JP2005205759A - 両面印刷システム - Google Patents

Abstract

【課題】
固定位置に位置合わせマークを形成できない場合でも、両面の印刷位置を合わせることが可能である。
【解決手段】
オペレータは、印刷システムに搭載されているマーク位置設定スイッチ（１８）を用い、位置合わせマーク（Ｒｍ）のページ先頭からの距離（Ｌ３）を設定する。第１印刷装置（Ｐ１）は、ウェブ（Ｗ）のページ先頭からＬ３の位置に位置合わせマーク（Ｒｍ）を形成し、この位置合わせマーク位置情報を第２印刷装置（Ｐ２）に報告する。この位置合わせマーク（Ｒｍ）を第２印刷装置（Ｐ２）のマーク検出手段（１６）で検出する。制御手段（２０）は、予め設定された周期で発生するウェブ送り制御信号（ＣＰＦ−Ｎ信号）と位置合わせマーク間隔データと位置合わせマーク位置データから算出される制御タイミングと、位置合わせマーク（Ｒｍ）を検出することによりマーク検出手段（１６）が発するマーク検出信号の発生タイミングとの位相が一定となるようにウェブ搬送速度を制御（位置合わせ制御）する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウェブの両面に画像等を形成する印刷システムおよび印刷方法に関し、特に両面の画像の位置合わせを正確に行う位置合わせ制御装置を備えた印刷システムに関するものである。

長尺に連続した帯状の用紙に代表されるウェブの両面に画像を形成する印刷システムとして、２台の印刷装置を直列に配置し、前段の印刷装置でウェブの第１の面（表面）に印刷を行ない、前段の印刷装置から排出されたウェブを反転装置にて表裏反転させた後、ウェブを後段の印刷装置に送り込み、後段の印刷装置でウェブの第２の面（裏面）に印刷を行うようにした印刷システムが提案され、実用化されている。

近来、このような印刷システムに用いられるウェブとしては、両縁に送り孔を備えた形態の連続紙に加え、送り孔を持たないウェブにも対応可能な印刷システムが普及しつつある。上記のような印刷システムにおいては、少なくとも前段に配置した印刷装置が電子写真方式を用いて画像を形成するタイプの印刷装置である場合、ウェブ上に転写された画像（トナー像）をウェブに溶融定着させるための熱定着工程での熱作用により、後段の印刷装置に送り込まれるウェブは当初の状態よりも熱収縮してしまい、表面印刷時のページ長と、裏面印刷時のページ長とが異なるため、ウェブ上に形成された表面側の画像位置と裏面側の画像位置とが揃っていないという現象が生じる。このような現象に対処するため、第１印刷装置で印刷ページの先頭等ウェブの規定された位置に位置合わせマークを形成し、第２印刷装置で位置合わせマークの間隔又はタイミングを計測し、この計測結果からウェブの搬送速度を変化させることで表面側の画像位置と裏面側の画像位置とを揃える制御方法を用いた印刷システムが実現されている

特開平７−２３７３３６号公報 特開２００２−１８７６６０号公報

ところで、上記のような印刷システムにおいて、位置合わせマークを形成する位置に、予め何らかのマークが印刷されているウェブを用いる場合や、印刷結果を裁断するための装置の制御に用いるマークなどを印刷しなければならない場合がある。このとき、位置合わせマークの形成部に上記に示したような別のマークがある場合、位置合わせマークの誤検出により、表面側の画像位置と裏面側の画像位置が大きくずれてしまったり、裁断装置の制御に不具合が生じたりすることが考えられる。

本発明の目的は、固定位置に位置合わせマークを形成できない場合でも、両面の印刷位置を合わせる制御を実現できる印刷システムを提供することにある。

上記の目的は、送り孔を持たないウェブの第１の面に画像を形成する第１印刷装置と、第１印刷装置の後段に設けられウェブの第２の面に画像を形成する第２印刷装置と、第１印刷装置と第２印刷装置に印刷を指示し印刷データを送出する制御装置を有する印刷システムにおいて、少なくとも第１印刷装置は、ウェブの各ページにおける制御装置から指示された位置に位置合わせマークを形成するマーク形成手段を有し、少なくとも第２印刷装置は、位置合わせマークを検出するマーク検出手段と、制御装置から報告された位置合わせマークの位置情報に基づき位置合わせマークを検出することによりウェブの第１の面に形成された画像位置と第２の面に形成される画像位置との位相を整合させる位相制御手段を有し、制御装置は位置情報を任意に設定できるマーク位置設定手段を有することにより達成される。

本発明によれば、予め何らかのマークが印刷されているウェブを用いる場合や、印刷結果を裁断するための装置の制御に用いるマークなどを印刷しなければならない場合でも、安定した精度で、第１の面の画像と一致させて第２の面に正確に画像を印刷することが可能な印刷システムを提供することができる。

制御装置が入力装置と表示装置を搭載している場合、新たに部品を追加することなく、制御プログラムの変更のみで実現する。

予め何らかのマークが印刷されているウェブを用いる場合や、印刷結果を裁断するための装置の制御に用いるマークなどを印刷しなければならない場合に、そのマークを回避して位置合わせマークを形成し、第１の面の画像と第２の面の画像とを一致させる方法について説明する。

はじめに、図３を用いて印刷システムに適用され得る電子写真式印刷装置の全体構成を説明する。図３において、Ｗはウェブである。ウェブＷは、搬送ローラ８,９によって印写部１０へ送り込まれる。印写部１０には、例えば電子写真記録方式による印写装置が用いられ、像担持体として例示される感光体ドラム１０１が回転を開始すると、コロナ帯電器１０２に高電圧が印加され、感光体ドラム１０１表面は均一に帯電される。半導体レーザや発光ダイオードなどで構成された光源１０３から出力された光は、感光体ドラム１０１上を像露光し、感光体ドラム１０１上に静電潜像を形成する。この静電潜像を保持した感光体ドラム領域が現像装置１０４と対向する位置に到達すると、静電潜像に現像剤が供給され、感光体ドラム１０１上にトナー像が形成される。感光体ドラム１０１上に形成されたトナー像は、ウェブＷの背面側にトナー像と逆極性の電荷を付与する転写器１０５の作用によってウェブＷ上に吸引される。

上記のようにして印写部１０からトナー像が転写されたウェブＷは、搬送ベルト１１によって後段へと搬送される。ここで、搬送ローラ８は駆動源を持つ駆動ローラとして設けられており、搬送ローラ９はバネ９ａの弾性力によってウェブＷを介して搬送ローラ８に圧接された従動ローラとして設けられている。また、搬送ベルト１１は、駆動ローラ１１ａと従動ローラ１１ｂに掛け渡して支持されるとともに、吸引装置（図示せず）を備えた構成となっており、ウェブＷの背面を搬送ベルト１１上に吸着させた状態で搬送するように構成されている。

搬送ベルト１１から送り出されたウェブＷは、バッファプレート１２を経て定着装置１３に搬送される。定着装置１３に到達したウェブＷは、プレヒータ１３ａで予熱された後、加熱ローラ１３ｂと加圧ローラ１３ｃからなる一対の定着ローラによって形成されるニップ部によって加熱加圧されながら挟持搬送され、トナー像がウェブＷに溶融定着される。

加熱ローラ１３ｂと加圧ローラ１３ｃによって送り出されてきたウェブＷは、送り出しローラ１４を経るとともに、通常は、スイングフィン１５の振り子動作によって交互に折り分けられ、印刷装置Ｐ内で折りたたまれて積み重ねられる。これに対し、印刷システムを構成すべく当該印刷装置Ｐの後段にもう１台の印刷装置を配置させた場合には、加熱ローラ１３ｂと加圧ローラ１３ｃによって送り出されてきたウェブＷは、送り出しローラ１４を経て図３に破線で示すように印刷装置Ｐの外へと排出され、２台目の印刷装置（図示せず）に向けて搬送される。

また、符号１６は、ウェブＷに形成された位置合わせマークを検出するマーク検出手段（マークセンサ）を示している。マークセンサ１６は、前段の印刷装置にてウェブＷの表面に、画像と同時に印刷された位置合わせマークを検出し、２台目の印刷装置にてウェブＷの裏面に印刷される画像と、１台目の印刷装置でウェブＷの表面に印刷された画像とが位置ずれなく、正確に行なわれるように制御するための信号を発生させる（詳細は後述する）。

以上の構成は、印刷装置単体の構成の説明であって、印刷システムとして用いる場合は、印刷装置Ｐを例えばもう１台準備し、図２に示すように設置する。このように設置することにより、先頭の印刷装置Ｐ１から送り出されてきたウェブＷの表裏は、反転装置Ｔによって反転され、その後、後続の印刷装置Ｐ２に送り込まれて、ウェブＷの第２の面にも画像が形成される。

次に、マークセンサの出力信号とウェブ搬送制御の関係を説明する。

１台目の印刷装置Ｐ１においてウェブＷ上には、図１に示すように印刷データに基づく画像Ｉｍが印刷されるとともに、位置合わせマークＲｍが各ページの指定された位置に印刷され、印刷装置Ｐ１から排出される。なお、位置合わせマークを形成する手段は、画像Ｉｍを形成する手段とは独立させて別に設けてもよいし、また、感光体ドラム上に画像Ｉｍと一緒に形成してもよい。本例においては、後者の構成により位置合わせマークを形成している。ここで、位置合わせマークＲｍの位置の指定は、オペレータにより図７のような設定スイッチ１８によってページ先頭からの距離Ｌ３を入力することで設定される。設定スイッチは、印刷装置に搭載させても良いし、コントローラ１７に設けて情報を印刷装置に送信しても良い。また、設定値確認用の表示装置が付属していても良い。例えば、設定スイッチ１８のＵＰスイッチを押下する度に０．０１ｍｍづつ設定値が大きくなり、逆に設定スイッチ１８のＤＯＷＮスイッチを押下する度に０．０１ｍｍづつ設定値が小さくなる。この設定値は、ページ先頭位置からの距離を意味する。ここで入力する設定値は、位置合わせマークＲｍ以外のマークが印刷されていない位置、又は印刷されない位置を設定することになる。入力された設定値はコントローラ１７に認識され、設定された位置に位置合わせマークＲｍを印刷する。また、コントローラ１７は予め印刷装置Ｐ２に対し、位置合わせマークＲｍの位置を示す位置情報を報告しておき、印刷装置Ｐ２はページ先頭に対する位置合わせマークＲｍの位置を把握している。

印刷装置Ｐ１から排出されたウェブＷは、反転装置Ｔにて表裏が反転された上で２台目の印刷装置Ｐ２へ送り込まれる。反転装置ＴによるウェブＷの表裏反転により、位置合わせマークＲｍを保持した側のウェブ面（第１の面）は、マークセンサ１６の検出面と対向するようになり、また、白紙状態のウェブ面（第２の面）は感光体ドラム１０１表面と対向するようになる。

第１印刷装置Ｐ１の光源１０３により、感光体ドラム１０１上にページ先頭に対応する静電潜像が形成されると、ウェブ搬送制御信号（以下図面ではＣＰＦ−Ｎで表わす）がコントローラ１７によって形成される。同様に第２印刷装置Ｐ２の光源１０３はＰ１とは独立したタイミングで露光を開始し、この露光タイミングでウェブ搬送信号（ＣＰＦ−Ｎ）を発生する。Ｐ１のウェブ搬送制御信号と、Ｐ２のウェブ搬送制御信号は発生するタイミングは独立であるが、その間隔は等しい。なお、レーザ光の発生に同期したパルスを形成すること自体は公知であるのでコントローラ１７の詳細は示していない。コントローラ１７で生成されたウェブ搬送制御信号（ＣＰＦ−Ｎ）は，それぞれ第１印刷装置、第２印刷装置に送られ、後述するように、この信号を基にしてウェブＷの速度を制御するモータの制御信号がつくられる。
位置合わせ制御の説明図である図４において、感光ドラム１０１上の位置ＥＰが露光ポイントであり、ここで静電潜像が形成される。レーザ等の光源１０３（図３）によりページ先頭に相当する静電潜像が形成されるたびに図５に示すウェブ搬送制御信号（ＣＰＦ−Ｎ）がつくられる。また、感光体ドラム１０１は予め設定されたプロセス速度で定速回転するように制御されているため、感光体ドラム１０１上におけるページ先頭は、上記ウェブ搬送制御信号の一周期毎、すなわちＣＰＦ長毎に転写ポイントＴＰに到達することになる。従って、第２印刷装置においてコントローラ１７からのウェブ搬送制御信号（ＣＰＦ−Ｎ）の発信タイミングと、マークセンサ１６がトナーマークＲｍを検出するタイミングとの位相差が一定になるようにウェブ搬送速度を制御することにより、感光体ドラム１０１上のページ先頭と、ウェブＷのページ先頭とを転写ポイントＴＰで高精度に一致させることが可能となる。

本実施例では、図４に示すように転写器１０５による転写ポイントＴＰから露光ポイントＥＰまでの感光体ドラム表面上での距離をＬ１とし、転写ポイントＴＰからマークセンサ１６による検出ポイントＤＰまでのウェブ搬送路上における距離をＬ２としている。ここで、感光体ドラム１０１上のページ先頭に相当する静電潜像から予め知らされている距離Ｌ３だけ下流に位置するＰＰと、ウェブＷのトナーマークＲｍとが転写ポイントＴＰで一致する関係にてウェブ搬送が行なわれている状態を想定した時、トナーマークＲｍがマークセンサ１６に検出されるタイミングを本明細書では制御タイミングと称することにする。このように定義すると、位置合わせを行なうということは、マークセンサ１６によりトナーマークＲｍを検出するタイミング、つまり図５のマークセンサ信号を常に制御タイミングと一致するように制御することに他ならない。

第１ページ目の印刷データが感光体ドラム１０１上に形成し始めるタイミングに、印刷装置は図５に示すようにコントローラ１７からＣＰＦ−Ｎ信号を受信する。ＣＰＦ−Ｎ信号を受信すると、上記制御タイミングの算出が実行される。ここで、上記制御タイミングの算出は例えば以下のような思想に基づき行なわれる。すなわち、ウェブ搬送開始時にウェブＷ上の第１ページにある位置合わせマークを１番目のマークとし、ウェブ搬送開始後最初に検出される位置合わせマークをｎ番目のマークとすると、感光体ドラム１０１上に仮想的に設定されるｎ番目のマークに一致すると予想される位置ＰＰと、ウェブＷ上のｎ番目のマークＲｍとを転写ポイントＴＰで一致させるには、感光体ドラム１０１上のｎ番目のマークに一致すると予想される位置が転写ポイントＴＰからＬ２の位置に来た時にウェブＷ上のｎ番目のマークが検出される必要がある。従って、第１回目のＣＰＦ−Ｎ信号を受信してから上記制御タイミングまでの時間をｔ１、転送された位置合わせマークのページ先頭からの距離をＬ３、印刷装置のプロセス速度をｖｐ、位置合わせマークと位置合わせマークの間隔時間をｔ３とすると、ｔ１は下式にて表される。
ｔ１＝（Ｌ１−Ｌ２）／ｖｐ＋ｔ３×（ｎ−１）＋Ｌ３／ｖｐ … 式（１）
また、感光体ドラム１０１上の位置合わせマークが一致すると予想される位置ＰＰが位置合わせマークの間隔毎に転写ポイントＴＰに到達することから、これ以降の制御タイミングは位置合わせマーク間隔の時間ｔ３毎となる。なお、ここでは理解を容易にするため、図１に示すように位置合わせマークは各ページに１個存在するものとし、間隔はＣＰＦ−Ｎの間隔とするが、この間隔を分割する方法は、特願２００３−０３５８４３にて紹介されている。

ここで、式（１）の具体的な実施例を図５、図６を用いて説明する。図６は第２印刷装置の制御装置２０である。制御装置２０は、コントローラ１７との間に通信手段を持っており、コントローラ１７で設定された位置合わせマークの位置情報Ｌ３と位置合わせマーク間隔情報ｔ３を受け取ることが出来る。コントローラ１７から報告された位置合わせマークの位置情報Ｌ３と位置合わせマーク間隔情報ｔ３は、マイコン２０１にて認識され、メモリ２０２に記憶される。式(1)上のＬ１・Ｌ２・ｖｐは固定値であり、Ｎはｔ３とＬ２の関係より、Ｌ２／（ｔ３／ｖｐ）の商の切り上げ値がＮであるので、マイコン２０１によりｔ１を算出することが出来る。印刷開始に先駆けて、マイコン２０１はタイマ２０３にｔ１に相当するカウント値から固定時間ｔ２に相当するカウント値を引いた値を設定しておく。このｔ２は、例えば位置合わせマークの検出範囲が、制御タイミングの前後１０ｍｍとした場合、１０ｍｍを時間換算した値である。また同様に、印刷開始に先駆けて、マイコン２０１はタイマ２０４に２×ｔ２に相当するカウント値を設定しておく。

露光開始と共にコントローラ１７から送信されるＣＰＦ−Ｎ信号を契機に、タイマ２０３をスタートさせる。タイマ２０３はカウントを終了すると、タイムアウト信号を出力し、続けて２回目以降はｔ３に相当するカウント値にてカウントを継続する。このタイムアウト信号により、タイマ２０４がカウントを開始する。このタイマ２０４のカウント動作は、マーク検出信号によって停止するようになっている。マイコン２０１はマーク検出信号の発生を確認したら、停止しているタイマ２０４の残カウントデータを読み出す。この残カウントデータを時間に換算したｔ４より、制御タイミングに対する位置合わせマークＲｍの検出時間の差Δｔを求めることができる。すなわち、
Δｔ＝ｔ４−ｔ２ … 式（２）
この制御タイミングに対する位置合わせマークＲｍの検出時間の差Δｔから、表面の位置合わせマーク位置に対し、位置合わせマークが一致すると予想される裏面の位置がどの程度ずれているかを把握し、位置合わせマークＲｍの検出タイミングが、前記制御タイミングよりも遅い場合はウェブ搬送速度を加速させ、逆に位置合わせマークＲｍの検出タイミングが制御タイミングよりも早い場合はウェブ搬送速度を減速するようにモータ制御部２０５を操作する。このようなモータ制御部２０５の操作方法は、特願２００２−０５６４９４にて紹介されている。すなわち、位置合わせマークＲｍを検出するタイミングが制御タイミングと一致するようにウェブ搬送速度を制御するのである。

以上のように、印刷システムにマーク位置設定手段があり、そこで設定されたデータに基づき、第１印刷装置や、第２印刷装置では制御タイミングをずらすことによって、任意の位置に位置合わせマークがある場合でも、従来と同精度の表面と裏面の位置合わせが可能となる。

ウェブに予め印刷されている何らかのマークや、印刷結果を裁断するための装置の制御に用いるマークなどを用い、改めて印刷装置Ｐ１が位置合わせマークＲｍを形成することなく、第１の面の画像と第２の面の画像とを一致させる方法について説明する。

まず、この方法が使用できる条件は、第１に上記マークがマークセンサ１６で検出可能であること、第２に上記マークは等間隔で且つページ先頭から等距離に形成されていること である。

予めウェブに印刷されているマーク、又は裁断装置制御用のマークを位置合わせマークＲｍと置き換え、位置合わせマークＲｍのページ先頭からの距離Ｌ３を、設定スイッチ１８によって設定する。ここで、位置合わせマークＲｍのページ先頭からの距離Ｌ３は、実際に計測機器にて計測した数値を用いても良いし、例えば印刷装置Ｐ１にて印刷するマークで、その位置をコントローラ１７が把握している場合には、設定スイッチ１８を用いずに自動で設定することも可能である。コントローラ１７は予め印刷装置Ｐ１及びＰ２に対し、位置合わせマークＲｍの位置を示す位置情報を報告しておき、印刷装置Ｐ１及びＰ２はページ先頭に対する位置合わせマークＲｍの位置を把握している。印刷装置Ｐ１は、実施例１で述べた第１の面と第２の面のページ先頭を一致させる制御を用いて、位置合わせマークＲｍと印刷装置Ｐ１の印刷ページ位置を合わせる。さらに、印刷装置Ｐ２は、印刷装置Ｐ１と同様に第１の面と第２の面のページ先頭を一致させる制御を用いて、位置合わせマークＲｍと印刷装置Ｐ１の印刷ページ位置を合わせる。

位置合わせマークの位置関係を示す模式図。 印刷システムの全体構成図。 印刷装置単体の全体構成図。 位置合わせ制御の説明図。 位置合わせ制御の一例を示すタイミングチャート。 位置合わせ制御の回路構成の一例。 位置合わせマークの位置設定スイッチの一例。

符号の説明

Ｗ…ウェブ、Ｐ, Ｐ１,Ｐ２…印刷装置、Ｔ…反転装置、Ｉｍ…画像、８, ９…搬送ローラ、９ａ…バネ、１０…印写部、１０１…感光ドラム、１０２…コロナ帯電器、１０３…光源、１０４…現像装置、１０５…転写器、１１…搬送ベルト、１１ａ…駆動ローラ、１１ｂ…従動ローラ、１２…バッファプレート、１３…定着装置、１３ａ…プレヒータ、１３ｂ…加熱ローラ、１３ｃ…加圧ローラ、１４…送り出しローラ、１５…スイングフィン、１６…マークセンサ、１７…コントローラ、１８…マーク位置設定スイッチ、２０…制御装置、２０１…マイコン、２０２…メモリ、２０３, ２０４…タイマ、２０５…モータ制御部、Ｒｍ…位置合わせマーク、Ｌ３…ページ先頭から位置合わせマークまでの距離、ＥＰ…露光ポイント、ＴＰ…転写ポイント、Ｌ１…ＥＰからＴＰまでの距離、Ｌ２…マークセンサ１６からＴＰまでの距離、ＰＰ…ページ先頭からの距離Ｌ３の静電潜像の位置、ｔ１…第１回目のＣＰＦ−Ｎ信号から制御タイミングまでの時間、ｔ２…固定時間、ｔ３…制御タイミングの周期、ｔ４…タイマ２０４の残カウント値の時間換算、△ｔ…制御タイミングに対する位置合わせマーク検出タイミングの時間差である。

Claims (5)

1. 送り孔を持たないウェブの第１の面に画像を形成する第１印刷装置と、第１印刷装置の後段に設けられ前記ウェブの第２の面に画像を形成する第２印刷装置とを有し、前記第１印刷装置と前記第２印刷装置に印刷の指示を意味するウェブ搬送信号を送出し印刷データを送出する制御装置を有し、ウェブ上に形成された位置合わせマークを検出するマーク検出手段と、前記マーク検出手段からのマーク検出信号と前記ウェブ搬送信号の位相を整合させるようにウェブの搬送速度を制御することにより前記ウェブの第１の面に形成された画像位置と第２の面に形成される画像位置を整合させる画像位置合わせ制御手段を有する印刷システムにおいて、
   前記画像位置合わせ制御手段は、前記位置合わせマークが形成されている位置を示す位置情報と、前記位置情報により前記位置合わせマークを検出するタイミングを算出する算出手段を有し、前記算出手段により算出された位置合わせマーク検出タイミングに基づいて画像位置合わせをすることを特徴とする両面印刷システム。
2. 少なくとも第１印刷装置は、前記ウェブの各ページの予め指定された位置に前記位置合わせマークを形成するマーク形成手段を有することを特徴とする請求項１記載の両面印刷システム。
3. 前記制御装置は前記第１印刷装置に前記ウェブの各ページにおける前記位置情報の位置に前記位置合わせマークを形成するように指示することを特徴とする請求項２記載の両面印刷システム。
4. 前記制御装置は前記第１及び第２印刷装置に前記位置情報を報告することを特徴とする請求項１記載の両面印刷システム。
5. 前記制御装置は前記位置情報を任意に設定できるマーク位置設定手段を有することを特徴とする請求項３及び４記載の両面印刷システム。
   

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