JP4503411B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の静電複写プロセスによる画像形成に用いられる静電潜像現像用トナーに関するものであり、また、このトナーを用いる画像形成装置に関するものである。

従来、プリンタ、複写機、ファックスなどの画像形成装置およびその用紙搬送装置では、搬送する用紙と画像の位置合わせを行うために、用紙搬送路途中で用紙端部の位置を検出し、その情報から形成する画像位置を補正するものが提案されている。
例えば、特許文献１では、用紙位置を検出する手段としては、直線状に並んだセンサアレイなどの受光素子列を搬送方向と直交して配置し、併設または対向する発光素子からの光を用紙が反射または遮ることで用紙位置を検出している。また、特許文献２では、原稿の載置領域を検知する手段を主走査方向に対して予め設定した角度で傾ける又は、検知ユニットを回転、移動させて原稿領域検知を行う画像読取装置が開示されている。また、特許文献３では、感光体を照射する手段を光源からの光路を分けることで、給紙部での用紙幅検出手段を実現した電子写真装置の用紙検出装置が開示されているまた、特許文献４では、複数の原稿サイズ検知センサの少なくとも一部の位置を変更する、センサ位置変更手段を備えた複写機が開示されている。

特開平０８−１７１２６６号公報 特開平０８−１９４２７０号公報 特開平０８−１３７３３４号公報 特開平２０−２８２７９６号公報

しかし、上記開示技術では、用紙位置を高精度で検知するには受光素子を細かいピッチで並べる必要があるが、一般的に素子密度を高くすると部品費が級数的に増加し、装置全体のコストを押し上げることになるため、高精度に用紙位置を検知することが困難であった。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、予め設定された第一の位置と主走査方向に受光素子間隔未満のピッチでずれた位置関係になるように一回以上変位させた複数の位置における用紙側端検知手段の検知結果をもとに高精度に用紙側端を検出し、その結果をもとに画像形成位置を補正することで、高品質の画像を得ることができる画像形成装置を提供することである。

上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
１．本発明の画像形成装置は、用紙を画像形成部に搬送する搬送路を持つ電子写真方式の画像形成装置において、発光部が少なくとも一つの発光素子からなり、受光部が複数の受光素子を等間隔で一列に配した受光素子列からなり、当該受光素子列が用紙搬送方向と直交する主走査方向に配された用紙側端検知手段と、当該用紙側端検知手段の受光素子列を前記主走査方向に変位させる変位手段と、当該変位手段によって変位される変位量を制御する制御手段と、前記制御手段によって前記変位手段は、前記用紙側端検知手段の受光素子列を、予め設定された第一の位置と、当該第一の位置に対して前記主走査方向に前記受光素子間隔未満のピッチでずれた位置関係になる複数の位置とに変位させ、前記第一の位置及び複数の位置における用紙側端検出結果をもとに用紙の側端の位置を決定し、当該用紙の側端の位置に対応して画像形成位置を補正する補正手段とが設けられていることを特徴とする。
２．また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記用紙側端検知手段及び前記変位手段からなるユニットを回転させる回転手段と、当該回転手段による回転角を制御する制御手段が設けられていることを特徴とする。
３．また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記用紙側端検知手段は前記受光素子列が前記主走査方向に配された状態で用紙側端を検出し、前記回転手段にて前記受光素子列を前記主走査方向に対し予め設定された角度傾け、前記検出結果に基づき前記受光素子列を前記変位手段にて用紙側端を検出可能な位置に変位させ、再度用紙側端を検出することを特徴とする。

４．また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記受光素子列が前記主走査方向に対し傾いている時、前記変位手段により前記受光素子列を受光素子が受光素子間隔未満のピッチでずれた位置関係になるように変位させることを特徴とする。
５．また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記画像形成部とのタイミングを合わせるために用紙を一時停止するレジスト部を有し、前記用紙側端検知手段は前記レジスト部直前または直後に配されていることを特徴とする。
６．また、本発明の画像形成装置は、さらに、画像補正位置が確定するまで前記レジスト部にて用紙を停止もしくは通常よりも低い速度で搬送することを特徴とする。

本発明は、上記解決するための手段によって、本発明の画像形成装置は、予め設定された第一の位置と主走査方向に受光素子間隔未満のピッチでずれた位置関係になるように一回以上変位させた複数の位置における用紙側端検知手段の検知結果をもとに高精度に用紙側端を検出し、その結果をもとに画像形成位置を補正することで、高品質の画像を提供できる。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、用紙側端検知手段と変位手段からなるユニットの回転角を制御し、用紙側端検知手段を主走査方向に対し傾かせることで、用紙側端検知手段の精度及び主走査方向の用紙側端検知領域を制御できる。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、用紙側端検知手段の受光素子列が搬送方向と直交するように配することで、主走査方向の検知領域を最大にして用紙側端を検出し、その後、検知手段と変位手段からなるユニットを回転させ、前記検出結果をもとに用紙側端検知手段を用紙側端が検知可能な位置に変位させることで、高精度に用紙側端を検出することにより、安価な一つの検知手段にて広範囲で高精度に用紙側端を検出することができる。

また、本発明の画像形成装置は、さらに、用紙側端検知手段の受光素子列を主走査方向に対して傾けた状態で、変位手段により用紙側端検知手段を受光素子が素子間隔未満のピッチでずれた位置関係になるように変位させることで、用紙側端をより高精度に検出できる。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、用紙側端検知手段をレジスト部直前または直後に配置することで、用紙が停止している状態で確実に用紙位置を検出できる。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、画像補正位置が確定するまでレジスト部にて用紙を停止もしくは通常よりも低い速度で搬送することで、画像形成位置を確実に補正できる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。

図１は、用紙搬送装置およびそれを有する画像形成装置の断面概略図である。用紙搬送部１００の略上方には画像形成部２００があり、またその上方には画像読取部３００がある。用紙搬送部１００は、用紙トレイ１０１、給紙部１０２、搬送部１０３、レジストローラ１０４からなり、用紙トレイ１０１に積載された用紙１を画像形成部２００へ供給する。画像形成部２００は、感光体２０１、帯電部２０２、現像部２０３、転写ベルト２０４、クリーニング部２０５、定着部２０６、書込み部２０７、から成り、用紙搬送部１００から供給された用紙１に画像を形成し、排紙トレイ２０８へと排出する。レジストローラ１０４の手前には用紙位置センサ１０が設けられている。

図２は、用紙位置センサの断面概略図である。レジストローラ１０４の手前には用紙位置センサ１０が設けられている。用紙位置センサ１０は発光部と受光部からなり、発光部が発光ダイオードからなる発光素子１１により構成され、受光部は複数の受光素子を配列した受光素子アレイ１２により構成されている。受光素子アレイ１２は発光素子１１からの照明光を搬送される用紙１の拡散反射光として受光する。

図３は、変位前と変位後の受光素子アレイの位置関係を示す概略図である。
用紙変位センサ１０は感光体２０１の回転軸方向つまり主走査方向に図示しない駆動源よって変位する。また、用紙位置センサ１０は予め設定された第一の位置と受光素子アレイの素子間ピッチＰの半分、つまり１/２Ｐ変位させた第二の位置とを持っている。給紙トレイ１０１に積載された用紙１は給紙部１０２によって給紙され搬送部１０３へ送られる。用紙１は画像形成部２００に供給される前に作像とのタイミングを合わせるため、レジストローラ１０４に突き当て停止される。その際、用紙位置センサ１０で用紙１の側端を検知し用紙位置信号を得る。

図４は、画像位置補正を行う主走査書込みタイミングを示す図である。また、図５は、用紙と用紙位置センサの位置関係を示した概略図である。画像位置の主走査方向の補正は次のように行われる。図４に示すように、書込み部２１０の内部にはポリゴンモータ２１１があり、感光体２０１に対しレーザダイオード２１２からのレーザ光を主走査方向に走査書込みする。このレ−ザ光による書き込みは、レーザ光の走査毎に用紙位置信号からのインターバル時間Ｔ１後から画像データの書込みを開始する。インターバル時間Ｔ１を可変とすることで、感光体上の画像位置を調整することが可能となる。用紙に対して画像位置を合わせる場合は、用紙位置センサ１０の信号から適正なインターバル時間Ｔ１を演算する。

本実施例について図３に基づいて更に詳しく説明する。本発明では、用紙位置センサ１０を受光素子間ピッチの１／２で変位させる。図中では説明を簡易とするため、第一の位置と第二の位置の受光素子アレイ１２概略をそれぞれ１２ａ、１２ｂに並べて表記している。図の太線の位置に用紙端部がある場合、用紙端部より外側の受光素子は用紙からの反射光を検知しない。用紙に対向している部分は反射光を検知する。このとき、受光素子アレイが１２ａの位置にある場合、用紙端部がやや下方に移動しても素子Ｓ１ａは検知しない。しかし、１／２Ｐずらした位置に変位させ、１２ｂの位置にて用紙位置を検知した場合、用紙端部がやや下側に移動すると現在反射光を検知している素子Ｓ１ｂの受光量が低下して検知しない状態となり、用紙位置は受光素子ピッチ分だけ移動した位置として検知される状態であるので、素子Ｓ１ａの状態と合わせ見ることで用紙位置が１／２Ｐ移動したとして検知できる。例えば受光素子アレイの素子間ピッチが１ｍｍであれば、０．５ｍｍの高精度で用紙位置の検出が可能となる。

図６は、回転前と回転後の受光素子アレイの位置関係を示す図である。図７は、用紙と用紙位置センサの位置関係を示した概略図である。この実施形態では、用紙センサ１０は主走査方向に平行に配置（破線部：１３ａ）し、用紙位置を検出する。次に用紙センサ１０と図示しない駆動源からなるユニットをステッピングモータとギヤの組合せにより構成される変位手段としての回転手段にて用紙と平行な面にて６０°回転させ、図示しない駆動源にて用紙位置センサ１０を前記検知結果に基づき用紙位置を検知可能な位置（実線部：１３ｂ）に変位させ、用紙位置を検出する。この回転する角度は、変位量を制御する制御手段によって制御される。制御手段は、図示しないが、画像形成装置本体の制御基板等に組み込まれている。用紙センサ１０が搬送方向と直交して配置している場合、主走査方向の用紙側端検知領域は最大となり広範囲で用紙側端を検出することが可能となる。また、用紙センサ１０が用紙側端に対して６０°傾いて配置している場合は、主走査方向の用紙側端検知領域は回転前の１／２となるが、主走査方向に対する受光素子アレイのピッチが１／２となり、高精度に用紙位置の検出が可能となる。また、この状態において図示しない駆動源により用紙センサ１０を受光素子間ピッチの１／２で変位させ、変位前後の位置で用紙位置を検出することでさらに高精度に用紙位置を検出することもできる。

通常画像形成装置ではレジストローラ１０４に用紙先端を突き当て停止することで、作像とのタイミングを合わせると共に、用紙のスキューを補正することを行っている。つまり、レジストローラ１０４上流側に用紙位置センサ１０を配置した場合、スキュー補正前の用紙位置を検出することになる。用紙位置センサ１０をレジストローラ１０４の下流側に配置した場合、用紙の姿勢が確定した後の用紙位置を検出することが可能であり、更に高精度で用紙位置の検出が可能となる。また、このときに通常よりも遅い速度で用紙搬送を行えば、用紙のバタツキなどによる誤差を防ぐことができ、安定して高精度な位置検出が可能となる。更に、用紙先端が用紙位置センサ１０を過ぎたところで、再度レジストローラ１０４を停止し、停止状態で用紙位置検知を行えばより安定して高精度な位置検出が可能となる。また、受光素子アレイ１２の信号読み出しや用紙位置信号から画像補正位置を演算に時間を要する場合には、用紙の進行を低下させ、これらの処理を済ますことも可能となる。

このような動作をさせた場合、用紙を低速搬送または停止させることで、用紙位置検知を高精度に行える反面、画像形成装置としての生産性を低下させる要因になる。しかしながら、図示しない記憶装置に前回実施時の補正値を記憶させ、次回画像形成時は記憶された補正値によれば生産性の低下を招かずに画像位置を補正することができる。一般に用紙位置に狂いを生じるのは、用紙補給を実施したときや、給紙口を変更したときであるので、図示しない用紙補給検知手段によって用紙補給が検知された後、また給紙口を切換えた後の一枚目で用紙位置検知を行い画像位置補正を実施すると共に、それ以降は一枚目で得られた補正値で画像位置補正を実施できる。また、電源ＯＦＦの間に用紙補給が実施されることが考えられるので、電源投入後一枚目に用紙位置検知を行う、またはジョブ一枚目枚に用紙位置検知を行い、二枚目以降は一枚目で得られた補正値によって画像位置補正を実施する。

本実施形態では用紙検知センサ１０を図示しない駆動源により１／２ピッチ変位させたが、これを１／３ピッチで二回、１／４ピッチで三回変位させても良く、それによって更なる用紙位置検出精度の向上が可能となる。また、１ピッチ以上変位させる場合でも変位前と変位後の受光素子の位置関係において１ピッチ未満ずれていれば、本発明を適用することができる。また、回転手段はステッピングモータと複数のギヤの組合せを用いたが、この構成に限るものではない。さらに、回転手段の回転角を６０°としたが、６０°に限定されるものではない。

本実施形態では、発光素子１１と受光素子アレイ１２が一体になったセンサを複数用いたが、それぞれ別になったものでも良く、その場合、発光素子１１をひとつとし受光素子アレイ１２のみを複数配置することで更なるコストダウンを図ることができる。また、用紙位置センサ１０は、発光素子１１と受光素子アレイ１２を併設し、用紙の拡散反射光を受光するタイプのものであるが、本発明はこの構成に限るものでなく、発光素子１１と受光素子アレイ１２を対向配置し、用紙による遮光を検知するタイプのものでも適用できる。
また、本実施形態では、用紙位置をレジストローラ０１４に突き当て停止した状態で検知したが、本発明はこれに限るものでなく、用紙搬送中に検知しても良い。しかし、用紙そのものの位置が安定している状態であることから、用紙停止状態で検知した方が精度の良い結果が得られる。

用紙搬送装置およびそれを有する画像形成装置の断面概略図である。 用紙位置センサの断面概略図である。 変位前と変位後の受光素子アレイの位置関係を示す概略図である。 画像位置補正を行う主走査書込みタイミングを示す図である。 用紙と用紙位置センサの位置関係を示した概略図である。 回転前と回転後の受光素子アレイの位置関係を示す図である。 用紙と用紙位置センサの位置関係を示した概略図である。

符号の説明

１０ 用紙位置センサ
１１ 発光素子
１２ 受光素子アレイ１２
１００ 用紙搬送部
１０１ 用紙トレイ
１０２ 給紙部
１０３ 搬送部
１０４ レジストローラ
２００ 画像形成部
２０１ 感光体、
２０２ 帯電部
２０３ 現像部
２０４ 転写ベルト
２０５ クリーニング部
２０６ 定着部
２０７ 書込み部
２０８ 排紙トレイ
２１０ 書込み部
２１１ ポリゴンミラー
３００ 画像読取部

Claims (6)

1. 用紙を画像形成部に搬送する搬送路を持つ電子写真方式の画像形成装置において、
   発光部が少なくとも一つの発光素子からなり、受光部が複数の受光素子を等間隔で一列に配した受光素子列からなり、当該受光素子列が用紙搬送方向と直交する主走査方向に配された用紙側端検知手段と、
   当該用紙側端検知手段の受光素子列を前記主走査方向に変位させる変位手段と、
   当該変位手段によって変位される変位量を制御する制御手段と、
   前記制御手段によって前記変位手段は、前記用紙側端検知手段の受光素子列を、予め設定された第一の位置と、当該第一の位置に対して前記主走査方向に前記受光素子間隔未満のピッチでずれた位置関係になる複数の位置とに変位させ、前記第一の位置及び複数の位置における用紙側端検出結果をもとに用紙の側端の位置を決定し、当該用紙の側端の位置に対応して画像形成位置を補正する補正手段とが設けられている
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記用紙側端検知手段及び前記変位手段からなるユニットを回転させる回転手段と、当該回転手段による回転角を制御する制御手段が設けられている
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２に記載の画像形成装置において、
   前記用紙側端検知手段は前記受光素子列が前記主走査方向に配された状態で用紙側端を検出し、前記回転手段にて前記受光素子列を前記主走査方向に対し予め設定された角度傾け、前記検出結果に基づき前記受光素子列を前記変位手段にて用紙側端を検出可能な位置に変位させ、再度用紙側端を検出する
   ことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項２に記載の画像形成装置において、
   前記受光素子列が前記主走査方向に対し傾いている時、前記変位手段により前記受光素子列を受光素子が受光素子間隔未満のピッチでずれた位置関係になるように変位させる
   ことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１または２に記載の画像形成装置において、
   前記画像形成部とのタイミングを合わせるために用紙を一時停止するレジスト部を有し、前記用紙側端検知手段は前記レジスト部直前または直後に配されている
   ことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１または２に記載の画像形成装置において、
   画像補正位置が確定するまで前記レジスト部にて用紙を停止もしくは通常よりも低い速度で搬送する
   ことを特徴とする画像形成装置。

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