate transfer belt 2040 in the X-axis direction (see FIG. 5). That is, the reflective optical sensor 2245 is disposed at a position corresponding to the effective image area. Details of the reflective optical sensor 2245 will be described later.

次に、前記光走査装置2010の構成について説明する。光走査装置2010は、一例として図6〜図9に示されるように、4つの光源(2200a、2200b、2200c、2200d)、4つのカップリングレンズ(2201a、2201b、2201c、2201d)、4つの開口板(2202a、2202b、2202c、2202d)、4つのシリンドリカルレンズ(2204a、2204b、2204c、2204d)、光偏向器2104、4つの走査レンズ(2105a、2105b、2105c、2105d)、6枚の折り返しミラー(2106a、2106b、2106c、2106d、2108b、2108c)、及び不図示の走査制御装置などを備えている。   Next, the configuration of the optical scanning device 2010 will be described. The optical scanning device 2010 includes four light sources (2200a, 2200b, 2200c, 2200d), four coupling lenses (2201a, 2201b, 2201c, 2201d), four openings, as shown in FIGS. Plate (2202a, 2202b, 2202c, 2202d), four cylindrical lenses (2204a, 2204b, 2204c, 2204d), optical deflector 2104, four scanning lenses (2105a, 2105b, 2105c, 2105d), six folding mirrors ( 2106a, 2106b, 2106c, 2106d, 2108b, 2108c) and a scanning control device (not shown).

また、以下では、便宜上、各光学部材において、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。   In the following, for convenience, in each optical member, a direction corresponding to the main scanning direction is abbreviated as “main scanning corresponding direction”, and a direction corresponding to the sub scanning direction is abbreviated as “sub scanning corresponding direction”.

光源2200aとカップリングレンズ2201aと開口板2202aとシリンドリカルレンズ2204aと走査レンズ2105aと折り返しミラー2106aは、感光体ドラム2030aに静電潜像を形成するための光学部材である。   The light source 2200a, the coupling lens 2201a, the aperture plate 2202a, the cylindrical lens 2204a, the scanning lens 2105a, and the folding mirror 2106a are optical members for forming an electrostatic latent image on the photosensitive drum 2030a.

光源2200bとカップリングレンズ2201bと開口板2202bとシリンドリカルレンズ2204bと走査レンズ2105bと折り返しミラー2106bと折り返しミラー2108bは、感光体ドラム2030bに静電潜像を形成するための光学部材である。   The light source 2200b, the coupling lens 2201b, the aperture plate 2202b, the cylindrical lens 2204b, the scanning lens 2105b, the folding mirror 2106b, and the folding mirror 2108b are optical members for forming an electrostatic latent image on the photosensitive drum 2030b.

光源2200cとカップリングレンズ2201cと開口板2202cとシリンドリカルレンズ2204cと走査レンズ2105cと折り返しミラー2106cと折り返しミラー2108cは、感光体ドラム2030cに静電潜像を形成するための光学部材である。   The light source 2200c, the coupling lens 2201c, the aperture plate 2202c, the cylindrical lens 2204c, the scanning lens 2105c, the folding mirror 2106c, and the folding mirror 2108c are optical members for forming an electrostatic latent image on the photosensitive drum 2030c.

光源2200dとカップリングレンズ2201dと開口板2202dとシリンドリカルレンズ2204dと走査レンズ2105dと折り返しミラー2106dは、感光体ドラム2030dに静電潜像を形成するための光学部材である。   The light source 2200d, the coupling lens 2201d, the aperture plate 2202d, the cylindrical lens 2204d, the scanning lens 2105d, and the folding mirror 2106d are optical members for forming an electrostatic latent image on the photosensitive drum 2030d.

各カップリングレンズは、対応する光源から射出された光の光路上に配置され、該光を略平行光とする。   Each coupling lens is disposed on the optical path of light emitted from the corresponding light source, and makes the light substantially parallel light.

各開口板は、開口部を有し、対応するカップリングレンズを介した光を整形する。   Each aperture plate has an aperture and shapes the light through the corresponding coupling lens.

各シリンドリカルレンズは、対応する開口板の開口部を通過した光を、光偏向器2104の偏向反射面近傍に副走査対応方向に関して結像する。   Each cylindrical lens forms an image of the light that has passed through the opening of the corresponding aperture plate in the vicinity of the deflection reflection surface of the optical deflector 2104 in the sub-scanning corresponding direction.

各光源と光偏向器2104との間の光路上に配置される光学系は、偏向器前光学系とも呼ばれている。   The optical system disposed on the optical path between each light source and the optical deflector 2104 is also called a pre-deflector optical system.

光偏向器2104は、2段構造のポリゴンミラーを有している。各ポリゴンミラーは、4面の偏向反射面を有している。そして、1段目(下段)のポリゴンミラーではシリンドリカルレンズ2204aからの光及びシリンドリカルレンズ2204dからの光がそれぞれ偏向され、2段目(上段)のポリゴンミラーではシリンドリカルレンズ2204bからの光及びシリンドリカルレンズ2204cからの光がそれぞれ偏向されるように配置されている。なお、1段目のポリゴンミラー及び2段目のポリゴンミラーは、互いに位相が略45°ずれて回転し、書き込み走査は1段目と2段目とで交互に行われる。   The optical deflector 2104 has a two-stage polygon mirror. Each polygon mirror has four deflecting reflecting surfaces. The first-stage (lower) polygon mirror deflects the light from the cylindrical lens 2204a and the light from the cylindrical lens 2204d. The second-stage (upper) polygon mirror reflects the light from the cylindrical lens 2204b and the cylindrical lens 2204c. Are arranged such that the light from each is deflected. Note that the first-stage polygon mirror and the second-stage polygon mirror rotate with a phase shift of approximately 45 ° from each other, and writing scanning is alternately performed in the first and second stages.

光偏向器2104で偏向されたシリンドリカルレンズ2204aからの光は、走査レンズ2105a、及び折り返しミラー2106aを介して、感光体ドラム2030aに照射され、光スポットが形成される。   The light from the cylindrical lens 2204a deflected by the optical deflector 2104 is irradiated onto the photosensitive drum 2030a through the scanning lens 2105a and the folding mirror 2106a to form a light spot.

また、光偏向器2104で偏向されたシリンドリカルレンズ2204bからの光は、走査レンズ2105b、及び2枚の折り返しミラー(2106b、2108b)を介して、感光体ドラム2030bに照射され、光スポットが形成される。   The light from the cylindrical lens 2204b deflected by the optical deflector 2104 is irradiated to the photosensitive drum 2030b through the scanning lens 2105b and the two folding mirrors (2106b and 2108b), and a light spot is formed. The

また、光偏向器2104で偏向されたシリンドリカルレンズ2204cからの光は、走査レンズ2105c、及び2枚の折り返しミラー(2106c、2108c)を介して、感光体ドラム2030cに照射され、光スポットが形成される。   The light from the cylindrical lens 2204c deflected by the optical deflector 2104 is irradiated to the photosensitive drum 2030c through the scanning lens 2105c and the two folding mirrors (2106c and 2108c), and a light spot is formed. The

また、光偏向器2104で偏向されたシリンドリカルレンズ2204dからの光は、走査レンズ2105d、及び折り返しミラー2106dを介して、感光体ドラム2030dに照射され、光スポットが形成される。   The light from the cylindrical lens 2204d deflected by the optical deflector 2104 is applied to the photosensitive drum 2030d through the scanning lens 2105d and the folding mirror 2106d, thereby forming a light spot.

各感光体ドラム上の光スポットは、光偏向器2104の回転に伴って感光体ドラムの長手方向に移動する。各感光体ドラムにおける光スポットの移動方向が、「主走査方向」であり、感光体ドラムの回転方向が、「副走査方向」である。   The light spot on each photosensitive drum moves in the longitudinal direction of the photosensitive drum as the optical deflector 2104 rotates. The moving direction of the light spot on each photosensitive drum is the “main scanning direction”, and the rotating direction of the photosensitive drum is the “sub-scanning direction”.

また、光偏向器2104と各感光体ドラムとの間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。   An optical system disposed on the optical path between the optical deflector 2104 and each photosensitive drum is also called a scanning optical system.

次に、前記反射型光学センサ2245について説明する。この反射型光学センサ2245は、一例として図10に示されるように、発光部10、照明用レンズ11、2つの受光用レンズ(12、13)、2つの受光部(14、15)、開口部材16及び基板17などを備えている。反射型光学センサ2245から中間転写ベルト2040の表面までの距離は5mmである。   Next, the reflective optical sensor 2245 will be described. As shown in FIG. 10 as an example, the reflective optical sensor 2245 includes a light emitting unit 10, an illumination lens 11, two light receiving lenses (12, 13), two light receiving units (14, 15), an aperture member. 16 and a substrate 17. The distance from the reflective optical sensor 2245 to the surface of the intermediate transfer belt 2040 is 5 mm.

発光部10と各受光部は、基板17上に実装されている。照明用レンズ11と2つの受光用レンズ(12、13)は、一体成型されている。   The light emitting unit 10 and each light receiving unit are mounted on the substrate 17. The illumination lens 11 and the two light receiving lenses (12, 13) are integrally molded.

発光部10として、LEDやLD(レーザダイオード)を用いることができる。発光部10は、X軸方向に関する長さが100μm、Y軸方向に関する長さが100μmの正方形状である。発光部10からの光は、一例として図11に示されるように、XZ平面に正射影したときに、Z軸に対して傾斜した方向に射出される。   As the light emitting unit 10, an LED or an LD (laser diode) can be used. The light emitting unit 10 has a square shape with a length of 100 μm in the X-axis direction and a length of 100 μm in the Y-axis direction. As shown in FIG. 11 as an example, the light from the light emitting unit 10 is emitted in a direction inclined with respect to the Z axis when orthogonally projected onto the XZ plane.

開口部材16は、発光部10の−Z側に配置され、X軸方向に関する長さが1.1mm、Y軸方向に関する長さが6.0mm、Z軸方向に関する長さが2.0mmの外形を有し、一辺の長さが0.7mmの正方形状の開口部が形成されている(図12参照)。X軸方向に関して、開口部の中心と発光部10の中心間距離は0.1mmである。また、開口部材16と基板17との間隙は0.2mmである。   The opening member 16 is disposed on the −Z side of the light emitting unit 10, has an outer length of 1.1 mm in the X-axis direction, 6.0 mm in the Y-axis direction, and 2.0 mm in the Z-axis direction. A square opening having a side length of 0.7 mm is formed (see FIG. 12). With respect to the X-axis direction, the distance between the center of the opening and the center of the light emitting unit 10 is 0.1 mm. The gap between the opening member 16 and the substrate 17 is 0.2 mm.

照明用レンズ11は、開口部材16の−Z側に配置され、発光部10から射出された光を中間転写ベルト2040の表面に向けて集光的に導く。ここでは、入射側の光学面が集光パワーを有し、射出側の光学面は集光パワーを有していない。   The illumination lens 11 is disposed on the −Z side of the opening member 16 and condenses the light emitted from the light emitting unit 10 toward the surface of the intermediate transfer belt 2040. Here, the incident-side optical surface has condensing power, and the exit-side optical surface does not have condensing power.

以下では、便宜上、照明用レンズ11を通過した光を「検出用光」ともいう。また、検出用光によって中間転写ベルト2040の表面位置に形成される光スポットを「検出用光スポット」ともいう。   Hereinafter, for the sake of convenience, the light that has passed through the illumination lens 11 is also referred to as “detection light”. A light spot formed on the surface position of the intermediate transfer belt 2040 by the detection light is also referred to as a “detection light spot”.

また、ここでは、中間転写ベルト2040の表面は滑らかであり、中間転写ベルト2040の表面に照射された検出用光のほとんどは正反射される。   Here, the surface of the intermediate transfer belt 2040 is smooth, and most of the detection light irradiated on the surface of the intermediate transfer belt 2040 is regularly reflected.

受光用レンズ12は、一例として図13及び図14に示されるように、発光部10から射出され、中間転写ベルト2040の表面、あるいは中間転写ベルト2040上のトナーパターンで正反射された光の光路上に配置されている。なお、以下では、正反射された光を「正反射光」と略述する。すなわち、受光用レンズ12は、正反射光を集光する。   As shown in FIG. 13 and FIG. 14 as an example, the light receiving lens 12 is light emitted from the light emitting unit 10 and regularly reflected by the surface of the intermediate transfer belt 2040 or the toner pattern on the intermediate transfer belt 2040. Located on the street. Hereinafter, the regularly reflected light is abbreviated as “regularly reflected light”. That is, the light receiving lens 12 condenses regular reflection light.

受光用レンズ13は、一例として図14に示されるように、発光部10から射出され、中間転写ベルト2040上のトナーパターンで拡散反射された光の光路上に配置されている。なお、以下では、拡散反射された光を「拡散反射光」と略述する。すなわち、受光用レンズ13は、拡散反射光を集光する。   As shown in FIG. 14 as an example, the light receiving lens 13 is disposed on the optical path of light emitted from the light emitting unit 10 and diffusely reflected by the toner pattern on the intermediate transfer belt 2040. Hereinafter, the diffusely reflected light is abbreviated as “diffuse reflected light”. That is, the light receiving lens 13 collects the diffuse reflected light.

各受光用レンズは、射出側の光学面が集光パワーを有し、入射側の光学面は集光パワーを有していない。   In each light receiving lens, the exit-side optical surface has a condensing power, and the incident-side optical surface does not have a condensing power.

ここでは、各受光用レンズとして、光軸に対して回転非対称なアナモフィックレンズが用いられている。各受光用レンズのレンズ面は、第1の方向に関して曲率半径が1.0mm、円錐定数が−1.65であり、該第1の方向に直交する第2の方向に関して曲率半径が1.0mm、円錐定数が−1.9である。受光レンズを備えることで、各受光部の出力は約3.8倍となった。   Here, an anamorphic lens that is rotationally asymmetric with respect to the optical axis is used as each light receiving lens. The lens surface of each light receiving lens has a radius of curvature of 1.0 mm with respect to the first direction and a conic constant of −1.65, and a radius of curvature of 1.0 mm with respect to the second direction orthogonal to the first direction. The conic constant is -1.9. By providing the light receiving lens, the output of each light receiving part was about 3.8 times.

受光部14は、受光用レンズ12で集光された正反射光を受光する。受光部15は、受光用レンズ13で集光された拡散反射光を受光する。各受光部には、PTr(フォトトランジスタ)あるいはPD(フォトダイオード)を用いることができる。各受光部は、受光光量に応じた信号(光電変換信号)をプリンタ制御装置2090に出力する。   The light receiving unit 14 receives the specularly reflected light collected by the light receiving lens 12. The light receiving unit 15 receives the diffuse reflected light collected by the light receiving lens 13. PTr (phototransistor) or PD (photodiode) can be used for each light receiving portion. Each light receiving unit outputs a signal (photoelectric conversion signal) corresponding to the amount of received light to the printer control device 2090.

各受光部は、X軸方向に関する長さが1mm、Y軸方向に関する長さが1mmの正方形状である。また、X軸方向に関して、発光部10と受光部14の間隔は1.36mmである。   Each light receiving portion has a square shape with a length of 1 mm in the X-axis direction and a length of 1 mm in the Y-axis direction. Further, with respect to the X-axis direction, the distance between the light emitting unit 10 and the light receiving unit 14 is 1.36 mm.

以下の説明では、中間転写ベルト2040の表面は滑らかであり、該中間転写ベルト2040の表面に照射された検出用光のほとんどは正反射されるものとする。   In the following description, the surface of the intermediate transfer belt 2040 is smooth, and most of the detection light irradiated on the surface of the intermediate transfer belt 2040 is regularly reflected.

次に、反射型光学センサ2245の検出対象物である検出用パターンとしてのトナーパターンについて説明する。   Next, a toner pattern as a detection pattern that is a detection target of the reflective optical sensor 2245 will be described.

このトナーパターンは、一例として図15に示されるように、5つのパターン(DP1、DP2、DP3、DP4、PP)を有している。   As an example, this toner pattern has five patterns (DP1, DP2, DP3, DP4, PP) as shown in FIG.

DP1〜DP4は、いずれも濃度検出用パターンであり、PPは、位置ずれ検出用パターンである。   DP1 to DP4 are all density detection patterns, and PP is a positional deviation detection pattern.

濃度検出用パターンDP1はブラックトナーで形成され、濃度検出用パターンDP2はマゼンタトナーで形成される。また、濃度検出用パターンDP3はシアントナーで形成され、濃度検出用パターンDP4はイエロートナーで形成される。なお、濃度検出用パターンDP1〜DP4を区別する必要がない場合には、総称して「濃度検出用パターンDP」ともいう。   The density detection pattern DP1 is formed of black toner, and the density detection pattern DP2 is formed of magenta toner. The density detection pattern DP3 is formed of cyan toner, and the density detection pattern DP4 is formed of yellow toner. When there is no need to distinguish between the density detection patterns DP1 to DP4, they are collectively referred to as “density detection patterns DP”.

濃度検出用パターンDPは、一例として図16に示されるように、4個の四角形状のパターン(p1〜p4、以下では、便宜上「矩形パターン」という)を有している。4個の矩形パターンは、Y軸方向に沿って等間隔で一列に並んでおり、それぞれ全体としてみたときにトナー濃度の階調が互いに異なっている。ここでは、トナー濃度の低い矩形パターンから、p1、p2、p3、p4とする。すなわち、矩形パターンp1のトナー濃度が最も低く、矩形パターンp4のトナー濃度が最も高い。そして、矩形パターンp4は、最大のトナー付着量で作成されたいわゆるベタパターンである。   As shown in FIG. 16 as an example, the density detection pattern DP has four square patterns (p1 to p4, hereinafter referred to as “rectangular pattern” for convenience). The four rectangular patterns are arranged in a line at equal intervals along the Y-axis direction, and the toner density gradations are different from each other when viewed as a whole. Here, p1, p2, p3, and p4 are set from a rectangular pattern having a low toner density. That is, the rectangular pattern p1 has the lowest toner density, and the rectangular pattern p4 has the highest toner density. The rectangular pattern p4 is a so-called solid pattern created with the maximum toner adhesion amount.

そして、一例として、各矩形パターンのX軸方向の長さw1を約15mm、Y軸方向の長さw2を約25mmとしている。また、Y軸方向に関して、隣接する2つの矩形パターンの中心間距離w3は約30mmである。   As an example, the length w1 in the X-axis direction of each rectangular pattern is about 15 mm, and the length w2 in the Y-axis direction is about 25 mm. Further, with respect to the Y-axis direction, the center distance w3 between two adjacent rectangular patterns is about 30 mm.

4つの濃度検出用パターンDP1〜DP4は、Y軸方向に沿って一列に並んでおり、検出用光によって照明される位置に形成されるように設定されている。なお、以下では、便宜上、4つの濃度検出用パターンDP1〜DP4の列を「DPパターン列」ともいう。   The four density detection patterns DP1 to DP4 are arranged in a line along the Y-axis direction, and are set to be formed at positions illuminated by the detection light. Hereinafter, for convenience, the row of the four density detection patterns DP1 to DP4 is also referred to as a “DP pattern row”.

位置ずれ検出用パターンPPは、一例として図17に示されるように、Y軸方向に沿って一列に並ぶ8個のライン状パターン(LPK1、LPK2、LPM1、LPM2、LPC1、LPC2、LPY1、LPY2)を有している。   As an example, the misregistration detection pattern PP has eight line patterns (LPK1, LPK2, LPM1, LPM2, LPC1, LPC2, LPY1, LPY2) arranged in a line along the Y-axis direction as shown in FIG. have.

ライン状パターンLPK1及びLPK2は、ブラックトナーで形成され、ライン状パターンLPM1及びLPM2は、マゼンタトナーで形成される。また、ライン状パターンLPC1及びLPC2は、シアントナーで形成され、ライン状パターンLPY1及びLPY2は、イエロートナーで形成される。ここでは、各ライン状パターンは、トナー濃度としていわゆるベタ濃度で形成される。   The line patterns LPK1 and LPK2 are formed of black toner, and the line patterns LPM1 and LPM2 are formed of magenta toner. The line patterns LPC1 and LPC2 are formed of cyan toner, and the line patterns LPY1 and LPY2 are formed of yellow toner. Here, each line pattern is formed with a so-called solid density as a toner density.

ライン状パターンLPK1、LPM1、LPC1及びLPY1は、長手方向がX軸方向に平行であり、ライン状パターンLPK2、LPM2、LPC2及びLPY2は、長手方向がX軸方向に対して傾斜している。ここでは、傾斜角を45°としている。   The linear patterns LPK1, LPM1, LPC1, and LPY1 have a longitudinal direction parallel to the X-axis direction, and the linear patterns LPK2, LPM2, LPC2, and LPY2 are inclined in the longitudinal direction with respect to the X-axis direction. Here, the inclination angle is 45 °.

なお、以下では、長手方向がX軸方向に平行なライン状パターンを「平行ライン状パターン」ともいい、長手方向がX軸方向に対して傾斜しているライン状パターンを「傾斜ライン状パターン」ともいう。   In the following, a line pattern whose longitudinal direction is parallel to the X-axis direction is also referred to as a “parallel line pattern”, and a line pattern whose longitudinal direction is inclined with respect to the X-axis direction is referred to as an “inclined line pattern”. Also called.

各平行ライン状パターンは、長手方向の長さw4を8.0mm、短手方向の長さw5を1.0mmとしている。また、Y軸方向に関して隣接する2つの平行ライン状パターンの中心間距離w6を3.5mmとしている。   Each parallel line pattern has a length w4 in the longitudinal direction of 8.0 mm and a length w5 in the lateral direction of 1.0 mm. Further, the center-to-center distance w6 between two parallel line patterns adjacent in the Y-axis direction is set to 3.5 mm.

また、各傾斜ライン状パターンは、各平行ライン状パターンを45°傾斜させたものである。   Each inclined line pattern is obtained by inclining each parallel line pattern by 45 °.

本実施形態では、位置ずれ検出用パターンPPは、濃度検出用パターンの−Y側に形成されるように設定されている(図15参照)。   In the present embodiment, the misregistration detection pattern PP is set to be formed on the −Y side of the density detection pattern (see FIG. 15).

次に、画像プロセス制御のために、反射型光学センサ2245を用いて行われる濃度検出処理及び位置ずれ検出処理について図18を用いて説明する。本実施形態では、濃度検出処理及び位置ずれ検出処理は、プリンタ制御装置2090によって行われる。図18のフローチャートは、濃度検出処理及び位置ずれ検出処理の際に、プリンタ制御装置2090によって実行される一連の処理アルゴリズムに対応している。なお、以下では、濃度検出処理と位置ずれ検出処理とを合わせて「検出処理」ともいう。   Next, density detection processing and positional deviation detection processing performed using the reflective optical sensor 2245 for image process control will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the density detection process and the positional deviation detection process are performed by the printer control device 2090. The flowchart in FIG. 18 corresponds to a series of processing algorithms executed by the printer control apparatus 2090 during the density detection process and the positional deviation detection process. Hereinafter, the density detection process and the positional deviation detection process are also collectively referred to as “detection process”.

(1)最初のステップS301では、画像プロセス制御の要求があるか否かを判断する。ここでは、画像プロセス制御フラグがセットされていれば、ここでの判断は肯定され、画像プロセス制御フラグがセットされていなければ、ここでの判断は否定される。   (1) In the first step S301, it is determined whether there is a request for image process control. Here, if the image process control flag is set, the determination here is affirmed, and if the image process control flag is not set, the determination here is denied.

画像プロセス制御フラグは、電源投入直後では、(a)感光体ドラムの停止時間が6時間以上のとき、(b)装置内の温度が10℃以上変化しているとき、(c)装置内の相対湿度が50%以上変化しているときなどにセットされ、印刷時では、(d)プリント枚数が所定の枚数に達したとき、(e)現像スリーブの回転回数が所定の回数に達したとき、(f)中間転写ベルト2040の走行距離が所定の距離に達したときなどにセットされる。   Immediately after the power is turned on, the image process control flag is (a) when the photosensitive drum stop time is 6 hours or more, (b) when the temperature in the apparatus is changed by 10 ° C. or more, (c) in the apparatus It is set when the relative humidity has changed by 50% or more. During printing, (d) When the number of printed sheets reaches a predetermined number, (e) When the number of rotations of the developing sleeve reaches a predetermined number (F) Set when the traveling distance of the intermediate transfer belt 2040 reaches a predetermined distance.

ステップS301での判断が否定されると、濃度検出処理及び位置ずれ検出処理はいずれも行われない。一方、ステップS301での判断が肯定されると、画像プロセス制御フラグをリセットし、ステップS321に移行する。ここでは、ユーザから連続する複数枚の画像の形成が要求され、該複数枚の画像におけるm番目の画像が形成された後で、(m+1)番目の画像が形成される前のタイミングで画像プロセス制御フラグがセットされたものとする。   If the determination in step S301 is negative, neither the density detection process nor the positional deviation detection process is performed. On the other hand, if the determination in step S301 is affirmative, the image process control flag is reset, and the process proceeds to step S321. Here, the image process is performed at a timing after the mth image in the plurality of images is formed and the (m + 1) th image is formed after the user requests formation of a plurality of continuous images. Assume that the control flag is set.

(2)このステップS321では、中間転写ベルト2040を検出用光で照明し、各受光部の出力を取得する。   (2) In step S321, the intermediate transfer belt 2040 is illuminated with detection light, and the output of each light receiving unit is acquired.

ここでは、中間転写ベルト2040における反射ムラの影響を避けるため、所定のサンプリング時間(例えば2ms)で、所定の回数(例えば10回)だけサンプリングし、各受光部の出力を取得する。   Here, in order to avoid the influence of reflection unevenness in the intermediate transfer belt 2040, sampling is performed a predetermined number of times (for example, 10 times) in a predetermined sampling time (for example, 2 ms), and the outputs of the respective light receiving units are acquired.

(3)次のステップS323では、トナーパターンの作成を走査制御装置に指示する。   (3) In the next step S323, the scanning control apparatus is instructed to create a toner pattern.

これにより、走査制御装置は、感光体ドラム2030aに濃度検出用パターンDP1の静電潜像、感光体ドラム2030bに濃度検出用パターンDP2の静電潜像、感光体ドラム2030cに濃度検出用パターンDP3の静電潜像、感光体ドラム2030dに濃度検出用パターンDP4の静電潜像を形成する。   As a result, the scanning control apparatus has the electrostatic latent image of the density detection pattern DP1 on the photosensitive drum 2030a, the electrostatic latent image of the density detection pattern DP2 on the photosensitive drum 2030b, and the density detection pattern DP3 on the photosensitive drum 2030c. The electrostatic latent image of the density detection pattern DP4 is formed on the photosensitive drum 2030d.

さらに、走査制御装置は、感光体ドラム2030aに位置ずれ検出用パターンPPのライン状パターンLPK1、LPK2の各静電潜像、感光体ドラム2030bに位置ずれ検出用パターンPPのライン状パターンLPM1、LPM2の各静電潜像、感光体ドラム2030cに位置ずれ検出用パターンPPのライン状パターンLPC1、LPC2の各静電潜像、感光体ドラム2030dに位置ずれ検出用パターンPPのライン状パターンLPY1、LPY2の各静電潜像を形成する。   Further, the scanning control device detects the electrostatic latent images of the line-shaped patterns LPK1 and LPK2 of the positional deviation detection pattern PP on the photosensitive drum 2030a, and the line-shaped patterns LPM1 and LPM2 of the positional deviation detection pattern PP on the photosensitive drum 2030b. Each of the electrostatic latent images, and each of the electrostatic latent images LPC1 and LPC2 of the positional deviation detection pattern PP on the photosensitive drum 2030c and the linear patterns LPY1 and LPY2 of the positional deviation detection pattern PP on the photosensitive drum 2030d. Each electrostatic latent image is formed.

そして、各静電潜像は対応する現像ユニットで顕像化され、それぞれ所定のタイミングで中間転写ベルト2040に転写される。これによって、中間転写ベルト2040上におけるm番目の画像に続いて、トナーパターンが形成される(図19参照)。   Each electrostatic latent image is visualized by a corresponding developing unit and transferred to the intermediate transfer belt 2040 at a predetermined timing. As a result, a toner pattern is formed following the m-th image on the intermediate transfer belt 2040 (see FIG. 19).

なお、トナーパターンを形成するために必要な作像条件などはプリンタ制御装置2090のROMに予め格納されている。また、該ROMには、反射型光学センサの出力をトナー濃度に変換するための濃度変換LUT(ルック・アップ・テーブル)も予め格納されている。   The image forming conditions necessary for forming the toner pattern are stored in advance in the ROM of the printer control device 2090. The ROM also stores in advance a density conversion LUT (look-up table) for converting the output of the reflective optical sensor into toner density.

(4)次のステップS325では、トナーパターンを検出用光で照明し、受光部14及び受光部15の出力を取得する。   (4) In the next step S325, the toner pattern is illuminated with detection light, and the outputs of the light receiving unit 14 and the light receiving unit 15 are acquired.

ここでは、プリンタ制御装置2090は、トナーパターンが反射型光学センサ2245に対向する位置に到達する少し前のタイミングで、発光部10を点灯させる。検出用光スポットは、中間転写ベルト2040が副方向に移動するにつれて、すなわち、時間が経過するとともに、各色の各階調の矩形パターンを順次照明する(図20参照)。そして、プリンタ制御装置2090は、受光部14の出力信号と受光部15の出力信号を時間的に追跡する。   Here, the printer control device 2090 turns on the light emitting unit 10 at a timing just before the toner pattern reaches the position facing the reflective optical sensor 2245. The detection light spot sequentially illuminates the rectangular pattern of each gradation of each color as the intermediate transfer belt 2040 moves in the sub direction, that is, as time elapses (see FIG. 20). Then, the printer control device 2090 tracks the output signal of the light receiving unit 14 and the output signal of the light receiving unit 15 in time.

このとき、矩形パターンにおける濃度ムラの影響を避けるため、矩形パターンをx軸方向に関して互いに長さが等しい所定の個数(例えば40個)の領域に分割し、該分割された各領域でデータのサンプリングができるサンプリング時間(例えば2ms)を設定し、矩形パターン毎に上記所定の個数(例えば40個)のデータを取得する。   At this time, in order to avoid the influence of density unevenness in the rectangular pattern, the rectangular pattern is divided into a predetermined number (for example, 40) of regions having the same length in the x-axis direction, and data sampling is performed in each of the divided regions. A sampling time (for example, 2 ms) is set, and the predetermined number (for example, 40) of data is acquired for each rectangular pattern.

図21には、受光部14の出力信号の時間変化が示されている。図22は、図21に照射対象物を記載したものである。なお、矩形パターン以外のタイミングでの照射対象物は、中間転写ベルト2040である。図22に示されるように、受光部14の出力信号は、照射対象物が中間転写ベルト2040のときは出力レベルが高く、照射対象物が矩形パターンのときは出力レベルが低い。   FIG. 21 shows the time change of the output signal of the light receiving unit 14. FIG. 22 shows the irradiation object in FIG. The object to be irradiated at a timing other than the rectangular pattern is the intermediate transfer belt 2040. As shown in FIG. 22, the output signal of the light receiving unit 14 has a high output level when the irradiation target is the intermediate transfer belt 2040, and has a low output level when the irradiation target is a rectangular pattern.

図23には、受光部15の出力信号の時間変化が示されている。図24は、図23に照射対象物を記載したものである。なお、矩形パターン以外のタイミングでの照射対象物は、中間転写ベルト2040である。図24に示されるように、受光部15の出力信号は、照射対象物が中間転写ベルト2040のときは出力レベルが低く、ブラックトナー以外のカラートナーで形成された矩形パターンが照射対象物のときは出力レベルが高い。   FIG. 23 shows the time change of the output signal of the light receiving unit 15. FIG. 24 shows the irradiation object in FIG. The object to be irradiated at a timing other than the rectangular pattern is the intermediate transfer belt 2040. As shown in FIG. 24, the output signal of the light receiving unit 15 has a low output level when the irradiation object is the intermediate transfer belt 2040, and when the rectangular pattern formed of the color toner other than the black toner is the irradiation object. Has a high output level.

検出用光スポットは、DPパターン列における全ての矩形パターンの照明が終了すると、続いて、位置ずれ検出用パターンPPを照明する(図25参照)。   When the illumination of all rectangular patterns in the DP pattern row is completed, the detection light spot subsequently illuminates the misregistration detection pattern PP (see FIG. 25).

図26には、受光部14の出力信号の時間変化が示されている。図27は、図26に照射対象物を記載したものである。なお、ラインパターン以外のタイミングでの照射対象物は、中間転写ベルト2040である。図26に示されるように、受光部14の出力信号は、照射対象物が中間転写ベルト2040のときは出力レベルが高く、照射対象物がラインパターンのときは出力レベルが低い。   FIG. 26 shows the time change of the output signal of the light receiving unit 14. FIG. 27 shows the irradiation object in FIG. Note that the object to be irradiated at a timing other than the line pattern is the intermediate transfer belt 2040. As shown in FIG. 26, the output signal of the light receiving unit 14 has a high output level when the irradiation target is the intermediate transfer belt 2040, and a low output level when the irradiation target is a line pattern.

なお、各受光部の出力は、各受光部での受光量にそれぞれ対応しているため、以下では、便宜上、受光部の出力を「受光量」ともいう。また、各受光部の出力の時間変化を「出力波形」ともいう。   Since the output of each light receiving unit corresponds to the amount of light received by each light receiving unit, the output of the light receiving unit is also referred to as “light receiving amount” for convenience. Further, the time change of the output of each light receiving unit is also referred to as “output waveform”.

(5)次のステップS327では、DPパターン列における各矩形パターンのトナー濃度を算出する。   (5) In the next step S327, the toner density of each rectangular pattern in the DP pattern row is calculated.

(5−1)上記ステップS321で取得された各受光部の出力の平均値を求める。以下では、ここで得られた受光部14の出力の平均値を「Vsg_spe」と表記し、受光部15の出力の平均値を「Vsg_dif」と表記する。   (5-1) The average value of the outputs of the respective light receiving units acquired in step S321 is obtained. Hereinafter, the average value of the output of the light receiving unit 14 obtained here is expressed as “Vsg_spe”, and the average value of the output of the light receiving unit 15 is expressed as “Vsg_dif”.

(5−2)矩形パターン毎に、上記ステップS325で取得された各受光部の出力の平均値を求める。なお、サンプリングされたデータのばらつきが大きいときは、例えば、値の大きいものから10個、及び値の小さいものから10個を取り除き、残りのデータの平均値を求めても良い。   (5-2) For each rectangular pattern, the average value of the outputs of the respective light receiving units acquired in step S325 is obtained. When the variation of sampled data is large, for example, 10 from the largest value and 10 from the smallest value may be removed, and the average value of the remaining data may be obtained.

以下では、便宜上、照射対象物が濃度検出用パターンDPn(n=1、2、3、4)の矩形パターンpm(m=1、2、3、4)のときの受光部14の出力の平均値を、「Vsp[DPn_pm]_spe」と表記する。   In the following, for convenience, the average of the outputs of the light receiving unit 14 when the irradiation target is a rectangular pattern pm (m = 1, 2, 3, 4) of the density detection pattern DPn (n = 1, 2, 3, 4). The value is expressed as “Vsp [DPn_pm] _spe”.

同様に、照射対象物が濃度検出用パターンDPn(n=1、2、3、4)の矩形パターンpm(m=1、2、3、4)のときの受光部15の出力の平均値を、「Vsp[DPn_pm]_dif」と表記する。   Similarly, the average value of the output of the light receiving unit 15 when the irradiation target is a rectangular pattern pm (m = 1, 2, 3, 4) of the density detection pattern DPn (n = 1, 2, 3, 4) is obtained. , “Vsp [DPn_pm] _dif”.

(5−3)照射対象物が濃度検出用パターンDP2、DP3、DP4のときの受光部14の感度補正係数K2を求める。   (5-3) The sensitivity correction coefficient K2 of the light receiving unit 14 when the irradiation target is the density detection patterns DP2, DP3, DP4 is obtained.

ここでは、先ず、矩形パターン毎に、次の(1)式を用いて、係数B[DPn_pm]を算出する。   Here, first, the coefficient B [DPn_pm] is calculated for each rectangular pattern using the following equation (1).

B[DPn_pm]=Vsp[DPn_pm]_spe/Vsp[DPn_pm]_dif ……(1)   B [DPn_pm] = Vsp [DPn_pm] _spe / Vsp [DPn_pm] _dif (1)

そして、算出された係数B[DPn_pm]のなかで最も小さい値を、受光部14の感度補正係数K2とする。   The smallest value among the calculated coefficients B [DPn_pm] is set as the sensitivity correction coefficient K2 of the light receiving unit 14.

(5−4)照射対象物が濃度検出用パターンDP2、DP3、DP4のときの正反射光の受光量を求める。   (5-4) The amount of regular reflection light received when the irradiation object is the density detection patterns DP2, DP3, DP4 is obtained.

ここでは、矩形パターン毎に、次の(2)式を用いて、正反射光の受光量K[DPn_pm]を算出する。   Here, the received light amount K [DPn_pm] of regular reflection light is calculated for each rectangular pattern using the following equation (2).

K[DPn_pm]=(Vsp[DPn_pm]_spe − K2×Vsp[DPn_pm]_dif)/(K2×Vsp[DPn_pm]_dif) ……(2)   K [DPn_pm] = (Vsp [DPn_pm] _spe−K2 × Vsp [DPn_pm] _dif) / (K2 × Vsp [DPn_pm] _dif) (2)

(5−5)照射対象物が濃度検出用パターンDP2、DP3、DP4のときの拡散反射光の受光量を求める。   (5-5) The amount of diffusely reflected light received when the irradiation target is the density detection patterns DP2, DP3, DP4 is obtained.

ここでは、矩形パターン毎に、次の(3)式を用いて、拡散反射光の受光量Vsp[DPn_pm]_dif’を算出する。   Here, for each rectangular pattern, the received light amount Vsp [DPn_pm] _dif ′ of diffuse reflected light is calculated using the following equation (3).

Vsp[DPn_pm]_dif’=Vsp[DPn_pm]_dif − Vsg_dif×K[DPn_pm] ……(3)   Vsp [DPn_pm] _dif ′ = Vsp [DPn_pm] _dif−Vsg_dif × K [DPn_pm] (3)

(5−6)受光部15のゲイン調整係数K5を求める。   (5-6) The gain adjustment coefficient K5 of the light receiving unit 15 is obtained.

ここでは、先ず、横軸をK[DPn_pm]、縦軸(Y軸)をVsp[DPn_pm]_dif’としたときの、K[DPn_pm]とVsp[DPn_pm]_dif’との関係を表す2次近似式を最小二乗法を用いて求める。   Here, first, a quadratic approximation representing the relationship between K [DPn_pm] and Vsp [DPn_pm] _dif ′, where the horizontal axis is K [DPn_pm] and the vertical axis (Y axis) is Vsp [DPn_pm] _dif ′. Find the equation using the least squares method.

そして、上記2次近似式における2乗の項の係数をα、1乗の項の係数をβ、Y切片をγとする。   The coefficient of the square term in the second-order approximation is α, the coefficient of the first term is β, and the Y intercept is γ.

次に、次の(4)式を用いて、ゲイン調整係数K5を算出する。   Next, the gain adjustment coefficient K5 is calculated using the following equation (4).

K5=1.63/(α×0.15+β×0.15+γ) ……(4) K5 = 1.63 / (α × 0.15 2 + β × 0.15 + γ) (4)

なお、上記(4)式における定数(ここでは、1.63及び0.15)は、装置固有の値であり、予め実験などにより決定されている。   Note that the constants (here, 1.63 and 0.15) in the above equation (4) are values unique to the apparatus, and are determined in advance through experiments or the like.

(5−7)正規化を行う。   (5-7) Normalization is performed.

ここでは、次の(5)式を用いて、正規化値R[DPn_pm]を算出する。   Here, the normalized value R [DPn_pm] is calculated using the following equation (5).

R[DPn_pm]=K5×Vsp[DPn_pm]_dif’ ……(5)   R [DPn_pm] = K5 × Vsp [DPn_pm] _dif ′ (5)

この時点で、反射型光学センサ2245の特性誤差や取り付け位置の誤差、及び中間転写ベルト2040における反射特性のばらつきはほぼキャンセルされる。   At this time, the characteristic error of the reflective optical sensor 2245, the error of the mounting position, and the variation of the reflection characteristic in the intermediate transfer belt 2040 are almost canceled.

(5−8)プリンタ制御装置2090のROMに予め格納されている濃度変換LUT(ルック・アップ・テーブル)を用いて、矩形パターン毎に、正規化値R[DPn_pm]からトナー付着量MA[DPn_pm]を求める。図28には、マゼンタトナーの濃度変換LUTが示されている。   (5-8) Using the density conversion LUT (look-up table) stored in advance in the ROM of the printer controller 2090, the toner adhesion amount MA [DPn_pm] from the normalized value R [DPn_pm] for each rectangular pattern. ]. FIG. 28 shows a magenta toner density conversion LUT.

(5−9)照射対象物が濃度検出用パターンDP1のときの正規化値を求める。   (5-9) A normalized value when the irradiation object is the density detection pattern DP1 is obtained.

ブラックトナーの場合の正規化値は、下地の中間転写ベルト2040からの正反射光の受光量とブラックトナーの光吸収特性のみで決定されるので、ここでは、次の(6)式を用いて、正規化値R[DP1_pm]を算出する。   The normalized value in the case of black toner is determined only by the amount of regular reflection light received from the underlying intermediate transfer belt 2040 and the light absorption characteristics of the black toner. Here, the following equation (6) is used. Then, the normalized value R [DP1_pm] is calculated.

R[DP1_pm]=Vsp[DP1_pm]_spe/Vsg_spe ……(6)   R [DP1_pm] = Vsp [DP1_pm] _spe / Vsg_spe (6)

(5−10)プリンタ制御装置2090のROMに予め格納されている濃度変換LUT(ルック・アップ・テーブル)(図29参照)を用いて、矩形パターン毎に、正規化値R[DP1_pm]からトナー付着量MA[DP1_pm]を求める。   (5-10) Toner from normalized value R [DP1_pm] for each rectangular pattern using density conversion LUT (look-up table) (see FIG. 29) stored in advance in ROM of printer controller 2090 The adhesion amount MA [DP1_pm] is obtained.

(6)次のステップS329では、位置ずれ検出用パターンPPにおけるライン状パターンの位置ずれ量を算出する。   (6) In the next step S329, the amount of positional deviation of the line pattern in the positional deviation detection pattern PP is calculated.

(6−1)閾値電圧を求める。   (6-1) A threshold voltage is obtained.

ここでは、次の(7)式を用いて、トナーの色毎に閾値電圧Vthを算出する。ここでの単位はボルトである。また、照射対象物がライン状パターンのときの受光部14の出力をVpとし、照射対象物が中間転写ベルト2040のみのときの受光部14の出力をVbとする。   Here, the threshold voltage Vth is calculated for each toner color using the following equation (7). The unit here is a bolt. The output of the light receiving unit 14 when the irradiation target is a line pattern is Vp, and the output of the light receiving unit 14 when the irradiation target is only the intermediate transfer belt 2040 is Vb.

Vth=Vp+(Vb−Vp)×0.5 ……(7)   Vth = Vp + (Vb−Vp) × 0.5 (7)

(6−2)各ライン状パターンの計算上の検出時間を求める。   (6-2) The calculation detection time of each line pattern is obtained.

ここでは、図30に示されるように、ライン状パターン毎に、受光部14の出力波形における立ち下がり時、及び立ち上がり時に、受光部14の出力が閾値電圧Vthと一致するタイミング(図30では×印で示されている)を求め、該2つのタイミングの中間を検出時間とする。なお、検出時間を求める方法はこれに限定されるものではない。   Here, as shown in FIG. 30, for each line pattern, the timing at which the output of the light receiving unit 14 coincides with the threshold voltage Vth when the output waveform of the light receiving unit 14 falls and rises (in FIG. 30, × (Indicated by a mark) and the middle of the two timings is set as a detection time. The method for obtaining the detection time is not limited to this.

(6−3)一例として図31に模式図的に示されるように、受光部14の出力波形における、ライン状パターンLPK1の検出時間からライン状パターンLPM1の検出時間までの時間Tkm1、ライン状パターンLPK1の検出時間からライン状パターンLPC1の検出時間までの時間Tkc1、ライン状パターンLPK1の検出時間からライン状パターンLPY1の検出時間までの時間Tky1を求める。   (6-3) As schematically shown in FIG. 31 as an example, the time Tkm1 from the detection time of the line pattern LPK1 to the detection time of the line pattern LPM1 in the output waveform of the light receiving unit 14, the line pattern A time Tkc1 from the detection time of LPK1 to the detection time of the line pattern LPC1 and a time Tky1 from the detection time of the line pattern LPK1 to the detection time of the line pattern LPY1 are obtained.

また、受光部14の出力波形における、ライン状パターンLPK2の検出時間からライン状パターンLPM2の検出時間までの時間Tkm2、ライン状パターンLPK2の検出時間からライン状パターンLPC2の検出時間までの時間Tkc2、ライン状パターンLPK2の検出時間からライン状パターンLPY2の検出時間までの時間Tky2を求める。   Further, in the output waveform of the light receiving unit 14, the time Tkm2 from the detection time of the line pattern LPK2 to the detection time of the line pattern LPM2, the time Tkc2 from the detection time of the line pattern LPK2 to the detection time of the line pattern LPC2, A time Tky2 from the detection time of the line pattern LPK2 to the detection time of the line pattern LPY2 is obtained.

(6−4)時間Tkm1、時間Tkc1、及び時間Tky1と、あらかじめ得られているそれらの基準時間との差(時間差ΔTm1、ΔTc1、ΔTy1とする)をそれぞれ求める。該時間差が許容範囲内であれば、該色のトナー画像のブラックのトナー画像に対するx軸方向に関する位置関係は適正であると判断する。一方、該時間差が許容範囲内でなければ、該色のトナー画像のブラックのトナー画像に対するx軸方向に関する位置関係にずれがあると判断する。この場合には、プリンタ制御装置2090は、該時間差から上記位置関係のずれ量(ずれ量ΔS1とする)を求め、該ずれ量ΔS1を走査制御装置に通知する。   (6-4) The differences (referred to as time differences ΔTm1, ΔTc1, and ΔTy1) between the time Tkm1, the time Tkc1, and the time Tky1 and their previously obtained reference times are obtained. If the time difference is within the allowable range, it is determined that the positional relationship of the color toner image with respect to the black toner image in the x-axis direction is appropriate. On the other hand, if the time difference is not within the allowable range, it is determined that there is a deviation in the positional relationship of the color toner image with respect to the black toner image in the x-axis direction. In this case, the printer control device 2090 obtains the positional relationship deviation amount (denoted by the deviation amount ΔS1) from the time difference, and notifies the scanning control device of the deviation amount ΔS1.

(6−5)時間Tkm2、時間Tkc2、及び時間Tky2と、あらかじめ得られているそれらの基準時間との差(時間差ΔTm2、ΔTc2、ΔTy2とする)をそれぞれ求める。該時間差が許容範囲内であれば、該色のトナー画像のブラックのトナー画像に対するy軸方向に関する位置関係は適正であると判断する。一方、該時間差が許容範囲内でなければ、該色のトナー画像のブラックのトナー画像に対するy軸方向に関する位置関係にずれがあると判断する。この場合には、プリンタ制御装置2090は、該時間差から上記位置関係のずれ量(ずれ量ΔS2とする)を求め、該ずれ量ΔS2を走査制御装置に通知する。   (6-5) The differences (time differences ΔTm2, ΔTc2, and ΔTy2) between the time Tkm2, the time Tkc2, and the time Tky2 and their previously obtained reference times are obtained. If the time difference is within an allowable range, it is determined that the positional relationship of the color toner image with respect to the black toner image in the y-axis direction is appropriate. On the other hand, if the time difference is not within the allowable range, it is determined that the positional relationship of the color toner image with respect to the black toner image in the y-axis direction is shifted. In this case, the printer control device 2090 obtains the positional relationship deviation amount (denoted as deviation amount ΔS2) from the time difference, and notifies the scanning control device of the deviation amount ΔS2.

一例として、時間差ΔTm1が許容範囲内でない場合が模式図的に図32(A)に示されている。また、時間差ΔTm2が許容範囲内でない場合が模式図的に図32(B)に示されている。この場合には、プリンタ制御装置2090は、次の(8)式を用いて、ブラックのトナー画像に対するマゼンタのトナー画像のy軸方向に関する位置ずれ量ΔS2を求める。ここで、Vは中間転写ベルト2040の副方向への移動速度である。   As an example, a case where the time difference ΔTm1 is not within the allowable range is schematically shown in FIG. FIG. 32B schematically shows a case where the time difference ΔTm2 is not within the allowable range. In this case, the printer control apparatus 2090 obtains a positional deviation amount ΔS2 in the y-axis direction of the magenta toner image with respect to the black toner image using the following equation (8). Here, V is the moving speed of the intermediate transfer belt 2040 in the sub direction.

ΔS2=V・ΔTm2・cot45° ……(8)   ΔS2 = V · ΔTm2 · cot45 ° (8)

(7)次のステップS331では、画像プロセス制御を実施する。   (7) In the next step S331, image process control is performed.

ここでは、上記トナー濃度の算出工程において得られたトナー濃度から、トナーの色毎に、トナー濃度のずれ量を求める。そして、トナー濃度のずれ量が許容限を超えている場合には、トナー濃度が狙いのトナー濃度となるように、或いは、トナー濃度のずれ量が許容限内となるように制御する。   Here, the toner density deviation amount is obtained for each toner color from the toner density obtained in the toner density calculating step. When the deviation amount of the toner density exceeds the allowable limit, control is performed so that the toner density becomes the target toner density or the deviation amount of the toner density falls within the allowable limit.

例えば、トナー濃度のずれ量に応じて、対応する画像形成ステーションにおいて、現像ポテンシャル制御、及び階調制御などを行う。   For example, development potential control and gradation control are performed in the corresponding image forming station in accordance with the toner density shift amount.

現像ポテンシャル制御では、所望の画像濃度(例えばベタ濃度)を確保するために、現像ポテンシャル(現像バイアス−ベタ露光電位)の制御を行う。すなわち、濃度検出用パターンから得られたトナー濃度と現像ポテンシャルとの関係より、現像γ(現像ポテンシャルを横軸、トナー濃度を縦軸としたときの傾き)と現像開始電圧Vk(現像ポテンシャルを横軸(x軸)、トナー濃度を縦軸としたときのx切片)を求める。そして、次の(9)式を用いて、所望の画像濃度を確保するために必要な現像ポテンシャルを決定し、これに基づいて、作像条件(露光パワー、帯電バイアス、現像バイアス)を決定している。   In the development potential control, the development potential (development bias-solid exposure potential) is controlled in order to secure a desired image density (for example, solid density). That is, from the relationship between the toner density obtained from the density detection pattern and the development potential, development γ (the slope when the development potential is on the horizontal axis and the toner density is on the vertical axis) and the development start voltage Vk (the development potential is An axis (x-axis) and an x-intercept with the toner density as the vertical axis are obtained. Then, using the following equation (9), the development potential necessary to ensure a desired image density is determined, and based on this, the image forming conditions (exposure power, charging bias, development bias) are determined. ing.

必要な現像ポテンシャル[−kV]=所望の画像濃度(トナー濃度)[mg/cm]/現像γ[(mg/cm)/(−kV)]+現像開始電圧Vk[−kV] ……(9) Necessary development potential [−kV] = desired image density (toner density) [mg / cm 2 ] / development γ [(mg / cm 2 ) / (− kV)] + development start voltage Vk [−kV] (9)

トナーの帯電量と現像ポテンシャルとが一定であれば、現像γはほぼ維持されるが、温度や湿度の変化がある環境ではトナーの帯電量の変化が避けられず、中間調領域の階調性が変化してしまう。それを補正するために階調制御が行われる。階調制御も現像ポテンシャル制御と同等の濃度検出用パターンを用いることができる。   If the toner charge amount and the development potential are constant, the development γ is almost maintained, but the change in the toner charge amount is unavoidable in an environment where there is a change in temperature and humidity, and the gradation of the halftone region Will change. Gradation control is performed to correct this. For gradation control, a density detection pattern equivalent to development potential control can be used.

また、階調制御では、得られた階調性と目標とする階調性との偏差がなくなるように階調補正用LUT(ルック・アップ・テーブル)が適宜変更される。具体的には、その都度、新しい階調補正用LUTに書き換える方法や、予め用意した複数の階調補正用LUTから最適なものを選択する方法などがある。   In the gradation control, the gradation correction LUT (look-up table) is appropriately changed so that the deviation between the obtained gradation and the target gradation is eliminated. Specifically, there are a method of rewriting to a new gradation correction LUT each time, and a method of selecting an optimum one from a plurality of gradation correction LUTs prepared in advance.

また、上記位置ずれ量の算出工程において、ブラックのトナー画像に対するx軸方向に関する位置関係にずれがあると、該ずれ量がほぼ0となるように、例えば、対応する感光体ドラムに対する画像の書き込みタイミングを変更する。   In addition, in the positional deviation amount calculation step, if there is a deviation in the positional relationship in the x-axis direction with respect to the black toner image, for example, the image is written on the corresponding photosensitive drum so that the deviation amount becomes almost zero. Change the timing.

また、上記位置ずれ量の算出工程において、ブラックのトナー画像に対するy軸方向に関する位置関係にずれがあると、該ずれ量がほぼ0となるように、例えば、対応する感光体ドラムに画像を書き込む際の画素クロックの位相を調整する。そして、検出処理を終了する。   In addition, in the above-described misregistration amount calculation step, if there is a misalignment in the positional relationship in the y-axis direction with respect to the black toner image, for example, an image is written on the corresponding photosensitive drum so that the misalignment amount becomes almost zero. The phase of the pixel clock is adjusted. Then, the detection process ends.

ところで、従来の反射型光学センサを用いた場合、上記位置ずれ検出処理において、主方向に関する位置の検出精度が副方向に関する位置の検出精度よりも低かった。この差が生じる要因は、位置ずれ検出処理において、平行ライン状パターンを検出したときの出力波形の形状と傾斜ライン状パターンを検出したときの出力波形の形状とが異なっているためと考えられる。そこで、該2つの出力波形の形状を同一あるいは相似とすることができれば、上記検出精度の差を従来よりも小さくすることができる。なお、以下では、便宜上、平行ライン状パターンを検出したときの出力波形を「副方向検出波形」ともいい、傾斜ライン状パターンを検出したときの出力波形を「主方向検出波形」ともいう。   By the way, when the conventional reflective optical sensor is used, the position detection accuracy in the main direction is lower than the position detection accuracy in the sub-direction in the positional deviation detection process. The cause of this difference is considered to be because the shape of the output waveform when the parallel line pattern is detected is different from the shape of the output waveform when the inclined line pattern is detected in the positional deviation detection process. Therefore, if the shapes of the two output waveforms can be made the same or similar, the difference in detection accuracy can be made smaller than in the prior art. Hereinafter, for convenience, an output waveform when a parallel line pattern is detected is also referred to as a “sub-direction detection waveform”, and an output waveform when an inclined line pattern is detected is also referred to as a “main direction detection waveform”.

副方向検出波形の形状と主方向検出波形の形状とを同一あるいは相似とするには、検出用光スポットが1つの平行ライン状パターンに接してから外れるまでに要する時間と、検出用光スポットが1つの傾斜ライン状パターンに接してから外れるまでに要する時間との差が小さくなれば良い。   In order to make the shape of the sub direction detection waveform and the shape of the main direction detection waveform the same or similar, the time required for the detection light spot to come off after making contact with one parallel line pattern, and the detection light spot It suffices if the difference from the time required to come out of contact with one inclined line pattern becomes small.

上記時間差を小さくするには、検出用光スポットの大きさを小さくすることが考えられるが、この場合は、トナー濃度の検出精度の低下を招くおそれがある。そこで、本実施形態では、トナー濃度を検出する際の従来の検出用光スポット(直径が約1.5mm)に対して面積を変えないで、検出用光スポットの形状を楕円形状とした。   In order to reduce the time difference, it is conceivable to reduce the size of the detection light spot. In this case, however, the detection accuracy of the toner density may be lowered. Therefore, in this embodiment, the shape of the detection light spot is an elliptical shape without changing the area with respect to the conventional detection light spot (diameter is about 1.5 mm) when detecting the toner density.

図33(A)には、長軸方向がX軸方向に平行で、短軸方向がY軸方向に平行な楕円形が示されている。長軸の長さを2a、短軸の長さを2b、楕円の中心を原点とすると、該楕円の形状は、次の(10)式で示される。
(X/a)+(Y/b)=1 ……(10)
FIG. 33A shows an ellipse whose major axis direction is parallel to the X axis direction and whose minor axis direction is parallel to the Y axis direction. If the length of the major axis is 2a, the length of the minor axis is 2b, and the center of the ellipse is the origin, the shape of the ellipse is expressed by the following equation (10).
(X / a) 2 + (Y / b) 2 = 1 (10)

図33(B)には、図33(A)の楕円を、上記原点まわりに角度θだけ回動させた場合が示されている。この場合、該楕円の形状は、次の(11)式〜(16)式で示される。以下では、図33(B)に示されるような形状の検出用光スポットを、便宜上、「検出用楕円光スポット」ともいう。   FIG. 33 (B) shows a case where the ellipse of FIG. 33 (A) is rotated around the origin by an angle θ. In this case, the shape of the ellipse is expressed by the following equations (11) to (16). Hereinafter, the detection light spot having a shape as shown in FIG. 33B is also referred to as a “detection elliptical light spot” for convenience.

AX’+B(X’×Y’)+CY’=1 ……(11)
X’=Xcosθ+Ysinθ ……(12)
Y’=−Xsinθ+Ycosθ ……(13)
A=(asinθ+bcosθ)/a ……(14)
B=2cosθ・sinθ(a−b)/a ……(15)
C=(acosθ+bsinθ)/a ……(16)
AX ′ 2 + B (X ′ × Y ′) + CY ′ 2 = 1 (11)
X ′ = X cos θ + Y sin θ (12)
Y ′ = − X sin θ + Y cos θ (13)
A = (a 2 sin 2 θ + b 2 cos 2 θ) / a 2 b 2 (14)
B = 2 cos θ · sin θ (a 2 −b 2 ) / a 2 b 2 (15)
C = (a 2 cos 2 θ + b 2 sin 2 θ) / a 2 b 2 (16)

図34(A)には、平行ライン状パターンが検出用楕円光スポットに接するタイミングが示され、図34(B)には、平行ライン状パターンが検出用楕円光スポットから外れるタイミングが示されている。平行ライン状パターンが検出用楕円光スポットに接してから外れるまでに平行ライン状パターンが移動した距離をLsとする。   34A shows the timing when the parallel line pattern touches the detection elliptical light spot, and FIG. 34B shows the timing when the parallel line pattern deviates from the detection elliptical light spot. Yes. Let Ls be the distance that the parallel line-shaped pattern has moved from the time when the parallel line-shaped pattern touches the detection elliptical light spot to the time when it deviates.

図35(A)には、傾斜ライン状パターンが検出用楕円光スポットに接するタイミングが示され、図35(B)には、傾斜ライン状パターンが検出用楕円光スポットから外れるタイミングが示されている。傾斜ライン状パターンが検出用楕円光スポットに接してから外れるまでに傾斜ライン状パターンが移動した距離をLmとする。   FIG. 35A shows the timing at which the inclined line pattern touches the detection elliptical light spot, and FIG. 35B shows the timing at which the inclined line pattern deviates from the detection elliptical light spot. Yes. Let Lm be the distance that the inclined line-shaped pattern has moved from the time when the inclined line-shaped pattern contacts the detection elliptical light spot to the time when it deviates.

図36における符号cは、上記(11)式〜(13)式から、次の(17)式で示される。   Symbol c in FIG. 36 is represented by the following equation (17) from the above equations (11) to (13).

図37における符号c’は、上記(11)式〜(13)式から、次の(18)式で示される。   Symbol c ′ in FIG. 37 is represented by the following equation (18) from the above equations (11) to (13).

そこで、図38に示されるように、平行ライン状パターンが検出用楕円光スポットに接してから外れるまでに平行ライン状パターンが移動した距離Lsは、次の(19)式で示される。   Therefore, as shown in FIG. 38, the distance Ls that the parallel line pattern has moved from the time when the parallel line pattern contacts the detection elliptical light spot to the time when it deviates is expressed by the following equation (19).

また、図39に示されるように、傾斜ライン状パターンが検出用楕円光スポットに接してから外れるまでに傾斜ライン状パターンが移動した距離Lmは、次の(20)式及び(21)式で示される。ここでは、αは傾斜ライン状パターンの傾斜角である。   Further, as shown in FIG. 39, the distance Lm that the inclined line-shaped pattern has moved from the time when the inclined line-shaped pattern touches the detection elliptical light spot to the time when it deviates is expressed by the following equations (20) and (21). Indicated. Here, α is the inclination angle of the inclined line pattern.

そこで、角度θを|Lm−Ls|が最小となるときの値とすることにより、副方向検出波形の形状と主方向検出波形の形状とを同一あるいは相似とすることができる。すなわち、主方向に関する位置の検出精度を向上させ、副方向に関する位置の検出精度との差を小さくすることができる。   Therefore, by setting the angle θ to a value at which | Lm−Ls | becomes minimum, the shape of the sub direction detection waveform and the shape of the main direction detection waveform can be made the same or similar. That is, the position detection accuracy in the main direction can be improved, and the difference from the position detection accuracy in the sub direction can be reduced.

ところで、理想的な楕円形状の検出用光スポットを中間転写ベルト2040上に形成するのは困難である。以下では、便宜上、理想的な楕円形状の光スポットを「楕円光スポット」といい、実際の楕円形状の光スポットを「楕円状光スポット」という(図40参照)。   By the way, it is difficult to form an ideal elliptical detection light spot on the intermediate transfer belt 2040. Hereinafter, for the sake of convenience, an ideal elliptical light spot is referred to as an “elliptical light spot”, and an actual elliptical light spot is referred to as an “elliptical light spot” (see FIG. 40).

図41及び図42には、楕円光スポット及び楕円状光スポットにおける光強度分布が示されている。ここでは、楕円光スポットは、a=1.5mm、b=0.5mmとし、スポットの重心で光強度が最も大きく、重心から離れるにつれて弱くなるものとした。図41及び図42では、縦軸は相対値であり光強度の最大値が1.0となるように規格化されている。楕円光スポットの裾では光強度が0になっているのに対し、楕円状光スポットでは裾が広がってしまい、楕円光スポットの裾に相当する位置では、光強度は0となっていない。   41 and 42 show the light intensity distribution in the elliptical light spot and the elliptical light spot. Here, the elliptical light spot is set to a = 1.5 mm and b = 0.5 mm, and the light intensity is the highest at the center of gravity of the spot, and becomes weaker as it goes away from the center of gravity. 41 and 42, the vertical axis is a relative value, and is normalized so that the maximum value of the light intensity is 1.0. While the light intensity is 0 at the skirt of the elliptical light spot, the skirt spreads at the elliptical light spot, and the light intensity is not 0 at the position corresponding to the skirt of the elliptical light spot.

そこで、本実施形態では、一例として、相対強度が0.03となる位置を光スポットの縁とし、相対強度が0.03以上となる領域の長さをビーム幅とする。従って、パターンが光スポットに接するとは、光スポットにおける相対強度が0.03となる位置にパターンの端部が位置することをいう(図43及び図44参照)。   Therefore, in this embodiment, as an example, the position where the relative intensity is 0.03 is defined as the edge of the light spot, and the length of the region where the relative intensity is 0.03 or greater is defined as the beam width. Therefore, the pattern being in contact with the light spot means that the end of the pattern is located at a position where the relative intensity at the light spot is 0.03 (see FIGS. 43 and 44).

次に、平行ライン状パターン及び傾斜ライン状パターンについて、検出用光スポットの形状と、各パターンを検出したときの正反射光を受光する受光部の出力波形との関係について説明する。なお、位置ずれ検出に影響を与える変動が全くない理想的な検出状態下で、各パターンが検出されたものとする。また、受光部の出力は相対値(a.u.)であり、出力の最大値が1.0となるように規格化されている。   Next, regarding the parallel line pattern and the inclined line pattern, the relationship between the shape of the light spot for detection and the output waveform of the light receiving unit that receives the regular reflection light when each pattern is detected will be described. It is assumed that each pattern is detected under an ideal detection state in which there is no fluctuation that affects the position shift detection. The output of the light receiving unit is a relative value (au), and is standardized so that the maximum value of the output is 1.0.

先ず、傾斜ライン状パターンの傾斜角αが45°のときについて検討した。   First, the case where the inclination angle α of the inclined line pattern was 45 ° was examined.

(1)検出用光スポットが円形状(半径0.75mm)の場合
平行ライン状パターンと検出用光スポットとの関係が図45(A)に示され、傾斜ライン状パターンと検出用光スポットとの関係が図45(B)に示されている。そして、平行ライン状パターンを検出したときの出力波形が図46(A)に示され、傾斜ライン状パターンを検出したときの出力波形が図46(B)に示されている。
(1) When the detection light spot is circular (radius 0.75 mm) The relationship between the parallel line pattern and the detection light spot is shown in FIG. This relationship is shown in FIG. FIG. 46A shows an output waveform when a parallel line pattern is detected, and FIG. 46B shows an output waveform when an inclined line pattern is detected.

また、図46(A)と図46(B)を合わせた図が図46(C)に示されている。ここでは、相対出力値が0.4〜0.8(a.u.)の範囲内で、各ライン状パターンで同一の相対出力値となる位置での出力波形の傾きは一致しない。   Further, FIG. 46C is a diagram in which FIG. 46A and FIG. 46B are combined. Here, the slopes of the output waveforms at positions where the relative output values are within the range of 0.4 to 0.8 (au) and the same relative output values in each line pattern do not match.

(2)検出用光スポットが楕円形状(a=2.25mm、b=0.25mm、θ=26.92°)の場合
平行ライン状パターンと検出用光スポットとの関係が図47(A)に示され、傾斜ライン状パターンと検出用光スポットとの関係が図47(B)に示されている。そして、平行ライン状パターンを検出したときの出力波形が図48(A)に示され、傾斜ライン状パターンを検出したときの出力波形が図48(B)に示されている。
(2) When the detection light spot is elliptical (a = 2.25 mm, b = 0.25 mm, θ = 26.92 °) The relationship between the parallel line pattern and the detection light spot is shown in FIG. FIG. 47B shows the relationship between the inclined line pattern and the detection light spot. FIG. 48A shows an output waveform when a parallel line pattern is detected, and FIG. 48B shows an output waveform when an inclined line pattern is detected.

また、図48(A)と図48(B)を合わせた図が図48(C)に示されている。各ライン状パターンで同一の相対出力値をとる位置での出力波形の傾き差がほぼ0となる領域は、相対出力値が0.6〜0.8(a.u.)の範囲内である。この場合、位置ずれ量を算出する際に、該範囲内の任意の相対出力値を閾値電圧に設定することで、平行ライン状パターンと傾斜ライン状パターンの位置検出精度をほぼ等しくすることができる。   Further, FIG. 48C is a combined view of FIG. 48A and FIG. 48B. The region where the difference in the slope of the output waveform at the position where the same relative output value is obtained in each line pattern is approximately 0, the relative output value is in the range of 0.6 to 0.8 (au). . In this case, when calculating the positional deviation amount, the position detection accuracy of the parallel line pattern and the inclined line pattern can be made substantially equal by setting an arbitrary relative output value within the range to the threshold voltage. .

(3)検出用光スポットが楕円形状(a=1.5mm、b=0.375mm、θ=28.15°)の場合
平行ライン状パターンと検出用光スポットとの関係が図49(A)に示され、傾斜ライン状パターンと検出用光スポットとの関係が図49(B)に示されている。そして、平行ライン状パターンを検出したときの出力波形が図50(A)に示され、傾斜ライン状パターンを検出したときの出力波形が図50(B)に示されている。
(3) When the detection light spot is elliptical (a = 1.5 mm, b = 0.375 mm, θ = 28.15 °) The relationship between the parallel line pattern and the detection light spot is shown in FIG. FIG. 49B shows the relationship between the inclined line pattern and the detection light spot. An output waveform when the parallel line pattern is detected is shown in FIG. 50A, and an output waveform when the inclined line pattern is detected is shown in FIG.

また、図50(A)と図50(B)を合わせた図が図50(C)に示されている。各ライン状パターンで同一の相対出力値をとる位置での出力波形の傾き差がほぼ0となる領域は、相対出力値が0.4〜0.8(a.u.)の範囲内である。この場合、位置ずれ量を算出する際に、該範囲内の任意の相対出力値を閾値電圧に設定することで、平行ライン状パターンと傾斜ライン状パターンの位置検出精度をほぼ等しくすることができる。   FIG. 50C is a diagram in which FIG. 50A and FIG. 50B are combined. The region where the difference in the slope of the output waveform at the position where the same relative output value is obtained in each line pattern is substantially 0 is within the range of the relative output value of 0.4 to 0.8 (au). . In this case, when calculating the positional deviation amount, the position detection accuracy of the parallel line pattern and the inclined line pattern can be made substantially equal by setting an arbitrary relative output value within the range to the threshold voltage. .

また、図50(C)と図48(C)とを比較すると、図50(C)のほうが、傾き差がほぼ0となる領域が広い。   Further, comparing FIG. 50C and FIG. 48C, FIG. 50C has a wider region where the difference in inclination is almost zero.

(4)検出用光スポットが楕円形状(a=1.125mm、b=0.5mm、θ=34.22°)の場合
平行ライン状パターンと検出用光スポットとの関係が図51(A)に示され、傾斜ライン状パターンと検出用光スポットとの関係が図51(B)に示されている。そして、平行ライン状パターンを検出したときの出力波形が図52(A)に示され、傾斜ライン状パターンを検出したときの出力波形が図52(B)に示されている。
(4) When the detection light spot is elliptical (a = 1.125 mm, b = 0.5 mm, θ = 34.22 °) The relationship between the parallel line pattern and the detection light spot is shown in FIG. The relationship between the inclined line pattern and the detection light spot is shown in FIG. An output waveform when a parallel line pattern is detected is shown in FIG. 52 (A), and an output waveform when an inclined line pattern is detected is shown in FIG. 52 (B).

また、図52(A)と図52(B)を合わせた図が図52(C)に示されている。各ライン状パターンで同一の相対出力値をとる位置での出力波形の傾き差がほぼ0となる領域は、相対出力値が0.3〜0.8(a.u.)の範囲内である。この場合、位置ずれ量を算出する際に、該範囲内の任意の相対出力値を閾値電圧に設定することで、平行ライン状パターンと傾斜ライン状パターンの位置検出精度をほぼ等しくすることができる。   FIG. 52C is a diagram in which FIGS. 52A and 52B are combined. The region where the difference in the slope of the output waveform at the position where the same relative output value is obtained in each line pattern is approximately 0, the relative output value is within the range of 0.3 to 0.8 (au). . In this case, when calculating the positional deviation amount, the position detection accuracy of the parallel line pattern and the inclined line pattern can be made substantially equal by setting an arbitrary relative output value within the range to the threshold voltage. .

また、図52(C)と図50(C)とを比較すると、図52(C)のほうが、傾き差がほぼ0となる領域が広い。   Further, comparing FIG. 52C and FIG. 50C, FIG. 52C has a wider region where the difference in inclination is almost zero.

次に、傾斜ライン状パターンの傾斜角αが30°のときについて検討した。   Next, the case where the inclination angle α of the inclined line pattern was 30 ° was examined.

(5)検出用光スポットが円形状(半径0.75mm)の場合
傾斜ライン状パターンと検出用光スポットとの関係が図53(A)に示されている。そして、傾斜ライン状パターンを検出したときの出力波形が図53(B)に示されている。
(5) When the detection light spot is circular (radius 0.75 mm) FIG. 53A shows the relationship between the inclined line pattern and the detection light spot. The output waveform when the inclined line pattern is detected is shown in FIG.

また、図46(A)と図53(B)を合わせた図が図53(C)に示されている。ここでは、相対出力値が0.4〜0.8(a.u.)の範囲内で、各ライン状パターンで同一の相対出力値となる位置での出力波形の傾きは一致しない。   FIG. 53C is a diagram in which FIG. 46A and FIG. 53B are combined. Here, the slopes of the output waveforms at positions where the relative output values are within the range of 0.4 to 0.8 (au) and the same relative output values in each line pattern do not match.

(6)検出用光スポットが楕円形状(a=2.25mm、b=0.25mm、θ=16.31°)の場合
平行ライン状パターンと検出用光スポットとの関係が図54(A)に示され、傾斜ライン状パターンと検出用光スポットとの関係が図54(B)に示されている。そして、平行ライン状パターンを検出したときの出力波形が図55(A)に示され、傾斜ライン状パターンを検出したときの出力波形が図55(B)に示されている。
(6) When the detection light spot is elliptical (a = 2.25 mm, b = 0.25 mm, θ = 16.31 °) The relationship between the parallel line pattern and the detection light spot is shown in FIG. FIG. 54B shows the relationship between the inclined line pattern and the detection light spot. An output waveform when a parallel line pattern is detected is shown in FIG. 55A, and an output waveform when an inclined line pattern is detected is shown in FIG. 55B.

また、図55(A)と図55(B)を合わせた図が図55(C)に示されている。各ライン状パターンで同一の相対出力値をとる位置での出力波形の傾き差がほぼ0となる領域は、相対出力値が0.3〜0.8(a.u.)の範囲内である。この場合、位置ずれ量を算出する際に、該範囲内の任意の相対出力値を閾値電圧に設定することで、平行ライン状パターンと傾斜ライン状パターンの位置検出精度をほぼ等しくすることができる。   FIG. 55C shows a diagram in which FIG. 55A and FIG. 55B are combined. The region where the difference in the slope of the output waveform at the position where the same relative output value is obtained in each line pattern is approximately 0, the relative output value is within the range of 0.3 to 0.8 (au). . In this case, when calculating the positional deviation amount, the position detection accuracy of the parallel line pattern and the inclined line pattern can be made substantially equal by setting an arbitrary relative output value within the range to the threshold voltage. .

(7)検出用光スポットが楕円形状(a=1.5mm、b=0.375mm、θ=17.21°)の場合
平行ライン状パターンと検出用光スポットとの関係が図56(A)に示され、傾斜ライン状パターンと検出用光スポットとの関係が図56(B)に示されている。そして、平行ライン状パターンを検出したときの出力波形が図57(A)に示され、傾斜ライン状パターンを検出したときの出力波形が図57(B)に示されている。
(7) When the detection light spot is elliptical (a = 1.5 mm, b = 0.375 mm, θ = 17.21 °) The relationship between the parallel line pattern and the detection light spot is shown in FIG. FIG. 56B shows the relationship between the inclined line pattern and the detection light spot. An output waveform when a parallel line pattern is detected is shown in FIG. 57 (A), and an output waveform when an inclined line pattern is detected is shown in FIG. 57 (B).

また、図57(A)と図57(B)を合わせた図が図57(C)に示されている。各ライン状パターンで同一の相対出力値をとる位置での出力波形の傾き差がほぼ0となる領域は、相対出力値が0.2〜0.8(a.u.)の範囲内である。この場合、位置ずれ量を算出する際に、該範囲内の任意の相対出力値を閾値電圧に設定することで、平行ライン状パターンと傾斜ライン状パターンの位置検出精度をほぼ等しくすることができる。   FIG. 57C is a diagram in which FIGS. 57A and 57B are combined. The region where the difference in the slope of the output waveform at the position where the same relative output value is obtained in each line pattern is substantially 0 is within the range of the relative output value of 0.2 to 0.8 (au). . In this case, when calculating the positional deviation amount, the position detection accuracy of the parallel line pattern and the inclined line pattern can be made substantially equal by setting an arbitrary relative output value within the range to the threshold voltage. .

また、図57(C)と図55(C)とを比較すると、図57(C)のほうが、傾き差がほぼ0となる領域が広い。   In addition, comparing FIG. 57C with FIG. 55C, FIG. 57C has a wider region where the difference in inclination is almost zero.

(8)検出用光スポットが楕円形状(a=1.125mm、b=0.5mm、θ=20.28°)の場合
平行ライン状パターンと検出用光スポットとの関係が図58(A)に示され、傾斜ライン状パターンと検出用光スポットとの関係が図58(B)に示されている。そして、平行ライン状パターンを検出したときの出力波形が図59(A)に示され、傾斜ライン状パターンを検出したときの出力波形が図59(B)に示されている。
(8) When the detection light spot is elliptical (a = 1.125 mm, b = 0.5 mm, θ = 2.28 °) The relationship between the parallel line pattern and the detection light spot is shown in FIG. The relationship between the inclined line pattern and the detection light spot is shown in FIG. An output waveform when a parallel line pattern is detected is shown in FIG. 59 (A), and an output waveform when an inclined line pattern is detected is shown in FIG. 59 (B).

また、図59(A)と図59(B)を合わせた図が図59(C)に示されている。各ライン状パターンで同一の相対出力値をとる位置での出力波形の傾き差がほぼ0となる領域は、相対出力値が0.15〜0.8(a.u.)の範囲内である。この場合、位置ずれ量を算出する際に、該範囲内の任意の相対出力値を閾値電圧に設定することで、平行ライン状パターンと傾斜ライン状パターンの位置検出精度をほぼ等しくすることができる。   FIG. 59C is a diagram in which FIG. 59A and FIG. 59B are combined. The region where the slope difference of the output waveform at the position where the same relative output value is taken in each line pattern is almost 0 is within the range of the relative output value of 0.15 to 0.8 (au). . In this case, when calculating the positional deviation amount, the position detection accuracy of the parallel line pattern and the inclined line pattern can be made substantially equal by setting an arbitrary relative output value within the range to the threshold voltage. .

また、図59(C)と図57(C)とを比較すると、図59(C)のほうが、傾き差がほぼ0となる領域が広い。   Further, comparing FIG. 59C and FIG. 57C, FIG. 59C has a wider region where the difference in inclination is almost zero.

次に、傾斜ライン状パターンの傾斜角αが60°のときについて検討した。   Next, the case where the inclination angle α of the inclined line pattern was 60 ° was examined.

(9)検出用光スポットが円形状(半径0.75mm)の場合
傾斜ライン状パターンと検出用光スポットとの関係が図60(A)に示されている。そして、傾斜ライン状パターンを検出したときの出力波形が図60(B)に示されている。
(9) When the detection light spot is circular (radius 0.75 mm) FIG. 60A shows the relationship between the inclined line pattern and the detection light spot. The output waveform when the inclined line pattern is detected is shown in FIG.

また、図46(A)と図60(B)を合わせた図が図60(C)に示されている。ここでは、相対出力値が0.4〜0.8(a.u.)の範囲内で、各ライン状パターンで同一の相対出力値となる位置での出力波形の傾きは一致しない。   Further, FIG. 60C is a diagram in which FIG. 46A and FIG. 60B are combined. Here, the slopes of the output waveforms at positions where the relative output values are within the range of 0.4 to 0.8 (au) and the same relative output values in each line pattern do not match.

(10)検出用光スポットが楕円形状(a=2.25mm、b=0.25mm、θ=41.52°)の場合
平行ライン状パターンと検出用光スポットとの関係が図61(A)に示され、傾斜ライン状パターンと検出用光スポットとの関係が図61(B)に示されている。そして、平行ライン状パターンを検出したときの出力波形が図62(A)に示され、傾斜ライン状パターンを検出したときの出力波形が図62(B)に示されている。
(10) When the detection light spot is elliptical (a = 2.25 mm, b = 0.25 mm, θ = 41.52 °) The relationship between the parallel line pattern and the detection light spot is shown in FIG. FIG. 61B shows the relationship between the inclined line pattern and the detection light spot. FIG. 62A shows an output waveform when a parallel line pattern is detected, and FIG. 62B shows an output waveform when an inclined line pattern is detected.

また、図62(A)と図62(B)を合わせた図が図62(C)に示されている。各ライン状パターンで同一の相対出力値をとる位置での出力波形の傾き差がほぼ0となる領域は、相対出力値が0.75〜0.85(a.u.)の範囲内である。この場合、位置ずれ量を算出する際に、該範囲内の任意の相対出力値を閾値電圧に設定することで、平行ライン状パターンと傾斜ライン状パターンの位置検出精度をほぼ等しくすることができる。   FIG. 62C is a diagram in which FIGS. 62A and 62B are combined. The region where the difference in slope of the output waveform at the position where the same relative output value is obtained in each line pattern is substantially 0, the relative output value is within the range of 0.75 to 0.85 (au). . In this case, when calculating the positional deviation amount, the position detection accuracy of the parallel line pattern and the inclined line pattern can be made substantially equal by setting an arbitrary relative output value within the range to the threshold voltage. .

(11)検出用光スポットが楕円形状(a=1.5mm、b=0.375mm、θ=44.40°)の場合
平行ライン状パターンと検出用光スポットとの関係が図63(A)に示され、傾斜ライン状パターンと検出用光スポットとの関係が図63(B)に示されている。そして、平行ライン状パターンを検出したときの出力波形が図64(A)に示され、傾斜ライン状パターンを検出したときの出力波形が図64(B)に示されている。
(11) When the detection light spot is elliptical (a = 1.5 mm, b = 0.375 mm, θ = 44.40 °) The relationship between the parallel line pattern and the detection light spot is shown in FIG. FIG. 63B shows the relationship between the inclined line pattern and the detection light spot. An output waveform when a parallel line pattern is detected is shown in FIG. 64A, and an output waveform when an inclined line pattern is detected is shown in FIG. 64B.

また、図64(A)と図64(B)を合わせた図が図64(C)に示されている。各ライン状パターンで同一の相対出力値をとる位置での出力波形の傾き差がほぼ0となる領域は、相対出力値が0.6〜0.85(a.u.)の範囲内である。この場合、位置ずれ量を算出する際に、該範囲内の任意の相対出力値を閾値電圧に設定することで、平行ライン状パターンと傾斜ライン状パターンの位置検出精度をほぼ等しくすることができる。   FIG. 64C is a diagram in which FIGS. 64A and 64B are combined. The region where the slope difference of the output waveform at the position where the same relative output value is obtained in each line pattern is substantially 0 is within the range of the relative output value of 0.6 to 0.85 (au). . In this case, when calculating the positional deviation amount, the position detection accuracy of the parallel line pattern and the inclined line pattern can be made substantially equal by setting an arbitrary relative output value within the range to the threshold voltage. .

また、図64(C)と図62(C)とを比較すると、図64(C)のほうが、傾き差がほぼ0となる領域が広い。   Further, comparing FIG. 64C with FIG. 62C, FIG. 64C has a wider region where the difference in inclination is almost zero.

(12)検出用光スポットが楕円形状(a=1.125mm、b=0.5mm、θ=71.61°)の場合
平行ライン状パターンと検出用光スポットとの関係が図65(A)に示され、傾斜ライン状パターンと検出用光スポットとの関係が図65(B)に示されている。そして、平行ライン状パターンを検出したときの出力波形が図66(A)に示され、傾斜ライン状パターンを検出したときの出力波形が図66(B)に示されている。
(12) When the detection light spot is elliptical (a = 1.125 mm, b = 0.5 mm, θ = 71.61 °) The relationship between the parallel line pattern and the detection light spot is shown in FIG. FIG. 65B shows the relationship between the inclined line pattern and the detection light spot. An output waveform when a parallel line pattern is detected is shown in FIG. 66 (A), and an output waveform when an inclined line pattern is detected is shown in FIG. 66 (B).

また、図66(A)と図66(B)を合わせた図が図66(C)に示されている。各ライン状パターンで同一の相対出力値をとる位置での出力波形の傾き差がほぼ0となる領域は、相対出力値が0.6〜0.85(a.u.)の範囲内である。この場合、位置ずれ量を算出する際に、該範囲内の任意の相対出力値を閾値電圧に設定することで、平行ライン状パターンと傾斜ライン状パターンの位置検出精度をほぼ等しくすることができる。   FIG. 66 (C) shows a diagram combining FIG. 66 (A) and FIG. 66 (B). The region where the slope difference of the output waveform at the position where the same relative output value is obtained in each line pattern is substantially 0 is within the range of the relative output value of 0.6 to 0.85 (au). . In this case, when calculating the positional deviation amount, the position detection accuracy of the parallel line pattern and the inclined line pattern can be made substantially equal by setting an arbitrary relative output value within the range to the threshold voltage. .

また、図66(C)と図64(C)とを比較すると、傾き差がほぼ0となる領域はほぼ同じであった。   In addition, when FIG. 66C and FIG. 64C are compared, the regions where the inclination difference is almost zero are almost the same.

以上のように、中間転写ベルト2040上における検出用光の照射領域の面積を変えずに、検出用光スポットを適切な楕円形状にするとともに、傾斜ライン状パターンの傾斜角に応じて適切な角度で傾けることにより、平行ライン状パターンと傾斜ライン状パターンの位置検出精度をほぼ等しくすることができる。   As described above, without changing the area of the detection light irradiation region on the intermediate transfer belt 2040, the detection light spot is made to have an appropriate elliptical shape and an appropriate angle according to the inclination angle of the inclined line pattern. By tilting at, the position detection accuracy of the parallel line pattern and the tilt line pattern can be made substantially equal.

次に、具体例について説明する。   Next, a specific example will be described.

(A)傾斜ライン状パターンの傾斜角αが45°で、検出用光パターンの形状がa=1.125、b=0.5の楕円形状の場合について説明する。この場合は、θ=34.22°であれば、平行ライン状パターンと傾斜ライン状パターンの位置検出精度の差を小さくすることができる。なお、θ=34.22°は適切な解の一つであり、これに限定されるものではない。 (A) The case where the inclination angle α of the inclined line pattern is 45 ° and the shape of the detection light pattern is an ellipse with a = 1.125 and b = 0.5 will be described. In this case, if θ = 34.22 °, the difference in position detection accuracy between the parallel line-shaped pattern and the inclined line-shaped pattern can be reduced. Note that θ = 34.22 ° is one of appropriate solutions, and is not limited to this.

検出用光パターンをθ=34.22°とする方法について説明する。   A method for setting the detection light pattern to θ = 34.22 ° will be described.

(方法1)照明用レンズ11として、光軸に対して回転非対称な形状で、第1の軸方向に関するパワーと第2の軸方向に関するパワーとが互いに異なるアナモフィックレンズを用いる。そして、第1の軸及び第2の軸の一方がX軸方向に対して34.22°傾斜するように、軸方向を設定する(図67参照)。なお、ここでは、第1の軸方向に関して、曲率半径は1.58mm、円錐定数は−1.1である。また、第2の軸方向に関して曲率半径は1.19mm、円錐定数は−1.5である。 (Method 1) As the illumination lens 11, an anamorphic lens having a rotationally asymmetric shape with respect to the optical axis and having different power in the first axial direction and power in the second axial direction is used. Then, the axial direction is set so that one of the first axis and the second axis is inclined by 34.22 ° with respect to the X-axis direction (see FIG. 67). Here, with respect to the first axial direction, the radius of curvature is 1.58 mm and the conic constant is −1.1. Further, with respect to the second axial direction, the radius of curvature is 1.19 mm and the conic constant is −1.5.

(方法2)第1の軸及び第2の軸の一方がX軸方向に対して34.22°傾斜するように、照明用レンズ11全体を光軸まわりに回動させて取り付ける(図68参照)。 (Method 2) The entire illumination lens 11 is rotated around the optical axis so that one of the first axis and the second axis is inclined by 34.22 ° with respect to the X-axis direction (see FIG. 68). ).

(方法3)照明用レンズ11の第1の軸及び第2の軸の一方がX軸方向に対して34.22°傾斜するように、反射型光学センサ2245を回動させて配置する。 (Method 3) The reflective optical sensor 2245 is rotated and arranged so that one of the first axis and the second axis of the illumination lens 11 is inclined by 34.22 ° with respect to the X-axis direction.

(方法4)照明用レンズ11のレンズ面を自由面とする。この自由面は、レンズ面の光軸における座標を(x,y)=(0,0)、光軸におけるレンズ高さをz=0としたときに、該レンズ面上における各座標でのレンズ高さが、次の(22)式(XYポリノミアル多項式)で示される。 (Method 4) The lens surface of the illumination lens 11 is a free surface. This free surface is a lens at each coordinate on the lens surface when the coordinate on the optical axis of the lens surface is (x, y) = (0, 0) and the lens height on the optical axis is z = 0. The height is expressed by the following equation (22) (XY polynomial polynomial).

である。 It is.

上記(22)式におけるlは66まで取り得るが、ここでは、l=6とした。また、C=0、C=0、C=0.06、C=0.08、C=0.02とした。 In the above formula (22), l can be up to 66, but here, l = 6. Also, C 2 = 0, C 3 = 0, C 4 = 0.06, C 5 = 0.08, and C 6 = 0.02.

以上説明したように、本実施形態に係る反射型光学センサ2245によると、発光部10、照明用レンズ11、2つの受光用レンズ(12、13)、2つの受光部(14、15)、開口部材16及び基板17などを備えている。   As described above, according to the reflective optical sensor 2245 according to this embodiment, the light emitting unit 10, the illumination lens 11, the two light receiving lenses (12, 13), the two light receiving units (14, 15), and the aperture. The member 16 and the substrate 17 are provided.

反射型光学センサ2245から射出された検出用光による中間転写ベルト2040上の光スポットは楕円形状であり、該楕円における長軸方向はX軸方向に対して角度θだけ傾斜している。そして、検出用光スポットが平行ライン状パターンに接してから外れるまでの中間転写ベルト2040の移動距離Ls、検出用光スポットが傾斜ライン状パターンに接してから外れるまでの中間転写ベルト2040の移動距離Lmを用いて、角度θは、|Lm−Ls|が最小となるときの値となるように設定されている。   The light spot on the intermediate transfer belt 2040 by the detection light emitted from the reflective optical sensor 2245 has an elliptical shape, and the major axis direction of the ellipse is inclined by an angle θ with respect to the X-axis direction. Then, the movement distance Ls of the intermediate transfer belt 2040 from when the detection light spot comes into contact with the parallel line pattern until it comes off, and the movement distance of the intermediate transfer belt 2040 from when the detection light spot comes into contact with the inclined line pattern until it comes off. Using Lm, the angle θ is set to be a value when | Lm−Ls | is minimum.

この場合、位置ずれ検出用パターンの主方向に関する検出精度を向上させ、副方向に関する検出精度との差を小さくすることができる。   In this case, the detection accuracy related to the main direction of the misregistration detection pattern can be improved, and the difference from the detection accuracy related to the sub direction can be reduced.

また、受光用レンズを有しているため、反射光を効率的に受光部へ導光することができる。この場合は、発光部への注入電流を下げて消費電力を低く抑えることができる。また、発光部への注入電流を下げる代わりに、受光部の増幅率を抑えても良い。増幅率を抑えることができれば、受光部の出力信号におけるノイズを低減できる。   In addition, since the light receiving lens is provided, the reflected light can be efficiently guided to the light receiving unit. In this case, the power consumption can be kept low by reducing the injection current to the light emitting portion. Further, instead of lowering the injection current to the light emitting part, the amplification factor of the light receiving part may be suppressed. If the amplification factor can be suppressed, noise in the output signal of the light receiving unit can be reduced.

そして、カラープリンタ2000は、光走査装置2010、4つの画像形成ステーション、中間転写ベルト2040、反射型光学センサ2245、及びプリンタ制御装置2090などを備えている。   The color printer 2000 includes an optical scanning device 2010, four image forming stations, an intermediate transfer belt 2040, a reflective optical sensor 2245, a printer control device 2090, and the like.

プリンタ制御装置2090は、光走査装置2010と画像形成ステーションを介して中間転写ベルト2040上に濃度検出用パターンと位置ずれ検出用パターンを形成し、各パターンを検出したときの反射型光学センサ2245の出力信号に基づいて、トナー濃度と、副方向及び主方向に関するパターンの位置ずれ量を求める。そして、プリンタ制御装置2090は、得られたトナー濃度及び位置ずれ量に基づいて画像プロセス制御を行う。   The printer control device 2090 forms a density detection pattern and a positional deviation detection pattern on the intermediate transfer belt 2040 via the optical scanning device 2010 and the image forming station, and the reflection type optical sensor 2245 detects each pattern. Based on the output signal, the toner density and the amount of positional deviation of the pattern in the sub direction and the main direction are obtained. The printer control device 2090 performs image process control based on the obtained toner density and positional deviation amount.

この場合は、主方向の位置ずれ量を従来よりも精度良く求めることができる。そこで、プリンタ制御装置2090は、従来よりも高品質の画像を安定して形成することができる。   In this case, the displacement amount in the main direction can be obtained with higher accuracy than in the past. Therefore, the printer control device 2090 can stably form a higher quality image than the conventional one.

なお、上記実施形態において、トナー濃度を検出する必要がない場合は、受光用レンズ13と受光部15は不要である(図69参照)。   In the above embodiment, when it is not necessary to detect the toner density, the light receiving lens 13 and the light receiving unit 15 are not required (see FIG. 69).

また、上記実施形態において、発光部10及ぶ各受光部に、面実装型の素子を用いても良い(図70参照)。一例として、反射型光学センサ2245から中間転写ベルト2040表面までの距離は1.6mmである。開口部材16の開口部は、長軸が0.845mm、短軸が0.375mmの楕円形状(図71参照)であり、高さは5.0mmである。そして、該開口部の楕円形状の長軸は、X軸方向に対して34.22°だけ傾斜している。これにより、検出用光ビームは、長軸がX軸方向に対して34.22°だけ傾斜した楕円形状となる。   Moreover, in the said embodiment, you may use a surface mount-type element for each light-receiving part which covers the light emission part 10 (refer FIG. 70). As an example, the distance from the reflective optical sensor 2245 to the surface of the intermediate transfer belt 2040 is 1.6 mm. The opening of the opening member 16 has an elliptical shape (see FIG. 71) having a major axis of 0.845 mm and a minor axis of 0.375 mm, and a height of 5.0 mm. The major axis of the elliptical shape of the opening is inclined by 34.22 ° with respect to the X-axis direction. As a result, the detection light beam has an elliptical shape whose major axis is inclined by 34.22 ° with respect to the X-axis direction.

また、この場合に、開口部の楕円形状の長軸を、X軸方向に平行とし、検出用光ビームの長軸がX軸方向に対して34.22°だけ傾斜するように、反射型光学センサ2245自体を傾斜させても良い。   Further, in this case, the reflective optical system is such that the major axis of the elliptical shape of the opening is parallel to the X-axis direction and the major axis of the detection light beam is inclined by 34.22 ° with respect to the X-axis direction. The sensor 2245 itself may be tilted.

また、上記実施形態では、検出用光スポットの形状が楕円形状の場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、検出用光スポットの形状が長方形状であっても良い。要するに、互いに直交する2方向の長さが異なっていれば良い。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the shape of the light spot for a detection was elliptical shape, it is not limited to this. For example, the shape of the detection light spot may be rectangular. In short, it is only necessary that the lengths in two directions orthogonal to each other are different.

なお、上記実施形態において、反射光の光量が多ければ前記受光用レンズはなくても良い。   In the above embodiment, the light receiving lens may not be provided as long as the amount of reflected light is large.

上記実施形態では、反射型光学センサが1つの発光部を有する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、複数の発光部を有していても良い。そして、この場合、複数の受光部を有していても良い。例えば、図72〜図75に示される反射型光学センサ2245Aは、11個の発光部(E1〜E11)、11個の受光部(D1〜D11)、11個の照射用マイクロレンズ(LE1〜LE11)、11個の受光用マイクロレンズ(LD1〜LD11)を有している。この場合においても、各発光部から射出された検出用光による中間転写ベルト2040上の光スポットが楕円形状であり、該楕円における長軸方向がX軸方向に対して角度θだけ傾斜するように設定することにより、位置ずれ検出用パターンの主方向に関する検出精度を向上させ、副方向に関する検出精度との差を小さくすることができる。   In the above embodiment, the case where the reflective optical sensor has one light emitting unit has been described. However, the present invention is not limited to this, and the reflective optical sensor may have a plurality of light emitting units. In this case, a plurality of light receiving portions may be provided. For example, the reflective optical sensor 2245A shown in FIGS. 72 to 75 includes 11 light emitting units (E1 to E11), 11 light receiving units (D1 to D11), and 11 irradiation microlenses (LE1 to LE11). ), 11 light receiving microlenses (LD1 to LD11). Also in this case, the light spot on the intermediate transfer belt 2040 by the detection light emitted from each light emitting portion is elliptical, and the major axis direction of the ellipse is inclined by an angle θ with respect to the X-axis direction. By setting, the detection accuracy regarding the main direction of the misregistration detection pattern can be improved, and the difference from the detection accuracy regarding the sub direction can be reduced.

また、上記実施形態では、中間転写ベルトの表面が滑らかな場合について説明したが、これに限らず、中間転写ベルトの表面が滑らかでなくても良い。この場合であっても、上記実施形態と同様にして上記検出処理を行うことができる。また、中間転写ベルトの表面の一部が滑らかであっても良い。   In the above embodiment, the case where the surface of the intermediate transfer belt is smooth has been described. However, the present invention is not limited to this, and the surface of the intermediate transfer belt may not be smooth. Even in this case, the detection process can be performed in the same manner as in the embodiment. Further, a part of the surface of the intermediate transfer belt may be smooth.

また、上記実施形態において、反射型光学センサ2245に処理装置を設け、濃度検出処理及び位置ずれ検出処理におけるプリンタ制御装置2090での処理の少なくとも一部を、該処理装置が行っても良い。   In the above-described embodiment, a processing device may be provided in the reflective optical sensor 2245, and the processing device may perform at least a part of the processing in the printer control device 2090 in the density detection processing and the positional deviation detection processing.

また、上記実施形態において、濃度検出処理及び位置ずれ検出処理におけるプリンタ制御装置2090での処理の少なくとも一部を、走査制御装置が行っても良い。   In the above-described embodiment, the scanning control device may perform at least a part of the processing in the printer control device 2090 in the density detection processing and the positional deviation detection processing.

また、上記実施形態において、前記トナーパターンの前にダミーパターンを付加しても良い。   In the above embodiment, a dummy pattern may be added before the toner pattern.

また、上記実施形態におけるトナーパターンは一例であり、大きさ(寸法)、形状、個数などがこれに限定されるものではない。   In addition, the toner pattern in the above embodiment is an example, and the size (dimension), shape, number, and the like are not limited thereto.

上記実施形態では、各濃度検出用パターンがそれぞれ4個の矩形パターンから構成される場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、5個の矩形パターンから構成されていても良い。   In the above embodiment, the case where each density detection pattern is composed of four rectangular patterns has been described. However, the present invention is not limited to this, and may be composed of, for example, five rectangular patterns. .

また、上記実施形態では、反射型光学センサ2245がX軸方向に関して有効画像領域の中央に対応する位置に設けられる場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、反射型光学センサ2245がX軸方向に関して有効画像領域外に対応する位置に設けられても良い。この場合は、画像形成の作業効率が低下するのを抑制でき、かつ、リアルタイムでの検出処理が可能となる。   In the above-described embodiment, the case where the reflective optical sensor 2245 is provided at a position corresponding to the center of the effective image area in the X-axis direction has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the reflective optical sensor 2245 may be provided at a position corresponding to the outside of the effective image area with respect to the X-axis direction. In this case, it is possible to suppress a reduction in image forming work efficiency and to perform a real-time detection process.

また、上記実施形態では、反射型光学センサ2245が1つ設けられる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、反射型光学センサ2245が複数設けられても良い。この場合は、濃度検出処理及び位置ずれ検出処理での検出精度を更に高めることができる。   In the above embodiment, the case where one reflective optical sensor 2245 is provided has been described. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of reflective optical sensors 2245 may be provided. In this case, the detection accuracy in the density detection process and the positional deviation detection process can be further increased.

一例として図76には、前記反射型光学センサ2245と同等の2つの反射型光学センサ(2245a、2245b)がX軸方向に関して有効画像領域外に対応する位置に設けられている場合が示されている。   As an example, FIG. 76 shows a case where two reflective optical sensors (2245a, 2245b) equivalent to the reflective optical sensor 2245 are provided at positions corresponding to outside the effective image area in the X-axis direction. Yes.

また、上記実施形態では、4色のトナーが用いられる場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、5色あるいは6色のトナーが用いられる場合であっても良い。   In the above embodiment, the case where four color toners are used has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, a case where toner of 5 colors or 6 colors is used may be used.

また、上記実施形態では、反射型光学センサ2245が、中間転写ベルト2040上のトナーパターンを検出対象とする場合について説明したが、これに限定されるものではなく、感光体ドラム表面のトナーパターンを検出対象としても良い。なお、感光体ドラムの表面は、中間転写ベルト2040と同様に正反射体に近い。   In the above-described embodiment, the case where the reflective optical sensor 2245 uses the toner pattern on the intermediate transfer belt 2040 as a detection target has been described. However, the present invention is not limited to this, and the toner pattern on the surface of the photosensitive drum is used. It is good also as a detection object. Note that the surface of the photosensitive drum is close to a regular reflector like the intermediate transfer belt 2040.

また、上記実施形態において、トナーパターンを記録紙に転写し、該記録紙上のトナーパターンを、反射型光学センサ2245の検出対象としても良い。   In the above embodiment, the toner pattern may be transferred to a recording sheet, and the toner pattern on the recording sheet may be detected by the reflective optical sensor 2245.

また、上記実施形態では、画像形成装置として、カラープリンタ2000の場合について説明したが、これに限らず、プリンタ以外の画像形成装置、例えば、複写機、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機であっても良い。   In the above embodiment, the case of the color printer 2000 has been described as the image forming apparatus. However, the present invention is not limited to this, and the image forming apparatus other than the printer, for example, a copier, a facsimile, or a multifunction machine in which these are integrated. It may be.

10…発光部、11…照明用レンズ、12…受光用レンズ、13…受光用レンズ、14…受光部、15…受光部、16…開口部材、17…基板、2000…カラープリンタ(画像形成装置)、2010…光走査装置(パターン作成装置の一部)、2030a〜2030d…感光体ドラム、2040…中間転写ベルト(移動体)、2090…プリンタ制御装置(処理装置)、2245…反射型光学センサ、2245A…反射型光学センサ、D1〜D11…受光部、DP1〜DP4…濃度検出用パターン、E1〜E11…発光部、LD1〜LD11…受光用マイクロレンズ、LE1〜LE11…照明用マイクロレンズ、PP1〜PP4…位置ずれ検出用パターン(検出用パターン)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Light emitting part, 11 ... Illuminating lens, 12 ... Light receiving lens, 13 ... Light receiving lens, 14 ... Light receiving part, 15 ... Light receiving part, 16 ... Opening member, 17 ... Substrate, 2000 ... Color printer (image forming apparatus) ), 2010... Optical scanning device (part of pattern forming device), 2030a to 2030d... Photosensitive drum, 2040... Intermediate transfer belt (moving body), 2090. 2245A ... Reflective optical sensor, D1 to D11 ... Light receiving part, DP1 to DP4 ... Pattern for density detection, E1 to E11 ... Light emitting part, LD1 to LD11 ... Light receiving microlens, LE1 to LE11 ... Lighting microlens, PP1 ... PP4 Position misalignment detection pattern (detection pattern).

特開平1−35466号公報JP-A-1-35466 特開2004−21164号公報JP 2004-21164 A 特開2002−72612号公報JP 2002-72612 A 特許第4154272号公報Japanese Patent No. 4154272 特許第4110027号公報Japanese Patent No.4110027 特開2005−91252号公報JP-A-2005-91252 特許第4689292号公報Japanese Patent No. 4689292 特開2008−40454号公報JP 2008-40454 A

Claims (10)

移動体に向けて光を射出する発光部と、
前記発光部から射出され前記移動体上に形成された検出用パターンで反射された光を受光する受光部とを備え、
前記検出用パターンは、前記移動体の移動方向に直交する第1のパターンと、前記第1のパターンに対して傾斜した第2のパターンを含み、
前記発光部から射出された光による前記移動体上の光スポットは互いに直交する2軸方向の長さが異なる形状であり、該光スポットにおける長軸方向は前記移動方向に直交する方向に対して角度θだけ傾斜しており、
前記光スポットが前記第1のパターンに接してから外れるまでの前記移動体の移動距離Ls、前記光スポットが前記第2のパターンに接してから外れるまでの前記移動体の移動距離Lmを用いて、
前記角度θは、|Lm−Ls|が最小となるときの値である反射型光学センサ。
A light emitting unit that emits light toward the moving body;
A light receiving unit that receives light emitted from the light emitting unit and reflected by a detection pattern formed on the moving body;
The detection pattern includes a first pattern orthogonal to the moving direction of the moving body, and a second pattern inclined with respect to the first pattern,
The light spots on the moving body due to the light emitted from the light emitting part have different shapes in the biaxial directions perpendicular to each other, and the major axis direction of the light spots is relative to the direction perpendicular to the moving direction. Inclined by an angle θ
Using the moving distance Ls of the moving body from when the light spot comes into contact with the first pattern until it comes off, and the moving distance Lm of the moving body from when the light spot comes into contact with the second pattern to come off ,
The angle θ is a reflective optical sensor having a value when | Lm−Ls | is minimum.
前記第2のパターンの前記第1のパターンに対する傾斜角α、前記光スポットにおける長軸の長さ2a、短軸の長さ2b、前記第1のパターンの前記移動方向に関する長さW5、前記第2のパターンの前記移動方向に関する長さlm、A=(asinθ+bcosθ)/a、B=2cosθ・sinθ(a−b)/a、C=(acosθ+bsinθ)/a、を用いて、
であることを特徴とする請求項1に記載の反射型光学センサ。
An inclination angle α of the second pattern with respect to the first pattern, a major axis length 2a, a minor axis length 2b of the light spot, a length W5 of the first pattern in the moving direction, the first pattern Length lm of the two patterns in the moving direction, A = (a 2 sin 2 θ + b 2 cos 2 θ) / a 2 b 2 , B = 2 cos θ · sin θ (a 2 −b 2 ) / a 2 b 2 , C = (A 2 cos 2 θ + b 2 sin 2 θ) / a 2 b 2 ,
The reflective optical sensor according to claim 1, wherein
前記角度θは、|Lm−Ls|が0となるときの値であることを特徴とする請求項1又は2に記載の反射型光学センサ。   The reflection type optical sensor according to claim 1, wherein the angle θ is a value when | Lm−Ls | becomes zero. 前記発光部から射出された光を集光する照明用レンズを備え、
該照明用レンズはアナモフィックレンズであり、前記移動方向に対して、光軸まわりに前記角度θだけ傾斜していることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の反射型光学センサ。
An illumination lens for condensing the light emitted from the light emitting unit;
4. The reflective optical system according to claim 1, wherein the illumination lens is an anamorphic lens, and is inclined by the angle θ around an optical axis with respect to the moving direction. 5. Sensor.
前記発光部から射出された光を集光する照明用レンズを備え、
該照明用レンズのレンズ面は自由曲面レンズであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の反射型光学センサ。
An illumination lens for condensing the light emitted from the light emitting unit;
The reflective optical sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the lens surface of the illumination lens is a free-form surface lens.
前記発光部から射出された光の光路上に配置され、前記光スポットの形状と相似の形状の開口部を有する開口部材を備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の反射型光学センサ。   6. The apparatus according to claim 1, further comprising an opening member disposed on an optical path of light emitted from the light emitting unit and having an opening having a shape similar to the shape of the light spot. Reflective optical sensor. 移動体上に検出用パターンを作成するパターン作成装置と、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の反射型光学センサと、
前記反射型光学センサの出力信号に基づいて、前記移動体上における互いに直交する2方向に関する前記検出用パターンの位置を求める処理装置と、を備える画像形成装置。
A pattern creation device for creating a detection pattern on a moving object;
The reflective optical sensor according to any one of claims 1 to 6,
An image forming apparatus comprising: a processing device that obtains a position of the detection pattern in two directions orthogonal to each other on the moving body based on an output signal of the reflective optical sensor.
移動体上に該移動体の移動方向に直交する第1のパターン、及び該第1のパターンに対して傾斜した第2のパターンを含む検出用パターンを作成するパターン作成装置と、
前記移動体に向けて光を射出する発光部、及び前記発光部から射出され前記検出用パターンで反射された光を受光する受光部を有する反射型光学センサと、
前記反射型光学センサの出力信号に基づいて、前記移動体上における互いに直交する2方向に関する前記検出用パターンの位置を求める処理装置とを備え
前記発光部から射出された光による前記移動体上の光スポットは互いに直交する2軸方向の長さが異なる形状であり、前記反射型光学センサは、該光スポットにおける長軸方向が前記移動方向に直交する方向に対して角度θだけ傾斜するように配置され、
前記光スポットが前記第1のパターンに接してから外れるまでの前記移動体の移動距離Ls、前記光スポットが前記第2のパターンに接してから外れるまでの前記移動体の移動距離Lmを用いて、前記角度θは、|Lm−Ls|が最小となるときの値である画像形成装置。
A pattern creating apparatus for creating a detection pattern including a first pattern orthogonal to the moving direction of the moving body on the moving body and a second pattern inclined with respect to the first pattern;
A reflective optical sensor having a light emitting unit that emits light toward the moving body, and a light receiving unit that receives light emitted from the light emitting unit and reflected by the detection pattern;
A processing device for obtaining a position of the detection pattern in two directions orthogonal to each other on the moving body based on an output signal of the reflective optical sensor, on the moving body by the light emitted from the light emitting unit The light spot has a shape in which the lengths in the biaxial directions orthogonal to each other are different, and the reflective optical sensor is arranged such that the major axis direction of the light spot is inclined by an angle θ with respect to the direction perpendicular to the moving direction Arranged,
Using the moving distance Ls of the moving body from when the light spot comes into contact with the first pattern until it comes off, and the moving distance Lm of the moving body from when the light spot comes into contact with the second pattern to come off The angle θ is an image forming apparatus having a value when | Lm−Ls | is minimum.
前記第2のパターンの前記第1のパターンに対する傾斜角α、前記光スポットにおける長軸の長さ2a、短軸の長さ2b、前記第1のパターンの前記移動方向に関する長さW5、前記第2のパターンの前記移動方向に関する長さlm、A=(asinθ+bcosθ)/a、B=2cosθ・sinθ(a−b)/a、C=(acosθ+bsinθ)/a、を用いて、
であることを特徴とする請求項8に記載の画像形成装置。
An inclination angle α of the second pattern with respect to the first pattern, a major axis length 2a, a minor axis length 2b of the light spot, a length W5 of the first pattern in the moving direction, the first pattern Length lm of the two patterns in the moving direction, A = (a 2 sin 2 θ + b 2 cos 2 θ) / a 2 b 2 , B = 2 cos θ · sin θ (a 2 −b 2 ) / a 2 b 2 , C = (A 2 cos 2 θ + b 2 sin 2 θ) / a 2 b 2 ,
The image forming apparatus according to claim 8, wherein the image forming apparatus is an image forming apparatus.
前記移動体は、中間転写ベルト又は感光性を有する像担持体であることを特徴とする請求項7〜9のいずれか一項に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 7, wherein the moving body is an intermediate transfer belt or a photosensitive image carrier.
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