JP3616295B2

JP3616295B2 - Image forming apparatus

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Publication number: JP3616295B2
Application number: JP2000008771A
Authority: JP
Inventors: 慶臣濱野; 亮一中川; 環真柴
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-01-18
Filing date: 2000-01-18
Publication date: 2005-02-02
Anticipated expiration: 2020-01-18
Also published as: JP2001201896A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子写真方式の画像形成によってトナー像を形成する画像形成装置であって、検出センサによるパターン画像の検出結果に基づいて画像形成部の動作状態を設定する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
感光体の表面に光導電作用によって形成された静電潜像をトナー像に顕像化した後に記録媒体上に転写する電子写真方式の画像形成を行う複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置として、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）及びＫ（黒）等の複数色のトナーのそれぞれによってトナー像を形成し、これらのトナー像を記録媒体上に直接又はトナー像担持体を介して重ね合わせることによってカラー画像を形成するようにしたカラー画像形成装置がある。このようなカラー画像形成装置では、記録媒体上における各色のトナー像の転写位置に誤差を生じると、カラー画像の品質が低下する。
【０００３】
そこで、従来のカラー画像形成装置では、特許第２６４２３５１号のように、複数色のトナーのそれぞれを用いて調整用のパターン画像を形成し、形成された各色のパターン画像の互いの位置関係を確認して各色の画像形成タイミングを調整することにより、各色の画像形成位置を一致させるレジスト調整を行うようにしたものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のレジスト調整を行うカラー画像形成装置では、画像品質を向上するためにレジスト調整作業を繰り返し行うと、パターン画像の形成のために多量のトナーが消費され、ランニングコストの高騰を招く問題がある。また、パターン画像の形成位置を検出するセンサを設けたものでは、センサの取付位置に誤差を生じた場合にもパターン画像を確実に検出することができるように、センサが検出可能なサイズよりも大きいサイズのパターン画像を形成するのが一般的であり、レジスト調整によるトナーの浪費が深刻化する。さらに、各色のトナー毎に異なるセンサを備えたものでは、カラー画像の形成に用いる全ての色のトナーがレジスト調整に用いられることになり、レジスト調整においてより多量のトナーが浪費される問題がある。このような問題は、センサによるパターン画像の検出結果に基づいて、トナー濃度調整を行う画像形成装置や単色の画像を形成する際の動作状態を制御する画像形成装置においても同様に生じる。
【０００５】
この発明の目的は、センサによるパターン画像の検出結果に基づいてセンサの取付位置を確認し、確認したセンサの取付位置に合わせた適正な位置に最小のサイズでパターン画像を形成することにより、画像形成部の動作状態の制御のためのレジスト調整又はトナー濃度調整等によるトナーの消費量を減少させてランニングコストの低廉化を図ることができる画像形成装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
【０００７】
(1) 画像形成部によって像担持体上に形成されたパターン画像を光学的に検出する検出センサを備え、検出センサの検出結果に基づいて画像形成部の動作状態を制御する画像形成装置において、
像担持体に、主走査方向に平行な第１パターン画像と、副走査方向の位置を階段状に変位させた主走査方向に平行な複数の線分を含む第２パターン画像と、からなり、前記複数の線分のそれぞれの範囲において該第１パターン画像及び第２パターン画像が何れも主走査方向及び副走査方向について前記検出センサよりも大きい初期パターン画像を形成し、
像担持体に形成された初期パターン画像についての検出センサの検出結果に基づいて、像担持体と検出センサとの位置関係を検出することを特徴とする。
【０００８】
この構成においては、像担持体上に形成されたパターン画像を光学的に検出する検出センサと像担持体との位置関係が、検出センサによる初期パターン画像の検出結果に基づいて確認される。したがって、確認した検出センサとの位置関係に応じた像担持体上の位置に画像形成部の動作状態の制御に用いられるパターン画像を形成することにより、そのパターン画像が検出センサによって正確に検出され、画像形成部の動作状態が正確に制御される。また、画像形成部の動作状態の制御に用いるパターン画像を像担持体上の広い範囲に形成する必要がなく、トナーの消費量が減少する。
【０００９】
（２）前記初期パターン画像が、像担持体の移動方向に直交する方向の複数の位置において互いに異なるタイミングで検出センサに対向する形状を有することを特徴とする。
【００１０】
この構成においては、像担持体の移動方向に直交する方向の複数の位置において、検出センサによる初期パターン画像の検出タイミングが互いに相違する。したがって、検出センサが初期パターン画像を検出したタイミングから、像担持体の移動方向に直交する方向において検出センサが対向する像担持体上の位置が容易に確認される。
【００１１】
（３）前記初期パターン画像が、像担持体の移動方向に直交する方向の複数の位置において互いに異なる時間にわたって検出センサに対向する形状を有することを特徴とする。
【００１２】
この構成においては、像担持体の移動方向に直交する方向の複数の位置において、検出センサによる初期パターン画像の検出時間が互いに相違する。したがって、検出センサが初期パターン画像を連続して検出していた時間から、像担持体の移動方向に直交する方向において検出センサが対向する像担持体上の位置が容易に確認される。
【００１３】
(4) 前記検出センサにより単一のパターン画像を複数回検出し、複数の検出結果のうち最大の検出結果と最小の検出結果とを除く検出結果の平均値を検出センサの検出結果として確定することを特徴とする。
【００１６】
この構成においては、像担持体上に形成されたパターン画像が複数回にわたって検出され、複数の検出結果のうち最大の検出結果と最小の検出結果とを除く検出結果の平均が検出センサによるパターン画像の検出結果として確定される。したがって、検出センサによるパターン画像の検出結果として、他の検出結果と大きく異なる検出結果を除いた安定した値が得られる。
【００１７】
(5) 前記パターン画像が、検出センサの検出信号に基づいて画像形成部による像担持体上への画像形成タイミングを調整するレジスト補正用のパターン画像であることを特徴とする。
【００１８】
この構成においては、検出センサによるパターン画像の検出結果に基づいて像担持体上への画像形成タイミングを調整するレジスト補正が行われる。したがって、検出センサの検出結果に基づいて像担持体上への画像形成タイミングが適正に決定される。
【００１９】
(6) 前記検出センサは、画像形成部によって像担持体上に形成された黒色のパターン画像を光学的に検出する黒色トナー検出センサ、及び、カラーのパターン画像を光学的に検出するカラートナー検出センサであり、
黒色トナー検出センサとカラートナー検出センサとを主走査方向において所定の間隔で一体的に配置し、
黒色トナー検出センサ又はカラートナー検出センサのいずれか一方のセンサについて像担持体に形成された黒色トナー又はカラートナーの初期パターン画像についての検出結果に基づいて像担持体との位置関係を検出するとともに、残る他方のセンサについては前記一方のセンサの検出結果と前記所定の間隔とから像担持体との位置関係を検出することを特徴とする。
【００２０】
この構成においては、黒色トナー検出センサとカラートナー検出センサとが主走査方向において所定の間隔で一体的に配置してユニット化され、黒色トナー検出センサ又はカラートナー検出センサのいずれか一方について初期パターン画像を用いたセンサ位置検出処理によって取付位置の誤差を検出し、残る他方のセンサについては一方のセンサの検出結果とユニット内における両センサの間隔とから取付位置の誤差が算出される。したがって、１回のセンサ位置検出処理を実行するだけで複数の検出センサの取付位置の誤差が求められる。また、検出センサの取付位置の誤差に応じて各画像形成ステーションにおけるトナー濃度調整用のパターン画像の形成位置を変位させることにより、パターン画像を大型化することなく検出センサによってパターン画像が確実に検出される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の実施形態に係るカラー画像形成装置であるディジタルカラー複写機の構成を示す正面断面の略図である。複写機本体１は、上面に原稿台１１及び図外の操作パネルを配置し、内部に画像読取部１１０、画像形成部２１０及び給紙部２１１を設けて構成されている。原稿台１１１の上面には、両面自動原稿送り装置（ＲＡＤＦ：ＲｅｖｅｒｓｉｎｇＡｕｔｏｍａｔｉｃＤｏｃｕｍｅｎｔＦｅｅｄｅｒ）１１２が装着されている。ＲＡＤＦ１１２は、複写機本体１の動作に連動してトレイ上に載置された原稿を１枚ずつ原稿台１１１の上面に給送し、画像読取部１１０による原稿の画像の読取処理が終了した後に原稿台１１１上の原稿を排出トレイに排出する。また、原稿の両面の画像を読み取る両面原稿モード時には、片面の画像の読取が完了した原稿を表裏面を反転して再度原稿台１１１に給送し、画像読取部１１０による両面の画像の読取処理が終了した後に原稿を排出トレイに排出する。なお、ＲＡＤＦ１１２は、原稿台１１１の上面を開閉自在にして支持されており、原稿台１１１の上面に対する原稿の取扱いを手動によって行うことができる。
【００２４】
画像読取部１１０は、原稿台１１１上に載置された原稿の画像を読み取るため、露光ランプ及びミラーを搭載した第１ミラーベース１１３、ミラーを搭載した第２ミラーベース１１４、レンズ１１５及び光電変換素子であるＣＣＤラインセンサ（以下、ＣＣＤという。）１１６を備えている。第１ミラーベース１１３は、透明ガラス体の原稿台１１１の下面に平行に一定速度で往復移動し、露光ランプから照射された光によって原稿台１１１の上面に載置された原稿の画像面を走査する。第２ミラーベース１１４は、原稿台１１１の下面に平行に第１ミラーベース１１３の移動速度の１／２の速度で往復移動し、原稿の画像面からＣＣＤ１１６までの光路長を一定に維持した状態で、露光ランプの光の原稿の画像面における反射光をレンズ１１５に配光する。レンズ１１５は、原稿の画像面における反射光をＣＣＤ１１６の受光面に結像させる。ＣＣＤ１１６は、受光面に結像した光像を順次光電変換した電気信号を出力する。ＣＣＤ１１６は、カラー画像をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色に色分解し、各色について光量に応じた電気信号を出力する３ラインのラインセンサである。ＣＣＤ１１６から出力された電気信号は図外の画像処理部に入力され、Ａ／Ｄ変換処理及び画像処理を施された後に画像データとして画像形成部２１０に供給される。
【００２５】
画像形成部２１０は、駆動ローラ２１４及び従動ローラ２１５に張架された転写搬送ベルト２１６を含む転写搬送ベルト機構２１３の上方に、４つの画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄを配置して構成されている。画像形成部２１０の下方に位置する給紙部２１１は、収納した用紙Ｐを画像形成部２１０の画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄにおける動作に先立って１枚ずつ給紙する。給紙部２１１から給紙された用紙Ｐは、レジストローラ２１２の回転により、画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄの動作に同期したタイミングで画像形成部２１０内に導かれる。転写搬送ベルト機構２１３は、レジストローラ２１２によって給紙された用紙Ｐを、矢印Ｚ方向に回転する転写搬送ベルト２１６の周面に静電吸着させて搬送する。転写搬送ベルト２１６の上面には、画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄが対向しており、用紙Ｐは転写搬送ベルト２１６の周面に静電吸着した状態で搬送される間に画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄからトナー像が転写される。
【００２６】
転写搬送ベルト２１６の上面を矢印Ｚ方向に搬送された用紙Ｐは、剥離器２２９によって転写搬送ベルト２１６の周面から剥離された後、定着装置２１７によって加熱及び加圧され、トナー像が溶融して用紙Ｐの表面に堅牢に定着する。定着装置２１７を通過した用紙Ｐは、ゲート２１８を経由して排紙ローラ２１９によりゲート２１８を経由して排紙トレイ２２０上に排出される。ゲート２１８は、用紙Ｐの両面に画像を形成する両面複写モード時に、表面に画像を形成した用紙Ｐをスイッチバック搬送路２２１に導く。スイッチバック搬送路２２１に導かれた用紙Ｐは、表裏面を反転して再度レジストローラ２１２に搬送され、画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄによって裏面にトナー像を転写された後、定着装置２１７及びゲート２１８を経由して排紙トレイ２２０に排出される。
【００２７】
画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄは、実質的に同一の構成を有している。一例として画像形成ステーションＰａは、感光体ドラム２２２ａ、帯電器２２３ａ、スキャナユニット２２７ａ、現像装置２２４ａ、転写器２２５ａ、及びクリーナ２２６ａを備えている。感光体ドラム２２２ａは、周面の一部を転写搬送ベルト２１６の上面に対向させて矢印Ｆ方向に回転自在に支持されている。帯電器２２３ａは、例えばコロナ放電によって感光体ドラム２２２ａの周面に単一極性の電荷を均一に付与する。スキャナユニット２２７ａは、例えば半導体レーザ素子等の光源（図示せず。）、ポリゴンミラー２４０ａ、ｆθレンズ２４１ａ及びミラー２４２ａ，２４３ａを備えており、画像処理部から供給された画像データによって変調した画像光を感光体ドラム２２２ａの周面に照射する。なお、スキャナユニット２２７ａ〜２２７ｄに代えて、発光ダイオードアレイ及び結像レンズアレイを備えたＬＥＤヘッドを用いてもよい。ＬＥＤヘッドは、レーザビームスキャナユニットに比較して、可動部がないために静粛性に優れているだけでなく、小型に構成することができるために複数の画像形成ステーションを備えたカラー画像形成装置に適している。
【００２８】
スキャナユニット２２７ａからの画像光の照射を受けた感光体ドラム２２２ａの周面には、光導電作用によって静電潜像が形成される。現像装置２２４ａは、この後に感光体ドラム２２２ａの周面にトナーを供給し、感光体ドラム２２２ａの周面に形成された静電潜像をトナー像に顕像化する。転写器２２５ａは、転写搬送ベルト２１６を挟んで感光体ドラム２２２ａの周面に対向する位置に配置されており、コロナ放電等によって感光体ドラム２２２ａの周面に担持されたトナー像を転写搬送ベルト２１６によって搬送中の用紙Ｐの表面に静電気力によって転写する。
【００２９】
以上のように構成された画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄのそれぞれは、黒色、シアン、マゼンタ及びイエローの各色のトナー像を形成する。したがって、スキャナユニット２２７ａ〜２２７ｄのそれぞれには、画像処理部から黒色、シアン、マゼンタ及びイエローの各色の画像データが供給される。また、現像装置２２４ａ〜２２４ｄのそれぞれには、黒色、シアン、マゼンタ及びイエローの各色のトナーが収納されている。これにより、カラー原稿の画像を複写する場合には、感光体ドラム２２２ａ〜２２２ｄのそれぞれの周面に黒色、シアン、マゼンタ及びイエローの各色のトナー像が形成され、転写搬送ベルト２１６の上面に静電吸着して矢印Ｚ方向に搬送される用紙Ｐの表面に順に重ね合わせた状態で転写される。
【００３０】
図２は、上記ディジタルカラー複写機におけるパターン画像検出装置の構成を示す図である。この発明の実施形態に係るディジタルカラー複写機では、複写機本体１に対する電源投入時、及び、所定枚数分の複写作業の終了時毎に、画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄのそれぞれにおいて所定のレジストパターン画像を転写搬送ベルト２１６の表面に直接形成し、レジストパターン画像の検出結果に基づいて各画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄにおける画像形成タイミングを調整するレジスト調整を行い、カラー画像における色ズレの発生を防止するようにしている。このため、複写機本体１内の転写搬送ベルト機構２１３には、転写搬送ベルト２１６の表面に形成されたレジストパターン画像を検出するパターン画像検出装置２３０が備えられている。
【００３１】
パターン画像検出装置２３０は、転写搬送ベルト機構２１３においてローラ２１４及び２１５の間の下側で転写搬送ベルト２１６の周面に対向する検出センサ２３２Ｒ，２３２Ｆ、及び、転写搬送ベルト２１６の背面に当接するローラ２３１ａ，２３１ｂをベース２３５に支持して構成されている。ベース２３５には、転写搬送ベルト機構２１３のフレーム２１３ａから突出したピン２１３ｂ，２１３ｃが嵌入する長孔２３４ａ，２３４ｂが形成されているとともに、下端をフレーム２１３ａに係止したスプリング２３３ａ，２３３ｂの上端が係止されている。
【００３２】
この構成により、ベース２３５は、スプリング２３３ａ，２３３ｂの弾性力により、検出センサ２３２Ｒ，２３２Ｆ及びローラ２３１ａ，２３１ｂとともに、下方に付勢されており、転写搬送ベルト２１６においてパターン画像検出装置２３０に対向する部分はローラ２３１ａ，２３１ｂによって下方に押圧され、ローラ２３１ａとローラ１３１ｂとの間において所定の張力が与えられる。これによって、検出センサ２３２Ｒ，２３２Ｆは、ローラ２３１ａとローラ１３１ｂとの間において弛みのない平面状の転写搬送ベルト２１６に対向する。なお、検出センサ２３２Ｒ，２３２Ｆは、発光素子及び受光素子からなる光学センサであり、発光素子から照射された光の転写搬送ベルト２１６の表面における反射光を受光素子によって受光する。
【００３３】
図３は、上記ディジタル複写機において形成されるパターン画像と検出センサとの関係を示す平面図である。この実施形態に係るディジタル複写機では、複写機本体に電源が投入された時、及び、所定枚数の複写を行った後に、各画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄにおいて図３に示すレジストパターンＰ１，Ｐ２を転写搬送ベルト２１６上に形成し、形成したレジストパターンＰ１，Ｐ２を検出センサ２３２Ｒ，２３２Ｆによって検出した結果に基づいて、画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄのそれぞれについて画像の形成位置を調整するレジスト調整を実施し、用紙上における色ずれを防止する。
【００３４】
レジストパターンＰ１，Ｐ２は、転写搬送ベルト２１６の表面において、転写搬送ベルト２１６の移動方向に直交する方向の両端部近傍の所定領域に順次形成され、各色毎に横線パターンＰ１及び斜線パターンＰ２の２種類のパターンからなる。これを１組の検出センサ２３２Ｒ，２３２Ｆによって読み取る。検出センサ２３２Ｒ，２３２Ｆにおける各受光素子の受光領域の前方にはスリット板が配置されており、検出対象物であるレジストパターンからの反射光以外の光を検出センサ２３２Ｒ，２３２Ｆが検出しないようにすることが考えられる。しかし、図３に示すように、１つの検出センサ２３２Ｒ（２３２Ｆ）によって横線パターンＰ１と斜線パターンＰ２との２種類の形状のレジストパターンを検出する場合には、スリットの形状によっては横線パターンＰ１と斜線パターンＰ２との間で検出センサ２３２Ｒ（２３２Ｆ）の検出レベルが変化し、各レジストパターンの通過を正確に検出することができなくなる可能性がある。
【００３５】
例えば、図４に示すように、転写搬送ベルト２１６と検出センサ２３２Ｒ（２３２Ｆ）との間に配置されたスリット板４００に、検出センサ２３２Ｒ（２３２Ｆ）の受光エリア４００ｂの範囲内に含まれるスリット４００ａが形成されており、このスリット４００ａは長手方向を横線パターンＰ１の長手方向に一致させた矩形形状を呈するものとする。この場合、転写搬送ベルト２１６の移動にともなって、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、横線パターンＰ１及び斜線パターンＰ２が検出センサ２３２Ｒ（２３２Ｆ）の下面を順に通過する。
【００３６】
この時、同図（Ｂ）に示すように、検出センサ２３２Ｒ（２３２Ｆ）の下面を横線パターンＰ１が通過する間には、検出センサ２３２Ｒ（２３２Ｆ）の受光エリア４００ｂは、スリット４００ａの全面において横線パターンＰ１に対向する。これに対して、同図（Ｃ）に示すように、検出センサ２３２Ｒ（２３２Ｆ）の下面を斜線パターンＰ２が通過する間には、検出センサ２３２Ｒ（２３２Ｆ）の受光エリア４００ｂはスリット４００ａの一部において斜線パターンＰ２に対向せず、転写搬送ベルト２１６の表面に対向する。
【００３７】
このため、検出センサ２３２Ｒ（２３２Ｆ）の検出信号は同図（Ｄ）に示すように、横線パターンＰ１の検出信号の出力レベルに比較して、斜線パターンＰ２の検出信号の出力レベルが低くなり、斜線パターンＰ２の通過を正確に検出することができなくなる可能性がある。このような場合に、検出センサ２３２Ｒ（２３２Ｆ）の検出信号の増幅率を横線パターンＰ１と斜線パターンＰ２とで切り換えることも考えられるが、回路構成が複雑化する問題がある。
【００３８】
そこで、この実施形態に係るディジタル複写機では、図５に示すように、スリット板５００におけるスリット５００ａを、横線パターンＰ１の傾きと斜線パターンＰ２の傾きとの略中間の角度を有する菱形形状としている。即ち、スリット５００ａの長手方向（破線Ｌ１）と転写搬送ベルト２１６の搬送方向である副走査方向とのなす角度θ１は、横線パターンＰ１の長手方向と副走査方向とのなす角度が９０°であることから、斜線パターンＰ２の長手方向（破線Ｌ２）と副走査方向とのなす角度をθ２として、
θ１＝θ２＋（９０−θ２）／２
によって決定される。スリット５００ａの形状をこのように設定することにより、図６（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、横線パターンＰ１及び斜線パターンＰ２に対して略同一の出力レベルの検出信号を検出センサ２３２Ｒ（２３２Ｆ）から出力させることができる。
【００３９】
なお、スリット５００ａの形状は、図５及び図６に示した形状に限るものではなく、横線パターンＰ１についての検出センサ２３２Ｒ（２３２Ｆ）の検出信号の出力レベルと斜線パターンＰ２についての検出センサ２３２Ｒ（２３２Ｆ）の検出信号の出力レベルとが略一致するものであれば、他の形状とすることができる。
【００４０】
ここで、各画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄにおけるスキャナユニット２２７ａ〜２２７ｄのレーザ走査光学系には光学歪みがある。この歪は、感光体表面を主走査方向に向かって一定速度（ピッチ）で露光走査させるためのＦθレンズ群における光学的歪、感光体表面を主走査方向に向かって露光する光学系の撓み、傾き等により発生するライン画像の湾曲歪等である。特に、コストダウンのためにプラスチックレンズを採用すると、光学的歪が顕著に現れ、結果として感光体上を露光走査する場合の光学特性に歪を生じる。
【００４１】
そこで、この発明の実施形態に係るディジタル複写機では、転写搬送ベルト２１６における搬送方向に直交する方向（主走査方向）の両端部に各パターン画像を形成する際に、走査光学系における左右の光学的歪特性が略同等の領域にパターン画像を形成するようにしている。また、複数の画像形成ステーションが並列配置されたディジタル複写機においては、各画像形成ステーションのスキャナユニットにおける光学的歪特性が略同等の領域にパターン画像を形成するようにしている。実験の結果、像担持体である転写搬送ベルト２１６上の中心から左右に１１５ｍｍの領域にパターン画像を形成したときが最もレジスト補正の結果が安定していた。
【００４２】
これにより、転写搬送ベルト２１６の両端部において一対のパターン画像が一定の位置関係をもって形成されることになり、転写搬送ベルト２１６上に記録される画像の傾き（スキャナユニットにおける転写搬送ベルトの主走査方向に対するレーザ光の傾き）を確実に補正することができる。また、複数の画像形成ステーションにおいて形成された各画像を転写搬送ベルト２１６上において順次重ね合わせる際のレジスト補正（レーザ走査ユニット単体での感光体主走査方向に対するレーザ走査光の傾きが補正と、各記録部における感光体上に記録再現される画像同士の重なり位置補正）が確実に行われ、各画像が所定の位置関係において正確に重ね合わせられ、カラー画像として忠実に再現される。
【００４３】
上記ディジタル複写機のパターン画像検出装置における検出信号の処理方法を以下に説明する。転写搬送ベルト２１６の表面に対して画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄで各色のレジストパターン画像を形成した後、転写搬送ベルト２１６を回転させてパターン画像検出装置２３０の検出センサ２３２Ｒ（２３２Ｆ）にレジストパターン画像を対向させ、各レジストパターン画像の通過時間を検出する。この処理を複数回繰り返して実行し、複数の検出結果のうち最大の値の検出結果、及び、最小の値の検出結果を除外した残りの検出結果の平均値を検出結果とし、この検出結果を用いて画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄにおける画像形成処理のレジスト補正を行う。このようにして、複数の検出結果における最大値及び最小値を除外した平均値を検出結果とするため、検出結果の精度を向上することができる。
【００４４】
図７は、上記パターン画像検出装置の回路図である。上記パターン画像検出装置２３０において、検出センサ２３２の発光素子２３２ａから照射された光の反射光の受光素子２３２ｂにおける受光信号は、アンプ２３２ｃを介してコンパレータ２３２ｄの反転入力端子に入力される。転写搬送ベルト２１６の表面における反射光量はレジストパターン画像における反射光量よりも大きい。したがって、転写搬送ベルト２１６の表面において反射した光を受光した受光素子２３２ｂは“Ｈ”レベルの受光信号を出力しており、この時の出力電圧を３Ｖとした場合、コンパレータ２３２ｄの非反転入力端子に入力する閾値電圧を２Ｖとすることにより、コンパレータ２３２ｄの出力信号は“Ｌ”レベルとなる。これに対して、レジストパターン画像において反射した光を受光した受光素子２３２ｂは“Ｌ”レベルの受光信号を出力しており、この時の出力電圧を１Ｖとすると、コンパレータ２３２ｄの非反転入力端子に２Ｖの閾値電圧が入力されているため、コンパレータ２３２ｄの出力信号は“Ｈ”レベルとなる。
【００４５】
このように、受光素子２３２ｂの受光信号をコンパレータ２３２ｄの反転入力端子に入力することにより、レジストパターン画像を検出している状態でパターン画像形成装置２３０から“Ｈ”レベルの検出信号が出力され、レジストパターン画像を検出していない状態でパターン画像形成装置２３０から“Ｌ”レベルの検出信号が出力されることになる。
【００４６】
図８は、上記パターン画像検出装置における検出信号の波形図である。この発明の実施形態に係るディジタルカラー複写機では、パターン画像検出装置２３０の検出信号に基づいて、黒色トナーのパターン画像ＰＰａを基準として、シアントナーのパターン画像ＰＰｂ、マゼンタトナーのパターン画像ＰＰｃ及びイエロートナーのパターン画像ＰＰｄのそれぞれとの間の距離を測定し、この測定結果に基づいて各画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄにおける画像形成タイミングを調整するレジスト補正を行う。
【００４７】
図８（Ａ）は、画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄにおける画像形成タイミングが適正である場合のパターン画像検出装置２３０の検出信号の波形図である。この場合に、パターン画像ＰＰａのセンタ位置Ｃｋは、検出信号の立ち上がりタイミングＫＴ１と立ち下がりタイミングＫＴ２とから、
Ｃｋ＝（ＫＴ１＋ＫＴ２）／２
によって求まる。同様に、パターン画像ＰＰｂ〜ＰＰｄのそれぞれのセンタ位置Ｃｃ，Ｃｍ，Ｃｙは、
Ｃｃ＝（ＣＴ１＋ＣＴ２）／２
Ｃｍ＝（ＭＴ１＋ＭＴ２）／２
Ｃｙ＝（ＹＴ１＋ＹＴ２）／２
によって求まる。このようにして求めたパターン画像ＰＰａ〜ＰＰｄの各センタ位置を用いて、パターン画像ＰＰａからパターン画像ＰＰｂ〜ＰＰｄのそれぞれとの間の基準距離ΔＴ１〜ΔＴ３は、
ΔＴ１＝｛（ＫＴ１＋ＫＴ２）／２｝−｛（ＣＴ１＋ＣＴ２）／２｝
ΔＴ２＝｛（ＫＴ１＋ＫＴ２）／２｝−｛（ＭＴ１＋ＭＴ２）／２｝
ΔＴ３＝｛（ＫＴ１＋ＫＴ２）／２｝−｛（ＹＴ１＋ＹＴ２）／２｝
によって求まる。
【００４８】
図８（Ｂ）は、画像形成ステーションＰａにおける画像形成タイミングに比較して画像形成ステーションＰｂ〜Ｐｄにおける画像形成タイミングに誤差を生じている場合におけるパターン画像検出装置２３０の出力信号の波形図である。この場合における黒色トナーのパターン画像ＰＰａと他のパターン画像ＰＰｂ〜ＰＰｄとの間の距離ΔＴ１′〜ΔＴ３′も上記と同様に、
ΔＴ１′＝｛（ＫＴ１′＋ＫＴ２′）／２｝−｛（ＣＴ１′＋ＣＴ２′）／２｝
ΔＴ２′＝｛（ＫＴ１′＋ＫＴ２′）／２｝−｛（ＭＴ１′＋ＭＴ２′）／２｝
ΔＴ３′＝｛（ＫＴ１′＋ＫＴ２′）／２｝−｛（ＹＴ１′＋ＹＴ２′）／２｝
によって求まる。
【００４９】
したがって、画像形成ステーションＰｂ〜Ｐｄにおけるレジスト補正量Ａ１〜Ａ３は、
Ａ１＝ΔＴ１−ΔＴ１′
Ａ２＝ΔＴ２−ΔＴ２′
Ａ３＝ΔＴ３−ΔＴ３′
となる。このレジスト補正量Ａ１〜Ａ３が、正の値である場合には画像形成ステーションＰａにおける画像形成タイミングに対して画像形成ステーションＰｂ〜Ｐｄにおける画像形成タイミングが早く、負の値である場合には画像形成ステーションＰａにおける画像形成タイミングに対して画像形成ステーションＰｂ〜Ｐｄにおける画像形成タイミングが遅いことを意味する。前述のように、上記のレジスト補正量を算出する処理を複数回実行し、最大値及び最小値を除外する等により所定のレベル範囲にある複数の算出結果の平均をレジスト補正量として確定する。
【００５０】
このように、転写搬送ベルト２１６上に形成したパターン画像ＰＰａ〜ＰＰｄを複数回にわたって検出し、複数の検出結果のうち最大の検出結果と最小の検出結果とを除く検出結果の平均を検出センサによるパターン画像ＰＰａ〜ＰＰｄの検出結果として確定することにより、他の検出結果と大きく異なる検出結果を除外して、常に所定レベルの範囲に含まれる安定した検出結果を得ることができる。
【００５１】
なお、このような効果は、画像形成処理におけるレジスト調整用のパターン画像の検出センサの検出値に限らず、検出センサを用いて検出対象を検出する信号処理装置に一般的に適用することができる。
【００５２】
上記のようにして、転写搬送ベルト２１６上に形成されたパターン画像の検出結果に基づいて、各画像形成ステーションにおける画像形成タイミングを調整する場合、各画像形成ステーションにおいて形成されたパターン画像を検出センサによって正確に検出する必要があり、このためには、転写搬送ベルト上において検出センサが対向する位置にパターン画像を形成しなければならない。ところが、転写搬送ベルト上において検出センサが対向する位置は、検出センサの組立時及び取付時の誤差によって変動する。この変動範囲を考慮してパターン画像の寸法を決定することとすると、パターン画像の面積が大型化し、通常の画像形成処理において形成する画像ではないレジスト調整用のパターン画像のために多量のトナーが浪費されることになってランニングコストの高騰を招く。
【００５３】
そこで、この発明では、初期パターン画像を用いて像担持体と検出センサとの位置関係を検出するセンサ位置検出処理を実行し、検出した位置関係に基づいて像担持体において検出センサが対向する部分にレジスト調整用のパターン画像を形成することにより、パターン画像の面積を大きくする必要をなくしてトナーの浪費を防止するようにしている。
【００５４】
図９は、上記ディジタル複写機における像担持体と検出センサとの位置関係を検出するセンサ位置検出処理時の処理手順を示すフローチャートである。また、図１０は同センサ位置検出処理時に像担持体上に形成される初期パターン画像を示す図であり、図１１は同センサ位置検出処理時における初期パターン画像の検出タイミングの算出方法を示す図である。
【００５５】
図９に示すセンサ位置検出処理では、先ず、像担持体である転写搬送ベルト２１６の表面に図１０に示す初期パターン画像ＩＰＰを形成する（１００１）。この初期パターン画像ＩＰＰは、転写搬送ベルト２１６の移動方向に直交する方向である主走査方向に平行な直線状の第１パターン画像ＩＰＰ１と、転写搬送ベルト２１６の移動方向である副走査方向の位置を階段状に変位させた第２パターン画像ＩＰＰ２と、からなり、転写搬送ベルト２１６の移動方向において第２パターン画像ＩＰＰ２の上流側に第１パターン画像ＩＰＰ１が位置している。したがって、転写搬送ベルト２１６の上面に対向する位置に固定された検出センサ２３２は、第１パターン画像ＩＰＰ１に対向した後に、第２パターン画像ＩＰＰ２に対向する。
【００５６】
次いで、検出センサ２３２による初期パターン画像ＩＰＰの読取を行う（１００２）。上述のように、検出センサ２３２は第１パターン画像ＩＰＰ１及び第２パターン画像ＩＰＰ２の順に対向し、第１パターン画像ＩＰＰ１を読み取った後に第２パターン画像ＩＰＰ２を読み取る。第１パターン画像ＩＰＰ１は転写搬送ベルト２１６の移動方向に直交する方向に直線状に形成されているため、主走査方向における検出センサ２３２の取付位置に誤差を生じても、検出センサ２３２が第１パターン画像ＩＰＰ１に対向するタイミングは一定である。これに対して、第２パターン画像ＩＰＰ２は転写搬送ベルト２１６の移動方向の位置を階段状に変位させて形成されているため、主走査方向における検出センサ２３２の取付位置に応じて、検出センサ２３２が第２パターン画像ＩＰＰ２に対向するタイミングが変化する。したがって、検出センサ２３２が第１パターン画像ＩＰＰ１を読み取ったタイミングから第２パターン画像ＩＰＰ２を読み取るタイミングまでの時間から、主走査方向における検出センサ２３２の位置を検出することができる。
【００５７】
そこで、初期パターン画像ＩＰＰを形成した転写搬送ベルト２１６を移動させた状態における検出センサ２３２の検出信号の波形を所定の閾値と比較し、図１１に示すように、検出センサ２３２が第１パターン画像ＩＰＰ１に対向したタイミングＴ１、第１パターン画像ＩＰＰ１に対向しなくなったタイミングＴ２、第２パターン画像ＩＰＰ２に対向したタイミングＴ３及び第２パターン画像ＩＰＰ２に対向しなくなったタイミングＴ４を測定し、測定したタイミングＴ１〜Ｔ４を用いて、
Ｔｓ＝（Ｔ３＋Ｔ４）／２−（Ｔ１＋Ｔ２）／２・・・式１
によって検出時間Ｔｓ（ｍｓ）を算出する（１００３）。
【００５８】
このようにして算出した検出時間Ｔｓ（ｍｓ）を、
Ｌｓ＝（Ｔｓ×ＰＳ−Ｌａ）／Ｌｄ・・・式２
によって検出センサ２３２の取付位置の誤差距離Ｌｓ（ｍｍ）に換算する（１００４）。ここで、ＰＳは転写搬送ベルト２１６の周面の移動速度であるプロセススピード（ｍｍ／ｍｓ）であり、Ｌａは検出センサ２３２の適正な取付位置における第１パターン画像ＩＰＰ１の中心位置と第２パターン画像ＩＰＰ２の中心位置との距離（ｍｍ）であり、Ｌｄは第２パターン画像ＩＰＰ２の副走査方向の変位量（ｍｍ）である。
【００５９】
上記１００１〜１００４の処理を所定回数繰り返し実行し（１００５→１００１）、得られた複数の誤差距離Ｌｓの平均値を算出することにより（１００６）、誤差距離Ｌｓの測定精度を向上することができる。但し、１００５，１００６の処理は省略することもできる。また、１００１〜１００３の処理を所定回数繰り返し実行し、得られた複数の検出時間Ｔｓの平均値を上記式２に代入することによっても誤差距離Ｌｓの測定精度を向上することができる。
【００６０】
以上の処理によって得られた誤差距離Ｌｓに基づいて、以後のレジスト調整時におけるパターン画像の主走査方向の形成位置を修正することにより、レジスト調整用のパターン画像を検出センサ２３２によって確実に検出することができる。即ち、レジスト調整時に画像形成ステーションＰ１〜Ｐ４におけるパターン画像の形成位置を誤差距離Ｌｓだけ主走査方向に変位させることにより、転写搬送ベルト２１６上において検出センサ２３２が対向する位置にレジスト調整用のパターン画像を形成することができる。
【００６１】
図１２は上記センサ位置検出処理時に形成される別の初期パターン画像の形状を示す図であり、図１３はこの別の初期パターン画像による検出タイミングの算出方法を示す図である。図１２に示す初期パターン画像ＩＰＰ′は、副走査方向の上流側の端部を構成する主走査方向に平行な直線と、転写搬送ベルト２１６の副走査方向に平行な側面と、主走査方向の位置に応じて副走査方向の位置が階段状に変位した折れ線と、によって包囲される略三角形形状を呈している。即ち、この初期パターン画像ＩＰＰ′は、主走査方向の位置に応じて副走査方向の長さが変化する形状にされている。
【００６２】
この初期パターン画像ＩＰＰ′を用いて検出センサ２３２の取付位置の誤差を検出する場合には、図１３に示すように、検出センサ２３２が初期パターン画像ＩＰＰに対向したタイミングＴ１１、及び、初期パターン画像ＩＰＰ′に対向しなくなったタイミングＴ１２を用いて、
Ｔｓ＝Ｔ１２−Ｔ１１
によって検出時間Ｔｓ（ｍｓ）を算出し、算出した検出時間Ｔｓを上記式２に代入して誤差距離Ｌｓに換算する。なお、初期パターン画像ＩＰＰ′の形成、検出センサ２３２による初期パターン画像ＩＰＰ′の読取、検出時間Ｔｓの算出、及び、誤差距離Ｌｓへの換算を所定回数繰り返して実行することにより、検出センサ２３２の位置の検出精度を向上することができる。また、検出時間Ｔｓは、タイミングＴ１１からタイミングＴ１２までの時間を直接計時することによって測定することもできる。このように、図１２に示した形状の初期パターン画像ＩＰＰ′を用いることにより、センサ位置検出処理時の演算処理を簡略化することができる。
【００６３】
以上、レジスト調整用のパターン画像を検出する検出センサについてセンサ位置検出処理の内容を説明したが、同様の処理によってトナー濃度調整用の検出センサについても主走査方向の取付位置の誤差を検出し、この検出結果に基づいて以後のトナー濃度調整用のパターン画像の形成位置を変位させることにより、パターン画像の大型化を不要にしてトナーの浪費を防止することができる。
【００６４】
なお、黒色のトナーの濃度を検出する黒色トナー検出センサと、イエロー、マゼンタ及びシアンのカラートナーの濃度を検出するカラートナー検出センサと、を備えた画像形成装置において、黒色トナー検出センサ及びカラートナー検出センサのそれぞれについて、センサ位置検出処理用の初期パターン画像を形成することとすると、センサ位置検出処理時に多量のトナーが浪費されるとともに、演算処理が煩雑化する。
【００６５】
そこで、図１４に示すように、黒色トナー検出センサ２３２ｋとカラートナー検出センサ２３２ｃとを主走査方向において所定の間隔Ｓｄで一体的に配置してユニット化することにより、黒色トナー検出センサ２３２ｋ又はカラートナー検出センサ２３２ｃのいずれか一方について初期パターン画像ＩＰＰを用いたセンサ位置検出処理によって取付位置の誤差を検出し、残る他方のセンサについては一方のセンサの検出結果とユニット内における両センサの間隔Ｓｄとから取付位置の誤差を算出するようにしてもよい。これによって、１回のセンサ位置検出処理を実行するだけで複数の検出センサの取付位置の誤差を求めることができる。また、検出センサの取付位置の誤差に応じて各画像形成ステーションにおけるトナー濃度調整用のパターン画像ＰＰａ〜ＰＰｄの形成位置を変位させることにより、パターン画像ＰＰａ〜ＰＰｄを大型化することなく検出センサ２３２ｋ，２３２ｃによってパターン画像ＰＰａ〜ＰＰｄを確実に検出させることができ、トナー濃度を的確に調整することができる。
【００６６】
なお、以上の構成は、カラー画像形成装置のみならず、センサによるパターン画像の検出結果に基づいて動作状態を制御する画像形成装置に一般的に適用することができる。
【００６７】
【発明の効果】
この発明によれば、以下の効果を奏することができる。
【００６８】
（１）像担持体上に形成したパターン画像を光学的に検出する検出センサの像担持体との位置関係を、検出センサによる初期パターン画像の検出結果に基づいて確認することにより、確認した検出センサとの位置関係に応じた像担持体上の位置に画像形成部の動作状態の制御に用いられるパターン画像を形成することにより、そのパターン画像を検出センサによって正確に検出することができ、画像形成部の動作状態を正確に制御することができる。また、画像形成部の動作状態の制御に用いるパターン画像を像担持体上の広い範囲に形成する必要がなく、トナーの浪費を防止してランニングコストを低廉化できる。
【００６９】
（２）像担持体の移動方向に直交する方向の複数の位置において、検出センサによる初期パターン画像の検出タイミングを互いに異ならせることにより、検出センサが初期パターン画像を検出したタイミングに基づいて、像担持体の移動方向に直交する方向において検出センサが対向する像担持体上の位置を容易に確認することができる。
【００７０】
（３）像担持体の移動方向に直交する方向の複数の位置において、検出センサによる初期パターン画像の検出時間を互いに異ならせることにより、検出センサが初期パターン画像を検出した時間に基づいて、像担持体の移動方向に直交する方向において検出センサか対向する像担持体上の位置を容易に確認することができる。
【００７２】
(4) 像担持体上に形成されたパターン画像を複数回にわたって検出し、複数の検出結果のうち最大の検出結果と最小の検出結果とを除く検出結果の平均を検出センサによるパターン画像の検出結果として確定することにより、検出センサによるパターン画像の検出結果として、他の検出結果と大きく異なる検出結果を除いた安定した値を得ることができる。
【００７３】
(5) 検出センサによるパターン画像の検出結果に基づいて像担持体上への画像形成タイミングを調整するレジスト補正を行うことにより、検出センサの検出結果に基づいて像担持体上への画像形成タイミングを適正に決定することができる。
【００７４】
(6) 黒色トナー検出センサとカラートナー検出センサとを主走査方向において所定の間隔で一体的に配置してユニット化することにより、黒色トナー検出センサ又はカラートナー検出センサのいずれか一方について初期パターン画像を用いたセンサ位置検出処理によって取付位置の誤差を検出し、残る他方のセンサについては一方のセンサの検出結果とユニット内における両センサの間隔Ｓｄとから取付位置の誤差を算出することができる。これによって、１回のセンサ位置検出処理を実行するだけで複数の検出センサの取付位置の誤差を求めることができる。また、検出センサの取付位置の誤差に応じて各画像形成ステーションにおけるトナー濃度調整用のパターン画像の形成位置を変位させることにより、パターン画像を大型化することなく検出センサによってパターン画像を確実に検出させることができ、トナー濃度を的確に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態に係るカラー画像形成装置であるディジタルカラー複写機の構成を示す正面断面の略図である。
【図２】上記ディジタルカラー複写機におけるパターン画像検出装置の構成を示す図である。
【図３】上記ディジタル複写機において形成されるパターン画像と検出センサとの関係を示す平面図である。
【図４】従来のディジタル複写機における検出センサによるパターン画像の検出状態を説明する図である。
【図５】この発明の実施形態に係るディジタル複写機の検出センサのスリット孔の形状を示す図である。
【図６】上記ディジタル複写機における検出センサによるパターン画像の検出状態を説明する図である。
【図７】上記ディジタル複写機に適用されるパターン画像検出装置の回路図である。
【図８】上記パターン画像検出装置における検出信号の波形図である。
【図９】上記ディジタル複写機における像担持体と検出センサとの位置関係を検出するセンサ位置検出処理時の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】同センサ位置検出処理時に像担持体上に形成される初期パターン画像を示す図である。
【図１１】同センサ位置検出処理時における初期パターン画像の検出タイミングの算出方法を示す図である。
【図１２】上記初期パターン画像の別の形状を示す図である。
【図１３】上記別の形状の初期パターン画像の検出タイミングの算出方法を示す図である。
【図１４】この発明の別の実施形態に係る検出センサとパターン画像との関係を示す図である。
【符号の説明】
１−ディジタル複写機（カラー画像形成装置）
２１６−転写搬送ベルト（像担持体）
２３０−パターン画像検出装置
２３２，２３２Ｆ，２３２Ｒ，２３２ｋ，２３２ｃ−検出センサ
ＰＰａ〜ＰＰｄ−パターン画像
ＩＰＰ，ＩＰＰ′−初期パターン画像[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus that forms a toner image by electrophotographic image formation, and sets an operation state of an image forming unit based on a detection result of a pattern image by a detection sensor.In placeRelated.
[0002]
[Prior art]
As an image forming apparatus such as a copying machine or a laser printer for performing electrophotographic image formation in which an electrostatic latent image formed on the surface of a photoconductor is visualized as a toner image and then transferred onto a recording medium. , Y (yellow), M (magenta), C (cyan), K (black), and the like, a toner image is formed with each of the toners, and these toner images are formed directly on the recording medium or on the toner image carrier. There is a color image forming apparatus in which a color image is formed by superimposing them through the two. In such a color image forming apparatus, if an error occurs in the transfer position of each color toner image on the recording medium, the quality of the color image is deteriorated.
[0003]
Therefore, in a conventional color image forming apparatus, as in Japanese Patent No. 2642351, a pattern image for adjustment is formed using each of a plurality of colors of toner, and the positional relationship between the formed pattern images of each color is confirmed. Then, there is a technique in which registration adjustment is performed so that the image forming positions of the respective colors coincide with each other by adjusting the image forming timing of the respective colors.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a conventional color image forming apparatus that performs resist adjustment, if the resist adjustment operation is repeated in order to improve the image quality, a large amount of toner is consumed to form a pattern image, resulting in an increase in running cost. There is. Also, in the case where a sensor for detecting the formation position of the pattern image is provided, the size of the sensor is larger than the size that the sensor can detect so that the pattern image can be reliably detected even if an error occurs in the sensor mounting position. In general, a pattern image having a large size is formed, and waste of toner due to resist adjustment becomes serious. Furthermore, in the case of providing a different sensor for each color toner, all color toners used for forming a color image are used for resist adjustment, and there is a problem that a larger amount of toner is wasted in resist adjustment. . Such a problem also occurs in an image forming apparatus that performs toner density adjustment and an image forming apparatus that controls an operation state when forming a monochrome image based on the detection result of a pattern image by a sensor.
[0005]
The object of the present invention is to confirm the sensor mounting position based on the detection result of the pattern image by the sensor, and form a pattern image with a minimum size at an appropriate position according to the confirmed sensor mounting position. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of reducing the running cost by reducing the amount of toner consumed by adjusting the registration or toner density for controlling the operation state of the forming unit.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has the following configuration as means for solving the above problems.
[0007]
(1) In an image forming apparatus that includes a detection sensor that optically detects a pattern image formed on an image carrier by an image forming unit, and that controls an operation state of the image forming unit based on a detection result of the detection sensor.
The image carrier is composed of a first pattern image parallel to the main scanning direction and a second pattern image including a plurality of line segments parallel to the main scanning direction with the position in the sub-scanning direction displaced stepwise. In each range of the plurality of line segments, the first pattern image and the second pattern image both form an initial pattern image larger than the detection sensor in the main scanning direction and the sub-scanning direction,
The positional relationship between the image carrier and the detection sensor is detected based on the detection result of the detection sensor for the initial pattern image formed on the image carrier.
[0008]
In this configuration, the positional relationship between the detection sensor for optically detecting the pattern image formed on the image carrier and the image carrier is confirmed based on the detection result of the initial pattern image by the detection sensor. Therefore, by forming a pattern image used for controlling the operation state of the image forming unit at a position on the image carrier according to the positional relationship with the confirmed detection sensor, the pattern image is accurately detected by the detection sensor. The operation state of the image forming unit is accurately controlled. Further, it is not necessary to form a pattern image used for controlling the operation state of the image forming unit in a wide range on the image carrier, and the toner consumption is reduced.
[0009]
(2) The initial pattern image has a shape facing the detection sensor at different timings at a plurality of positions in a direction orthogonal to the moving direction of the image carrier.
[0010]
In this configuration, the detection timing of the initial pattern image by the detection sensor is different from each other at a plurality of positions in a direction orthogonal to the moving direction of the image carrier. Therefore, from the timing when the detection sensor detects the initial pattern image, the position on the image carrier facing the detection sensor in the direction orthogonal to the moving direction of the image carrier is easily confirmed.
[0011]
(3) The initial pattern image has a shape facing the detection sensor at different positions at a plurality of positions in a direction orthogonal to the moving direction of the image carrier.
[0012]
In this configuration, the detection times of the initial pattern images by the detection sensors are different from each other at a plurality of positions in a direction orthogonal to the moving direction of the image carrier. Therefore, the position on the image carrier facing the detection sensor in the direction orthogonal to the moving direction of the image carrier can be easily confirmed from the time when the detection sensor has continuously detected the initial pattern image.
[0013]
(4) A single pattern image is detected multiple times by the detection sensor, and a plurality of detection results are detected.Exclude the maximum detection result and the minimum detection resultAn average value of detection results is determined as a detection result of the detection sensor.
[0016]
In this configuration, the pattern image formed on the image carrier is detected a plurality of times, and the average of the detection results excluding the maximum detection result and the minimum detection result among the plurality of detection results is the pattern image by the detection sensor. As a result of detection. Therefore, a stable value excluding detection results greatly different from other detection results can be obtained as the detection result of the pattern image by the detection sensor.
[0017]
(FiveThe pattern image is a pattern image for resist correction that adjusts the image formation timing on the image carrier by the image forming unit based on the detection signal of the detection sensor.
[0018]
In this configuration, registration correction is performed to adjust the image formation timing on the image carrier based on the detection result of the pattern image by the detection sensor. Therefore, the image formation timing on the image carrier is appropriately determined based on the detection result of the detection sensor.
[0019]
(6)The detection sensor is a black toner detection sensor that optically detects a black pattern image formed on an image carrier by an image forming unit, and a color toner detection sensor that optically detects a color pattern image. ,
The black toner detection sensor and the color toner detection sensor are integrally arranged at a predetermined interval in the main scanning direction,
While detecting either the black toner detection sensor or the color toner detection sensor based on the detection result of the initial pattern image of the black toner or color toner formed on the image carrier, the positional relationship with the image carrier is detected. The remaining other sensor detects the positional relationship with the image carrier from the detection result of the one sensor and the predetermined interval.It is characterized by that.
[0020]
In this configuration,A sensor in which a black toner detection sensor and a color toner detection sensor are integrally arranged at a predetermined interval in the main scanning direction as a unit, and an initial pattern image is used for either the black toner detection sensor or the color toner detection sensor An error in the mounting position is detected by the position detection process, and the error in the mounting position is calculated from the detection result of one sensor and the interval between the two sensors in the unit for the other remaining sensor. Therefore, an error in the mounting positions of a plurality of detection sensors can be obtained only by executing one sensor position detection process. In addition, the pattern image can be reliably detected by the detection sensor without increasing the size of the pattern image by displacing the formation position of the pattern image for toner density adjustment at each image forming station in accordance with the error in the mounting position of the detection sensor. Is done.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic front sectional view showing the configuration of a digital color copying machine which is a color image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. The copying machine main body 1 includes a document table 11 and an operation panel (not shown) on the upper surface, and an image reading unit 110, an image forming unit 210, and a paper feeding unit 211. A double-sided automatic document feeder (RADF: Reversing Automatic Document Feeder) 112 is mounted on the upper surface of the document table 111. The RADF 112 feeds the originals placed on the tray one by one to the upper surface of the original table 111 in conjunction with the operation of the copying machine main body 1, and after the image reading process by the image reading unit 110 is completed. The document on the document table 111 is discharged to a discharge tray. Also, in the double-sided document mode for reading both-side images of the document, the document whose one-sided image has been read is reversed and fed to the document table 111 again, and the image reading unit 110 reads both-side images. After completion of, the document is discharged to the discharge tray. The RADF 112 is supported so that the upper surface of the document table 111 can be freely opened and closed, and the document can be handled manually with respect to the upper surface of the document table 111.
[0024]
The image reading unit 110 reads an image of a document placed on the document table 111, a first mirror base 113 equipped with an exposure lamp and a mirror, a second mirror base 114 equipped with a mirror, a lens 115, and a photoelectric conversion. A CCD line sensor (hereinafter referred to as CCD) 116 as an element is provided. The first mirror base 113 reciprocates at a constant speed in parallel with the lower surface of the transparent glass original platen 111, and scans the image surface of the original placed on the upper surface of the original platen 111 with light emitted from the exposure lamp. To do. The second mirror base 114 is reciprocated at a speed that is half the moving speed of the first mirror base 113 in parallel with the lower surface of the document table 111, and the optical path length from the image surface of the document to the CCD 116 is maintained constant. Thus, the reflected light of the exposure lamp light on the image surface of the original is distributed to the lens 115. The lens 115 forms an image of the reflected light on the image surface of the document on the light receiving surface of the CCD 116. The CCD 116 outputs an electrical signal obtained by sequentially photoelectrically converting a light image formed on the light receiving surface. The CCD 116 is a three-line line sensor that separates a color image into three primary colors R (red), G (green), and B (blue) and outputs an electrical signal corresponding to the amount of light for each color. The electrical signal output from the CCD 116 is input to an image processing unit (not shown), and after A / D conversion processing and image processing are performed, is supplied to the image forming unit 210 as image data.
[0025]
The image forming unit 210 is configured by arranging four image forming stations Pa to Pd above a transfer conveyance belt mechanism 213 including a transfer conveyance belt 216 stretched between a driving roller 214 and a driven roller 215. The paper feeding unit 211 located below the image forming unit 210 feeds the stored paper P one by one prior to the operation of the image forming unit 210 at the image forming stations Pa to Pd. The sheet P fed from the sheet feeding unit 211 is guided into the image forming unit 210 at a timing synchronized with the operation of the image forming stations Pa to Pd by the rotation of the registration roller 212. The transfer / conveyance belt mechanism 213 conveys the paper P fed by the registration rollers 212 by electrostatically adsorbing it onto the peripheral surface of the transfer / conveyance belt 216 rotating in the arrow Z direction. The image forming stations Pa to Pd are opposed to the upper surface of the transfer conveyance belt 216, and the sheet P is conveyed from the image formation stations Pa to Pd while being electrostatically attracted to the peripheral surface of the transfer conveyance belt 216. The toner image is transferred.
[0026]
The sheet P conveyed on the upper surface of the transfer conveyance belt 216 in the direction of the arrow Z is peeled off from the peripheral surface of the transfer conveyance belt 216 by the peeling device 229 and then heated and pressed by the fixing device 217 to melt the toner image. And firmly fixed on the surface of the paper P. The paper P that has passed through the fixing device 217 is discharged onto the paper discharge tray 220 via the gate 218 by the paper discharge roller 219 via the gate 218. The gate 218 guides the paper P on which the image is formed on the front surface to the switchback conveyance path 221 in the double-sided copying mode in which images are formed on both sides of the paper P. The sheet P guided to the switchback conveyance path 221 is reversed and conveyed to the registration roller 212 again, and the toner image is transferred to the back surface by the image forming stations Pa to Pd, and then the fixing device 217 and the gate 218. Is discharged to the paper discharge tray 220.
[0027]
The image forming stations Pa to Pd have substantially the same configuration. As an example, the image forming station Pa includes a photosensitive drum 222a, a charger 223a, a scanner unit 227a, a developing device 224a, a transfer device 225a, and a cleaner 226a. The photosensitive drum 222a is supported so as to be rotatable in the direction of arrow F with a part of the circumferential surface thereof facing the upper surface of the transfer conveyance belt 216. The charger 223a uniformly applies a single polarity charge to the peripheral surface of the photosensitive drum 222a by, for example, corona discharge. The scanner unit 227a includes, for example, a light source (not shown) such as a semiconductor laser element, a polygon mirror 240a, an fθ lens 241a, and mirrors 242a and 243a, and image light modulated by image data supplied from the image processing unit. Is applied to the peripheral surface of the photosensitive drum 222a. In place of the scanner units 227a to 227d, an LED head including a light emitting diode array and an imaging lens array may be used. Compared to the laser beam scanner unit, the LED head is not only excellent in quietness because it has no moving parts, but also can be configured in a small size, so that a color image forming apparatus having a plurality of image forming stations Suitable for
[0028]
An electrostatic latent image is formed on the peripheral surface of the photosensitive drum 222a that has been irradiated with the image light from the scanner unit 227a by photoconductive action. Thereafter, the developing device 224a supplies toner to the peripheral surface of the photosensitive drum 222a, and visualizes the electrostatic latent image formed on the peripheral surface of the photosensitive drum 222a into a toner image. The transfer device 225a is disposed at a position facing the circumferential surface of the photosensitive drum 222a with the transfer conveyance belt 216 interposed therebetween, and transfers a toner image carried on the circumferential surface of the photosensitive drum 222a by corona discharge or the like. By 216, the image is transferred to the surface of the sheet P being conveyed by electrostatic force.
[0029]
Each of the image forming stations Pa to Pd configured as described above forms toner images of each color of black, cyan, magenta, and yellow. Therefore, each of the scanner units 227a to 227d is supplied with image data of black, cyan, magenta, and yellow from the image processing unit. In addition, each of the developing devices 224a to 224d stores toner of each color of black, cyan, magenta, and yellow. As a result, when copying an image of a color document, toner images of black, cyan, magenta, and yellow are formed on the peripheral surfaces of the photosensitive drums 222 a to 222 d, and static images are formed on the upper surface of the transfer conveyance belt 216. The toner image is transferred while being superposed on the surface of the paper P which is electroadsorbed and conveyed in the arrow Z direction.
[0030]
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the pattern image detection apparatus in the digital color copying machine. In the digital color copying machine according to the embodiment of the present invention, a predetermined resist pattern image is generated at each of the image forming stations Pa to Pd at the time of turning on the power of the copying machine main body 1 and at the end of the copying operation for a predetermined number of sheets. Is directly formed on the surface of the transfer conveyance belt 216, and registration adjustment is performed to adjust the image formation timing in each of the image forming stations Pa to Pd based on the detection result of the resist pattern image, thereby preventing occurrence of color misregistration in the color image. I am doing so. For this reason, the transfer conveyance belt mechanism 213 in the copying machine main body 1 is provided with a pattern image detection device 230 that detects a resist pattern image formed on the surface of the transfer conveyance belt 216.
[0031]
The pattern image detection device 230 contacts the detection sensors 232R and 232F facing the circumferential surface of the transfer conveyance belt 216 below the rollers 214 and 215 in the transfer conveyance belt mechanism 213, and the back surface of the transfer conveyance belt 216. The rollers 231a and 231b are configured to be supported by a base 235. The base 235 has elongated holes 234a and 234b into which pins 213b and 213c protruding from the frame 213a of the transfer / conveyance belt mechanism 213 are fitted, and upper ends of springs 233a and 233b whose lower ends are locked to the frame 213a. It is locked.
[0032]
With this configuration, the base 235 is urged downward together with the detection sensors 232R and 232F and the rollers 231a and 231b by the elastic force of the springs 233a and 233b, and faces the pattern image detection device 230 at the transfer conveyance belt 216. The portion is pressed downward by the rollers 231a and 231b, and a predetermined tension is applied between the rollers 231a and 131b. As a result, the detection sensors 232R and 232F face the flat transfer / conveying belt 216 that is not slack between the rollers 231a and 131b. The detection sensors 232R and 232F are optical sensors including a light emitting element and a light receiving element, and the light reflected from the surface of the transfer conveyance belt 216 of the light emitted from the light emitting element is received by the light receiving element.
[0033]
FIG. 3 is a plan view showing the relationship between the pattern image formed in the digital copying machine and the detection sensor. In the digital copying machine according to this embodiment, when power is supplied to the copying machine main body and after a predetermined number of copies, the resist patterns P1 and P2 shown in FIG. Based on the result of detecting the formed resist patterns P1 and P2 by the detection sensors 232R and 232F formed on the transfer conveyance belt 216, the resist adjustment for adjusting the image forming position is performed for each of the image forming stations Pa to Pd. And color misregistration on the paper is prevented.
[0034]
The resist patterns P1 and P2 are sequentially formed on a surface of the transfer / conveying belt 216 in a predetermined region near both ends in a direction orthogonal to the moving direction of the transfer / conveying belt 216, and the horizontal line pattern P1 and the oblique line pattern P2 for each color. It consists of various patterns. This is read by a pair of detection sensors 232R and 232F. A slit plate is disposed in front of the light receiving area of each light receiving element in the detection sensors 232R and 232F so that the detection sensors 232R and 232F do not detect light other than the reflected light from the resist pattern that is the detection target. It is possible. However, as shown in FIG. 3, when detecting two types of resist patterns, that is, the horizontal line pattern P1 and the oblique line pattern P2 by one detection sensor 232R (232F), depending on the shape of the slit, Detection by the detection sensor 232R (232F) with respect to the oblique line pattern P2LesThere is a possibility that the bell changes and the passage of each resist pattern cannot be accurately detected.
[0035]
For example, as shown in FIG. 4, the slit plate 400 disposed between the transfer conveyance belt 216 and the detection sensor 232R (232F) includes a slit 400a included in the light receiving area 400b of the detection sensor 232R (232F). The slit 400a has a rectangular shape in which the longitudinal direction coincides with the longitudinal direction of the horizontal line pattern P1. In this case, with the movement of the transfer conveyance belt 216, as shown in FIGS. 4A to 4C, the horizontal line pattern P1 and the oblique line pattern P2 sequentially pass through the lower surface of the detection sensor 232R (232F).
[0036]
At this time, as shown in FIG. 5B, while the horizontal line pattern P1 passes through the lower surface of the detection sensor 232R (232F), the light receiving area 400b of the detection sensor 232R (232F) is a horizontal line on the entire surface of the slit 400a. Opposite the pattern P1. On the other hand, as shown in FIG. 5C, while the oblique line pattern P2 passes through the lower surface of the detection sensor 232R (232F), the light receiving area 400b of the detection sensor 232R (232F) is a part of the slit 400a. In FIG. 2, the surface of the transfer / conveyance belt 216 is opposed to the oblique line pattern P2.
[0037]
Therefore, the detection signal of the detection sensor 232R (232F) has a lower output level of the detection signal of the oblique line pattern P2 than the output level of the detection signal of the horizontal line pattern P1, as shown in FIG. There is a possibility that the passage of the oblique line pattern P2 cannot be accurately detected. In such a case, it is conceivable to switch the amplification factor of the detection signal of the detection sensor 232R (232F) between the horizontal line pattern P1 and the oblique line pattern P2, but there is a problem that the circuit configuration becomes complicated.
[0038]
Therefore, in the digital copying machine according to this embodiment, as shown in FIG. 5, the slit 500a in the slit plate 500 has a rhombus shape having a substantially intermediate angle between the inclination of the horizontal line pattern P1 and the inclination of the oblique line pattern P2. . That is, the angle θ1 formed between the longitudinal direction of the slit 500a (broken line L1) and the sub-scanning direction, which is the transport direction of the transfer transport belt 216, is 90 ° between the longitudinal direction of the horizontal line pattern P1 and the sub-scanning direction. Therefore, the angle formed by the longitudinal direction (broken line L2) of the oblique line pattern P2 and the sub-scanning direction is θ2,
θ1 = θ2 + (90−θ2) / 2
Determined by. By setting the shape of the slit 500a in this way, as shown in FIGS. 6A to 6D, a detection signal 232R (a detection signal having substantially the same output level as the horizontal line pattern P1 and the oblique line pattern P2 is generated. 232F).
[0039]
The shape of the slit 500a is not limited to the shape shown in FIGS. 5 and 6, and the output level of the detection signal of the detection sensor 232R (232F) for the horizontal line pattern P1 and the detection sensor 232R (for the diagonal line pattern P2) Any other shape can be used as long as the output level of the detection signal of 232F) substantially matches.
[0040]
Here, the laser scanning optical systems of the scanner units 227a to 227d in the image forming stations Pa to Pd have optical distortion. This distortion is caused by optical distortion in the Fθ lens group for exposing and scanning the surface of the photosensitive member at a constant speed (pitch) in the main scanning direction, bending of the optical system that exposes the surface of the photosensitive member in the main scanning direction, This is a curve distortion or the like of a line image caused by an inclination or the like. In particular, when a plastic lens is used to reduce the cost, optical distortion appears remarkably, and as a result, distortion occurs in the optical characteristics when the photosensitive member is exposed and scanned.
[0041]
Therefore, in the digital copying machine according to the embodiment of the present invention, when each pattern image is formed at both ends in the direction (main scanning direction) orthogonal to the conveying direction of the transfer conveying belt 216, the left and right optical elements in the scanning optical system are used. A pattern image is formed in an area having substantially the same distortion characteristics. Further, in a digital copying machine in which a plurality of image forming stations are arranged in parallel, a pattern image is formed in an area where the optical distortion characteristics in the scanner unit of each image forming station are substantially equal. As a result of the experiment, the result of the resist correction was most stable when the pattern image was formed in an area of 115 mm to the left and right from the center on the transfer conveyance belt 216 as an image carrier.
[0042]
As a result, a pair of pattern images are formed with a fixed positional relationship at both ends of the transfer conveyance belt 216, and the inclination of the image recorded on the transfer conveyance belt 216 (the main scanning of the transfer conveyance belt in the scanner unit). The inclination of the laser beam with respect to the direction) can be reliably corrected. In addition, registration correction when images formed at a plurality of image forming stations are sequentially superimposed on the transfer conveyance belt 216 (correction of the inclination of the laser scanning light with respect to the main scanning direction of the photoconductor in the single laser scanning unit) (Overlapping position correction between images recorded and reproduced on the photoconductor in the recording unit) is performed reliably, and each image is accurately superimposed in a predetermined positional relationship, and is faithfully reproduced as a color image.
[0043]
A detection signal processing method in the pattern image detection apparatus of the digital copying machine will be described below. After forming a resist pattern image of each color on the surface of the transfer / conveyance belt 216 at the image forming stations Pa to Pd, the transfer / conveyance belt 216 is rotated and the resist pattern image is detected by the detection sensor 232R (232F) of the pattern image detection device 230. And the passage time of each resist pattern image is detected. This process is repeated a plurality of times, and the detection value is the average value of the detection results of the maximum value and the detection result of the minimum value excluding the detection result of the minimum value. The resist correction of the image forming process in the image forming stations Pa to Pd is performed. Thus, since the average value excluding the maximum value and the minimum value in the plurality of detection results is set as the detection result, the accuracy of the detection result can be improved.
[0044]
FIG. 7 is a circuit diagram of the pattern image detection apparatus. In the pattern image detection device 230, the light reception signal in the light receiving element 232b of the reflected light emitted from the light emitting element 232a of the detection sensor 232 is input to the inverting input terminal of the comparator 232d via the amplifier 232c. The amount of reflected light on the surface of the transfer conveyance belt 216 is larger than the amount of reflected light on the resist pattern image. Therefore, the light receiving element 232b that has received the light reflected on the surface of the transfer / conveying belt 216 outputs a light receiving signal of "H" level. When the output voltage at this time is 3V, the non-inverting input terminal of the comparator 232d By setting the threshold voltage input to 2V to 2V, the output signal of the comparator 232d becomes the “L” level. On the other hand, the light receiving element 232b that has received the light reflected in the resist pattern image outputs a light receiving signal of “L” level, and when the output voltage at this time is 1V, the non-inverting input terminal of the comparator 232d is output. Since the threshold voltage of 2V is input, the output signal of the comparator 232d becomes “H” level.
[0045]
In this manner, by inputting the light reception signal of the light receiving element 232b to the inverting input terminal of the comparator 232d, a detection signal of “H” level is output from the pattern image forming apparatus 230 in a state where the resist pattern image is detected, An “L” level detection signal is output from the pattern image forming apparatus 230 in a state where no resist pattern image is detected.
[0046]
FIG. 8 is a waveform diagram of a detection signal in the pattern image detection apparatus. In the digital color copying machine according to the embodiment of the present invention, based on the detection signal of the pattern image detection device 230, the black toner pattern image PPa is used as a reference, the cyan toner pattern image PPb, the magenta toner pattern image PPc, and the yellow toner. A distance between each of the toner pattern images PPd is measured, and registration correction is performed to adjust the image formation timing in each of the image forming stations Pa to Pd based on the measurement result.
[0047]
FIG. 8A is a waveform diagram of detection signals of the pattern image detection device 230 when the image formation timings at the image forming stations Pa to Pd are appropriate. In this case, the center position Ck of the pattern image PPa is determined from the rising timing KT1 and the falling timing KT2 of the detection signal.
Ck = (KT1 + KT2) / 2
It is obtained by. Similarly, the center positions Cc, Cm, and Cy of the pattern images PPb to PPd are
Cc = (CT1 + CT2) / 2
Cm = (MT1 + MT2) / 2
Cy = (YT1 + YT2) / 2
It is obtained by. Using the center positions of the pattern images PPa to PPd thus obtained, the reference distances ΔT1 to ΔT3 between the pattern image PPa and each of the pattern images PPb to PPd are:
ΔT1 = {(KT1 + KT2) / 2} − {(CT1 + CT2) / 2}
ΔT2 = {(KT1 + KT2) / 2} − {(MT1 + MT2) / 2}
ΔT3 = {(KT1 + KT2) / 2} − {(YT1 + YT2) / 2}
It is obtained by.
[0048]
FIG. 8B is a waveform diagram of the output signal of the pattern image detection device 230 when there is an error in the image formation timing in the image forming stations Pb to Pd as compared with the image formation timing in the image forming station Pa. . In this case, the distances ΔT1 ′ to ΔT3 ′ between the black toner pattern image PPa and the other pattern images PPb to PPd are the same as described above.
ΔT1 ′ = {(KT1 ′ + KT2 ′) / 2} − {(CT1 ′ + CT2 ′) / 2}
ΔT2 ′ = {(KT1 ′ + KT2 ′) / 2} − {(MT1 ′ + MT2 ′) / 2}
ΔT3 ′ = {(KT1 ′ + KT2 ′) / 2} − {(YT1 ′ + YT2 ′) / 2}
It is obtained by.
[0049]
Therefore, the registration correction amounts A1 to A3 in the image forming stations Pb to Pd are as follows.
A1 = ΔT1−ΔT1 ′
A2 = ΔT2−ΔT2 ′
A3 = ΔT3−ΔT3 ′
It becomes. When the registration correction amounts A1 to A3 are positive values, the image forming timings at the image forming stations Pb to Pd are earlier than the image forming timings at the image forming station Pa. This means that the image forming timings at the image forming stations Pb to Pd are later than the image forming timing at the forming station Pa. As described above, the process for calculating the registration correction amount is executed a plurality of times, and the average of a plurality of calculation results in a predetermined level range is determined as the registration correction amount by excluding the maximum value and the minimum value.
[0050]
As described above, the pattern images PPa to PPd formed on the transfer conveyance belt 216 are detected a plurality of times, and the average of the detection results excluding the maximum detection result and the minimum detection result among the plurality of detection results is detected by the detection sensor. By determining the detection results of the pattern images PPa to PPd, it is possible to obtain a stable detection result that is always included in a predetermined level range, excluding detection results that differ greatly from other detection results.
[0051]
Such an effect is not limited to the detection value of the detection sensor of the pattern image for registration adjustment in the image forming process, and can be generally applied to a signal processing apparatus that detects a detection target using the detection sensor. .
[0052]
As described above, when adjusting the image forming timing in each image forming station based on the detection result of the pattern image formed on the transfer conveyance belt 216, the detection sensor detects the pattern image formed in each image forming station. Therefore, it is necessary to form a pattern image at a position where the detection sensor faces on the transfer conveyance belt. However, the position at which the detection sensor faces on the transfer / conveying belt varies depending on errors during assembly and mounting of the detection sensor. If the dimension of the pattern image is determined in consideration of this variation range, the area of the pattern image becomes large, and a large amount of toner is used for the pattern image for resist adjustment that is not an image formed in the normal image forming process. It will be wasted and the running cost will rise.
[0053]
Therefore, in the present invention, a sensor position detection process for detecting the positional relationship between the image carrier and the detection sensor is executed using the initial pattern image, and the portion where the detection sensor faces the image carrier based on the detected positional relationship. In addition, by forming a pattern image for resist adjustment, it is not necessary to increase the area of the pattern image, and waste of toner is prevented.
[0054]
FIG. 9 is a flowchart showing a processing procedure during sensor position detection processing for detecting the positional relationship between the image carrier and the detection sensor in the digital copying machine. FIG. 10 is a diagram showing an initial pattern image formed on the image carrier during the sensor position detection process, and FIG. 11 is a diagram showing a method for calculating the detection timing of the initial pattern image during the sensor position detection process. It is.
[0055]
In the sensor position detection process shown in FIG. 9, first, an initial pattern image IPP shown in FIG. 10 is formed on the surface of the transfer conveyance belt 216 as an image carrier (1001). The initial pattern image IPP includes a linear first pattern image IPP1 parallel to the main scanning direction, which is a direction orthogonal to the moving direction of the transfer conveyance belt 216, and a position in the sub scanning direction, which is the movement direction of the transfer conveyance belt 216. The first pattern image IPP1 is located on the upstream side of the second pattern image IPP2 in the moving direction of the transfer conveyance belt 216. Accordingly, the detection sensor 232 fixed at a position facing the upper surface of the transfer conveyance belt 216 faces the second pattern image IPP2 after facing the first pattern image IPP1.
[0056]
Next, the initial pattern image IPP is read by the detection sensor 232 (1002). As described above, the detection sensor 232 faces the first pattern image IPP1 and the second pattern image IPP2 in this order, and reads the second pattern image IPP2 after reading the first pattern image IPP1. Since the first pattern image IPP1 is linearly formed in a direction orthogonal to the moving direction of the transfer conveyance belt 216, even if an error occurs in the mounting position of the detection sensor 232 in the main scanning direction, the detection sensor 232 The timing facing the pattern image IPP1 is constant. On the other hand, the second pattern image IPP2 is formed by shifting the position in the moving direction of the transfer conveyance belt 216 stepwise, and therefore the detection sensor 232 according to the mounting position of the detection sensor 232 in the main scanning direction. However, the timing of facing the second pattern image IPP2 changes. Therefore, the position of the detection sensor 232 in the main scanning direction can be detected from the time from when the detection sensor 232 reads the first pattern image IPP1 to the timing when the second pattern image IPP2 is read.
[0057]
Therefore, the waveform of the detection signal of the detection sensor 232 in a state where the transfer conveyance belt 216 on which the initial pattern image IPP is formed is moved is compared with a predetermined threshold value, and the detection sensor 232 detects the first pattern image as shown in FIG. Timing T1 that faces IPP1, timing T2 that no longer opposes the first pattern image IPP1, timing T3 that opposes the second pattern image IPP2, and timing T4 that no longer opposes the second pattern image IPP2 are measured and measured. Using T1-T4,
Ts = (T3 + T4) / 2− (T1 + T2) / 2 Formula 1
To calculate the detection time Ts (ms) (1003).
[0058]
The detection time Ts (ms) calculated in this way is
Ls = (Ts × PS−La) / Ld Equation 2
Is converted into an error distance Ls (mm) of the mounting position of the detection sensor 232 (1004). Here, PS is a process speed (mm / ms) that is a moving speed of the peripheral surface of the transfer conveyance belt 216, and La is a center position of the first pattern image IPP1 and a second pattern at an appropriate mounting position of the detection sensor 232. The distance from the center position of the image IPP2 (mm), and Ld is the displacement (mm) in the sub-scanning direction of the second pattern image IPP2.
[0059]
The measurement accuracy of the error distance Ls can be improved by repeatedly executing the processes 1001 to 1004 a predetermined number of times (1005 → 1001) and calculating the average value of the obtained error distances Ls (1006). . However, the processing of 1005 and 1006 can be omitted. The measurement accuracy of the error distance Ls can also be improved by repeatedly executing the processes 1001 to 1003 a predetermined number of times and substituting the obtained average value of the plurality of detection times Ts into the above equation 2.
[0060]
Based on the error distance Ls obtained by the above processing, the pattern image for registration adjustment is reliably detected by the detection sensor 232 by correcting the formation position of the pattern image in the main scanning direction at the time of subsequent registration adjustment. be able to. That is, the resist adjustment pattern is formed on the transfer conveyance belt 216 at a position facing the detection sensor 232 by displacing the pattern image formation position in the image forming stations P1 to P4 by the error distance Ls during the registration adjustment. An image can be formed.
[0061]
FIG. 12 is a diagram showing the shape of another initial pattern image formed during the sensor position detection process, and FIG. 13 is a diagram showing a detection timing calculation method based on this other initial pattern image. The initial pattern image IPP ′ shown in FIG. 12 includes a straight line that is parallel to the main scanning direction that forms an upstream end in the sub-scanning direction, a side surface that is parallel to the sub-scanning direction of the transfer conveyance belt 216, and It has a substantially triangular shape surrounded by a broken line whose position in the sub-scanning direction is displaced stepwise according to the position. That is, the initial pattern image IPP ′ has a shape in which the length in the sub-scanning direction changes according to the position in the main scanning direction.
[0062]
When detecting an error in the mounting position of the detection sensor 232 using the initial pattern image IPP ′, as shown in FIG. 13, the timing T11 when the detection sensor 232 faces the initial pattern image IPP, and the initial pattern image Using timing T12 that is no longer opposite IPP ′,
Ts = T12−T11
Is used to calculate the detection time Ts (ms), and the calculated detection time Ts is substituted into the above equation 2 to convert it to the error distance Ls. The detection pattern of the detection sensor 232 is formed by repeating the formation of the initial pattern image IPP ′, the reading of the initial pattern image IPP ′ by the detection sensor 232, the calculation of the detection time Ts, and the conversion to the error distance Ls a predetermined number of times. The position detection accuracy can be improved. The detection time Ts can also be measured by directly measuring the time from the timing T11 to the timing T12. As described above, by using the initial pattern image IPP ′ having the shape shown in FIG. 12, the calculation process during the sensor position detection process can be simplified.
[0063]
As described above, the content of the sensor position detection process for the detection sensor for detecting the pattern image for resist adjustment has been described. By the same process, an error in the attachment position in the main scanning direction is also detected for the detection sensor for toner density adjustment. By displacing the formation position of the subsequent pattern image for adjusting the toner density based on the detection result, it is possible to prevent the waste of the toner without increasing the size of the pattern image.
[0064]
A black toner detection sensor and a color toner in an image forming apparatus including a black toner detection sensor for detecting a density of black toner and a color toner detection sensor for detecting the density of yellow, magenta, and cyan color toners. If an initial pattern image for sensor position detection processing is formed for each of the detection sensors, a large amount of toner is wasted during sensor position detection processing, and calculation processing becomes complicated.
[0065]
Therefore, as shown in FIG. 14, the black toner detection sensor 232k and the color toner detection sensor 232c are integrally arranged at a predetermined interval Sd in the main scanning direction to form a unit, thereby forming the black toner detection sensor 232k or the color toner. An error in the mounting position is detected by sensor position detection processing using the initial pattern image IPP for one of the toner detection sensors 232c, and the detection result of one sensor and the distance Sd between both sensors in the unit for the remaining other sensor. The error of the mounting position may be calculated from the above. As a result, it is possible to obtain an error in the mounting positions of a plurality of detection sensors only by executing one sensor position detection process. In addition, the detection positions of the pattern sensors PPa to PPd are not increased in size by displacing the formation positions of the toner density adjustment pattern images PPa to PPd in each image forming station according to the error of the detection sensor mounting position. , 232c can reliably detect the pattern images PPa to PPd, and the toner density can be accurately adjusted.
[0066]
The above configuration can be generally applied not only to a color image forming apparatus but also to an image forming apparatus that controls an operation state based on a detection result of a pattern image by a sensor.
[0067]
【The invention's effect】
According to the present invention, the following effects can be obtained.
[0068]
(1) Confirmed detection by confirming the positional relationship between the detection sensor for optically detecting the pattern image formed on the image carrier and the image carrier based on the detection result of the initial pattern image by the detection sensor. By forming a pattern image used to control the operation state of the image forming unit at a position on the image carrier according to the positional relationship with the sensor, the pattern image can be accurately detected by the detection sensor. The operating state of the forming unit can be accurately controlled. In addition, it is not necessary to form a pattern image used for controlling the operation state of the image forming unit over a wide range on the image carrier, so that waste of toner can be prevented and running cost can be reduced.
[0069]
(2) By making the detection timing of the initial pattern image by the detection sensor different from each other at a plurality of positions in a direction orthogonal to the moving direction of the image carrier, the image is detected based on the timing at which the detection sensor detects the initial pattern image. It is possible to easily confirm the position on the image carrier facing the detection sensor in the direction orthogonal to the moving direction of the carrier.
[0070]
(3) The detection time of the initial pattern image by the detection sensor is made different from each other at a plurality of positions in the direction orthogonal to the moving direction of the image carrier, so that the image is detected based on the time when the detection sensor detects the initial pattern image. The position on the image carrier facing the detection sensor in the direction orthogonal to the moving direction of the carrier can be easily confirmed.
[0072]
(Four) The pattern image formed on the image carrier is detected multiple times, and the average of the detection results excluding the maximum detection result and the minimum detection result among the multiple detection results is used as the detection result of the pattern image by the detection sensor. By confirming, a stable value excluding a detection result greatly different from other detection results can be obtained as a detection result of the pattern image by the detection sensor.
[0073]
(Five) By performing registration correction that adjusts the image formation timing on the image carrier based on the detection result of the pattern image by the detection sensor, the image formation timing on the image carrier is appropriate based on the detection result of the detection sensor. Can be determined.
[0074]
(6)The black toner detection sensor and the color toner detection sensor are integrally arranged at a predetermined interval in the main scanning direction to form a unit, whereby the initial pattern image is used for either the black toner detection sensor or the color toner detection sensor. The error of the mounting position can be detected by the sensor position detection process, and the error of the mounting position can be calculated from the detection result of one sensor and the distance Sd between the two sensors in the unit for the other sensor. As a result, it is possible to obtain an error in the mounting positions of a plurality of detection sensors only by executing one sensor position detection process. In addition, the pattern image can be reliably detected by the detection sensor without increasing the size of the pattern image by displacing the pattern image formation position for adjusting the toner density in each image forming station according to the error in the detection sensor mounting position. The toner density can be adjusted accurately.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic front sectional view showing a configuration of a digital color copying machine which is a color image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a pattern image detection apparatus in the digital color copying machine.
FIG. 3 is a plan view showing a relationship between a pattern image formed in the digital copying machine and a detection sensor.
FIG. 4 is a diagram for explaining a detection state of a pattern image by a detection sensor in a conventional digital copying machine.
FIG. 5 is a diagram showing a shape of a slit hole of a detection sensor of a digital copying machine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining a detection state of a pattern image by a detection sensor in the digital copying machine.
FIG. 7 is a circuit diagram of a pattern image detection apparatus applied to the digital copying machine.
FIG. 8 is a waveform diagram of a detection signal in the pattern image detection apparatus.
FIG. 9 is a flowchart showing a processing procedure at the time of sensor position detection processing for detecting a positional relationship between an image carrier and a detection sensor in the digital copying machine.
FIG. 10 is a diagram showing an initial pattern image formed on the image carrier during the sensor position detection process.
FIG. 11 is a diagram illustrating a method for calculating the detection timing of the initial pattern image during the sensor position detection process.
FIG. 12 is a diagram showing another shape of the initial pattern image.
FIG. 13 is a diagram illustrating a method for calculating the detection timing of the initial pattern image having another shape.
FIG. 14 is a diagram showing a relationship between a detection sensor and a pattern image according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1-Digital copier (color image forming device)
216-Transfer conveyor belt (image carrier)
230-pattern image detection apparatus
232, 232F, 232R, 232k, 232c-detection sensors
PPa-PPd-pattern image
IPP, IPP'-initial pattern image

Claims

画像形成部によって像担持体上に形成されたパターン画像を光学的に検出する検出センサを備え、検出センサの検出結果に基づいて画像形成部の動作状態を制御する画像形成装置において、
像担持体に、主走査方向に平行な第１パターン画像と、副走査方向の位置を階段状に変位させた主走査方向に平行な複数の線分を含む第２パターン画像と、からなり、前記複数の線分のそれぞれの範囲において該第１パターン画像及び第２パターン画像が何れも主走査方向及び副走査方向について前記検出センサよりも大きい初期パターン画像を形成し、
像担持体に形成された初期パターン画像についての検出センサの検出結果に基づいて、像担持体と検出センサとの位置関係を検出することを特徴とする画像形成装置。In an image forming apparatus that includes a detection sensor that optically detects a pattern image formed on an image carrier by an image forming unit, and that controls an operation state of the image forming unit based on a detection result of the detection sensor.
The image carrier is composed of a first pattern image parallel to the main scanning direction and a second pattern image including a plurality of line segments parallel to the main scanning direction with the position in the sub-scanning direction displaced stepwise. In each range of the plurality of line segments, the first pattern image and the second pattern image both form an initial pattern image larger than the detection sensor in the main scanning direction and the sub-scanning direction,
An image forming apparatus that detects a positional relationship between an image carrier and a detection sensor based on a detection result of a detection sensor for an initial pattern image formed on the image carrier.

前記初期パターン画像が、像担持体の移動方向に直交する方向の複数の位置において互いに異なるタイミングで検出センサに対向する形状を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein the initial pattern image has a shape facing the detection sensor at a plurality of different timings at a plurality of positions in a direction orthogonal to the moving direction of the image carrier.

前記初期パターン画像が、像担持体の移動方向に直交する方向の複数の位置において互いに異なる時間にわたって検出センサに対向する形状を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1 , wherein the initial pattern image has a shape facing the detection sensor at a plurality of positions in a direction orthogonal to the moving direction of the image carrier for different times.

前記検出センサにより単一のパターン画像を複数回検出し、複数の検出結果のうち最大の検出結果と最小の検出結果とを除く検出結果の平均値を検出センサの検出結果として確定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。A single pattern image is detected a plurality of times by the detection sensor, and an average value of detection results excluding a maximum detection result and a minimum detection result among a plurality of detection results is determined as a detection result of the detection sensor. The image forming apparatus according to claim 1.

前記パターン画像が、検出センサの検出信号に基づいて画像形成部による像担持体上への画像形成タイミングを調整するレジスト補正用のパターン画像であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。The image formation according to claim 4, wherein the pattern image is a resist correction pattern image for adjusting an image formation timing on an image carrier by an image forming unit based on a detection signal of a detection sensor. apparatus.

前記検出センサは、画像形成部によって像担持体上に形成された黒色のパターン画像を光学的に検出する黒色トナー検出センサ、及び、カラーのパターン画像を光学的に検出するカラートナー検出センサであり、
黒色トナー検出センサとカラートナー検出センサとを主走査方向において所定の間隔で一体的に配置し、
黒色トナー検出センサ又はカラートナー検出センサのいずれか一方のセンサについて像担持体に形成された黒色トナー又はカラートナーの初期パターン画像についての検出結果に基づいて像担持体との位置関係を検出するとともに、残る他方のセンサについては前記一方のセンサの検出結果と前記所定の間隔とから像担持体との位置関係を検出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。 The detection sensor is a black toner detection sensor that optically detects a black pattern image formed on an image carrier by an image forming unit, and a color toner detection sensor that optically detects a color pattern image. ,
The black toner detection sensor and the color toner detection sensor are integrally arranged at a predetermined interval in the main scanning direction,
While detecting either the black toner detection sensor or the color toner detection sensor based on the detection result of the initial pattern image of the black toner or color toner formed on the image carrier, the positional relationship with the image carrier is detected. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the remaining other sensor detects a positional relationship with the image carrier from a detection result of the one sensor and the predetermined interval .