JP2006076169A

JP2006076169A - 印刷装置の画像位置合わせマーク検出装置

Info

Publication number: JP2006076169A
Application number: JP2004263471A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Inoue; 崇博井上; Soichi Nakazawa; 聡一中澤; Muneyuki Kikuchi; 宗志菊地; Masahiro Mizuno; 雅弘水野
Original assignee: Ricoh Printing Systems Ltd
Current assignee: Ricoh Printing Systems Ltd
Priority date: 2004-09-10
Filing date: 2004-09-10
Publication date: 2006-03-23

Abstract

【課題】
位置合わせマーク検出手段の汚れや故障を事前に検出するとともに、印刷位置ずれを防止する印刷装置を提供すること。
【解決手段】
予め位置合わせマークが形成されているウェブに印刷を行い、前記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理想的なマーク検出タイミングが一致するように前記ウェブの搬送速度を制御する位置合わせ制御手段とを有する印刷装置において、前記マーク検出手段は、前記位置合わせマークが検出できるマーク検出可能期間と前記マーク検出信号が発生した際に、該マーク検出信号を位置合わせマークであると認識するマーク検出有効期間を設定し、前記マーク検出有効期間外で前記マーク検出信号を検出した場合に、前記マーク検出手段の異常であると判断する機能を備える。
【選択図】図７

Description

本発明は、ウェブに画像を形成する印刷装置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等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（以下、第１の印刷装置と称す）でウェブの第１の面（表面）に印刷を行ない、この第１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（以下、第２の印刷装置と称す）に送り込み、その第２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。

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ウェブと、送り孔を持たないウェブの二種類あり、その何れにも対応可能な印刷システムが普及しつつある。しかしながら、送り孔を持たないウェブを用いた場合は、表面と裏面に形成される画像の位置あわせが難しくなるという問題が生じる。
すなわち、上記のような印刷システムにおいて、第１の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、第２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う。したがって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わなくなることが多々生じるのである。
このような問題に対処するため、第１の印刷装置でウェブの所定位置に位置合わせマークを形成し、第２の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制御することによって表面側の画像位置と裏面側の画像位置とを揃える制御システムを有していることを特徴とする印刷システムが実用化されている。このような印刷システムにおいて、マーク検出可能期間中にマーク検出手段により、マークを検出できない場合は、マーク検出手段の故障、又は、印刷位置合わせエラーを検出する手段を備えた印刷システムが実用化されている。
しかしながら、上記のような制御システムを有する印刷装置において、位置合わせマークの間隔又は、タイミングを計測するための位置合わせマーク検出手段が、汚れや故障などの原因により、マーク検出状態を継続してしまう現象が生じる場合がある。このとき、位置合わせマーク検出手段が、予め設定された位置合わせマーク検出可能期間が来たタイミングごとに、位置合わせマークを検出したと判断してしまうため、実際の位置合わせマークの検出タイミングとは無関係に、上記位置合わせ制御を実施してしまうという現象が発生していた。

特開２００２−１８７６６０号公報

本発明の目的は、位置合わせマーク検出手段の汚れや故障を事前に検出するとともに、印刷位置ずれを防止する印刷装置を提供することにある。

上記の目的は、予め位置合わせマークが形成されているウェブに印刷を行い、前記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理想的なマーク検出タイミングが一致するように前記ウェブの搬送速度を制御する位置合わせ制御手段とを有する印刷装置において、前記マーク検出手段は、前記位置合わせマークが検出できるマーク検出可能期間と前記マーク検出信号が発生した際に、該マーク検出信号を位置合わせマークであると認識するマーク検出有効期間を設定し、前記マーク検出有効期間外で前記マーク検出信号を検出した場合に、前記マーク検出手段の異常であると判断する機能を有することによって達成される。

以上述べたように本発明によれば、位置合わせマーク検出手段の汚れや故障を事前に検出することができ、印刷位置ずれを防止できる印刷装置を提供することができる。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の印刷システムに適用される電子写真式印刷装置の一実施例である。図１において、Ｗはウェブであり、通常は紙であることが多いが、必ずしも紙に限られず、プラスティックフィルムなどが用いられる場合もある。ウェブＷは、給送装置（図示せず）から印刷装置Ｐの内部に送り込まれ、ガイドローラ１に案内されてウェブバッファ機構２に搬送される。
ウェブバッファ機構２は、搬送されるウェブＷを一時的に蓄える蓄積部２ａと、ウェブＷの弛み量（バッファ量）を検出する複数の光学的センサ２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇと、ウェブ搬送方向の上流部に設けられた１対のローラ２ｂ、２ｃとを備えている。ローラ２ｃには、ローラ２ｂへの圧接力を調節するための調節機構が装備されている。本実施例においては、ローラ２ｃの一端から突出した軸２ｈに錘２ｉを摺動可能に設け、この錘２ｉの位置を変えることにより、てこの原理でローラ２ｃの２ｄに対する圧接力を調節している。このウェブバッファ機構２自体は、本発明と直接関係ないので説明は省略する。

ガイド部材３を通過したウェブＷは、次に異物除去機構４に送り込まれる。異物除去機構４には、固定して設けられたシャフト４ａ、４ｂと４ｃ、４ｄが設けられている。シャフト４ａと４ｂは予め設定された極めて狭い間隔をなして設けられ、異物の侵入を阻止する役目を有する。

ウェブＷはさらに張力付加機構５に搬送される。この張力付与機構５は駆動源を持たないドラム５ａと、このドラム５ａに圧接して設けられたローラ５ｂとウェブ搬送上において移動可能に支持されたドラム５ｃとから構成されている。ドラム５aは、回動可能に支持されたアーム５ｄの自由端に固定されており、バネ５ｅによってウェブＷの面に付勢されている。上記張力付与機構５を設けることによってウェブＷの張力が一定に保たれるようになる。

さらに、ウェブＷは、ガイドシャフト６、ガイド板７を経て、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としてこの実施例では電子写真記録方式による印写装置が用いられているが、本発明はこの方式の記録装置に限定されるものでない。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表面は均一に例えば正電荷が帯電される。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。感光体ドラム１０１の転写位置を通過した領域は、清掃装置１０６で清掃され、次の印刷動作に備える。

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て行く。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後述するモータによって駆動される。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、第１の印刷装置Ｐの後段にもう１台の第２の印刷装置を配置する印刷システムにおいては、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、送出しローラ１４を経て印刷装置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。

符号１３ｄはウェブＷの蛇行を検出するセンサである。また、符号１６は、ウェブＷに形成された位置合わせマーク（以下、トナーマークと称す）を検出するマーク検出手段（以下、マークセンサと称す）を示している。マークセンサ１６は特に後段に配置される第２の印刷装置において必須とされるものである。前段の第１の印刷装置にてウェブＷの表面に画像印刷を行う際に、例えばページ先頭端位置にトナーマークを印刷する。後段の第２の印刷装置はこのトナーマークを検出し、ウェブＷの裏面に印刷される画像と、第１の印刷装置でウェブＷの表面に印刷された画像とが正確に位置合わせできるように制御する。
図２は本発明に係る両面印刷システムの全体構成の一実施例を示す。本印刷システムは図１で説明した構成を有する第１の印刷装置Ｐ１、第２の印刷装置Ｐ２と、両印刷装置に接続されたコントローラ１７とから構成される。そして第１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、第２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。

第１の印刷装置Ｐ１において、ウェブＷ上には図３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、各ページの先頭端にトナーマークＲｍが印刷される。なお、トナーマークＲｍを形成する手段は、画像Ｉｍを形成する装置と兼用してもよいし、独立させて別に設けてもよい。この実施例では画像形成手段と兼用し、感光体ドラム１０１上に画像Ｉｍを形成する際に一緒に形成している。

第１の印刷装置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第２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、トナーマーク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の印刷装置Ｐ１の光源１０３により、感光体ドラム１０１上にページ先頭を示すトナーマークＲｍに対応する静電潜像が形成されると、そのトナーマークＲｍの形成タイミングと同期した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の印刷装置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の印刷装置Ｐ１、第２の印刷装置Ｐ２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る。ここで、レーザ等の光源１０３によりページ先頭に相当する静電潜像が形成され、その都度図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の印刷装置Ｐ２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Ｌ_１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Ｌ_２としている。ここで、感光体ドラム１０１上に仮想的に設定されるページ先頭ＰＰと、ウェブＷのページ先頭を表すトナーマーク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制御タイミングと称することとする。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。

いま、露光ポイントＥＰにおいてページの先頭に相当する静電潜像が形成され、これが転写ポイントＴＰにいたるまでの時間ｔ_０は、図５ではウェブ搬送制御信号（ＣＰＦ−Ｎ）の立下りから転写ポイントと表示された時点までの時間に相当し、Ｌ_１／Ｖｐである。ここで、Ｖｐはプロセス速度、つまり感光体ドラム１０１の回転速度である。

一方、トナーマークＲｍがマークセンサ１６により検出されてから転写ポイントＴＰにいたる時間ｔは図５では、マークセンサ信号から転写ポイントまでの時間であり、Ｌ_２／Ｖｗである。ここで、ＶｗはウェブＷの走行速度である。したがってマーク時間、つまり図５でＣＰＦ−Ｎの立下りからマークセンサ信号までの時間はｔ_０−ｔである。さらに、ＣＰＦ−Ｎの立下りから制御タイミングまでの時間ｔ_１は数１で与えられる。

この制御タイミングに対するトナーマークＲｍの検出ずれ時間から、表面のページ先頭に対し裏面に印刷するページ先頭がどの程度ずれているかを把握し、トナーマーク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る。逆にトナーマーク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。すなわち、トナーマーク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。
さらに、コントローラ１７は、上記制御に加え、トナーマークＲｍを検出する毎に、ＣＰＦ−Ｎ信号が送信されてからトナーマークＲｍを検出するまでの時間（マーク時間）を記憶する手段としてのメモリ（図示せず）を備えていてもよい。
そして、トナーマークＲｍを検出する毎に、前回のトナーマーク検出時に前記メモリに記憶された旧データ（マーク時間ｔ_０）と、今回のトナーマーク検出時に前記メモリに記憶された新データ（マーク時間ｔ_２）との差Δｔ＝ｔ_２−ｔ_０を演算手段（図示せず）にて算出する。
そして、ＣＰＦ長に対するΔｔの割合だけ、その時点でのウェブ搬送速度を加速あるいは減速させる。
ウェブ搬送速度をｖ、補正する速度をΔｖとすると、Δｖは数２にて求められる。

このΔｖを当該検出時点におけるウェブ搬送速度ｖに加えることにより、トナーマーク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なる。
以上の構成によれば、表面印刷時に定着熱などの影響により熱収縮してしまったウェブＷが後段の印刷装置に送り込まれたとしても、表面の印刷位置に対して裏面の印刷位置を一致させることが可能となり、送り孔を持たないウェブに対する印刷信頼性を高めることができる。
この種の印刷システムにおいては、２台目の印刷装置の後段に後処理装置（裁断装置、ステープラ、パンチ、製本機等）を設置する場合があり、印刷後のウェブに対しどのような後処理を施すかを自動識別させたりするために、ウェブ上には識別記号、識別データあるいは識別コード等が印刷される場合があり、これら識別記号等は、通常、画像領域の外に印刷される。
従って、この場合は画像領域外にトナーマークＲｍと識別記号等とが混在した状態となるため、マークセンサ１６が識別記号等をトナーマークＲｍと誤検出してしまい、印刷位置を正確に合せることができなくなることが考えられる。
そこで、予め設定された期間(検出可能期間)だけマークセンサ１６によるトナーマークＲｍの検出を可能にし、検出期間を限定するようにしている。

図６に示すように、最初のＣＰＦ＿ＬＥＧ−Ｐ信号が発生してから時間Ｔが経過するタイミングの前後Δｔの時間にトナーマークＲｍを検出可能な期間を設定し、他の期間はマスクしている。
このトナーマークＲｍを検出可能な期間Δｔは予め設定されており、このΔｔの期間からトナーマークＲｍがずれた場合は、第１面と第２面の印刷位置ずれ精度が悪化したものとして、エラーとし、印刷を停止している。

ここで、図７に示すようにマークセンサ１６が、汚れや故障などの原因により、トナーマーク検出状態を継続した場合、予め設定されたトナーマーク検出可能期間Δｔ_１が来たときに、毎回トナーマークを検出することになってしまう。このため、実際のトナーマークを検出することができなくなってしまう。そして、Δｔ_１の初めのタイミングにおいて上記位置合わせ制御を実施してしまい、位置合わせ制御が正しく実施されないという不具合が発生する。

このため、トナーマーク検出規制信号におけるΔｔ_１の前方部分にトナーマーク誤検出期間Δｔ_３を新たに設け、この範囲においてトナーマークを検出した場合には、マークセンサが汚れや故障などの原因により、トナーマーク検出状態を継続していると判断し、エラーとして印刷を停止する。言い換えれば、トナーマーク検出手段は、トナーマークが検出できるΔｔ_１とトナーマーク検出信号が発生した際に、トナーマーク検出信号をトナーマークであると認識するトナーマーク検出有効期間Δｔ₂を設定し、Δｔ₂の外でトナーマーク検出信号を検出した場合に、トナーマーク検出手段が汚れているか故障していると判断することで、上記不具合を防止することが可能となる。

なお、Δｔ_３の設定は、Δｔ_１の後方部分や、Δｔ_１外に設定しても同様にエラーを検出することが可能である。

また、Δｔ_３をある一定以上の長さに設定して、その期間の間中トナーマークを検出している状態が継続した場合に、エラーを検出する手段としてもよい。この場合のΔｔ_３は、正常時のトナーマーク検出時間より十分長い時間とすることが望ましい。

これにより、Δｔ_１のどの場所にΔｔ_３を設定しても、エラーを検出することが可能となる。

本発明に適用される印刷装置の一例を示す全体構成図である。本発明印刷システムの一実施例の全体構成図である。位置合わせマークの位置関係を示す模式図である。本発明のウェブ搬送制御を説明する模式図である。本発明のウェブ搬送制御を説明するタイミングチャートである。トナーマーク検出可能な期間を示すタイミングチャート。本発明の実施例を示すタイミングチャート。

符号の説明

Ｗはウェブ、Ｐは印刷装置、Ｐ１は、Ｐ２は印刷装置、１６はマーク検出手段（マークセンサ）、１７はコントローラである。

Claims

予め位置合わせマークが形成されているウェブに印刷を行い、前記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理想的なマーク検出タイミングが一致するように前記ウェブの搬送速度を制御する位置合わせ制御手段とを有する印刷装置において、
前記マーク検出手段は、前記位置合わせマークが検出できるマーク検出可能期間と前記マーク検出信号が発生した際に、該マーク検出信号を位置合わせマークであると認識するマーク検出有効期間を設定し、前記マーク検出有効期間外で前記マーク検出信号を検出した場合に、前記マーク検出手段の異常であると判断する機能を有することを特徴とする印刷装置。