JP3247751B2 - 感光ベルトの横方向像位置合わせを行う結像装置 - Google Patents

感光ベルトの横方向像位置合わせを行う結像装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】〔発明の背景〕本発明は、感光体ベルト上
に形成される複数の像露光の位置合わせに関し、特に長
手方向に移動するが、直線移動経路から側方へずれる傾
向があるベルト上における、横方向線走査による露光で
形成される像の横方向位置合わせに関するものである。
【０００２】〔関連技術の説明〕電子写真技法によって
カラー像を作製するディジタル方法では、例えば感光ベ
ルト上の各像領域は、変調レーザビームまたは直線配列
された発光ダイオードによる横方向線走査を少なくとも
４回通過し、０．１ｍｍの円内に、すなわち±０．０５
ｍｍの公差で位置合わせされなければならない。使用可
能な電子センサ及び対応の回路と組み合わせてタイミン
グマークをベルト上に像領域に対応させて長手方向に離
して設けることによって、この正確度の範囲内で像領域
の長手方向位置合わせ、すなわちベルトの移動方向の位
置合わせを行うことができる。画素すなわち「ピクセ
ル」を横方向に、すなわちベルトの移動方向に直交する
方向に位置合わせすることは、ベルト幅の製造公差、支
持ローラ配置、不均一なベルトの伸長またはこれらの公
差の組み合わせられることによってより困難であった。
【０００３】従来では、感光ベルト上の多数の像露光に
おけるピクセルの横方向の位置合わせに伴う問題は、側
方変位をなくすか、少なくとも低減させることができる
ようにベルトを案内しようとするか、真の直線移動線か
らの側方ずれの感知に応答してベルトを修正操作するこ
とによって対処されてきた。従来用いられていたベルト
操作技法では、ベルト縁部センサによってベルトの側方
変位を検出し、それを正確な移動線に戻すことができる
ように機械式操作機構を制御するものが最も一般的であ
った。そのようなベルト操作装置は、ベルト幅の公差及
び縁部の波打ちによって不正確になりやすく、またベル
ト変位を電気的に感知できるまでにかなりのベルト移動
及び時間を必要とする機械式操作機構を必要とする。
【０００４】改良形ベルト操作技法は、本発明と同一の
譲受人に譲渡されている、１９９１年１月３日に出願さ
れた同時係属出願０７／６３５，８３５号に記載されて
いる。この出願は、開示内容が引例として本説明に含ま
れるが、各像露光フレームに先行する位置に感光ベルト
の開口として形成されているターゲットパターンを検出
する横方向ベルト位置合わせ機構を開示している。その
出願ではターゲットは様々なパターンを取るが、一般的
には少なくとも１本の基準ターゲット線とベルト移動方
向に対して傾斜した１本のターゲット線とをベルトに形
成して構成され、空間的に固定している感知軸をそれら
のターゲット線が通過する間の時間長さがベルトの側方
変位に伴って変化するようになっている。ターゲットパ
ターンの一例が前記係属出願の第５図に示されており、
２つの横方向スロットと１つの傾斜スロットからなる
「Ｚ」字形を形成している。この実施例は、対応のセン
サから満足な出力信号を発生して、像形成光学手段をよ
り正確に制御できるようにしていることがわかってい
る。
【０００５】しかし、「Ｚ」字形パターンに伴った実際
的な問題点として、ベルトの内側または外側端部にスロ
ットを切り込むことによって形成された横方向スロット
は、それらが感光体駆動ローラ、駆動部端部またはアイ
ドラローラの周囲を駆動される時にそれらに発生する応
力によって上向きに巻き付きやすい。ベルトの移動（処
理）方向に直交するスロット縁部が上向きに巻き付きや
すい。上向きに巻き付つことによって、ベルト表面より
上方へ突出するため、通常はベルト表面に近接配置され
ているセンサに捕まって破損する可能性がある。巻き付
いた縁部はセンサには「波状」に見えるため、被写界深
度誤差が生じる。さらなる問題点として、「Ｚ」字形パ
ターンでは、横方向スロットのコーナ部分での周期的曲
げ応力及び集中によって破れや裂けを生じやすい。
【０００６】従って、本発明の目的は、「Ｚ」字形パタ
ーンを用いた時の位置合わせ感知を向上させることであ
る。３本のスロット全部を横線に対して所定角度だけ傾
斜させて、いずれの縁部もベルトの移動方向に対して直
交しないようにした「イタリック体」のＺ字形パターン
をベルト表面に形成した場合、応力に関連した問題が大
幅に軽減され、巻き付き現象がなくなることがわかっ
た。すなわち、本発明は、光導電部材上に多数の像露光
フレームを形成する結像装置において、整数の像露光フ
レームを形成することができ、各露光フレームにそれぞ
れ対応する複数のターゲット開口を露光領域の外側に設
けた感光体ベルトと、前記ターゲット開口に対応して設
けられて、前記ベルトに設けられた開口が処理方向へ移
動する時の各開口の側方位置の変化を検出する検出手段
と、前記開口の検出側方位置に対応して前記露光フレー
ムの横方向位置を調節するための信号を発生する手段で
あって、開口は３つで１組の傾斜スロットを有してお
り、各スロットには処理方向に直交する横線に対して０
度を超える角度θの傾斜が交互に異なって付けられてお
り、また各スロットはベルトが適正な整合位置にある時
に処理方向に距離Ｓだけ互いに離れている結像装置に関
するものである。
【０００７】図１は、感光ベルト上の像領域を単一ラス
ター出力スキャナに対して多回通過させることによって
感光ベルト上に多重露光を行うための、本発明を組み込
んだ装置の概略斜視図である。
【０００８】図２は、本発明によるターゲットパターン
を示している。
【０００９】図３は、図２に示されているパターンによ
って発生した電圧波形信号及び前記信号を側方変位の測
定値に変換する方法を示している。
【００１０】図４は、図２のターゲットパターンに作用
する応力を、従来形ターゲットパターンに作用する応力
と比較して示している。
【００１１】図１は、概略的に図示されたマルチパス電
子写真式印刷装置１０に組み込まれた本発明の好適な実
施例を示している。装置１０の感光ベルトがガイドロー
ラ１４及び１６に掛けられており、そのうちの少なくと
も一方が駆動されることによって、ベルト１２を矢印１
８で示された長手（処理）方向へ前進させる。ベルト１
２は、図１に点線の矩形で表されている互いに離した整
数の像領域Ｉ1 〜Ｉnを設けることができる長さに定め
られている。像領域Ｉ1 〜Ｉn の各々は、点線矢印２０
で示されている横方向走査線に達した時、図１の像領域
Ｉ1 に長手方向の間隔を誇張して示されている近接した
横方向ラスター線２２上で順次露光される。
【００１２】図１の実施例では、変調レーザビーム２４
が回転式多面鏡２６の連続面２５によって線２０上へ反
射されるようにして、線２０がＲＯＳ（ラスター出力ス
キャナ）によって走査される。ビーム２４は、制御プロ
セッサ３２の一部を形成しているレーザ駆動モジュール
３０によって作動するレーザダイオード等のレーザ装置
２８から発生する。プロセッサ３２には、図１に記載さ
れている他の回路または論理モジュールが設けられてお
り、多面鏡を回転させるモータ（図示せず）の作動を制
御するスキャナ駆動コマンド回路３４も設けられてい
る。
【００１３】以上に記載した装置１０の作用を説明する
と、プロセッサ３２がビデオ信号に応答して各ラスター
線２２を露光することによって、ビデオ信号像の線分が
得られる。電子写真式カラー装置では、各像領域Ｉ1 〜
Ｉn をそれぞれ三原色の各々と黒色に対して１回ずつ、
合計４回同様に露光しなければならない。ラスター出力
スキャナまたはヘッドが１つだけ用いられている装置１
０の様なマルチパス装置では、各像領域を完全に露光さ
せるためにはベルト１２を４回転させる必要がある。従
来より公知のように、単パス装置は、それぞれ専用の多
面鏡を備えた４つのラスター出力スキャナによって各像
領域を連続的に露光する。図１の説明を続けると、ベル
ト１２が長手方向に移動する結果、各ラスター線２２が
横方向走査線２０と整合するため、像領域Ｉ1 〜Ｉn が
連続したラスター線２２上で順次露光される。
【００１４】横方向走査線２０または横方向走査線２０
ａ〜２０ｄの長さは、像領域Ｉの横寸法よりも長くなっ
ている。それに関連して説明すると、走査線長さは各鏡
面２５の長さによって決定され、ラスター線２２の長さ
を超えている。各ラスター線の長さは、レーザ駆動モジ
ュール３０によって決定されたようにレーザダイオード
が活動して回転式多面鏡２６上の各面２５で変調ビーム
を反射させる時間によって決定される。このように、レ
ーザ駆動モジュール３０の制御、ベルト１２に対して変
位した露光ラスター線２２及び像領域Ｉ1 〜Ｉn の横方
向位置によって、各横方向走査線の活動部分を横方向に
変位させることができる。
【００１５】本発明によれば、ベルト移動が直線からず
れていることを表す信号を発生して、それによって連続
像露光の最初のものの感光ベルトに対する正確な横方向
位置を決定し、各連続像に対して横方向走査線２０の活
動部分を必要に応じて調節することによって、像の露光
中のベルトの側方位置に無関係に、連続像を第１像と正
確に長手方向に整合または横方向に位置合わせすること
ができる。この作用は、図２及び３を参照しながらさら
に詳細に説明する「イタリック体」のターゲットＴ1 〜
Ｔn を設けることによって可能となる。これらのターゲ
ットは、ベルト１２の縁部に沿って長手方向に整合させ
て設けられ、各像領域Ｉ1 〜Ｉn のわずかに前方位置
に、すなわちベルト移動方向において各像領域の上流側
に配置されている。ターゲットＴ1 〜Ｔn に整合するよ
うに単一のセンサ３６が配置されている。
【００１６】図１に示されているように、センサ３６は
二股状すなわち馬蹄形をしており、上下脚部３８及び４
０が、ベルトの長手方向移動の妨げにならないようにし
て、ターゲットＴ1 〜Ｔn を設けたベルト１２の縁部を
取り囲んでいる。上脚部３８に発光ダイオード４２等の
光源が支持されているのに対して、下脚部４０にはフォ
トダイオード４４等の光検出器が支持されており、これ
は一般的にフォトダイオードで検出された光に応答して
電圧信号を発生する回路（図示せず）内に含まれてい
る。発光ダイオード及び光検出ダイオードは、共通の光
学感知軸上に整合配置されている。
【００１７】図２は、図１のターゲットの１つＴ1 を拡
大して示したものである。ターゲットは、ベルト１２に
切り込むか、他の方法で形成された３つの開口スロット
５０、５２、５４によって形成されている。各開口は、
移動方向に直交する線に対して角度θを付けて形成され
ている。好ましくは、各スロットの端部に丸みをつけ
る。このように、角度θの傾斜を付けた先頭のスロット
５０と最終の傾斜スロット５４との間に第３の傾斜スロ
ット５２が配置されている。センサ３６内の発光ダイオ
ード４２から出た光は、３つのスロットの前縁部で遮断
される。各スロットがフォトダイオード４４によって検
出、感知される点が、横方向を定める情報に変換され
る。ベルト１２が中心位置にある時、感知軸はターゲッ
トとして線Ｌを用いる。スロット５０、５２間及びスロ
ット５２、５４間の検出点の距離はＳである。例えば、
ベルトが中心位置Ｌに対して左方向へ変位した時、移動
方向に新しい線Ｍが形成される。当然ながら、ベルトは
右方向またはその間の他の位置へ変位することもある。
例えばベルトが左方向へ距離Ｘだけ変位した場合、各ス
ロットの前縁部は軸Ｍに沿って右側へ偏った経路で検出
されることになる。
【００１８】この場合、各検出点間の距離が変化する。
すなわち、Ｓ1 は、最初の距離Ｓに距離Ｙ1 、Ｙ2 を加
えた距離であるのに対して、Ｓ2 は最初の距離Ｓから距
離Ｙ2 、Ｙ3 を減じた距離である。距離Ｙ1 、Ｙ2 及び
Ｙ3 は式：Ｙ1 ＝Ｘtan(θ)；Ｙ2 ＝Ｘtan(θ) ；Ｙ3
＝Ｘtan(θ) から得られる。距離Ｘは次式で定められる
ことがわかる： Ｘ＝（Ｓ1 −Ｓ2 ）／（４ tanθ） （１） 但し、Ｓ1 ＝Ｓ＋Ｙ1 ＋Ｙ2 、すなわちＳ1 ＝Ｓ＋２Ｘtan(θ) （２） Ｓ2 ＝Ｓ−Ｙ2 −Ｙ3 、すなわちＳ2 ＝Ｓ−２Ｘtan(θ) （３）
【００１９】図３は、センサ３６のフォトダイオード４
４から発生してレベル感知及び方形化された後の２つの
電圧信号を示している。２つの信号ＶL 、ＶM は、ター
ゲットＴがそれぞれのトレース線Ｌ及びＭに対応した位
置にある時にフォトダイオード４４が発生する電圧信号
そのものに対応している。これらの電圧信号を利用し
て、図３に概略的に示されているエンコーダクロックパ
ルスカウンタ５８をクロックパルス増分を表す一連の平
行線によって制御することができる。実際に、カウンタ
５８は制御プロセッサ３２（図１）の構成部材として含
まれている。
【００２１】図３において、ターゲットＴの中心がセン
サ３６のダイオード４２、４４に共通した光学感知軸上
に位置する場合、ターゲットＴがセンサを通過移動する
間、感知軸はトレース線Ｌ上に位置している。各スロッ
ト５０、５２、５４が感知軸を通過する時、フォトダイ
オード４４が出力波形信号を発生し、波形の間隔は各ス
ロット間の離隔距離Ｓと相関関係にある値になる。感知
軸が右方向へ距離ＸだけＭ軸まで変位した（ベルトが左
方向へ移動した）時、センサが発生する出力電圧は距離
Ｙ1 、Ｙ2 、Ｙ3 に対応した時間長さだけ分離する。出
力信号は、式１をＸについて解くための数学的演算を実
行するタイミング／計算回路６０内で処理される。カウ
ンタ５８は、スロット５０、５２及び５４に対して以下
の関係を持つクロックパルスを発生する。第１エンコー
ダパルス数ｎ1 は、スロット５０、５２の前縁部によっ
てゲート制御される。第２エンコーダパルス数ｎ2 は、
スロット５２及び５４の前縁部によってゲート制御され
る。エンコーダの分解能Ｃがベルト速度÷エンコーダ周
波数（ｍｍ／パルス）に等しい場合、次の関係が存在す
る。 ｎ1 ・Ｃ＝Ｓ1 ＝Ｓ＋２Ｘtan （θ） ｎ2 ・Ｃ＝Ｓ2 ＝Ｓ−２Ｘtan （θ） 式１をＸについて解いた後、補正電圧をフィードバック
ループでレーザ駆動部３０（図１）へ送って、走査の開
始を調節し、ベルトの新しい側方位置に対して適当な位
置合わせを行う。
【００２１】図４Ａは、本発明のイタリック体のＺ字形
ターゲットが感光体ベルトローラ１４、１６の周りを通
過する時に受ける応力の説明図である。各スロットが傾
斜しているため、スロットのコーナ部分の応力は、θ＝
４５゜である時は係数２だけ減少する。これから、スロ
ットが処理方向に直交する方向に設けられている図４Ｂ
の従来技術よりも相当に応力が低減することがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 感光ベルト上の像領域を単一ラスター出力ス
キャナに対して多回通過させることによって感光ベルト
上に多重露光を行うための、本発明を組み込んだ装置の
概略斜視図である。
【図２】 本発明によるターゲットパターンを示してい
る。
【図３】 図２に示されているパターンによって発生し
た電圧波形信号及び前記信号を側方変位の測定値に変換
する方法を示している。
【図４】 図２のターゲットパターンに作用する応力
を、従来形ターゲットパターンに作用する応力と比較し
て示している。
【符号の説明】
１２ 感光ベルト、４２ 発光ダイオード、４４ フォ
トダイオード、５０，５２，５４ スロット、５８ エ
ンコーダクロックパルスカウンタ、Ｔ ターゲット開口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−173612（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−252691（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B41J 2/44 - 2/455 B41J 2/525 B41J 13/00 G03G 15/01 G03G 21/00 H04N 1/46 G01M 11/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光導電部材上に多数の像露光フレームを
    形成する結像装置において、整数の像露光フレームを形
    成することができ、各露光フレームにそれぞれ対応する
    複数のターゲット開口を露光領域の外側に設けた感光体
    ベルトと、前記ターゲット開口に対応して設けられて、
    前記ベルトに設けられた開口が処理方向へ移動する時の
    各開口の側方位置の変化を検出する検出手段と、前記開
    口の検出側方位置に対応して前記露光フレームの横方向
    位置を調節するための信号を発生する手段であって、開
    口は３つで１組の傾斜スロットを有しており、各スロッ
    トには処理方向に直交する横線に対して０度を超える角
    度θの傾斜が交互に異なって付けられており、また各ス
    ロットはベルトが適正な整合位置にある時に処理方向に
    距離Ｓだけ互いに離れている結像装置。
  2. 【請求項２】 前記ベルトの横へ変位した距離Ｘが、 Ｘ＝（Ｓ 1 −Ｓ 2 ）／（４ tanθ） 但し、Ｓ 1 ＝Ｓ＋２Ｘtan(θ) Ｓ 2 ＝Ｓ−２Ｘtan(θ) で定められる請求項１記載の結像装置。
  3. 【請求項３】 前記検出手段により制御されるエンコー
    ダクロックパルスカウンタが、最初の２つの傾斜スロッ
    トを検出する間の増分を表す第１のパルス数ｎ 1 及び最
    後の２つの傾斜スロットを検出する間の増分を表す第２
    のパルス数ｎ 1 が ｎ 1 ・Ｃ＝Ｓ 1 ＝Ｓ＋２Ｘtan （θ） ｎ 2 ・Ｃ＝Ｓ 2 ＝Ｓ−２Ｘtan （θ） 但し、Ｃはエンコーダクロックパルスカウンタの分解能
    である請求項２記載の結像装置。
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