(57)【要約】【課題】本発明の課題は、外乱やモータなどの振動で、ベルトや画像位置検出器が、上下方向に振動した時、光路が変化してレンズによる結像位置がずれてしまい、位置ずれの検出精度が低下してカラー画質が劣化するのを防止することにある。【解決手段】カラー画像が形成される中間転写体を搬送する搬送手段と、該搬送手段に近接して配置され、カラー画像を形成するための複数個の画像形成ユニットと、上記中間転写体に形成されたトナー像パターンを用いて各色の位置ずれを検出するための画像位置検出装置を備えたカラー画像形成装置において、上記画像位置検出装置を、光源と、該光源からの光を所定の角度で入射すると共に、反射光が上記中間転写体にほぼ垂直に入射するように配置された板ガラス部材と、上記中間転写体及びトナー像パターンからの反射光を、上記ガラス部材を介して受光する受光部とより構成した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラー画像が形成される中間転写体を搬送する搬送手段と、該搬送手段に近接して配置され、カラー画像を形成するための複数個の画像形成ユニットと、上記中間転写体に形成されたトナー像パターンを用いて各色の位置ずれを検出するための画像位置検出装置を備えたカラー画像形成装置において、上記画像位置検出装置は、光源と、該光源からの光を所定の角度で入射すると共に、反射光が上記中間転写体にほぼ垂直に入射するように配置された板ガラス部材と、上記中間転写体及びトナー像パターンからの反射光を、上記ガラス部材を介して受光する受光部とより構成したことを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項２】
請求項１において、上記板ガラス部材は光源からの入射光および中間転写体に対して４５°の角度で配置されていることを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項３】
請求項１において、上記板ガラス部材は、表面に薄膜が形成されその透過率及び反射率が３０〜７０％の範囲に選定されていることを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項４】
請求項１において、上記受光部により検出された電気信号を上記各画像形成ユニットに加え、画像形成ユニットの感光体の回転速度又は、感光体を走査するレーザビームの発光タイミングを制御することを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項５】
請求項１において、上記板ガラス部材を透過した光を検知する検出手段を有し、該検出手段の電気信号により上記光源が発生する光量を制御することを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項６】
中間転写体を搬送する搬送手段に近接して配置された複数の画像形成ユニットにより形成される各トナーパターン像の位置ずれを検出するための画像位置検出装置であって、光源と、該光源からの光を４５°の角度で入射すると共に４５°の角度で反射するガラス部材であって、その反射光を上記中間転写体にほぼ垂直に入射するように配置された板ガラス部材と、上記中間転写体及びトナー像パターンからの反射光を、上記ガラス部材を介して受光する受光部とより構成したことを特徴とするカラー画像位置検出装置。
【請求項７】
請求項６において、上記ガラス部材の透過率及び反射率は３０〜７０％の範囲に選定されていることを特徴とするカラー画像位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像データに応じ画像を印刷するカラー画像形成装置に係り、特に画像の位置ずれを検出するためのカラー画像位置検出装置を備えたカラー画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開２００２−５５５７２号公報
一般に複数の画像形成ユニットにより異なる色の画像を形成し、搬送ベルトによって搬送される中間転写体に異なる色のカラートナー像を順次転写した後、記録紙に一括して転写するタンデム式のカラー画像形成装置が知られている。
このタンデム式カラー画像形成装置は、各色ごとにユニットを設けるので高速化が容易である反面、各色を記録紙に位置ずれなく形成することが難しく、このため画質が低下するという問題がある。この位置ずれの要因の一つは、経時的な変化や温度変化によって、各ユニット間の相対的な位置ずれが発生することが挙げられる。
また、感光体や中間転写体のわずかな速度誤差や変動によっても各色の画像間の位置ずれになる。このような位置ずれによる画質低下を防ぐために、中間転写体上に、各色間の位置ずれを検出するための各色トナー像を形成し、このトナー像を光検出器で検出して位置ずれを補正する制御方式が知られている。この補正制御は、感光体を光ビームで走査する際、走査方向及び副走査方向の光ビームのタイミングを制御することにより行なわれる。
【０００３】
上述の位置ずれを極力小さく抑えるためには、位置ずれの検出精度を高めることが必要である。通常各色間の位置ずれは、最大でも１００μｍ以下、平均では５０μｍ以下にすることが望ましい。そのためには、画像位置検出器は、１０μｍ以下の精度で位置ずれを検出する必要がある。
【０００４】
この画像位置検出器として、従来、発光部と、その発光部から出射した光を中間転写体で反射し、その反射光を受光する検出部からなり、検出部における検出光量の変化からパターン像を検出する構成が知られている。その一例として、特許文献１（特開２００２−５５５７２号公報）には、発光部が斜めに配置され、ある角度でレンズを介して中間転写体上のパターン像に光を照射し、その正反射光を、発光部の発光点と共役関係の位置に配置したレンズを介して、検出部で受光することにより、高精度で位置検出を行う方式が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、中間転写体として一般に一定速度で走行するベルトを用いており、このベルトによってトナー像を搬送しているが、外乱やモータなどの振動により、ベルトや画像位置検出器が、上下方向つまり、互いに近づいたり離れたりする方向に振動した時、光路が変化してレンズによる結像位置がずれてしまうという問題が生じる。即ち、本来振動しない場合に受光部の検出するポイントに対して、上下振動で検出ポイントが振れてしまい位置ずれが発生する。したがって、位置ずれの検出精度が、モータ等の振動によって極端に低下するためにカラー画質が劣化するという問題が生じる。
【０００６】
したがって本発明の目的は上記のような問題のないカラー画像位置検出装置及びそれを用いたカラー画像形成装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するために、カラー画像が形成される中間転写体を搬送する搬送手段と、該搬送手段に近接して配置され、カラー画像を形成するための複数個の画像形成ユニットと、上記中間転写体に形成されたトナー像パターンを用いて各色の位置ずれを検出するための画像位置検出装置を備えたカラー画像形成装置において、上記画像位置検出装置を、光源と、該光源からの光を所定の角度で入射すると共に、反射光が上記中間転写体にほぼ垂直に入射するように配置された板ガラス部材と、上記中間転写体及びトナー像パターンからの反射光を、上記ガラス部材を介して受光する受光部とより構成したことに一つの特徴がある。
【０００８】
本発明の他の特徴は、上記板ガラス部材を光源からの入射光および中間転写体に対して４５°の角度で配置したことにある。
本発明の他の特徴は、上記板ガラス部材の表面に薄膜を形成し、その透過率及び反射率を３０〜７０％の範囲に選定したことにある。
本発明の他の特徴は、上記受光部により検出された電気信号を上記各画像形成ユニットに加え、画像形成ユニットの感光体の回転速度又は、感光体を走査するレーザビームの発光タイミングを制御するように構成したことにある。
本発明の他の特徴は、上記板ガラス部材を透過した光を検知する検出手段を有し、該検出手段の電気信号により上記光源が発生する光量を制御するように構成したことにある。本発明の他の特徴及び利点は以下の説明により更に明瞭に理解される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１〜４を参照して説明する。図１は本発明にかかる画像形成装置の概略構成を示すもので、一定速度で走行する中間転写体１０１と、この中間転写体１０１の走行経路に沿って縦積みに配置された複数のカラー画像形成ユニット１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｋと、位置ずれ補正制御部１０７を備えている。画像形成ユニット１００Ｙはイエロー（以下Ｙという）のカラートナー像を形成し、１００Ｍはマゼンタ（以下Ｍという）、１００Ｃはシアン（以下Ｃという）、１００Ｋは黒の画像をそれぞれ形成する。
各画像形成ユニット１００は、図２に示すように感光体２００、帯電手段２０１、露光手段（マルチビーム走査装置）２０２、現像手段２０３を備えており、一連の電子写真プロセスを経て、感光体２００にカラートナー像を形成する。
【００１０】
図３は露光手段２０２の一構成例を示す。Ｎ本（本実施例ではＮ＝４）のレーザビームを発光する半導体レーザアレイ３００からのレーザ光は、コリメートレンズ３０１により平行光に変換され、レーザビームを走査するポリゴンミラー３０２に照射される。このポリゴンミラー３０２の回転により生ずる走査光はｆθレンズ３０３により収束された後、感光体２００に照射される。ポリゴンミラー３０２に照射された光の一部は、ミラー３０４により反射された後、レーザビーム走査における基準位置を検出するビーム検出手段３０５に入るように構成されている。
【００１１】
図１に戻り説明を続けると、上記各画像形成ユニット１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｋに対応して第１転写手段１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃ、１０３Ｋがそれぞれ配置されており、各ユニットが形成したＹ、Ｍ、Ｃ、黒のカラートナー像は、中間転写体１０１に順次転写される。中間転写体１０１に転写されたカラートナー像は第二転写手段１０４により、記録紙１０５に一括転写され、定着手段１０６で記録紙１０５に定着される。
【００１２】
このカラー画像形成装置は、装置の立ち上がり時や、装置内の温度がある一定以上変化した時などに、各色間の位置ずれを補正する動作を行う。つまり、各画像形成ユニット１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｋで形成された位置ずれ検出用トナー像パターンは、中間転写体１０１に転写され、中間転写体１０１によって搬送されたトナー像パターンは、画像位置検出装置４００によって検出されて、位置ずれ補正制御部１０７に入る。この位置ずれ補正制御部１０７においてある特定色、例えば黒色のトナー像パターンの検出信号と、他の色Ｙ、Ｍ、Ｃのトナー像パターン検出信号とのそれぞれの時間間隔が測定される。そして、その相対的時間差に応じて、各画像形成ユニットで１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｋにおける感光体２００の回転速度を変更したり、各画像形成ユニットの半導体レーザアレイ３００から発光するレーザビームの発光タイミングが制御され、相対的時間差を小さく抑えるように制御される。このような制御により各色の画像の相対的位置ずれを小さく抑えることが可能となる。
【００１３】
図４は画像位置検出装置４００の概略構成例を示す。発光部４０１から出射した赤外光は、光量を確保するためにレンズ４０２で平行光とされる。但しこのレンズ４０２を設けなくとも特に問題はない。前記平行光は板ガラス４０３に４５度の角度で入射し、一部は板ガラス４０３を通過し光検知器４０６に入り、一部は反射し中間転写体１０１へほぼ垂直に照射される。中間転写体１０１で反射した光は、板ガラス４０３に達し、一部は反射して発光部４０１へ戻り、一部は、板ガラス４０３を通過し、レンズ４０４を介して光検知器４０５に照射される。
【００１４】
上記板ガラス４０３は、発光部４０１の光源から出射した中心光に対してほぼ４５度の傾きに設置され、また、中間転写体１０１に対してもほぼ４５度の傾きで設置されている。レンズ４０２としては発光部４０１の光を平行光にするコリメートレンズなどが用いられる。またレンズ４０４は、中間転写体１０１に形成されたトナー像を、光検知器４０５上に写像するためのレンズであり、例えば、テレセントリックレンズのようにトナー像がレンズ側に近づいたり遠ざかったりしても、像の歪やボケの影響が少ないレンズを用いるのが好ましい。
【００１５】
光検知器４０５、４０６の出力は、その受光面に入射する光量が大きいほど出力電圧が高くなる回路構成となっている。逆に受光面に入射する光量が大きいほど出力電圧が下がる回路であっても差し支えない。光検知器４０６は、発光部４０１の光量をモニタしており、環境の変化や経時的変化により発光部４０１の光量が変化しないようにフィードバック回路（図示せず）を介して発光部４０１を制御している。
【００１６】
一方、光検知器４０５は、中間転写体１０１から正反射した光を受け、光量に応じた電気信号を発生する。図５は、発光部４０１の光量と受光部である光検知器４０５の出力との関係を示し、中間転写体１０１による反射光と各色トナーの反射光とを比較して示している。中間転写体１０１の反射率は、トナーの反射率よりは高いため、少ない光量でも受光部４０５の出力は高くなっている。また、同じトナーであっても、Ｙ、Ｍ、Ｃのトナーはほぼ同じ出力であるが、黒トナーは、反射率が低いため、他色のトナーに対して極端に出力電圧が低下していることがわかる。
【００１７】
そこで、中間転写体１０１上に、黒トナー、Ｙトナー、Ｍトナー、Ｃトナーの順に等間隔に離れた位置に位置決め用のマーク４０７を形成した場合、受光部４０５からは図６に示すような出力が得られる。つまり、中間転写体１０１は、最も反射率が高いため出力電圧は高く、次に中間転写体１０１上に形成された黒トナーのマークが画像位置検出装置４００を通過すると、反射率が最も低いため、電圧は図示のように最も小さな値となる。次に中間転写体１０１上が搬送されＹトナーのマークが画像位置検出装置４００を通過すると、このＹトナーのマークの反射率は中間転写体と黒トナーの反射率の間にあるので、出力電圧の大きさも中間転写体と黒トナーの間の大きさになる。更に中間転写体１０１の搬送に伴ってＭトナー、Ｃトナーのマークも順次画像位置検出装置４００を通過するとＹトナーと同様の出力電圧を得られる。この出力電圧を所定の電圧と比較した後波形整形して、矩形波とし、その時間間隔を測定することで、それぞれのトナーのマークの位置を算出することが可能である。各色のトナーマークの位置がわかれば、位置がずれた場合のずれ量も分かる。
【００１８】
図４に用いられている板ガラス４０３の透過率は９０〜９５％（反射率５〜１０％）が通常である。この透過率が高いと、発光部４０１から発した光量が、中間転写体１０１に到達する量は少なくなるが、中間転写体１０１で正反射した光は、板ガラス４０３を通過しやすくなる。表１に、発光部の光量を１とし、中間転写体１０１の反射率を１と仮にしたとき、板ガラス４０３の透過率に応じて受光部である光検知器４０５に入射する光量がどのように変化するかを示す。但し発光部１からの光が通過するレンズ４０２、４０４の損失も無いものとする。また、反射率はほぼ（１−透過率）の関係にあるものとする。実際は板ガラスのコーティング仕様によって数％から数十％の光の吸収があるが、表１においては便宜上これを無視して考えている。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
表１から分かるように、板ガラス４０３の透過率が３０から７０％のとき、光検知器４０５に入射する光量がほぼピークを示しており、発光部４０１の光を最も効率よく受光面に照射することが可能となる。即ち、板ガラスの透過率を上記の範囲に選定した場合（反射率＝１−透過率−吸収率の関係にある）、発光部の光量を相対的に低くすることが可能となり、逆に発光部の光量を一定にすれば受光部の光量を増加することができるから受光部のＳ／Ｎ比を向上することが可能となる。尚、板ガラス４０３の透過率及び反射率は、その表面に有機系のＴｉＯ２、ＳｉＯ２等の膜や、金属膜を所定の厚さに形成することでコントロールすることが可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明にかかるカラー画像形成装置は、発光部からの光を板ガラスに４５°の角度で入射させ、その反射光を中間転写体の面に対してほぼ垂直に照射すると共に、その反射光を上記板ガラスを介して受光部で検出するように構成された位置検出装置を備えており、従来のように中間転写体に対して斜め方向に光を入射せず、ほぼ垂直に入射するため、モータなどの振動による外乱で中間転写体や画像位置検出装置が上下動を起こしても、検出精度が著しく低下することがなく、また、Ｓ／Ｎ比の向上を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラー画像形成装置の一実施例を示す概略構成図。
【図２】本発明装置に用いられる各画像形成ユニットの構成図。
【図３】本発明装置に用いられる露光手段（マルチビーム走査装置）の構成図。
【図４】本発明にかかる画像位置検出装置の一実施例を示す構成図。
【図５】本発明装置における発光部の光量と受光部の出力の関係を示す説明図。
【図６】本発明装置における受光部の出力電圧を示す説明図。
【符号の説明】
１０１…中間転写体
１０７…位置ずれ補正制御部
４００…画像位置検出装置
４０１…発光部
４０３…板ガラス
４０２，４０４…レンズ
４０５，４０６…光検知器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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