JP2008064840A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】両面画像の位置を合わせるための基準マークとしてトンボマークを用いる場合、トンボマークを検出するには高解像度で、且つ、高速読み取り可能なラインセンサが必要であり、装置の製造コストが増加してしまう。
【解決手段】基準マークＡ１１は、直線Ａ１２１と直線Ａ１２２とにより構成されており、記録材搬送方向Ｋと平行である中心線Ｄに対して対称となるＶ字形状を有している。すなわち、第１の直線としての直線Ａ１２１は中心線Ｄに対して角度αを有し、また、第２の直線としての直線Ａ１２２は中心線Ｄに対して角度β（＝−α）を有しており、これら直線Ａ１２１と直線Ａ１２２は中心線Ｄ上の交点Ｃで交差している。
【選択図】図３

Description

本発明は、記録材の表裏に形成される画像の位置合わせを行う画像形成装置に関する。

近年、ＰＯＤ（Ｐｒｉｎｔ Ｏｎ Ｄｅｍａｎｄ）、ＢＯＤ（Ｂｏｏｋ Ｏｎ Ｄｅｍａｎｄ）と呼ばれる印刷方法が普及してきている。ＰＯＤ、ＢＯＤとは、例えば、雑誌の掲載記事や小説等の電子化された出版物データをデータベース等で管理し、利用者の要望に応じて必要部数だけデジタル画像形成装置により印刷・製本し、提供するものである。この印刷方法によれば、従来の印刷機による印刷方法と比較して、製版・刷版工程を必要としないため小ロットの印刷でコストダウンを実現することができ、また納期を短縮することも可能となる。

こういった分野においては、画像形成を終えて排出された記録材を製本したり綴じたりする需要が非常に多いため、基本的に、記録材の両面に画像形成が可能な画像形成装置を必要とする。

画像形成装置で記録材の両面に画像を形成する工程は、例えばトナーにより画像を形成するものとして、まず、像担持体上にトナー像を形成して当該トナー像を記録材に転写し、当該トナー像を熱定着することにより記録材の表面に画像を形成する。そして、表面に画像が形成された記録材を反転搬送経路に搬送して記録材の表裏を反転させ、再度、上記の画像形成工程を記録材の裏面に対して行うことにより、記録材の両面に画像を形成する。

このような工程では、表面に画像が形成された記録材を反転搬送経路で搬送中に、記録材の位置が基準位置から搬送方向に対して直交する方向にずれてしまい、基準位置からずれたまま記録材の裏面に画像が形成されることで、記録材の表裏に形成される画像の位置ずれが生じる。また、表面に転写されたトナー像を熱定着する際、熱により記録材の水分が蒸発して記録材自体が膨張・収縮するため、これにより記録材の表裏に形成される画像の位置が記録材の搬送方向や搬送方向に対して直交する方向にずれてしまう。

記録材の表裏画像の位置がずれると、画像によっては余白が残ってしまったり、断裁後に画像が欠けてしまったりするなどの問題が生じる。特に、上述したＰＯＤ／ＢＯＤの分野においては、この表裏画像の位置ずれは大きな問題となるため、これまで以上に確実な位置合わせ性能が要求されている。

この要求に対して、例えば、表裏画像の位置合わせのための基準マークとして断裁用のマークであるトンボマークを用いる技術が提供されている（特許文献１参照）。この特許文献１に示された表裏画像の位置合わせ方法を、図１０を用いて説明する。

図１０に示すように、まず、記録材Ｓの表面に原稿画像を形成するとともに、４隅にトンボマークＭ１〜Ｍ４を形成する。次に、記録材Ｓの裏面に画像を形成する際、記録材Ｓの搬送方向の先端側に形成されたトンボマークＭ１（またはＭ２）をラインセンサ（図示せず）で検出し、このトンボマークＭ１（Ｍ２）から画像書き出し基準Ｍ５までの距離Ｌ３を演算する。また、トンボマークＭ１（Ｍ２）から記録材Ｓの先端までの距離Ｌ４を演算する。そして、この距離Ｌ３、距離Ｌ４に基づいて裏面画像の書き出し開始位置及び裏面画像の書き出し開始タイミングを制御することにより、記録材Ｓの裏面に形成される画像の位置を表面に形成された画像の位置と合わせる。
特開２００３−１５６９７４号公報

しかしながら、上述したようなトンボマークを検出するには、高解像度で、且つ、高速読み取り可能なラインセンサを用いる必要があり、例えば、安価なＣＩＳ（Ｃｏｎｔａｃｔ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）方式を用いた、読み取り画像がぼけやすく、読み取り速度の遅いラインセンサではトンボマークを高精度に検出できない。すなわち、トンボマークは記録材の搬送方向に延びる直線と搬送方向に対して直交する方向に延びる直線とを交差させて形成されるが、搬送方向に延びる直線を低解像度のセンサで読み取ると、読み取り誤差が大きくなってしまい高精度に検出することができない。また、複写速度の高速化にともない記録材の搬送速度も高速化しており、低速読み取りのセンサでは、搬送方向に対して直交する方向に延びる直線が当該センサの読み取り周期に合致しない可能性が高くなり、検出が困難となる。

したがって、特許文献１においては、位置合わせの基準マークであるトンボマークを高精度に検出するためには、高解像度で高速読み取りが可能である高価なセンサを用いなければならず、結果として、装置の製造コストが増加してしまうという問題があった。

そこで、本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであって、低解像度で低速読み取りのセンサを用いた場合であっても、高精度で、確実に基準マークを検出し、表裏画像の位置を正確に合わせることができる画像形成装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため本発明の画像形成装置は、原稿画像及び基準マークを記録材の第１面に形成する画像形成部と、該画像形成部により前記記録材の第１面に形成された基準マークを検出する検出部と、該検出部により検出された基準マークの位置を演算する演算部と、該演算部により演算された前記基準マークの位置に基づいて、前記記録材の第２面に形成される原稿画像の位置が前記第１面に形成された原稿画像の位置に合わさるように補正する位置補正手段と、を有する画像形成装置であって、前記基準マークは、少なくとも、記録材の搬送方向に対して所定の角度αを備える第１の直線（但し、前記搬送方向に直交する方向は除く）と、前記搬送方向に対して前記角度αとは異なる角度βを備える第２の直線（但し、前記搬送方向に直交する方向は除く）と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、低解像度で低速読み取りであるセンサを用いた場合であっても、基準マークを高精度で確実に検出することが可能となる。したがって、装置の製造コストを低減しつつも、記録材の表裏画像を正確に位置合わせできる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、本実施の形態の説明における記載により、本発明の技術的範囲が限定されることはない。

図１は本発明に係る画像形成装置の搬送経路を模式的に表す模式図、図２は図１の画像形成装置における制御系のブロック図、図３は図１の画像形成装置の動作を説明するための説明図である。

図１に示すように、本発明に係る画像形成装置は、記録材Ｐにトナー画像を形成する画像形成装置であって、搬送部１０、補正部２０、画像形成部３０、二次転写部４０、定着部５０、反転部６０、及び排紙部７０を備えている。そして、これら各部を、図２に示す制御部１１０が制御している。また、図２における実線は情報の流れを表しており、点線は制御系を表している。

まず、本実施の形態に係る各部の構成を図１、図２及び図３を参照して順次説明する。なお、以下の説明で各部を主語にして説明することが多いが、実効的に各部の動作を指示し実行させて管理しているのは、制御部１１０である。

図１において、搬送部１０は、記録材Ｐの表面に画像を形成する場合、給紙トレイ（不図示）から記録材Ｐを受けて給紙経路１３に送り、その後、ループローラ１１及び給紙ローラ１２により記録材Ｐを補正部２０に送る。また、搬送部１０は、記録材Ｐの裏面に画像を形成する場合、反転部６０から記録材Ｐを受けて反転搬送経路１４に送り、ループローラ１１及び給紙ローラ１２により記録材Ｐを再度、補正部２０に送る。ここで、記録材Ｐの表面とは、最初に画像が転写される記録材Ｐの第１面を指し、記録材Ｐの裏面とは、画像が転写された表面に対して反対側である記録材Ｐの第２面を指す。

補正部２０は、レジストローラ２１、記録材基準マーク検出センサ２２、第１の先端検出センサ２３Ａ及び第２の先端検出センサ２３Ｂで構成されている。レジストローラ２１は、記録材Ｐを挟持し、搬送可能なローラ対で構成されており、図３（Ｃ）に示すように、記録材搬送方向Ｋに直交する方向（記録材Ｐの幅方向Ｊ）に配置されている。また、レジストローラ２１は、記録材Ｐを挟持したままモータＭにより幅方向Ｊにシフト可能であり、これにより記録材Ｐの幅方向Ｊにおける位置を補正する。すなわち、本実施の形態においては、レジストローラ２１とモータＭが本発明の位置補正手段に相当する。

検出部としての記録材基準マーク検出センサ２２は、搬送方向Ｋに対してレジストローラ２１よりも下流側で、記録材搬送経路の下方に配置されている。この記録材基準マーク検出センサ２２は、図３（Ｃ）に示すように、幅方向Ｊに長さ方向を有し、長さ方向に光学的センサが複数配列されたＣＩＳ（Ｃｏｎｔａｃｔ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）方式のラインセンサであり、記録材Ｐの表面に形成された基準マークＡ１１をライン毎に検出するように構成されている。また、装置に設定された基準位置（例えば、図３（Ｃ）のセンター）から各センサまでの距離が予め記憶されている。したがって、何れかのセンサが基準マークＡ１１を検出すると、検出したセンサの位置を基に、演算部８０が基準マークＡ１１から基準位置（センター）までの距離として位置Ｘを演算することができる。なお、後述するように、基準マークＡ１１（Ａ１２）とは、トンボマークとは別に形成された表裏画像の位置合わせのための基準となるマークであり、２本の直線から構成されるＶ字形状を有する。

図１に戻り、第１の先端検出センサ２３Ａ及び第２の先端検出センサ２３Ｂは、搬送方向Ｋに対して記録材基準マーク検出センサ２２よりも下流側にそれぞれ配置されており、レジストローラ２１に狭持された記録材Ｐの先端を検出する。

補正部２０は、搬送部１０から記録材Ｐを受けると、記録材Ｐの先端の辺をレジストローラ２１に一時的に突き当てて一旦停止させることで、記録材Ｐにループ（たわみ）を形成させ、記録材Ｐの搬送方向に対する記録材Ｐの斜行や曲がりを矯正する。この矯正は、記録材Ｐの表面及び裏面に画像を形成する場合の何れに対しても行う。

さらに、レジストローラ２１は、裏面を上にした（表面に画像の形成された）記録材Ｐを受けると、基準マークＡ１１から基準位置までの距離に基づいて記録材Ｐを幅方向Ｊにシフトさせることで、記録材Ｐの幅方向Ｊの位置を補正する。つまり、記録材Ｐが反転している場合には、レジストローラ２１で搬送方向Ｋに記録材Ｐの先端部分を送り出し、第１の先端検出センサ２３Ａで記録材Ｐの先端部の所定位置への到達を検出し、所定位置に到達後、記録材Ｐの搬送を一時停止し、レジストローラ２１で記録材Ｐの幅方向Ｊの位置を補正する。

画像形成部３０は、トナー画像形成部３１、中間転写体基準マーク検出センサ３２及び中間転写体としての中間転写ベルト３３により構成されている。像担持体である中間転写ベルト３３は、無端状のベルトからなり、図１において、移動方向Ｒに沿って移動可能なように複数のローラにより張架されている。

トナー画像形成部３１は、イエロートナー像、マゼンダトナー像、シアントナー像及びブラックトナー像を形成可能であり、図１に示すように、少なくとも像担持体としての感光体、トナーを収納する現像器、一次転写のための一次転写部を含んで構成されている。トナー画像形成部３１は、記録材Ｐの表面に画像を形成する場合は、感光体上に原稿画像Ｑ１、トンボマークＭ１１〜Ｍ１４、基準マークＡ１１をトナー像として形成し、また、記録材Ｐの裏面に画像を形成する場合は、感光体上に原稿画像Ｑ２、トンボマークＭ２１〜Ｍ２４、基準マークＡ１２をトナー像として形成する。そして、これらトナー像を一次転写部を介して中間転写ベルト３３上に転写し、中間転写ベルト３３により原稿画像Ｑ１（Ｑ２）、トンボマークＭ１１〜Ｍ１４（Ｍ２１〜Ｍ２４）、基準マークＡ１１（Ａ１２）を二次転写部４０に送る。

中間転写体基準マーク検出センサ３２は、移動方向Ｒにおいてトナー画像形成部３１の下流側で、二次転写部４０の上流側に配置されている。この中間転写体基準マーク検出センサ３２は、図３（Ｂ）に示すように、幅方向Ｊに長さ方向を有し、長さ方向に光学的センサが複数配列されたＣＩＳ方式のラインセンサであり、中間転写ベルト３３上に形成された裏面用の基準マークＡ１２をライン毎に検出するように構成されている。また、装置に設定された基準位置（例えば、図３（Ｂ）のセンター）から各センサまでの距離が予め記憶されている。したがって、何れかのセンサが基準マークＡ１２を検出すると、検出したセンサの位置を基に、演算部８０が基準マークＡ１２から基準位置までの距離として位置Ｙを演算することができる。なお、中間転写ベルト３３が表面画像を搬送している場合に、当該中間転写ベルト３３に形成された基準マークＡ１１を検出する必要はない。

ここで、記録材基準マーク検出センサ２２及び中間転写体基準マーク検出センサ３２は、転写部４０の近くに配置されるのが好ましい。つまり、詳細は後述するが、記録材基準マーク検出センサ２２及び中間転写体基準マーク検出センサ３２の検出結果に基づいて、記録材Ｐの幅方向Ｊの位置が補正されるので、検出されたときから実際に転写されるまでの距離及び時間は短い方が良いからである。

なお、画像形成部３０が本発明における画像形成部に相当する。この点、本実施の形態では、画像形成部３０により原稿画像Ｑ１（Ｑ２）、基準マークＡ１１（Ａ１２）及びトンボマークＭ１１〜Ｍ１４（Ｍ２１〜Ｍ２４）を同時に形成しているが、複数の画像形成部を備え、原稿画像Ｑ１（Ｑ２）、基準マークＡ１１（Ａ１２）及びトンボマークＭ１１〜Ｍ１４（Ｍ２１〜Ｍ２４）をそれぞれ別々に形成するように構成しても構わない。

二次転写部４０は、中間転写ベルト３３により運ばれてきたトナー像を補正部２０から送られてきた記録材Ｐへ、二次転写ローラ４１を使用して二次転写し、その後、定着部５０へ記録材Ｐを送る。

定着部５０は、二次転写部４０から受けた記録材Ｐ上に形成された画像を熱定着させた後、排出部７０に送る。

排紙部７０は、定着部５０から記録材Ｐを受けて、裏面の画像形成が必要な場合には反転部６０に送り、裏面の画像形成が不要な場合には記録材Ｐを排紙する。

反転部６０は排紙部７０から受けた記録材Ｐを反転ローラ６１を使用して表裏を反転させた後、搬送部１０の反転搬送経路１４に送り出す。反転部６０は主として反転ローラ６１と前後の搬送経路で構成され、定着部５０から表面に画像が形成された記録材Ｐを受けた後に、反転ローラ６１を反転させて、反転搬送経路１４へ送る。このとき反転された記録材Ｐは、裏面を上にしてレジストローラ２１へ送られる。

図２に示す演算部８０は、記録材基準マーク検出センサ２２及び中間転写体基準マーク検出センサ３２からの検出位置を受けて、次の様にして位置補正量を求めて補正部２０へ送る。
〔幅方向への補正の詳細〕
ここで、レジストローラ２１による記録材Ｐの幅方向Ｊにおける位置の補正動作について詳細に説明する。図３において、図３（Ａ）は、既に原稿画像Ｑ１、トンボマークＭ１１〜Ｍ１４、基準マークＡ１１が形成された記録材Ｐの表面を表す。図３（Ｂ）は、記録材Ｐの裏面に形成する原稿画像Ｑ２、トンボマークＭ２１〜Ｍ２４、基準マークＡ１２が転写された中間転写ベルト３３を表す。図３（Ｃ）は、表面に画像が転写された図３（Ａ）の記録材Ｐが反転部６０で反転された後、搬送部１０で補正部２０まで送られ、これから二次転写部４０で裏面に転写されようとする状態の記録材Ｐの裏面を表している。

ここで、本実施の形態の画像形成装置は、基準位置として搬送経路における幅方向Ｊの中心線であるセンターの位置（但し、ここでいう中心線とは、機械の誤差を含んで算出されたものである。）を記憶しており、基準マークＡ１１、Ａ１２の位置は、上記センターを基準位置として演算することとする。なお、装置構成に応じて、例えば、センター以外の搬送経路上端などを基準位置として基準マークの位置Ａ１１、Ａ１２を演算することも可能である。

まず、トナー画像形成部３１が中間転写ベルト３３上に表面の原稿画像Ｑ１、トンボマークＭ１１〜Ｍ１４、基準マークＡ１１を転写し、中間転写ベルト３３が二次転写部４０方向に送られる。そして、二次転写部４０は、中間転写ベルト３３により運ばれてきたトナー像を記録材Ｐへ二次転写する（図３（Ａ）参照）。その後、記録材Ｐは、定着部５０、反転部６０を介して搬送され、図３（Ｃ）の状態で一時停止となる。このとき、記録材基準マーク検出センサ２２は、記録材Ｐの表面に形成された基準マークＡ１１の位置Ｘを検出する。

次に、図３（Ｂ）に示すように、トナー画像形成部３１が中間転写ベルト３３上に裏面の原稿画像Ｑ２、トンボマークＭ２１〜Ｍ２４、基準マークＡ１２を転写し、その中間転写ベルト３３が二次転写部４０方向に送られる。このとき、中間転写体基準マーク検出センサ３２は、中間転写体ベルト３３上の基準マークＡ１２の位置Ｙを検出する。

そして、演算部８０が、基準マークＡ１１の位置Ｘと基準マークＡ１２の位置Ｙから、記録材Ｐの幅方向Ｊの位置補正量ΔＺ＝Ｘ−Ｙを演算する。

この位置補正量ΔＺに基づいてモータＭを稼動させ、レジストローラ２１を幅方向Ｊに動かすことにより記録材Ｐを幅方向Ｊにシフトさせ、記録材Ｐの幅方向Ｊの位置を補正する。このとき記録材Ｐが搬送方向Ｋに長いサイズのものであるときは、給紙ローラ１２（図１）を解除してから記録材Ｐのシフトを行う。

次に、記録材Ｐの搬送の一時停止を解除して、レジストローラ２１で搬送方向Ｋに記録材Ｐを再度送り出し、第２の先端検出センサ２３Ｂが、記録材Ｐの先端部が所定の位置へ到達したか否かを検出する。ここで、記録材Ｐはそれまで加速搬送されているため、中間転写ベルト３３に比べ速い速度で送られている。そこで、搬送方向Ｋにおいて、記録材Ｐの表面に形成される画像の位置と裏面に形成される画像の位置とを合わせるため、記録材Ｐの搬送速度を調整する必要がある。レジストローラ２１は、記録材Ｐの搬送速度を遅らせることで送り出しのタイミングを調整し、二次転写部４０での搬送方向Ｋにおける表裏画像の転写位置を合わせる。

なお、本実施形態では表裏の画像形成のための最良の形態を考え、レジストローラ２１でループを形成し斜行や曲がりを矯正しているが、矯正しない構成を採ることも可能である。
［基準マークの位置の演算方法］
次に、図４〜図７を参照しつつ、演算部８０による基準マークＡ１１の位置Ｘの演算方法を説明する。図４は、記録材基準マーク検出センサ２２で基準マークＡ１１を検出して得られる検出データを示す図であり、図５は、検出データの一部である重心演算エリアを示す図であり、図６は、基準マークＡ１１の位置Ｘを演算するための説明図であり、図７は、基準マークＡ１１の位置Ｘを演算するときの演算部８０のフローチャートである。なお、中間転写ベルト３３上に転写された基準マークＡ１２の位置Ｙの演算方法は、基準マークＡ１１の位置Ｘの演算方法と同様であるため、ここでは説明を省略する。

図４に示すように、本実施の形態のおいて基準マークＡ１１は、直線Ａ１２１と直線Ａ１２２とで構成されており、記録材搬送方向Ｋと平行する中心線Ｄに対して対称となるＶ字形状を有している。第１の直線である直線Ａ１２１は中心線Ｄに対して角度αを有し、また、第２の直線である直線Ａ１２２は中心線Ｄに対して角度β（＝−α）を有しており、これら直線Ａ１２１と直線Ａ１２２は中心線Ｄ上の交点Ｃで交差している。なお、ここで交点Ｃは、直線Ａ１２１の中心を通る線Ａ１２１′と直線Ａ１２２の中心を通る線Ａ１２２′との交点とする。本実施の形態では、中心線Ｄからセンターまでの距離を基準マークＡ１１の位置Ｘとして演算することとする。

以下、図７のフローチャートを主として説明する。

ステップＳ２０１：記録材Ｐが搬送されてくると（図３（Ｃ）の状態で）、記録材基準マーク検出センサ２２は、記録材Ｐの表面に形成された基準マークＡ１１を所定の検出周期でライン毎に３回検出し、この３回分の検出データを取得する。図４の下側において、（i）は、記録材基準マーク検出センサ２２が１回目に基準マークＡ１１を検出して得られる第１検出データ、（ii）は、２回目に検出して得られる第２検出データ、（iii）は、３回目に検出して得られる第３検出データを示している。

ステップＳ２０２：取得した検出データから、重心演算エリアＧ（パターン領域）を決定する。すなわち、図５に示すように、各検出データ（ｉ）、（ii）、（iii）における凹部領域（基準マークＡ１１に対応する領域）を、重心演算エリアＧとして決定する。なお、図５においては、代表的な重心演算エリアのみを示しているが、他の検出データにおいても同様である。

ステップＳ２０３：次に、重心演算エリアＧ内における最大値Ｘ_maxと最小値Ｘ_minとを求めた後、計算式、ＴＨ＝（Ｘ_max＋Ｘ_min）／２＋Ｋ（Ｘ_max−Ｘ_min）、により閾値ＴＨを算出する。ここで、−０．５≦Ｋ≦０．５とする。

ステップＳ２０４：重心演算エリアＧ内における積分開始点Ｘ（ａ）と積分終了点Ｘ（ｂ）を演算する。なお、Ｘ（ａ）は、Ｘ（ａ−１）＞ＴＨ、且つ、ＴＨ≧Ｘ（ａ）を満たす点であり、Ｘ（ｂ）は、Ｘ（ｂ＋１）＞ＴＨ、且つ、ＴＨ≧Ｘ（ｂ）を満たす点である。

ステップＳ２０５：演算された積分開始点Ｘ（ａ）及び積分終了点Ｘ（ｂ）と、積分データＶ（ｉ）＝ＴＨ−Ｘ（ｉ）から、重心演算エリアＧの総面積Ｓを演算する。総面積Ｓは、計算式、Ｓ＝∫Ｖ（ｉ）、から求めることができる。ここでは、ａ≦ｉ≦ｂ、である。

ステップＳ２０６：得られた総面積Ｓに基づいて重心位置Ｘ（ｗ）を演算する。すなわち、Ｓ（ｉ）≦１／２×Ｓ＜Ｓ（ｉ＋１）を満たすＸ（ｉ）を重心位置Ｘ（ｗ）として決定する。

ステップＳ２０７：上述したステップＳ２０２〜ステップＳ２０６に示す重心位置の演算を、各検出データ（i）、（ii）、（iii）における重心演算エリアに対して行い、それぞれの重心演算エリアにおける重心位置を演算する。図６に示すように、検出データ（i）において、センター側の重心演算エリアＧ１１の重心位置を重心位置Ｘ１１、他方の重心演算エリアＧ１２における重心位置を重心位置Ｘ１２とする。また、検出データ（ii）において、センター側の重心演算エリアＧ２１の重心位置を重心位置Ｘ２１、他方の重心演算エリアＧ２２における重心位置を重心位置Ｘ２２とする。また、検出データ（iii）において、センター側の重心演算エリアＧ３１の重心位置を重心位置Ｘ３１、他方の重心演算エリアＧ３２における重心位置をＸ３２とする。

ステップＳ２０８：重心位置Ｘ１１、Ｘ１２、Ｘ２１、Ｘ２２、Ｘ３１、Ｘ３２に基づいて、中心線Ｄからセンターまでの距離である位置Ｘを演算する。具体的には、各検出データ（i）、（ii）、（iii）のそれぞれについて重心位置と重心位置との中心を演算し、各検出データ（i）、（ii）、（iii）の中心位置を平均化することにより位置Ｘを演算する。すなわち、計算式、Ｘ＝［（Ｘ１１＋Ｘ１２）／２＋（Ｘ２１＋Ｘ２２）／２＋（Ｘ３１＋Ｘ３２）／２］／３、により演算することができる。

そして、中間転写ベルト３３上に形成された基準マークＡ１２の位置Ｙも、上記と同様の演算方法により導くことができる。これらから、位置補正量ΔＺ＝Ｘ−Ｙを演算し、この位置補正量ΔＺに基づいてレジストローラ２１を幅方向Ｊに動かすことにより、記録材Ｐをシフトさせて記録材Ｐの幅方向Ｊの位置を補正する。

図８は、画像形成装置が記録材Ｐの両面に画像を形成するときの制御部１１０のフローチャートである。このフローチャートを参照して、本実施の形態における画像形成の流れを説明する。

ステップＳ１０１：給紙トレイ（不図示）から記録材Ｐを給紙し、給紙経路１３を経由して、ループローラ１１と給紙ローラ１２とにより記録材Ｐをレジストローラ２１へ送り出す。

ステップＳ１０２：記録材Ｐをレジストローラ２１に一時的に突き当てることで、記録材Ｐにループを形成させ、記録材Ｐの搬送方向Ｋに対する記録材Ｐの斜行や曲がりを矯正する。

ステップＳ１０３：中間転写ベルト３３上に形成された表面用のトナー画像を二次転写部４０により記録材Ｐの表面に転写し、記録材Ｐの表面に原稿画像Ｑ１、トンボマークＭ１１〜Ｍ１４、基準マークＡ１１を形成する。

ステップＳ１０４：定着部２０により記録材Ｐにトナー画像を熱定着し、反転部６０により反転させた後、反転搬送経路１４へ搬送させる。

ステップＳ１０５：ループローラ１１と給紙ローラ１２により記録材Ｐをレジストローラ２１へ送り出し、レジストローラ２１で記録材Ｐの斜行や曲がりを矯正する。

ステップＳ１０６：レジストローラ２１が記録材Ｐを搬送し、第１の先端検出センサ２３Ａにより記録材Ｐの先端を検出するまで搬送方向Ｋへ送り出す。このとき、中間転写ベルト３３が回転し、トナー画像形成部３１が中間転写ベルト３３上に裏面用の原稿画像Ｑ２、トンボマークＭ２１〜Ｍ２４、基準マークＡ１２を転写する。

ステップＳ１０７：第１の先端検出センサ２３Ａが記録材Ｐの先端を検出する（ステップＳ２０６でＹＥＳ）と、レジストローラ２１は記録材Ｐの搬送を一時停止させるとともに、記録材基準マーク検出センサ２２が記録材Ｐの表面に形成された基準マークＡ１１を検出する。このとき、上述したステップＳ２０２〜ステップＳ２０８の手順により、演算部８０が記録材基準マークＡ１１の位置Ｘを演算する。

ステップＳ１０８：中間転写ベルト３３が二次転写ローラ４１方向に送られ、中間転写体基準マーク検出センサ３２が中間転写ベルト３３上に転写された基準マークＡ１２を検出する。このとき、上述したステップＳ２０２〜ステップＳ２０８の手順により、演算部８０が基準マークＡ１２の位置Ｙを算出する。

ステップＳ１０９：演算部８０が計算式、ΔＺ＝Ｘ−Ｙから、記録材Ｐの幅方向Ｊの位置補正量ΔＺを演算する。

ステップＳ１１０：レジストローラ２１がこの位置補正量ΔＺ分だけ記録材Ｐをシフトさせ、記録材Ｐの幅方向Ｊの位置を補正する。このとき、記録材Ｐが搬送方向に長いサイズのものであれば、給紙ローラ１２を解除してから記録材Ｐの位置を補正する。

ステップＳ１１１：レジストローラ２１が記録材Ｐを搬送し、第２の先端検出センサ２３Ｂが記録材Ｐの先端を検出するまで搬送方向Ｋへ送り出す。

ステップＳ１１２：レジストローラ２１は、先端タイミングを合わせて二次転写部４０へ向けて記録材Ｐを送り出す。

ステップＳ１１３：中間転写ベルト３３上に形成された裏面用のトナー画像を二次転写部４０により記録材Ｐの裏面に転写し、記録材Ｐの裏面に原稿画像Ｑ２、トンボマークＭ２１〜Ｍ２４、基準マークＡ１２を形成する。

ステップＳ１１４：定着部５０が、記録材Ｐの裏面にトナー画像を熱定着した後、排紙部７０が記録材Ｐを排紙して、画像形成を終了する。

このように、本実施の形態における画像形成装置では、位置補正量ΔＺを転写の直前で演算して記録材Ｐの幅方向Ｊの位置補正を行うことで、記録材Ｐの位置補正をした後に再度位置ずれが発生するのを極力抑えることができる。

また、基準マークＡ１１を構成する直線Ａ１２１及びＡ１２２が搬送方向Ｋ、幅方向Ｊのそれぞれに対して所定の角度を有するため、記録材基準マーク検出センサ２２として低解像度で低速対応のラインセンサを用いたとしても、基準マークＡ１１を確実に検出するとともに、演算部８０が基準マークＡ１１の位置Ｘを高精度に演算できる。このため、装置の製造コストを低減させることができ、表裏画像の位置を正確に合わせることが可能となる。

また、中間転写ベルト３３上に形成される基準マークＡ１２は基準マークＡ１１と同様の形状であり、位置Ｘと同様の演算方法により位置Ｙを演算することができる。したがって、中間転写体基準マーク検出センサ３２として低解像度で低速対応のラインセンサを用いたとしても、基準マークＡ１２を確実に検出するとともに、演算部８０が基準マークＡ１２の位置Ｙを高精度に演算できる。このため、更に装置の製造コストを低減させることができ、表裏画像の位置を正確に合わせることが可能となる。

また、図４において、基準マークＡ１１の搬送方向Ｋにおける長さＬは、記録材Ｐの搬送速度Ｖ、記録材基準マーク検出センサ２２の検出周期Ｔ、記録座基準マーク検出センサ２２における基準マークＡ１１の検出回数Ｎ（本実施の形態では３回とした）とすると、Ｌ≧Ｖ×Ｔ×（Ｎ＋１）、で決められる。基準マークＡ１１がこのような長さＬを有することにより、記録材基準マーク検出センサ２２は基準マークＡ１１を確実に検出することが可能となる。ここで、基準マークＡ１１の長さＬとは、搬送方向Ｋにおいて直線Ａ１２１と直線Ａ１２２とが重なる領域を除いた長さのことをいう。

また、基準マークＡ１１（Ａ１２）がトンボマークＭ１１〜Ｍ１４（Ｍ２１〜Ｍ２４）よりも記録材Ｐの端部側に形成されるので、例えば、トンボマークＭ１１〜Ｍ１４（Ｍ２１〜Ｍ２４）に基づいて記録材Ｐを断裁して冊子を作成する場合に、冊子に基準マークＡ１１（Ａ１２）が残らないので好ましい。

なお、本実施の形態においては、記録材Ｐに形成する表裏画像の幅方向Ｊにおける位置を補正するにあたり、基準マークが中心線Ｄに対して対称のＶ字形状であるため、中心線Ｄからセンターまでの距離を基準マークの位置とした。これ以外に、例えば、直線Ａ１２１と直線Ａ１２２とが交差する交点Ｃからセンターまでの距離を基準マークの位置とすることも可能である。交点Ｃの演算方法は、直線Ａ１２１上の少なくとも２点と直線Ａ１２２上の少なくとも２点とが分かれば演算できるので、上述した各検出データにおける重心演算エリアの重心位置を直線Ａ１２１、直線Ａ１２２上の点として直線Ａ１２１及び直線Ａ１２２を導き、交点Ｃを演算する。これにより、基準マークが搬送方向Ｋに対して対称となるＶ字形状を有していない場合であっても、交点Ｃからセンターまでの距離を基準マークの位置として用いることができる。

本発明における基準マークは、中心線Ｄに対して対称となるＶ字形状である以外に様々な形状を採用することが可能である。例えば、図９に示すようなものがあげられ、図９（ａ）は、直線の一方を交点Ｃから延長して形成されるＹ字形状の基準マークを示し、図９（ｂ）は、幅方向Ｊと平行する中心線Ｅに対して対称となるＶ字形状の基準マークを示し、図９（ｃ）は、レ点である基準マークを示し、図９（ｄ）は、基準マークをトンボマークに重ね合わせた形態を示し、図９（ｅ）は、直線Ａ１２１と直線Ａ１２２とが直接には交差していない基準マークを示している。

このように、基準マークを構成する少なくとも２本の直線Ａ１２１、直線Ａ１２２それぞれが、搬送方向Ｋ及び幅方向Ｊに対して所定の角度を有するものであれば、基準マークとしては様々な形状を採用することが可能である。なお、図９（ｂ）、または、図９（ｃ）に示すものを基準マークとして使う場合は、搬送方向Ｋに対して対称の形状ではないため、交点Ｃからセンターまでの距離を基準マークの位置として演算すれば良い。また、図９（ｄ）は、基準マークをトンボマークと重ねることにより、記録材Ｐの端部に必要なスペースを極力小さくした形態である。この場合、例えば、トンボマークをカラー、基準マークをブラックで形成したり、トンボマークをブラック、基準マークをカラーで形成したりするなど、トンボマークと基準マークとを異なる色で形成すると、基準マークの検出が容易となるので好ましい。また、図９（ｅ）に示すように、本発明における基準マークは、２本の直線が直接交差していない場合であっても、少なくともどちらか一方の直線を延長することにより交差するものであれば適用可能である。

また、上記の説明では、レジストローラ２１により記録材Ｐを幅方向Ｊにシフトさせることで、記録材Ｐの表面に形成された画像の位置と裏面に形成される画像の位置を合わせる例を説明した。他の例として、記録材Ｐを幅方向Ｊにシフトさせず、トナー画像形成部３１による感光体への画像書き出し開始位置を幅方向Ｊにシフトさせることで、表裏画像の位置合わせを行うように構成しても良い。また、記録材Ｐのシフトと画像書き出し開始位置のシフトを組み合わせて行っても良い。

また、本発明の画像形成装置は、像担持体上にトナー画像を形成して記録材に転写する、所謂電子写真方式に限定されず、インクジェット方式、熱転写方式など、他の方式を用いても構わないことはいうまでもない。

本発明に係る画像形成装置の搬送経路を模式的に表す模式図である。 図１の画像形成装置における制御系のブロック図である。 図１の画像形成装置の動作を説明するための説明図である。図３（Ａ）は、既に画像が形成された記録材Ｐの表面を表す。図３（Ｂ）は、記録材Ｐの裏面に形成する画像が転写された中間転写ベルト３３を表す。図３（Ｃ）は、表面に画像が形成された図３（Ａ）の記録材が反転部６０で反転された後、これから二次転写部４０で裏面を転写されようとする状態の記録材Ｐの裏面を表す。 記録材基準マーク検出センサ２２で基準マークＡ１１を検出して得られる検出データを示す図である。 検出データの一部である重心演算エリアを示す図である。 基準マークＡ１１の位置を演算するための説明図である。 基準マークＡ１１を演算するときの演算部８０のフローチャートである。 画像形成装置が記録材Ｐの両面に画像を形成するときの制御部１１０のフローチャートである。 基準マークの他の例を示す図である。図９（ａ）は、直線の一方を交点Ｃから延長して形成されるＹ字形状の基準マークを示す。図９（ｂ）は、幅方向Ｊと平行する中心線Ｅに対して対称となるＶ字形状の基準マークを示す。図９（ｃ）は、レ点である基準マークを示す。図９（ｄ）は、基準マークをトンボマークに重ね合わせた形態を示す。図９（ｅ）は、直線Ａ１２１と直線Ａ１２２とが直接には交差していない基準マークを示す。 従来技術において、記録材Ｓの表裏画像の位置合わせを説明する図である。

符号の説明

１０ 搬送部
２０ 補正部
２１ レジストローラ
２２ 記録材基準マーク検出センサ
２３Ａ 第１の先端検出センサ
２３Ｂ 第２の先端検出センサ
３０ 画像形成部
３２ 中間転写体基準マーク検出センサ
５０ 定着部
６０ 反転部
８０ 演算部
１１０ 制御部
Ａ１１、Ａ１２ 基準マーク
Ａ１２１ 第１の直線
Ａ１２２ 第２の直線
Ｃ 交点
Ｍ１１〜Ｍ１４、Ｍ２１〜Ｍ２４ トンボマーク
Ｐ 記録材

Claims (12)

1. 原稿画像及び基準マークを記録材の第１面に形成する画像形成部と、
   該画像形成部により前記記録材の第１面に形成された基準マークを検出する検出部と、
   該検出部により検出された基準マークの位置を演算する演算部と、
   該演算部により演算された前記基準マークの位置に基づいて、前記記録材の第２面に形成される原稿画像の位置が前記第１面に形成された原稿画像の位置に合わさるように補正する位置補正手段と、
   を有する画像形成装置であって、
   前記基準マークは、少なくとも、記録材の搬送方向に対して所定の角度αを備える第１の直線（但し、前記搬送方向に直交する方向は除く）と、前記搬送方向に対して前記角度αとは異なる角度βを備える第２の直線（但し、前記搬送方向に直交する方向は除く）と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記検出部は、前記搬送方向に直交する方向に延びるラインセンサであり、ライン毎に前記基準マークを検出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記検出部は前記基準マークをライン毎に複数回検出し、
   前記演算部は、複数回分の検出データのそれぞれにおいて前記基準マークに対応する領域の重心位置を演算し、当該重心位置から前記第１の直線及び第２の直線を演算し、当該第１の直線及び第２の直線が交差する交点に基づいて基準マークの位置を演算することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記角度β＝−αであることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
5. 前記検出部は前記基準マークをライン毎に複数回検出し、
   前記演算部は、複数回分の検出データのそれぞれにおいて前記基準マークに対応する領域の重心位置を演算し、各検出データの重心位置と重心位置との中心位置をそれぞれ演算し、前記複数回分の検出データにおける中心位置の平均値に基づいて基準マークの位置を演算することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記位置補正手段は、前記記録材の位置を前記搬送方向に直交する方向にシフトさせることにより、前記記録材の第２面に形成される原稿画像の位置が前記第１面に形成された原稿画像の位置に合わさるように補正することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記位置補正手段は、前記画像形成部における画像の書き出し開始位置をシフトさせることにより、前記記録材の第２面に形成される原稿画像の位置が前記第１面に形成された原稿画像の位置に合わさるように補正することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記基準マークの前記搬送方向における長さＬは、前記記録材の搬送速度Ｖ、前記検出部の検出周期Ｔ、前記検出部による基準マークの検出回数Ｎとすると、Ｌ≧Ｖ×Ｔ×（Ｎ＋１）、であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記画像形成部は前記記録材の第１面にトンボマークを形成することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記画像形成部は前記トンボマークよりも記録材の端部側に前記基準マークを形成することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記画像形成部は前記トンボマークと前記基準マークとを重ねて形成することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
12. 前記画像形成部は前記基準マークと前記トンボマークとを異なる色で形成することを特徴とする請求項９乃至１１の何れか一項に記載の画像形成装置。

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