JP2007119135A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 転写紙の種類毎にＬＥＤ光量（出力レベル）調整値を有することによって、この光量調整値で感光体ドラム書き込み位置を補正してＬＥＤ光量のバラツキが発生した場合でも主走査レジストの最適狙い値を達成させる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 給紙トレイ１１、１２、１３から作像部８へ転写紙を搬送する転写紙搬送経路１０に転写紙端部を検出するための検出手段２２として、転写紙幅方向に光電変換素子画素を並べて配置した光電変換手段２５と、転写紙を照明する照明手段２３を有し、さらに光電変換手段２５は複数の出力レベル調整値を有するようにした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、転写紙への画像書き込み位置を常に同じ位置にする機能を有する、デジタル複写機、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。

転写紙の両面に画像形成を行う機能を有する画像形成装置では、転写紙幅方向（以後、主走査方向と呼ぶ）の書き出し位置がずれた場合、表裏同じ位置に形成されるはずの縦線が表裏で重ならない問題がある。また、片面に画像形成を行う場合でも連続複写時に主走査方向の画像位置が合わないことも問題である。
この問題は主走査方向の書き出し位置（以後、主走査レジストと呼ぶ）がずれることが原因である。一般に、画像形成装置は機械毎に内部スキュー、給紙トレイセット位置に違いがある。
このため、従来では、工場出荷時に、機械的なレジスト調整によって１台毎に主走査レジストが狙いの位置になるような補正値を取得して、その補正値をプリント動作時に補正している。しかし、給紙トレイへの転写紙セット不良、機械内部スキュー等によりバラツキが発生する。
転写紙の主走査レジストのズレ量を検出するために、転写紙搬送経路に転写紙端部検出用にＣＣＤ、ＣＩＳ（コンタクトイメージセンサ）等を配置し、この位置での転写紙の主走査レジストのズレ量を検出し、転写紙への書き出し位置を調整することにより転写紙１枚単位で主走査レジスト補正を行う技術が考えられている。
図７は転写紙のエッジ検出範囲を示す概略図である。
かかる技術において、転写紙の端部（エッジ）を検出する範囲はシステムによって異なるが、例えば図７の斜線部のような範囲で検出動作が行われる。ＣＣＤを使用した縮小光学系はサイズが大きくなることから、一般的にかかる転写紙の端部（エッジ）検出にはＣＩＳが利用されることが多い。

しかしながら、この際のＣＩＳ出力信号レベルのバラツキ要因としては、ＬＥＤの光量初期バラツキ、光量短期変動、光量寿命、ＣＩＳ感度バラツキ等が考えられる。また、調整する転写紙の濃度バラツキによる影響も考えられる。
転写紙は常に同じ種類のものが使用されるわけではなく、白紙でも種類によって濃度が異なるためＣＩＳ出力レベルが異なる。また、色紙が転写紙として使用される場合もあり、ＬＥＤ光源の発光波長と色紙の分光反射率特性によってＣＩＳ出力レベルが異なる。例えば、ＬＥＤ光源の発光波長中心が５７０（ｎｍ）の黄緑光源の場合、緑紙に対して青、赤の転写紙のＣＩＳ出力レベルは低い値になる。
ＣＩＳを用いる検出装置において、ＣＩＳからのアナログ信号はコンパレータにより２値のデジタル信号に変換される。しかし、前述したように、ＣＩＳ出力信号レベルが小さいと、階調性低下によりノイズ等の影響を受け易くなる、あるいは、コンパレータのスレッシュホールド電圧に到達せずに誤動作することも考えられる。
図８はＣＩＳ出力レベルと画素位置の関係をグラフで示す図である。
上記とは別の問題として、また、ＬＥＤ光量を一定で、白紙と色紙の転写紙端部検出を行った場合、ＣＩＳの各画素出力レベルは、周囲の反射光の影響を受けるために転写紙端部のＣＩＳ出力レベル変化が図８のようななだらかな変化になる。
図８でコンパレータのＴＨ（スレッシュホールド）電圧は白紙の端部変化の中央電圧となっているため転写紙の端部を検出することは可能である。しかし、色紙のＣＩＳ出力レベルに対しては中央電圧となっていないため色紙端部の若干内側を端部として検出することになる。このように転写紙の種類によって検出する端部位置の誤差（ずれ）が発生することになる。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、転写紙の種類毎にＬＥＤ光量（出力レベル）調整値を有することによって、この光量調整値で感光体ドラム書き込み位置を補正してＬＥＤ光量のバラツキが発生した場合でも主走査レジストの最適狙い値を達成させる画像形成装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、給紙トレイから作像部へ転写紙を搬送する転写紙搬送経路に転写紙端部を検出するための検出手段として、転写紙幅方向に光電変換素子画素が並べて配置されていると共に、複数の出力レベル調整値を有する光電変換手段と、前記転写紙を照明する照明手段と、を備える画像形成装置を特徴とする。
また請求項２に記載の発明は、前記光電変換手段は、出力レベル調整値を給紙トレイ毎に個別に有する請求項１記載の画像形成装置を特徴とする。
また請求項３に記載の発明は、前記給紙トレイの選択に同期して前記光電変換手段の出力レベル調整値を切り換える請求項１または２記載の画像形成装置を特徴とする。
また請求項４に記載の発明は、前記給紙トレイの選択は操作部により選択される請求項１乃至３のいずれか１項記載の画像形成装置を特徴とする。
また請求項５に記載の発明は、前記光電変換手段の出力レベル調整値は前記操作部から任意に選択可能である請求項４記載の画像形成装置を特徴とする。
また請求項６に記載の発明は、前記光電変換手段の出力レベル調整値は、前記転写紙の光電変換レベルに対して２値化処理回路のスレッシュホールド電圧レベルが１／２の電圧レベルとなる値である請求項１記載の画像形成装置を特徴とする。

本発明によれば、転写紙に対する最適光量（出力レベル）を選択することよって、転写紙端部（エッジ）検出の誤動作を回避し、端部検出誤差を低減することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明を適用する画像形成装置の１例を示す概略図である。図１の画像形成装置Ａにおいて、自動原稿送り装置（以後ＡＤＦ）１には原稿台２が設けられる。
この原稿台２に画像面を上にして置かれた原稿束（図示せず）は、プリントキー（図示せず）が押下されると、一番下の原稿から給送ローラ３、給送ベルト４によってコンタクトガラス５上の所定の位置に給送される。
コンタクトガラス５上に給送された原稿は読み取り部６によって画像データを読み取られる。読み取り部６にて読み込まれた画像データは、書き込み部７からのレーザによって感光体８に書き込まれ、現像ユニット９を通過することによってトナー像が形成される。
搬送経路には図示してない転写紙Ｐが縦搬送ユニット１０によって感光体８に当接する位置まで搬送される。第１トレイ１１、第２トレイ１２、第３トレイ１３に積載された転写紙Ｐは、要求に応じて、各々第１給紙装置１４、第２給紙装置１５、第３給紙装置１６によって給紙される。
そして、転写紙Ｐは感光体８の回転と等速で搬送ベルト１７によって搬送されながら、これに感光体８上のトナー像が転写される。その後、転写された画像を定着ユニット１８にて定着させ、画像定着後の転写紙Ｐは排紙ユニット１９によって図示してない後処理装置のフィニシャに排出される。
転写紙Ｐの両面に作像する場合は、各給紙トレイ１１〜１３から給紙され、表面に作像された転写紙（図示せず）を排紙トレイ（図示せず）側に導かないで、搬送経路切り換えのための分岐爪２０を上側にセットすることで、いったん両面給紙搬送ユニット２１にストックする。
その後、両面給紙搬送ユニット２１にストックされた転写紙（図示せず）は再び感光体８に作像されたトナー画像を転写するために、両面給紙搬送ユニット２１から再給紙され、裏面に作像された転写紙を経路切り換えのための分岐爪２０を下側にセットし、排紙トレイに導く。両面給紙搬送ユニット２１はこのように転写紙の両面に画像を作成する場合に使用される。

図２は本発明において使用するコンタクトイメージセンサの構成を示す概略図である。図３は本発明による転写紙エッジ検出回路を含む制御装置を示すブロック回路図である。
図２及び図３において、コンタクトイメージセンサ（ＣＩＳ）２２は、概略、受光素子部２３、シフトレジスタ部２４、光源部（ＬＥＤ）２５から構成されている。ＬＥＤ２５の光量（出力レベル）は外部のＬＥＤ電流制御回路３２がＣＩＳ＿ＬＥＤ信号を駆動することによって調整される。
図３の制御装置を示すブロック回路図では、図２のＣＩＳ２２が使用されている。これに加えて、制御装置は、コンパレータ２６、転写紙エッジ検出回路２７、ＣＰＵ２８、ＣＩＳ制御回路２９、ＴＨ（スレッシュホールド）調整回路３０、転写紙書き出し位置制御回路３１、及びＬＥＤ電流制御回路３２を含んでいる。
ＬＥＤ電流制御回路３２は、ＬＥＤ駆動方式により内部回路構成が変わる。パルス点灯駆動方式では、ＣＩＳ制御回路２９からのＬＥＤ＿ＰＷＭ信号は任意周期のパルス信号が供給され、トランジスタ（図示せず）をスイッチング動作させることによりＣＩＳ＿ＬＥＤ信号を駆動する。光量（出力レベル）調整はパルス信号のデューティを変化させることで可能となる。
図４は定電流点灯におけるＣＩＳ＿ＬＥＤ信号の駆動回路図である。定電流点灯では、例えば、図４のような回路により、ＣＩＳ＿ＬＥＤ信号はＤＣで駆動される。この回路では、パルス信号であるＬＥＤ＿ＰＷＭ信号を積分回路によりＤＣに変換しているので、光量調整はこのパルス信号のデューティを変化させることで可能となる。
図３において、ＣＩＳ２２からのアナログ信号はコンパレータ２６により２値のデジタル信号に変換される。この変換過程において、ＣＩＳ出力信号レベルが小さいと階調性低下によりノイズ等の影響を受け易くなるため、特定転写紙を読み込んだ場合のＣＩＳ出力信号レベルが或る一定のレベルになるようにＬＥＤ２５（図２）の光量調整が行われる。
ＣＩＳ出力レベルは光量以外に１ラインの蓄積時間＝ＣＩＳ＿ＳＨ周期に依存する。光量（出力レベル）調整値としては、ＬＥＤ光量設定値と前記１ラインの蓄積時間設定値が考えられる。

さらに、図３に従って転写紙エッジ検出回路２７を説明する。ＣＩＳ制御回路２９はＣＰＵ２８により制御される。ＣＩＳ制御回路２９は、ＣＩＳ２２へシステムクロックのＣＩＳ＿ＣＬＫ、及び電荷蓄積時間を決めるＣＩＳ＿ＳＨを供給する。
転写紙エッジ検出回路２７へもＣＩＳ制御回路２９からＣＩＳ＿ＣＬＫ、ＣＩＳ＿ＳＨを供給する。ＣＩＳ＿ＣＬＫは転写紙エッジ検出回路２７のシステムクロック、及びＣＩＳデータラッチクロックに、そしてＣＩＳ＿ＳＨは内部カウンタのリセットに使用される。
ＣＩＳ制御回路２９はＴＨ調整回路３０へＰＷＭ制御信号を供給する。ＴＨ調整回路３０は内部に積分回路を有し、ＰＷＭ制御信号からＤＣ電圧を生成し、コンパレータ２６に比較基準電圧を供給する。
これにより、ＰＷＭ制御信号のデューティを変更することで比較基準電圧を調整することが可能となる。また、ＣＩＳ制御回路２９はＬＥＤ電流制御回路３２にＬＥＤ＿ＰＷＭを供給する。
ＬＥＤ電流制御回路３２のＬＥＤ駆動方式がパルス点灯の場合では、ＣＩＳ制御回路２９からのＬＥＤ＿ＰＷＭ信号は任意周期のパルス信号が供給され、トランジスタをスイッチング動作させることによりＣＩＳ＿ＬＥＤ信号を駆動する。ＬＥＤ＿ＰＷＭ信号のデューティによりＣＩＳ２２のＬＥＤ光量調整が可能である。
ＣＰＵ２８は、給紙トレイ（図１の１１、１２、１３）の選択結果から、ＬＥＤ＿ＰＷＭ信号のデューティを切り換え、これによって給紙トレイ毎のＣＩＳ出力レベルの調整が行われる。ＣＩＳ２２からのアナログ信号はコンパレータ２６により２値のデジタル信号に変換される。
転写紙エッジ検出回路２７は、２値化されたデジタル信号から転写紙エッジを示すゲート信号を生成する。ＣＰＵ２８はこのゲート信号位置と基準位置の差分をカウント値として生成する。
前記カウント値を転写紙書き出し位置制御回路３１に設定することにより、転写紙書き出し位置制御回路３１は転写紙への画像書き出し位置を補正することが可能となる。

図５は転写紙エッジ検出回路の動作を示すタイミングチャートである。ここで、転写紙エッジ検出回路２７の動作を図５に従い説明する。図５はゴミ除去としてｃｉｓ＿ｄｉｎ（２値化されたＣＩＳ画像データで転写紙があると″Ｈ″出力となる）が４画素連続して″Ｈ″レベルとなった場合に転写紙のエッジと認識して、Ｐ＿ＥＤＧＥ信号を″Ｌ″レベルとする（本実施の形態では″Ｌ″レベルを転写紙検出時の出力レベルとしている）。
図５では、３画素連続ではＰ＿ＥＤＧＥ＝″Ｌ″レベルとならず、４画素連続でＰ＿ＥＤＧＥ＝″Ｌ″レベルとなることを現している。Ｐ＿ＥＤＧＥ信号はＣＩＳ＿ＳＨ＝″Ｈ″レベルでリセットされる。
ＣＩＳ＿ＳＨからＰ＿ＥＤＧＥ＝″Ｌ″レベルとなるまでの基準の画素数はシステム調整時に予め決められた値が、図示しないメモリに格納されている。この基準の画素数に対して転写紙１枚単位にＣＩＳ＿ＳＨからＰ＿ＥＤＧＥ＝″Ｌ″レベルまでの画素数をＣＰＵ２８が検出し、基準画素数に対する差分を算出する。
また、ＣＰＵ２８ではノイズ除去の目的で複数ライン分のＣＩＳ＿ＳＨからＰ＿ＥＤＧＥ＝″Ｌ″レベルまでの画素数の平均値を算出し、最終的な転写紙エッジ部を算出する。
画像読み取り部（図１）からの複写原稿サイズ情報コードをＣＰＵ２８で検出し、給紙トレイ（図１）毎にＬＥＤ＿ＰＷＭ信号のデューティを切り換える。これによって、給紙トレイ選択に同期して光電変換手段２５（図２）の出力レベル調整値を切り換える。また、給紙トレイの選択は図示しない操作部で行うこともできる。
図示しない操作部からの光量調整値選択情報コードをＣＰＵ２８で検出し、ＬＥＤ＿ＰＷＭ信号のデューティを切り換えることで、操作部から任意に光電変換手段の出力レベルの調整値を選択可能にする。
光電変換手段２５の出力レベル調整値は転写紙の光電変換レベルに対して、後段の２値化処理回路のスレッシュホールド電圧レベルが１／２の電圧レベルになるような値である。

図６は光量調整時を説明するフローチャートである。光量調整手順を図６に基づき説明する。光量調整の完了の判断としては、１ライン中でＰ＿ＥＤＧＥが狙いの画素数分″Ｌ″となっているかを検出し（Ｐ＿ＥＤＧＥ＝″Ｌ″レベルは転写紙有りを検出した時のレベル）、ＣＩＳ出力レベルを低下させて行く。
１画素でもＰ＿ＥＤＧＥ＝″Ｈ″レベルとなった場合、画像ピークレベルがコンパレータ２６（図３）のスレッシュ電圧近辺であると判断し、現状のα倍の出力となるようにＣＩＳ出力を調整し、調整完了とする。
転写紙以外の背景のＣＩＳ出力レベルがほとんど０Ｖのシステムでは前記係数αの値を２にすることで転写紙を検出している場合のＣＩＳ出力レベルに対してコンパレータ２６のＴＨ電圧レベルを１／２とすることができる。転写紙以外の背景のＣＩＳ出力レベルによって係数αは変更する必要がある。

以下、フローに従い説明する。電源オン後、光量調整モードが設定されると転写紙がＣＩＳまで搬送され停止する。この状態で、図１のＣＩＳ２２のＬＥＤ２５を点灯させ、電流設定値Ａ＝ｍａｘを設定する（Ｓ１）。
この状態でＰ＿ＥＤＧＥ信号の″Ｌ″幅が予め決められた画素数以上であるか（Ｐ＿ＥＤＧＥ全画素″Ｌ″か？）を判断する（Ｓ２）。
予め決められた画素数以上の場合、ステップＳ３において電流設定値Ａ＝Ｄｏｗｎに光量を下げる側の設定が行われる。
ここで、光量を下げる量はシステム設計時にＣＩＳ特性評価から決められるものとする。
次に、ステップＳ４において、Ｐ＿ＥＤＧＥ全画素″Ｈ″かどうかの判別を行い、上記ステップＳ２のＰ＿ＥＤＧＥ全画素″Ｌ″かどうかの判別時の画素数と比較して１画素でも″Ｈ″レベルになる画素がないかを検出する。
″Ｈ″レベルになる画素が無い場合は、ステップＳ３に戻り、電流設定値Ａ＝Ｄｏｗｎによりさらに光量を下げ、上記動作を繰り返し、ステップＳ４において、Ｐ＿ＥＤＧＥ全画素″Ｈ″か？でステップＳ２のＰ＿ＥＤＧＥ全画素”Ｌ”か？の画素数と比較して１画素でも″Ｈ″レベルになる画素が現れるまで繰り返す。
ステップＳ２のＰ＿ＥＤＧＥ全画素″Ｈ″か？で″Ｈ″レベル画素が発生した場合、電流設定値Ａ＝Ａ×α（Ｓ５）で現状の電流設定値に対してα倍の電流を設定する。このα倍がコンパレータ２６（図３）のスレッシュ電圧に対する上側電圧マージンとなる。
次に、Ａ×αがｍａｘ電流を越えるかどうかを判断し（Ｓ６）、ｍａｘ電流を越えない場合はこの時点で光量調整は終了となる。ステップＳ２のＰ＿ＥＤＧＥ全画素″Ｌ″か？で規定画素数″Ｌ″レベルでなかった場合とステップＳ６の前記Ａ×αがｍａｘ電流を越えるかの判断でｍａｘ電流を越えてしまう場合は、ステップＳ７において共に光量調整Ｅｒｒｏｒとなる。

上記では転写紙搬送経路１０（図１）に配置されたＣＩＳ２２（光電変換手段２５及び照明手段２３）で搬送されてくる転写紙の光量から光電変換手段の出力レベル調整値を算出し、転写紙に応じて出力レベル調整値を決定することに関連して説明した。
図１に示したように、画像形成装置Ａは複数の給紙トレイを有し、トレイ毎に異なるサイズ、紙種の転写紙を分けているのが一般的である。本発明は、また、画像読み取り部（図１）からの複写原稿サイズ情報コードをＣＰＵ２８で検出し、給紙トレイ（図１）毎にＬＥＤ＿ＰＷＭ信号のデューティを切り換える。
これによって、給紙トレイ選択に同期して光電変換手段の出力レベル調整値を切り換える。また、給紙トレイの選択は図示しない操作部で行うこともできる。給紙トレイ毎に光量調整値を有することで端部検出誤差の無い転写紙端部検出が可能となる。
図示しない操作部からの光量調整値選択情報コードをＣＰＵ２８で検出し、ＬＥＤ＿ＰＷＭ信号のデューティを切り換えることで、操作部から任意に光電変換手段の出力レベルの調整値を選択可能にする。これにより、ユーザの使い勝手を向上することが可能となる。
光電変換手段の出力レベル調整値は転写紙の光電変換レベルに対して、後段の２値化処理回路のスレッシュホールド電圧レベルが１／２の電圧レベルになるような値である。これにより、転写紙端部検出誤差を低減することが可能となる。

本発明を適用する画像形成装置の一例を示す概略図。 本発明において使用するコンタクトイメージセンサの構成を示す概略図。 本発明による転写紙エッジ検出回路を含む制御装置を示すブロック回路図。 定電流点灯におけるＣＩＳ＿ＬＥＤ信号の駆動回路図。 転写紙エッジ検出回路の動作を示すタイミングチャート。 光量調整時を説明するフローチャート。 転写紙のエッジ検出範囲を示す概略図。 ＣＩＳ出力レベルと画素位置の関係をグラフで示す図。

符号の説明

Ａ 画像形成装置、８ 作像部（感光体）、１０ 転写紙搬送経路、１１ 給紙トレイ、１２ 給紙トレイ、１３ 給紙トレイ、２２ ＣＩＳ（転写紙読み取り手段、検出手段）、２３ 照明手段（受光素子部）、２５ 光電変換手段（ＬＥＤ）、２６ コンパレータ、２７ 転写紙エッジ検出回路、２８ ＣＰＵ、２９ ＣＩＳ制御回路、３０ ＴＨ（スレッシュホールド）調整回路、３１ 転写手段書き出し位置制御回路、３２ ＬＥＤ電流制御回路

Claims (6)

1. 給紙トレイから作像部へ転写紙を搬送する転写紙搬送経路に転写紙端部を検出するための検出手段として、転写紙幅方向に光電変換素子画素が並べて配置されていると共に、複数の出力レベル調整値を有する光電変換手段と、前記転写紙を照明する照明手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記光電変換手段は、出力レベル調整値を給紙トレイ毎に個別に有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記給紙トレイの選択に同期して前記光電変換手段の出力レベル調整値を切り換えることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 前記給紙トレイの選択は操作部により選択されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の画像形成装置。
5. 前記光電変換手段の出力レベル調整値は前記操作部から任意に選択可能であることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. 前記光電変換手段の出力レベル調整値は、前記転写紙の光電変換レベルに対して２値化処理回路のスレッシュホールド電圧レベルが１／２の電圧レベルとなる値であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
   

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