JP2009042461A

JP2009042461A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2009042461A
Application number: JP2007206689A
Authority: JP
Inventors: Masaki Otake; 正記大竹
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-08-08
Filing date: 2007-08-08
Publication date: 2009-02-26

Abstract

【課題】熱定着を用いる画像形成装置の両面印字において第１面と第２面の印字倍率を同等に補正する。
【解決手段】給紙手段から給紙された用紙に画像形成する画像形成手段と、画像形成した後に定着するための加熱手段と、用紙一面目印字後、用紙の二面目に印字するため用紙を反転する用紙反転手段と、用紙反転後用紙を検出するため搬送路上に配置された用紙検出センサと、該用紙検出センサは用紙の用紙搬送方向と直交する方向に搬送基準から用紙の位置ズレを検出する用紙位置ズレ検出手段と、用紙のエッジを検出して用紙サイズを測定するサイズ測定手段とを兼ね備え、前記用紙位置ズレ検出手段から位置ズレ量を算出する算出手段と、該算出手段から用紙の二面目の画像形成位置を補正する補正手段と、前記用紙サイズ想定手段により用紙サイズの伸縮率を算出する伸縮率算出手段と、該伸縮率算出手段によって画像の倍率を補正する倍率補正手段とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、記録媒体の両面に画像形成する画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真方式による画像形成装置では両面プリントは次のようにおこなわれることが多い。

給紙部から搬送路を通じて所定の画像形成位置へ用紙を送り込み、その画像形成位置でその用紙の第1面の画像を形成する。その後、別の搬送路（いわゆる循環搬送路、スイッチバック搬送路)を通してその用紙の表裏を反転させ、その用紙を再び上記画像形成装置へ送り込む。そして、画像形成位置で第2面を形成させる。

通常は、用紙の第1面に画像を形成することによって用紙が加熱されるため、その用紙の第2面に画像を形成するためにその用紙を再び上記画像形成位置へ送り込んだ時(再給紙時)、用紙の温度が最初の給紙時の温度に比して高い状態になる。つまり、定着時にトナーを定着するのと同時に用紙を加熱することで水分等が蒸発するため、最初の給紙時の用紙寸法と再給紙時の用紙寸法とは異なる状態になる。このため、何ら対策を施さなければ、ユーザが用紙の両面に例えば同じ大きさの画像を配置しようとして同じ大きさの画像を使ったとしても、用紙の両面の間で画像の大きさ(倍率)が異なる結果となる。

そこで、従来、搬送路に設けられているフラグ式の用紙センサを用いて最初の給紙時の用紙長さと再給紙時の用紙長さとを測定して、それらの測定値に基づいて、両面プリント処理後に用紙の両面の間で画像の大きさ(倍率)が同じになるように、原稿画像の読み取り速度、画像処理系の基準クロックや微調補正倍率、画像形成時の用紙の速度などを調整する技術が提案されている(特開平9-50222号公報、特開平10-133519号公報)。

また、特開2001-282053では定着後の搬送路に設けた温度センサと、用紙の伸縮率を記憶するメモリから用紙に記録される倍率が等しくなるように画像形成に関するパラメータを調整する技術が提案されている。

また、特開平9-27879のように用紙の両面にテストパターンを印字し、印字したテストパターン画像をセンサによって読取り倍率を補正する技術が提案されている。
特開平9-50222号公報特開平10-133519号公報特開2001-282053号公報特開平9-27879号公報

しかしながら、上記特開平9-50222号公報では、用紙センサは用紙搬送方向（以下副走査方向）しか測定できないため用紙搬送方向と垂直方向(以下主走査方向)に対して伸縮した場合に対しては画像補正が対応されていない。

また、特開2001-282053では膨張率を測るために温度センサを新たに設置する必要があり、コストアップとなっている。また。特願平09-027879のように画像形成装置にて出力した測定用のパターンをイメージリーダーを用いて読み取って倍率を補正するためには印字精度が必要である。たとえば定型紙などのように寸法が明確な場合は問題ないが、不定型紙や、用紙が給紙トレイに正常にセットされていなかったりすると測定用のパターンがずれたり,パターンが用紙上に印字できずに欠落することがあり、正確に用紙上のパターンを測定できないことがあった。

本出願に係わる第1の課題は不定形の用紙サイズであっても定着の加熱膨張による用紙サイズを測定でき、用紙サイズの変化量で印字倍率を決定することにより用紙の第1面と第2面における印字倍率を等しくし、同時に主走査方向のずれ量を検出することにより用紙の第1面と第2面の印字精度も同等にすることである。

本出願に係わる第2の課題は複数の給紙カセットから順次給紙をおこなったり、印字途中で給紙カセットに用紙の補充をおこなった際に、初期に使用していた用紙と伸張率が異なる用紙である場合があり、この時初期に使用していた用紙に最適な倍率補正係数は補充した用紙に適合しないため倍率補正を停止することである。

この問題を解決するために、本発明は、以下の手段によって構成される。

本出願に係わる第1の発明は給紙手段から給紙された用紙に画像形成する画像形成手段と、画像形成した後に定着するための加熱手段と、用紙一面目印字後、用紙の二面目に印字するため用紙を反転する用紙反転手段と、用紙反転後用紙を検出するため搬送路上に配置された用紙検出センサと、該用紙検出センサは用紙の用紙搬送方向と直交する方向に搬送基準から用紙の位置ずれを検出する用紙位置ずれ検出手段と、用紙のエッジを検出して用紙サイズを検出するサイズ検出手段とを兼ね備え、前記用紙位置ズレ検出手段から位置ズレ量を算出する算出手段と、該算出手段から用紙の二面目の画像形成位置を補正する補正手段と、用紙サイズの伸縮率を算出する伸縮率算出手段と、該伸縮率算出手段によって画像の倍率を補正する倍率補正手段とを有することを特徴とする。

本出願に係わる第２の発明は用紙サイズを検出するサイズ検出手段によって検出された用紙サイズが初期測定時より著しく異なる場合は画像の倍率補正をおこなわないことを特徴とする第1項の画像形成装置とする。

本出願に係わる第1の発明によれば給紙手段から給紙された用紙に画像形成する画像形成手段と、画像形成した後に定着するための加熱手段と、用紙一面目印字後、用紙の二面目に印字するため用紙を反転する用紙反転手段と、用紙反転後用紙を検出するため搬送路上に配置された用紙検出センサと、該用紙検出センサは用紙の用紙搬送方向と直交する方向に搬送基準から用紙の位置ずれを検出する用紙位置ずれ検出手段と、用紙のエッジを検出して用紙サイズを検出するサイズ検出手段とを兼ね備え、前記用紙位置ズレ検出手段から位置ズレ量を算出する算出手段と、該算出手段から用紙の二面目の画像形成位置を補正する補正手段と、用紙サイズの伸縮率を算出する伸縮率算出手段と、該伸縮率算出手段によって画像の倍率を補正する倍率補正手段とを有することにより不定形の用紙サイズであっても加熱膨張前後後の用紙サイズを測定でき、用紙サイズの変化量によって印字倍率を決定することにより用紙の第1面と第2面における印字倍率を同等に補正でき、同時に主走査方向のずれ量を検出することにより用紙の第1面と第2面の印字精度も同等に補正することが可能となる。

本出願に係わる第２の発明によれば用紙サイズを検出するサイズ検出手段によって検出された用紙サイズが初期測定時より著しく異なる場合は画像の倍率補正をおこなわないことにより印字途中の用紙交換などで伸縮率の異なる用紙に交換された場合に誤った補正を防止することである。

次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。

図１は実施例１の画像形成装置４の動作を制御するコントローラである。コントローラ20において15はCPUであり画像形成装置4の全体の制御を行なう。33はROMでありCPU15の制御プログラム,制御テーブルが格納されている。10はレジ前センサであり、レジローラ16にて用紙を揃えるため、用紙先端を検出するセンサである。25はレーザー駆動回路であり画像制御手段24からの画像データに従ってレーザーを照射する。9は用紙検出センサであり用紙のエッジを検出して搬送基準位置から搬送方向と垂直方向の用紙のズレ位置を測定するため用紙エッジを検出するセンサである。用紙検出センサ9はコンタクトイメージセンサなどで構成され用紙エッジ位置を検出するためのエッジ判定手段17に出力される。エッジ判定手段17によって用紙のエッジが検出されると搬送基準位置から用紙エッジまでの距離までの測定がエッジ位置測定手段18によってなされる。測定結果はRAM20に格納される。また、エッジ位置測定手段18は主走査方向の用紙のエッジからもう片方のエッジまでの測定（主走査方向の長さ）がなされRAMへ書き込まれる。測定された用紙の主走査方向の長さによって主走査方向の倍率補正係数が算出されRAMへ書き込まれる。同様に両面搬送路に配置された搬送センサ22によって用紙の副走査方向の長さが測定され副走査方向の倍率補正係数が算出されRAMへ書き込まれる。

CPU15は搬送基準位置から用紙エッジまでの距離を用紙のズレ量として印字の書出しタイミングを画像制御手段24に補正するように要請する。

23は給紙駆動手段であり手差しトレイ43、用紙カセットA8、用紙カセットB30、用紙カセットC31の内何れかを指定して用紙を給紙する。26は画像形成手段であり給紙された用紙に印字をおこなう。

27は搬送駆動手段であり、給紙された用紙を搬送し,排紙または用紙反転部5に搬送する。用紙反転駆動手段21は両面印字をおこなうため両面搬送路5に搬送された用紙を反転、搬送および画像形成装部への再給紙の駆動をおこなう。搬送センサ１１は両面搬送路内に設けられたセンサであり用紙の搬送を検知する。44は定着用のヒーター19を駆動するための定着ヒータ駆動手段である。29は表示手段であり異常時に警告の表示をおこなう。

次に図２に装置全体の断面図にて構成を説明する。

CPU15は画像制御手段24からのプリント開始コマンドが送出されると画像形成装置4は用紙を給紙を開始させる。用紙はレジローラ16にてレジ取りをおこなった後、画像形成部へ搬送される。これに平行して画像制御手段24から送出される画像データによってレーザー駆動手段25を起動しレーザースキャナー2よりレーザーが帯電ローラ７によって一様に帯電された感光ドラム6に照射される。さらに、現像器3にてトナー(不図示)像を感光ドラム6へ可視化させる。それに同時進行して給紙カセットA8、給紙カセットB30、給紙カセットC３１、手差しトレイ43から選択された給紙口にセットされた用紙がピックアップローラにて搬送路に導かれ、レジ前センサ10にて用紙の先端を検出され、レジ取りをおこなった後、転写ローラ1にニップされて前記感光ドラム6に現像されたトナーが用紙上に転写される。トナーが転写された用紙はローラ内のヒーター19で加熱された熱定着ローラ対13を経て定着される。片面印字の場合はそのまま用紙搬送を継続してFDトレイ28へ排紙させる。両面印字させる場合は排紙センサ14にて用紙後端を検出された後、裏面を印刷させるために用紙反転駆動手段21にて用紙を反転駆動させて両面搬送路5に導入させる。両面搬送路5の搬送路上に設置された搬送センサ11によって用紙を検知する。搬送センサ11にて用紙の先端を検知した後所定のタイミング後、用紙検出センサ9にて用紙のエッジ位置の検出をおこなう。図３に示されるように用紙検出センサ9はコンタクトイメージセンサ31とLEDアレイ30、ロッドレンズアレイ32で構成される。コンタクトイメージセンサ31は用紙搬送方向と垂直方向に配置され、画像形成装置４で搬送可能な全ての用紙サイズが読取可能なようにセンサ長を有している。また、用紙検出センサ9はLEDアレイ30から用紙印字面に各LED光を照射し、ロッドレンズアレイ32を経由して反射光がイメージセンサ31に受光されるように配置されてる。用紙が搬送されていない場合は白色板22の画像データが読み取られるようになっている。

用紙検出センサ9によって用紙エッジ位置の検出をおこなった後、用紙は画像形成部へ再給紙させる。エッジ判定手段17は用紙の主走査方向2辺のエッジを検出し、エッジ位置測定手段18によって基準搬送位置から主走査方向のズレ量、用紙の主走査方向の長さWを測定する。副走査方向の長さLは搬送センサ11の用紙検出時間と搬送速度から算出される。用紙の基準搬送位置から主走査方向のズレ量はRAM20に書き込まれる。測定された主走査方向の長さW、副走査方向の長さL によって倍率歪が発生してるかどうかを主走査,副走査各々についてを調査し、発生した場合は倍率が100％となるように主走査,副走査各々について補正係数を算出する。用紙の基準搬送位置からの主走査方向のズレ量、主走査倍率補正係数、副走査倍率補正係数はRAM20に書き込まれ、両面印字における2面目の印字においてはこれらの補正係数をもとに印字補正を実施する。

印字倍率補正は主走査,副走査独立して補正される。副走査方向の印字倍率は搬送駆動手段27を制御して用紙の搬送速度を制御する。印字倍率が大きくなった場合は搬送速度を速くし、印字倍率が小さくなった場合は搬送速度を遅くするように制御する。主走査方向の印字倍率はＣＰＵ15が画像制御手段24からレーザー駆動手段25へ送信する画像データの転送速度を制御することによって実施される。印字倍率が大きくなった場合は画像データの転送速度を速くし、印字倍率が小さくなった場合は転送速度を遅くするように制御する。

CPU15によって用紙ズレ量を画像制御手段24に送付する。画像制御手段24で用紙ズレを補正した画像データが生成される。補正された画像データはCPU15を経由してレーザー駆動手段25へ送信される。レーザー駆動手段25は補正された画像に基づきレーザー照射を開始する。用紙反転部5から再給紙された用紙は裏面印字をおこない定着した後、FDトレイ28へ排出される。

図5をもとに用紙のエッジ位置検出、サイズの測定方法を説明する。図5（１）は両面搬送路の上面図であり用紙検出センサ9の配置を示している。

図5(2), 図5 (3)は用紙検出センサ9の出力例を示す図であり、図5(2)が用紙検出センサ9の直下に用紙がある場合のセンサの出力、図５(3)が用紙がない場合のセンサの出力である。CPU15は搬送センサ11によって用紙の先端が検出されたら用紙検出センサ9によって白色板22の画像を読み取る(図5(3))。白色板22の画像データのピーク値Vwを読み取る。用紙先端検出後、所定タイミングで搬送されてきた用紙のエッジ検出を開始する。用紙がない箇所のピーク値は白色板22のピーク値Vwであり通常使用される用紙背面濃度Vpより明るいものが設置されている。エッジ判定手段18によって画像データのピーク値がVwからVpに変化するポイントが検出されたらそのポイントを用紙エッジ位置と判断しエッジ位置測定手段18によって用紙基準位置から用紙エッジ位置までの距離を測定することで用紙ズレ量が測定される。用紙ズレ量は先端の数ラインごとに測定され、それらの平均値を最終的な用紙ズレ量として画像制御手段に出力される。

さらにエッジ判断手段17によって画像データのピーク値がVpからVｗに変化するポイントを用紙のもう一方側のエッジと判断する。エッジ位置測定手段18によって用紙の主走査方向の長さWを測定する。図７は両面搬送路の断面図であり搬送センサ11の配置を示している。用紙先端が搬送されると搬送センサはオンし,用紙後端が通過するとオフする。このセンサのオンしている時間を計測することにより用紙の副走査方向の長さLを測定することができる。

次に図４,図5、図６をもとに動作説明をおこなう。

画像制御手段より両面印字指令が発令されると、画像形成装置は先ず用紙測定モードに入る（S1、２）。用紙測定モードは2面目印字時に画像補正するための主走査倍率補正係数、副走査倍率補正係数を決定するために用紙サイズを測定するモードである。用紙測定モードでは初めに画像制御手段24より指定された給紙カセットまたは手差しトレイより用紙を給紙し、熱定着ローラ対13を経由して両面搬送路5にある用紙検出センサ9まで搬送する。この時ヒータ19は加熱せずに熱定着ローラ対13を通紙させる（S18〜２０）。用紙検出センサ9、搬送センサ11にて各用紙長A(＝W,L)を測定しRAM20に記録する（S２１、２２）。用紙測定モード終了後、用紙は画像形成部に再給紙され、通常の印字が開始される（S3）。今度はヒーターの加熱が開始され、1面目の印字がおこなわれる（S４，５）。１面目印字終了後、用紙は熱定着ローラ対13経由し両面搬送路へ導かれ、用紙検出センサ9、搬送センサ11にて用紙の主走査方向、副走査方向の各エッジを検出して基準搬送位置から主走査方向のズレ量、用紙長B(＝W‘,L’)が測定される（S6,7,9）。基準搬送位置から主走査方向のズレ量はRAM20へ記録される（S8）。用紙長B(＝W‘,L’)とRAM20上の用紙長A(=W,L)を比較して等価であるかどうかを調査する（S10）。等価でなければ倍率歪を補正するため補正係数を算出してRAMに記録させる（S11,12）。さらに2面目を印字させるため、再度用紙を画像形成部へ再給紙させる（S13）。RAMに記録された倍率補正係数、主走査方向のズレ量をもとに画像の倍率、書き出し位置を補正する（S14）。2面目の画像を形成させた後、用紙はFDトレイ28に排紙される（S15,16）。以後プリントジョブが終了するまで随時倍率、主走査方向のズレが補正される（S17）。

図8のフローチャートを元に実施例2の動作説明をおこなう。

S23にて両面印字指定があるとS24にて1枚目の画像補正処理を実施する。1枚目の画像補正処理とは実施例１のS2〜S12までの倍率補正係数、主走査方向のズレ量測定処理を示す。

S25にて2枚目の用紙を給紙,搬送して、用紙検出センサ9、搬送センサ11にて用紙サイズCを測定する（S26、27）この時ヒーター19はオフさせる。用紙長測定後、再給紙をおこない通常印字モードに設定してヒーターをオンさせる。RAMに記録された用紙サイズAとCの差が所定長Xよりも大きいことを検出した場合は一面目印字終了後、1枚目で算出した倍率補正係数を用いた補正をおこなわずに二面目の印字を実施し、FDトレイに排紙する（S28〜31）。ジョブが終了するまで各用紙毎ごとに用紙長を測定して1枚目測定時との差を確認して倍率補正を実施するか否かを判断する（S32）。

本実施例は印字枚ごとに用紙サイズの測定をおこなうようにしているが、用紙無しが発生し再度ユ32ーザーによる用紙の補充がなされたことを確認したときに用紙サイズの測定をおこなうようにする構成も適用される。

本発明実施例１の電気ブロック図本発明実施例１の装置断面図本発明実施例１の用紙検出センサの構成図本発明実施例１のフローチャート本発明実施例１の用紙検出センサの配置図，および出力信号本発明実施例１の用紙測定モードのフローチャート本発明実施例１の両面搬送路断面図本発明実施例２のフローチャート

符号の説明

１転写ローラ
２レーザースキャナー
３現像器
４画像形成装置
５両面搬送路
６感光ドラム
７帯電ローラ
８給紙カセット
９用紙検出センサ
１０レジ前センサ
１１搬送センサ
１２定着排紙センサ
１３定着ローラ対
１４排紙センサ
１５ CPU
１６レジローラ
１７エッジ判定手段
１８エッジ位置測定手段
１９ヒーター
２０ RAM
２１用紙反転駆動手段
２２白色板
２３給紙駆動手段
２４画像制御手段
２５レーザー駆動手段
２６画像形成手段
２７搬送駆動手段
２８ FDトレイ
２９表示手段
３０給紙カセットB
３１給紙カセットC
３２ロッドレンズアレイ
３３ ROM
３９ LEDアレイ
４０ロッドレンズアレイ
４３手差しトレイ
４４定着ヒーター駆動手段
４５コントローラ

Claims

給紙手段から給紙された用紙に画像形成する画像形成手段と、画像形成した後に定着するための加熱手段と、用紙一面目印字後、用紙の二面目に印字するため用紙を反転する用紙反転手段と、用紙反転後用紙を検出するため搬送路上に配置された用紙検出センサと、該用紙検出センサは用紙の用紙搬送方向と直交する方向に搬送基準から用紙の位置ズレを検出する用紙位置ズレ検出手段と、用紙のエッジを検出して用紙サイズを測定するサイズ測定手段とを兼ね備え、前記用紙位置ズレ検出手段から位置ズレ量を算出する算出手段と、該算出手段から用紙の二面目の画像形成位置を補正する補正手段と、前記用紙サイズ想定手段により用紙サイズの伸縮率を算出する伸縮率算出手段と、該伸縮率算出手段によって画像の倍率を補正する倍率補正手段とを有する画像形成装置。
用紙サイズを検出するサイズ検出手段によって検出された用紙サイズが初期測定時より著しく異なる場合は画像の倍率補正をおこなわないことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。