JP2005008320A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置において、２次元エリアセンサを用紙側面におき、定着ローラから排紙される用紙のカールの向きおよびカール量を判断し、カールこし取り手段で最適なカール取りを実施する画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置において、定着工程の下流に位置しマテリアルの側面から２次元エリアセンサにより反り・カール・折れ曲がり等マテリアルの表面状態を検出することでマテリアルの先端部位、中間部位および後端部位の反り量・カール状態・折れ曲がり量を判断し、折れ曲がり量に対して補正する機構を持つカールこし取り機構と、前記２次元エリアセンサにより検出されたマテリアルプロファイル情報に応じて、最適なマテリアル状態になるように前記カールこし取り機構を制御するカールこし取り機構制御手段、とを備える画像形成装置。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像形成装置、特にフルカラー画像形成装置において、定着器により定着された後の記録紙はトナー載り量が少ない場合には特に反ったり折れ曲がったりすることはないが、トナー載り量が多くなると、記録紙上におけるトナー分布の集中する部分では、トナー固着後に固着したトナーが縮むことで記録紙表面を引っ張り、それにより出力記録紙の反り、カール、折れ曲がり等の現象が発生していた。さらに記録紙表裏のトナー濃度分状態の差でも同様な問題が発生していた。この問題に対して従来では、特開平０９−０７３２０４のように記録紙面上のトナー濃度を見積もり、見積もり量に応じて記録紙の反り、カール、折れ曲がりをこしとるものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、トナー濃度は画像毎にばらばらに分布するため、局所的にトナーが分布している部分がある場合には、その部分が反ったりカールしたりするが、トナー濃度を見積もることで対策する場合には最適な対策とならない場合があり、常に最適な対策にならない場合があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本件は前記のような問題に対してなされたものであり、帯電・露光・現像・転写・定着の一連の画像形成工程により画像形成される画像形成装置において、定着工程の下流に位置し、反り・カール・折れ曲がり等マテリアルの表面状態をマテリアルの側面から検出する２次元エリアセンサ、２次元エリアセンサにより検出されるマテリアルプロファイル情報、マテリアルプロファイル情報からマテリアルの先端部位、中間部位および後端部位の反り量・カール状態・折れ曲がり量を判断するマテリアル部位状態判断手段、前記定着工程の下流に位置し、数段階に反り・カール・折れ曲がりに対して補正する機構を持つカールこし取り機構と、前記２次元エリアセンサにより検出されたマテリアルプロファイル情報および前記マテリアル部位状態判断手段とに応じて、最適なマテリアル状態になるように前記カールこし取り機構を制御するカールこし取り機構制御手段、とを備える画像形成装置を提供するものである。
【０００５】
また、前記２次元エリアセンサは、定着工程下流の両面反転パス上に位置することを特徴とし、さらに反転部下流に前記カールこし取り機構が位置することを特徴とするものである。
【０００６】
また、前記２次元エリアセンサは、定着工程下流の後処理装置へのパス上に位置することを特徴とし、さらに下流の後処理装置へのマテリアル排出部が前記カールこし取り機構を備えていることを特徴とするものである。
【０００７】
また、前記２次元エリアセンサは、定着工程でマテリアルに与えられる熱量を検出することでマテリアルのプロファイルを検出することを特徴とするものである。
【０００８】
また、前記カールこし取り機構は、マテリアルを搬送しながらマテリアルの表面・裏面からローラにより圧力をかけることでカールをこし取ることを可能とし、さらに圧力のかけ方を数段階持たせることで最適なカールこし取りを可能とすることを特徴とするものである。
【０００９】
また、前記マテリアル部位状態判断手段は、前記２次元エリアセンサで得られる熱量分布のプロファイル情報からマテリアル部分の占める領域を検出することで、マテリアルの反り状態を検出し、さらに数段階のカールこし取り量を判別すること特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
（画像形成シーケンス）
図１は、本発明の一実施例であるフルカラー画像形成装置の概略構成を表す図面である。それらに基づき基本的な構成を説明する。
【００１１】
まず、カラーリーダー部１の構成について説明する。１０１は原稿台ガラス（プラテン）、１０２は自動原稿給紙装置（ＡＤＦ）である。なお、この自動原稿給紙装置１０２の代わりに、鏡面圧板もしくは白色圧板（図示せず）を装着する構成でもよい。１０３および１０４は原稿を照明する光源であり、ハロゲンランプ、蛍光灯、キセノン管ランプなどの類の光源を使用する。１０５および１０６は光源１０３および１０４の光を原稿に集光する反射傘である。１０７〜１０９はミラー、１１０は原稿からの反射光または投影光をＣＣＤ（電荷結合素子）イメージセンサ（以下、ＣＣＤということにする）１１１上に集光するレンズである。１１２はＣＣＤ１１１が実装されている基板、１００は画像形成装置全体を制御する制御部、１１３はリーダースキャナ制御部である。１１４は、光源１０３および１０４と反射傘１０５および１０６と、ミラー１０７を収容するキャリッジである。１１５は、ミラー１０８および１０９を収容するキャリッジである。なお、キャリッジ１１４は速度Ｖで、キャリッジ１１５は速度Ｖ／２で、ＣＣＤ１１１の電気的走査方向（主走査方向Ｘ）に対して直交する副走査方向Ｙに機械的に移動することによって、原稿の全面を走査する。
【００１２】
また、制御部１００は、図２に示すようにディジタル画像処理部１１３とプリンタ制御部２２２に対してそれぞれ制御を行うための情報をやり取りするＩ／Ｆを持つＣＰＵ３０１と操作部３０３、メモリ３０２によって構成されている。操作部３０３は操作者による処理実行内容の入力や操作者に対する処理に関する情報及び警告等の通知のためのタッチパネル付き液晶により構成される。１１６は他のデバイスとの外部インターフェースであり、具体的には外部インターフェースの先にファクシミリ装置（図示しない）やＬＡＮインターフェース装置（図示しない）等と接続可能である。なお、ファクシミリ装置やＬＡＮインターフェース装置との画像情報およびコード情報のやり取り手続きは制御については、各接続装置の制御部（図示しない）とＣＰＵ３０１との相互通信により行われる。
【００１３】
次に、ディジタル画像処理部１１３および制御部１００の詳細な説明を行う。図３はディジタル画像処理部１１３および制御部１００のプリンタ制御部２２２へ画像信号データを出力するまでの詳細な構成を示すブロック図である。
【００１４】
原稿台ガラス上の原稿は高原１０３・１０４からの光を反射し、その反射光はＣＣＤ１１１に導かれて電気信号に変換される（ＣＣＤ１１１がカラーセンサの場合、ＲＧＢのカラーフィルタが１ラインＣＣＤ上にＲＧＢ順にインラインに乗ったものでも、３ラインＣＣＤで、それぞれＲフィルタ・Ｇフィルタ・ＢフィルタをそれぞれのＣＣＤごとに並べたものでも構わないし、フィルタがオンチップ化又は、フィルタがＣＣＤと別構成になったものでも構わない）。そして、その電気信号（アナログ画像信号）は画像処理部１１３に入力され、クランプ＆Ａｍｐ＆Ｓ／Ｈ＆Ａ／Ｄ部５０２でサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）され、アナログ画像信号のダークレベルを基準電位にクランプし、所定量に増幅され（上記処理順番は表記順とは限らない）、Ａ／Ｄ変換されて、例えばＲＧＢ各８ビットのディジタル信号に変換される。そして、ＲＧＢ信号はシェーディング部５０３で、シェーディング補正及び黒補正が施された後、つなぎ＆ＭＴＦ補正＆原稿検知部５０４で、ＣＣＤ１１１が３ラインＣＣＤの場合、つなぎ処理はライン間の読取位置が異なるため、読取速度に応じてライン毎の遅延量を調整し、３ラインの読取位置が同じになるように信号タイミングを補正し、ＭＴＦ補正は読取速度や変倍率によって読取のＭＴＦが変わるため、その変化を補正し、原稿検知は原稿台ガラス上の原稿を走査することにより原稿サイズを認識する。読取位置タイミングが補正されたディジタル信号は入力マスキング部５０５によって、ＣＣＤ１１１の分光特性および高原１０３・１０４及び反射傘１０５・１０６の分光特性を補正する。入力マスキング部５０５の出力は外部Ｉ／Ｆ信号との切り換え可能なセレクタ５０６に入力される。セレクタ５０６から出力された信号は色空間圧縮＆下地除去＆ＬＯＧ変換部５０７と下地除去部５１４に入力される。下地除去部５１４に入力された信号は下地除去された後、原稿中の原稿の黒い文字かどうかを判定する黒文字判定部５１５に入力され、原稿から黒文字信号を生成する。また、もう一つのセレクタ５０６の出力が入力された色空間圧縮＆下地除去＆ＬＯＧ変換部５０７では、色空間圧縮は読み取った画像信号がプリンタで再現できる範囲に入っているかどうか判断し、入っている場合はそのまま、入っていない場合は画像信号をプリンタで再現できる範囲に入るように補正する。そして、下地除去処理を行い、ＬＯＧ変換部でＲＧＢ信号からＹＭＣ信号に変換する。そして、黒文字判定部５１５で生成された信号とタイミングを補正するため、色空間圧縮＆下地除去＆ＬＯＧ変換部５０７の出力信号は遅延５０８でタイミングを調整される。この二種類の信号はモワレ除去部５０９でモワレが除去され、変倍処理部５１０で主走査方向に変倍処理される。５１１はＵＣＲ＆マスキング＆黒文字反映部で、変倍処理部５１０で処理された信号は、ＹＭＣ信号からはＵＣＲ処理でＹＭＣＫ信号が生成され、マスキング処理部でプリンタの出力にあった信号に補正されると共に、黒文字判定部５１５で生成された判定信号がＹＭＣＫ信号にフィードバックされる。ＵＣＲ＆マスキング＆黒文字反映部５１１で処理された信号はγ補正部５１２で濃度調整された後、フィルタ部５１３でスムージング又はエッジ処理される。以上処理された画像データ情報は制御部１００上のページメモリに一旦記憶され、プリンタ制御部２２２からの各色の画像書き出し基準タイミングに従い、プリンタ制御部２２２に画像データ信号として順次ビデオクロックに同期させてプリンタ制御部２２２に送信される。
【００１５】
次に、カラープリンタ部の２の構成を説明する。図１において、プリンタ制御部２２２は、カラーリーダー部のＣＰＵ３０１からの制御信号の受け口となる。プリンタ部はプリンタ制御部２２２からの制御信号に基づいて以下で説明する動作を行う。
【００１６】
２０１はレーザスキャナで、画像データ信号に対応するレーザ光を、ポリゴンミラーで主走査方向に走査して感光ドラム２０２に照射する。感光ドラム２０２上に形成された静電潜像は、感光ドラム２０２の反時計方向への回転により、色現像器２０３や黒現像器２０４のスリーブ位置に達する。色現像器２０３および黒現像器２０４からは、感光ドラム２０２上の電荷に応じた量のトナーが供給され、感光ドラム２０２上の静電潜像が現像される。なお、黒単色画像を現像する際には黒現像器２０４のみが使用され、フルカラー画像を現像する際には色現像器２０３および黒現像器２０４の両方が使用される。
【００１７】
感光ドラム２０２上に形成されたトナー像は、感光ドラム２０２の反時計方向への回転により、時計方向に回転する中間転写体２０５に転写される。中間転写体２０５への転写は、黒単色画像の場合には中間転写体２０５の１回転で、フルカラー画像の場合は同４回転で完了する。
【００１８】
一方、上段カセット２０８または下段カセット２０９からピックアップローラ２１１または２１２によりピックアップされ、給紙ローラ２１３または２１４により搬送される記録紙は、搬送ローラ２１０によりレジストローラ２２１まで搬送される。そして、中間転写体２０５への転写が終了するタイミングで、中間転写体２０５と転写ベルト２０６の間に記録紙が搬送される。その後、記録紙は、転写ベルト２０６により搬送されるとともに中間転写体２０５に圧着され，中間転写体２０５上のトナー像が記録紙に転写される。記録紙に転写されたトナー像は、定着ローラおよび加圧ローラ２０７により加熱および加圧され記録紙に定着される。なお、記録紙に転写されずに残る中間転写体２０５上の残トナーは、画像形成シーケンス後半の後処理制御でクリーニングされる。後処理制御では、記録紙に転写終了後の中間転写体２０５上の残トナーは廃トナーとして、図１のクリーニングＲによりもともとのトナー極性の逆極性に帯電され、逆極性の残トナーは感光ドラム２０２に再度転写される。感光ドラムユニット内では、逆極性残トナーがブレード（図示しない）によりドラム表面から掻き取られ、感光ドラムユニット内に一体化されている廃トナーボックスまで搬送される。こうして、中間転写体２０５上の残トナーが完全にクリーニングされて後処理制御は終了する。
【００１９】
画像が定着された記録紙は、フェイスアップ排紙時には、排紙ローラ２２０を目指して排紙される。両面排紙の場合には、両面ユニットに記録紙が搬送される前に反転ローラ２１８を利用して一旦反転動作してから両面ユニットに搬送され、両面センサで記録紙が検出されてから所定時間後に一旦停止し、再度画像準備が整い次第再給紙され、２面目の画像形成される。
【００２０】
（記録紙のカール・反り状態検知方法）
図４は、記録紙に関して記録紙にトナー像が積載されてから定着工程を通過する前後の様子を示しており、図４−１はトナー像が載っていない白紙、図４−２は印刷サンプル１の定着前の記録紙、図４−３は印刷サンプル１の定着後の記録紙、図４−４は印刷サンプル２の定着前の記録紙、図４−５は印刷サンプル２の定着後の記録紙である。図４−２の印刷サンプル１のように、トナーが４角のうちの１角に集中的に載るような印刷サンプルでは、定着後にはトナーが固着することで図４−３の矢印に示すように収縮し、紙面表面が引っ張られることで、角の折れ曲がりが発生する。また、図４−４の印刷サンプル２では、記録紙の半分をほぼ濃度デューティの高い画像が閉めているため、定着後には図４−５に示すように、トナーが固着することで矢印のように記録紙の左半分のエリアが矢印の方向に収縮し記録紙のカールが発生する。図４−３および図４−５に示されるような記録紙の角折れ曲がりおよびカールが発生したままで、例えば両面ユニットなどに搬送されると、搬送過程でどこかの部材に引っかかったりすることで紙詰まりが発生してしまう。また、フィニッシャやソータ等の後処理装置に搬送される場合には、カール等したままで搬送されると上記同様に紙詰まりやフィニッシング処理時、記録紙の主走査／副走査のガイドを揃える処理においてうまく揃えることができず、ステイプルやパンチ等の処理も失敗してしまう可能性がある。
【００２１】
そこで、定着器下流側で排紙ローラ２２０および反転ローラ２１８の上流側にある２次元エリアセンサ２１６および２１７と、プリンタ制御部２２２の図示しないＣＰＵとでサーモトレーサを形成し、２次元エリアセンサ２１６および２１７を記録紙の側面側に非接触で配置させる。２次元エリアセンサ２１６および２１７から記録紙に対し赤外線を当て、記録紙の定着熱を検出することでサーモグラフィを得て、サーモグラフィをプリンタ制御部２２２上のメモリエリアに格納する。図５は、検出されたサーモグラフィを表しており、図５中の色が濃い部分が温度の高い部分である。プリンタ制御部２２２上の図示しないＣＰＵは、サーモグラフィで表される温度分布から記録紙の熱量により温度が高くなっているエリアを検出し、このエリアに記録紙が到達していると判断し、この記録紙エリア分布から記録紙のカール・反り・折れ曲がり状態を検出する。さらに、仮想的に複数の境界線でエリアを分離し、各エリアに到達している記録紙分布に応じて、カールこし取りローラ機構を制御するためのこし取り量を決定する。２次元エリアセンサ下流側のカールこし取り機構は、複数のローラで構成されており、記録紙の表面・裏面からローラ圧力量を調整することで、上向きカールおよび下向きカールのいずれでも正常な方向に引き伸ばすことを可能としている。図５では、仮想的な４本の仮想的な境界線で５つのエリアに分離し、エリアによりカールこし取りの向きおよび圧力量を決定する。説明を簡単にするため、上のエリアから順にエリア１、エリア２、エリア３、エリア４、エリア５とする。エリア１に記録紙が検出されている場合には、上向きカール量が大きいと判断し、下向きに一番強い圧力がかかるようにローラ圧力量を決定する。エリア２に記録紙が検出されている場合には、普通に上向きのカールしていると判断し、下向きの中段階の圧力がかかるようにローラ圧力量を決定する。エリア３に記録紙が検出されている場合には、ほとんどカールがないと判断し、上向きにも下向きにもカールこし取りを行うことなく、そのまま搬送する。エリア４に記録紙が検出されている場合には、普通に下向きのカールをしていると判断し、上向きの中段階の圧力がかかるようにローラ圧力量を決定する。エリア５に記録紙が検出されている場合には、下向きカール量が大きいと判断し、上向に一番強い圧力がかかるようにローラ圧力量を決定する。図５−１では、用紙先端部がエリア１の領域まで検出されているので、上向きカール量が大きいと判断し、下向きに一番強い圧力がかかるようにローラ圧力量を決定し、カールこし取りを行う。また、図５−２では、下向きに紙先端が軽く折れ曲がっているように検出される。両面印刷時等でトナー積算量に関して、裏面の方が多い場合に図５−２に見られるような下向きのカールが発生することがある。図５−２の場合には、エリア４の位置に到達しているので、通常の圧力で上向きの中段階の圧力がかかるようにローラ圧力量を決定する。図６はカール取りこし取り機構を模式的に表した図である。図６−１において、２０７は、記録紙を搬送し送り出すための定着ローラ、Ａ〜Ｆはカールこし取り用のローラであり、Ａ〜Ｃは図面上の上側から下側への圧力を自由に変更させる機構が、Ｄ〜Ｆには図面上の下側から上側への圧力を自由に変更させる機構がなされている。図６−２から図６−５までは、紙面上側にカールした状態の記録紙のカールをこし取る各ローラの動作を表している。紙面上側のカールに対しては、下側の１つのローラに対してそれを挟む上側のローラ２つをセットとしてカールをこし取るように動作させる。図６−２から図６−５では、ローラＤとローラＡ／Ｂの３つのローラセットによりカールこし取り動作を行い、カールこし取り量が最大に設定されている場合には、さらに次のローラセットであるローラＥとローラＢ／Ｃの３つのローラセットでカールこし取り動作を実行する。図６−６から図６−９までは、紙面下側にカールした状態の記録紙のカールをこし取る各ローラの動作を表している。紙面下側のカールに対しては、上側の１つのローラに対してそれを挟む下側のローラ２つをセットとしてカールをこし取るように動作させる。図６−６から図６−９では、ローラＢとローラＤ／Ｅの３つのローラセットによりカールこし取り動作を行い、カールこし取り量が最大に設定されている場合には、さらに次のローラセットであるローラＣとローラＥ／ローラＦの３つのローラセットでカールこし取り動作を実行する。
【００２２】
フェイスアップ排紙時には、２次元エリアセンサ２１６部分を通過する際に上記で説明したように記録紙の反り・カール折れ曲がり状態を検出し排紙ローラ２２０を通過して排紙される。排紙ローラ２２０の下流側には、フィニッシャ・ソータ等のあと処理装置が装着されることがあるので、記録紙の先端側および記録紙の後端側のカールこし取り量カールこし取り方向を検出し、カールこし取り機構により正常な状態で排紙する。排紙ローラ２２０が上記で説明したカールこし取り機構を備え、複数ローラの上下から、２次元エリアセンサ２１８を通過する際に決定したローラ圧力量に応じて最適な圧力をかけ記録紙を排紙することで、カールされた記録紙を引き伸ばし正常な状態で排紙する。
【００２３】
両面排紙時には、２次元エリアセンサ２１７部分を通過する際に、フェイスアップ排紙時同様にカールこし取り量を検出する。反転ローラ分は反転部に対して記録紙の先端側のカールこし取りを行い、両面ユニット内の両面搬送ローラ２１９で記録紙の後端側（両面ユニットに対しては記録紙の先端側）のカールこし取りを行うように制御する。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の２次元エリアセンサでの検出手段により、マテリアルの反り・カール・折れ曲がりの状態を２次元エリアセンサで直接検出するため、マテリアルのカール量等が正確に検出することが可能となり、正確に検出された量から最適なカールこし取り量を決定するため、常に最適なカールこし取りが可能となる画像形成装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例１の概略構成
【図２】本発明実施例１の画像形成装置の制御処理部ブロック図
【図３】本発明実施例１の画像読み取り時のＣＣＤ入力からプリンタ制御部までの画像情報処理のフローチャート
【図４】印刷サンプル画像別のカール・反り・折れ曲がりの説明図
【図５】２次元エリアセンサで検出された記録紙のプロファイル情報
【図６】カールこし取り機構の概略構成および動作説明図

Claims (6)

1. 帯電・露光・現像・転写・定着の一連の画像形成工程により画像形成される画像形成装置において、
   定着工程の下流に位置し、反り・カール・折れ曲がり等マテリアルの表面状態をマテリアルの側面から検出する２次元エリアセンサ、
   ２次元エリアセンサにより検出されるマテリアルプロファイル情報、
   マテリアルプロファイル情報からマテリアルの先端部位、中間部位および後端部位の反り量・カール状態・折れ曲がり量を判断するマテリアル部位状態判断手段、
   前記定着工程の下流に位置し、数段階に反り・カール・折れ曲がりに対して補正する機構を持つカールこし取り機構と、前記２次元エリアセンサにより検出されたマテリアルプロファイル情報および前記マテリアル部位状態判断手段とに応じて、最適なマテリアル状態になるように前記カールこし取り機構を制御するカールこし取り機構制御手段、
   とを備える画像形成装置。
2. 前記２次元エリアセンサは、定着工程下流の両面反転パス上に位置することを特徴とし、さらに反転部下流に前記カールこし取り機構が位置することを特徴とする請求項１の画像形成装置。
3. 前記２次元エリアセンサは、定着工程下流の後処理装置へのパス上に位置することを特徴とし、さらに下流の後処理装置へのマテリアル排出部が前記カールこし取り機構を備えていることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
4. 前記２次元エリアセンサは、定着工程でマテリアルに与えられる熱量を検出することでマテリアルのプロファイルを検出することを特徴とする請求項１の画像形成装置。
5. 前記カールこし取り機構は、マテリアルを搬送しながらマテリアルの表面・裏面からローラにより圧力をかけることでカールをこし取ることを可能とし、さらに圧力のかけ方を数段階持たせることで最適なカールこし取りを可能とすることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
6. 前記マテリアル部位状態判断手段は、前記２次元エリアセンサで得られる熱量分布のプロファイル情報からマテリアル部分の占める領域を検出することで、マテリアルの反り状態を検出し、さらに数段階のカールこし取り量を判別すること特徴とする請求項１の画像形成装置。

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