JP2007017665A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 記録紙の通紙位置のバラツキを検知し、感光体ドラム上への書き込みタイミングを補正して、記録紙上に安定した画像位置を確保可能な画像形成装置を提供すること。
【解決手段】 像担持体上のトナー像を転写する記録紙の有無を検知する紙検知センサと、前記記録紙を搬送する搬送経路とを有する画像形成装置において、前記紙検知センサは前記紙検知センサの検知面から通紙位置までの高さを検知し、前記紙検知センサからの検知信号により前記像担持体上への画像書き出し位置を決定することを特徴とする画像形成装置。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電子写真方式により像担持体上のトナー像を記録紙に転写する画像形成装置に関し、特に、前記記録紙と前記トナー像との位置誤差を補正する手段を有する画像形成装置に関する。

搬送経路に搬送される記録紙は、搬送経路に配置された紙検知センサによって検知される。当該紙検知センサが、ジャム検知や、記録紙の搬送に係わる駆動制御のために使用されている場合には問題はないが、前記像担持体上への画像書き出し位置を決定するために使用される場合、記録紙の種類によって紙コシが異なるので、記録紙の先端が前記紙検知センサの検知領域へ達する時間が異なり、画像書き出し開始時がばらつくことになる。この結果、記録紙に転写される画像位置に差が生じる。すなわち、搬送経路の上（または下）ガイド板側に紙検知センサが配置されている構成では、搬送ローラから搬出された記録紙の先端が上ガイド板側に沿って前記紙検知センサに達する場合と、下ガイド板側に沿って達する場合とで、紙検知センサの指向性により、微小なタイミングずれが検出されることになる。

従来、定着装置を通過した記録紙のカール量を検知する方法として、光透過型センサを記録紙が通過遮断する基準時間と、カールにより変化する遮断時間との比較でカール量を検知し、カール修正装置に送る技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−３２６７５４号公報

本発明は、紙検知センサで検知した記録紙の通紙位置のバラツキによる、像担持体上への画像書き出し位置の変化を修正するため、精度の高い紙検知により、記録紙上で安定した画像位置を確保可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

像担持体上のトナー像を転写する記録紙の有無を検知する紙検知センサと、前記記録紙を搬送する搬送経路とを有する画像形成装置において、前記紙検知センサは前記紙検知センサの検知面から通紙位置までの高さを検知し、前記紙検知センサからの検知信号により前記像担持体上への画像書き出し位置を決定することを特徴とする画像形成装置。

記録紙への画像転写位置精度が向上する。

以下本発明の実施の形態の画像形成装置について説明する。

図１は、画像形成装置の全体構成を示す説明図である。

図１において、画像形成装置は、両面原稿自動送り装置ＲＡＤＦおよび画像形成装置本体Ａからなっている。

両面原稿自動送り装置ＲＡＤＦは、画像形成装置本体Ａの上部にあり開閉可能となっている。原稿給紙台ａの原稿は、給紙ローラｂ、分離ローラｃ、レジストローラｄ、さらに搬送ドラムｅに搬送され、原稿が搬送される。

次に、画像形成装置本体Ａは、画像読み取り装置１、制御手段である制御部２、画像書き込み装置３、画像形成手段４、カセット給紙手段５、搬送手段６、定着装置７、排紙手段８、再搬送手段９等で構成されている。

画像読み取り装置１の光学系は、光源と第１ミラーを備える露光ユニット１４、第２ミラーと第３ミラーから成るＶミラーユニット１５、レンズ１６、ＣＣＤイメージセンサ１７により構成されている。両面原稿自動送り装置ＲＡＤＦによる原稿読み取りは、露光ユニット１４がスリット露光用ガラス１３の下方の初期位置に停止した位置において行われる。原稿台ガラス１１上の原稿の読み取りは、露光ユニット１４及びＶミラーユニット１５を移動させながら行われる。

画像読み取り装置１において読み取られた原稿画像の画像情報は画像処理手段を含む制御部２により画像処理が行われ、画像データとして信号化され、一旦メモリに格納される。画像書き込み手段３に含まれる図示しない半導体レーザからの出力光が、像担持体である感光体ドラム２１に照射され静電潜像を形成する。

画像形成手段４においては、像担持体である感光体ドラム２１に対し、帯電器２２により電荷（本実施の形態では負帯電）が付加される。一方、カセット給紙手段５から搬送され、搬送ローラ４９を介して転写前ローラ（レジストローラ）５０に挟持、搬送された記録紙Ｐは超音波センサである紙検知センサＳで検知され、この検知と同期して画像書き込み手段３からのレーザ光照射により静電潜像が形成され、現像装置２３により感光体ドラム上の静電潜像が顕像化されてトナー像（本実施の形態では負電荷）となる。当該トナー像は同期がとられた記録紙Ｐ上に転写器２９Ａにより転写される。トナー像が転写された記録紙Ｐは、分離器２９Ｂにより感光体ドラム２１から分離し、搬送手段６により搬送され、定着手段７により定着され、排紙手段８により装置外の排紙トレイ８１に排出される。なお、本発明に関係する前記紙検知センサについては後述する。一方、クリーニング手段であるクリーニング装置２６により転写残のトナーが除去される。また、両面コピーの場合は、第１面に画像形成された用紙Ｐは、搬送路切り替え板８２により再搬送手段９に送り込まれ、反転され、再び画像形成手段４において第２面に画像形成後、排紙手段８により装置外の排紙トレイ８１に排出される。反転排紙の場合は、搬送路切り替え板８２により通常の排紙通路から分岐した用紙Ｐは、反転排紙部８３においてスイッチバックして表裏反転された後、排紙手段８により装置外の排紙トレイ８１に排出される。

次に、本発明に係わる紙検知センサについて説明する。

図２は、紙検知センサの指向性による補正すべき検知位置誤差を示す図である。

図２において、センサ指向性の角度をθとすると、センサ表面から通紙（搬送）される記録紙の先端までの距離を超音波が往復する時間をｔ、超音波の速度をＶ_uとすると、その距離は（Ｖ_u×ｔ）／２となる。記録紙Ｐが紙検知センサＳの中心線まで達する距離ｄは（Ｖ_u×ｔ）Ｓｉｎθ／２となる。この関係により、異なった紙コシの記録紙の前記距離ｄを算出し、それぞれの距離ｄの差が位置検知誤差となる。

以下、具体的に搬送経路に通紙される記録紙について説明する。

図３は、図１における紙検知センサとその近傍を示す図である。

図４は、図１の矢印Ｙ方向から視た通紙状態を示す平面図である。

図３、図４において、５１は上ガイド板、５２は下ガイド板、Ｄは搬送経路の通紙幅である。紙検知センサＳ（以下、単にセンサともいう。）は、一体で発振と受信双方の素子を有する超音波センサであり、上ガイド板側に不図示の支持部材で固定され、検知領域Ｗに達した記録紙を検知する。

例えば、搬送ローラ４９（図１参照）を介して搬送された記録紙Ｐ１、Ｐ２は、転写前ローラ５０で紙先端部が揃えられて（曲り修正）、矢印Ｘ方向に挟持、搬送され、紙検知センサＳの検知領域Ｗに到達し、紙先端部が検知され、検知された信号は制御部２に伝達され、前記画像読み取り装置１において読み取られた原稿画像の画像情報に同期して、前記書き込み手段３が感光体ドラム２１上に、画像形成の走査（スキャン）を開始する。なお、制御部２には、距離算出等の演算プログラムが内蔵されている。

しかしながら、紙コシが異なるため、記録紙先端が上ガイド板５１側から検知領域Ｗに達した記録紙Ｐ１と、下ガイド板５２側から検知領域Ｗに達した記録紙Ｐ２とでは、搬送方向（矢印Ｘ方向）に対しｇ１（＝ｄ２−ｄ１）の検知位置の差が生じ、この差が記録紙Ｐ１と記録紙Ｐ２の感光体ドラム２１への画像書き込み開始時間の差となる。

本発明は、紙検知センサの発信から受信までの時間でセンサ表面から記録紙先端までの高さを各々の記録紙について検出し、センサ中心線からの各々の記録紙先端までの距離の差を補正値とし、これに対応して感光ドラム上への書き込みタイミングをとるので、記録紙の紙質（コシ）に影響されずに、紙検出精度を向上させることができ、感光体ドラム上の適正な位置に画像形成が可能となる。

図５は、紙検知領域に記録紙の有無による紙検知センサの発信、受信パルス状態を表す図である。

図５において、紙検知センサＳは発信周期Ｔの発信パルスを間欠発信する。記録紙Ｐが検知領域Ｗに達しないと、受信素子は周期Ｔ間では反射音を検知しない（紙無しの応答）。すなわち、本実施の形態では、超音波は記録紙の搬送速度の約１０００倍であるため、一瞬の発信パルス（０．０１ｍｓ）を出力した後、記録紙が無い場合は０，１ｍｓの間、受信時間を待ち、受信パルスが来ない場合は再度発信パルスを出力することになる。

記録紙Ｐが検知領域Ｗに達すると、ある時間後に発信パルスの記録紙先端からの反射音を受信パルスとして検知する（紙有りの応答）。

例えば、前記記録紙Ｐ１は間欠発信から時間ｔ０後に、前記記録紙Ｐ２は時間ｔ１後に反射音を検知する。すなわち、紙検知センサの指向性のために時間差（ｔ１−ｔ０）の間に検知位置の差ｇ１（検知遅れ）が生じることになる。また、記録紙の搬送されておらず、検知しない場合、通紙幅（上ガイド板と下ガイド板との距離Ｄ）を超音波が往復して検知されることになるから、音波の往復時間は、２×Ｄ／Ｖ_uが成り立つ。ここで、Ｄは搬送路の通紙幅 、Ｖ_uは超音波の速度を表す。

ただし、上記紙検知センサＳの検知機能を持たせるためには、２Ｄ／Ｖ_u＜発信周期Ｔ＜Δ／Ｖ_Pなる条件が必要である。ここで、Δは検知最小分解能（検知可能最小の検知長さ）を示す。何故ならば、発信周期Ｔは、超音波が、最大の距離となる通紙幅Ｄを往復する時間以内に次の間欠（発信）パルスを出力すると、前の反射波と干渉する場合がある。また、発信周期Ｔが、記録紙の前記検知位置の差を検知できる最小値（検知最小分解能）に対応する時間より長いと所望の精度が得られない場合が生じるからである。

以上から、紙検知センサ表面から各記録紙先端までの高さを検知して、センサの中心線から記録紙先端までの距離を算出し、各記録紙の検知誤差を出し、感光体ドラムへの書き込みをタイミングをとるので、正確な補正ができる。

画像形成装置の全体構成を示す説明図である。 センサ指向性による補正すべき検知位置誤差を示す図である。 図１における紙検知センサとその近傍を示す図である。 図１の矢印Ｙ方向から視た通紙状態を示す平面図である。 紙検知領域に記録紙の有無による紙検知センサの発信、受信パルス状態を表す図である。

符号の説明

１ 画像読み取り装置
２ 制御部
３ 画像書き込み手段
２１ 感光体ドラム
２３ 現像装置
２９Ａ 転写器
２９Ｂ 分離器
５０ 転写前ローラ
５１ 上ガイド板
５２ 下ガイド板
Ｄ 通紙幅
Ｓ 紙検知センサ
Ｗ 検知領域

Claims (5)

1. 像担持体上のトナー像を転写する記録紙の有無を検知する紙検知センサと、前記記録紙を搬送する搬送経路とを有する画像形成装置において、前記紙検知センサは前記紙検知センサの検知面から通紙位置までの高さを検知し、前記紙検知センサからの検知信号により前記像担持体上への画像書き出し位置を決定することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記紙検知センサは超音波センサであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記超音波センサは、一体で発振／受信双方の素子を備えていることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記超音波センサは間欠発信とし、発信から受信までの時間により前記検知面から前記通紙位置までの高さを検知し、前記超音波センサの中心線から前記記録紙の先端までの距離を補正することを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。
5. 前記超音波センサは、（搬送経路の通紙幅×２）／（超音波速度）以上で、（検知最小分解能）／（通紙速度）以下の時間内に間欠発振することを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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