(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め選択された経路に沿って移動する受光体ベルトを組み込む電子写真プリンタにおいて、
前記ベルト表面に複数の走査線で、複数の見当合わせされるカラー画像を形成するための画像形成手段であって、前記カラー画像が上になる見当合わせに形成され、合成カラー画像を形成する前記画像形成手段と、
前記ベルトの表面に少なくとも１つの見当合わせマークを形成するための手段と、
前記マークを横切る複数の走査線を感知するための手段であって、各走査線において検出された前記マークの２つの検出点を示す２つの出力信号を生成する前記感知手段と、
前記生成された各出力信号を平均化し、前記カラー画像を見当合わせするために画像形成手段の動作を制御するための出力信号を生成する手段と、
を含む電子写真プリンタ。
【請求項２】
ラスタ出力スキャナが、カラー画像及び見当合わせマークを形成する画像形成手段として用いられる請求項１に記載の電子写真プリンタ。
【請求項３】
処理方向に移動する受光体ベルトの表面に連続的に形成される複数の画像露光フレームの横方向の見当合わせの方法であって、
複数のラスタ出力スキャナイメージャからの複数の走査線を前記受光体の表面上へ向け、前記画像露光フレームを前記ラスタ出力スキャナへのビデオデータ入力に応答して形成するステップと、
非画像領域のベルトの表面に見当合わせマークを形成するステップであって、前記マークが共通の交差点を備える２つの線分を有し、更に前記ラスタ出力スキャナ走査線が前記マークを横切るように掃引されると、前記マークは前記ラスタ出力スキャナ走査線からの光を周期的に反射するステップと、
前記マークからの光の反射を、光検出装置によって検出するステップと、
前記光検出装置によって検出された光と比例する出力信号を生成するステップと、
線形規則数列手順を用いて前記光検出装置のそれぞれからの複数の連続する出力信号を平均化するステップと、
平均化信号の補外である出力信号を生成し、前記交点の予測位置を得るステップと、
からなる複数の画像露光フレームの横方向の見当合わせ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般的にカラー電子写真（静電複写）システムに関し、更に詳細には、画像見当合わせ（位置合わせ）のために位置（ロケーション）が正確に検出されることが必須である見当合わせマークを、表面に備える受光体（例えば、感光体）ベルトを組み込むシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下に記載される特許は、受光体ベルト上に様々な目的のために配されるマークを感知するための技術の開示を含む。
【０００３】
米国特許第４、９１２、４９１号は、重畳される画像、及びこれらの画像に関連する画像位置に対応する見当合わせマークを形成するための装置を開示する。見当合わせマークは、媒体の画像形成部分から離れて、ベルトの向かい合う側から照射される透明領域に形成される。検出装置は、マークが照射領域同士の間を通過すると、見当合わせマークの位置を感知する。見当合わせマークの感知は、適切な見当合わせ位置を決定するのに用いられるので、画像形成装置は調節され、そのような見当合わせを得られる。
【０００４】
米国特許第５、１７５、５７０号は、見当合わせマーク１ａ、１ｂを形成するカラー画像形成装置を開示する。見当合わせマーク１ａ、１ｂは、ベルト中に形成されるホール（穴）、又はベルト表面上に形成されるマークのいづれかである。次にマークは感知され、潜像の位置を調整するために用いられる。
【０００５】
米国特許第４、９６３、８９９号は、受光体ベルトの複数回の通過（パス）中に連続するカラー画像を形成するように単一の画像形成ステーションを使用するカラー複写機を開示する。見当合わせマークはベルトに形成され、カラー画像の見当合わせのために感知される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
これらの従来技術のマーク検出システム（方法）の場合、マークの瞬間位置が感知される。±５ミクロンの好ましい精度範囲内で見当合わせマークの中心を正確に決定するのは、”ノイズ”要因のために困難である。ノイズは、迷光、見当合わせマークのばらつき、受光体ベルトと検出装置の間の距離等に起因する。また、イメージャ（画像形成装置）としてレーザラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ）を使用するシステムの場合、ビーム形の不均整、レーザ源の強度のばらつき、回転ポリゴンのぐらつき等によって追加のノイズが作成される。
【０００７】
本発明の一般的な論理に従って、少なくとも１つの見当合わせマークは、受光体ベルトの非画像領域中に形成され、イメージャ（好適な実施例に於けるＲＯＳ）によって、連続的に照射される。マークの各照射は、光検出装置により検出され、マークの瞬間位置を表す出力信号を提供する。これらの信号は信号平均化回路で処理され、非常に正確なベルトの位置決定を可能にする。信号平均化方法を用いると、マーク検出の精度は、１÷√ｎ（この場合ｎは測定数）と等しい因子によって１回の測定値の精度よりも良くなる。
【０００８】
【課題を解決するための手段と作用】
第１実施例において、山形（シェブロン）又は”Ｖ”マークの形を取る見当合わせマークは、非画像領域中のベルトの片側のに形成され、各走査中に、ＲＯＳイメージャは、複数の走査で山形を横切るように走査する。マークから反射する光は検出され、走査毎に、新しい対の測定データポイントを示す信号が生成される。各測定値は、最小２乗フィッティング方法を用いて補外され、山形の２本の脚部の交点を高精度に予測する。横（幅）方向の見当合わせ（各画像走査線の開始時の最初のピクセル）と共に、ページ見当合わせ（第１画像フレームの第１走査線）の開始の両方に用いられる信号が生成される。第２の実施例においては、２つの山形マークは非画像領域のベルトの両側で形成される。次に、マークの走査線との交差点は平均化され、それらはスキュー補正信号を生成するように時間内に比較される。第３実施例では、一群のオーバーラップ（重ねかけ）山形マークは、前のマークから離れた位置に形成され、オーバーラップマークは、各画像フレーム内に非常に正確な線から線への走査を行うために測定される。更に詳細には、本発明の請求項１は電子写真プリンタに関し、予め選ばれたパス（経路）に沿って移動する受光体ベルトを組み込み、前記ベルト表面に複数の走査線で、複数の見当合わせされるカラー画像を形成するための画像形成手段であって、前記カラー画像が上に重なる見当合わせで合成カラー画像を形成する前記画像形成手段と、前記ベルトの表面に少なくとも１つの見当合わせマークを形成するための手段と、前記マークを横切る複数の走査線を感知するための手段であって、各走査線において検出された前記マークの２つの検出点を示す２つの出力信号を生成する該感知手段と、前記生成された各出力信号を平均化し、前記カラー画像を見当合わせするように画像形成手段の動作を制御するための出力信号を生成する手段と、を含む。
【０００９】
請求項２に記載の電子写真プリンタは、請求項１に記載の電子写真プリンタにおいて、ラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ）が、カラー画像及び見当合わせマークを形成する画像形成手段として用いられる。
【００１０】
請求項３に記載の本発明は、処理方向に移動する受光体ベルトの表面に連続的に形成される複数の画像露光フレームの横方向の見当合わせの方法であって、
複数のラスタ出力スキャナイメージャからの複数の走査線を前記受光体の表面上へ向け、前記画像露光フレームを前記ラスタ出力スキャナへのビデオデータ入力に応答して形成するステップと、非画像領域のベルトの表面に見当合わせマークを形成するステップであって、前記マークが共通の交差点を備える２つの線分を有し、更に前記ラスタ出力スキャナ走査線が前記マークを横切るように掃引されると、前記マークが前記ラスタ出力スキャナ走査線からの光を周期的に反射するステップと、前記マークからの光の反射を、光検出装置によって検出するステップと、前記光検出装置によって検出された光と比例する出力信号を生成するステップと、線形規則数列手順を用いて前記光検出装置のそれぞれからの複数の連続する出力信号を平均化するステップと、平均化信号の補外である出力信号を生成し、前記交点の予測位置を得るステップと、からなる。
【００１１】
【実施例】
好適な実施例において、本発明は、ラスタ出力スキャン（ＲＯＳ）画像形成ステーションを含むカラープリンタにおいて実施される。ＲＯＳは、一連の変調走査線でベルトの感光性表面を連続的に走査することによって、ベルトの感光性表面に出力される画像コピーを、作成する役割を果たし、各走査線は潜像を形成するためにインチ当たり一定数のピクセルを有する。次に、潜像は、現像され、出力シートに転写され、フューズ（定着）される。この処理は、複数のイメージャ並びに現像および帯電ステーションを用いる単一パスシステム又は、次の画像形成及び現像のために現像され回帰される画像を、単一のイメージャステーションが形成する、複数パスシステムのいずれかにおいて使用可能である。ＲＯＳは、見当合わせ（位置合わせ）潜像を画像フレームの外側に形成するように制御される。次に、これらの潜像は現像され、可視的な見当合わせマークを形成する。マークが照射されると、より良い光減衰が得られるように、マーク潜像は黒色トナーで現像されることが好ましい。従来技術のＲＯＳ及び制御電子を用いて、本発明の図１を参照すると、１対の見当合わせマーク１０、１２は、矢印１６の方向に移動するベルト１４の表面上に形成される。各マークは、山形（シェブロン）又は”Ｖ”字形の形状で、画像領域の外側で、第１画像フレーム２４の第１走査線２４Ａのすぐ前の領域に形成される。図２に拡大して示されるマーク１０は、点（ポイント）ＰＯ  として識別される頂点へ収斂する側辺１８、２０からなる。マーク１０は、一般的な座標軸表記を可能にするために、図１に示された位置から反転した状態で示される。マークはＲＯＳによって形成される。マーク１２は、同じ方法で形成される。ＰＯ  の位置は、フレーム２４の第１の線２４Ａの中心と一致する。線２４Ａの最初の画像画素Ｐ１は、ベルト表面の上方に配置された従来の走査開始（ＳＯＳ；ｓｔａｒｔ  ｏｆ  ｓｃａｎ）センサ（図示されていない）からの信号と対応する予め定められた遅延時間後に形成される。画素Ｐｎは、線２４Ａの最後の画像画素である。システムの見当合わせ必要条件では、次のカラー画像が、最初に露光及び現像される画像フレーム２４上に±５乃至１０ミクロンの許容範囲内で重畳されるということが、仮定される。ＲＯＳからの走査ビームは、ベルト１４の表面を横切るように掃引し、連続する走査線３０を繰り返し形成する。理解されるように、走査ビームは、非画像領域では変調されず、カラー潜像を形成する画像領域において変調される。ＲＯＳ画像形成ステーションは、それと対応する１対の積分（積算）空洞フォトダイオード検出装置３２及び３４を有し、それらは、ベルト表面の上方に、マーク１０及び１２の移動経路（パス）と一直線に配される。図示されるように、各検出装置はマークがＲＯＳ走査領域へ移動すると、マークから反射する光を受けるためにスリット式の入口を有する。ベルト１４は、処理方向（矢印１６）に移動し、マーク１０及び１２をビーム３０の経路へ運ぶ。マークが移動し続けると、走査ビームは、１００乃至４００ナノ秒（ｎｓｅｃ）間隔で走査又は掃引され、連続する走査線３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを形成する。
【００１２】
更に、図１、２及び５（Ａ）を参照すると、第１の走査線３０Ａは、マーク１０の脚部（レッグ、斜辺）を開口（幅広）端で交差する。交差することによって検出装置３２で、２つの識別される出力信号を生成する散乱光を生じる結果となる。これらの出力は、信号平均化／補外論理回路４０へ送られる。続く走査３０Ｂ及び３０Ｃは、間隔が次第に短くなる追加の信号出力を生成する。検出装置からの電流出力信号は、電圧レベルに変換され、回路４０の信号平均化論理部に記憶される。高速走査線のために、各検出装置３２、３４は、約１００乃至２００ナノ秒で短時間の間で、信号を生成する。その内容が参照によってここに組み込まれる、同時係属米国特許出願第９、７７０、８８９号（日本国特許出願特願平５−１５９８５１号）に開示されるような高速応答回路は、必要な電圧レベルを得るための回路を開示する。回路４０は、入力データの補外を行うためにタイミング及び比較論理回路を含み、２本の検出される線間の間隔の時間的短縮に基づいて、マーク１０の２側辺１８、２０の交点を算出する（例えば、ＰＯ  を算出する）。一度、決定が成されると、ページ（線同期）開始信号は、ＲＯＳ駆動部４１へ送られ、ＰＯ  の予測位置を中心とした次画像の最初の線の印刷を制御する。更に詳細に、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）を参照すると、決定される基準点（点ＰＯ  ）は、座標ｔ０，ｙＯ  を有する。ＰＯ  の座標は、式（１）、（２）によって与えられる山形の線分１８、２０の補外である２本の線の交点より決定可能である。
【００１３】
【数１】
0003597562.tif 000002
【００１４】
この式では、ｍ１  及びｍ２  は傾きであり、ｂ１  及びｂ２  は山形線分を通る最良適合線のｙ切片である。線の決定に使用するデータは、図２（Ａ）に示されるように得られる。イメージャ基準フレームにおいて決定された走査開始位置からの（例えば、イメージャフレームに搭載されたＳＯＳセンサからの）遅延時間は、ｘ軸データに対応する。ｙ軸データは、走査数と対応する。線を決定するために使用されるｙ軸の値は、整数として処理可能である、即ち、想定された又は測定された受光体走査速度によってスケール化される。実際のシステムにおいて、スキャナシステムによって収集されるデータ点は、必ずしも正確に山形の線分１８、２０上にある必要はない。図２（Ｂ）に示されるデータ点で表されるように、様々なノイズ源が正確な線位置の決定に誤差をもたらすことがある。このようなノイズの場合、ノイズの多いデータを介して最良線を決定することが必要である。山形１０の脚部１８、２０と対応する２本の線の傾き及び切片を決定するように、線をデータへ適合できる。データを通る最良線を決定するために様々な手順が使用可能であるが、最も一般的に用いられると共に、ここで説明される手順は、線形見当合わせと称される。この手順は、多くのハンドヘルドカルキュレータ（手持ち計算機）で実施される。線形見当合わせ手順は、算出された線とデータとの間の差の２乗の合計を最小化することによって、最良線を決定する。このシステムにおいて、いくつかのパラメータは、既知である又は制約できるので、線形見当合わせ手順は、制約条件を用いるために従来技術において周知の方法で変更可能である。制約条件の一例は、山形１０が対照的である場合、ｍ１  ＝−ｍ２  であると、いうことである。更に、傾きの平均値は作成時に既にわかっている。線パラメータ同士間の関係について他の制約条件も適合するかもしれない。一度、各線上に３つ又はそれを超えるデータ点が集積されると（２本の走査線は制約条件の存在に十分である）、その点を通る線の最良対を決定することができ、又、線を描く自由パラメータの誤差を確認できるので、見当合わせ座標ＰＯ  の決定における誤差を確認することもできる。誤差値が規定された値より低い場合、データは見当合わせを実行するためにタイミング又は他の調節を起動するために使用可能である。ｔＯ  の計算値は線開始位置を示す。ｙＯ  の計算値は、ページ開始位置を示す。ｙＯ  が後の走査線の予測位置と正確に一致しなければ、エラー信号は生成され、ＲＯＳ駆動部４１（図５（Ａ））へ送られる。ＲＯＳ駆動部４１は、アクチュエータを駆動するために用いられ、予測された走査線が補外点ＰＯ  と交差するように受光体に対して走査線を移動する。この時点で、エラー信号は０となり、見当合わせが達成される。
【００１５】
ページ見当合わせの開始に関する上記手順は、ページの開始位置を決定するために低速走査（処理方向）座標を使用すると考えられる。画像の開始（画素Ｐ１）は、高速走査とみなされ、高速走査座標を必要とする。非同期クロックシステムにおいて、システムクロックは、第１の露光ステーションで用いられたマーク１０検出からの同じ遅延後、画素Ｐ１が与えられるように、トリガされる。走査終了（ＥＯＳ；ｅｎｄ  ｏｆ  ｓｃａｎ  ）センサ（  図示されていない）  と共に検出装置３４によるマーク１２の検出を用いて、走査終了座標（画素Ｐｎ  ）が検出される。
【００１６】
ページ及び高速走査見当合わせの開始に加えて、スキュー見当合わせも成就されなくてはならない。ＲＯＳイメージャは、直線でベルトを横（幅）方向に横切って走査するように配置される。しかしながら、互いに関してスキューされる連続ＲＯＳイメージャステーションの場合、走査線はステーション毎に異なる角度で形成され、スキュー出力画像をもたらす。例えば、ＲＯＳフレームのねじれや受光体ベルトの不均等な伸びにより、スキューが生じることがある。スキュー見当合わせは、図３に示されるように、別の山形見当合わせ対５０、５２を加えることによって可能となる。山形はあらゆる非画像領域に配置可能である。図３は、ベルト表面を斜めに横切る角度で、ＲＯＳによって形成された走査線５４Ａを示す。マーク５０の２本の脚部を横切る走査線５４Ａを感知する検出装置によって生成される信号は、線５４Ａがマーク５２を横切って掃引する時に生成される信号とは異なることは明白である。図５（Ｂ）は、ビームがマーク５２（ΔＴ２）を横切るときに生成される信号と比較した、ビームがマーク５０（ΔＴ１）を横切る時に感知される波形を示す。上述した手順を用いて、回路４０の比較回路は、ＲＯＳ光学系４３（複数のミラー又はレンズ）の光学素子の位置を修正するフィードバックループで補正信号を生成し、ΔＴ１がΔＴ２と等しい状態が得られるまで、走査線を整える。検出装置から生成される信号がステッパモータを動作するスキュー補正の一例は、本発明と同一の譲受人に譲渡された同時係属米国特許出願第９、７７０、８８９号（日本国特許出願特願平５−１５９８５１号）に開示され、その内容が参照によってここに組み込まれる。
【００１７】
成就される第３の見当合わせは、同一画像フレーム内で連続する走査線同士間の同一間隔を維持することである。この見当合わせのために、図３に６０、６２として示される一群のオーバーラップ（重ねかけ）山形マークが形成される。１組の６０は図４に拡大して示される。スキュー誤差調整が成されたと仮定する。山形群の各々は、連続する走査線７０−７０Ｃによって走査され、各線の位置はデータ点に沿って測定される。山形を横切る毎に検出装置によって生成される信号は、先にページ見当合わせの開始に関して説明された同じ方法で、補外され、平均化され、記憶される。幾つかの標本（サンプル）抽出後、十分なデータは記憶されるので、次の線が検出される時間について予測がなされる。この予測時間は、実際に検出された時間と比較され、ずれが発見された場合は、低速走査（線）エラー信号が生成され、ＲＯＳ駆動部４１へ送られる。
【００１８】
ずれのサイン及び大きさは、ＲＯＳ駆動部４１への補正信号として用いられ、線毎に見当合わせを調整する。
【００１９】
上記記載の発明は、ＲＯＳイメージャによって掃引される山形見当合わせマークパターンを含む見当合わせ技術を提供する。本発明は、イメージャが、潜像を形成するために選択的にパルス化されるＬＥＤ又はＬＣＤプリントバーであるシステムにおいても有用である。この場合、専用の光源はベルト表面の上方に配置され、タイミング情報を得るためにパターン領域でストローブされる。従って、各ストローブは、ＲＯＳ掃引をシミュレートする。他のマーク形状が用いられてもよいが、走査毎に２つの検出点が存在すること、及び検出される２端部（エッジ）は平行でないこと、という制約条件だけはある。本発明はまた、画像が１つ以上の受光体ドラムに形成され、中間ベルトに連続的に転写され、そして出力ペーパに転写されるタンデムエンジン方式において実施可能である。更に、マークは、受光体ドラム上に形成され、マークが上述したように検出される転写ウェブに転写される。
【００２０】
本発明の見当合わせ方法の別の利点は、見当合わせ誤差が予め定められた値よりも大きくなると、警告信号を生成することである。このような警告状況は、例えば、マシンユーザへの視覚的な若しくは聴覚的なメッセージ、又はサービスセンタへのメッセージ伝送等の他の補正処理の実現をもたらすかもしれない。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によって、画像見当合わせのために位置が正確に検出されることが必須である見当合わせマークを表面に備える受光体ベルトを組み込むシステムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】上に形成される山形見当合わせマークを備える受光体ベルトの一部分である平面斜視図。
【図２】（Ａ）は、連続する走査線によって走査される、図１の見当合わせマークの１つの拡大図であり、（Ｂ）は見当合わせマークの測定されたデータ点に基づいてノイズの影響を示す（Ａ）の図。
【図３】スキュー見当合わせ目的のためにベルト上に形成される追加の見当合わせマークを備える図１の図。
【図４】線間の見当合わせ目的のために追加される追加のオーバーラップ山形マークを備える図３の図。
【図５】（Ａ）は信号平均化回路を組み込む、ページ見当合わせの開始信号を生成する見当合わせ制御回路の概略ブロック図であり、（Ｂ）は（Ａ）の信号平均化回路も組み込むスキュー見当合わせのための見当合わせ制御回路の概略ブロック図。
【符号の説明】
１０    マーク
１２    マーク
１４    受光体ベルト
２４    画像露光フレーム
３２    検出装置
３４    検出装置
【図１】
0003597562.tif 000003
【図２】
0003597562.tif 000004
【図３】
0003597562.tif 000005
【図４】
0003597562.tif 000006
【図５】
0003597562.tif 000007