JP4332335B2

JP4332335B2 - Color image forming apparatus

Info

Publication number: JP4332335B2
Application number: JP2002264608A
Authority: JP
Inventors: 賢西村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2022-09-10
Also published as: JP2004101955A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸなどのカラー画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、画像形成装置においては、その構成部品として中間転写体にベルト状のものを用いたものが知られている。例えば、回転駆動される回転体からなる感光体に対向配置され、且つ接触した状態で該感光体と同じ周速度で回転される中間転写ベルトを備えたものがある。この種の画像形成装置では、画像形成の位置基準となるホーム・ポジションを規定するために、中間転写ベルトに設けられた位置検知用マークの通過領域に該位置検知用マークを検知する検知センサを有している。また、感光体と接した状態を構成する一次転写部に一次転写手段、一次転写手段の配設位置よりも感光体の回転方向上流側の帯電位置に帯電手段をそれぞれ有している。そして画像形成する場合には、上記感光体および中間転写ベルトの回転中に、上記ホーム・ポジション検知センサによる上記ホーム・ポジション位置検知用マークの検知から一定のタイミングで作像プロセスを開始する。具体的には、感光体上に光書込みを開始する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
とくに、カラー画像を形成する画像形成装置では、上記帯電位置を通過して帯電された感光体の帯電領域に光書込みおよび現像により所定の色のトナー像を形成し、この所定の色のトナー像を一次転写部にて一次転写手段により中間転写ベルトに転写する。このような動作を異なる色ごとに繰り返して、中間転写ベルト上にカラーの重ねトナー像を形成し、この重ねトナー像を転写紙上に一括転写することによりカラー画像を得ている。上記重ねトナー像は、上記異なる色ごとに、上記ホーム・ポジション検知センサの上記ホーム・ポジション位置検知用マークの検知から一定のタイミングで作像プロセスを開始することで、上記中間転写ベルト上に各色が位置ずれなく形成されるようになっている。
【０００４】
近年、電子写真画像形成装置においても低コスト化が進み、中間転写ベルトに対してもより安価な材料を使用することが要求されている。このような状況下では、従来の中間転写ベルトに用いられていた材質と比較して、低コストのベルトに用いられる材質はその性能が限定されていることが多い。例えば、ホーム・ポジション検出センサに光学センサを用いる場合、従来品では、ホーム・ポジション位置検出を行いやすいように、ベルト表面の反射率と位置検知用マークの反射率が大きく異なるように設定されている。ところが、ベルト表面の加工工程を簡素化または省略することでコストを削減している中間転写ベルトでは、位置検知用マークとそれ以外の部分の反射率の差が従来品よりも小さくなるので、検知センサを高精度化することでホーム・ポジション検知を行っている。
【０００５】
上記高精度ホーム・ポジション検知センサの一般的な構成を以下に紹介する。センサ部は、発光部、受光部、発光素子駆動部から構成されており、発光素子駆動部をＣＰＵによって制御する構成となっている（例えば、特許文献２参照）。ＣＰＵは、Ａ／Ｄポートから受光部の出力電圧を読み取り、その結果に応じてＤ／Ａポートの出力電圧を操作して発光部の発光量を可変して、受光部のアナログ出力電圧の大きさを調節する。ＣＰＵは、中間転写ベルトの表面反射率に応じて、適切な発光量を選択できる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２４２０９９号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開２００１−１６６５５３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の高精度検知センサは従来の検知センサと比較してコストが高くなってしまうという問題がある。また、この方法は、ＣＰＵのＡ／ＤポートとＤ／Ａポートを一つずつ使用してしまうので、ポート数の少ない安価なＣＰＵが使い辛くなるという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、Ａ／Ｄポートを使用せずに上記構成の高精度検知センサの機能を実現する、すなわち、ポート数の少ない安価なＣＰＵを使用しても上記構成の高精度検知センサの機能を実現するカラー画像形成装置およびその制御方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明においては、ホーム・ポジション検知センサのアナログ出力電圧の入力手段としてＣＰＵのＡ／Ｄポートを使用せずにＩ／Ｏポートで代用するようにした。本来、Ｉ／Ｏポートでは光量といったアナログ量を測定することは不可能である。しかし、発光部の発光量が不適当な場合は検知マークの誤検知が発生するので、Ｉ／Ｏポートを介して入力した信号値を解析することで発光量が適切な状態にあるか、あるいは発光量の過不足の状態であるかを推測することは可能であると考えた。
【００１１】
正常に検知できている状態においては、中間転写体が回転駆動されている限りにおいては等間隔に検知パルスが発生している。光量過多により検知感度が上がり過ぎている状態では、検知マーク以外のものに反応して余分な検知パルスを出力することになる。逆に、光量不足の場合には検知感度の減少を招き、検知マークに反応できないことになる。これらの事柄から、検知パルスが正常時よりも多ければ光量を減少させ、正常時よりも少なければ光量を増加させることで光量の調整を行うことが可能となる。
【００１２】
したがって、請求項１に記載の発明は、複数色のトナー像がその上に多重形成されるベルトと、前記ベルト上に形成された複数色のトナー像を転写材に転写する転写手段と、前記転写材に転写されたトナー像を定着する定着手段と、を備えるカラー画像形成装置であって、発光素子と受光素子を備え、画像形成の基準位置となる、前記ベルト上に設けられたマークに光を照射し、反射光を検出し、当該検出結果に応じたアナログ信号を出力する、前記ベルトの近傍に配置された光学検出手段と、入力された信号の電圧レベルが、第１閾値を上回る場合に入力信号をＨｉと認識し、前記第１閾値よりも小さい第２閾値を下回る場合に前記入力信号をＬｏｗと認識する電気特性をもった入力ポートと、出力ポートを備え、前記光学検出手段の前記受光素子から出力されたアナログ信号を前記入力ポートから入力し、前記光学検出手段の前記発光素子を前記出力ポートから駆動する演算処理手段とを備え、前記演算処理手段は、前記出力ポートを制御して前記発光素子を点灯させ、前記入力ポートに入力された前記受光素子から出力されたアナログ信号の変化の検出を前記入力ポートから得られる認識結果によって行い、前記マークを検知したこと示す認識結果の検出回数に基づき、前記出力ポートにより前記光学検出手段の前記発光素子が照射する光の光量を制御し、さらに前記演算処理手段は、前記ベルトが１回転する間、前記マークを検知したこと示す認識結果の検出回数を調べ、当該検出回数が１回のとき前記発光素子が照射する光の光量は適正と判断し、前記検出回数が０回のときには前記入力ポートの状態を調べて、Ｈｉに張り付いている場合には前記光量を減少させ、Ｌｏｗに張り付いている場合は前記光量を増加させるように光量制御することを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のカラー画像形成装置であって、前記演算処理手段は、前記ベルトが１回転する間、前記マークを検知したことを示す認識結果の検出回数を調べ、当該検出回数が２回以上のとき、前記ベルトが１回転する間の前記入力ポートの状態のＨｉとＬｏｗの時間比率を算出し、Ｈｉの比率が高い場合に前記光量を減少させ、逆の場合には、前記光量を増加させるように光量制御することを特徴とするものである。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のカラー画像形成装置であって、前記演算処理手段は、前記光量制御の実行後、再度、前記ベルトが１回転する間、前記マークを検知したことを示す認識結果の検出回数を調べ、検出回数に応じて前記光量制御を実行する動作を、当該検出回数が１回になるまで、繰り返すことを特徴とするものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００２３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明が適用される画像形成装置の一例を示す図である。ここで、符号１は静電潜像を形成するための感光体ドラム、符号２Ａ〜２Ｄは感光体ドラム上の静電潜像を可視像化する現像器であり、各々Ｙ（イエロー）・Ｍ（マゼンタ）・Ｃ（シアン）・Ｋ（ブラック）のトナーを内蔵している。これらは回転式のホルダーにセットされており、順次切り替えることで各色の現像を行う。符号３は光学ユニットであり、内部に静電潜像を形成するための光源である半導体レーザ等のレーザ素子、レーザを感光ドラム上に走査するためのポリゴン・ミラー、レーザを誘導するための折り返しミラーより構成されている。符号４はカラー画像を形成するための中間転写体であり、ＹＭＣＫ４色分の画像を多重転写することでカラー画像を形成する。符号５は転写材である印刷用紙を積載しておくための用紙カセット、符号６は中間転写体上の画像を転写材に転写するための転写ローラ、符号７は転写材に転写された画像を定着するための定着器、符号８は中間転写体のホーム・ポジションを検知するための光学式センサである。
【００２４】
図２は、本実施形態におけるホーム・ポジション検知センサの回路構成を示す図である。ホーム・ポジション検知センサ８は、発光素子８１と受光素子８２から構成されており、ここではそれぞれＬＥＤとフォト・トランジスタを使用している。ＣＰＵ１０１からはホーム・ポジション検知センサ出力信号の入力用としてＩ／Ｏポート１０２、光量調節信号用としてＤ／Ａポート１０３が割り振られる構成となっている。ＬＥＤのアノード、フォト・トランジスタのコレクタは電源Ｖ_CCに接続され、ＬＥＤのカソードは、抵抗を介してＤ／Ａポート１０３の出力をゲートに入力し、ソースがグランドに接続されているＦＥＴのドレインに、そしてフォト・トランジスタのエミッタは、抵抗を介してグランドに接続されている。
【００２５】
図３は、図１における中間転写体４の一部を示し、本実施形態における中間転写体のホーム・ポジション検知手法の原理を示す図である。中間転写体４の表面にホーム・ポジション検知マーク９を配置する。ここで、ホーム・ポジション検知マーク９の表面と、この部分を除く中間転写体４の表面との光学特性は異なるものとする。本実施形態では、ホーム・ポジション検知センサの光源の発光周波数帯域（発光色）において、中間転写体４の表面は反射特性を、ホーム・ポジション検知マーク９の表面は吸収特性を有するものとする。このとき、ＣＰＵ１０１のＩ／Ｏポート１０２に入力される信号波形は図４のようになる。
【００２６】
図４は、ホーム・ポジション検知センサの正常動作時の出力波形を示す図である。図において、横軸は時間軸、縦軸はホーム・ポジション検知センサ出力の出力レベルを示している。Ｉ／Ｏポート１０２の電気的特性は、入力電圧がＶ_ILを下回るときに信号レベルがＬｏｗであることを認識し、入力信号がＶ_IHを上回り、かつＶＣＣを上回らないときに入力レベルがＨｉであることを認識する。ホーム・ポジション検知を正常に行うためには、中間転写体４の測定時にはセンサ出力信号がＨｉレベルに、マーク９の検知時にはセンサ出力信号がＬｏｗレベルになっていることが必要である。しかし、ホーム・ポジション検知センサ８の出力信号はアナログ出力であり、その出力レベルは様々な要因、例えばＬＥＤの発光効率ばらつき・中間転写体の反射率ばらつき・センサ−中間転写体間の距離変動等の理由により大きく変動する。その結果、図５に示すように、ホーム・ポジション検知センサ８の出力信号のＨｉ／Ｌｏｗレベルの検出が正常に行われないケースが発生する。
【００２７】
図５は、検知センサが発光する光量が不適切な状態の検知センサの出力波形を示す図であり、図５（ａ）は発光する光量が不足している場合、図５（ｂ）は、発光する光量が大き過ぎる場合の、ホーム・ポジション検知センサ８の出力信号を示している。
【００２８】
図６は、このような不適切な発光状況を改善するための光量調整シーケンスを示すフローチャートである。図において、まず、中間転写体の駆動を開始すると共にホーム・ポジション検知センサを点灯させて、かつＣＰＵ１０１内のタイマをスタートさせる（Ｓ１０１）。タイマによりあらかじめ判明している中間転写体１周分の時間を計測して、その間のセンサ出力をモニタする（Ｓ１０２）。この間にホーム・ポジション検知信号を何回受信したかで処理が分岐する（Ｓ１０３）。検知信号の受信回数が１回ならば、センサ光量は適正なものと判断して処理を終了する（Ｓ１０４）。受信回数が０回ならば、センサ出力はＨｉレベルかＬｏレベルのどちらかに張り付いていることになる。どちらに張り付いているかによって処理が分岐する（Ｓ１０５）。Ｈｉ側に張り付いているのならば、これは図５（ｂ）の状態であり、光量が大き過ぎる状態であるので、センサ光量を減少させる（Ｓ１０６）。Ｌｏ側に張り付いているのならば、これは図５（ａ）の状態であり、光量が小さ過ぎる状態であるので、センサ光量を増加させる（Ｓ１０７）。光量を変化させたならば、再度Ｓ１０２に戻って中間転写体１周分のセンサ光量のモニタを再開する。センサ光量が適正と判断されるまでこの光量調節処理を繰り返す。
【００２９】
以上の制御を行うことで、ＣＰＵ入力端子のＡ／Ｄポートを用いずともセンサ出力レベルを把握して、適切なセンサ光量選択を行うことが可能となる。
【００３０】
（第２の実施形態）
中間転写体の表面反射率にムラがあったり、中間転写体とセンサ間の距離変動が大きいと、センサの出力波形が乱れてくる。このとき、ＣＰＵ１０１のＩ／Ｏポート１０２に入力される信号波形は図７のようになる。
【００３１】
図７は、中間転写体の表面状態が悪く検知センサの出力波形が乱れている状態の出力波形を示す図である。センサの出力波形がＶ_IHのレベル近傍で上下を繰り返すと、Ｖ_IHを出力電圧が下回った場合には論理は不定となるので、中間転写体が１周する間に何回もＨｉレベルと不定レベルとが切り替わる出力信号が検知されることになる。この場合の光量調整シーケンスを図８に示す。
【００３２】
図８は、第２実施形態における、光量調整シーケンスを説明するためのフローチャートである。図において、まず、中間転写体の駆動を開始すると共にホーム・ポジション検知センサを点灯させて、かつＣＰＵ１０１内のタイマをスタートさせる（Ｓ２０１）。タイマにより中間転写体１周分の時間を計測して、その間のセンサ出力をモニタして出力状態の変化からホーム・ポジション検知信号の回数を記憶する（Ｓ２０２）。この間にホーム・ポジション検知信号を何回受信したかで処理が分岐する（Ｓ２０３）。受信回数が１回以下の場合は第１の実施形態と同様の処理を行う（Ｓ２０４〜Ｓ２０７）。受信回数が２回以上の場合は、センサ出力信号のＨｉ状態とＬｏ状態の時間の割合より光量調整量を決定する。図９に示すようにＨｉ状態の割合が高いほど光量が大きい状態となる。
【００３３】
図９は、中間転写体の表面状態が悪い場合における、検知センサ光源光量と出力波形のＨ／Ｌ比率を示す図であり、光量に応じてＨ／Ｌ比率が変化する様子を示す図である。Ｓ２０２で記憶したタイマの値からＨｉ・Ｌｏ状態におけるそれぞれの出力レベルを保持していた累積時間を算出する（Ｓ２０８）。正常検知時のセンサ出力信号のＨｉ状態とＬｏ状態の時間の割合と比較して（Ｓ２０９）、Ｈｉ状態の比率が小さければ光量を上げる（Ｓ２１０）。反対にＨｉ状態の比率が大きければ光量を下げる（Ｓ２１１）。光量を変化させたならば、再度Ｓ２０１に戻って中間転写体１周分のセンサ光量のモニタを再開する。センサ光量が適正と判断されるまでこの光量調節処理を繰り返す。
【００３４】
以上の制御を行うことで、ＣＰＵ入力端子のＡ／Ｄポートを用いずともセンサ出力レベルを把握して、適切なセンサ光量選択を行うことが可能となる。
【００３５】
（第３の実施形態）
中間転写体の表面反射率とホーム・ポジション検知マークの反射率との間にさほど差がない場合は、図１０に示すように論理を確定できないケースが生じる可能性がある。図１０は、中間転写体と検知マークの反射率に差が少なくセンサ出力のダイナミック・レンジが狭い状態の出力波形を示す図である。
【００３６】
図１１は、本実施形態におけるホーム・ポジション検知センサの回路構成を示す図である。図１１に示す回路構成と図３に示す回路構成との違いは、Ｉ／Ｏポート１０２の直前にコンパレータ１０４が追加されていることである。コンパレータ１０４の働きで論理はＨかＬに必ず確定するので、反射率にさほどの差が見られないケースでも確実なホーム・ポジション検知が可能となる。
【００３７】
図１２は、図１０に示すようなセンサ出力波形を図１１に示す本実施形態の回路に入力した場合の、正常動作時における波形を示す図である。コンパレータ１０４の（−）入力端子に印加される電圧をＶ−として、コンパレータ１０４の（＋）入力端子に入力される検知センサ８の出力電圧がＶ−を上回ればコンパレータ１０４の出力はＨとなり、Ｖ−を下回ればコンパレータ１０４の出力はＬになる。コンパレータの入出力特性におけるリニアな領域は狭く、またゲインも高いので、図示するようにコンパレータ出力は、その入力信号が電位Ｖ−を越えるか否かに応じて急峻に変化する。この構成の場合、図７、図９に示したＣＰＵ１０１の不定領域の期間は無視し得るので、中間転写体表面と検知マークの反射率の差が少なく、検知センサの出力ダイナミック・レンジが狭い場合でも正確な検知を行うことが可能となる。
【００３８】
この第３の実施形態における光量調整シーケンスは、第２の実施形態と同一である。
【００３９】
以上の制御を行うことで、ＣＰＵ入力端子のＡ／Ｄポートを用いずともセンサ出力のアナログ信号出力レベルを把握して、適切なセンサ光量選択を行うことが可能となる。
【００４０】
（その他の実施形態）
また、図１０に示したようにセンサ出力の信号レベルのダイナミック・レンジが狭いが中間転写体の表面状態が悪くない場合には、適切な増幅度と直流シフト量を持たせた直流増幅器を、コンパレータの代わりに使用することも可能である。この場合、この直流増幅器のゲインあるいは直流シフト量を操作することで、光量制御に代えることができる。この場合、光量制御は所定の光量に設定されることになる。しかしながら、直流増幅器のゲインあるいは直流シフト量を操作するにはＤ／Ａポートを必要とし、この構成は、上述した構成よりも複雑になる可能性が大きいと判断される。
【００４１】
また、上述した第１の実施形態においては、中間転写体１周分の時間期間中にホーム・ポジション検知信号を何回受信したかを調べ、０回の場合にはさらにその出力信号レベル状態を調べたが、例えば１回受信した場合において、さらに次の中間転写体１周分の時間期間中に生じる周期を計測して、その周期の安定度が高くなる方向にＤ／Ａポートを操作することも可能である。
【００４２】
また、中間転写体Ｎ周分の時間期間中にホーム・ポジション検知信号を何回受信したかを調べて、１周分当りの時間期間に０回か、１回か、あるいは２回以上かを調べる方法とすることも可能である。この場合、Ｎとして大きな数値とするほど、より正確に最適な値を設定することができる。
【００４３】
【発明の効果】
センサ出力値であるアナログ信号を、ＣＰＵのＡ／Ｄポートに入力するのではなく、一般的なＩ／Ｏポートに入力させることができるので、安価なＣＰＵを使用しても検知センサを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される画像形成装置の一例を示す図である。
【図２】図１に示す画像形成装置に適用可能な、第１の実施形態のホーム・ポジション検知センサの構成を示す図である。
【図３】ホーム・ポジション検知センサの検出原理を示す図である。
【図４】ホーム・ポジション検知センサの正常動作時の出力波形を示す図である。
【図５】第１の実施形態において、検知センサの光量が不適切な状態の出力波形を示す図である。
【図６】第１の実施形態における、光量調整シーケンスを説明するためのフローチャートである。
【図７】第２の実施形態において、中間転写体の表面状態が悪く検知センサの出力波形が乱れている状態の出力波形を示す図である。
【図８】第２の実施形態における、光量調整シーケンスを説明するためのフローチャートである。
【図９】第２の実施形態において、中間転写体の表面状態が悪い場合における、検知センサ光源光量と出力波形のＨ／Ｌ比率を示す図であり、光量に応じてＨ／Ｌ比率が変化する様子を示す図である。
【図１０】第３の実施形態において、中間転写体と検知マークの反射率に差が少なくセンサ出力のダイナミック・レンジが狭い状態の出力波形を示す図である。
【図１１】第３の実施形態のホーム・ポジション検知センサの構成を示す図である。
【図１２】第３の実施形態のホーム・ポジション検知センサの正常動作時における出力波形を示す図である。
【符号の説明】
１感光ドラム
２現像器
３光学ユニット
４中間転写体
５用紙カセット
６転写ドラム
７定着器
８ホーム・ポジション検知センサ
９ホーム・ポジション検知マーク
８１発光素子
８２受光素子
１０１ＣＰＵ
１０２Ｉ／Ｏポート
１０３Ｄ／Ａ出力ポート
１０４コンパレータ１[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a color image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a FAX .
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in an image forming apparatus, a component using a belt-like intermediate transfer member is known as its component. For example, there is an apparatus that includes an intermediate transfer belt that is disposed so as to face a photosensitive member made of a rotating member that is driven to rotate and is rotated at the same peripheral speed as the photosensitive member. In this type of image forming apparatus, in order to define a home position that serves as a position reference for image formation, a detection sensor that detects the position detection mark is provided in a passing area of the position detection mark provided on the intermediate transfer belt. Have. Further, the primary transfer portion constituting the state in contact with the photoconductor has a primary transfer unit, and a charging unit at a charging position upstream of the rotation direction of the photoconductor relative to the arrangement position of the primary transfer unit. When an image is formed, an image forming process is started at a fixed timing from the detection of the home position position detection mark by the home position detection sensor while the photosensitive member and the intermediate transfer belt are rotating. Specifically, optical writing is started on the photoconductor (see, for example, Patent Document 1).
[0003]
In particular, in an image forming apparatus for forming a color image, a toner image of a predetermined color is formed by optical writing and development on a charged area of a photoreceptor charged through the charging position, and the toner image of the predetermined color. Is transferred to the intermediate transfer belt by the primary transfer means at the primary transfer portion. Such an operation is repeated for each different color to form a color superimposed toner image on the intermediate transfer belt, and a color image is obtained by collectively transferring the superimposed toner image onto the transfer paper. For each of the different colors, the superimposed toner image is formed on the intermediate transfer belt by starting an image forming process at a certain timing from the detection of the home position position detection mark of the home position detection sensor. Are formed without positional deviation.
[0004]
In recent years, the cost of electrophotographic image forming apparatuses has been reduced, and it has been required to use a cheaper material for the intermediate transfer belt. Under such circumstances, the material used for the low-cost belt is often limited in performance compared to the material used for the conventional intermediate transfer belt. For example, when using an optical sensor for the home position detection sensor, the reflectance of the belt surface and the position detection mark are set so that the reflectance of the belt surface is greatly different in the conventional product so that the home position position can be easily detected. Yes. However, in the intermediate transfer belt, which reduces costs by simplifying or omitting the belt surface processing process, the difference in reflectance between the position detection mark and other parts is smaller than that of the conventional product. The home position is detected by increasing the accuracy of the sensor.
[0005]
The general configuration of the high-precision home position detection sensor is introduced below. The sensor unit includes a light emitting unit, a light receiving unit, and a light emitting element driving unit, and the light emitting element driving unit is controlled by a CPU (see, for example, Patent Document 2). The CPU reads the output voltage of the light receiving unit from the A / D port and operates the output voltage of the D / A port according to the result to vary the light emission amount of the light emitting unit, thereby increasing the analog output voltage of the light receiving unit. Adjust the height. The CPU can select an appropriate light emission amount according to the surface reflectance of the intermediate transfer belt.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2001-242099 A
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-166553
[Problems to be solved by the invention]
However, the high-accuracy detection sensor having the above configuration has a problem that the cost is higher than that of the conventional detection sensor. In addition, since this method uses one A / D port and one D / A port of the CPU, there is a problem that an inexpensive CPU with a small number of ports becomes difficult to use.
[0009]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to realize the function of the high-precision detection sensor having the above-described configuration without using an A / D port, that is, the number of ports. It is an object of the present invention to provide a color image forming apparatus that realizes the function of the high-accuracy detection sensor having the above-described configuration even when using a small number of inexpensive CPUs and a control method thereof.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, in the present invention, an I / O port is substituted for the analog output voltage input means of the home position detection sensor without using the A / D port of the CPU. Originally, it is impossible to measure an analog quantity such as a light quantity at the I / O port. However, if the amount of light emitted from the light-emitting unit is inappropriate, erroneous detection of the detection mark occurs. Therefore, by analyzing the signal value input via the I / O port, the light emission amount is in an appropriate state, or It was considered possible to estimate whether the amount of light emission was excessive or insufficient.
[0011]
In a state where the detection is normally performed, detection pulses are generated at equal intervals as long as the intermediate transfer member is driven to rotate. In the state where the detection sensitivity is excessively increased due to excessive light quantity, an extra detection pulse is output in response to something other than the detection mark. On the other hand, when the amount of light is insufficient, the detection sensitivity is reduced and the detection mark cannot be reacted. From these matters, it is possible to adjust the light amount by decreasing the light amount if the number of detection pulses is larger than normal, and increasing the light amount if it is smaller than normal.
[0012]
Therefore, the invention according to claim 1 is a belt on which a plurality of color toner images are formed on a plurality of belts; a transfer unit that transfers the plurality of color toner images formed on the belt to a transfer material; A color image forming apparatus comprising: a fixing unit that fixes a toner image transferred to a transfer material; and a mark provided on the belt that includes a light emitting element and a light receiving element and serves as a reference position for image formation. Optical detection means disposed in the vicinity of the belt for irradiating light, detecting reflected light, and outputting an analog signal corresponding to the detection result, and the voltage level of the input signal exceeds the first threshold value An input port having an electrical characteristic for recognizing the input signal as Hi and recognizing the input signal as Low when the input signal falls below a second threshold smaller than the first threshold; and the optical detection means Of the above Computation processing means for inputting an analog signal output from an optical element from the input port and driving the light emitting element of the optical detection means from the output port, wherein the computation processing means controls the output port. The light emitting element is turned on, the change of the analog signal output from the light receiving element input to the input port is detected based on the recognition result obtained from the input port, and the recognition result indicating that the mark is detected Based on the number of detection times, the output port controls the amount of light emitted by the light emitting element of the optical detection means , and the arithmetic processing means recognizes that the mark has been detected during one rotation of the belt. The number of detections of the result is examined, and when the number of detections is 1, the light amount emitted by the light emitting element is determined to be appropriate, and the number of detections is 0. The can examine the state of the input port, if they stick to Hi reduces the amount of light, if you are stuck to Low, characterized in that the light quantity control so as to increase the amount of light Is.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a color image forming apparatus according to the first aspect, wherein the arithmetic processing means is a recognition result indicating that the mark is detected during one rotation of the belt. Check the number of detections, and if the number of detections is 2 or more, calculate the time ratio of Hi and Low in the state of the input port during one rotation of the belt, and decrease the light quantity when the ratio of Hi is high In the opposite case, the light amount is controlled so as to increase the light amount .
[0014]
Further, the invention according to claim 3 is the color image forming apparatus according to claim 1 or 2 , wherein the arithmetic processing unit again performs the rotation of the belt once after the execution of the light amount control. The number of detections of the recognition result indicating that the mark has been detected is checked, and the operation of executing the light amount control according to the number of detections is repeated until the number of detections becomes one.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0023]
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an image forming apparatus to which the present invention is applied. Here, reference numeral 1 denotes a photosensitive drum for forming an electrostatic latent image, and reference numerals 2A to 2D denote developing devices for visualizing the electrostatic latent image on the photosensitive drum. Built-in toners of M (magenta), C (cyan), and K (black). These are set in a rotary holder, and each color is developed by switching sequentially. Reference numeral 3 denotes an optical unit, a laser element such as a semiconductor laser which is a light source for forming an electrostatic latent image therein, a polygon mirror for scanning the laser on the photosensitive drum, and a folding for guiding the laser. Consists of mirrors. Reference numeral 4 denotes an intermediate transfer member for forming a color image, and a color image is formed by multiple transfer of YMCK four color images. Reference numeral 5 is a paper cassette for loading printing paper as a transfer material, reference numeral 6 is a transfer roller for transferring an image on the intermediate transfer member to the transfer material, and reference numeral 7 is an image transferred to the transfer material. A fixing device 8 for fixing is an optical sensor for detecting the home position of the intermediate transfer member.
[0024]
FIG. 2 is a diagram showing a circuit configuration of the home position detection sensor in the present embodiment. The home position detection sensor 8 includes a light emitting element 81 and a light receiving element 82, and here, an LED and a phototransistor are used. The CPU 101 is configured to be assigned an I / O port 102 for inputting a home position detection sensor output signal and a D / A port 103 for a light amount adjustment signal. The anode of the LED and the collector of the phototransistor are connected to the power source V _CC, and the cathode of the LED inputs the output of the D / A port 103 to the gate via a resistor, and the drain of the FET whose source is connected to the ground And the emitter of the phototransistor is connected to ground through a resistor.
[0025]
FIG. 3 is a diagram showing a part of the intermediate transfer member 4 in FIG. 1 and showing the principle of the home position detection method of the intermediate transfer member in this embodiment. A home position detection mark 9 is arranged on the surface of the intermediate transfer body 4. Here, it is assumed that the optical characteristics of the surface of the home position detection mark 9 and the surface of the intermediate transfer member 4 excluding this portion are different. In the present embodiment, it is assumed that the surface of the intermediate transfer body 4 has reflection characteristics and the surface of the home position detection mark 9 has absorption characteristics in the emission frequency band (emission color) of the light source of the home position detection sensor. At this time, the signal waveform input to the I / O port 102 of the CPU 101 is as shown in FIG.
[0026]
FIG. 4 is a diagram illustrating an output waveform during normal operation of the home position detection sensor. In the figure, the horizontal axis represents the time axis, and the vertical axis represents the output level of the home position detection sensor output. The electrical characteristics of the I / O port 102 recognize that the signal level is low when the input voltage is below V _IL , and the input level is Hi when the input signal exceeds V _IH and does not exceed VCC. Recognize that. In order to perform home position detection normally, it is necessary that the sensor output signal is at the Hi level when the intermediate transfer body 4 is measured, and the sensor output signal is at the Low level when the mark 9 is detected. However, the output signal of the home position detection sensor 8 is an analog output, and the output level varies depending on various factors, such as variations in the light emission efficiency of the LED, variations in the reflectance of the intermediate transfer member, and variations in the distance between the sensor and the intermediate transfer member. Fluctuates greatly due to the reasons. As a result, as shown in FIG. 5, there is a case where the Hi / Low level detection of the output signal of the home position detection sensor 8 is not normally performed.
[0027]
FIG. 5 is a diagram illustrating an output waveform of the detection sensor in a state where the amount of light emitted from the detection sensor is inappropriate. FIG. 5A illustrates a case where the amount of light emitted is insufficient, and FIG. The output signal of the home position detection sensor 8 when the amount of emitted light is too large is shown.
[0028]
FIG. 6 is a flowchart showing a light amount adjustment sequence for improving such an inappropriate light emission state. In the figure, first, the driving of the intermediate transfer member is started, the home position detection sensor is turned on, and the timer in the CPU 101 is started (S101). The time for one turn of the intermediate transfer member that has been previously determined by the timer is measured, and the sensor output during that time is monitored (S102). During this time, the process branches depending on how many times the home position detection signal is received (S103). If the number of receptions of the detection signal is 1, it is determined that the amount of sensor light is appropriate, and the process ends (S104). If the number of receptions is 0, the sensor output is stuck to either the Hi level or the Lo level. The process branches depending on which one is attached (S105). If it is stuck to the Hi side, this is the state of FIG. 5B, and the light quantity is too large, so the sensor light quantity is reduced (S106). If it is stuck to the Lo side, this is the state of FIG. 5A, and the light quantity is too small, so the sensor light quantity is increased (S107). If the amount of light has been changed, the process returns to S102 again, and monitoring of the amount of sensor light for one round of the intermediate transfer body is resumed. This light amount adjustment process is repeated until it is determined that the sensor light amount is appropriate.
[0029]
By performing the above control, it is possible to grasp the sensor output level without using the A / D port of the CPU input terminal and perform appropriate sensor light quantity selection.
[0030]
(Second Embodiment)
If the surface reflectance of the intermediate transfer member is uneven or if the distance between the intermediate transfer member and the sensor is large, the output waveform of the sensor will be disturbed. At this time, the signal waveform input to the I / O port 102 of the CPU 101 is as shown in FIG.
[0031]
FIG. 7 is a diagram showing an output waveform in a state where the surface state of the intermediate transfer member is bad and the output waveform of the detection sensor is disturbed. If the output waveform of the sensor repeats up and down in the vicinity of the V _IH level, the logic becomes indefinite when the output voltage falls below V _IH , so the Hi level is undefined many times during one rotation of the intermediate transfer member. An output signal whose level is switched is detected. The light quantity adjustment sequence in this case is shown in FIG.
[0032]
FIG. 8 is a flowchart for explaining a light amount adjustment sequence in the second embodiment. In the figure, first, the driving of the intermediate transfer member is started, the home position detection sensor is turned on, and the timer in the CPU 101 is started (S201). The timer measures the time for one rotation of the intermediate transfer member, monitors the sensor output during that time, and stores the number of home position detection signals from the change in the output state (S202). During this time, the process branches depending on how many times the home position detection signal is received (S203). When the number of receptions is 1 or less, processing similar to that in the first embodiment is performed (S204 to S207). When the number of receptions is two or more, the light amount adjustment amount is determined from the ratio of the time of the sensor output signal between the Hi state and the Lo state. As shown in FIG. 9, the higher the ratio of the Hi state, the larger the amount of light.
[0033]
FIG. 9 is a diagram showing the detection sensor light source light amount and the H / L ratio of the output waveform when the surface state of the intermediate transfer member is bad, and shows how the H / L ratio changes according to the light amount. . From the timer value stored in S202, the accumulated time for which the respective output levels in the Hi / Lo state are held is calculated (S208). Compared to the time ratio between the Hi state and the Lo state of the sensor output signal at the time of normal detection (S209), the light amount is increased if the ratio of the Hi state is small (S210). On the other hand, if the ratio of the Hi state is large, the light amount is decreased (S211). If the amount of light has been changed, the process returns to S201 again and monitoring of the amount of sensor light for one turn of the intermediate transfer member is resumed. This light amount adjustment process is repeated until it is determined that the sensor light amount is appropriate.
[0034]
By performing the above control, it is possible to grasp the sensor output level without using the A / D port of the CPU input terminal and perform appropriate sensor light quantity selection.
[0035]
(Third embodiment)
If there is no significant difference between the surface reflectance of the intermediate transfer member and the reflectance of the home position detection mark, there is a possibility that the logic cannot be determined as shown in FIG. FIG. 10 is a diagram showing an output waveform in a state where the difference in reflectance between the intermediate transfer member and the detection mark is small and the dynamic range of the sensor output is narrow.
[0036]
FIG. 11 is a diagram showing a circuit configuration of the home position detection sensor in the present embodiment. The difference between the circuit configuration shown in FIG. 11 and the circuit configuration shown in FIG. 3 is that a comparator 104 is added immediately before the I / O port 102. Since the logic is always fixed to H or L by the action of the comparator 104, it is possible to surely detect the home position even in the case where there is not much difference in reflectance.
[0037]
FIG. 12 is a diagram illustrating a waveform during normal operation when the sensor output waveform as illustrated in FIG. 10 is input to the circuit of the present embodiment illustrated in FIG. When the voltage applied to the (−) input terminal of the comparator 104 is V− and the output voltage of the detection sensor 8 input to the (+) input terminal of the comparator 104 exceeds V−, the output of the comparator 104 becomes H, If it falls below V−, the output of the comparator 104 becomes L. Since the linear region in the input / output characteristics of the comparator is narrow and the gain is high, the comparator output changes sharply depending on whether or not the input signal exceeds the potential V− as shown in the figure. In the case of this configuration, the period of the undefined region of the CPU 101 shown in FIGS. 7 and 9 can be ignored, so that the difference in reflectance between the intermediate transfer member surface and the detection mark is small, and the output dynamic range of the detection sensor is narrow. However, accurate detection can be performed.
[0038]
The light amount adjustment sequence in the third embodiment is the same as that in the second embodiment.
[0039]
By performing the above control, it is possible to grasp the analog signal output level of the sensor output without using the A / D port of the CPU input terminal, and to select an appropriate sensor light amount.
[0040]
(Other embodiments)
As shown in FIG. 10, when the dynamic range of the signal level of the sensor output is narrow but the surface state of the intermediate transfer member is not bad, a direct current amplifier having an appropriate amplification degree and direct current shift amount is used. It can be used in place of the comparator. In this case, it is possible to replace light amount control by manipulating the gain or direct current shift amount of the direct current amplifier. In this case, the light amount control is set to a predetermined light amount. However, a D / A port is required to manipulate the gain or DC shift amount of the DC amplifier, and it is judged that this configuration is likely to be more complicated than the configuration described above.
[0041]
Further, in the first embodiment described above, it is checked how many times the home position detection signal has been received during the time period for one round of the intermediate transfer member. As a result of the examination, for example, when the signal is received once, the period generated during the time period for the next round of the intermediate transfer member is further measured, and the D / A port is operated in the direction in which the stability of the period becomes higher It is also possible.
[0042]
Also, it is checked how many times the home position detection signal has been received during the time period of N intermediate transfer members, and whether it is 0, 1 or 2 or more times per time period It is also possible to use a method of checking. In this case, an optimal value can be set more accurately as N is set to a larger value.
[0043]
【The invention's effect】
The analog signal is sensor output value, instead of entering the A / D port of the CPU, it is possible to input to the common I / O ports, even using an inexpensive CPU configuration the sensor can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an image forming apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a home position detection sensor according to a first embodiment applicable to the image forming apparatus illustrated in FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating a detection principle of a home position detection sensor.
FIG. 4 is a diagram showing an output waveform during normal operation of a home position detection sensor.
FIG. 5 is a diagram illustrating an output waveform in a state where the amount of light of the detection sensor is inappropriate in the first embodiment.
FIG. 6 is a flowchart for explaining a light amount adjustment sequence in the first embodiment;
FIG. 7 is a diagram illustrating an output waveform in a state where the surface state of an intermediate transfer member is bad and the output waveform of a detection sensor is disturbed in the second embodiment.
FIG. 8 is a flowchart for explaining a light amount adjustment sequence in the second embodiment;
FIG. 9 is a diagram showing a detection sensor light source light amount and an H / L ratio of an output waveform when the surface state of the intermediate transfer member is bad in the second embodiment, and the H / L ratio changes according to the light amount. It is a figure which shows a mode that it does.
FIG. 10 is a diagram illustrating an output waveform in a state where the difference in reflectance between the intermediate transfer member and the detection mark is small and the dynamic range of the sensor output is narrow in the third embodiment.
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a home position detection sensor according to a third embodiment.
FIG. 12 is a diagram showing an output waveform during normal operation of the home position detection sensor of the third embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photosensitive drum 2 Developing device 3 Optical unit 4 Intermediate transfer body 5 Paper cassette 6 Transfer drum 7 Fixing device 8 Home position detection sensor 9 Home position detection mark 81 Light emitting element 82 Light receiving element 101 CPU
102 I / O port 103 D / A output port 104 Comparator 1

Claims

複数色のトナー像がその上に多重形成されるベルトと、前記ベルト上に形成された複数色のトナー像を転写材に転写する転写手段と、前記転写材に転写されたトナー像を定着する定着手段と、を備えるカラー画像形成装置であって、
発光素子と受光素子を備え、画像形成の基準位置となる、前記ベルト上に設けられたマークに光を照射し、反射光を検出し、当該検出結果に応じたアナログ信号を出力する、前記ベルトの近傍に配置された光学検出手段と、
入力された信号の電圧レベルが、第１閾値を上回る場合に入力信号をＨｉと認識し、前記第１閾値よりも小さい第２閾値を下回る場合に前記入力信号をＬｏｗと認識する電気特性をもった入力ポートと、出力ポートを備え、前記光学検出手段の前記受光素子から出力されたアナログ信号を前記入力ポートから入力し、前記光学検出手段の前記発光素子を前記出力ポートから駆動する演算処理手段と
を備え、
前記演算処理手段は、前記出力ポートを制御して前記発光素子を点灯させ、前記入力ポートに入力された前記受光素子から出力されたアナログ信号の変化の検出を前記入力ポートから得られる認識結果によって行い、前記マークを検知したこと示す認識結果の検出回数に基づき、前記出力ポートにより前記光学検出手段の前記発光素子が照射する光の光量を制御し、
さらに、前記演算処理手段は、前記ベルトが１回転する間、前記マークを検知したこと示す認識結果の検出回数を調べ、当該検出回数が１回のとき前記発光素子が照射する光の光量は適正と判断し、前記検出回数が０回のときには前記入力ポートの状態を調べて、Ｈｉに張り付いている場合には前記光量を減少させ、Ｌｏｗに張り付いている場合は前記光量を増加させるように光量制御することを特徴とするカラー画像形成装置。A belt on which toner images of a plurality of colors are multiply formed, transfer means for transferring the toner images of a plurality of colors formed on the belt to a transfer material, and fixing the toner image transferred to the transfer material A color image forming apparatus comprising: a fixing unit;
The belt, which includes a light emitting element and a light receiving element, irradiates a mark provided on the belt, which serves as a reference position for image formation, detects reflected light, and outputs an analog signal corresponding to the detection result Optical detection means arranged in the vicinity of
When the voltage level of the input signal exceeds the first threshold, the input signal is recognized as Hi, and when the voltage level is lower than the second threshold smaller than the first threshold, the input signal is recognized as Low. An arithmetic processing means that includes an input port and an output port, inputs an analog signal output from the light receiving element of the optical detection means from the input port, and drives the light emitting element of the optical detection means from the output port And
The arithmetic processing means controls the output port to turn on the light emitting element, and detects a change in the analog signal output from the light receiving element input to the input port according to a recognition result obtained from the input port. Performing, based on the number of detections of the recognition result indicating that the mark has been detected, controlling the amount of light emitted by the light emitting element of the optical detection means by the output port ,
Further, the arithmetic processing means examines the number of detections of the recognition result indicating that the mark has been detected during one rotation of the belt, and the amount of light emitted by the light emitting element is appropriate when the number of detections is one. When the number of detections is 0, the state of the input port is checked, and if it sticks to Hi, the amount of light is decreased, and if it sticks to Low, the amount of light is increased. A color image forming apparatus characterized in that the amount of light is controlled .

前記演算処理手段は、前記ベルトが１回転する間、前記マークを検知したことを示す認識結果の検出回数を調べ、当該検出回数が２回以上のとき、前記ベルトが１回転する間の前記入力ポートの状態のＨｉとＬｏｗの時間比率を算出し、Ｈｉの比率が高い場合に前記光量を減少させ、逆の場合には、前記光量を増加させるように光量制御することを特徴とする請求項１に記載のカラー画像形成装置。The arithmetic processing means checks the number of detections of a recognition result indicating that the mark has been detected while the belt rotates once, and when the number of detections is two or more, the input while the belt rotates once. 2. A time ratio between Hi and Low in a port state is calculated, and the light amount is controlled to decrease the light amount when the Hi ratio is high, and to increase the light amount in the opposite case. 2. A color image forming apparatus according to 1.

前記演算処理手段は、前記光量制御の実行後、再度、前記ベルトが１回転する間、前記マークを検知したことを示す認識結果の検出回数を調べ、検出回数に応じて前記光量制御を実行する動作を、当該検出回数が１回になるまで、繰り返すことを特徴とする請求項１または２に記載のカラー画像形成装置。After the execution of the light amount control, the arithmetic processing unit checks the number of detections of a recognition result indicating that the mark has been detected again during one rotation of the belt, and executes the light amount control according to the number of detections. operated, until the number of times of detection is one time, the color image forming apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that repeated.