JP3547014B2 - 多重画像露光フレームの位置合わせのための方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はシングルパス内の光受容体ベルト上に複数のイメージャーにより形成される複数の画像露光の位置合わせに関し、より詳細には、各画像露光に関連する位置合わせマークを感知することによる位置合わせの改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動する光受容体ベルトの表面に画像を書くために、ラスター出力スキャナー（ＲＯＳ）又は直線ＬＥＤプリントバー等のイメージャーを光学走査システムに配置するプリンターは従来技術において公知である。ＲＯＳシステムにおいて、変調されたレーザービームは、回転多面体の面に向けられた後、光受容体表面を横切って掃引される。掃引によりラスターラインがビデオ信号画像の直線セグメントに露光される。一般に、ＬＥＤプリントバーは共通の基板上の直線アレイに配置された複数の光放射ダイオード又はピクセルから成っている。直線アレイの各ＬＥＤは、移動する光受容体上の相応する領域を、プリントバーのドライブ回路に適用されるビデオデータ情報により定義される露光値にまで露光するのに用いられる。いずれかのイメージャーを使用することにより、連続走査線の形成により所望の画像フレームを提供するため、光受容体はプロセス方向に進められる。
【０００３】
カラーゼログラフィックプリンターにおいて、複数のイメージャー、つまり全てのＬＥＤプリントバー、全てのＲＯＳ、又はその組合せのいずれかが光受容体ベルト表面に隣接して配置され、一連の画像フレーム、つまり別々のカラー像の各々が形成されるまで連続画像露光を行うために選択的に活性化又は通電される。２つのイメージャーを使用した場合、システムは典型的に一つのハイライトカラーと一つのブラックカラーとを提供する。フルカラーには４つのイメージャーが使用され、基本的な３色の各々に１つのイメージャーが、そしてブラック像のために４番目のプリントバーが使用される。
【０００４】
各々のカラー像は光受容体のプロセス方向（ピッチ及びスキュー（歪み）位置合わせ）及びプロセス方向に垂直の方向（高速走査又は横断方向と称する）の両方に位置合わせされなければならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はハイブリッドＲＯＳ／ＬＥＤプリントバー画像形成システムにおいて、プロセス方向に複数の画像を位置合わせするための方法及び装置を提供することを目的とする。しかしながら、該方法及び装置は全てのＲＯＳ画像形成システムを位置合わせする際にも利用できる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、光受容体が１回転する間、プロセス方向に移動する光受容体ベルト上の複数の画像露光フレームの位置合わせをするための装置であって、必要数の画像露光フレームの形成を調整するために適用される光受容体ベルトであって、非画像領域のベルト幅の反対側にある第一と第二の位置合わせターゲットを有し、各ターゲットは透明のＶ型ターゲットを含み、各Ｖの頂点はプロセス方向に平行な共通線に沿って整列した該ベルトと、前記画像露光フレームの一つの形成と関連し、ベルト幅を横切る高速走査方向に複数の投影走査線を形成する少なくとも一つのラスター出力スキャナーユニットであって、該走査線が画像露光フレームの外側の点で開始及び終了し、前記位置合わせターゲットが通過移動する時に該ターゲットを横断する該ラスター出力スキャナーユニットと、前記ターゲットの各々と関連し、前記ベルトが前記ラスター出力スキャナーユニットの先に該ターゲットを運ぶ時に、該ターゲットを通過する、該ラスター出力スキャナーユニットからの光を探知する一対の探知手段と、関連する前記一対の探知手段により発信される信号間に一致があるかどうかを確立するために、該探知手段により発信される出力信号を比較するための制御手段と、前記出力信号が一致するまで、前記ラスター出力スキャナーユニットにより形成される投影走査線をスキューイングする手段と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、プロセス方向に移動する光受容体上の画像露光領域を形成する複数のラスター出力スキャナーを配列する方法であって、(a) 画像露光領域の外側でベルトの一端に隣接する第一のアパーチャと、画像露光領域の外側で反対側のベルトの端に隣接する第二のアパーチャを提供する段階で、該アパーチャはプロセス方向にある共通線に沿って配列された各Ｖの頂点を有する透明のＶ型ターゲットを含み、各ターゲットは該頂点から広がる一組のレッグを有する該提供段階と、(b) 該ラスター出力スキャナーからの走査線の開始と終了が、該ターゲットの各々のレッグを通して伝達され、第一と第二の光センサーによって感知されるまで、光受容体ベルトを移動する段階と、(c) 第一と第二のセンサーにより感知された信号を比較する段階と、(d) 一組のセンサーからの出力信号を一致させるために投影走査線を回転させ、これによりスキュー調整を可能にする段階と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
【実施例】
図１は４つの露光ステーション１０、１２、１４、１６を有する本発明のシングルパスカラー印刷システムの側面図を示す。好ましい実施例では、ステーション１０はＲＯＳユニット１１を包含し、一方ステーション１２、１４、１６はＬＥＤプリントバー１２Ａ、１４Ａ、１６Ａと、直線勾配インデックスレンズアレイ１２Ｂ、１４Ｂ、１６Ｂを各々包含している。図２は図１のシステムの上面図であり、描写を簡単にするためゼログラフィックステーションを省いている。予め帯電した光受容体ベルト１７の表面上へ一連の走査線として走査される変調出力ビームを発生させるため、ＲＯＳユニット１１と各プリントバーは、コントローラー回路１５を通して処理されるビデオ画像信号により選択的にアドレスされる。ベルト１７の長さは必要数のフルページ画像領域を受け入れるよう設計されており、その内の４つがＩ₁ −Ｉ₄ で示されている。各露光ステーションの上流には、ベルト１７の表面に所定の電荷を負荷する帯電デバイス１８、１９、２０、２１がある。ベルトが指示された方向に移動すると、画像フレームが各イメージャーによって連続して露光され、各イメージャーは入力ビデオデータに対応するカラー露光を行う。例えば米国特許出願番号第07/807,931号、第07/635,835号、第07/862,150号、及び第07/807,927号において記述された技術を用いて、ベルトの中のターゲット又はホールの探知により発信されるライン同期信号に応答し、フレームＩ₁ 中の線２３で表される各画像フレームの最初の線が描かれる。各露光フレームはＲＯＳ又はＬＥＤバーのいずれかにより降ろされる、複数の密接して配置された横断走査線で形成される。各露光ステーションの下流では、現像システム２６、２７、２８、２９が前に現像された画像を乱すことなく、先に露光した潜像を現像する。次に、現像された画像は再帯電され、次のイメージャーにより再露光される。その後、完全に現像されたカラー像は、転写ステーション３３において出力シートに転写される。更に、多重露光シングルパスシステムにおけるゼログラフィックステーションの詳細は、米国特許第4,660,059 号、第4,611,901 号、及び第4,833,503 号において開示されており、その内容は援用して本明細書の一部としている。
【０００９】
図１及び２に示されているようなシステムを用いて、各々の画像フレームの全ての走査線が重なるように、各カラー像Ｉ₁ −Ｉ₄ は正確に配列される（位置合わせされる）必要がある。現在の必要条件は約１２５μの位置合わせ公差を要求する。プリントバー配列の必要条件は２５μで、横方向又は図２のＹ方向に配列される各バーのピクセルは、プロセス方向又はＸ方向と同様２５μである。この配列は、光受容体の連続回転（通過）中ずっと、この公差範囲内に維持されなければならない。更に、光受容体において形成されるピクセル出力の正確さは、プリントバー上のピクセルの配置及び関連レンズアレイの焦点調節の公差の正確さの作用又は関数である。
【００１０】
スキューエラーの主な原因の一つは、光受容体ベルトのベルトの円すい性（conicity）によるものである。ベルトの円すい性は光受容体シートの両端がベルトを形成するために溶接され、二つのベルトの端がわずかに違う長さである時に生じる。別の要素は、テンションロール又はステアリングロールの力における横方向の偏向によりベルトの一部の性状が他に影響を及ぼす「セット」である。潜在的なベルトの円すい性の三番目の原因は、横方向の歪みを生じる機械の前部から後部への温度勾配における機械のウォームアップの差である。更に円すい性の潜在的な原因として、例えば紙詰まりを解除する際の、光受容体モジュールの移動が挙げられる。図１において、これはいずれも、画像Ｉ₁ 、Ｉ₂ 、Ｉ₃ 、Ｉ₄ のリーディングエッジが一つの位置から次の位置に移動する時に、該リーディングエッジが回転する状況を作り出す恐れがある。もし画像Ｉ₂ 、Ｉ₃ 、Ｉ₄ が画像Ｉ₁ と完全に位置合わせされれば、リーディングエッジは他のエッジと平行ではなく、ベルトの円すい性により誘発される回転に適応しなければならない。ベルトの円すい性の程度と方向はベルトごとに異なるので、各ＲＯＳシステムは個々に位置を調整し、初期位置ずれを補正しなければならない。
【００１１】
図１と図２に示されたシステムの説明を続けると、２つのＶ型の透明な位置合わせターゲット３０、３２はベルト幅の反対側に形成されている。頂点を通ったラインが光受容体の動きのプロセス方向に対して平行になるように、ターゲットが配列される。位置合わせセンサーペア５０、５２；５４、５６；５８、６０；６２、６４がＲＯＳ１１に関連する画像フレームのための走査開始点及び、各々のプリントバーの下の所定位置に固定されている。従って、ＲＯＳ１１は関連するセンサー５０、５２を有し、プリントバー１２Ａはセンサー５４、５６を有し、プリントバー１４Ａはセンサー５８、６０を有し、プリントバー１６Ａはセンサー６２、６４を有している。センサーは後述するように、ターゲット３０、３２の通過を探知するために使用される。各センサーにより発せられる信号は、全てのイメージャーのスキュー位置合わせを可能にするために使用される信号を提供するために用いられる。ＲＯＳ及びＬＥＤプリントバーの両方が、前述の出願において開示された技術により、横断方向（横方向）の位置合わせエラーを補正するために初期配列されていると仮定する。
【００１２】
まず、露光ステーション１０の運転を試験し、図２においてＲＯＳユニット１１は走査線２２Ａ（その内の一本が図示されている）を形成するため、従来のレーザー光源と多面体走査技術を用いる。走査線は画像フレーム間の電荷を消す未変調の光ビームであっても良いし、あるいは画像情報の線を書き込む変調ビームであっても良い。複数の連続画像走査線は露光フレームＩ₁ を形成する。最初のカラーを表示するこの最初の画像フレームは、露光ステーション１２、１４、１６、プリントバー１２Ａ、１４Ａ、１６Ａを各々通って移動する。光受容体において関連するレンズアレイにより焦点が合わせられる画像を、所定の解像度で形成するため、各プリントバーは、アドレスされた時に光を放射するピクセルの直線アレイを含んでいる。図２に示すように、各プリントバーには画像領域の上にある画像形成セグメント及び、画像領域の外側にあるバーの両端に位置するセグメントとが含まれる。注意すべきことは、ＲＯＳユニット１１はＶ型センサーペアを横断する走査線２２を形成し、ターゲットが周期的に通過移動する時に各プリントバーの端部セグメントがＶ型ターゲットの上にあることである。ＲＯＳ用の走査線は走査の開始点及び走査センサー（図示省略）の末端又は終了点を利用することにより、同時に降ろされるが、このことは従来技術において普通である。
【００１３】
本発明によれば、ＲＯＳ画像ステーションとプリントバー位置合わせステーション間のスキュー位置合わせは、ＲＯＳユニットの位置合わせを最初に設定し、下流のプリントバーを位置合わせするために初期位置合わせから引き出されるタイミング情報を利用する手順により初期設定され、維持される。次に図２と図３において、ＲＯＳユニット１１により形成される走査線２２Ａは光受容体表面を横切って掃引される。光受容体ベルト１７はプロセス方向に移動し、ターゲットペア３０と３２を走査線の中に入らせ、また走査線を横断させる。ビームが各ターゲット３０と３２を横切る時、光は図３に示されるように、透明のアームセグメント３０Ａ、３０Ｂ、３２Ａ、３２Ｂを通過する。光はセグメントを通して伝達され、２セットの光パルスを生じさせる。セグメント３０Ａ、３０Ｂを通して伝達されることにより生じる一組のパルスは、タイムインターバル△Ｔ₁ により分離されるパルスＰ₁ 、Ｐ₂ として示される。セグメント３２Ａ、３２Ｂを通して伝達されることにより生じる一組のパルスは、タイムインターバル△Ｔ₂ により分離されるパルスＰ₃ 、Ｐ₄ として示される。ターゲット３０、３２は光受容体上にお互い向い合って一直線に配置されているので、２セットのパルス間の時間の差（△Ｔ＝△Ｔ₁ −△Ｔ₂ ）を、ＲＯＳユニット１１により形成される走査線がプロセス方向と関連しているかどうかを決定するために使用することができる。
【００１４】
ビームが歪んでいる場合、例えば左側がタイミングマークの頂点の方にシフトしている場合は、第一のパルスセット（△Ｔ₁ ）は第二のパルスセット（△Ｔ₂ ）よりパルス間の時間差が短い。スキューがタイミングマークの開放端に向かっている場合、時間差はパルスの第一のセットにおける方が外側のセットより長くなる。ＲＯＳビームスキューを制御し調整するために、サイン（−又は＋）及び△Ｔの値を用いることができる。
【００１５】
スキュー状態は制御回路１５の一部である、タイミング／比較回路９０（図４）において探知される。回路９０はセンサー５０と５２からの入力信号を受け取り、△Ｔ₁ と△Ｔ₂ を比較し、これが等しくない場合はエラー信号を発信し、この信号はＲＯＳユニット１１に送られる。ＲＯＳユニット１１は、感知された差、例えば、△Ｔ₁ が△Ｔ₂ より大きい、又はその逆であるという差によって決定される方向に走査線２２Ａを回転させるため、ＲＯＳユニット内の光学的構成要素の一つを再配置する制御回路機構又は装置を含んでいる。ベルトの回転の後で、補正された走査線の両端は再びターゲット３０、３２を通して伝達され、必要があれば△Ｔ₁ が△Ｔ₂ と等しくなる（エラー信号が回路９０により発信されなくなる）まで、追加的な補正がされる。これにより、ＲＯＳユニット１１用の補正プロセス位置合わせが確立される。
【００１６】
ＲＯＳ１１の位置合わせが確立すると、プリントバーが続いて次の方法で位置合わせされる。パルスＰ₁ 、Ｐ₂ 及びＰ₃ 、Ｐ₄ 間の時間差（△Ｔ₁ ＝△Ｔ₂ ）とＲＯＳビームの速度から、位置合わせマーク３０のレッグ３０Ａ、３０Ｂ上のＲＯＳビームの交差ポイント間の距離ｄを決定することができる。これらのパルス間の時間差△Ｔが、図４に示されるカウンター１００によって、パルスＰ₁ 、Ｐ₂ 、Ｐ₃ 、又はＰ₄ 間の直線距離を表す電圧に変換される。カウンター１００は、△Ｔ₁ が△Ｔ₂ と等しい場合、回路９０からの信号によって活性化される。クロックがセンサー３０からのＰ₁ とＰ₂ 間のパルスを数える作動を開始する。クロックパルスの総数を表す出力電圧が生じ、プリントバー用のドライブ回路を含むコントローラー１５に出力される。ドライブ回路は各プリントバーの非画像領域内の一群のピクセルを活性化又は通電し、活性化又は通電されたピクセルはＲＯＳビーム交差ポイント間の距離に等しい長さの直線ライン出力を提供する。図３は１２Ａ用に活性化又は通電されたピクセル、例えば、ピクセル１２Ａ５−１２Ａ１１と１２Ａ２５−１２Ａ３１が活性化又は通電されているのを示している。ベルト１７によりターゲットがプリントバー１２Ａの下に移動する時に、これらのピクセルの出力は、ターゲット３０、３２を通して探知器５４、５６により検分される。ターゲット３０、３２が上を通過する時にピクセルグループの出力が視界に入ると、探知器５４、５６はパルスＰ₅ 、Ｐ₆ を生じる。パルスＰ₅ 、Ｐ₆ が一致しない場合、例えば△Ｔ₅ が０と等しくない場合、信号が制御回路１５に送られ、ステッパーモーターのような直線アクチュエーターによってプリントバーを回転させる。プリントバーは△Ｔ₅ ＝０になるまで、増加的に回転する。次に、全てのプリントバーがスキュー用ＲＯＳと位置合わせされるまで、該手順がイメージバー１４Ａ、１６Ａのために繰り返される。
【００１７】
開示された構造について本発明を説明したが、ここに示された詳細に制限されることはなく、特許請求の範囲に含まれる修正又は変更をも包含することを意図している。例えば、プリンターは連続画像フレームを形成するため、複数のＲＯＳユニットを利用することができる。この場合、各ＲＯＳユニットはＲＯＳユニット１１について開示された方法で、スキュー用に連続して位置合わせされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シングルパスＲＯＳ／ＬＥＤハイブリッドプリンターの側面図である。
【図２】ゼログラフィックステーションを省略した図１のプリンターの上面図である。
【図３】ＲＯＳ及びプリントバーの位置を示す、光受容体ベルトの拡大図である。
【図４】スキュー位置合わせを可能にする制御回路機構又は構成要素のブロックダイヤグラムである。
【符号の説明】
１０ 露光ステーション
１１ ＲＯＳユニット
１２ 露光ステーション
１２Ａ ＬＥＤプリントバー
１４ 露光ステーション
１４Ａ ＬＥＤプリントバー
１５ コントローラー回路
１６ 露光ステーション
１６Ａ ＬＥＤプリントバー
１７ 光受光体ベルト
２２Ａ 走査線
３０ ターゲット
３０Ａ セグメント
３０Ｂ セグメント
３２ ターゲット
３２Ａ セグメント
３２Ｂ セグメント
３３ 多重画像露光フレーム位置合わせ装置
４２Ａ レッグ
４２Ｂ レッグ
５０ 位置合わせセンサ
５２ 位置合わせセンサ
５４ 位置合わせセンサ
５６ 位置合わせセンサ
６０ 位置合わせセンサ
６２ 位置合わせセンサ
６４ 位置合わせセンサ
９０ タイミング／比較回路

Claims (2)

1. 光受容体が１回転する間、プロセス方向に移動する光受容体ベルト上の複数の画像露光フレームの位置合わせをするための装置であって、
   必要数の画像露光フレームの形成を調整するために適用される光受容体ベルトであって、非画像領域のベルト幅の反対側にある第一と第二の位置合わせターゲットを有し、各ターゲットは透明のＶ型ターゲットを含み、各Ｖの頂点はプロセス方向に平行な共通線に沿って整列した該ベルトと、
   前記画像露光フレームの一つの形成と関連し、ベルト幅を横切る高速走査方向に複数の投影走査線を形成する少なくとも一つのラスター出力スキャナーユニットであって、該走査線が画像露光フレームの外側の点で開始及び終了し、前記位置合わせターゲットが通過移動する時に該ターゲットを横断する該ラスター出力スキャナーユニットと、
   前記ターゲットの各々と関連し、前記ベルトが前記ラスター出力スキャナーユニットの先に該ターゲットを運ぶ時に、該ターゲットを通過する、該ラスター出力スキャナーユニットからの光を探知する一対の探知手段と、
   関連する前記一対の探知手段により発信される信号間に一致があるかどうかを確立するために、該探知手段により発信される出力信号を比較するための制御手段と、
   前記出力信号が一致するまで、前記ラスター出力スキャナーユニットにより形成される投影走査線をスキューイングする手段と、
   を含む位置合わせ用装置。
2. プロセス方向に移動する光受容体上の画像露光領域を形成する複数のラスター出力スキャナーを配列する方法であって、
   (a) 画像露光領域の外側でベルトの一端に隣接する第一のアパーチャと、画像露光領域の外側で反対側のベルトの端に隣接する第二のアパーチャを提供する段階で、該アパーチャはプロセス方向にある共通線に沿って配列された各Ｖの頂点を有する透明のＶ型ターゲットを含み、各ターゲットは該頂点から広がる一組のレッグを有する該提供段階と、
   (b) 該ラスター出力スキャナーからの走査線の開始と終了が、該ターゲットの各々のレッグを通して伝達され、第一と第二の光センサーによって感知されるまで、光受容体ベルトを移動する段階と、
   (c) 第一と第二のセンサーにより感知された信号を比較する段階と、
   (d) 一組のセンサーからの出力信号を一致させるために投影走査線を回転させ、これによりスキュー調整を可能にする段階と、
   を含むラスター出力スキャナー配列方法。

Images