JP2006093841A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 両面画像形成時において、表裏の画像端部と画像中心の位置合わせを行うことで、表裏の位置精度を向上させる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 先に画像形成が行われる表面２０ａの画像形成領域に対して、画像形成領域の端部を表す端部線１２１と画像中心を表す中心線１２２の画像を形成し、表面に形成された画像を定着後、裏面の画像形成前に、表面２０ａの端部線１２１と中心線１２２の位置を検出する表面画像位置検知手段１０１により表面２０ａの位置情報を検出し、画像形成部を制御する制御部により、裏面に形成される画像の用紙に対する端部補正とその画像の中心補正とを行い、その補正に合わせて裏面の画像倍率補正を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、プリンタ、複写機及びＦＡＸ等の電子写真方式の画像形成装置に関し、さらに詳しくは、画像位置補正が可能な画像形成装置に関する。

近年の複写機、プリンタ等の画像形成装置は、その高速化が進むことにより、印刷業界に進出し始めている状況にある。この業界においては印刷物の製本や中綴じ等の需要が大半を占めているため、印刷物は用紙の表面と裏面への両面画像形成が必要であり、その表裏の画像位置精度はこれまで以上に高いものが要求されている。
例えば、画像形成された用紙をまとめて裁断したものでは、表裏の画像位置がずれていると、画像によっては余白が残ってしまったり、画像が欠けてしまったりするなど、仕上がりの品質に影響が生じてしまう。つまり画像端部を表裏で合わす必要がある。また中綴じを行う際には、画像の中心線が表裏で合っていることが必要となる。

これに対し、特許文献１、２では、表面画像形成時に用紙四隅にいわゆる「トンボ」と言われるマーキングを行い、定着部通過後の裏面画像形成時に、その表面画像位置情報を検知して、裏面画像形成を行う技術が開示されている。その定着部は、通常二本の定着ローラ間に用紙を通過させることによって行われ、用紙上のトナーを定着させるための所定の温度と圧力が定められている。
しかしながら、例えば用紙上に占めるトナー濃度比率が局所的に異なると、定着時に用紙に対する熱の伝わり方が異なってしまうため、用紙の縮みも局所的に異なり、表面画像形成時に行った四隅のマーキング位置の中心が必ずしも画像中心とは言えなくなる。つまり、この状態で裏面の画像形成を行うと、マーキングを行った四隅、すなわち画像端部の位置は合うものの、画像中心はずれてしまう恐れがあり、例えば仕上げに中綴じを行うとその品質に影響が出てしまう。 なお、この中心ずれはトナー濃度比率によっても起きるが、用紙の調湿状態や定着部の温度分布、圧力分布によっても発生する可能性は十分にある。
また、特許文献３では、表裏の画像中心を合わせる技術が開示されている。
しかしながら、これでは画像端部の位置を十分に合わせることは不可能である。

特開２０００−３０５３２４号公報 特開２００３−１５６９７４号公報 特開２００３−５４７８４号公報

上記問題点に鑑み、本発明は、両面画像形成時において、表裏の画像端部と画像中心の位置合わせを行うことで、表裏の位置精度を向上させる画像形成装置を提供することを課題とする。
また、オペレータが操作部で操作可能とすることにより、画像の表裏の位置精度を優先するか、または、画像品質を優先するかをオペレータ自身で選択することができ、無駄なトナー消費を削減することができる画像形成装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、以下のことを特徴とする。
１．本発明の画像形成装置は、搬送された用紙に画像を形成する画像形成部と、画像形成部によって片面に画像が形成された用紙を反転させ、再度画像形成部に用紙を搬送する反転両面部と、用紙上の画像を定着させる定着部とを有する画像形成装置において、先に画像形成が行われる表面の画像形成領域に対して、画像形成領域の端部を表す端部線と画像中心を表す中心線の画像を形成し、表面に形成された画像を定着後、裏面の画像形成前に、表面の端部線と中心線の位置を検出する検出手段により表面の位置情報を検出し、画像形成部を制御する制御部により、裏面に形成される画像の用紙に対する端部補正とその画像の中心補正とを行い、その補正に合わせて裏面の画像倍率補正を行うことを特徴とする。

２．前記端部補正と前記中心補正との両方を適用、または、どちらか一方を適用して補正を行うかが選択可能であることを特徴とする。
３．前記端部線または前記中心線に画像を形成することを特徴とする。
４．前記端部線と前記中心線が、検出手段によってのみ検出することが可能な特殊トナー像であることを特徴とする。
５．前記特殊トナー像は、用紙排出時までに用紙表面上から消去されていることを特徴とする。
６．前記端部領域と前記中心領域が、特殊トナー像か画像と同じトナー像かを選択することが可能であることを特徴とする。
７．前記画像形成装置は、画像形成部を操作する操作部を有し、この操作部により前記端部補正と前記中心補正との両方を適用、または、どちらか一方を適用して補正を行うかが選択可能であることを特徴とする。
８．前記操作部により、前記端部領域と前記中心領域が、特殊トナー像か画像と同じトナー像かを選択することが可能であることを特徴とする。

本発明により、両面画像形成時において、表裏の画像端部と画像中心の位置合わせを行うことで、表裏の位置精度を向上させる画像形成装置を提供することができる。
また、オペレータが操作部で操作可能とすることにより、画像の表裏の位置精度を優先するか、または、画像品質を優先するかをオペレータ自身で選択することができ、無駄なトナー消費を削減することができる画像形成装置を提供することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明はこの発明の最良の形態の例であって、いわゆる当業者は特許請求の範囲内で、変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、以下の説明が特許請求の範囲を限定するものではない。

図１は、本発明に係る画像形成装置の概略構成図である。
画像形成装置の中央に画像形成部１が配置され、この画像形成部１のすぐ下方に給紙部２が配置されている。給紙部２は各段に給紙トレイ２１を備えている。画像形成部１の上方は、原稿を読み取る読み取り部３が配設されている。画像形成部１の左側には排紙収納部４が形成され、画像形成された用紙２０が排紙収納される。
画像形成部１には作像部６が配置され、ドラム状をした感光体６１の周囲には、表面に帯電処理を行う帯電部６２、画像情報を表面にレーザー光で照射する露光部７、表面に露光されて形成された静電潜像を可視化する現像部６３、及び感光体の残留するトナーを除去回収するクリーニング部６４が配置されている。また、感光体６１の作像したトナー像を用紙２０に転写する転写部５１、トナー像を得た用紙上のトナーを、一対のローラ間を通過して熱と圧力を加えることによってトナー像を定着処理する定着部５２がそれぞれ配置されている。定着部５２を通過した用紙は排紙ローラ５３により排紙収納部４に排紙される。

両面印刷時は、分岐部９１にて分岐され、反転両面部９で用紙２０が反転されてレジストローラ２３まで搬送し、レジストローラ２３で用紙２０のスキューが補正され、裏面画像形成動作に至る。
給紙部２においては、給紙トレイ２１に未使用の用紙２０が収容されており、回動可能に支持された底板２４が最上紙２０をピックアップローラ２５が当接可能な位置まで上昇する。給紙ローラ２６の回転により、最上紙は給紙トレイ２１から送り出され、レジストローラ２３へと搬送される。
レジストローラ２３は用紙２０の搬送を一時止め、感光体６１表面のトナー像と用紙２０の先端との位置関係が所定の位置になるよう、タイミングをとって回転が開始するよう、制御される。
読み取り部３では、コンタクトガラス３１上に載置される原稿の読み取り走査を行うために、原稿照明用光源とミラーよりなる読み取り走行体３２、３３が往復移動する。この読み取り走行体３２、３３により走査された画像情報は、レンズ３４の後方に設置されているＣＣＤ３５に画像信号として読み込まれる。この読み込まれた画像信号は、画像処理部（図示せず）によってデジタル化され画像処理される。画像形成部１では、画像処理部によって処理された画像信号に基づいて、露光部７内のレーザダイオード（図示せず）の発光により感光体６１の表面に静電潜像が形成される。ＬＤからの光信号は、公知のポリゴンミラーやレンズを介して感光体に至る。読み取り部３の上方には、原稿を自動的に搬送する自動原稿搬送装置１００が取り付けられるようになっている。

本実施例の画像形成装置は、上記のように原稿を読み取りデジタル化して用紙に複写する、いわゆるデジタルコピー機としての機能の他に、図示せぬ制御部により原稿の画像情報を遠隔地と授受するファクシミリの機能や、コンピュータが扱う画像情報を用紙上に印刷するいわゆるプリンタの機能を有する多機能の画像形成装置である。上記コピー機としての設定は、オペレータが任意に設定可能な操作部（図示せず）で行う。また、どの機能によって形成された画像もすべて排紙収納部４に排出される。
分岐爪９１にて、分岐され反転両面部９を経由して用紙を反転させ反転排紙ローラ５４を経由して排紙ローラ５３から排出された場合、排紙収納部４にスタックされた用紙は画像面が下面になった状態であり、コピー、ファクシミリ、プリンタで扱う原稿の処理順が１ページから行われて印刷されても、排紙収納部４から取り出したとき、１ページ目が最上になっており、改めてページを揃えるなどの作業から開放される。
本発明の画像形成装置は両面画像形成時のものであり、図１の反転両面部９の搬送出口付近に位置させた表面画像位置検知手段１０１によって表面画像位置情報を検知して、裏面の画像形成時に表面との位置合わせを行うものである。

図２は、表面と裏面にマーキングを施した状態を示す図である。
図１の画像形成部１における用紙２０の表面２０ａへの画像形成の際に、その画像領域に対して図２ａに示すような画像形成領域の端部のマーキング（端部線１２１）と、画像形成領域の中心を表す二直線のマーキング（中心線１２２）を同時に行い、表面２０ａの画像端部、画像中心を明確にして画像形成を行う。そして定着部５２、反転両面部９を通過後の裏面２０ｂへの画像形成の際に、表面２０ａにマーキングした端部領域１２１と用紙２０の位置関係、および画像の中心領域１２２を検知することが可能な表面画像位置検知手段１０１を具備している。これにより、表面２０ａに形成されている画像の位置情報を検知し、制御部（図示せず）によって用紙２０に対する端部補正とその画像の中心補正を行い、更にその補正に合わせて裏面の画像倍率補正を行うことが可能となる。

図３は、表面画像位置検知手段で検知する状態を示す図である。
表面画像位置検知手段１０１は、図３に示すように用紙２０の少なくとも搬送方向の全幅を検知することを可能なものとし、端部線１２１、中心線１２２を検知するものである。
また、表面画像検知手段１０１は、図１では反転両面部９の搬送出口付近に位置させているが、定着部５２通紙後から裏面２０ｂ画像形成時のレジストローラ２３到達までの間で、表面画像位置検知手段１０１で検知して、制御部で補正を行ってから画像形成部１で裏面画像形成することができるのであれば位置するのはどこでもよい。

図４は、端部線の中心が中心線とずれた位置にある状態を示す図である。
例えば、表面２０ａに占めるトナー濃度比率が局所的に異なるような画像で、その定着時に、用紙２０に対する熱の伝わり方が異なってしまい、用紙２０の縮み方が局所的に異なることによって、図４のように端部線１２１の中心が中心線１２２とずれた位置にあったとしても、裏面２０ｂへの画像形成時には端部線１２１の位置合わせを行うと共に、図４のそれぞれの領域について以下の補正を行うことで中心補正と倍率補正を行うものとする。
（画像形成領域は搬送方向がＸ、搬送と垂直方向をＹとしている）
領域Ａと領域Ｃ：Ｘ／２をＸａに補正
領域Ｂと領域Ｄ：Ｘ／２をＸｂに補正
領域Ａと領域Ｂ：Ｙ／２をＹａに補正
領域Ｃと領域Ｄ：Ｙ／２をＹｂに補正
このように、中心線１２２で分けられたそれぞれの領域で補正して画像形成を行うことができるため、中心補正が可能となる。この現象は用紙２０の調湿状態や定着の温度分布、圧力分布によっても生じることが考えられるが、それにも対応することができる。
なお、図２ｂに示すように、端部線１２１内側に中心線１２２を画像形成させず、外側のみに画像形成させれば、表面２０ａの画像品質等に影響を与ることは無くなるため、よく印刷業界で行われているような印刷物の端部をまとめて裁断するような場合においても中心補正が可能となる。

また、表面２０ａに画像形成させた端部線１２１、中心線１２２を用いて補正を行う際に、両方とも適用させて補正を行うか、あるいは片方のみを適用して補正を行うか、または、補正を行わないかを選択することを可能としている。
端部線１２１、中心線１２２両方とも適用させて補正を行うと、上述したような倍率補正を施して位置補正を行うため、裏面２０ｂの画像が本来形成されるべき画像と異なることは言うまでもなく、図４の領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄで補正状態が異なるため、裏面２０ｂの画像がゆがんだ状態になる。そこで、実際に画像形成を行う際には、以下４つのモードを設ける。

（１）端部、中心補正モード
（２）端部補正モード
（３）中心補正モード
（４）補正無し

（１）は、上述したような方法で端部補正、中心補正を行い、表裏の完全な位置補正を行うものである。
（２）は、端部補正のみを行い、中心補正を行わないものである。
図５は、端部線のみを用いた補正を示す図である。
図５に示すように、表面２０ａの位置情報に対してＸをＸｃに、ＹをＹｃに補正という、端部線１２１のみを用いた補正を行う。
（３）は、中心補正のみを行い、端部補正を行わないものである。この際、倍率補正は行わないが画像中心は合うので、例えば中綴じ用の印刷には有効となる。
（４）は、端部補正、中心補正両方とも行わないものである。
このように、画像の位置精度を優先するか、あるいは画像品質を優先するかによって選択可能な４つのモードを設けることで、表面２０ａの画像位置情報を必要最低限にすることができる。そのため、位置情報を画像にする画像形成部１の負荷の低減、あるいはそれを制御する制御部の負荷の低減につながる。

また、（１）から（４）の４つのモードのいずれかを選択した際に、それに必要な画像を形成することにより、不必要な画像形成をすることがなくなるため、トナー消費を削減することができる。
また、端部線１２１と中心線１２２とが表面画像位置検知手段１０１によってのみ検知可能な特殊トナー像を用いることにより、例えば、その特殊トナー像が無色透明であれば、表面２０ａに画像形成された端部線１２１と中心線１２２は表面２０ａに影響を及ぼすことは無い。これによって、カット紙の両面印刷においても、上述の補正、即ち、先に画像形成が行われる表面２０ａの画像形成領域に対して、端部線１２１と中心線１２２の画像を形成し、表面２０ａに形成された画像を定着後、裏面２０ｂの画像形成前に表面画像位置検知手段１０１より表面の位置情報を検出し、制御部により、裏面２０ｂに形成される画像の用紙に対する端部補正とその画像の中心補正とを行い、その補正に合わせて裏面２０ｂの画像倍率補正を行うことができる。
なお、この場合は端部線１２１と中心線１２２を特殊トナーによってのみ画像が形成できるものとして、特殊トナー現像部１０２によって特殊トナー像を感光体６１に作像し、転写部５１で用紙２０に転写させるものとする。

また、特殊トナー像を特殊トナー消去部１０３によって、排紙時までに表面２０ａ上から消去することが可能となる。これによって特殊トナー像が無色透明である必要性は無くなり、また特殊トナー像が表面２０ａの画像品質等に影響を与ることが無くなる。
なお、特殊トナー消去部１０３は裏面２０ｂ画像形成後から排紙収納部４までの間であれば位置するのはどこでもよい。また、定着部５２などで代用することも可能である。
また、画像位置合わせ手段に用いる端部線１２１、中心線１２２のマーキングを、画像と同じトナー像か、あるいは画像位置検出手段によってのみ検出可能な特殊トナー像かを、オペレータが操作部によって操作可能とすることによって、普通のカット紙でも、あるいは印刷業界で行われているような印刷物の端部をまとめて裁断するような場合においても対応可能となる。
また、画像形成部を操作する操作部により、上記（１）から（４）の４つのモードの選択をオペレータによって操作可能としている。また、特殊トナーと画像と同じトナーのどちらを選択するかをオペレータによって操作可能としている。これらによってオペレータが必要とする画像を考慮して、操作部によって簡単に操作することができる。

本発明に係る画像形成装置の概略構成図である。 表面と裏面にマーキングを施した状態を示す図である。 表面画像位置検知手段で検知する状態を示す図である。 端部線の中心が中心線とずれた位置にある状態を示す図である。 端部線のみを用いた補正を示す図である。

符号の説明

１ 画像形成部
２ 給紙部
２０ 用紙
２０ａ 用紙の第一面
１２０ 端部線
１２１ 中心線
２１ 給紙トレイ
２３ レジストローラ
２４ 底板
２５ ピックアップローラ
２６ 給紙ローラ
３ 読み取り部
３１ コンタクトガラス
３２、３３ 走行体
３４ レンズ
３５ ＣＣＤ
４ 排紙収納部
７ 露光部
９ 反転両面部
５１ 転写部
５２ 定着部
５３ 排紙ローラ
６１ 感光体
６２ 帯電部
６３ 現像部
６４ クリーニング部
１００ 自動原稿搬送装置
１０１ 表面画像位置検知手段
１０２ 特殊トナー現像部
１０３ 特殊トナー消去部
１２１ 端部線
１２２ 中心線

Claims (8)

1. 搬送された用紙に画像を形成する画像形成部と、
   画像形成部によって片面に画像が形成された用紙を反転させ、再度画像形成部に用紙を搬送する反転両面部と、用紙上の画像を定着させる定着部とを有する画像形成装置において、
   先に画像形成が行われる表面の画像形成領域に対して、画像形成領域の端部を表す端部線と画像中心を表す中心線の画像を形成し、表面に形成された画像を定着後、裏面の画像形成前に、表面の端部線と中心線の位置を検出する検出手段により表面の位置情報を検出し、画像形成部を制御する制御部により、裏面に形成される画像の用紙に対する端部補正とその画像の中心補正とを行い、その補正に合わせて裏面の画像倍率補正を行う
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記端部補正と前記中心補正との両方を適用、または、どちらか一方を適用して補正を行うかが選択可能である
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２に記載の画像形成装置において、
   前記端部線または前記中心線に画像を形成する
   ことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、
   前記端部線と前記中心線が、検出手段によってのみ検出することが可能な特殊トナー像である
   ことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４に記載の画像形成装置において、
   前記特殊トナー像は、用紙排出時までに用紙表面上から消去されている
   ことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項４または５に記載の画像形成装置において、
   前記端部領域と前記中心領域が、特殊トナー像か画像と同じトナー像かを選択することが可能である
   ことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置において、
   画像形成部を操作する操作部を有し、この操作部により前記端部補正と前記中心補正との両方を適用、または、どちらか一方を適用して補正を行うかが選択可能である
   ことを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項７に記載の画像形成装置において、
   前記操作部により、前記端部領域と前記中心領域が、特殊トナー像か画像と同じトナー像かを選択することが可能である
   ことを特徴とする画像形成装置。

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