反射型传感器以及图像形成装置的制作方法

专利名称：反射型传感器以及图像形成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及反射型传感器以及图像形成装置。
背景技术：
日本未审查的专利申请公开No. 2004-309292、No. 2002-162803、No. 2002-55572和No. 2011-107524公开了如下技术通过抑制来自待检测对象的漫反射光的影响使用反射型传感器来改善接收规则反射光的接收灵敏度。

发明内容
本发明旨在提供如下技术使用接收规则反射光的反射型传感器来检测图像的对准不良量，并且抑制由漫反射光和图像形成装置的坚稳性水平降低而导致的检测精度的降低。根据本发明的第一方面，提供一种反射型传感器包括光发射单元，其向图像形成装置中形成有多种颜色的第一检测图像的区域发射光，所述第一检测图像用于检测所述第一检测图像之间的对准不良量；第一光限制部件或构造，其对从所述光发射单元发射的光进行限制；光接收器，其设置在因光穿过所述第一光限制部件或构造施加在所述区域并被所述区域反射而产生的规则反射光的光路上，并且接收被所述区域反射的光并输出表示接收到的光量的信号；以及第二光限制部件或构造，其设置在所述规则反射光的光路上并对将被所述光接收器接收的光进行限制。用所述第一光限制部件或构造的直径除以所述第二光限制部件或构造的直径所得到的值在大约O. 5至1. 9的范围内，并且所述第一光限制部件或构造的直径和所述第二光限制部件或构造的直径均为1. 5mm或更小。根据本发明的第二方面，在根据第一方面的反射型传感器中，下述两位置之间在所述区域的法线方向上的距离为大约1. Omm或更大使所述光接收器接收的光量最大时所述第二光限制部件或构造、所述光发射单元及所述光接收器中的一者所处的位置，以及使因光被所述区域反射而产生的漫反射光的量最大时所述第二光限制部件或构造、所述光发射单元及所述光接收器中的相关联一者所处的位置。根据本发明的第三方面，提供一种图像形成装置根据第一方面或第二方面的反射型传感器；图像形成单元，其形成所述第一检测图像和图像数据所表示的图像；对准不良或偏差检测器，其基于从所述光接收器输出的所述信号来检测所述第一检测图像之间的对准不良量；以及校正单元，其基于由所述对准不良或偏差检测器检测到的对准不良量，对将由所述图像形成单元根据图像数据形成的图像的位置进行校正。根据本发明的第四方面，在根据第三方面的图像形成装置中，所述图像形成单元可以形成第二检测图像，所述第二检测图像用于检测所述第二检测图像偏离预定浓度的浓度偏差量。所述反射型传感器可以向所述图像形成单元中形成有所述第二检测图像的区域施加光，可以接收被所述区域反射的光，并且可以输出表示被所述区域反射的光量的信号。所述对准不良或偏差检测器基于表示被形成有所述第二检测图像的区域反射的光量的所述信号来检测所述浓度偏差量。所述校正单元可以基于由所述对准不良或偏差检测器检测出的浓度偏差量对将由所述图像形成单元根据图像数据形成的图像的浓度进行校正。根据本发明的第五方面，在根据第三方面或第四方面的图像形成装置中，所述反射型传感器可以设置在所述区域所反射的光量最大的位置，并且所述第二光限制部件或构造可以设置在下述的位置所述第二光限制部件或构造在所述区域的法线方向上距离所述区域大约8. 0mm。根据本发明的第一方面或第三方面，提供了利用接收规则反射光的反射型传感器来检测图像的对准不良量的技术。与第一光限制部件或构造的直径和第二光限制部件或构造的直径不是第一方面和第三方面中的值的情况相比，可以抑制由漫反射光以及图像形成装置的坚稳性降低而导致的检测精度的降低。根据本发明的第二方面，与下述两位置之间在所述区域的法线方向上的距离为大约1.0mm或更小的情况相比可以抑制由漫反射光导致的检测精度的降低使所述光接收器接收的光量最大时所述第二光限制部件或构造、所述光发射单元及所述光接收器中的一者所处的位置，以及使因光被所述区域反射而产生的漫反射光的量最大时所述第二光限制部件或构造、所述光发射单元及所述光接收器中的相关联一者所处的位置。根据本发明的第四方面，不需要分开地设置用于检测对准不良量的传感器和用于检测浓度偏差量的传感器。根据本发明的第五方面，与反射型传感器不设置在因光被形成有第一检测图像的区域反射而接收到的光量最大的位置的情况相比，可以抑制由漫反射光以及图像形成装置的坚稳性降低导致的检测精度的降低。


将基于以下附图详细描述本发明的示例性实施例，其中图1是示出图像形成装置的硬件构造的实例的框图；图2示出图像形成单元和反射型传感器的构造；图3示出反射型传感器的构造；图4是示出第一孔和第二孔的示意图；图5示出位置检测图像；图6示出浓度检测图像；图7是示出图像形成装置的控制器的功能构造的实例的框图；图8是示出由图像形成装置的控制器执行的处理步骤的流程图；图9A和图9B示出当反射型传感器读取各颜色的图像时的光路；图10示出K色图像的检测精度误差与Y色图像、M色图像及C色图像的检测精度误差之间的关系；图11示出用于验证检测精度误差的反射型传感器；图12示出孔径、光收发孔比率与检测精度误差的关系；图13示出从各反射型传感器到检测区域的距离变化与检测精度误差之间的关系;图14示出各反射型传感器的处理方向角度变化与检测精度误差之间的关系；
图15示出各反射型传感器的横向角度变化与检测精度误差之间的关系；图16示出用于实现限制检测精度误差的目标值的孔的条件；以及图17示出峰值间距与检测精度误差之间的关系。
具体实施例方式下面参考附图描述本发明的示例性实施例。图1是示出根据本发明示例性实施例的电子照相式图像形成装置10的硬件构造的实例的框图。电子照相式图像形成装置10 (在下文中简称为“图像形成装置10”)是本发明示例性实施例的图像形成装置的实例。如图1所示，图像形成装置10包括控制器100、图像形成单元200、存储单元300、通信单元400、用户界面(UI)500以及反射型传感器600。控制器100包括运算单元，其包括中央处理单元(CPU)和专用集成电路(ASIC)；以及存储器。控制器100控制图像形成装置10的各部件。图像形成单元200是本发明示例性实施例图像形成单元的实例。图像形成单元200在例如纸张等记录介质上形成由预定图像数据表示的图像。图像形成单元200可以是通过例如电子照相处理(例如充电、曝光、显影、转印、定影等)来形成图像(更具体地说，形成色调剂图像)的打印机。图像形成单元200利用例如黄色(Y)、品红色(M)、蓝绿色(青色)(C)和黑色(K)四种颜色的色调剂在记录介质上形成图像。存储单元300包括例如硬盘驱动器(HDD)等存储装置，并且存储用于图像形成处理的图像数据以及用于利用图像形成单元200来形成位置检测图像700a和浓度检测图像700b (稍后进行论述)的图像数据。通信单元400包括接口，图像形成装置10通过该接口向外部装置发送图像数据以及从外部装置接收图像数据，并且获取例如用于形成图像的图像数据。UI 500包括例如触摸面板，接收由用户执行的操作，并且通过在触摸面板上显示图像来提供信息。反射型传感器600是本发明示例性实施例的反射型传感器的实例，光学地读取图像形成单元200的中间转印带250 (稍后进行论述)的表面，并且将读取结果输出至控制器100。图2示出图像形成单元200和反射型传感器600的构造。如图2所示，图像形成单元200包括感光鼓210Y、210M、210C和210K，充电装置220Y、220M、220C 和 220K，曝光装置 230，显影装置 240Y、240M、240C 和 240K，色调剂盒 245Y、245M、245C和245K，中间转印带250，多个旋转辊251，一次转印辊260Y、260M、260C和260K，二次转印辊270，支撑辊271，多个传送辊280，以及定影装置290。沿由图2中的点划线箭头C指示的方向将记录介质传送通过图像形成单元200，并且在记录介质上形成图像。在图像形成单元200中，附加至附图标记的字母(Y、M、C和K)表示用于形成图像的相关联颜色。具有相同附图标记及不同字母的部件具有相同的构造，不过这些部件的位置及使用的色调剂不同。仅用附图标记来表示具有相同构造的部件，而省略附加的字母，除非需要区分各个部件。感光鼓210是表面具有多层感光膜的圆筒形部件。在感光鼓210与中间转印带250接触的同时，感光鼓210随着中间转印带250的移动而朝图2中的箭头A指示的方向围绕圆筒的中心旋转。充电装置220将感光鼓210的感光膜充电至预定的电位。曝光装置230用光来照射(曝光)已充电的感光鼓210,从而根据曝光量在感光鼓210上形成静电潜像。曝光装置230的曝光强度和曝光位置由控制器100来控制。从曝光装置230发射的曝光光线的扫描方向与感光鼓210的轴向相同(垂直于图2的绘图平面)。在本示例性实施例中，把感光鼓210的轴向设置为图像形成单元200的横向，并且在下文中简称为“横向”。把与横向正交的方向设置为图像形成单元200的处理方向，并且在下文中简称为“处理方向”。显影装置240容纳由从相关联的色调剂盒245供应的色调剂和载体的混合物制成的显影剂，并且使用色调剂将形成在感光鼓210上的静电潜像显影。在显影装置240与感光鼓210之间产生电位差，由此把已充电的色调剂移动到感光鼓210的表面上。中间转印带250是由规则地反射施加到中间转印带250的表面上的光的材料制成的环带部件。中间转印带250是与旋转辊251、一次转印辊260及支撑辊271接触的同时朝图2中的箭头B指示的方向旋转的介质。旋转辊251是支撑中间转印带250的移动并围绕圆筒的中心旋转的圆筒形部件。存在两种类型的旋转辊251。一种类型的旋转辊251受驱动装置驱动并且自身旋转，另一种类型的旋转辊251随着中间转印带250的移动而旋转。一次转印棍260是面向相关联的感光鼓210的圆筒形部件，中间转印带250位于一次转印棍260与感光鼓210之间。在一次转印棍260与相关联的感光鼓210之间产生电位差,从而将粘附在感光鼓210的表面上的色调剂转印到中间转印带250的表面上。二次转印辊270是与支撑辊271对置的圆筒形部件，中间转印带250位于二次转印辊270与支撑辊271之间。在二次转印辊270与支撑辊271之间产生电位差，从而在转印位置将中间转印带250的表面上的色调剂转印到记录介质的表面上。传送辊280是圆筒形部件且将例如纸张等记录介质传送至如下位置在该位置，二次转印辊270将色调剂转印到纸张上；并且传送辊280将转印有色调剂的纸张传送至定影装置290。定影装置290将转印有色调剂的记录介质加热并加压，从而将色调剂定影在记录介质上。反射型传感器600设置在如下位置相对于中间转印带250的转印方向(处理方向)，该位置位于感光鼓2IOK和一次转印辊260K彼此对置的区域的下游侧、二次转印辊270与支撑辊271彼此对置的区域的上游侧，反射型传感器600在该位置读取中间转印带250的表面。也就是说，反射型传感器600对已转印有图像的中间转印带250的表面进行读取。实际上，图像形成装置10设置有两个反射型传感器600，以使这两个反射型传感器600分别读取中间转印带250的横向各侧。然而，由于这两个反射型传感器600在图像形成装置10中以相同的方式起作用，所以下面仅对一个反射型传感器600进行描述。图3示出反射型传感器600的构造。如图3所示，反射型传感器600包括光发射单元610、第一孔620、第一光接收器630、第二孔640以及第二光接收器650。图4是示出在相对于中间转印带250的表面沿法线S的方向从中间转印带250看去时的反射型传感器600的第一孔620和第二孔640的不意图。光发射单元610是本发明示例性实施例的光发射单元的实例。在本示例性实施例中，光发射单元610是发光二极管(LED)。光发射单元610朝中间转印带250的表面的形成有位置检测图像700a的区域发光。位置检测图像700a是对多种颜色的位置检测图案图像(本示例性实施例的第一检测图像的实例)的通称，用于检测位置检测图案图像之间的对准不良量。光发射单元610还可以朝中间转印带250的表面的形成有浓度检测图像700b (本示例性实施例的第二检测图像的实例)的区域发光。浓度检测图像700b用于检测偏离预定基准浓度的浓度偏差量。
第一孔620是本发明示例性实施例的第一光限制部件或构造的实例。第一孔620设置在光发射单元610与中间转印带250之间，并且用作对从光发射单元610发射的光进行限制的光阑。第一孔620允许如下的光穿过第一孔620 :从光发射单兀610发射并被施加到形成有位置检测图像700a或浓度检测图像700b的区域。在下文中，把被穿过第一孔620的光照射并利用反射型传感器600来检测的区域称为“检测区域”。如图4所示，第一孔620具有圆形开口，孔径(也称为“光发射孔径”)Φ I是1. 07mm。光发射单元610和第一孔620设置成使得法线S与施加到中间转印带250上的光的轴向之间的角度Θ I是10度。第一光接收器630是本发明示例性实施例的光接收器的实例。第一光接收器630包括光电晶体管。第一光接收器630设置在被穿过第一孔620的光所照射的检测区域规则反射的光的光路上。第一光接收器630接收由检测区域反射的光，并且输出表示接收到的光量的信号。更具体地说，第一光接收器630输出光电流，光电流随着接收到的光量的增加而变大。根据光电流的大小来测量接收到的光量。反射型传感器600使用电流(A)-电压(V)转换电路(未示出)把从第一光接收器630输出的电信号(该电信号是光电流)转换成电压(V),并且将电压输出至控制器10。第二孔640是本发明示例性实施例的第二光限制部件或构造的实例。第二孔640设置在第一光接收器630与中间转印带250之间。第二孔640设置在被穿过第一孔620的光所照射的检测区域规则反射的光的光路上。第二孔640是对由检测区域反射并由第一光接收器630接收的光进行限制 的光阑。如图4所示，第二孔640具有圆形开口，孔径(也称为“光接收孔径”)Φ2是1. 12mm。第一光接收器630和第二孔640设置成使得法线S与由检测区域反射的光的轴向之间的角度Θ 2是10度。第二孔640允许由检测区域规则反射的光穿过第二孔640，并且阻挡漫反射光，以减少由第一光接收器630接收的漫反射光量。分别对第一孔620的孔径Φ I和第二孔640的孔径Φ 2进行设定，以改善对准不良量的检测精度。下面论述用于设定孔径Φ1和Φ2的根据以及设定孔径Φ1和Φ2的作用。第一孔620和第二孔640设置在如下位置第一孔620和第二孔640在法线S的方向上离检测区域的距离L为8. 0mm。对图像形成装置10中的反射型传感器600的位置进行校正，以使第一光接收器630能够接收到由检测区域反射的最大(峰值)光量。也就是说，反射型传感器600是光轴焦点为8. Omm的光学系统。为了满足这样的条件，对例如光发射单元610的位置以及第一孔620的位置和孔径等多种因素进行校正。第二光接收器650具有与第一光接收器630的构造相同的构造。第二光接收器650设置在如下位置在该位置，第二光接收器650从被穿过第一孔620的光照射的检测区域接收到漫反射光。第二光接收器650接收由检测区域反射的光，并且输出表示反射光量的信号。第二光接收器650设置成使得法线S与由检测区域反射的光的轴向之间的角度Θ3是50度。下面描述位置检测图像700a和浓度检测图像700b。图5示出位置检测图像700a。在图5中，水平方向与横向相对应，竖直方向与处理方向(图5中从底部向顶部的方向是中间转印带250的传送方向)相对应。如图5所示，位置检测图像700a由黑色平行图案PK和黑色倾斜图案(45° ) TK、蓝绿色平行图案PC和蓝绿色倾斜图案(45 ° ) TC、品红色平行图案PM和品红色倾斜图案(45° ) TM、以及黄色平行图案PY和黄色倾斜图案(45° ) TY构成，这些图案沿着中间转印带250的传送方向(处理方向)对准。平行图案是其纵向沿横向延伸的片段图像。倾斜图案是倾斜成使得倾斜图案与横向和处理方向每一者之间的角度为45度的片段图像。平行图案和倾斜图案每一者是本发明示例性实施例的各颜色的位置检测图像的实例。图6示出浓度检测图像700b。如图6所示，浓度检测图像700b包括使用Y色、M色、C色和K色(所谓的“原色”)中的一种颜色的色调剂以均一浓度形成的多个方形图案图像。浓度检测图像700b由沿着中间转印带250的传送方向(处理方向)对准的多个图案图像构成。在本示例性实施例中，浓度表示单位面积上色调剂对背景(更具体地说，中间转印带250的表面)的覆盖率。当覆盖率是0%时，中间转印带250无色(呈背景色)；当时覆盖率是100%时，中间转印带250具有所谓的“实地色(solid color)”。在图6中，字母表示图案图像的颜色，字母后面的数字表示图案图像的浓度水平。在本实例中，数字越小，则浓度水平越高。例如，具有数字“I”的图案图像具有100%的浓度水平，具有数字“2”的图案图像具有75%的浓度水平，具有数字“3”的图案图像具有50%的浓度水平，具有数字“4”的图案图像具有25%的浓度水平。分别在图5和图6示出的位置检测图像700a和浓度检测图像700b只是实例。可以根据用于检测对准不良量的检测方法来修改位置检测图像700a。例如，位置检测图像700a可以由如下图案构成如日本未审查的专利申请公开No. 2010-232896中公开的梯子形图案，或者如日本未审查的专利申请公开No. 2011-107524中公开的倒V形图或十字形图。浓度检测图像700b可以包括具有与上述浓度水平不同的浓度水平的图案图像，或者可以包括二次色图案图像或三次色图案图像。图7是示出控制器100的功能构造的实例的框图。控制器100通过执行程序来执行与图7所示的第一形成控制部110、对准不良或偏差检测器120、校正部130、第二形成控制部140相对应的功能。 第一形成控制部110控制图像形成单元200，以便中间转印带250基于存储在存储单元300中的图像数据来形成位置检测图像700a和浓度检测图像700b。另外，根据形成位置检测图像700a和浓度检测图像700b的时间，第一形成控制部110操作反射型传感器600，以使反射型传感器600读取位置检测图像700a和浓度检测图像700b。对准不良或偏差检测器120是本发明示例性实施例的对准不良或偏差检测器的实例。对准不良或偏差检测器120基于从反射型传感器600输出的信号来检测对准不良量和浓度偏差量。在本实例中，对准不良或偏差检测器120基于来自第一光接收器630的输出信号(即，规则反射光分量)检测各颜色的对准不良量以及K色的浓度偏差量，并且基于来自第二光接收器650的输出信号(即，漫反射光分量)检测Y色、M色和C色的浓度偏差量。下面描述对准不良或偏差检测器120检测对准不良量的检测方法。对准不良或偏差检测器120相对于黑色平行图案PK计算黄色平行图案PY、品红色平行图案PM和蓝绿色平行图案PC通过反射型传感器600的时间间隔。如图5所示，对准不良或偏差检测器120计算下述参数黑色平行图案PK通过反射型传感器600的时刻与蓝绿色平行图案PC通过反射型传感器600的时刻之间的时间间隔Q1，黑色平行图案PK通过反射型传感器600的时刻与品红色平行图案PM通过反射型传感器600的时刻之间的时间间隔Q2，以及黑色平行图案PK通过反射型传感器600的时刻与黄色平行图案PY通过反射型传感器600的时刻之间的时间间隔Q3。然后，基于计算出的时间间隔Ql、Q2和Q3，对准不良或偏差检测器120分别计算黄色平行图案PY、品红色平行图案PM和蓝绿色平行图案PC在处理方向上相对于黑色图案图像PK的对准不良量。对准不良或偏差检测器120还检测黄色倾斜图案TY、品红色倾斜图案TM和蓝绿色倾斜图案TC在横向上相对于黑色倾斜图案TK的对准不良量。如图5所示，对准不良或偏差检测器120检测下述参数黑色倾斜图案TK与蓝绿色倾斜图案TC之间的对准不良量Tl，黑色倾斜图案TK与品红色倾斜图案TM之间的对准不良量T2，以及黑色倾斜图案TK与黄色倾斜图案TY之间的对准不良量T3。校正部130是本发明示例性实施例的校正部的实例。校正部130基于由对准不良或偏差检测器120检测的对准不良量对将由图像形成单元200形成的图像的位置进行校正。校正部130还基于由对准不良或偏差检测器120检测的浓度偏差量对将由图像形成单元200形成的图像的浓度进行校正。第二形成控制部140基于从存储单元300或图像单元400获取的用于执行图像形成处理的图像数据，使图像形成单元200在记录介质上形成图像。第二形成控制部140利用由校正部130计算出的校正量使图像形成单元200形成位置和浓度水平均得到校正的图像。下面描述由图像形成装置10执行的操作。图8是示出由图像形成装置10的控制器100执行的处理步骤的流程图。在步骤SI中，控制器100判断是否要执行包括对准不良量和浓度偏差量的检测在内的设置处理。当满足图像形成装置10中的预定条件时执行设置处理，例如当诸如图像形成装置10接通电源、供应色调剂或更换部件、如温度或湿度等环境突然发生改变、每隔预定时间间隔(例如，每天一次)等可能发生对准不良或浓度偏差量的改变时。如果在步骤SI中控制器100判断为要执行设置处理，则处理转入步骤S2。在步骤S2中，控制器100控制图像形成单元200，以使图像形成单元200在中间转印带250的表面上形成位置检测图像700a和浓度检测图像700b (分别参见图5和图6)。然后，在步骤S3中，控制器100使反射型传感器600读取中间转印带250的形成有位置检测图像700a和浓度检测图像700b的表面作为检测区域。然后，在步骤S4中，控制器100基于从反射型传感器600的第一光接收器630和第二光接收器650输出的信号,检测对准不良量和浓度偏差量。更具体地说，控制器100基于来自第一光接收器630的输出信号来检测对准不良量。控制器100还基于从第一光接收器630输出的信号(即，规则反射光分量)检测浓度检测图像700b的K色图案图像的浓度偏差量，并且基于从第二光接收器650输出的信号(即，漫反射光分量)检测浓度检测图像700b的Y色图案图像、M色图案图像和C色图案图像的浓度偏差量。控制器100通过把反射型传感器600所读取的位置检测图像700a的Y色图案图像、M色图案图像、C色图案图像及K色图案图像的位置与目标位置进行比较，来检测对准不良量，并且控制器100通过把反射型传感器600所读取的浓度检测图像700b的Y色图案图像、M色图案图像、C色图案图像及K色图案图像的浓度水平与目标浓度进行比较，来检测浓度偏差量。然后，在步骤S5中，控制器100计算校正量，以使位置检测图像700a的图案图像的位置接近目标位置，并且使浓度检测图像700b的图案图像的浓度水平接近目标浓度。然后，控制器100将计算出的校正量存储在存储单元300中。控制器100通过调节曝光装置230中的曝光的开始定时或通过校正图像数据，来计算用于降低(理想地消除)对准不良的校正量。控制器100还通过调节充电装置220中的充电电位、曝光装置230中的曝光强度、显影装置240中的显影偏压、以及从色调剂盒245供应的色调剂量中的至少一者，来计算用于降低(理想地消除)浓度偏差量的校正量。控制器100可以在每次执行设置处理时更新存储在存储单元300中的校正量，从而总是可以使用最新的校正量。本示例性实施例的设置处理包括上述步骤SI至步骤S5。控制器100在步骤S6中判断是否要执行图像形成处理。如果由于通信单元400接收到用于图像形成的图像数据或者通过在UI 500上执行操作给出了执行图像形成处理的指令使得控制器100在步骤S6中判断为要执行图像形成处理，则处理转入步骤S7。在步骤S7中，执行图像形成处理，从而图像形成单元200在记录介质上形成已基于存储在存储单元300中的校正量使位置和浓度水平得到校正的图像。
·
在步骤S8中，控制器100判断图像形成装置10是否已关闭(断电)。如果在步骤S8中判断为图像形成装置10没有关闭(步骤S8的结果为“否”)，则处理返回至步骤SI，并且重复上述步骤。如果判断为图像形成装置10已关闭(步骤S8的结果为“是”)，则处理完成。如果控制器100在步骤S I中判断为不执行设置处理(步骤S I的结果为“否”)，则处理转入步骤S6。如果控制器100在步骤S6中判断为不执行图像形成处理(步骤S6的结果为“否”)，则处理转入步骤S8。也就是说，只要图像形成装置10开启，控制器100就处于待执行设置处理或图像形成处理的待机状态。为了简单描述起见，图像形成装置10检测对准不良量和浓度偏差量两者。然而，用于检测对准不良量的条件可以不同于用于检测浓度偏差量的条件。在这种情况下，图像形成装置10只检测对准不良量和浓度偏差量中的一者，并且更新相关联的校正量。以上描述了图像形成装置10的构造和操作。本发明人发现，第一孔620和第二孔640的孔径需满足特定关系，来改善使用反射型传感器600来检测对准不良时的检测精度。上述第一孔620和第二孔640的孔径满足这种特定关系。下面论述发明人发现这种特定关系的过程。需要对第一孔620和第二孔640的孔径进行特定调节的原因如下。图9A示出当反射型传感器600读取K色图案图像时的光路。图9B示出当反射型传感器600读取Y色图案图像、M色图案图像和C色图案图像时的光路。如图9A所示，当光以入射角Θ I入射到形成在中间转印带250上的K色图案图像上时，施加到形成有K色图案图像的区域上的光几乎完全被吸收，而施加到没有形成K色图案图像的区域上的光以与角度Θ I相同的角度Θ 2被该区域规则反射(成为规则反射光)。相反地，如图9B所示，当光入射到Y色图案图像、M色图案图像和C色图案图像上时，光不仅被形成有Y色图案图像、M色图案图像和C色图案图像的区域以角度Θ 2反射为规则反射光，而且被反射成为漫反射光。这样，即使Y色图案图像、M色图案图像及C色图案图像的浓度与K色图案图像的浓度原本是相同的，也会使Y色图案图像、M色图案图像及C色图案图像的浓度与K色图案图像的浓度之间产生差异(对比率)，从而导致使用反射型传感器600来检测K色图案图像的检测精度与检测Y色图案图像、M色图案图像及C色图案图像的检测精度之间广生差异。考虑到这种背景，为了减小K色图案图像的检测精度与Y色图案图像、M色图案图像及C色图案图像的检测精度之间的差异，需要防止反射型传感器600接收到漫反射光。本发明人在测量K色图案图像与Y色图案图像、M色图案图像及C色图案图像之间的检测精度误差之后，得到了图10所示的测量结果。在图10中，检测精度误差由检测到K色图案图像的位置与检测到Y色图案图像、M色图案图像及C色图案图像的位置之间的相对对准不良量(所谓的“色间差(color difference)”)表示，并且以微米(μ m)来表示。在以下描述中，由符号“ + ”表示的检测精度误差是指Y色图案图像、M色图案图像及C色图案图像沿横向或处理方向向K色图案图像的一侧偏离，由符号表示的检测精度误差是指Y色图案图像、M色图案图像及C色图案图像沿横向或处理方向向K色图案图像的另一侧偏离。在图10中，“Y-K”表示Y色图案图像与K色图案图像之间的检测精度误差，“M-Κ”表示M色图案图像与K色图案图像之间的检测精度误差，“C-Κ”表示C色图案图像与K色图案图像之间的检测精度误差。图10示出的检测精度误差按照“C-K”、“M-Κ”和“Y-K”的顺序增大，然而，这仅是
实例。 如图10所示，作为使用由TR1、TR2和TR3表示的三种反射型传感器得到的检查检测精度误差的结果，无论使用哪种反射型传感器，检测精度误差都超过了 20μπι。TRl的反射型传感器的光发射孔径和光接收孔径分别为O. 9mm和1. 6mm。TR2的反射型传感器的光发射孔径和光接收孔径均为2. 4mm。TR3的反射型传感器的光发射孔径和光接收孔径分别为 2. 4mm 和 L 5mm。因此，本发明人将检测精度误差的目标值设置为20μπι并执行验证测试，以将检测精度误差限制在目标值之内。发明人首先对检测精度误差与第一孔620的孔径Φ1、第二孔640的孔径Φ 2以及通过用第二孔640的孔径Φ 2除以第一孔620的孔径Φ I而得到的值(在下文中，将该值称为“光收发孔比率”)每者之间的关系进行了验证。图11示出用于验证检测精度误差的情形I至情形15的反射型传感器。这些反射型传感器的构造与反射型传感器600的构造相同，但是孔条件与反射型传感器600的孔条件不同。可以将光发射孔和光接收孔统称为“光收发孔”。图11示出如下验证结果。关于情形I至情形5的反射型传感器，光收发孔中的至少一者的孔径超过1. 5_。关于情形6至情形10的反射型传感器，光收发孔中的至少一者的孔径处于O. 5mm至1. 5mm的范围内。关于情形11至情形15的反射型传感器,光收发孔中的至少一者的孔径小于O. 5_。情形1、情形6和情形11的反射型传感器的光收发孔比率是3. 00。情形2、情形7和情形12的反射型传感器的光收发孔比率是1. 90。情形3、情形8和情形13的反射型传感器的光收发孔比率是1. 00。情形4、情形9和情形14的反射型传感器的光收发孔比率是O. 50。情形5、情形10和情形15的反射型传感器的光收发孔比率是O. 33。图12示出情形I至情形15的各反射型传感器的检测精度误差的测量结果与孔径和光收发孔比率之间的关系。图12 (以及图13至图15)所示的检测精度误差的测量结果显示了 “Y-K”、“M-Κ”和“C-Κ”检测精度误差的最大值。
图12示出如下验证结果。关于情形I至情形5的光收发孔中的至少一者的孔径超过1. 5mm的反射型传感器，横向和处理方向中的至少一者上的检测精度误差超过了目标值 ±20 μ m。关于情形6和情形10的光收发孔中的至少一者的孔径在O. 5mm至1. 5mm的范围内的反射型传感器，处理方向上的检测精度误差超过了 ±20 μ m，关于情形7、情形8和情形9的反射型传感器，处理方向上的检测精度误差在±20 μ m以内。关于情形7的反射型传感器，光发射孔径、光接收孔径及光收发孔比率分别为1. 50mm、0. 80mm及1. 90。关于情形8的反射型传感器，光发射孔径、光接收孔径及光收发孔比率分别为1. OOmmU. OOmm及1. 00。关于情形9的反射型传感器，光发射孔径、光接收孔径及光收发孔比率分别为O. 75mm、1. 50mm及 O. 50。关于情形11至情形15的光收发孔中的至少一者的孔径小于O. 5mm的反射型传感器，横向和处理方向中的至少一者上的检测精度误差超过了 ± 20 μ m。上述验证结果表明，关于情形I至情形5的光收发孔中的至少一者的孔径超过1. 5_的反射型传感器，检测精度误差超过了目标值。这可能是由于以下原因。大的光发射孔径使得检测区域大，从而更容易产生漫反射光。或者，大的光接收孔径导致更容易接收到来自检测区域的漫反射光。无论是哪个原因，当光收发孔中的至少一者的孔径增大时，规则反射型传感器更容易接收到漫反射光，从而相对地增大了漫反射光对检测对准不良量时的检测精度的影响。上述验证结果表明，在光收发孔的孔径处于O. 5mm至1. 5mm的范围内并且当光收发孔比率大于等于O. 5且小于1. 9时，存在孔径和光收发孔比率的特定范围使检测精度误差在±20μ 以内。假设光收发孔的孔径是1. 5mm或更小，当光收发孔比率大于等于O. 5且小于1. 9时，光收发孔的孔径不可避免 地被限制为O. 8mm或更大。在下文中，这个范围表示光收发孔比率大于等于O. 5且小于1. 9，并且光收发孔的孔径是1. 5mm或更小。然后，在这整个的范围内对检测精度误差是否在目标值±20 μ m以内进行验证。关于安装到图像形成装置上的反射型传感器，反射型传感器安装到图像形成装置上的位置可能稍微偏离正确位置。另外，由于图像形成装置中产生的振动，反射型传感器也振动，并且反射型传感器安装到图像形成装置上的角度可能稍微偏离正确角度。除了有关反射型传感器的原因之外，由于中间转印带250发生震颤，反射型传感器的检测精度有可能降低。关于情形11至情形15的光收发孔两者的孔径都小于O. 5mm的情况的反射型传感器，出现大的检测精度误差可能是由于以下原因。在这些传感器中，检测区域小于其它的反射型传感器的检测区域，从而，由于该原因，图像形成装置的坚稳性有可能降低，即，对图像形成装置的各种可变因素的抵抗力降低。因此，本发明人详细地验证了光收发孔的孔径与由坚稳性降低导致的检测精度误差增大之间的关系。图13示出从光接收孔到检测区域的距离L与检测精度误差之间的关系。在图13的曲线图中，距离L设定为8mm。图13示出当光收发孔的孔径为3. 00mm、l· 90mm、1. 00mm、
O.50mm和O. 33mm并且距离L的变化量的平均值为O. 00mm、±0. 50mm、土1. OOmm和土1. 50mm
时的检测精度误差。检测精度误差包括横向上的检测精度误差(图13中由“Lat”表示)和处理方向上的检测精度误差(图13中由“Pro”表示)。
图13示出无论光收发孔的孔径的尺寸如何，随着距离L的变化量增大，检测精度误差增大。具体地说，随着孔径减小，这种趋势变得更加显著。在设置有反射型传感器的图像形成装置中，当距离L过量地改变约1. Omm至1. 5mm时，仅由于距离L的变化就导致检测精度误差超过了 5μπι。这导致难以将检测精度误差限制在目标值±20μπι以内。检测精度的这种降低可能是由于以下原因。距离L的变化改变了光轴的焦点的位置，从而使来自检测区域的待由传感器检测的规则反射光量减少。图14示出反射型传感器在处理方向上的角度变化(将这种变化称为“处理方向角度变化”)与检测精度误差之间的关系。图15示出反射型传感器在横向上的角度变化(将这种变化称为“横向角度变化”)与检测精度误差之间的关系。图14和图15示出当光收发孔的孔径为3. 00mm、1. 90mm、1. 00mm>0. 50mm和0. 33mm并且角度变化量的平均值为O度、±0. 50度、±1. 00度和±1. 50度时的检测精度误差。检测精度误差包括横向上的检测精度误差(图14和图15中由“Lat”表示)和处理方向上的检测精度误差(图14和图15中由“卩抓”表示)。图14和图15示出无论光收发孔的孔径的尺寸如何，随着角度变化量增大，检测精度误差增大。具体地说，随着孔径减小，这种趋势变得更加显著。在设置有反射型传感器的图像形成装置中，当角度过量地改变约1. O度至1. 5度时，仅由于角度变化就导致检测精度误差超过了 5 μ m。这导致难以将检测精度误差限制在目标值±20 μ m以内。检测精度的这种降低可能是由于以下原因。传感器的振动导致的角度变化使来自检测区域的待由传感器检测的规则反射光量减少。基于距离变化量和角度变化量测量检测精度误差的上述结果表明如果孔径太小，则检测精度由于图像形成装置的坚稳性降低而降低。通过总结上述验证结果可知，如果光收发孔的孔径较大，则检测精度误差主要由于漫反射光的影响而增大，如果光收发孔的孔径较小，则检测精度误差主要由于图像形成装置的坚稳性降低而增大。 情形7、情形8和情形9的反射型传感器的检测精度误差在目标值±20μπι以内的事实可能是由于以下原因。由于光收发孔的孔径之间的关系，可以使检测精度误差的增大得到抑制，同时不受漫反射光以及图像形成装置的坚稳性降低的影响。因此，可以得出以下结论如果光收发孔的孔径、光收发孔比率处于情形7、情形8和情形9所限定的范围内，则可以将检测精度误差限制在±20 μ m以内。图16示出由上述验证结果确定的关系，S卩，检测精度与反射型传感器的光收发孔的孔径、光收发孔比率之间的关系。在图16中，纵轴表示光发射孔径的尺寸(Φ1)，横轴表示光接收孔径的尺寸(Φ 2)。图16中的“使用范围”所表示的范围是如下范围光收发孔比率大于等于O. 5且小于1. 9，光发射孔径(Φ I)和光接收孔径(Φ2)是1. 5mm或更小。在光发射孔径和光接收孔径中的至少一者大于1. 5mm的范围内，检测精度主要由于漫反射光而降低。在光发射孔径和光接收孔径中的至少一者小于O. 8mm并且光收发孔比率小于O. 5或大于1. 9的范围内，检测精度主要由于图像形成装置的坚稳性降低而降低。上述验证结果表明，如果分别将第一孔620的孔径Φ1和第二孔640的孔径Φ2设定在图16所示的“使用范围”内，则可以将检测精度误差限制在±20μπι以内。孔径Φ1和Φ 2可以在图16所示的“使用范围”内变化。
在如下情况下检测精度的降低量可以变得更小孔径Φ I和Φ 2远离检测精度会由于漫反射光而降低的范围以及检测精度会由于图像形成装置的坚稳性降低而降低的范围，并且更接近“使用范围”的中心。因此，第一孔620和第二孔640的孔径可以是O. 9mm至1. 4mm,更优选的是1. Omm至1. 3mm。根据上述示例性实施例，提供了用于利用接收规则反射光的反射型传感器600来检测图像的对准不良量的技术，并且抑制了由漫反射光以及图像形成装置的坚稳性的降低导致的检测精度降低。另外，在图像形成装置10中，由于反射型传感器600包括接收漫反射光的第二光接收器650，所以仅用一个传感器(S卩，反射型传感器600)就足以检测对准不良量和浓度偏差量。因此，不需要在图像形成装置10中分开地设置用于检测对准不良量的传感器(例如，环带上标记(MOB)传感器)以及用于检测浓度偏差量的传感器(例如，自动浓度控制(ADC)传感器)。这样可以减少安装在图像形成装置10中的部件的数量。关于使用反射型传感器600来检测浓度偏差量的检测精度，使用日本未审查的专利申请公开No. 5-322760中公开的基准板来校正浓度偏差量，从而确保反射型传感器600被安装在图像形成装置10中时的检测精度。于是，使用反射型传感器600，当反射型传感器600安装在图像形成装置10中时，可以确保检测对准不良量和浓度偏差量二者的检测精度。变型例

可以以与上述实施例不同的示例性实施例来实施本发明。可选地，可以结合以下变型例。在上述实施例中，反射型传感器600具有检测对准不良量的功能以及检测浓度偏差量的功能这两个功能。然而，反射型传感器600可以仅具有检测对准不良量的功能。也就是说，即使反射型传感器600不具有第二光接收器650，仍然可以抑制在检测由漫反射光和图像形成装置10的坚稳性降低导致的对准不良量时的检测精度降低。在这种情况下，反射型传感器600具有一个光发射单兀和一个光接收器。反射型传感器600可以具有任意数量的光发射单元和光接收器。另外，如果反射型传感器600具有使用规则反射光部件来检测Y色、M色和C色的浓度水平的构造(例如，偏振装置)，则反射型传感器600即使不具有第二光接收器650，也起到用于检测对准不良量和浓度偏差量的传感器的作用。被检测区域反射为规则反射光和漫反射光的光量根据在法线S的方向上从检测区域到反射型传感器600的距离而变化。在反射型传感器600中，优选的是，如下两个位置之间在检测区域的法线S方向上的距离是大的使第一光接收器630可以接收到最大光量(峰值)时第二孔640所处的位置、以及使第一光接收器630接收到被检测区域反射为漫反射光的最大光量(峰值)时第二孔640所处的位置。该距离被称为“峰值间距”。这是由于以下假设当峰值间距较大时，由第一光接收器630接收到的反射光中所含的漫反射光量减少，从而有助于改善检测对准不良量时的检测精度。本发明人发现，当峰值间距设定为1. Omm或更大时，适于改善检测对准不良量时的检测精度。图17示出峰值间距与检测精度误差之间的关系。在测量峰值间距和检测精度误差时，光收发孔的孔径设定为3. 0mm。
图17示出如下结果。当峰值间距小于1. Omm时，检测精度误差根据峰值间距的变化而急剧地变化，并且，随着峰值间距增大，检测精度误差降低。相反地，当峰值间距是1. Omm或更大时，检测精度误差的降低量小，并且，即使峰值间距增大，仍然难以进一步改善检测精度。测量结果表明，优选的是，在通过调节峰值间距来改善检测精度时，将峰值间距设定为1. Omm或更大。在测量峰值间距时，可以用任何方式来测量漫反射光量。在这种情况下，通过如同反射型传感器600中的情况将入射角设置为10度(=Θ I)以及将反射角设置为O度(=Θ 2)来检测漫反射光。在检测漫反射光时，测量因为光被施加到位置检测图像700a上并被位置检测图像700a反射而在法线S方向上的位置接收到的漫反射光量。然后，指定漫反射光量最大的位置。以该位置为基础，将反射型传感器600的光轴的焦点设置成使峰值间距变为1.Omm或更大。在设置反射型传感器600的光轴的焦点时，可以设置例如光发射单元610的位置以及第一孔620的位置和孔径等各种条件。第一孔620和第二孔640是具有对光进行限制的开口的孔(光阑)。然而，第一孔620和第二孔640均可以具有例如聚光透镜等用于限制光的其它部件。第一孔620和第二孔640具有圆形开口。然而，第一孔620和第二孔640的构造不受具体限制，而且只要孔径满足上述条件，就可以采用任意形状。在图像形成单元200中 ，形成有位置检测图像700a和浓度检测图像700b的介质不限于中间转印带250。可以使用任意介质(例如，纸张)，只要该介质由规则反射施加到该介质的表面上的光的材料制成即可。由上述示例性实施例的图像形成装置10的控制器100执行的功能可以通过一个或多个硬件电路来实现或者通过使用运算单元执行一个或多个程序来实现，或者可以通过它们的组合来实现。在上述实施例中，以举例的方式论述了图像形成装置。可选地，可以仅仅将使用反射型传感器600来检测对准不良量和浓度偏差量的检测装置构造成可拆卸备选装置。更具体地说，这种检测装置包括反射型传感器600，并且实现与对准不良或偏差检测器120相对应的功能。检测装置分别基于由作为外部装置的图像形成装置形成的位置检测图像700a和浓度检测图像700b，来检测对准不良量和浓度偏差量。出于示例和说明的目的提供了本发明的示例性实施例的上述说明。其意图不在于穷举或将本发明限制为所公开的确切形式。显然，对于本领域的技术人员而言许多修改和变型是显而易见的。选择和说明实施例是为了最佳地解释本发明的原理及其实际应用，从而使得本领域的其他人员能够理解各种实施例的发明和适合于特定预期应用的各种修改。其目的在于用所附权利要求书及其等同内容来限定本发明的范围。
权利要求
1.一种反射型传感器，包括 光发射单元，其向图像形成装置中形成有多种颜色的第一检测图像的区域发射光，所述第一检测图像用于检测所述第一检测图像之间的对准不良量； 第一光限制部件或构造，其对从所述光发射单元发射的光进行限制； 光接收器，其设置在因光穿过所述第一光限制部件或构造施加在所述区域并被所述区域反射而产生的规则反射光的光路上，并且接收被所述区域反射的光并输出表示接收到的光量的信号；以及 第二光限制部件或构造，其设置在所述规则反射光的光路上并对将被所述光接收器接收的光进行限制， 其中，用所述第一光限制部件或构造的直径除以所述第二光限制部件或构造的直径所得到的值在大约0. 5至1. 9的范围内，并且所述第一光限制部件或构造的直径和所述第二光限制部件或构造的直径均为1. 5mm或更小。
2.根据权利要求1所述的反射型传感器，其中， 下述两位置之间在所述区域的法线方向上的距离为大约1.0mm或更大使所述光接收器接收的光量最大时所述第二光限制部件或构造、所述光发射单元及所述光接收器中的一者所处的位置，以及使因光被所述区域反射而产生的漫反射光的量最大时所述第二光限制部件或构造、所述光发射单元及所述光接收器中的相关联一者所处的位置。
3.一种图像形成装置，包括 反射型传感器，其包括 光发射单元，其向图像形成装置中形成有多种颜色的第一检测图像的区域发射光，所述第一检测图像用于检测所述第一检测图像之间的对准不良量； 第一光限制部件或构造，其对从所述光发射单元发射的光进行限制； 光接收器，其设置在因光穿过所述第一光限制部件或构造施加在所述区域并被所述区域反射而产生的规则反射光的光路上，并且接收被所述区域反射的光并输出表示接收到的光量的信号；以及 第二光限制部件或构造，其设置在所述规则反射光的光路上并对将被所述光接收器接收的光进行限制， 其中，用所述第一光限制部件或构造的直径除以所述第二光限制部件或构造的直径所得到的值在大约0. 5至1. 9的范围内，并且所述第一光限制部件或构造的直径和所述第二光限制部件或构造的直径均为1. 5mm或更小； 图像形成单元，其形成所述第一检测图像和图像数据所表示的图像； 对准不良或偏差检测器，其基于从所述光接收器输出的所述信号来检测所述第一检测图像之间的对准不良量；以及 校正单元，其基于由所述对准不良或偏差检测器检测到的对准不良量，对将由所述图像形成单元根据图像数据形成的图像的位置进行校正。
4.一种图像形成装置，包括 反射型传感器，其包括 光发射单元，其向图像形成装置中形成有多种颜色的第一检测图像的区域发射光，所述第一检测图像用于检测所述第一检测图像之间的对准不良量；第一光限制部件或构造，其对从所述光发射单元发射的光进行限制； 光接收器，其设置在因光穿过所述第一光限制部件或构造施加在所述区域并被所述区域反射而产生的规则反射光的光路上，并且接收被所述区域反射的光并输出表示接收到的光量的信号；以及 第二光限制部件或构造，其设置在所述规则反射光的光路上并对将被所述光接收器接收的光进行限制， 其中，用所述第一光限制部件或构造的直径除以所述第二光限制部件或构造的直径所得到的值在大约0. 5至1. 9的范围内，并且所述第一光限制部件或构造的直径和所述第二光限制部件或构造的直径均为1. 5mm或更小； 下述两位置之间在所述区域的法线方向上的距离为大致1. Omm或更大使所述光接收器接收的光量最大时所述第二光限制部件或构造、所述光发射单元及所述光接收器中的一者所处的位置，以及使因光被所述区域反射而产生的漫反射光的量最大时所述第二光限制部件或构造、所述光发射单元及所述光接收器中的相关联一者所处的位置； 图像形成单元，其形成所述第一检测图像和图像数据所表示的图像； 对准不良或偏差检测器，其基于从所述光接收器输出的所述信号来检测所述第一检测图像之间的对准不良量；以及 校正单元，其基于由所述对准不良或偏差检测器检测到的对准不良量，对将由所述图像形成单元根据图像数据形成的图像的位置进行校正。
5.根据权利要求3或4所述的图像形成装置，其中， 所述图像形成单元形成第二检测图像，用以检测所述第二检测图像偏离预定浓度的浓度偏差量； 所述反射型传感器向所述图像形成单元中形成有所述第二检测图像的区域施加光，接收被所述区域反射的光，并且输出表示被所述区域反射的光量的信号； 所述对准不良或偏差检测器基于表示被形成有所述第二检测图像的区域反射的光量的所述信号来检测所述浓度偏差量；并且 所述校正单元基于由所述对准不良或偏差检测器检测出的浓度偏差量对将由所述图像形成单元根据图像数据形成的图像的浓度进行校正。
6.根据权利要求3或4所述的图像形成装置，其中， 所述反射型传感器设置在所述区域所反射的光量最大的位置，并且所述第二光限制部件或构造设置在下述的位置所述第二光限制部件或构造在所述区域的法线方向上距离所述区域大约8. 0_。
7.根据权利要求5所述的图像形成装置，其中， 所述反射型传感器设置在所述区域所反射的光量最大的位置，并且所述第二光限制部件或构造设置在下述的位置所述第二光限制部件或构造在所述区域的法线方向上距离所述区域大约8. 0_。
全文摘要
本发明公开一种反射型传感器以及图像形成装置，该传感器包括以下部件。光发射单元向形成有多种颜色的第一检测图像的区域发射光，第一检测图像用于检测第一检测图像之间的对准不良量。第一光限制部件或构造限制从光发射单元发射的光。光接收器设置在因光穿过第一光限制部件或构造施加在所述区域并被所述区域反射而产生的规则反射光的光路上，接收反射光并输出表示接收到的光量的信号。第二光限制部件或构造设置在上述光路上并限制光接收器接收的光。用第一光限制部件或构造的直径除以第二光限制部件或构造的直径所得到的值在大约0.5至1.9的范围内，并且这两个光限制部件或构造的直径均为1.5mm或更小。
文档编号G03G15/01GK103048907SQ20121023507
公开日2013年4月17日 申请日期2012年7月6日 优先权日2011年10月12日
发明者尾形健太, 宇高勉, 后藤理 申请人:富士施乐株式会社