专利名称：多重图像形成位置偏移检测装置、图像浓度检测装置以及多重图像形成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及多重图像形成位置偏移检测装置、图像浓度检测装置以及多重图像形成装置。
背景技术：
公知的这种多重图像形成装置是配置多个图像形成部来形成多重图像，在各个图像形成部形成不同色的各个图像，在CCD图像传感器用来读取多重图像形成位置偏移检测用图案(定位图案)，以此校正转印在转印材料的该各个图像的转印位置的偏移(例如，参照专利案文献1)。另外，在专利案文献1中，在CCD图像传感器中也读取浓度检测用图案，用来控制被转印在转印材料上的图像的浓度。
专利案文献1(日本专利)特开平1-167769号公报发明内容但是，因为使用CCD图像传感器读出多重图像形成位置偏移检测用图案或者浓度检测用图案，所以会有下面所述的问题。在CCD图像传感器中，为着要获得一个框架内的光强度分布，变成需要对全部的像素进行数据处理(例如，在具有m×n个像素的情况时，进行m×n次的数据处理)，造成数据处理的时间变长。另外，进行数据处理的信号处理电路需要高性能化和高速化。
本发明鉴于上述的问题，其第一目的在于提供一种可以使多重图像形成位置偏移检测用图案的检测处理高速化和构造简化的多重图像形成位偏移检测装置。
本发明的第二目的在于提供一种可以使浓度检测用图案的检测处理高速化和构造简化的图像浓度检测装置。
本发明的第三目的在于提供一种可以使多重图像形成位置偏移检测用图案或浓度检测用图案的检测处理高速化和构造简化的多重图像形成装置。
为了实现上述目的的本发明的多重图像形成位置偏移检测装置，在形成多重图像时，在形成多重图像时，为了检测各个图像的转印位置的偏移，利用具有像素为二次元排列的光感应区域的光检测装置，来检测形成在被检测对象的表面的多重图像形成位置偏移检测用图案，其特征在于，对于所述光检测装置来说，通过在同一面内配置邻接的多个光感应部分而构成一个像素，所述多个光感应部分输出与各个射入光的强度对应的电流；横跨在所述二次元配列中的在第一方向排列的多个像素，使构成该各个像素的多个光感应部分中的一方的光感应部分彼此电连接；和横跨在所述二次元配列中的在第二方向排列的多个像素，使构成该各个像素的多个光感应部分中的另一方的光感应部分彼此电连接。
对于本发明的多重图像形成位置偏移检测装置来说，在光检测装置中，射入到一个像素的光分别在构成该像素的多个光感应部分中被检测，将与光强度对应的电流输出到每一个光感应部分。另外，因为一方的光感应部分彼此横跨二次元配列中的在第一方向排列的多个像素而被电连接，所以来自一方的光感应部分的电流输出在第一方向发送。另外，因为另一方的光感应部分彼此横跨二次元配列中的在第二方向排列的多个像素而被电连接，所以来自另一方的光感应部分的电流输出在第二方向发送。根据这种方式，因为来自一方的光感应部分的电流输出在第一方向发送，和来自另一方的光感应部分的电流输出在第二方向发送，所以第一方向的光度外形和第二方向的光度外形可以分别独立的获得。其结果是，在一个像素配置有多个光感应部分的极简单的构造，可以高速地检测多重图像形成位置编移检测用图案的第一方向的光度外形和第二方向的光度外形。
本发明的图像浓度检测装置，为了检测图像的浓度，利用具有像素为二次元排列的光感应区域的光检测装置，来检测形成在被检测对象的表面的浓度检测用图案，其特征在于，对于所述光检测装置来说，通过同一面内配置邻接的多个光感应部分而构成一个像素，所述多个光感应部分输出与各个射入光的强度对应的电流；横跨在所述二次元配列中的在第一方向排列的多个像素，使构成该各个像素的多个光感应部分中的一方的光感应部分彼此电连接；和横跨在所述二次元配列中的在第二方向排列的多个像素，使构成该各个像素的多个光感应部分中的另一方的光感应部分彼此电连接。
对于本发明的图像浓度检测装置来说，在光检测装置中，射入到一个像素的光分别在构成该像素的多个光感应部分中被检测，将与光强度对应的电流输出到每一个光感应部分。另外，因为一方的光感应部分彼此横跨在二次元配列中的在第一方向排列的多个像素而被电连接，所以来自一方的光感应部分的电流输出在第一方向发送。另外，因为另一方的光感应部分彼此横跨二次元配列中的在第二方向排列的多个像素而被电连接，所以来自另一方的光感应部分的电流输出在第二方向发送。根据这种方式，因为来自一方的光感应部分的电流输出在第一方向发送，和来自另一方的光感应部分的电流输出在第二方向发送，所以第一方向的光度外形和第二方向的光度外形可以分别独立的获得。其结果，利用在一个像素配置有多个光感应部分的极简单的构造，可以高速地检测浓度检测用图案的第一方向的光度外形和第二方向的光度外形。
另外，该光检测装置优选具有第一信号处理电路，读出来自电连接在所述第一方向排列的所述多个像素间的一方的光感应部分群的输出，根据该输出检测在所述二次元配列的所述第二方向的光度外形；和第二信号处理电路，读出来自电连接在所述第二方向排列的所述多个像素间的另一方的光感应部分群的输出，根据该输出检测在所述二次元配列的所述第一方向的光度外形。
本发明的多重图像形成装置，其特征是具备有多个图像形成部，形成互不相同的各个图像，以形成多重图像，和该多重图像形成位置偏移检测装置；利用多重图像形成位置偏移检测装置，检测由图像形成部所分别形成的各个图像的转印位置的偏移。
在本发明的多重图像形成装置，因为具备有该多重图像形成位置偏移检测装置，所以在一个像素配置多个光感应部分的极简单的构造，可以高速地检测多重图像形成位置偏移检测用图案的第一方向的光度外形和第二方向的光度外形。
本发明的多重图像形成装置，其特征是具备有多个图像形成部，形成互不相同的各个图像，以形成多重图像，和该图像浓度检测装置；利用图像浓度检测装置，检测由图像形成部所分别形成的各个图像的浓度。
在本发明的多重图像形成装置，因为具备有该图像浓度检测装置，所以利用在一个像素配置多个光感应部分的极简单的构造，可以高速地检测浓度检测用图案的第一方向的光度外形和第二方向的光度外形。
图1是概略构造图，用来表示本实施方式的多重图像形成装置。
图2是概略构造图，用来表示本实施方式的多重图像形成装置所含有的多重图像形成位置偏移检测装置。
图3表示利用图2所示的多重图像形成位置偏移检测装置，检测形成在转印带上的作为多重图像形成位置偏移检测用图案的定位标记像的情况。
图4表示利用图2所示的多重图像形成位置偏移检测装置，检测形成在转印带上的具有色调的浓度检测用图案的情况。
图5是概念构造图，用来表示图2所示的多重图像形成位置偏移检测装置所含有的光检测部。
图6是扩大平面图，用来表示图5所示的光检测部所含有的光感应区域的一实例主要部分。
图7是沿着图6的VII-VII线的剖面图。
图8是扩大平面图，用来表示图5所示的光检测部所含有的光感应区域的一实例主要部分。
图9是扩大平面图，用来表示图5所示的光检测部所含优的光感应区域的一实例主要部分。
图10是扩大平面图，用来表示图5所示的光检测部所含有的光感应区域的一实例主要部分。
图11是扩大平面图，用来表示图5所示的光检测部所含有的光感应区域的一实例主要部分。
图12是扩大平面图，用来表示图5所示的光检测部所含有的光感应区域的一实例主要部分。
图13是概略构造图，用来表示图5所示的光检测部所含有的第一信号处理电路。
图14是概略构造图，用来表示图5所示的光检测部所含有的第二信号处理电路。
图15A表示被输入到第一移位寄存器的起动信号的经时变化。
图15B表示被输入到第一移位寄存器的信号的经时变化。
图15C表示被输入到第一移位寄存器的信号的经时变化。
图15D表示被输入到第一积分电路的重设信号的经时变化。
图15E表示从第一移位寄存器输出的信号的经时变化。
图15F表示从第一移位寄存器输出的信号的经时变化。
图15G表示从第一移位寄存器输出的信号的经时变化。
图15H表示从第一移位寄存器输出的信号的经时变化。
图15I表示从第一信号处理电路输出的电压的经时变化。
图16A表示被输入到第二移位寄存器的起动信号的经时变化。
图16B表示被输入到第二移位寄存器的信号的经时变化。
图16C表示被输入到第二移位寄存器的信号的经时变化。
图16D表示被输入到第二积分电路的重设信号的经时变化。
图16E表示从第二移位寄存器输出的信号的经时变化。
图16F表示从第二移位寄存器输出的信号的经时变化。
图16G表示从第二移位寄存器输出的信号的经时变化。
图16H表示从第二移位寄存器输出的信号的经时变化。
图16I表示从第二信号处理电路输出的电压的经时变化。
图17A表示的是作为多重图像形成位置偏移检测用图案的定位标记像。
图17B是线图，用来说明来自第一信号处理电路的输出。
图17C是线图，用来说明来自第二信号处理电路的输出。
图18是概念构造图，用来表示图2所示的多重图像形成位置偏移检测装置所含有的光检测部的变化例。
具体实施例方式
下面，将参照附图来说明本发明的实施方式。另外，在下面的说明中，相同元件或具有相同功能的元件，使用相同的符号表示，而其重复的说明则加以省略。在以下的说明中，参数M和N分别为2以上的整数。另外，在没有特别指示时，参数m为1以上M以下的任意的整数，参数n为1以上N以下的任意的整数。
图1是概略构造图，用来表示本实施方式的多重图像形成位置，例如对应到四个鼓方式的彩色激光打印机的情况。另外，本实施方式的多重图像形成装置包含本发明的实施方式的多重图像形成位置偏移检测装置以及图像浓度检测装置。
彩色激光打印机101(多重图像形成装置)具备有黄色用图像形成站102Y，品红用图像形成站102M，氰色用图像形成站102C和黑色用图像形成站102K。
黄色用图像形成站102Y设有清洁器103Y、带电器104Y、显影单元105Y和作为图像载体的感光鼓106Y。在感光鼓106Y上设置有用以形成潜像的黄色用曝光单元107Y。黄色用曝光单元107Y具有激光扫描装置108Y，用来对感光鼓106Y发射根据图像信号被脉冲波幅调变的扫描射束109Y。转印带110张挂在被驱动马达(图中未显示)驱动旋转的驱动辊112和从动辊113，利用驱动辊112的旋转进行移动。在包夹转印带110的与感光鼓106Y面对的位置，设有黄色用转印单元114Y。黄色用转印单元114Y在转印带110的表面上，转印被显像在黄色用图像形成站102Y的感光鼓106Y上的黄色图像记录材枓的图像。在此处是利用黄色用图像形成站102Y、黄色用曝光单元107Y和黄色用转印单元114Y，用来构成黄色用图像形成部。
品红用图像形成站102M设有清洁器103M、带电器104M、显影单元105M和作为图像载体的感光鼓106M。在感光鼓106M设有用以形成潜像的品红用曝光单元107M。品红用曝光单元107M具有激光扫描装置108M，用来对感光鼓106M发射根据图像信号被脉冲波幅调变的扫描射束109M。在包夹转印带110的与感光鼓106M面对的位置，设有品红用转印单元114M。品红用转印单元114M在转印带110的表面上，转印被显像在品红用图像形成站102M的感光鼓106M上的品红图像记录材料的图像。在此处是利用品红用图像形成站102M、品红用曝光单元107M和品红用转印单元114M，用来构成品红用图像形成部。
氰色用图像形成站102C设有清洁器103C、带电器104C、显影单元105C和作为图像载体的感光鼓106C。在感光鼓106C设有用以形成潜像的氰色用曝光单元107C。氰色用曝光单元107C具有激光扫描装置108C，用来对感光鼓106C发射根据图像信号被脉冲波幅调变的扫描射束109C。在包夹转印带110的与感光鼓106C面对的位置，设有氰色用转印单元114C。氰色用转印单元114C在转印带110的表面上，转印被显像在氰色用图像形成站102C的感光鼓106C上的氰色图像记录材料的图样。在此处是利用氰色用图像形成站102C、氰色用曝光单元107C和氰色用转印单元114C，用来构成氰色用图像形成部。
黑色用图像形成站102K设有清洁器103K、带电器104K、显影单元105K和作为图像载体的感光鼓106K。在感光鼓106K设有用以形成潜像的黑色用曝光单元107K。黑色用曝光单元107K具有激光扫描装置108K，用来对感光鼓106K发射根据图像信号被脉冲波幅调变的扫描射束109K。在包夹转印带110的与感光鼓106K面对的位置，设有黑色用转印单元114K。黑色用转印单元114K在转印带110的表面上，转印被显像在黑色用图像形成站102K的感光鼓106K上的黑色图像记录材料的图像。在此处是利用黑色用图像形成站102K、黑色用曝光单元107K和黑色用转印单元114K，用来构成黑色用图像形成部。
在位于各色图像形成站102Y、102M、102C、102K的下方的转印带110的搬运路径上，设有转运纸用转印单元115。转印纸用转印单元115具有包夹转印带110的一组的转印辊115a、115b，用来将被转印在转印带110的表面上的各色图样，转印在转印纸。
作为用纸的转印纸Pa被收纳在多个卡匣116a、116b、116c内，利用弹簧(图中未显示)，将上面侧的转印纸Pa推上使其接触拾取辊117a、117b、117c。被各个拾取辊117a、117b、117c分离的转印纸Pa在搬运路径118上沿着转印纸用转印单元115的配置方向被搬运。在搬运路径118以所定的间隔设有搬运辊118a。被转印纸用转印单元115转印有各色图像的转印纸Pa，经由搬运带119被搬运到定影单元120。定影单元120具有热定影辊120a和加压辊120b，用来使被转印到转印纸Pa的各色图像(调色剂像)热熔融定影。
由定影单元120而定影有各色图像的转印纸Pa，通过排出搬运路径121后，被排出到彩色激光打印机101的外部。设置从排出搬运路径121的途中部分分支的转印纸反转搬运路径122，用来使转印纸反转以此来进行背面印刷。从转印纸反转搬运路径122分支出搬运路径123，搬运路径123构建成连接在搬运路径118的途中部分。在搬运路径123以指定的间隔设有搬运辊123a。
依照这种方式，在具有各色图像形成站102Y、102M、102C、102K的彩色激光印机101，当形成图像时，在与黄(Y)、品红(M)、氰(C)、黑(K)的各色对应的各色图像形成部分的两端部分，经由卡尔森(Carlson)制程等的所定制程而对黄、品红、氰、黑的各色，分别形成作为多重图像形成位置偏移检测用图案的定位标记像7(如图3所示，对于各色形成的定位标记像分别为7Y、7M、7C、7K)，将其顺序地转印到转印带110上。
在转印带110上形成在各色图像形成部分的两端部的该定位标记像7，如图3所示，转印到转印带110的搬运方向的正交方向，即，主扫描方向的各个图像形成部的右侧端和左侧端，另外，其转印位置是在转印带110的搬运方向，即、副扫描方向(图中的箭头A的方向)，依照黄、品红、氰、黑的顺序偏移成不会混色。
在转印带110上，被转印在各个图像形部分的右侧端和左侧端的定位标记像7，如图2所示，以对其检测的方式，利用分别被设置成与其对应的多重图像形成位置偏移检测装置1进行检测。该多重图像形成位置偏移检测装置1包含有发光部3，具有发光元件；和光检测部5(光检测装置)，作为定位标记像检测部。
定位标记像7的检测的进行是定位标记像7与转印带110一起被搬运，如图3所示，当光检测部5到达定位标记像检测区域5a时，利用定位标记像检测装置(图中未显示)的动作，用来使被配置在转印带110的上方的发光部3(发光元件)进行动作，来自该发光部3(发光元件)的光被转印带110上的定位标记像7反射，利用光检测部5检测其反射光。
这时，定位标记像7的检测最好以红外线频带(750～950nm)进行，其理由是尽可能以相同的灵敏度检测以四色(黄、品红、氰、黑)的各个调色剂转印在转印带110上的各个定位标记像。另外，因为转印带110为透明，所以不会有来自定位标记像7以外的光的射入。
依照这种方式，光检测部5所检测到的反射光，被输入到CPU(中央处理装置)并处理，利用该CPU(中央处理装置)求得定位标记像7，运算配准(registration)的偏移量。这时，定位标记像7的转印位置已知，在以CPU(中央处理装置)判断为配准正确对准的情况时，依据CPU(中央处理装置)的指示，转印在该已知的位置。相反的，在利用CPU(中央处理装置)判断为配准劣化的情况时，以CPU(中央处理装置)运算该已知值和定位标记像7的实际转印位置的误差，以此来求得偏移量。
依照该偏移量，使用步进马达(图中未显示)用来使在该激光扫描装置108Y、108M、108C、108K激光光路中的反射镜进行动作，经由调整倍率、副扫描方向的斜率、平行移动等，用来使配准对准。另外，除了上述的情况以外，经由控制感光鼓或转印带的驱动，可以校正配准的偏移量。另外，除了上述情况之外，在转印纸用转印单元115附近，经由使转印带110和转印纸用转印单元115的相对位置在主扫描方向移动，可以校正配准的偏移量。
该配准校正的进行是以该各色图像形成站102Y、102M、102C、102K中的一个作为基准的图像形成站，这时，基准图像形成站的校正不全部进行，而是使其它三个的图像形成站配合该基准图像形成站进行校正。
在此处，该定位标记像7可以一次检测两个方向的偏移。在本实施方式，定位标记像7如图3所示，呈现「+」形状(+字形状)。定位标记像7也可以成为以外的「◎」形状，「T」形状，「◇」形状，「●」形状等。另外形成所希望色的图像必要的读取到转印带上的定位标记像，利用带用清洁器刮片(图中未显示)的动作，可以从转印带110上除去，成为可以形成下一个的图像。
下面，参照图4来说明关于形成在转印带110上的浓度检测用图案的读取(检测)。
首先，使该浓度检测用图案的检测和配准校正时的定位标记像的检测分开进行。如图4所示，关于浓度检测用图案9的打印，具有变化色调一样的浓度修补的浓度检测用图案9，在每一个色，以上述多重图像形成位置偏移检测装置1，即、以与定位标记像检测部共享的作为浓度检测用图案检测部5的检测区域5a或比其宽广的区域范围，将经由卡路松处理等的指定处理所形成的多色调的浓度修补，在具有某种间隔的转印带110的左、右的两端或两端中的任何一方，以与光检测部5对应的方式，印在转印带110上的位置。因此，多重图像形成位置偏移检测装置1具有作为图像浓度检测装置的功能，用来检测图像的浓度。
具有多数色调的浓度修补的浓度检测用图案9对转印带110的转印的进行是在转印带110上使每一个色具有适当的间隔，分别对黄、品红、氰、黑的各色进行转印。该浓度检测用图案9的每一个被转印到转印带110的左右两端的任一方，或该两端。形成在转印带110上的浓度检测用图案9，在以光检测部5检测浓度检测用图案9的浓度修补后，由带清洁器(图中未显示)被清洁。
由光检测部5所检测到的浓度14检测用图案的输出值，根据预先测定到的光检测部5的输出和图像浓度的关系，变换成为图像浓度，利用这种方式，可以得知此时的图像的色调性，可以进行浓度控制。另外，在这时，同时测定与感光鼓上的浓度检测用图案的浓度修补对应的位置的表面电位，可以把握获得图像浓度特性的重要的V-D特性，可以作为控制图像浓度时的基础数据，由该V-D特性求得适当的对衬电位，变化激光功率、栅极偏压、显像偏压等，用来进行图像的浓度控制。
以上，所述的配准校正和图像的浓度控制是分开的动作，各个动作的进行时序是将与配准校正有关的各色的配准的偏移量经常收纳在预定的范围内。另外，与图像的浓度控制有关，是将各色的图像的浓度或色调性保持为一定。依照这种方式，在利用配准校正没有转印偏移的状态，和利用图像的浓度控制使各色的图像的浓度和色调性保持适当的状态，进行打印动作。
下面参照图5～图17，详细说明该光检测部5。图5是概念构造图，用来表示本实施方式的光检测装置。光检测部5如图5所示，具有光感应区域10、第一信号处理电路20、和第二信号处理电路30。
光感应区域10将像素11mn以二次元排列成为M行N列。一个像素被构建成将根据射入光的强度输出电流的光感应部分12mn(第一光感应部分)和光感应部分13mn(第二光感应部分)配置在同一平面内成为邻接。利用这种构成，在光感应区域10，光感应部分12mn和光感应部分13mn以二次元混合存在的状态被排列在同一面内。
横跨在二次元配列中的在第一方向排列的多个像素1111～111N、1121～112N、…、11M1～11MN，使构成该各个像素11mn的多个光感应部分12mn、13mn中的一方的光感应部分12mn(例如，一方的光感应部分1211～121N)间互相电连接。另外，横跨在二次元配列中的在第二方向排列的多个像素1111～11M1、1112～11M2、…、111N～11MN，使构成该各个像素11mn的多个光感应部分12mn、13mn中的另一方的光感应部分13mn(例如，另一方的光感应部分1311～13M1)间互相电连接。
下面，根据图6和图7，说明光感应区域10的构造。图6是主要部分扩大平面图，用来表示光感应区域的一实例，图7是沿着图6的VII-VII线的剖面图。另外，在图6中，将保护层48的图标省略。
光感应区域10包含有由P型(第一导电型)的半导体构成的半导体基板40，和形成在该半导体基板40的表层的N型(第二导电型)的半导体区域41、42。利用这种构成，各个光感应部分12mn、13mn构成光电二极管，包含有半导体基板40的部分和一组的第二导电型半导体区域41、42。第二导电型半导体区域41、42，如图6所示，从光射入方向看呈现大致三角形状，在一个像素中，形成有一边互相邻接的两个区域41、42。半导体基板40成为接地电位。另外，光感应区域10也可以构成包含有由N型的半导体构成的半导体基板，和形成在该半导体基板的表面的P型的半导体区域。区域41(光感应部分12mn)和区域42(光感应部分13mn)由图6可以明白，在第一方向和第二方向交替的排列。另外，区域41(光感应部分12mn)和区域42(光感应部分13mn)在第一方向和第二方向进行交叉(例如，以45°交叉)，在第三方向和第四方向交替排列。
在半导体基板40和区域41、42上形成有第一绝缘层43，经由形成该第一绝缘层43的接触孔，使第一配线44电连接到一方的区域41。另外，经由形成在第一绝缘层43的接触孔，使电极45电连接到另一方的区域42。
在第一绝缘层43上形成有第二绝缘层46，经由形成在该第二绝缘层46的接触孔，使第二配线47电连接到电极45。利用这种构成，另一方的区域42经由电极45电连接到第二配线47。
在第二绝缘层46上形成有保护层48。第一绝缘层43、第二绝缘层46和保护层48由SiO2或SiN等构成。第一配线44，电极45和第二配线47由Al等的金属构成。
第一配线44被设置在第一方向电连接在各个像素11mn的一方的区域41，在像素11mn间在第一方向延伸。依照这种方式，经由以第一配线44连接各个像素11mn的一方的区域41，用来电连接在二次元配列中的在第一方向排列的多个像素1111～111N、1121～112N、…、11M1～11MN中的一方的光感应部分12mn(例如，一方的光感应部分1211～121N)间，构成在光感应区域10的在第一方向延伸的光感应部分。该在第一方向延伸的光感应部形成M列。
第二配线47被设置成在第二方向电连接各个像素11mn的另一方的区域42，在像素11mn间在第二方向延伸。依照这种方式，经由以第二配线47连接各个像素11mn中的另一方的区域42，用来电连接在二次元配列中在第二方向排列的多个像素1111～11M1、1112～11M2、…、111N～11MN中的另一方的光感应部分13mn(例如，另一方的光感应部分1311～13M1)间，构成在光感应区域10中的在第二方向延伸的光感应部。该在第二方向延伸的光感应部形成N行。
另外，在光感应区域10，上述在第一方向延伸的M列的光感应部和在第二方向延伸的N行的光感应部成为形成在同一面上。
区域41、42的形状，并不只局限于图6所示的大致三角形状，如图8～图10所示，也可以为其他形状。
图8所示的第二导电型半导体区域(光感应部分)从光射入方向看呈现长方形状，在一个像素中形成有长边互相邻接的两个区域41、42。区域41(光感应部分12mn)和区域42(光感应部分13mn)在第二方向交替排列。如图8所示，每一个像素的第一方向和第二方向的第二导电型半导体区域的面积即使不同，也可以使像素间在各个方向成为一定。即，只要利用同一方向延伸的全部的配线连接的各个光感应区域的总面积相同即可。
图9所示的第二导电型半导体区域(光感应部分)，大致呈现三角形状的一方的区域41在第一方向连续形成。另一方的区域42呈现大致三角形状，在各个像素11mn间独立形成。区域41(光感应部分12mn)和区域42(光感应部分13mn)在第二方向交替的排列。另外，在使一方的区域41在第一方向连续形成的情况时，不一定要设置第一配线44，但是当考虑到随着串联电阻的增加使读出速度降低时，最好利用第一配线44电连接各个区域41。
图10所示的第二导电型半导体区域(光感应部分)在每一个像素由四个区域41a、41b、42a、42b构成，对于位于对角的区域，利用第一配线44或第二配线47电连接。区域41(光感应部分12mn)和区域42(光感应部分13mn)在第一方向和第二方向交替地排列。另外，区域41(光感应部分12mn)和区域42(光感应部分13mn)在第三方向和第四方向交替的排列。
图11所示的第二导电型半导体区域(光感应部分)形成两个梳齿状的区域41、42互相啮合。
图12所示的第二导电型半导体区域(光感应部分)从光的射入方向看呈现四角以上的多角形状(例如八角形状)，在一个像素形成一边邻接。另外，区域41和区域42在一个像素中，在与第一方向和第二方向交叉的第三方向并排的设置，从光射入方向看排列成蜂巢状。即，区域41(光感应部分12mn)和区域42(光感应部分13mn)在第三方向和第四方向交替的排列。
接着，根据图13和图14，说明关于第一信号处理电路20和第二信号处理电路30的构造。图13是表示第一信号处理电路的概略构造图，图14是表示第二信号处理电路的概略构造图。
第一信号处理电路20输出电压Hout，用以表示射入到光感应区域10的光的第二方向的光度外形。第二信号处理电路30输出电压Vout，用以表示射入到光感应区域10的第一方向的光度外形。第一信号处理电路20和第二信号处理电路30可以以相同的时序进行动作，也可以以时序数列独立动作。
第一信号处理电路20如图13所示，包含有第一开关元件21，被设置成与在第一方向排列的多个像素1111～111N、1121～112N、…、11M1～11MN间电连接的一方的光感应部分12mn群(由一方的第二导电型半导体区域41构成，在第一方向延伸的M列的光感应部)对应；第一移位寄存器22，用来在第二方向顺序的读出来自在第一方向排列的多个像素1111～111N、1121～112N、…、11M1～11MN间电连接的一方的光感应部分12mn群的电流；和第一积分电路23，顺序输入来自以第一移位寄存器22顺序读出的各个一方的光感应部分12mn群的电流，将该电流变换成为电压，然后进行输出。
第一开关元件21被从第一移位寄存器22输出的信号shift(Hm)控制，顺序成为闭路。经由使第一开关元件21成为闭路，用来使被储存在第一方向排列的多个像素1111～111N、1121～112N、…、11M1～11MN间电连接的一方的光感应部分12mn群的电荷成为电流，经由第一配线44和第一开关元件21，将其输出到第一积分电路23。第一移位寄存器22根据从控制电路(图中未显示)输出的信号ΦH1、ΦH2、ΦHst控制其动作，用来使第一开闭元件21顺序的成为闭路。
第一积分电路23具有放大器24，被输入来自在第一方向排列的多个像素1111～111N、1121～112N、…、11M1～11MN间电连接的一方的光感应部分12mn群的电流输出，用来对被输入的电流输出的电荷进行放大；电容元件25，其一方的端子连接到放大器24的输入端子，另一方的端子连接到放大器24的输出端子；和开关元件26，其一方的端子连接到放大器24的输入端子，另一方的端子连接到放大器24的输出端子，在从控制电路输出的重设信号ΦHreset为High的情况时成为「ON」状态，在重设信号ΦHreset为Low的情况时成为「OFF」状态。
第一积分电路23在开关元件26为「ON」状态时，使电容元件25放电，进行初期化。另一方面，第一积分电路23在开关元件26为「OFF」状态时，使从在第一方向排列的多个像素1111～111N、1121～112N、…、11M1～11MN间电连接的一方的光感应部分12mn群，输入到输入端子的电荷，储存在电容元件25，从输出端子输出与该被储存的电荷对应的电压Hout。
第二信号处理电路30如图14所示，包含有第二开关元件31，被设置成与在第二方向排列的多个像素1111～11M1、1112～11M2、…、111N～11MN间电连接的另一方的光感应部分13mn群(由另一方的第二导电型半导体区域42构成，在第二方向延伸的N行的光感应部分)对应；第二移位寄存器32，用来在第一方向顺序的读出来自在第二方向排列的多个像素1111～11M1、1112～11M2、…、111N～11MN间电连接的另一方的光感应部分13mn群的电流；和第二积分电路33，顺序输入来自以第二移位寄存器32顺序读出的各另一方的光感应部分13mn群的电流，将该电流变换成为电压，然后进行输出。
第二开关元件31被从第二移位寄存器32输出的信号shift(Vn)控制，顺序成为闭路。经由使第二开关元件31成为闭路，用来使被储存在第二方向排列的多个像素1111～11M1、1112～11M2、…、111N～11MN间电连接的另一方的光感应部分13mn群的电荷成为电流，经由第二配线47和第二开关元件31，将其输出到第二积分电路33。第二移位寄存器32依照从控制电路输出的信号ΦV1、ΦV2、ΦVst控制其动作，用来使第二开关元件31顺序的成为闭路。
第二积分电路33具有放大器34，被输入来自在第二方向排列的多个像素1111～11M1、1112～11M2、…、111N～11MN间电连接的另一方的光感应部分13mn群的电流输出，用来对被输入的电流输出的电荷进行放大；电容元件35，其一方的端子连接到放大器34的输入端子，另一方的端子连接到放大器34的输出端子；和开关元件36，其一方的端子连接到放大器34的输入端子，另一方的端子连接到放大器34的输出端子，在从控制电路输出的重设信号ΦVreset为High的情况时成为「ON」状态，在重设信号ΦVreset为Low的情况时成为「OFF」状态。
第二积分电路33在开关元件36为「ON」状态时，使电容元件35放电，进行初期化。另一方面，第二积分电路33在开关元件36为「OFF」状态时，使从在第二方向排列的多个像素1111～11M1、1112～11M2、…、111N～11MN间电连接的一方的光感应部分13mn群，输入到输入端子的电荷，被储存在电容元件35，从输出端子输出与该被储存的电荷对应的电压Vout。
下面，根据图15A～图15I和图16A～图16I来说明第一信号处理电路20和第二信号处理电路30的动作。图15A～图15I是时序图，用来说明第一信号处理电路的动作，图16A～图16I是时序图，用来说明第二信号处理电路的动作。
当从控制电路将起动信号ΦHst输入到第一移位寄存器22时(参照图15A)，顺序输出信号shift(Hm)，具有对应从信号ΦH2的上升到信号ΦH1的下降的期间的脉冲波幅(参照图15B、图15C和图15E～图15H)。当从第一移位寄存器22将信号shift(Hm)输出到对应的第一开关元件21时，使对应的第一开关元件21顺序的成为闭路，使被储存在对应的一方的光感应部分12mn群的电荷成为电流，将其顺序的输出到第一积分电路23。
向第一积分电路23输入来自控制电路的重设信号ΦHreset(参照图15D)。在重设信号ΦHreset为「OFF」状态的期间，储存在对应的一方的光感应部分12mn群的电荷，被储存在电容元件25，对应储存的电荷量的电压Hout从第一积分电路23顺序的输出(参照图15I)。另外，第一积分电路23在重设信号ΦHreset为「ON」状态时，使开关元件26成为闭路，使电容元件25初期化。
依照这种方式，从第一信号处理电路20，将与依第一方向排列的多个像素1111～111N、1121～112N、…、11M1～11MN间电连接的一方的光感应部分12mn群所储存的电荷对应的电压Hout，作为时序数据的顺序输出到对应的一方的光感应部分12mn群。该时序数据，如图17B所示，用来表示被发光部3(发光元件)照射的定位标记像7(各个标记像7Y、7M、7C、7K)反射的光在第二方向的光度外形(光强度分布)。来自浓度检测用图案9的反射光在第二方向的光度外形也同样的被检测。另外，图17A表示定位标记像7(各个标记像7Y、7M、7C、7K)。
当从控制电路将起动信号ΦVst输入到第二移位寄存器32时(参照图16A)，顺序输出信号shift(Vn)，其具有对应从信号ΦV2的上升到信号ΦV1的下降的期间的脉冲波幅(参照图16B、图16C和图16E～图16H)。当从第二移位寄存器32将信号shift(Vn)输出到对应的第二开关元件31时，使对应的第二开关元件31顺序的成为闭路，使被储存在对应的一方的光感应部分13mn群的电荷成为电流，将其顺序的输出到第二积分电路33。
向第二积分电路33输入来自控制电路的重设信号ΦVreset(参照图16D)。在重设信号ΦVreset为「OFF」状态的期间，储存在对应的另一方的光感应部分13mn群的电荷被储存在电容元件35，对应储存的电荷量的电压Vout从第二积分电路33顺序的输出(参照图16I)。另外，第二积分电路33在重设信号ΦVreset为「ON」状态时，使开关元件36成为闭路，使电容元件35初期化。
依照这种方式，从第二信号处理电路30，将与在第二方向排列的多个像素1111～11M1、1112～11M2、…、111N～11MN间电连接的另一方的光感应部分13mn群所储存的电荷对应的电压Vout，作为时序数据顺序输出到对应的另一方的光感应部分13mn群。该时序数据如图17C图所示，用来表示被发光部3(发光元件)照射的定位标记像7(各个标记像7Y、7M、7C、7K)反射的光在第一方向的光度外形(光强度分布)。来自浓度检测用图案9的反射光在第一方向的光度外形也同样地被检测。
依照这种方式，在本实施方式中，在光检测部5中，射入一个像素11mn的光成为射入到构成该像素11mn的多个光感应部分12mn、13mn的各个上，在每一光感应部分12mn、13mn输出与光强度对应的电流。另外，因为一方的光感应部分12mn间经由二次元配列的在第一方向排列的多个像素1111～111N、1121～112N、…、11M1～11MN产生电连接，所以从一方的光感应部分12mn输出的电流在第一方向发送。另外，另一方的光感应部分13mn间经由二次元配列的在第二方向排列的多个像素1111～11M1、1112～11M2、…、111N～11MN产生电连接，所以从另一方的光感应部分13mn输出的电流在第二方向发送。依照这种方式，因为从一方的光感应部分12mn输出的电流在第一方向发送，和从另一方的光感应部分13mn输出的电流在第二方向发送，所以第一方向的光度外形和第二方向的光度外形可以互相独立的获得。其结果，利用在一个像素上配置多个光感应部分12mn、13mn的简单的构造，可以高速地检测定位标记像7或浓度检测用图案9的第一方向的光度外形和第二方向的光度外形。
另外，在本实施方式中，各个光感应部分12mn、13mn包含有半导体基板40的部分和第二导电型半导体区域41、42，第二导电型半导体区域41、42从光射入方向看呈现大致三角形状，在一个像素内形成一边互相邻接。利用这种构成，当在一个像素内配置有多个光感应部分12mn、13mn时，可以抑制各个光感应部分12mn、13mn(第二导电型半导体区域41、42)的面积的减小。
另外，在本实施方式，第二导电型半导体区域41、42从光的射入方向看呈现大致长方形状，在一个像素内形成长边互相邻接。利用这种构成，当在一个像素内配置多个光感应部分12mn、13mn时，可以抑制各个光感应部分12mn、13mn(第二导电型半导体区域41、42)的面积的减小。
另外，在本实施方式中，第二导电型半导体区域41、42从光射入方向看呈现四角以上的多角形状，在一个像素内形成一边邻接。利用这种构成，当在一个像素内配置多个光感应部分12mn、13mn(第二导电型半导体区域41，42)时，可以抑制各个光感应部分12mn、13mn的面积的减小。另外，对各个光感应部分12mn、13mn的面积的周围长变小，换算成每单位面积的暗电流减小。另外，四角以上的多角形状也可以采用菱形形状。
另外，在本实施方式，第二导电型半导体区域41、42是并排的设置在一个像素与第一方向和第二方向交叉的第三方向。利用这种构成，在一方的光感应部分12mn群和另一方的光感应部分13mn群，与各个光感应部分12mn、13mn群的中心部分对应的光感应部分12mn、13mn变成集中，可以提高解像度。
另外，第二导电型半导体区域41、42从光射入方向看被排列成蜂巢状。利用这种构成，当在一个像素内配置多个光感应部分12mn、13mn(第二导电型半导体区域41、42)时，可以更进一层的抑制各个光感应部分12mn、13mn的面积的减小。另外，可以抑制屏蔽的位置偏移所造成的不均一性，其中，该该屏蔽用来形成高几何对称性的第二导电型半导体区域41、42(光感应部分12mn、13mn)。
另外，在本实施方式中，第一配线44被设置成在像素11mn间在第一方向延伸，第二配线47被设置成在像素11mn间在第二方向延伸。利用这种构成，不会因为各个配线44、47而妨碍光的射入到光感应部分12mn、13mn(第二导电型半导体区域41，42)，可以抑制检测灵敏度的降低。
另外，在本实施方式中，光检测部5具有第一移位寄存器22、第二移位寄存器32、第一积分电路23和第二积分电路33。利用这种构成，可以以极简单的构造获得在第一方向的光度外形和在第二方向的光度外形。
另外，在本实施方式，对于用以检测不定位标记像7或浓度检测用图案9的第一方向的光度外形和第二方向的光度外形的数据处理，进行m+n次即可(在第一信号处理电路20进行m次的数据处理，在第二信号处理电路30进行n次的数据处理)，当与使用具有m×n个像素的CCD图像传感器的情况的进行m×n次的数据处理比较时，可以使数据处理量变成极少。其结果，在第一信号处理电路20和第二信号处理电路30的信号处理时间只需要短时间即可，各个信号处理电路20、30的负担可以减小。
另外，在本实施方式，彩色激光打印机101(多重图像形成装置)具备有该多重图像形成位置偏移检测装置1(图像浓度检测装置)。利用这种构成，彩色激光打印机101，在一个像素配置有多个光感应部分12mn、13mn的极简单的构造，就可以高速地检测定位标记像7或浓度检测用图案9在第一方向的光度外形和第二方向的光度外形。
本发明并不只限于上述的实施方式。例如，代替使用移位寄存器，也可以以均一的电阻线连接各个光感应部分12mn、13mn(第二导电型半导体区域41，42)，以与流入电阻线的位置和该电阻线的各个端部的距离成反比例的方式，对随着光的射入而产生的电荷进行电阻比例的分割，然后从电阻的端部取出，根据来自该端部的电流输出，求得光的射入位置。
另外，在上述的实施方式中，在多个光感应部分构成一个像素，但是也可以以一个的光感应部分构成一个像素。例如，如图18所示，光感应区域10也可以包含在第一方向互相电连接的多个第一光感应部分12mn和在第二方向互相电连接的多个第二光感应部分13mn，该多个第一光感应部分12mn和多个第二光感应部分13mn以二次元式混合存在的状态，排列在同一平面内。在这种情况，第一光感应部分12mn和第二光感应部分13mn排列成为方格花纹状，第一光感应部分12mn和第二光感应部分13mn在第一方向和第二方向交替排列。另外，代替排成方格花纹状，也可排列成为如图12所示的蜂巢状。
另外，在本实施方式中，共享多重图像形成位置偏移检测装置和图像浓度检测装置，但是并不只限于这种方式，也可以构建成互相独立的设置多重图像形成位置偏移检测装置和图像浓度检测装置。另外，本发明除了上述的彩色激光打印机外，也可以适用在数字彩色复印机等的多重图像形成装置。
本发明的多重图像形成位置偏移检测装置、图像浓度检测装置和多重图像形成装置可以应用在彩色激光打印机或数字彩色复印机等。
权利要求
1.一种多重图像形成位置偏移检测装置，在形成多重图像时，为了检测各个图像的转印位置的偏移，利用具有像素为二次元排列的光感应区域的光检测装置，来检测形成在被检测对象的表面的多重图像形成位置偏移检测用图案，其特征在于，对于所述光检测装置来说，通过在同一面内配置邻接的多个光感应部分而构成一个像素，所述多个光感应部分输出与各个射入光的强度对应的电流；横跨在所述二次元配列中的在第一方向排列的多个像素，使构成该各个像素的多个光感应部分中的一方的光感应部分彼此电连接；和横跨在所述二次元配列中的在第二方向排列的多个像素，使构成该各个像素的多个光感应部分中的另一方的光感应部分彼此电连接。
2.如权利要求1所述的多重图像形成位置偏移检测装置，其特征在于，该光检测装置具有第一信号处理电路，读出来自电连接在所述第一方向排列的所述多个像素间的一方的光感应部分群的输出，根据该输出检测在所述二次元配列的所述第二方向的光度外形；和第二信号处理电路，读出来自电连接在所述第二方向排列的所述多个像素间的另一方的光感应部分群的输出，根据该输出检测在所述二次元配列的所述第一方向的光度外形。
3.一种图像浓度检测装置，为了检测图像的浓度，利用具有像素为二次元排列的光感应区域的光检测装置，来检测形成在被检测对象的表面的浓度检测用图案，其特征在于，对于所述光检测装置来说，通过同一面内配置邻接的多个光感应部分而构成一个像素，所述多个光感应部分输出与各个射入光的强度对应的电流；横跨在所述二次元配列中的在第一方向排列的多个像素，使构成该各个像素的多个光感应部分中的一方的光感应部分彼此电连接；和横跨在所述二次元配列中的在第二方向排列的多个像素，使构成该各个像素的多个光感应部分中的另一方的光感应部分彼此电连接。
4.如权利要求3所述的图像浓度检测装置，其特征在于，所述光检测装置具有第一信号处理电路，读出来自电连接在所述第一方向排列的所述多个像素间的一方的光感应部分群的输出，根据该输出检测在所述二次元配列的所述第二方向的光度外形；和第二信号处理电路，读出来自电连接在所述第二方向排列的所述多个像素间的另一方的光感应部分群的输出，根据该输出检测在所述二次元配列的所述第一方向的光度外形。
5.一种多重图像形成装置，其特征在于，具有多个图像形成部，形成互不相同的各个图像，以形成多重图像；和如权利要求1所述的多重图像形成位置偏移检测装置，其中，利用该多重图像形成位置偏移检测装置，检测由所述图像形成部所分别形成的各个图像的转印位置的偏移。
6.一种多重图像形成装置，其特征在于，具有多个图像形成部，形成互不相同的各个图像，以形成多重图像；和如权利要求3所述的图像浓度检测装置，其中，利用所述图像浓度检测装置，检测由所述图像形成部所分别形成的各个图像的浓度。
全文摘要
光检测部(5)具有光感应区域(10)、第一信号处理电路(20)和第二信号处理电路(30)。光感应区域(10)将像素(1文档编号H01L27/146GK1742240SQ20048000273
公开日2006年3月1日 申请日期2004年1月22日 优先权日2003年1月24日
发明者杉山行信, 水野诚一郎, 老川智博 申请人:浜松光子学株式会社