JP3731019B2 - 画像形成装置の位置ずれ検出装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラープリンター、カラー複写機、カラーファクシミリ等、複数の感光体を有し各感光体上に形成された各色毎の顕像を順次、転写ベルト上を搬送される転写材に転写してカラー画像を得る画像形成装置に係り、特に、カラー画像形成時の各色のずれを検出し補正する画像形成装置の位置ずれ検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
複数の感光体を有するデジタルカラー画像形成装置においては、各感光体に独立して画像が書き込まれ、それらを転写紙等の転写材上に重ね合わせて転写する方式であるため、各感光体の機械的な位置精度、書き込みの各感光体に対する位置精度、書き込みレンズのばらつきに起因する走査線の曲がり、傾き、倍率誤差、各感光体の速度誤差、機械全体の温度上昇による書き込み位置、倍率の変動等により、各色のずれが発生し易く、最終的な画像に、色ムラ、色ズレとなって現われ、画像品質を劣化させる要因となっている。そこでこれらのズレを補正しズレの無い良好な画像を得るための手段として、転写ベルト上に各色毎に測定用パターン画像(例えばライン状のレジストマークからなるレジストパターン等)を作成し、それぞれの位置を各色毎に測定することによって各色のずれを検出し補正することが行われている。
【0003】
上記のように、複数の感光体を有するデジタルカラー画像形成装置においては、転写ベルト上に各色毎に測定用パターン画像(例えばレジストパターン)を作成し、それぞれのレジストマーク位置を各色毎に反射型センサー等により測定することによって各色のずれを検出し補正しているが、例えば反射型センサーの光源の投光面積は測定用パターン画像のライン幅等に比べてかなり広いため、検出信号の出力が弱く、検出波形の立ち上がりや立ち下がり部がなだらかなものとなり、検出精度が悪いという問題ある。
そこでこのような問題を解決するため、本出願人は先に、転写ベルトに近接して、測定パターンのライン幅と同程度のスリットを設けることで、検出波形をシャープにし、さらに、画素クロック周波数を徐々に変化させ、スリットの位置とパターンの位置が重なった時のクロック周波数を、最適な画素クロック周波数とすることで各色の倍率をスリット位置に合致させることで検出精度を高めることを提案した(特願平6−243150号(特開平8−107477号))。
【0004】
また、転写ベルト上の測定用パターンを検出する際に、転写ベルトが上下に変動した場合、検出誤差が発生するという問題があるが、このような問題を解消するため、転写ベルト(搬送ベルト)の裏側にベルト支持部材を設け、下側よりファンで吸引することにより、転写ベルトの上下振動を防止し、位置ずれ検出の高精度化を図るもの(特開平6−3886号公報)や、転写ベルト上の位置検出用マークを赤外光により照明する複数のLEDランプを有する照明系と、前記マークを光検出器に結像する光学系を具備し、該光学系の光軸を前記マークの形成された面に対して垂直とし、且つ前記複数のLEDランプを前記光学系の光軸に対して対称に配置することにより、転写ベルト等の上下動による検出誤差を最小に抑えるようにしたもの(特開平7−261628号公報)、が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
前記先願(特願平6−243150号(特開平8−107477号))の方式では、スリットを有するスリット部材を転写ベルトに対して近接して配置し、反射型センサーを用いて測定用パターンを検出しているが、転写ベルトの上下動による検出誤差を低減するため、スリット部材を転写ベルトを支持するローラーの一つに対向して配置している。すなわち、ローラー部分では転写ベルトの上下動がほとんど無いため、精度の良い測定が可能である。しかし、この場合には、位置ずれ検出用のセンサーには反射型センサーしか用いることができず、しかもセンサーの配置位置に制約を受ける。従って、センサーの配置位置に自由度を持たせ、かつ転写ベルトの上下動による検出誤差を低減するには、スリット部材を転写ベルトに接触させた状態で検出することが考えられる。しかし、スリット部材を転写ベルトに接触した状態で検出する場合、転写ベルト上の測定用パターンは未定着トナー像からなるため、スリット部材は、転写ベルトの測定用パターンが形成された面とは反対側の面に配置する必要があり、先願の実施例に見られるような反射型センサーを用いることは困難である。従って、スリット部材を転写ベルトに接触させた状態で検出する場合には、透過型のセンサーを用いることが考えられるが、この場合にも、転写ベルトとスリット部材が常に接触している場合には、転写ベルトとスリット部材の摺動によって転写ベルトに傷を付けてしまい、転写ムラ等により色ムラが発生し、画像に悪影響を及ぼしたり、位置検出精度を悪化させる欠点がある。
そこで本発明では、転写ベルトに与えるストレスを最小限にし、傷の発生を抑えながら、位置検出精度の安定化を図ることができる画像形成装置の位置ずれ検出装置を提供することを目的とする。
【0006】
また、図13に示すように、位置検出用のセンサーに透過型センサーを用い、透明性部材からなる転写ベルト21の測定用パターン側に光源28aを配置し、転写ベルト21の反対側にスリット部材28cと受光素子28bを配置した場合、転写ベルト21とスリット部材28cを接触しない範囲で近接して配置しても、スリットSと光源28aの光軸が一致している場合は、転写ベルト21がベルトの周長差やテンションローラーの前後テンション差等により上下方向に変動した場合にも、センサー出力のレベルは変化するが出力のピークの位置は変わらず、検出位置はずれない。従って、透過型センサーとスリットを用いた場合には、光源とスリット及び受光素子の光軸を一致させることにより、簡易な構成で、転写ベルトの上下動に対して検出誤差の少ない位置ずれ検出装置が構成可能である。しかし、図14に示すように、光源28aの位置がスリットSの光軸に対してΔXずれている場合、転写ベルトが上下にΔLの範囲で変動すると、センサー出力のピーク値はΔP(ΔP=ΔX・ΔL/(L+ΔL))だけずれてしまい、正確な位置測定ができなくなる欠点がある。
そこで本発明では、光源の光軸がスリットの光軸と一致していないような場合でも、位置検出動作時には正確な位置検出を行うことができる手段を備えた画像形成装置の位置ずれ検出装置を提供することを目的とする。
【0007】
尚、前述の特開平6−3886号公報においては、転写ベルト(搬送ベルト)を安定支持するためのベルト支持手段を設け、転写ベルトの下側よりファンで吸引することにより転写ベルトの上下振動を防止し、位置ずれ検出の高精度化を図ることが提案されているが、この方式では特別な支持手段やファンが必要となり、装置構成が大掛かりとなり、コスト高になるという欠点がある。また、特開平7−261628号公報においては、複数のLEDランプを検出光学系の光軸に対称に配置することにより、転写ベルト等の上下動による検出誤差を最小に抑えるようにしているが、この場合、多数のLEDランプを必要とし、コスト高になる欠点がある。
そこで本発明は、特別な支持手段やファン、あるいは多数のLEDランプを設けなくても、検出動作時には転写ベルトの上下動を抑えることができる手段、あるいは転写ベルトの上下動に起因する検出誤差を補正することができる手段を備え、低コストに安定した検出精度を確保することができる画像形成装置の位置ずれ検出装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、複数の感光体と、それぞれの感光体に異なった色の情報を書き込む書き込み手段と、書き込まれた情報を顕像化する顕像手段を有し、各感光体上の顕像を順次、転写ベルト上を搬送される転写材に転写して、カラー画像を得る画像形成装置であって、転写ベルト上に各色毎に測定用パターン画像(例えばレジストパターン)を作成し、それぞれのレジストマーク位置を各色毎に測定することによって各色のずれを検出し補正する画像形成装置の位置ずれ検出装置において、転写ベルト上のレジストマーク位置を検出する位置検出部は、転写ベルトのトナー付着側に光源が配置され、反対側にはレジストマークと概ね同じ幅のスリットを有するスリット部材が、転写ベルトと接触しない範囲で近接して配置され、さらにスリット直後に受光素子を有し、位置検出動作時は、転写ベルトと前記スリット部材を接触させることを特徴とする。すなわち、請求項1の位置ずれ検出装置では、透過型のセンサーとスリット部材とを組み合わせることにより前述の先願と同等の検出精度を確保でき、しかも、位置ずれ検出動作を行う時にだけ、スリット部材と転写ベルトを接触させる構成としたので、検出動作時には転写ベルトの上下動を抑えることができ、その他の時にはスリット部材が転写ベルトから離間されるので、転写ベルトに与えるストレスを最小限にし、傷の発生を抑え、位置検出精度の安定化を図ることが可能となる。また、光源の光軸とスリットが一致していない場合でも、位置検出動作時はスリット部材と転写ベルトを接触させることで転写ベルトの上下動を抑えることができるので、正確な位置検出を行うことが可能となる。
【0009】
請求項2記載の発明は、請求項1の構成に加えて、前記転写ベルトとスリット部材との接触は、転写ベルト上のレジストマーク作成領域以外の領域を、位置検出動作時のみ加圧して行うことを特徴とする。すなわち、請求項2の位置ずれ検出装置では、転写ベルトとスリット部材との接触は、転写ベルト上のレジストマーク作成領域以外の領域を、位置検出動作時のみ加圧して行うことにより、転写ベルト上の未定着トナーからなるレジストパターン像を乱すことなく接触させることが可能となる。
【0010】
請求項3記載の発明は、請求項1の構成に加えて、前記転写ベルトとスリット部材との接触は、静電吸着によって位置検出動作時のみ行われることを特徴とする。すなわち、請求項3の位置ずれ検出装置では、転写ベルトとスリット部材との接触は、静電吸着によって位置検出動作時のみ行うので、特別な機構部品を必要とせず、低コストで安定した検出精度を得ることが可能となる。
【0011】
請求項4記載の発明は、請求項1または3の構成に加えて、前記スリット部材を導電性部材にて形成し、表面に絶縁性のコーティングを施し、位置検出動作時に、前記スリット部材に電圧を印加することを特徴とする。すなわち、請求項4の位置ずれ検出装置では、導電性のスリット部材に、摺動性のある絶縁性コーティングをほどこすことで、転写ベルトとの接触時でも摺動による傷の発生を防止し、検出精度の安定化を図ることが可能となる。また、絶縁性のコーティングを施すことで、導電性のスリット部材に電圧を印加したときの電界を強め、転写ベルトとの吸着力を強めることが可能となる。
【0012】
請求項5記載の発明は、請求項1または3の構成に加えて、前記スリット部材を絶縁性部材にて形成し、該スリット部材の転写ベルトと対向する面とは反対の面に導電性の電極を有し、位置検出動作時に、前記電極に対して電圧を印加することを特徴とする。すなわち、請求項5の位置ずれ検出装置では、スリット部材を例えば透明で絶縁性の誘電体部材で形成し、裏面から転写ベルトの帯電電位とは逆極性の電圧を印加することで転写ベルトにかかる電界を強め、転写ベルトとスリット部材の吸着力を強めることにより、光軸のずれによる検出精度の悪化を防止することが可能となる。また、機械的に可動する部分を無くすことで、低コストで高い信頼性を得ることが可能となる。
【0013】
請求項6記載の発明は、請求項1の構成に加えて、前記スリット部材を半円型の中空部材によって形成し、該中空部材の回転によって、転写ベルトとスリット部材を位置検出動作時のみ接触させることを特徴とする。すなわち、請求項6の位置ずれ検出装置では、スリット部材を半円型の中空部材によって形成し、該中空部材の回転動作によって、転写ベルトとスリット部材を位置検出動作時のみ接触させているので、簡易な構成で転写ベルトの上下変動を抑えることができ、低コストで安定した検出精度を得ることが可能となる。
【0014】
請求項7記載の発明は、請求項1乃至6の何れかの構成に加えて、前記スリット部材と転写ベルトの接触動作は、レジストマークがスリットを通過する以前に開始され、位置検出動作後は、離接動作を行うことを特徴とする。すなわち、請求項7の位置ずれ検出装置では、位置検出動作を行う直前に接触動作を行い、検出直後に離すことで、転写ベルトとスリット部材が接触している時間を最小限にし、転写ベルトの傷の発生を防止することが可能となる。
【0015】
なお、上記の請求項1〜7(第1〜7の手段)とは別の参考手段として、第8の手段は、複数の感光体と、それぞれの感光体に異なった色の情報を書き込む書き込み手段と、書き込まれた情報を顕像化する顕像手段を有し、各感光体上の顕像を順次、転写ベルト上を搬送される転写材に転写して、カラー画像を得る画像形成装置であって、転写ベルト上に各色毎に測定用パターン画像(例えばレジストパターン)を作成し、それぞれのレジストマーク位置を各色毎に測定することによって各色のずれを検出し補正する画像形成装置の位置ずれ検出装置において、転写ベルトの位置検出部は、転写ベルトのトナー付着側に光源が配置され、反対側にはレジストマークと概ね同じ幅のスリットを有するスリット部材が、転写ベルトと接触しない範囲で近接して配置され、さらにスリット直後に受光素子を有し、スリット部材と転写ベルトとの距離を測定する手段を有することを特徴とする。すなわち、第8の手段の位置ずれ検出装置では、透過型のセンサーとスリット部材とを組み合わせることにより前述の先願と同等の検出精度を確保でき、しかも、スリット部材と転写ベルトとの距離を測定する手段を有するので、スリット部材と転写ベルトの距離の測定に基づいて転写ベルトの上下の変動を検出でき、検出精度の低下を防止することが可能となる。
【0016】
第9の手段は、第8の手段の構成に加えて、前記スリット部材と転写ベルトの距離の測定結果が、基準範囲内に入った時に位置検出動作を行うことを特徴とする。すなわち、請求項9の位置ずれ検出装置では、スリット部材と転写ベルトとの距離を測定する手段を有し、スリット部材と転写ベルトの距離の測定結果が、基準範囲内に入った時に位置検出動作を行うことにより、転写ベルトとスリット部材を接触させなくても、光軸ずれに起因する転写ベルトの上下動によって発生する検出精度の低下を防止することが可能となる。
【0017】
第10の手段は、第8の手段の構成に加えて、前記スリット部材と転写ベルトの距離の測定結果に基づいて位置検出結果を補正することを特徴とする。すなわち、請求項10の位置ずれ検出装置では、あらかじめ転写ベルトとスリット部材間距離に応じた検出位置誤差を記憶しておき、距離測定手段の測定結果に基づいて、位置検出結果を補正することで、転写ベルトとスリット部材を接触させなくても、光軸ずれに起因する転写ベルトの上下動によって発生する検出精度の低下を防止することが可能となる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【0019】
図10は本発明が実施される画像形成装置の構成例を示す概略構成図である。尚、図10は画像形成装置の一例としてデジタルカラー複写機の構成を示している。
図10において複写機は、原稿読み取りのためのスキャナー部1と、スキャナー部1よりデジタル信号として出力される画像信号を電気的に処理する画像処理部2と、画像処理部2よりの各色の画像記録情報に基づいて画像を転写紙(複写用紙)上に形成するプリンタ部3とを有する。
【0020】
スキャナー部1は、原稿載置台4の上の原稿を走査照明するランプ5、例えば蛍光灯を有する。蛍光灯5により照明されたときの原稿からの反射光は、ミラー6,7,8により反射されて結像レンズ9に入射される。結像レンズ9により、画像光はダイクロイックプリズム10に結像され、例えばレッド(R),グリーン(G),ブルー(B)の3種類の波長の光に分光され、各波長光ごとに受光器(CCD等)11、例えばレッド用CCD11R,グリーン用CCD11G,ブルー用CCD11Bに入射される。各CCD11R,11G,11Bは、入射した光をデジタル信号に変換して出力し、その出力は画像処理部2において必要な処理を施して、各色の記録色情報、例えばブラック(以下、Bkと略称),イエロー(Yと略称),マゼンタ(Mと略称),シアン(Cと略称)の各色の記録形成用の信号に変換され、プリンタ部3の書き込み手段に送られる。また、画像処理部2内には、位置ずれ検出用に用いられる各色の測定用パターン画像、例えば各色のレジストパターンを作成するための、図示しないパターン作成手段が設けられており、位置ずれ検出時には、このパターン作成手段によりレジストパターン信号が作成され、プリンタ部3の書き込み手段に送られる。
尚、図10にはBk,Y,M,Cの4色を形成する例を示すが、3色だけでカラー画像を形成することもできる。その場合は図10の例に対し記録装置を1組減らすこともできる。
【0021】
画像処理部2より出力された各色の記録形成用の信号Y,M,C,Bkは、プリンタ部3に入力され、それぞれの色に対応する書き込み手段であるレーザ光出射装置12Y,12M,12C,12Bkに送られる。
プリンタ部3には、図の例では4組の記録装置13Y,13M,13C,13Bkが並んで配置されている。各記録装置13Y,13M,13C,13Bkはそれぞれ同じ構成部材よりなっているので、説明を簡単化するためC用の記録装置について説明し、他の色については省略する。尚、各色用について、同じ部分には同じ符号を付し、各色の構成の区別をつけるために、符号に各色を示す添字(Y,M,C,Bk)を付す。
【0022】
記録装置13Cはレーザ光出射装置12Cの他に感光体14C、例えば感光体ドラムを有する。
この感光体14Cには、帯電チャージャ15C、レーザ光出射装置12Cによる露光位置、現像装置16C、転写チャージャ17C等が公知の複写機と同様に付設されている。
帯電チャージャ15Cにより一様に帯電された感光体14Cは、書き込み手段たるレーザ光出射装置12Cによる露光により、シアン光像の潜像を形成し、現像装置16Cにより現像して顕像を形成する。給紙コロ18により給紙部19、例えば2つの給紙カセットの何れかから供給される転写紙19aは、レジストローラー20により先端を揃えられタイミングを合わせて転写ベルト21に送られる。転写ベルト21により搬送される転写紙19aは、それぞれ顕像を形成された感光体14Bk,14C,14M,14Yに順次送られ、転写チャージャ17Bk,17C,17M,17Yの作用下で顕像を転写される。転写された転写紙19aは、定着ローラー22により定着され、排紙ローラー23により排紙される。尚、転写紙19aは、転写ベルト21に静電吸着されることにより、転写ベルト21の速度で精度よく搬送することができる。
【0023】
次に図11は、図10に示す画像形成装置の転写ベルト部の構成例を示す概略正面図である。図11において、転写ベルト21は、転写ベルト駆動ローラー24及び従動ローラー25によって支持され、図中の矢印で示す方向に移動して転写紙19aを搬送する。転写ベルト21の周囲には上記感光体14Bk,14C,14M,14Y及び転写チャージャ17Bk,17C,17M,17Yの他、転写ベルト上に付着したトナーや紙粉を除去するためのクリーニングユニット26、転写ベルト21を除電するための除電チャージャ27a及び対向ローラー27b、転写ベルト21から転写紙を分離するための分離爪29が配設されている。さらに、図12に拡大して示すように、転写ベルト21の分離爪29より下流側で除電チャージャ27aより上流側には、転写ベルト上に形成される各色毎の測定用パターン画像、例えばレジストパターンのレジストマーク位置を検出する位置ずれ検出装置の位置検出部28が、一つあるいは転写ベルトの幅方向に複数配設されている。尚、位置検出部の配置位置は図示の位置に限らず任意に設定可能である。
【0024】
次に位置ずれ検出装置の位置検出部の基本的な構成例について説明する。図11,12に示すように、位置検出部28は、転写ベルト21のトナー付着側に光源28aが配置され、転写ベルト21を挾んで反対側には例えばレジストマークと概ね同じ幅のスリットSを有するスリット部材28cが転写ベルト21と接触しない範囲で近接して配置され、さらにスリット部材28cのスリット直後に受光素子28dが配置されており、透過型のセンサーとスリット部材を組み合わせた構成となっている。この位置検出部28により、転写ベルト21上に形成された各色のレジストパターンのレジストマーク位置を検出し、各色間の位置ずれを検出して各色のずれを補正する。尚、上記の位置検出部28では透過型センサーを用いているため、転写ベルト21には透明性の誘電体ベルト等が用いられる。また、位置検出部の構成以外のシステム全体の構成(制御系や検出系の回路構成等)、動作、及び測定用パターン画像の形成、位置ずれ検出、補正方法については、先願(特願平6−243150号(特開平8−107477号))と同様なのでここでは説明を省略する。
【0025】
ところで、図12に示す構成の位置検出部28では、図13に示したように、スリット28dと光源28aの光軸が一致している場合は、転写ベルト21の上下動に対して受光素子28bの出力レベルや出力の広がりは変化するが、センサー出力のピーク位置としてレジストマーク位置を検出した場合、位置の検出誤差は発生しない。従って、光軸が一致している場合は転写ベルト21の上下動の影響はあまり受けず、検出精度は安定している。しかしながら、図14に示したように、光源28aの位置がスリットの光軸からΔXだけずれた場合、センサー出力のピーク位置がΔP(ΔP=ΔX・ΔL/(L+ΔL))だけずれてしまい、正確な検出が行えない問題点があった。
【0026】
そこで本発明では、上記位置検出部28に、位置検出動作時には転写ベルト21とスリット部材28Cを接触させる手段を新たに設け、検出動作中は転写ベルト21とスリット部材28Cが常に一定の間隔で測定できるようにして、光源とスリットの光軸ずれによる検出誤差の発生を防止する(請求項1)。また、スリットと転写ベルトの距離が短い方がセンサーの出力レベルが大きく、シャープな波形となるため、位置検出時に転写ベルト21とスリット部材28Cを接触させることにより、電気的なノイズや機械的振動によるノイズの影響を受けにくくなり、正確な位置検出ができる。以下、本発明の実施例について説明する。
【0027】
図1は請求項1,2の一実施例を示す図であって、位置ずれ検出装置の位置検出部及び転写ベルト部の一部を示す図である。また、図2は図1のA方向から位置検出部を透視して見た図である。図1,2に示すように、本発明による位置ずれ検出装置の位置検出部28は、図11,12に示したものと同様に、転写ベルト21のトナー付着側に光源28aが配置され、転写ベルト21を挾んで反対側には例えばレジストマークと概ね同じ幅のスリットSを有するスリット部材28cが転写ベルト21と接触しない範囲で近接して配置され、さらにスリット部材28cのスリット直後に受光素子28bが配置されている。そして位置検出部28の光源28a側には、一部に加圧部(例えばブラシ状の加圧部)32が設けられた円筒状の加圧部材31が転写ベルト21の幅方向に延在して配置されており、この加圧部材31は位置検出動作時に加圧部材駆動モーター33により回転され、加圧部32で転写ベルト21を上方に加圧しスリット部材28cに接触させるようになっている。
【0028】
次に位置検出時の動作を説明する。位置検出時には、前述の画像処理部2内の図示しないパターン作成手段によってレジストパターン信号が作成され、そのパターン信号がプリンタ部3の書き込み手段(レーザ光出射装置12)により感光体14(Y,M,C,Bk)上に書き込まれ、現像装置のトナーにより顕像化された後、転写ベルト21上の転写紙以外の部分に転写される。転写は通常の転写と同様に転写チャージャ17(Y,M,C,Bk)を印加することによって行われる。転写ベルト21は、転写ベルト駆動モーター30により駆動される転写ベルト駆動ローラー24によって回動され、転写ベルト上の未定着トナーからなるレジストパターンが位置検出部28まで搬送される。そして、レジストパターンが位置検出部28に入る直前に、転写ベルト加圧部材31がモーター33によって回転し、加圧部32で転写ベルト21のレジストパターン作成領域以外の領域を加圧し、転写ベルト21とスリット部材28cを接触させる。これにより転写ベルト21の上下動が防止され、正確な位置検出を行うことができる。
【0029】
尚、加圧部材31の加圧部32は摺動性の高い弾性体であれば良く、ブラシ等の植毛材や、シート材、バネ材等が用いられる。図1,2の例では、植毛材による加圧ブラシを用いた例を示しており、植毛材の場合は、転写ベルト21に与えるダメージが少なく、転写ベルト表面の傷の発生が少ないので好ましい。
また、加圧部材31によって転写ベルト21を加圧するタイミングは、モーター33の回転から接触が安定するまでの遅れ時間を考慮して、レジストパターンがスリットを通過する時には接触が安定しているようなタイミングで行われる。
【0030】
次に図3は請求項1,3,4の一実施例を示す図であって、位置ずれ検出装置の位置検出部の概略構成を示す図である。本実施例は、位置検出動作時の転写ベルト21とスリット部材28cの接触を静電吸着により行うものである。図3において、スリット部材28cは導電性部材にて形成され、その導電性のスリット部材28cの表面に絶縁性コーティング34が施され、電圧印加用に一部未コーティング部が設けてある。その未コーティング部に電源35が接続され、電源35によってスリット部材28cに、転写ベルト21のスリットSと対向する面の電位(例えば[−])とは逆の極性の電圧(例えば[+])を印加している。スリット部材28cの絶縁性コーティング34が施された上下面では上記電圧印加により分極され、絶縁性コーティングを施さない場合よりも強い電界が得られ、静電吸着力が増し、位置検出動作時の転写ベルト21とスリット部材28cの接触が良好に行われ、安定した位置検出動作が行える。また、上記絶縁性コーティング34はさらに摺動性も有しており、転写ベルト21に対するダメージを少なくし、傷の発生を防止している。
【0031】
次に図4は請求項1,3,5の一実施例を示す図であって、位置ずれ検出装置の位置検出部の概略構成を示す図である。本実施例は、位置検出動作時の転写ベルト21とスリット部材28cの接触を静電吸着により行う場合の別の例である。図4において、スリット部材28cは透明な絶縁性部材(誘電体)によって形成され、受光素子28b側の面(裏面)に、印刷処理によって光学的なスリットを作成している。また、スリット部材28cの裏面側の受光素子28bを除く部分には電極36が配置され、該電極36は電源35に接続されている。
【0032】
感光体14上のトナーからなるレジストパターンを転写ベルト上に転写する際に、転写ベルト21の表面には転写チャージャ17によって例えば[+]のチャージが与えられ、転写ベルト21の内側の面は[−]に、外側の面は[+]に分極される。この分極状態を保ちながらレジストパターンは位置検出部28まで搬送される。そしてレジストパターンが位置検出部28に進入する直前に、電源35によりスリット部材28cの裏面に配置された電極36に[+]の電圧が印加され、絶縁性のスリット部材28cに分極が発生し、スリット部材28cの表面(転写ベルトに対向した面)は[+]に帯電する。これにより転写ベルト21とスリット部材28cが静電気力により吸着され接触する。本実施例では、電極36と転写ベルト21の間に絶縁性のスリット部材28cが介在することによって、電極のみの場合よりも強い電界が得られ、静電吸着力が増大し、安定した位置検出動作が行える。また検出動作完了後、電源による印加電圧をOFFにすることで接触動作は直ちに解除されるので、転写ベルトの傷の発生が防止される。
【0033】
次に図5は請求項1,6の一実施例を示す図であって、位置ずれ検出装置の位置検出部及び転写ベルトの一部を示す図である。本実施例では、スリット部材28cを半円型(D型)の中空部材で形成し、スリットSをその中空部材の円筒部に形成している。スリット部材28cを構成する中空部材は金属でもプラスチック部材でも良いが、微少なスリットを形成するためにはステンレスの薄板材等を加工して用いるのが良い。スリット部材28cの中空部の中には受光素子28bが配設され、スリットを通過した光源28aからの光を受光するようになっている。位置検出動作が行われていない場合には、図5の(a)に示すように、スリット部材28cのD型のフラット部が転写ベルト21と対向するようになっており、スリット部材28cと転写ベルト21は離れており、転写ベルト21に傷等が付くことはない。位置検出動作時は、図5の(b)に示すように、図示しないモーター等によりスリット部材28cが回転し、スリットが光源28aと受光素子28bを結ぶ光軸上に配置され、転写ベルト21とスリット部材28cが接触するので、転写ベルトの上下動が防止され、安定した位置検出動作が行える。また接触時は、転写ベルトのうねり等によっても全体が接触するように、ある程度ベルトに対してテンションがかかるように喰いこみ量を有している。
【0034】
尚、受光素子28bは、スリット部材28cを構成する中空部材の内壁に固定し、スリット部材28cと一体で動くようにしても良いし、あるいは光源28aと対向した位置に中空部材と接触しないように固定し、受光素子28bは不動でスリット部材28cのみが回転するようにしても良い。
また、スリット部材28cの外周面には、転写ベルト21との接触時にベルト面に傷を付けないように、摺動性の高いコーティングが施されていることが望ましい。
【0035】
次に図6は請求項7の一実施例を示す図であって、位置検出動作の一例を示すフローチャートである。本実施例は、位置検出動作時の転写ベルト21とスリット部材28cの接・離のタイミングを示すものであり、位置検出部28の接触手段の構成は、図1乃至5に示した各実施例の何れでも良い。
図6において、位置検出動作が開始されると、前述したように、パターン作成手段によってレジストパターン信号が作成され、そのパターン信号に応じて書き込み手段により感光体14上にレジストパターンが書き込まれ、現像装置のトナーにより顕像化された後、転写ベルト21上の転写紙以外の部分に転写される。そして、感光体、転写ベルト、位置検出部のレイアウト(例えば、感光体から位置検出部までの距離)と転写ベルト21の線速から求まる、書き込みから接触動作位置にくるまでの時間だけ待って、前述の各実施例の何れかの接触手段によって転写ベルト21とスリット部材28cの接触動作が行われ、接触動作が安定した時点で位置検出部28の光源28aが点灯し受光素子28bによりレジストパターンのレジストマーク位置の検出が行われる。そして、位置検出動作が終了した直後に、転写ベルト21とスリット部材28cの離接動作が行なわれ、動作が終了する。このように、本実施例では転写ベルト21とスリット部材28cが接触している時間を最小限にしているので、転写ベルトの傷の発生を防止することができる。
【0036】
次に図7は第8の手段の一実施例を示す図であって、位置ずれ検出装置の位置検出部の概略構成を示す図である。本実施例では、位置検出部28は、転写ベルト21のトナー付着側に光源28aが配置され、反対側にはレジストパターンのレジストマークと概ね同じ幅のスリットSを有するスリット部材28cが、転写ベルト21と接触しない範囲で近接して配置され、さらにスリット直後に受光素子28bを有し、スリット部材28cと転写ベルト21との距離を随時測定する距離センサー37がスリット部材28cと一体的に固定された構成となっている。すなわち、本実施例の位置ずれ検出装置では、スリット部材28cと転写ベルト21との距離を随時測定する距離センサー37を有するので、スリット部材28cと転写ベルト21の距離の測定に基づいて転写ベルト21の上下の変動を検出することができるので、転写ベルトの上下動による検出精度の低下を防止することが可能となる。
【0037】
次に第9の手段の実施例を説明する。図7の構成で、転写ベルト21の走行時の距離センサー37の出力は、転写ベルト21のうねりに応じて、図8に示すようにレイアウト上の設定された距離(基準距離)に対してうねりを持った出力となる。レジストパターンは所定の間隔で随時出力され、位置検出部28まで搬送されるので、本実施例では、距離センサー37の出力が基準範囲に入った時(検出可能期間)に、位置検出動作が行われる。基準範囲は、前述した光軸ずれに起因する検出誤差が許容範囲に入るような範囲(例えば、図7のL1−L2間)に設定されている。このことで、請求項1乃至7における接離動作を行うことなく検出誤差を許容範囲内に抑えることができる。
【0038】
尚、距離センサー37としては、反射光の時間差を検出するものや、ヘテロダインタイプの2つのレーザーの位相差を検出するような光学的なセンサーでも良く、あるいは機械的に直接接触するような接触式の距離センサーでも良い。
【0039】
次に第10の手段の実施例を説明する。本実施例では、図7の構成で、転写ベルト21の走行時の距離センサー37の出力値に基づいて距離が変動した時の検出位置のずれ量(検出位置誤差)を測定して、図9に示すような、ベルト−スリット間距離に対する検出位置誤差の補正量のグラフを作成し、このグラフからベルト−スリット間距離に対する補正量のデータテーブルを作成して制御系のメモリにあらかじめ記憶しておく。そして、位置検出動作時には、距離センサー37による転写ベルト21とスリット部材28cの距離の測定結果に基づいて、上記テーブルから補正量を求め、位置検出結果に補正量を加えて補正することにより、転写ベルト21の上下動による検出誤差をキャンセルする。これにより、請求項1乃至7における接離動作を行うことなく、転写ベルト21の上下動によって発生する検知精度の低下を防止することができる。
【0040】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1記載の画像形成装置の位置ずれ検出装置においては、位置検出動作時のみ転写ベルトとスリット部材を接触させることにより、転写ベルトに与えるストレスを最小限にし、傷の発生を抑えることができるので、転写ムラ等の画像への悪影響を防止し、位置検出精度の安定化を図ることができる。
また、転写ベルトとスリット部材を接触状態で位置検出を行っているので、スリットと光源の光軸が一致していない場合でも、転写ベルトの上下変動による位置検出誤差は発生せず、正確な位置ずれ検出を行うことができる。
【0041】
請求項2記載の画像形成装置の位置ずれ検出装置においては、転写ベルトとスリット部材の接触手段として、転写ベルト上のレジストマーク作成領域以外の領域を加圧して接触させているので、未定着のレジストパターンを乱すことなく、転写ベルトの上下変動を防止することができ、光軸ずれによる検出精度の悪化を防止することができるので、高精度な位置ずれ検出を行うことができる。
【0042】
請求項3記載の画像形成装置の位置ずれ検出装置においては、転写ベルトとスリット部材の接触手段として、静電吸着によって接触動作を行うことで、機構部品を必要とせずに転写ベルトの上下変動を防止することができ、光軸ずれによる検出精度の悪化を防止することができるので、低コストで安定した検出精度を得ることができる。
【0043】
請求項4記載の画像形成装置の位置ずれ検出装置においては、請求項3の構成に加え、導電性のスリット部材に、摺動性のある絶縁コーティングを施しているので、転写ベルトの傷の発生を防止し、かつ、スリット部材に電圧を印加した時の電界を強め、転写ベルトとの吸着力を強めることができるので、機構部品を必要とせずに転写ベルトの上下変動を防止することができ、光軸ずれによる検出精度の悪化を防止することができ、高精度な位置ずれ検出を行うことができる。
【0044】
請求項5記載の画像形成装置の位置ずれ検出装置においては、請求項3の構成に加え、透明な絶縁性部材にスリットを形成し、転写ベルトと対向する面とは反対の面に電極を配置して、裏面側から電圧を印加し、転写ベルトにかかる電界を強め、吸着力を増して転写ベルトと接触させているので、機構部品を必要とせずに転写ベルトの上下変動を防止することができ、光軸ずれによる検出精度の悪化を防止することができ、高精度な位置ずれ検出を行うことができる。
【0045】
請求項6記載の画像形成装置の位置ずれ検出装置においては、転写ベルトとスリット部材の接触手段として、スリット部材を半円型の中空部材によって形成し、中空部材の回転動作によって、位置検出動作時のみスリットを転写ベルトに接触させているので、簡単な構成で転写ベルトの上下変動を防止することができ、光軸ずれによる検出精度の悪化を防止することができ、高精度な位置ずれ検出を行うことができる。
【0046】
請求項7記載の画像形成装置の位置ずれ検出装置においては、請求項1乃至6の何れかの構成に加え、位置検出動作を行う直前に転写ベルトとスリット部材の接触動作を行い、検出直後に離間しているので、転写ベルトとスリット部材が接触している時間を最小限にすることができ、転写ベルトの傷の発生を防止することができる。
【0047】
第8の手段の画像形成装置の位置ずれ検出装置においては、スリット部材と転写ベルトの距離を測定する手段を有するので、スリット部材と転写ベルトの距離の測定に基づいて転写ベルトの上下の変動を検出することができるので、スリット部材と転写ベルトを接触させなくても、転写ベルトの上下動による検出精度の低下を防止することが可能となる。
【0048】
第9の手段の画像形成装置の位置ずれ検出装置においては、スリット部材と転写ベルトの距離を測定する手段を有し、測定結果が基準範囲に入った時に位置検出動作を行っているので、光源とスリットとの光軸ずれに起因する転写ベルトの上下動によって発生する検知精度の低下を防止することができる。
【0049】
第10の手段の画像形成装置の位置ずれ検出装置においては、スリット部材と転写ベルトの距離を測定する手段を有し、あらかじめ転写ベルトとスリット間距離に応じた検出位置誤差を測定してその補正量を記憶しておき、位置検出動作時には、測定距離の結果に基づいて位置検出結果を補正しているので、転写ベルトの上下動によって発生する検知精度の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1,2の一実施例を示す図であって、位置ずれ検出装置の位置検出部及び転写ベルト部の一部を示す図である。
【図2】図1のA方向から位置検出部を透視して見た図である。
【図3】請求項1,3,4の一実施例を示す図であって、位置ずれ検出装置の位置検出部の概略構成を示す図である。
【図4】請求項1,3,5の一実施例を示す図であって、位置ずれ検出装置の位置検出部の概略構成を示す図である。
【図5】請求項1,6の一実施例を示す図であって、位置ずれ検出装置の位置検出部及び転写ベルトの一部を示す図である。
【図6】請求項7の一実施例を示す図であって、位置検出動作の一例を示すフローチャートである。
【図7】 第8の手段の一実施例を示す図であって、位置ずれ検出装置の位置検出部の概略構成を示す図である。
【図8】転写ベルトの走行時におけるベルト−スリット間距離の変動と、その基準範囲を示す図である。
【図9】ベルト−スリット間距離に対する検出位置誤差の補正量のグラフである。
【図10】本発明が実施される画像形成装置の一例を示すデジタルカラー複写機の概略構成図である。
【図11】図10に示す画像形成装置の転写ベルト部の構成例を示す概略正面図である。
【図12】図10に示す画像形成装置に用いられる位置ずれ検出装置の位置検出部及び転写ベルト部の一部を示す図である。
【図13】位置ずれ検出装置の位置検出部を透過型センサーとスリット部材で構成した場合の構成例と、転写ベルトが上下動した時のセンサー出力の変化を合わせて示す図である。
【図14】図13と同様の構成の位置検出部で、スリットと光源の光軸がずれている場合の例と、転写ベルトが上下動した時のセンサー出力の変化を示す図である。
【符号の説明】
12(Y,M,C,Bk):レーザ光出射装置(書き込み手段)
13(Y,M,C,Bk):記録装置
14(Y,M,C,Bk):感光体
16(Y,M,C,Bk):現像装置(顕像手段)
17(Y,M,C,Bk):転写チャージャ
19a:転写紙
21:転写ベルト
24:転写ベルト駆動ローラー
28:位置検出部
28a:光源
28b:受光素子
28c:スリット部材
30:転写ベルト駆動モーター
31:加圧部材
32:加圧部
33:加圧部材駆動モーター
34:絶縁性コーティング
35:電源
36:電極
37:距離センサー
S:スリット
Claims (7)
- 複数の感光体と、それぞれの感光体に異なった色の情報を書き込む書き込み手段と、書き込まれた情報を顕像化する顕像手段を有し、各感光体上の顕像を順次、転写ベルト上を搬送される転写材に転写して、カラー画像を得る画像形成装置であって、転写ベルト上に各色毎に測定用パターン画像(例えばレジストパターン)を作成し、それぞれのレジストマーク位置を各色毎に測定することによって各色のずれを検出し補正する画像形成装置の位置ずれ検出装置において、
転写ベルト上のレジストマーク位置を検出する位置検出部は、転写ベルトのトナー付着側に光源が配置され、反対側にはレジストマークと概ね同じ幅のスリットを有するスリット部材が、転写ベルトと接触しない範囲で近接して配置され、さらにスリット直後に受光素子を有し、位置検出動作時は、転写ベルトと前記スリット部材を接触させることを特徴とする画像形成装置の位置ずれ検出装置。 - 請求項1記載の画像形成装置の位置ずれ検出装置において、前記転写ベルトとスリット部材との接触は、転写ベルト上のレジストマーク作成領域以外の領域を、位置検出動作時のみ加圧して行うことを特徴とする画像形成装置の位置ずれ検出装置。
- 請求項1記載の画像形成装置の位置ずれ検出装置において、前記転写ベルトとスリット部材との接触は、静電吸着によって位置検出動作時のみ行われることを特徴とする画像形成装置の位置ずれ検出装置。
- 請求項1または3記載の画像形成装置の位置ずれ検出装置において、前記スリット部材を導電性部材にて形成し、表面に絶縁性のコーティングを施し、位置検出動作時に、前記スリット部材に電圧を印加することを特徴とする画像形成装置の位置ずれ検出装置。
- 請求項1または3記載の画像形成装置の位置ずれ検出装置において、前記スリット部材を絶縁性部材にて形成し、該スリット部材の転写ベルトと対向する面とは反対の面に導電性の電極を有し、位置検出動作時に、前記電極に対して電圧を印加することを特徴とする画像形成装置の位置ずれ検出装置。
- 請求項1記載の画像形成装置の位置ずれ検出装置において、前記スリット部材を半円型の中空部材によって形成し、該中空部材の回転によって、転写ベルトとスリット部材を位置検出動作時のみ接触させることを特徴とする画像形成装置の位置ずれ検出装置。
- 請求項1乃至6の何れかに記載の画像形成装置の位置ずれ検出装置において、前記スリット部材と転写ベルトの接触動作は、レジストマークがスリットを通過する以前に開始され、位置検出動作後は、離接動作を行うことを特徴とする画像形成装置の位置ずれ検出装置。
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