JP2014024675A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録媒体の形状を正確に求め、記録媒体に印刷する画像の表裏見当精度を向上させることが可能な画像形成装置を提供すること。
【解決手段】記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、前記記録媒体の搬送方向に直交する幅方向の両端部の位置を前記搬送方向の複数箇所で検出する記録媒体幅検出手段と、前記記録媒体幅検出手段によって前記複数箇所で検出された前記両端部の位置を前記幅方向の両側で結んだ直線と前記搬送方向との角度をそれぞれ求め、前記角度に基づいて前記記録媒体の形状を算出する形状算出手段と、前記形状算出手段により求められた前記記録媒体の形状に基づいて前記画像形成手段が形成する画像データを補正する補正手段と、を有する画像形成装置。
【選択図】図５

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

商業印刷業界では、小ロット・多品種・バリアブルデータ印刷等は従来のオフセット印刷機から、電子写真方式を用いた画像形成装置等によるPOD（Print On Demand）への移行が進んでいる。電子写真方式の画像形成装置では、この様なニーズに対応するため、オフセット印刷機に匹敵する表裏見当精度や画像の均一性等が要求される様になってきている。

画像形成装置において生じる表裏見当ずれの要因は、縦方向・横方向のレジストレーション誤差、記録媒体と印刷画像とのスキュー誤差、トナー画像転写時の画像長伸縮に大別できる。さらに、定着装置を有する画像形成装置では、定着装置に加熱されることによって生じる記録媒体の伸縮による画像倍率誤差に起因して表裏見当ずれが発生する。

そこで、記録媒体としての用紙の表面に画像を印刷した後の裏面印刷時に、用紙のある位置における主走査方向及び副走査方向の寸法を検出し、検出結果から求められる寸法の変化に基づき、用紙の裏面に形成する画像倍率を補正する技術が知られている（例えば特許文献１及び２参照）。

しかしながら、用紙は表面印刷時に定着装置から加熱及び加圧されることで、例えば長方形から台形等の様に不均一に伸縮変形し、主走査方向及び副走査方向においてそれぞれ均一に変形するわけではない。したがって、特許文献１及び２に記載されている技術の様に、用紙の主走査方向及び副走査方向のそれぞれある一点の検出結果から求められる変化量だけでは検出点以外における形状の変化を算出できず、変形した用紙形状を正確に求めることができない場合がある。

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、記録媒体の形状を正確に求め、記録媒体に印刷する画像の表裏見当精度を向上させることが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の画像形成装置によれば、記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、前記記録媒体の搬送方向に直交する幅方向の両端部の位置を前記搬送方向の複数箇所で検出する記録媒体幅検出手段と、前記記録媒体幅検出手段によって前記複数箇所で検出された前記両端部の位置を前記幅方向の両側で結んだ直線と前記搬送方向との角度をそれぞれ求め、前記角度に基づいて前記記録媒体の形状を算出する形状算出手段と、前記形状算出手段により求められた前記記録媒体の形状に基づいて前記画像形成手段が形成する画像データを補正する補正手段と、を有する。

本発明の実施形態によれば、記録媒体の形状を正確に求め、記録媒体に印刷する画像の表裏見当精度を向上させることが可能な画像形成装置を提供できる。

第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を例示する図である。 第１の実施形態に係る画像形成装置の要部の概略構成を例示する図である。 第１の実施形態に係る画像形成装置の機能構成を例示するブロック図である。 第１の実施形態に係る画像形成装置におけるシート形状計測について説明する図（１）である。 第１の実施形態に係る画像形成装置におけるシート形状計測について説明する図（２）である。 第１の実施形態に係る画像形成装置におけるシート形状計測について説明する図（３）である。 第２の実施形態に係る画像形成装置におけるシート形状計測について説明する図である。 第３の実施形態に係る画像形成装置におけるシート形状計測について説明する図である。 第４の実施形態に係る画像形成装置のシート搬送装置の構成を例示する断面概略図である。 第４の実施形態に係る画像形成装置のシート搬送装置の構成を例示する上面概略図である。 第４の実施形態に係る画像形成装置の機能構成を例示するブロック図である。 第４の実施形態におけるスタートトリガセンサ、ストップトリガセンサ及びロータリーエンコーダの出力例を示す図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

[第１の実施形態]
＜画像形成装置の構成＞
図１は、第１の実施形態に係る画像形成装置１０１の概略構成を例示する図である。

画像形成装置１０１は、タンデム画像形成装置５４、中間転写ベルト１５、二次転写装置７７を有する画像形成手段により、例えば用紙、ＯＨＰ等の記録媒体としてのシートＳに画像を形成する。

中間転写ベルト１５は、画像形成装置１０１の中央付近に設けられ、複数のローラに掛け回されて図中時計周りに回転可能に構成されている。中間転写ベルト１５は、回転駆動するローラ６１に従動して回転する。

タンデム画像形成装置５４は、中間転写ベルト１５の搬送方向に沿って配置されている複数の現像装置５３を有する。タンデム画像形成装置５４の上部には、露光装置５５が設けられている。タンデム画像形成装置５４の各現像装置５３は、各色のトナー像を担持する像担持体としての感光ドラム７１を有する。

また、感光ドラム７１から中間転写ベルト１５にトナー像を転写する一次転写位置には、中間転写ベルト１５を間に挟んで各感光ドラム７１に対向する様に一次転写ローラ８１が設けられている。

二次転写装置７７は、中間転写ベルト１５を挟んでタンデム画像形成装置５４と反対側（中間転写ベルト１５の搬送方向下流側）に設けられている。二次転写装置７７は、二次転写対向ローラとしてのローラ６２に二次転写ローラ１４を押し当てて転写電界を印加することで中間転写ベルト１５上の画像をシートＳに転写する。二次転写装置７７は、転写条件のパラメータである二次転写ローラ１４の転写電流を、シートＳの種類等に応じて変化させる。

また、画像形成装置１０１は、シートＳの形状を算出可能なシート搬送装置１００を有し、後述する構成及び方法により搬送されるシートＳの搬送方向の長さ、搬送方向に直交する幅方向の端部位置を検出し、シートＳの形状を求めることができる。

定着装置５０は、熱源としてハロゲンランプ５７を有し、無端ベルトである定着ベルト５６に加圧ローラ５２が押し当てられている。定着装置５０は、定着条件のパラメータである定着ベルト５６及び加圧ローラ５２の温度、定着ベルト５６と加圧ローラ５２間のニップ幅、加圧ローラ５２の速度をシートＳに応じて変化させる。二次転写装置７７から定着装置５０へは、搬送ベルト４１が画像転写後のシートＳを搬送する。

画像形成装置１０１は、画像データが送られて作像開始の信号を受けると、不図示の駆動モータがローラ６１を回転駆動して他の複数のローラを従動回転させ、中間転写ベルト１５を回転させる。同時に、個々の現像装置５３が、各感光ドラム７１上にそれぞれの単色画像を形成する。そして、現像装置５３で形成された単色画像は、回転駆動する中間転写ベルト１５上に順次重ねて転写されて合成カラー画像を形成する。

また、シートＳは、給紙テーブル７６の給紙ローラ７２の１つが選択回転され、給紙カセット７３の１つから繰り出され、搬送ローラ７４により搬送されて、レジスト手段の一例としてのレジストローラ７５に突き当てられて停止する。レジストローラ７５は、シートＳの搬送姿勢を補正し、中間転写ベルト１５上の合成カラー画像が二次転写装置７７に到達するタイミングに合わせて回転してシートＳを搬送する。二次転写装置７７に搬送されたシートＳの表面には、中間転写ベルト１５に形成されている合成カラー画像が転写される。

画像転写後のシートＳは、搬送ベルト４１により搬送されて定着装置５０へと送り込まれ、熱と圧力とを加えられて転写画像が溶融して定着する。シートＳは、表面側に画像が定着された後、両面印刷の場合には分岐爪９１およびフリップローラ９２により、シート反転路９３および両面搬送路９４に搬送され、裏面側に合成カラー画像が形成される。

また、シートＳを反転させる場合は、分岐爪９１がシート反転路９３にシートＳを導き、シートＳを表面から裏面に反転させる。片面印刷及びシート反転無しの場合は、分岐爪９１により、排紙ローラ９５にシートＳを搬送する。

その後、排紙ローラ９５により、デカーラユニット９６へシートＳを搬送し、デカーラユニット９６では、デカーラ量をシートＳに応じて変化させる。デカーラ量はデカーラローラ９７の圧力を変えることで調整し、デカーラローラ９７により、シートＳを排出する。パージトレイ４０は反転排紙ユニットの下方に配置する。

なお、シートＳの搬送方向の位置及び搬送方向に直交する幅方向位置を補正するレジスト機構として、例えばレジストローラ７５に代えてレジストゲート及びスキュー補正機構を設けても良い。この場合には、シート搬送装置１００が、中間転写ベルト１５上のトナー像が２次転写部に到達するタイミングで、シートＳが２次転写部に到達する様にシートＳを搬送する。本実施形態では、シート搬送装置１００はシートＳを一定の速度で搬送するが、搬送速度を可変に制御する様に構成しても良い。

また、本実施形態に係る画像形成装置１０１は中間転写ベルト１５上に形成されるカラートナー像をシートＳに転写する構成であるが、複数の感光ドラム７１に形成された単色トナー像をシートＳに直接重ねて転写する構成であっても良い。また、本発明はモノクロ画像形成装置にも適用可能である。

＜シート搬送装置の構成＞
図２は、第１の実施形態に係る画像形成装置１０１の要部の概略構成を例示する図である。

図２に示す様に、画像形成装置１０１には、シートＳの搬送経路にシート搬送装置１００が設けられている。

シート搬送装置１００は、シートＳを二次転写装置７７に搬送すると共に、シートＳの搬送方向の長さ、搬送方向に直交する幅方向の両端部位置を検出し、シートＳの形状を算出する。

シート搬送装置１００は、搬送手段としての従動ローラ１１及び駆動ローラ１２、端部通過検出センサ４、ラインセンサ５を有する。

駆動ローラ１２は、図示しないモータ等の駆動手段の駆動力を受けて回転駆動する。従動ローラ１１は、駆動ローラ１２との間でシートＳを挟持して従動回転する。

端部通過検出センサ４は、例えば透過型又は反射型の光センサであり、シートＳの搬送方向端部が通過するのを検出する。ラインセンサ５は、例えばＣＩＳ（contact image sensor）等であり、シートＳの搬送方向に直交する幅方向の両端部の位置を検出する。ラインセンサ５は、シートＳの搬送経路においてレジストローラ７５と従動ローラ１１及び駆動ローラ１２との間に設けられている。

シートＳの両面印刷時において、シートＳは表面印刷で定着装置５０を通過する時に加熱及び加圧されることで伸縮して変形し、定着装置５０を通過した後も温度の低下と共に変形し続ける。したがって、シートＳの形状を求めて裏面側に印刷する画像の倍率補正を高精度に行うためには、画像をシートＳに転写する直前でシートＳの形状を求めることが望ましく、シート搬送装置１００は、二次転写装置７７の直上流に設けることが好ましい。

＜画像形成装置の機能構成＞
図３は、第１実施形態に係る画像形成装置１０１の機能構成を例示するブロック図である。

図３に示す様に、画像形成装置１０１は、端部通過検出センサ４、ラインセンサ５、シート形状算出手段２０、画像データ補正手段２３を有する。

シート形状算出手段２０は、端部通過検出センサ４及びラインセンサ５の検出結果に基づいて、後述する方法によりシートＳの形状を算出する。

画像データ補正手段２３は、シート形状算出手段２０によって算出されたシートＳの形状に基づいて、画像形成装置１０１がシートＳに形成する画像データを補正する。

画像形成装置１０１は、シート形状算出手段２０によって算出されるシートＳの形状に基づいて、画像データ補正手段２３が画像データを補正することで、シートＳの両面印刷において裏表検討精度の高い画像を印刷することが可能である。

＜シート形状の算出方法＞
次に、図４から図６に基づいてシート形状算出手段２０によるシートＳの形状算出方法について説明する。

図４及び図５は、シート搬送装置１００により図中右から左にシートＳが搬送される様子を示している。なお、図４において、破線は表面印刷前のシートＳ、実線は表面印刷後に搬送されるシートＳを示している。この様に、シートＳは表面印刷時に定着装置５０に加熱及び加圧されたことによって、全体的に収縮すると共に後端側が大きく収縮し、全体の形状としては長方形から台形状に変形している。

図４及び図５に示す様に、シート搬送装置１００は、シートＳの搬送経路において、上流側からラインセンサ５、端部通過検出センサ４、従動ローラ１１及び駆動ローラ１２の順に配設されており、ラインセンサ５の上流側には不図示のレジストローラ７５が設けられている。また、従動ローラ１１及び駆動ローラ１２の下流側には、不図示の二次転写装置７７が設けられている。本実施形態において、端部通過検出センサ４とラインセンサ５との間の距離はＬ_０である。

なお、本実施形態に係るラインセンサ５は、シートＳの幅方向の両端部の位置を検出する１つのセンサで構成しているが、シートＳの幅方向の両端部の位置をそれぞれ異なる複数のセンサで検出する様に設けても良い。

シートＳは、シート搬送装置１００の上流側に設けられているレジストローラ７５によって先端縁が搬送方向に略直交する様に搬送姿勢が補正され、シート搬送装置１００の下流側に設けられている二次転写装置７７による転写タイミングに合わせて搬送される。

シートＳがレジストローラ７５により搬送され、図４に示す様に、端部通過検出センサ４がシートＳの先端部を検出した時に、ラインセンサ５がシートＳの搬送方向に直交する幅方向の両端部の位置Ｙ１，Ｙ２を検出する。ここで、ラインセンサ５が検出した位置Ｙ１の位置をゼロ（Ｙ１＝０）とし、Ｙ１からＹ２に向かう方向をプラス方向とする。なお、ラインセンサ５の端部を"０"とし、Ｙ１を正の値として処理しても良く、以下で説明する式（１）等では、Ｙ１がゼロで無い場合にも適用可能である。

次に、図５に示す様に、ラインセンサ５がシートＳの幅方向両端部の位置Ｙ１，Ｙ２を検出した後、従動ローラ１１及び駆動ローラ１２によりシートＳが距離Ｌ_１搬送された時に、再度ラインセンサ５がシートＳの幅方向の両端部の位置Ｙａ１，Ｙａ２を検出する。ラインセンサ５の検出結果において、Ｙａ１＞Ｙ１及びＹａ２＜Ｙ２の場合には、シートＳが搬送方向の先端から後端に向かうに従って大きく収縮し、台形状に変形していることを示している。

なお、ラインセンサ５がシートＳの両端部の位置を検出する間隔Ｌ_１は、シートＳの搬送方向の長さＬａの２／３以上に設定することが好ましい。すなわち、ラインセンサ５は、シートＳの搬送方向の先端及び後端に出来るだけ近い位置で、シートＳの両端部の位置を検出することが好ましい。

ここで、形状算出手段２０は、図５に示すラインセンサ５によって検出されたシートＳの幅方向端部の位置Ｙ１，Ｙａ１を結んだ直線と搬送方向との角度θ_Ｌ１、幅方向端部の位置Ｙ２，Ｙａ２を結ぶ直線と搬送方向との角度θ_Ｒ１を、以下の式（１）、（２）によりそれぞれ求めることができる。

ｔａｎθ_Ｌ１ ＝ （Ｙａ１−Ｙ１）／Ｌ_１ ・・・（１）
ｔａｎθ_Ｒ１ ＝ （Ｙ２−Ｙａ２）／Ｌ_１ ・・・（２）
また、形状算出手段２０は、図６に示す様に、シートＳの先端の搬送方向に直交する幅方向の長さ（幅）Ｗａを、先端からの距離Ｌ_０におけるシートＳの幅Ｗｓを用いて以下の式（３）により求めることができる。

Ｗａ ＝ Ｗｓ＋Ｗ_Ｌ＋Ｗ_Ｒ
＝ Ｗｓ＋（Ｌ_０・ｔａｎθ_Ｌ１）＋（Ｌ_０・ｔａｎθ_Ｒ１） ・・・（３）
図６に示す例とは異なり、シートＳが後端に向かって伸長する様に変形した場合には、シートＳの先端の幅Ｗａは、以下の式（４）により求めることができる。

Ｗａ ＝ Ｗｓ−Ｗ_Ｌ−Ｗ_Ｒ
＝ Ｗｓ−（Ｌ_０・ｔａｎθ_Ｌ１）−（Ｌ_０・ｔａｎθ_Ｒ１） ・・・（４）
また、ラインセンサ５がシートＳの幅方向端部の位置Ｙａ１，Ｙａ２を検出した後、シートＳは従動ローラ１１及び駆動ローラ１２により搬送され、端部通過検出センサ４がシートＳの後端部の通過を検出する。形状算出手段２０は、端部通過検出センサ４によるシートＳの先端部及び後端部の検出時間間隔及びシートＳの搬送速度から、シートＳの搬送方向の長さＬａを求めることができる。

以上で説明した様に、形状算出手段２０は、シートＳの幅方向端部の検出位置を結ぶ線Ｙ１−Ｙａ１，Ｙ２−Ｙａ２と搬送方向とのそれぞれの角度θ_Ｌ１，θ_Ｒ１、シートＳの搬送方向先端の幅Ｗａ、シートＳの搬送方向の長さＬａを算出し、これらに基づいてシートＳの全体の形状を求めることが可能である。

次に、形状算出手段２０にて計測されたシートＳの形状に基づく画像倍率補正の処理手順を説明する。本実施形態では、形状算出手段２０によるシートＳの形状の算出は、転写ローラ１４の直前（シートＳ搬送方向における直上流）で行われる。したがって、算出したシートＳの形状の露光データサイズや露光タイミングへの反映は、形状を算出したシートＳ自身ではなく、後続のシートＳに対して行う。

画像形成装置１０１の露光装置５５は、メモリ等で構成される入力画像データをバッファするデータバッファ部と、画像形成するための画像データを生成する画像データ生成部と、シートサイズ情報からシート搬送方向の画像倍率補正を行う画像倍率補正部と、書込みクロックを生成するクロック生成部と、感光ドラム７１に光を照射して画像を形成する発光デバイスとを有する。

前記データバッファ部は、例えばコントローラ等のホスト装置から送られてくる入力画像データを転送クロックでバッファする。

前記画像データ生成部は、クロック生成部からの書込みクロックと画像倍率補正部からの画素挿抜情報を基にして画像データを生成する。そして画像データ生成部から出力されたドライブデータは書込みクロックの１周期分の長さを、画像形成する１画素として、発光デバイスをＯＮ／ＯＦＦ制御する。

前記画像倍率補正部は、シート搬送装置１００の形状算出手段２０にて算出されるシート形状から、画像倍率切替をするための画像倍率切替信号を生成する。

前記クロック生成手段は、クロック周期を変えられるように、さらには公知技術であるパルス幅変調といった画像補正を実施するために、書込みクロックの数倍の高周波で動作しており、基本的に装置速度に応じた周波数で書込みクロックを生成する。

前記発光デバイスは、半導体レーザ、半導体レーザアレイ、面発光レーザ等の何れか又は複数で構成されており、ドライブデータに従い感光ドラム７１に光を照射して静電潜像を形成する。

以上で説明した様に、画像形成装置１０１では、画像データ補正手段２３が、形状算出手段２０によって算出されたシートＳの形状に合わせてシートＳに印刷する画像データを補正することで、シートＳの形状に合わせて画像を印刷することができる。したがって、表面印刷後に定着装置５０を通過したことで変形したシートＳの裏面印刷において、印刷画像の倍率補正を高精度に行うことが可能であり、表裏見当精度を向上させることが可能である。また、ラインセンサ５によるシートＳの幅方向両端部の位置を検出する回数を最小限に抑えることで、シートＳの形状算出、画像データ補正にかかる処理の負荷を軽減することができる。

[第２の実施形態]
次に、第２の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、既に説明した実施形態と同一構成部分についての説明は省略する。

第２の実施形態に係る画像形成装置１０１では、ラインセンサ５がシートＳの幅方向両端部の位置の検出を３回以上行うことで、より複雑な形状に変形したシートＳの形状を求めることができる。

図７に基づいて、第２の実施形態に係る画像形成装置１０１におけるシートＳの形状算出方法について説明する。

まず、シートＳがレジストローラ７５により搬送され、端部通過検出センサ４によってシートＳが検出された時に、ラインセンサ５がシートＳの幅方向両端部の位置Ｙ１，Ｙ２を検出する。ラインセンサ５が検出した位置Ｙ１の位置をゼロとし、Ｙ１からＹ２に向かう方向をプラス方向とする。

次に、シートＳがさらに距離Ｌ_１搬送された位置でラインセンサ５が、２回目のシートＳの幅方向両端部の位置Ｙａ１，Ｙａ２を検出する。ここで、距離Ｌ_１はシートＳの搬送方向長さの１／２以下に設定されている。

ここで、図７に示す例では、Ｙａ１＜Ｙ１及びＹａ２＞Ｙ２となることから、シートＳが搬送方向の先端から距離Ｌ_１まで、シートＳが搬送方向の後方に向かうにつれて幅方向に伸張していることが分かる。この時、形状算出手段２０は、シートＳの幅方向両端部の位置を結ぶ線と搬送方向との角度θ_Ｌ１，θ_Ｒ１を、以下の式（５）、（６）によりそれぞれ求めることができる。

ｔａｎθ_Ｌ１ ＝ （Ｙ１−Ｙａ１）／Ｌ_１ ・・・（５）
ｔａｎθ_Ｒ１ ＝ （Ｙａ２−Ｙ２）／Ｌ_１ ・・・（６）
さらに、シートＳが距離Ｌ_２搬送された位置でラインセンサ５が、３回目のシートＳの幅方向両端部の位置Ｙｂ１，Ｙｂ２を検出する。図７に示す例では、Ｙｂ１＞Ｙａ１及びＹｂ２＜Ｙａ２であることから、ラインセンサ５の２回目と３回目の検出位置との間では、シートＳが幅方向に収縮していることが分かる。形状算出手段２０は、ラインセンサ５の２回目と３回目の検出位置との間における、シートＳの幅方向両端部の位置を結ぶ線と搬送方向との角度θ_Ｌ２，θ_Ｒ２を、以下の式（７）、（８）によりそれぞれ求めることができる。

ｔａｎθ_Ｌ２ ＝ （Ｙｂ１−Ｙａ１）／Ｌ_２ ・・・（７）
ｔａｎθ_Ｒ２ ＝ （Ｙａ２−Ｙｂ２）／Ｌ_２ ・・・（８）
また、形状算出手段２０は、シートＳの先端の幅Ｗａを、ラインセンサ５の１回目の検出位置である先端から距離Ｌ_０におけるシートＳの幅Ｗｓ１を用いて以下の式（９）により求めることができる。

Ｗａ ＝ Ｗｓ１−Ｗ_Ｌ−Ｗ_Ｒ
＝ Ｗｓ１−（Ｌ_０・ｔａｎθ_Ｌ１）−（Ｌ_０・ｔａｎθ_Ｒ１） ・・・（９）
また、形状算出手段２０は、ラインセンサ５の２回目のシートＳの幅方向両端部の位置Ｙａ１，Ｙａ２の検出位置でのシートＳの幅Ｗｓ２は、検出結果Ｙａ１とＹａ２との差分により求めることができる。さらに、形状算出手段２０は、端部通過検出センサ４によるシートＳの先端部及び後端部の検出時間間隔及びシートＳの搬送速度から、シートＳの搬送方向の長さＬａを求めることができる。

以上で説明した様に、形状算出手段２０は、ラインセンサ５の検出間隔毎のシートＳの幅方向端部の検出位置を結ぶ線Ｙ１−Ｙａ１，Ｙａ１−Ｙｂ１，Ｙ２−Ｙａ２，Ｙａ２−Ｙｂ２と搬送方向とのそれぞれの角度θ_Ｌ１，θ_Ｌ２，θ_Ｒ１，θ_Ｒ２、シートＳの搬送方向先端の幅Ｗａ、ラインセンサ５の２回目の検出位置における幅Ｗｓ２、シートＳの搬送方向の長さＬａを算出し、これらに基づいてシートＳの全体の形状を求めることができる。

以上で説明した様に、第２の実施形態に係る画像形成装置１０１では、シートＳが長方形から台形以外の形状に変形した場合であっても、シートＳの形状を求めることが可能である。したがって、シートＳが複雑な形状に変形した場合であっても、形状算出手段２０によって算出されたシートＳの形状に基づいて画像データ補正手段２３が画像データを補正することで、シートＳの両面印刷において裏表検討精度の高い画像を印刷することが可能である。

なお、ラインセンサ５の検出回数をさらに増やすことで、シートＳの形状をより詳細に算出することが可能である。ただし、検出回数を増やすことで、シートＳの形状算出及び画像データ補正にかかる処理量及びデータ量が増大するため、画像形成装置１０１の処理能力等に応じた検出回数に設定することが好ましい。

[第３の実施形態]
次に、第３の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、既に説明した実施形態と同一構成部分についての説明は省略する。

第３の実施形態に係る画像形成装置１０１では、ラインセンサ５がシートＳの幅方向両端部の位置の検出を３回以上行い、ラインセンサ５の検出間隔毎に求められるシートＳの両端部位置を結ぶ線と搬送方向との角度の平均値を求める。形状算出手段２０が求められた角度の平均値に基づいてシートＳの形状を算出することで、シートＳの形状算出及び画像データ補正に係る処理量及びデータ量を軽減することができる。

図８に基づいて、第３の実施形態に係る画像形成装置１０１におけるシートＳの形状算出方法について説明する。

まず、シートＳがレジストローラ７５により搬送され、端部通過検出センサ４によってシートＳが検出された時に、ラインセンサ５がシートＳの幅方向両端部の位置Ｙ１，Ｙ２を検出する。ラインセンサ５が検出した位置Ｙ１の位置をゼロとし、Ｙ１からＹ２に向かう方向をプラス方向とする。

次に、シートＳがさらに距離Ｌ_１搬送された位置でラインセンサ５が、２回目のシートＳの幅方向両端部の位置Ｙａ１，Ｙａ２を検出する。ここで、距離Ｌ_１はシートＳの搬送方向長さの１／２以下に設定されている。

ここで、図８に示す例では、Ｙａ１＞Ｙ１及びＹａ２＜Ｙ２となることから、シートＳが搬送方向の先端から距離Ｌ_１まで、シートＳが搬送方向の後方に向かうにつれて幅方向に伸縮していることが分かる。この時、形状算出手段２０は、シートＳの幅方向両端部の位置を結ぶ線と搬送方向との角度θ_Ｌ１，θ_Ｒ１を、以下の式（１０）、（１１）によりそれぞれ求めることができる。

ｔａｎθ_Ｌ１ ＝ （Ｙａ１−Ｙ１）／Ｌ_１ ・・・（１０）
ｔａｎθ_Ｒ１ ＝ （Ｙ２−Ｙａ２）／Ｌ_１ ・・・（１１）
さらに、シートＳが距離Ｌ_２搬送された位置でラインセンサ５が、３回目のシートＳの幅方向両端部の位置Ｙｂ１，Ｙｂ２を検出する。図８に示す例では、Ｙｂ１＞Ｙａ１及びＹｂ２＜Ｙａ２であることから、ラインセンサ５の２回目と３回目の検出位置との間では、シートＳがさらに幅方向に収縮していることが分かる。形状算出手段２０は、ラインセンサ５の２回目と３回目の検出位置との間における、シートＳの幅方向両端部の位置を結ぶ線と搬送方向との角度θ_Ｌ２，θ_Ｒ２を、以下の式（１２）、（１３）によりそれぞれ求めることができる。

ｔａｎθ_Ｌ２ ＝ （Ｙｂ１−Ｙａ１）／Ｌ_２ ・・・（１２）
ｔａｎθ_Ｒ２ ＝ （Ｙａ２−Ｙｂ２）／Ｌ_２ ・・・（１３）
ここで、形状算出手段２０は、式（１０）から式（１３）により求められた角度から、以下の式（１４）、（１５）によりシートＳの両側における角度の平均値を求める。

ｔａｎθ_Ｌａ＝（ｔａｎθ_Ｌ１＋・・・＋ｔａｎθ_{Ｌ（ｎ−１）}）／（ｎ−１） ・・・（１４）
ｔａｎθ_Ｒａ＝（ｔａｎθ_Ｒ１＋・・・＋ｔａｎθ_{Ｒ（ｎ−１）}）／（ｎ−１） ・・・（１５）
ｎ：ラインセンサ５によるシートＳの幅方向の両端部位置の検出回数
また、形状算出手段２０は、シートＳの先端の幅Ｗａを、ラインセンサ５の１回目の検出位置である先端から距離Ｌ_０におけるシートＳの幅Ｗｓ１を用いて以下の式（１６）により求めることができる。

Ｗａ ＝ Ｗｓ１＋Ｗ_Ｌ＋Ｗ_Ｒ
＝ Ｗｓ１＋（Ｌ_０・ｔａｎθ_Ｌ１）＋（Ｌ_０・ｔａｎθ_Ｒ１） ・・・（１６）
また、形状算出手段２０は、端部通過検出センサ４によるシートＳの先端部及び後端部の検出時間間隔及びシートＳの搬送速度から、シートＳの搬送方向の長さＬａを求めることができる。

以上で説明した様に、形状算出手段２０は、ラインセンサ５の検出間隔毎のシートＳの幅方向端部の検出位置を結ぶ線と搬送方向との角度の平均値θ_Ｌａ，θ_Ｌｂ、シートＳの搬送方向先端の幅Ｗａ、シートＳの搬送方向の長さＬａを算出し、これらに基づいてシートＳの全体の形状を求めることができる。

以上で説明した様に、第３の実施形態に係る画像形成装置１０１は、ラインセンサ５の検出間隔毎に求められるシートＳの両端部位置を結ぶ線と搬送方向との平均角度を用いてシートＳの形状を求めることが可能である。したがって、形状算出手段２０によるシートＳの形状算出、画像データ補正手段２３による画像データ補正にかかる処理量及びデータ量を軽減し、シートＳの両面印刷において裏表検討精度の高い画像を印刷することが可能である。

[第４の実施形態]
次に、第４の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、既に説明した実施形態と同一構成部分についての説明は省略する。

第４の実施形態に係る画像形成装置１０１は、従動ローラ１１及び駆動ローラ１２の搬送方向上流側及び下流側にそれぞれシートＳの端部通過を検出するセンサを設け、従動ローラ１１の回転量を計測するエンコーダを有する。この様な構成により、シートＳの搬送距離又は搬送方向の長さを精度良く求め、シートＳの形状をより正確に算出することが可能になる。

＜シート搬送装置の構成＞
第４の実施形態に係る画像形成装置１０１のシート搬送装置１００の構成を、図９及び図１０に基づいて説明する。図９はシート搬送装置１００の断面概略図であり、図１０はシート搬送装置１００の上面概略図である。

シート搬送装置１００は、図示しない駆動手段（例えばモータ等）の駆動力を受けて回転駆動する駆動ローラ１２、駆動ローラ１２との間でシートＳを挟持して従動回転する従動ローラ１１を有する。

また、従動ローラ１１及び駆動ローラ１２のシート搬送方向上流側には、レジストローラ７５が設けられている。従動ローラ１１及び駆動ローラ１２のシート搬送方向下流側には、二次転写装置７７が設けられている。

なお、図１０に示す様に、従動ローラ１１のシートＳの搬送方向に直交する幅方向の長さＷｒは、シート搬送装置１００が対応するシートＳの最小幅Ｗｓよりも小さく構成されている。したがって、従動ローラ１１は、シートＳの搬送時には駆動ローラ１２に接触することが無いため、シートＳとの間に生じる摩擦のみで従動回転することとなる。そのため、シートＳの搬送時において従動ローラ１１は、駆動ローラ１２の影響を受けることなく、後述する方法によりシートＳの搬送距離の計測をより正確に行うことが可能になる。

シート搬送装置１００の従動ローラ１１の回転軸上には、図９及び図１０に示す様に、ロータリーエンコーダ１８が設けられている。搬送量計測手段としての不図示のパルス計数手段が、回転するエンコーダディスク１８ａに形成されているスリットを検知してエンコーダセンサ１８ｂが発生するパルス信号を計数することで、シートＳの搬送量として従動ローラ１１の回転量を計測する。

なお、本実施形態では従動ローラ１１の回転軸上にロータリーエンコーダ１８を設けているが、駆動ローラ１２の回転軸上に設けることもできる。なお、ロータリーエンコーダ１８を取り付けるローラの径は小径である程、シート搬送に伴う回転数が増加してカウントするパルス量が多くなり、シートＳの搬送距離の高精度な計測が可能になるため好ましい。

また、ロータリーエンコーダ１８を取り付ける従動ローラ１１又は駆動ローラ１２は、軸フレ精度を確保するために金属製のローラで構成することが好ましい。回転軸のフレを抑えることで、後述するシートＳの搬送距離の計測を高精度に行うことが可能となる。

従動ローラ１１及び駆動ローラ１２のシートＳの搬送方向の上流側及び下流側近傍には、センサ３，４が設けられている。センサ３，４は、搬送されるシートＳ端部の通過を検知する。センサ３，４には、例えばシート端部の検知精度が高い透過型又は反射型の光センサを用いることができ、本実施形態では反射型光センサを用いている。

従動ローラ１１及び駆動ローラ１２のシートＳの搬送方向下流側のセンサ３は、シートＳの先端部通過を検知する下流側検知手段としてのスタートトリガセンサ３である。また、従動ローラ１１及び駆動ローラ１２のシートＳの搬送方向上流側のセンサ４は、シートＳの後端部通過を検知する上流側検知手段としてのストップトリガセンサ４である。

スタートトリガセンサ３及びストップトリガセンサ４は、図１０に示す様に、シートＳの搬送方向に直交する幅方向位置が略同一に設けられている。この様に設けることで、シートＳの搬送姿勢（搬送方向に対するスキュー）の影響を最小にし、より正確にシートＳの搬送距離の計測を行うことが可能になる。

なお、本実施形態では２つのセンサ３，４を、シートＳの搬送方向に直交する幅方向の中央位置に配置しているが、シートＳが通過する領域内であれば、中央位置から幅方向のいずれかの方向にずらして配置することもできる。

また、シート搬送装置１００は、シートＳの搬送方向においてレジストローラ７５と従動ローラ１１との間に、ラインセンサ５を有する。ラインセンサ５は、搬送されるシートＳの幅方向両端部の位置を検出する。

図１０に示す距離Ａは、シートＳの搬送経路におけるスタートトリガセンサ３と従動ローラ１１及び駆動ローラ１２との間の距離であり、距離Ｂはストップトリガセンサ４と従動ローラ１１及び駆動ローラ１２との間の距離である。距離Ａ，Ｂは、後述するパルスカウント範囲が大きくなるため、可能な範囲で小さくすることが好ましい。

駆動ローラ１２は、図９に示す矢印方向に回転しており、従動ローラ１１は、シートＳを搬送していない場合(空転時)には駆動ローラ１２に従動回転し、シートＳを搬送する場合には、シートＳにより従動回転する。従動ローラ１１が回転すると、回転軸上に設けられたロータリーエンコーダ１８からパルスが発生する。

ロータリーエンコーダ１８に接続する不図示のパルス計数手段は、シートＳが矢印方向に搬送され、先端部が通過したことをスタートトリガセンサ３が検知した時に、ロータリーエンコーダ１８のパルス計数を開始し、シートＳの後端部が通過したことをストップトリガセンサ４が検知した時に、パルス計数を終了する。

＜画像形成装置の機能構成＞
図１１は、画像形成装置１０１の機能構成を例示するブロック図である。

図１１に示す様に、画像形成装置１０１は、スタートトリガセンサ３、ストップトリガセンサ４、ラインセンサ５、ロータリーエンコーダ１８、シート形状算出手段２０、パルス計数手段２１、搬送距離算出手段２２、画像データ補正手段２３を有する。

シート形状算出手段２０は、搬送距離算出手段２２によるシートＳの搬送方向長さの算出結果及びラインセンサ５の検出結果に基づいて、シートＳの形状を算出する。シート形状算出手段２０によるシートＳの形状算出方法は、第１から第３の実施形態の何れの方法でも良く、形状算出に用いるシートＳの搬送方向の長さは、搬送距離算出手段２２の算出結果を用いる。

パルス計数手段２１は、従動ローラ１１に設けられているロータリーエンコーダ１８のエンコーダディスク１８ａが回転することによってエンコーダセンサ１８ｂから発生されるパルス信号を計数し、シートＳの搬送量として従動ローラ１１の回転量を計測する。

搬送距離算出手段２２は、スタートトリガセンサ３及びストップトリガセンサ４によるシートＳの検知結果と、パルス計数手段２１によって計測される従動ローラ１１の回転量とに基づいて、シートＳの搬送距離又は搬送方向の長さを算出する。

画像データ補正手段２３は、シート形状算出手段２０によって算出されたシートＳの形状に基づいて、画像形成装置１０１がシートＳに形成する画像データを補正する。

画像形成装置１０１は、シート形状算出手段２０によって算出されるシートＳの形状に基づいて、画像データ補正手段２３が画像データを補正することで、シートＳの両面印刷において裏表検討精度の高い画像を印刷することが可能である。

＜シート搬送距離算出方法＞
次に、画像形成装置１０１におけるシートＳの搬送距離算出方法について説明する。

図１２に、本実施形態におけるスタートトリガセンサ３、ストップトリガセンサ４及びロータリーエンコーダ１８の出力例を示す。

上述した様に、従動ローラ１１が回転すると、従動ローラ１１の回転軸上に設けられたロータリーエンコーダ１８からパルス信号が発生する。

図１２に示す例では、シートＳの搬送開始後、時間ｔ１にてストップトリガセンサ４がシートＳの先端部通過を検知し、時間ｔ２にてスタートトリガセンサ３がシートＳの先端部通過を検知している。

続いて、時間ｔ３にてストップトリガセンサ４がシートＳの後端部通過を検知し、時間ｔ４にてスタートトリガセンサ３がシートＳの後端部通過を検知している。

この時、時間ｔ２にてシートＳの先端部が通過したことをスタートトリガセンサ３が検知してから、時間ｔ３にてシートＳの後端部が通過したことをストップトリガセンサ４が検知するまでのパルスカウント時間に、パルス計数手段２１がロータリーエンコーダ１８のパルス計数を行う。

ロータリーエンコーダ１８が設けられた従動ローラ１１の半径をｒとし、従動ローラ１１の１周分のエンコーダパルス数をＮ、パルスカウント時間に計数されたパルス数をｎとする。このとき、時間ｔ２から時間ｔ３の間のシートＳの搬送距離Ｌは、下式（１７）により求めることができる。

Ｌ ＝ （ｎ／Ｎ）×２πｒ ・・・（１７）
ｎ：計数されたパルス数
Ｎ：従動ローラ１１の１周分のエンコーダパルス数［／ｒ］
ｒ：従動ローラ１１の半径［ｍｍ］
一般的にシート搬送速度は、シートＳを搬送するローラ（特に駆動ローラ１２）の外形精度、芯フレ精度等の機械精度や、モータ等の回転精度、ギヤ、ベルト等の動力伝達機構の精度によって変動する。また、駆動ローラ１２とシートＳとの間のスリップ現象、上流側及び下流側の搬送手段のシート搬送力あるいはシート搬送速度の違いによる弛み現象等によっても変動するため、ロータリーエンコーダ１８のパルス周期やパルス幅は常に変動するが、パルス数は変化することが無い。

したがって、シート搬送装置１００に設けられる搬送距離算出手段２２は、式（１７）により、シート搬送速度に依存することなく、シート搬送手段としての従動ローラ１１及び駆動ローラ１２によるシートＳの搬送距離Ｌを高精度に求めることができる。

また、搬送距離算出手段２２は、例えばシートＳのページ間の比や、表裏の比等の相対比を求めることもできる。

搬送距離算出手段２２は、例えば、画像形成装置１０１における熱定着前後のシート搬送距離の相対比から、伸縮率Ｒを下式（１８）により求めることができる。

Ｒ ＝ ［（ｎ２／Ｎ）×２πｒ］／［（ｎ１／Ｎ）×２πｒ］ ・・・（１８）
ｎ１：熱定着前のシートＳの搬送時に計数されたパルス数
ｎ２：熱定着後のシートＳの搬送時に計数されたパルス数
ここで、本実施形態において試算した例を以下で説明する。

本実施形態では、Ｎ＝２８００［／ｒ］、ｒ＝９［ｍｍ］であり、Ａ３サイズのシートが縦搬送された際に計数されたパルス数がｎ１＝１８８１６だった場合のシートＳの搬送距離Ｌ１は、
Ｌ１ ＝ （１８８１６／２８００）×２π×９ ＝ ３８０．００［ｍｍ］
となる。

また、このシートＳの熱定着後に再度計数されたパルス数が、ｎ２＝１８７５９だった場合のシートＳの搬送距離Ｌ２は、
Ｌ２ ＝ （１８７５９／２８００）×２π×９ ＝ ３７８．８６［ｍｍ］
となり、シートＳの搬送距離の表裏差は、
ΔＬ ＝ ３８０．００ − ３７８．８６ ＝ １．１４［ｍｍ］
であり、シートＳの表裏の搬送距離の算出結果から、シートＳの伸縮率Ｒ（シートＳの表裏長さの相対比）を、
Ｒ ＝ ３７８．８６／３８０．００ ＝ ９９．７０［％］
として求めることができる。

したがって、この場合にはシートＳの搬送方向の長さが熱定着によって約１ｍｍ収縮したために、シートＳ表裏の画像長を同一にすると約１ｍｍの表裏見当ずれが発生することになる。そこで、画像データ補正手段２３が、伸縮率Ｒに基づいて、シートＳの裏面に印刷する画像長を補正することで、表裏見当精度を向上させることが可能になる。また、画像データ補正手段２３は、シート幅算出手段２４によって算出されるシートＳの幅に基づいてシートＳの裏面に印刷する画像幅の補正を同時に行う。

なお、上記した例では、熱定着前後の搬送手段によるシートＳの搬送距離Ｌ１，Ｌ２を算出して伸縮率Ｒを求めているが、例えば熱定着前後のシートＳの搬送時に計数されたパルス数ｎ１，ｎ２の比を伸縮率Ｒとして求める伸縮率算出手段を設けても良い。

例えば、上記した例において、熱定着前のシートＳの搬送時に計数されたパルス数ｎ１=１８８１６、熱定着後のシートＳの搬送時に計数されたパルス数ｎ２＝１８７５９の時に、伸縮率Ｒは以下の様に求めることができる。

Ｒ ＝ ｎ２／ｎ１ ＝ １８７５９／１８８１６ ＝ ９９．７０［％］
なお、式（１７）で求められるシート搬送距離Ｌに、図９に示すスタートトリガセンサ３とストップトリガセンサ４との間の距離ａを加えると、シートＳの搬送方向の長さＬとなる。

Ｌ ＝ （ｎ／Ｎ）×２πｒ＋ａ ・・・（１９）
ａ：スタートトリガセンサ３とストップトリガセンサ４との間の距離
この様に、シート搬送装置１００の搬送距離算出手段２２は、上式（１７）によって求められるシート搬送手段によるシートＳの搬送距離Ｌに、センサ間の距離ａを加えた式（１９）により、シートＳの搬送方向の長さを求めることができる。

また、搬送距離算出手段２２は、電子写真方式による熱定着前後のシートＳの搬送方向の長さＬの相対比から、伸縮率Ｒを下式（２０）により求めることができる。

Ｒ＝［（ｎ２／Ｎ）×２πｒ＋ａ］／［（ｎ１／Ｎ）×２πｒ＋ａ］ ・・・（２０）
この様に、シート搬送装置１００の搬送距離算出手段２２は、高精度にシートＳの搬送方向の長さＬを求め、伸縮率Ｒを算出することも可能である。

以上で説明した様に、第４の実施形態に係る画像形成装置１０１では、搬送距離算出手段２２が高精度にシートＳの搬送距離又は搬送方向の長さを算出することが可能である。シート形状算出手段２０は、搬送距離算出手段２２のシートＳの搬送方向の長さの算出結果を用いて、より正確にシートＳの形状を求めることが可能になる。したがって、画像形成装置１０１は、両面印刷においてシートＳの形状に合わせて画像データの倍率補正を行うことが可能であり、裏表検討精度を向上させることが可能である。

以上、実施形態に係る画像形成装置について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。

３ スタートトリガセンサ（下流側検知手段）
４ 端部通過検出センサ
４ ストップトリガセンサ（上流側検知手段）
５ ラインセンサ（記録媒体幅検出手段）
１１ 従動ローラ（記録媒体搬送手段）
１２ 駆動ローラ（記録媒体搬送手段）
２０ シート形状算出手段（形状算出手段）
２１ パルス計数手段（搬送量計測手段）
２２ 搬送距離算出手段
２３ 画像データ補正手段（補正手段）
７５ レジストローラ（レジスト手段）
１０１ 画像形成装置
Ｓ シート（記録媒体）

特開２００４−２７１７３９号公報 特開２００７−１０２０９０号公報

Claims (9)

1. 記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
   前記記録媒体の搬送方向に直交する幅方向の両端部の位置を前記搬送方向の複数箇所で検出する記録媒体幅検出手段と、
   前記記録媒体幅検出手段によって前記複数箇所で検出された前記両端部の位置を前記幅方向の両側で結んだ直線と前記搬送方向との角度をそれぞれ求め、前記角度に基づいて前記記録媒体の形状を算出する形状算出手段と、
   前記形状算出手段により求められた前記記録媒体の形状に基づいて前記画像形成手段が形成する画像データを補正する補正手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記記録媒体幅検出手段は、前記記録媒体の前記両端部の位置を３箇所以上で検出し、
   前記形状算出手段は、前記記録媒体幅検出手段の検出間隔毎に前記角度を求める
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記形状算出手段は、前記記録媒体幅検出手段の検出間隔毎に求めた前記角度の平均値に基づいて、前記記録媒体の形状を算出する
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記補正手段は、前記形状算出手段により求められた前記記録媒体の形状に基づき、前記画像形成手段が前記記録媒体の後続の記録媒体に形成する画像データを補正する
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記記録媒体の搬送姿勢を補正し、前記記録媒体を前記画像形成手段の画像形成タイミングに合わせて搬送するレジスト手段を有し、
   前記記録媒体幅検出手段は、前記記録媒体の搬送経路において、前記レジスト手段と前記画像形成手段との間に設けられている
   ことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記記録媒体の前記搬送方向の長さを計測する記録媒体長計測手段を有し、
   前記形状算出手段は、前記記録媒体長計測手段によって計測された前記記録媒体の前記搬送方向の長さに基づいて前記記録媒体の形状を算出する
   ことを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記記録媒体長計測手段は、
   前記記録媒体を搬送する記録媒体搬送手段と、
   前記記録媒体搬送手段による前記記録媒体の搬送量を計測する搬送量計測手段と、
   前記記録媒体搬送手段の前記記録媒体の搬送方向下流側で、前記記録媒体を検知する下流側検知手段と、
   前記記録媒体搬送手段の前記記録媒体の搬送方向上流側で、前記記録媒体を検知する上流側検知手段と、
   前記搬送量計測手段と、前記下流側検知手段及び前記上流側検知手段の検知結果とに基づき、前記記録媒体の搬送距離を算出する搬送距離算出手段とを有する
   ことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記搬送距離算出手段は、
   前記下流側検知手段が前記記録媒体を検知してから、前記上流側検知手段が前記記録媒体を検知するまでの間に、前記搬送量計測手段によって計測される前記搬送量に基づいて、前記記録媒体の搬送距離を算出する
   ことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記記録媒体搬送手段は、
   回転駆動する駆動ローラと、
   前記駆動ローラとの間で前記記録媒体を挟持搬送して従動回転する従動ローラとを備える
   ことを特徴とする請求項７又は８に記載の画像形成装置。

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