JP4554390B2

JP4554390B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4554390B2
Application number: JP2005036421A
Authority: JP
Inventors: 元塚原
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-02-14
Filing date: 2005-02-14
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2025-02-14
Also published as: JP2006221080A

Description

本発明は、デジタル複写機、プリンタ等の画像形成装置に係り、特に記録紙への主走査方向の画像書き込み位置の位置制御を行う画像形成装置に関する。

記録紙（以下、「転写紙」で代表する）の両面に画像形成を行う機能を有する画像形成装置では、原稿幅方向（以下、「主走査方向」と称す）の書き出し位置がずれた場合、表裏同じ位置に形成されるはずの縦線が表裏で重ならないことがある。片面に画像形成を行う場合でも連続複写時に主走査方向の画像位置があわないことある。これらは、主走査方向の書き出し位置（以下、「主走査レジスト」と称す）がずれることが原因である。この主走査レジストは、工場出荷時に機械毎に転写紙に対して同じ位置になるように調整される。しかし、給紙トレーへの転写紙セット不良、機械内部スキュー等によりバラツキが発生する。

そこで、原稿搬送経路に原稿先端検知用にＣＣＤを配置し、この位置での転写紙の主走査レジストのズレ量を検出し、転写紙への書き出し位置を調整することによって転写紙１枚単位で主走査レジスト補正を行う技術がある。

このようなバラツキを補正するための技術として特許文献１ないし３に開示された発明が知られている。
特開平０８−０６９２１５号号公報特開２００１−０４５２２０号公報特開２００１−１５７０１８号公報

前記特許文献１ないし３に開示された発明は、いずれも原稿搬送経路の原稿先端検知用にＣＣＤを使用しているが、ＣＣＤを使用した縮小光学系はサイズが大きくなることからＣＩＳ（コンタクトイメージセンサ）を使用することもある。図１はＣＩＳを使用した構成を示す図、図２は転写紙エッジ検出回路を示すブロック図である。
図１において、ＣＩＳ１０１は大きく受光素子部１０１ａ、シフトレジスタ部１０１ｂ、光源部（ＬＥＤ）１０１ｃからなる。ＬＥＤ光量はＣＩＳ＿ＬＥＤ信号を外部のＬＥＤ電流制御回路１０８が出力することで調整される。ＬＥＤ電流制御回路は、ＬＥＤ駆動方式により内部回路構成が変わる。パルス点灯ではＣＩＳ制御回路からのＬＥＤ＿ＰＷＭ信号は任意周期のパルス信号が供給されトランジスタをスイッチング動作させることによりＣＩＳ＿ＬＥＤ信号を駆動する。光量調整はパルス信号のＤｕｔｙを変化させることで可能となる。

定電流点灯では例えば図２に示す積分回路と増幅回路によりトランジスタを駆動する。その際、ＣＩＳ＿ＬＥＤ信号は常時同電位で駆動される。光量調整はパルス信号であるＬＥＤ＿ＰＷＭ信号を積分回路により定電圧化しているのでこのパルス信号のＤｕｔｙを変化させることで可能となる。ＣＩＳからのアナログ信号はコンパレータ１０２により２値のデジタル信号に変換される。この変換過程において、ＣＩＳ出力信号レベルが小さいと階調性低下によりノイズ等の影響を受けやすくなるため、特定転写紙を読んだ場合のＣＩＳ出力信号レベルがある一定のレベルになるようにＬＥＤ光量調整が行われる。

この際のＣＩＳ出力信号レベルのバラツキ要因としては、ＬＥＤの光量初期バラツキ、光量短期変動、光量寿命、ＣＩＳ感度バラツキ等があり、また、調整する転写紙濃度バラツキによる影響もある。さらに、ＬＥＤ光量には上限が規定されているためシステムバラツキによってはＬＥＤを最大光量にしても狙いのＣＩＳ出力レベルに調整できないこともある。

本発明はこのような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、ＣＩＳ出力レベル調整範囲を拡大し、ＣＩＳ出力光量調整を的確に行うことができる画像形成装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、記録媒体搬送経路の記録媒体搬送方向に対して直交する方向に光電変換素子をライン状に並べてなるコンタクトイメージセンサと、前記光電変換素子の近傍で前記記録媒体を照明する照明手段と、を有し、前記コンタクトイメージセンサは、前記照明手段による前記記録媒体への照明時の当該記録媒体からの反射光を受光することにより画像を読み取る画像形成装置において、前記照明手段の光量を調整する光量調整手段と、前記コンタクトイメージセンサの電荷蓄積時間を制御する電荷蓄積時間制御手段と、を備え、前記コンタクトイメージセンサの出力レベルは、最大設定になるまで前記光量調整手段により調整されると共に、当該光量調整手段による調整が最大設定になった後に前記電荷蓄積時間制御手段による調整に切り換えられることを特徴とする。

上記画像形成装置の一実施態様は、前記電荷蓄積時間制御手段による調整が最大設定になった場合にエラー表示することを特徴とする。

本発明によれば、光電変換手段の出力レベル調整方法として前記照明手段の光量を調整する光量調整手段によるものと、前記光電変換手段の電荷蓄積時間制御手段によるもの２通りの調整が可能なので、ＣＩＳ出力レベル調整範囲を拡大し、ＣＩＳ出力光量調整を的確に行うことができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図２は、本発明の実施形態に係る転写紙エッジ検出回路の構成を示すブロック図である。同図において、転写紙エッジ検出回路は、ＣＩＳ１０１、コンパレータ１０２、転写紙エッジ検出回路１０３、ＣＰＵ１０４、ＣＩＳ制御回路１０５、ＴＨ調整回路１０６、転写紙書出位置制御回路１０７及びＬＥＤ電流制御回路１０８からなる。ＣＩＳ制御回路１０５はＣＰＵ１０４により制御される。ＣＩＳ制御回路１０５からはＣＩＳ１０１、ＴＨ制御回路１０６、転写紙エッジ検出回路１０３及びＬＥＤ電流制御回路１０８にそれぞれ制御信号が供給される。

ＣＩＳ１０１へはシステムクロックであるＣＩＳ＿ＣＬＫ、電荷蓄積時間を決めるＣＩＳ＿ＳＨを供給する。ＣＩＳ１０１の電荷蓄積時間はＣＩＳ＿ＳＨの周期を変更することによって制御可能となる。転写紙エッジ検出回路１０３へも前記ＣＩＳ＿ＣＬＫ、ＣＩＳ＿ＳＨが供給される。ＣＩＳ＿ＣＬＫは転写紙エッジ検出回路１０３のシステムクロックのリセットに、ＣＩＳデータラッチクロックＣＩＳ＿ＳＨは内部カウンタのリセットにそれぞれ使用される。

ＴＨ調整回路１０６へはＰＷＭ制御信号が供給される。ＴＨ調整回路１０６は内部に積分回路を有し、ＰＷＭ制御信号からＤＣ電圧を生成しコンパレータ１０２に比較基準電圧を供給する。この構成により、ＰＷＭ制御信号のＤｕｔｙを変更することによりコンパレータ１０２の比較基準電圧を調整することができる。

また、ＬＥＤ電流制御回路１０８にはＬＥＤ＿ＰＷＭが供給される。ＬＥＤ＿ＰＷＭ信号による動作は前述の図３を参照して説明したようにパルス信号であるＬＥＤ＿ＰＷＭ信号を積分回路により定電圧化し、このパルス信号のＤｕｔｙを変化させることによって光量調整が可能となっている。

ＣＩＳ１０１からのアナログ信号はコンパレータ１０２により前記比較基準電圧との比較により２値のデジタル信号に変換される。

転写紙エッジ検出回路１０３は、前記２値化されたデジタル信号から転写紙エッジを示すゲート信号を生成し、ＣＰＵ１０４は、このゲート信号位置と基準位置の差分をカウント値として生成し、転写紙書出位置制御回路１０７に前記カウント値を設定する。転写紙書出位置制御回路１０７は前記ＣＰＵ１０４からの設定によって転写紙への画像書き出し位置を補正することができる。

ここで、転写紙エッジ検出回路１０３の動作について説明する。図５は転写紙エッジ検出回路１０３の動作を示すタイミングチャートである。図５はゴミ除去としてｃｉｓ＿ｄｉｎ（２値化されたＣＩＳ画像データで転写紙があると“Ｈ”出力となる）が４画素連続して“Ｈ”レベルとなった場合に転写紙のエッジと認識して、Ｐ＿ＥＤＧＥ信号を“Ｌ”レベルとする。本実施形態では“Ｌ”レベルを転写紙検出時の出力レベルとしている。図５の例では、３画素連続では、
Ｐ＿ＥＤＧＥ＝“Ｌ”
レベルとならず４画素連続で
Ｐ＿ＥＤＧＥ＝”Ｌ”
レベルとなることを表している。

Ｐ＿ＥＤＧＥ信号は
ＣＩＳ＿ＳＨ＝“Ｈ”
レベルでリセットされる。

ＣＩＳ＿ＳＨから
Ｐ＿ＥＤＧＥ＝“Ｌ”
レベルとなるまでの基準の画素数はあらかじめシステム調整時に決められた値が、図示しないメモリに格納されている。

上記に対して転写紙１枚単位にＣＩＳ＿ＳＨから
Ｐ＿ＥＤＧＥ＝”Ｌ”
レベルまでの画素数をＣＰＵ１０４が検出し基準画素数に対する差分を算出する。また、ＣＰＵ１０４ではノイズ除去の目的で複数ライン分のＣＩＳ＿ＳＨからＰ＿ＥＤＧＥ＝”Ｌ”レベルまでの画素数の平均値を算出し、最終的な転写紙エッジ部を算出する。

図６は光量調整を行う制御手順を示すフローチャートである。この制御手順における光量調整の完了の判断としては、１ライン中でＰ＿ＥＤＧＥが狙いの画素数分“Ｌ”となっているかを検出し、ＣＩＳ出力レベルを低下させていき、１画素でもＰ＿ＥＤＧＥ＝“Ｈ”レベルとなった場合、画像ピークレベルがコンパレータ１０２のスレッシュ電圧近辺であると判断し、現状のα倍の出力となるようにＣＩＳ出力を調整し、調整完了とするものである。

すなわち、図６において、電源ＯＮ後、光量調整モードが設定されると転写紙がＣＩＳまで搬送され停止する。この状態で、ＣＩＳ１０１のＬＥＤを点灯させ、電流設定値Ａ＝ｍａｘ設定とする（ステップＳ６０１）。この状態でＰ＿ＥＤＧＥ信号の“Ｌ”幅があらかじめ決められた画素数以上であるかを判断する。ここでは、Ｐ＿ＥＤＧＥ全画素“Ｌ”か否を判断する（ステップＳ６０２）。そして、あらかじめ決められた画素数以上の場合、電流設定値Ａ＝Ｄｏｗｎにより光量を下げる側の設定が行われる（ステップＳ６０３）。ここで、光量を下げる量はシステム設計時にＣＩＳ特性評価から決められるものとする。次いで、ステップＳ６０２の「Ｐ＿ＥＤＧＥ全画素”Ｌ”か？」でステップＳ６０２の「Ｐ＿ＥＤＧＥ全画素“Ｌ”か？」の画素数と比較して１画素でも“Ｈ”レベルになる画素がないかを検出し（ステップＳ６０４）、ない場合はステップＳ６０３に戻りさらに光量を下げ、上記動作を１画素でも”Ｈ”レベルになる画素が現れるまで繰り返す。

ステップＳ６０４で“Ｈ”レベル画素が検出された場合、電流設定値Ａ＝Ａ×αとして現状の電流設定値に対してα倍の電流を設定する（ステップＳ６０５）。このα倍がコンパレータ１０２のスレッシュ電圧に対する上側電圧マージンとなる。

次に、Ａ×αがｍａｘ電流を越えるか否かを判断し（ステップＳ６０６）、ｍａｘ電流を越えない場合はこの時点で光量調整は終了となる。一方、ステップＳ６０２で規定画素数”Ｌ”レベルでなかった場合、及びステップＳ６０６で前記Ａ×αがｍａｘ電流を越えてしまう場合は共に光量調整手段（ＬＥＤ電流制御回路１０８）では調整しきれず、電荷蓄積時間制御手段（ＣＩＳ制御回路１０５）による調整に移行する。このとき、光量調整手段（ＬＥＤ電流制御回路１０８）によるＬＥＤ電流設定値は最大設定となる。すなわち、
ＣＩＳ＿ＳＨ＝ｍａｘ
設定とする（ステップＳ６０７）。そして、この状態でＰ＿ＥＤＧＥ信号の“Ｌ”幅があらかじめ決められた画素数以上であるか否かを判断する（ステップＳ６０８）。この判断であらかじめ決められた画素数以上であった場合、
ＣＩＳ＿ＳＨ＝Ｄｏｗｎ
により光量蓄積時間を下げる側の設定が行われる（ステップＳ６０９）。この設定は、ＣＩＳ＿ＳＨ信号周期を短くする方向の設定である。なお、ＣＩＳ＿ＳＨ周期を短くする量はシステム設計時にＣＩＳ特性評価から決められる。

次いで、ステップＳ６０８における画素数と比較して１画素でも”Ｈ”レベルになる画素があるか否かを判断し（ステップＳ６１０）、ない場合はステップＳ６０９に戻り、さらにＣＩＳ＿ＳＨ信号周期を短くする方向に上記動作をステップＳ６１０でステップＳ６０８の画素数と比較して１画素でも”Ｈ”レベルになる画素が現れるまで繰り返す。

ステップＳ６１０で“Ｈ”レベル画素が発生した場合、
ＣＩＳ＿ＳＨ＝ＣＩＳ＿ＳＨ×α
で現状のＣＩＳ＿ＳＨ信号周期に対してα倍のＣＩＳ＿ＳＨ信号周期を設定する（ステップＳ６１１）。このα倍がコンパレータ１０２のスレッシュ電圧に対する上側電圧マージンとなる。

次に、ＣＩＳ＿ＳＨ×αがｍａｘ周期を越えるか否かを判断し（ステップＳ６１２）ｍａｘ周期を越えない場合はこの時点で光量調整は終了となる。

一方、ステップＳ６０８で規定画素数“Ｌ”レベルでなかった場合、及びステップＳ６１２で前記ＣＩＳ＿ＳＨ×αがｍａｘ周期を越えた場合は共に光量調整手段（ＬＥＤ電流制御回路１０８）及び、電荷蓄積時間制御手段（ＣＩＳ制御回路１０５）で調整しきれず、光量調整Ｅｒｒｏｒとなる（ステップＳ６１３）。ステップＳ６１２で光量調整Ｅｒｒｏｒとなった場合、図示しない操作部にエラー内容を表示し、システムダウン又は本実施例の機能のみの停止等の処理が行われる。

また、光量を上げることにより発熱量が大きくなることから、一般的に小型化が要求される本発明のＣＩＳは光量を大きくすることが困難である。この場合、光量調整エラーとなり、システム停止するか、本発明の機能のみを停止する等の処理が行われる。ＣＩＳ出力レベルは光量以外に
１ラインの蓄積時間＝ＣＩＳ＿ＳＨ周期
に依存する。

転写紙書出位置制御回路１０７の制御タイミングを満足するために図４の斜線部のように転写紙内でエッジ検出期間が決まる。この期間内であればシステムとして制御可能であるが、原稿のスキューによる転写紙エッジ検出誤差等を考えると極力転写紙副走査期間の短い期間でエッジ検出を行いたいためＣＩＳ＿ＳＨ周期はＣＩＳの性能を満足できる範囲で極力短い周期で使用される。

図７は本発明が適用される画像形成装置の一例を示すシステム全体の概略構成図である。同図において、画像形成装置は本体１００と、画像形成装置本体１００の上部の設置された画像読み取り装置２００と、さらにその上に装着された自動原稿給送装置（以下、「ＡＤＦ」と称す）３００と、画像形成装置本体１００の図１において右側に配置された大容量給紙装置４００と、画像形成装置本体１００の図１において左側に配置された用紙後処理装置５００とから基本的に構成されている。

画像形成装置本体１００は画像書き込み部１１０と、作像部１２０と、定着部１３０と、両面搬送部１４０と、給紙部１５０と、垂直搬送部１６０と、手差し部１７０とからなる。

画像書き込み部１１０は画像読み取り装置２００で読み取った原稿の画像情報に基づいて発光源であるＬＤを変調し、ポリゴンミラー、ｆθレンズなどの走査光学系により感光体ドラム１２１にレーザ書き込みを行うものである。作像部１２０は感光体ドラム１２１と、この感光体ドラム１２１の外周に沿って設けられた現像ユニット１２２、転写ユニット１２３、クリーニングユニット１２４及び除電ユニットなどの公知の電子写真方式の作像要素とからなる。

定着部１２０は前記転写ユニット１２３で転写された画像を転写紙に定着する。両面搬送部１４０は定着部１２０の転写紙搬送方向下流側に設けられ、転写紙の搬送方向を用紙後処理装置５００側、あるいは両面搬送部１４０側に切り換える第１の切換爪１４１と、第１の切換爪１４１によって導かれた反転搬送路１４２と、反転搬送路１４２で反転した転写紙を再度転写ユニット１２３側に搬送する画像形成側搬送路１４３と、反転した転写紙を用紙後処理装置５００側に搬送する後処理側搬送路１４４とを含み、画像形成側搬送路１４３と後処理側搬送路１４４との分岐部には第２の切換爪１４５が配されている。

給紙部１５０は４段の給紙段からなり、それぞれピックアップローラ、給紙ローラによって選択された給紙段に収納された転写紙が引き出され、垂直搬送部１６０に導かれる。垂直搬送部１６０では、各給紙段から送り込まれた転写紙を転写ユニット１２３の用紙搬送方向上流側直前のレジストローラ１６１まで搬送し、レジストローラ１６１では、感光体ドラム１２１上の顕像の画像先端とタイミングを取って転写紙を転写ユニット１２３に送り込む。手差し部１７０は開閉自在な手差しトレイ１７１を備え、必要に応じて手差しトレイ１７１を開いて転写紙を手差しにより供給する。この場合もレジストローラ１６１で転写紙の搬送タイミングが取られ、搬送される。ＣＩＳ１０１は垂直搬送部１６０の最上部の給紙ローラ対（両面搬送部１４０から給紙されたときに搬送するローラ対）とレジストローラ１６１との間に転写紙搬送路の転写紙搬送方向と直交する方向にライン状に配置される。

大容量給紙装置４００は同一サイズの転写紙を大量にスタックして供給するもので、転写紙が消費されるにしたがって底板４０２が上昇し、常にピックアップローラ４０１から用紙のピックアップが可能に構成されている。ピックアップローラ４０１から給紙される転写紙は、垂直搬送部１６０からレジストローラ１６１のニップまで搬送される。

用紙後処理装置５００はパンチ、整合、ステイプル、仕分けなどの所定の処理を行うもので、この実施形態では、前記機能のためにパンチ５０１、ステイプルトレイ（整合）５０２、ステイプラ５０３、シフトトレイ５０４を備えている。すなわち、画像形成装置１００から用紙後処理装置５００に搬入された転写紙は、孔明けを行う場合にはパンチ５０１で１枚ずつ孔明けが行われ、その後、特に処理するものがなければ、プルーフトレイ５０５へ、ソート、スタック、仕分けを行う場合にはシフトトレイ５０４にそれぞれ排紙される。仕分けは、この実施形態は、シフトトレイ５０４が用紙搬送方向に直交する方向に所定量往復動することにより行われる。このほかに、用紙搬送路で用紙を用紙搬送方向と直交する方向に移動させて仕分けを行うこともできる。

整合する場合には、孔明けが行われた、あるいは孔明けが行われていない転写紙が下搬送路５０６に導かれ、ステイプルトレイ５０４において後端フェンスで用紙搬送方向を直交する方向が整合され、ジョガーフェンスで用紙搬送方向と平行な方向の整合が行われる。ここで、綴じが行われる場合には、整合された用紙束の所定位置、例えば角部、中央２個所など所定の位置がステイプラ５０３によって綴じられ、放出ベルトによってシフトトレイ５０４に排紙される。また、この実施形態では、下搬送路５０６にはプレスタック搬送路５０７が設けられ、搬送時に複数枚の用紙をスタックし、後処理中の画像形成装置本体１００側の画像形成動作の中断を避けることができるようになっている。

画像読み取り装置２００は、ＡＤＦ３００によってコンタクトガラス２１０上に導かれ、停止した原稿を光学的にスキャンし、第１ないし第３のミラーを経て結像レンズで結像された読み取り画像をＣＣＤやＣＭＯＳなどの光電変換素子によって読み取る。読み取られた画像データは、図示しない画像処理回路で所定の画像処理が実行され、記憶装置に一旦記憶される。そして、画像形成時に画像書き込み部１１０によって記憶装置から読み出され、画像データに応じて変調し、光書き込みが行われる。

ＡＤＦ３００は両面読み取り機能を有するもので、画像読み取り装置２００のコンタクトガラス２１０設置面に開閉自在に取り付けられている。

以上のように本実施形態によれば、光量調整時にＬＥＤ電流制御による調整機能と、システムが許容する範囲でＣＩＳ＿ＳＨ周期を変更することにより行われる電荷蓄積時間制御による調整機能とを有するので、ＣＩＳ出力レベル調整範囲を拡大することができる。

また、光量調整時にＬＥＤ電流制御による調整によりＬＥＤ電流がｍａｘ設定になっても狙いの調整値にならない場合は、システムが許容する範囲でＣＩＳ＿ＳＨ周期を長くする調整に移行することによりＣＩＳ出力レベル調整範囲を拡大することができる。

さらに、ＬＥＤ電流制御による調整、電荷蓄積時間制御による調整共に最大設定値になっても光電変換手段の出力レベルが所定のレベルにならない場合、外部にエラーを通知することにより異常動作処理に移行することができる。

加えて、光源の光量バラツキが大きいシステムでも最適光量への調整が可能となり、転写紙の濃度バラツキの許容レベルも向上することが可能となる。

ＣＩＳを使用した構成を示す図である。転写紙エッジ検出回路を示すブロック図である。図２におけるＬＥＤ電流制御回路の構成を示す図である。転写紙内におけるエッジ検出期間の状態を示す説明図である。転写紙エッジ検出回路の動作を示すタイミングチャートである。光量調整を行う制御手順を示すフローチャートである。本発明が適用される画像形成装置の一例を示す全体構成図である。

符号の説明

１００画像形成装置本体
１０１ＣＩＳ
１０２コンパレータ
１０３転写紙エッジ検出回路
１０４ＣＰＵ
１０５ＣＩＳ制御回路
１０６ＴＨ調整回路
１０７転写紙書出位置制御回路
１０８ＬＥＤ電流制御回路

Claims

記録媒体搬送経路の記録媒体搬送方向に対して直交する方向に光電変換素子をライン状に並べてなるコンタクトイメージセンサと、前記光電変換素子の近傍で前記記録媒体を照明する照明手段と、を有し、前記コンタクトイメージセンサは、前記照明手段による前記記録媒体への照明時の当該記録媒体からの反射光を受光することにより画像を読み取る画像形成装置において、
前記照明手段の光量を調整する光量調整手段と、前記コンタクトイメージセンサの電荷蓄積時間を制御する電荷蓄積時間制御手段と、を備え、
前記コンタクトイメージセンサの出力レベルは、最大設定になるまで前記光量調整手段により調整されると共に、当該光量調整手段による調整が最大設定になった後に前記電荷蓄積時間制御手段による調整に切り換えられることを特徴とする画像形成装置。
請求項１記載の画像形成装置において、前記電荷蓄積時間制御手段による調整が最大設定になった場合にエラー表示することを特徴とする画像形成装置。