JP3988996B2

JP3988996B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3988996B2
Application number: JP2003071441A
Authority: JP
Inventors: 陽一伊東; 晋司井本; 英臣佐久間; 寛安田; 暁石井
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2007-10-10
Anticipated expiration: 2023-03-17
Also published as: JP2004276425A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特許第２８９７９６０号公報
【特許文献２】
特開平７−５３０８１号公報
【０００３】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像記録装置（或いは画像形成装置ともいう。）として、例えばインクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置は、インク記録ヘッドから用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含むインク滴が付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙などとも称される。）にインクを吐出して記録を行うものであり、高精細な画像を高速で記録することができ、ランニングコストが安く、騒音が少なく、しかも、多色のインクを使用してカラー画像を記録するのが容易であるなどの利点を有している。
【０００４】
インクジェットヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどをインクを吐出するためのエネルギー発生手段として備えたものが知られている。
【０００５】
インクジェット記録装置において、高画質化を追求すると、インク液滴の用紙への着弾位置精度が求められ、用紙の平面度を向上させる必要があるが、普通紙に印字した場合には、インクに含まれる水分によって、紙の繊維が膨潤し波状に変形してしまい、ドットの着弾位置にずれが生じてしまうことになる。
【０００６】
そこで、
【特許文献１】や【特許文献２】に記載されているように、用紙の平面性を維持するために、無端状の帯電ベルト（搬送ベルト）を備え、帯電ベルト表面を帯電して用紙を静電吸着させ、この状態で帯電ベルトを周回させることで用紙を搬送することにより、用紙の帯電ベルトからの浮き上がりを防止して、高い平面性を維持できるようにしたインクジェット記録装置が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、搬送ベルトによって高い平面性で用紙を搬送するようした画像形成装置において、特に、搬送ベルトを駆動する駆動ローラの構成材料としてゴムローラなどの偏心量が大きい材料を用いた場合、駆動ローラのローラ径が変動してその回転量が一定でも、搬送ベルトの移動量（送り量）が変化したり、また、装置間での駆動ローラの径にバラツキが生じて、インク滴の着弾位置精度が低下し、画像品質が低下し、あるいはばらつくという課題がある。
【０００８】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、駆動ローラの偏心による搬送性能の変化を低減する画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、被記録媒体に記録することで駆動ローラの偏心量及び角度を認識可能な画像を形成するデータを格納した手段と、前記データにより記録された画像の認識結果に基づいて指定される駆動ローラの偏心量及び角度に関する情報を記憶する手段と、前記記録時の駆動ローラのホーム位置を検出し記憶する手段と、記憶されている前記駆動ローラのホーム位置の検出結果及び前記駆動ローラの偏心量及び角度に関する情報に基づいて前記駆動ローラの回転量を補正する手段とを備えている構成とした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。図１は本発明に係る画像形成装置の一例を示すインクジェット記録装置の全体構成を説明する側面説明図、図２は同記録装置の要部平面説明図である。
【００１３】
このインクジェット記録装置は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド１とガイドレール２とでキャリッジ３を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ４でタイミングベルト５を介して図２で矢示方向（主走査方向）に移動走査する。
【００１４】
このキャリッジ３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する４個のインクジェットヘッドからなる画像形成手段である記録ヘッド７を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
【００１５】
記録ヘッド７を構成するインクジェットヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどをインクを吐出するためのエネルギー発生手段として備えたものなどを使用できる。
【００１６】
また、キャリッジ３には、記録ヘッド７に各色のインクを供給するための各色のサブタンク８を搭載している。このサブタンク８には図示しないインク供給チューブを介してメインタンク（インクカートリッジ）からインクが補充供給される。
【００１７】
一方、給紙カセット１０などの用紙積載部（圧板）１１上に積載した用紙１２を給紙するための給紙部として、用紙積載部１１から用紙１２を１枚づつ分離給送する半月コロ（給紙ローラ）１３及び給紙ローラ１３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド１４を備え、この分離パッド１４は給紙ローラ１３側に付勢されている。
【００１８】
そして、この給紙部から給紙された用紙１２を記録ヘッド７の下方側で搬送するための搬送部として、用紙１２を静電吸着して搬送するための搬送ベルト２１と、給紙部からガイド１５を介して送られる用紙１２を搬送ベルト２１との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ２２と、略鉛直上方に送られる用紙１２を略９０°方向転換させて搬送ベルト２１上に倣わせるための搬送ガイド２３と、押さえ部材２４で搬送ベルト２１側に付勢された先端加圧コロ２５とを備えている。また、搬送ベルト２１表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ２６を備えている。
【００１９】
ここで、搬送ベルト２１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２７とテンションローラ２８との間に掛け渡されて、副走査モータ３１からタイミングベルト３２及びタイミングローラ３３を介して駆動ローラである搬送ローラ２７が回転されることで、図２の矢示方向（ベルト搬送方向）に周回するように構成している。
【００２０】
この搬送ベルト２１は、抵抗制御を行っていない純粋な厚さ４０μｍ程度の樹脂材、例えばＥＴＦＥピュア材で形成した用紙吸着面となる表層と、この表層と同材質でカーボンによる抵抗制御を行った裏層（中抵抗層、アース層）とを有している。
【００２１】
また、搬送ローラ２７とカウンタローラ２２とで搬送ローラニップ部１８を形成し、この搬送ローラニップ部１８よりも用紙搬送方向上流側の所定の位置に用紙１２を検出する用紙検出センサ１６を配置している。この用紙検出センサ１６は用紙１２が検知レバー１７を変位させることで用紙１２を検出する（図１の破線図示の位置がオン位置である）。なお、用紙検出センサ１６は用紙給紙を検出するためのものである。
【００２２】
帯電ローラ２６は、搬送ベルト２１の表層に接触し、搬送ベルト２１の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として軸の両端に各２．５Ｎをかけている。また、搬送ローラ２７はアースローラの役目も担っており、搬送ベルト２１の中抵抗層（裏層）と接触配置され接地している。
【００２３】
また、搬送ベルト２１の裏側には、記録ヘッド４による印写領域に対応してガイド部材３６を配置している。このガイド部材３６は、上面が搬送ベルト２１を支持する２つのローラ（搬送ローラ２７とテンションローラ２８）の接線よりも記録ヘッド７側に突出している。これにより、搬送ベルト２１は印写領域ではガイド部材３６の上面にて押し上げられてガイドされる。
【００２４】
そして、搬送ベルト２１で搬送される用紙１２の先端を検知するために、キャリッジ３には検知手段である反射型フォトセンサからなる用紙センサ４１を設けている。この用紙センサ４１は記録ヘッド７による記録位置（印字領域）よりも用紙搬送方向上流側で用紙１２を検知できる位置に設けている。
【００２５】
さらに、記録ヘッド７で記録された用紙１２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト２１から用紙１２を分離するための分離部と、排紙ローラ５２及び排紙コロ５３と、排紙される用紙１２をストックする排紙トレイ５４とを備えている。
【００２６】
また、背部には両面給紙ユニット６１が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット６１は搬送ベルト２１の逆方向回転で戻される用紙１２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ２２と搬送ベルト２１との間に給紙する。
【００２７】
このように構成したインクジェット記録装置においては、給紙部から用紙１２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙１２はガイド１５で案内され、搬送ベルト２１とカウンタローラ２２との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド２３で案内されて先端加圧コロ２５で搬送ベルト２１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。
【００２８】
このとき、図示しない制御回路によって高圧電源から帯電ローラ２６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト２１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト２１上に用紙１２が給送されると、用紙１２内で帯電パターンと反対の電荷に分極するので、平行接続されたコンデンサが形成されたこととなり、用紙１２が搬送ベルト２１に吸着され、搬送ベルト２１の周回移動によって用紙１２が副走査方向に搬送される。
【００２９】
そこで、キャリッジ３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド７を駆動することにより、停止している用紙１２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙１２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙１２を排紙トレイ４４に排紙する。
【００３０】
また、両面印刷の場合には、表面（最初に印刷する面）の記録が終了したときに、搬送ベルト２１を逆回転させることで、記録済みの用紙１２を両面給紙ユニット６１内に送り込み、用紙１２を反転させて（裏面が印刷面となる状態にして）再度カウンタローラ２２と搬送ベルト２１との間に給紙し、タイミング制御を行って、前述したと同様に搬送ベル２１上に搬送して裏面に記録を行った後、排紙トレイ５４に排紙する。
【００３１】
次に、このインクジェット記録装置の制御部の概要について図３を参照して説明する。なお、同図は同制御部の要部ブロック説明図である。
この制御部は、プリンタコントローラ７０と、主走査モータ４及び副走査モータ３１を駆動するためのモータドライバ８１と、帯電ローラ２６に帯電用高圧電圧を印加する高圧回路８２を駆動するためのドライバ８２と、図示しないが給紙ローラ１３に副走査モータ３１の回転を伝達するための給紙クラッチを駆動するためのドライバと、記録ヘッド７（インクジェットヘッド）を駆動するためのヘッドドライバ（ヘッド駆動回路、ドライバＩＣで構成）８４と、各種指示及び表示を行うための操作パネル８５等を備えている。
【００３２】
プリンタコントローラ７０は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナなどの画像読み取り装置、デジタルカメラなどの撮像装置などのホスト側からの印刷データ等をケーブル或いはネットを介して受信するインターフェース（以下「Ｉ／Ｆ」という）７２と、ＣＰＵ等からなる主制御部７３と、各種データの記憶等を行うＲＡＭ７４と、各種データ処理のためのルーチン等を記憶したＲＯＭ７５と、記録ヘッド７への駆動波形を発生させる駆動信号発生回路７７と、ドットパターンデータ（ビットマップデータ）に展開された印字データ及び駆動波形等をヘッドドライバ８４に送信するためのＩ／Ｆ７８と、モータ駆動データをモータドライバ８１に送信し、また、高圧回路８２からの高圧出力のオン／オフ及び極性を制御するための制御データを高圧回路８２に送信するためのＩ／Ｆ７９と、操作パネル８５との情報の送受、駆動ローラである搬送ローラ２７の温度又は搬送ローラ２７の温度に相関する温度を検出する温度センサ８６等及び図示しないセンサを含む各種センサからの検知信号の入力を行うためのI／Ｆ８０等とを備えている。
【００３３】
ＲＡＭ７４は各種バッファ及びワークメモリ等として用いる。ＲＯＭ７５は主制御部７３によって実行する各種制御ルーチンとフォントデータ及びグラフィック関数、各種手続き等を記憶するとともに、予め測定（検出）した駆動ローラである搬送ローラ２７の偏心量（振れ量）ａとホーム位置θ_０のデータ、及び搬送ローラ２７の偏心量及び角度を認識可能な画像のデータを記憶している。
【００３４】
主制御部７３はＲＯＭ７５に格納されている搬送ローラ２７の偏心量（振れ量）ａとホーム位置θ_０のデータに基づいて搬送ローラ２７の回転量を補正（変調）制御する。また、主制御部７３は操作パネル８５あるいは図示しないディップスイッチなどによってテストプリントが指示されたときにＲＯＭ７５に記憶された搬送ローラ２７の偏心量及び角度を認識可能な画像データをプリントアウトさせ、操作パネル８５あるいは図示しないディップスイッチなどによって与えられる偏心量及び角度の指定情報を記憶する。
【００３５】
また、主制御部７３は、Ｉ／Ｆ７２に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、この解析結果（中間コードデータ）をＲＡＭ７４の所定のエリアに記憶し、記憶した解析結果からＲＯＭ７５に格納したフォントデータを用いて画像出力するためのドットパターンデータを生成し、ＲＡＭ７４の異なる所定のエリアに再び記憶する。なお、ホスト側のプリンタドライバで画像データをビットマップデータに展開してこの記録装置に転送する場合には、単にＲＡＭ７４に受信したビットマップの画像データを格納する。
【００３６】
そして、主制御部７３は、記録ヘッド７の１行分に相当するドットパターンデータが得られると、この１行分のドットパターンデータを、発振回路７６からのクロック信号ＣＬＫに同期して、Ｉ／Ｆ７８を介してヘッドドライバ８２にシリアルデータで送出し、また所定のタイミングでラッチ信号をヘッドドライバ８２に送出する。
【００３７】
駆動信号発生回路７７は、駆動波形（駆動信号）のパターンデータを格納したＲＯＭ（ＲＯＭ７５で構成することもできる。）と、このＲＯＭから読み出される駆動波形のデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器を含む波形生成回路及びアンプ等で構成している。
【００３８】
ヘッドドライバ８２は、主制御部７３からのクロック信号及び印字信号であるシリアルデータを入力するシフトレジスタと、シフトレジスタのレジスト値を主制御部７３からのラッチ信号でラッチするラッチ回路と、ラッチ回路の出力値をレベル変化するレベル変換回路（レベルシフタ）と、このレベルシフタでオン／オフが制御されるアナログスイッチアレイ（スイッチ手段）とからなり、アナログスイッチアレイのオン／オフを制御することで駆動波形に含まれる所要の駆動波形を選択的にヘッド７に印加する。
【００３９】
次に、主制御部７３による搬送ローラによる送り量の補正制御の概要について図４をも参照して説明する。
まず、搬送ローラ２７の偏心の送り量に与える影響について説明する。例えば、ここで、
搬送ローラ２７の直径：３２．０４±０．０３〔ｍｍ〕
搬送ベルト２１の厚み：０．１５±０．０２〔ｍｍ〕
とする。なお、ベルト厚み誤差±０．０２はここでの計算には入れないものとする。
【００４０】
この場合、搬送ローラ２７の直径が偏心しているとすると、搬送ローラ２７の直径は、３２．０４＋２×a×Ｓｉｎθとなる。したがって、送り量を決定する半径は(３２．０４＋ａ×Ｓｉｎθ)／２＋０．１５で求まる。
【００４１】
そこで、ベルト厚み誤差の計算と同様に、搬送ローラ２７の偏心がｎ回の送りで印字面に与える誤差ΔＥｈは、送りパルスをＰ、搬送ローラ２７のホームポジション（ホーム位置）をθ0とすると、次の（１）式で求めることができる。
【００４２】
【数１】

【００４３】
そこで、この誤差ΔＥｈに基づいて搬送ローラ２７を回転駆動する副走査モータ３１の回転量を制御する（回転を変調する。）ことによって、搬送ベルト２１による用紙の送り誤差を低減することができる。
【００４４】
この場合、装置毎に搬送ローラ２７の振れ量ａとホーム位置θ_０を予め測定（検出）してＲＯＭに記憶しておき、この記憶した（検出した）振れ量ａとホーム位置θ_０に基づいて副走査モータ３１のい回転を変調制御する。
【００４５】
すなわち、図４に示すように、主制御部７３はプリント開始するときに、偏心量及び角度のデータと、ホーム位置のデータを読み込んで、搬送量の誤差を算出し、この算出した搬送量誤差に基づいて副走査モータ３１の回転量を補正する。
【００４６】
このように搬送ローラ２７の偏心量及び角度と、搬送ローラ２７のホーム位置に基づいて、送り毎に搬送ローラ２７の回転量を補正することによって、搬送ローラ２７をゴムローラなどの偏心が生じ易い材料で構成した場合でも、偏心による用紙の送り量変動を低減することができて、安定した画像品質を得ることができる。
【００４７】
次に、他の実施形態について図５を参照して説明する。
この例では、用紙に記録することによって搬送ローラ２７のバラツキ（偏心量、角度）を認識可能な画像（所定画像）のデータを予め記憶しておき、図５に示すように、ユーザー、検査者、サービスマンなど（ユーザー等）が操作パネル８５あるいは図示しないディップスイッチなどによってテストプリントを指示したとき、記憶している所定画像を読み出して、例えば複数種類のパターンを用紙に記録する。
【００４８】
ここで、ユーザー等が記録されたパターンの内の最も画像品質が良いと認識されるパターンの番号を指定することで、指定されたパターンに対応する搬送ローラ２７の固有送り誤差（偏心量、角度）に関する情報を記憶保持する。
【００４９】
そして、前述したようにこの記憶保持した固有送り誤差を新たな振れ量ａとして、ホーム位置情報に基づいて回転量を補正する。これによって、装置間での搬送ローラの偏心量、角度のバラツキによる送り量バラツキを低減して、より高い精度で用紙を搬送することができて、画像品質が向上する。また、この場合、搬送ローラの偏心量、角度の調整も容易になる。
【００５０】
なお、上記実施形態においては、搬送ローラのホーム位置を予め記憶保持した例で説明したが、搬送ローラのホーム位置を検出する手段を設けて、この検出したホーム位置と偏心量及び角度に基づいて補正するようにすることもできる。
【００５１】
この場合、ホーム位置の検出結果を記憶するようにすれば、被記録媒体に対して記録を行うたびに検出する必要がなくなり、記録速度の低下を招かない。あるいは、電源投入時の予備動作中にホーム位置を検出するようにし、このときには搬送ローラの回転速度を遅くして検出精度を高めることもできる。
【００５２】
なお、上記実施形態においては本発明をキャリッジを用いるシャトル型インクジェット記録装置に適用した例で説明したが、ライン型ヘッドを用いるライン型インクジェット記録装置にも適用することができ、また、インクジェット記録装置に限らず、複写装置、ファクシミリ装置、複写装置／プリンタ／ファクシミリ装置の複合機などの画像形成装置、電子写真方式を用いる画像形成装置などにも適用することができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る画像形成装置によれば、被記録媒体に記録することで駆動ローラの偏心量及び角度を認識可能な画像を形成するデータを格納した手段と、前記データにより記録された画像の認識結果に基づいて指定される駆動ローラの偏心量及び角度に関する情報を記憶する手段と、前記記録時の駆動ローラのホーム位置を検出し記憶する手段と、記憶されている前記駆動ローラのホーム位置の検出結果及び前記駆動ローラの偏心量及び角度に関する情報に基づいて前記駆動ローラの回転量を補正する手段とを備えている構成としたので、搬送ローラの固有誤差に基づく搬送性能の変動を抑制することができ、画像品質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例を示す側面説明図
【図２】同装置の要部平面説明図
【図３】同装置の制御部の概要を説明するブロック説明図
【図４】同制御部による補正制御処理の一例の説明に供するフロー図
【図５】他の実施形態の説明に供するフロー図
【符号の説明】
３…キャリッジ、７…記録ヘッド、１０…給紙トレイ、１２…用紙、１３…給紙ローラ、１５…ガイド、２１…搬送ベルト、２２…カウンタローラ、２６…帯電ローラ（帯電手段）、２７…搬送ローラ、２８…テンションローラ。

Claims

被記録媒体を搬送する搬送手段と、被記録媒体に画像を形成する記録手段とを備えた画像形成装置において、
前記被記録媒体に記録することで駆動ローラの偏心量及び角度を認識可能な画像を形成するデータを格納した手段と、
前記データにより記録された画像の認識結果に基づいて指定される駆動ローラの偏心量及び角度に関する情報を記憶する手段と、
前記記録時の駆動ローラのホーム位置を検出し記憶する手段と、
記憶されている前記駆動ローラのホーム位置の検出結果及び前記駆動ローラの偏心量及び角度に関する情報に基づいて前記駆動ローラの回転量を補正する手段と
を備えていることを特徴とする画像形成装置。