JP4644516B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、両面機能を有するプリンタ、複写機、ファクシミリ、これらの少なくとも２つの機能を有する複合機等の画像形成装置に関するものである。

上記画像形成装置において、画像品質の向上の要求を受け、かなり鮮明な画像を提供できるようになっている。しかし、画像品質の向上は単なる画像の鮮明度だけでなく、用紙に対する画像の位置精度の正確性も要求される。用紙に対する画像位置精度を高めるには、搬送される用紙のズレ量を検知し、ズレ量に応じて書き込みタイミングを補正することが考えられる。しかし、かかる構成ではセンサの検知位置を画像書き込みが開始されるよりも前になるように設定する必要があるため、その位置は構造的にレジストローラよりも上流側になってしまう。すなわち、センサの検知位置をレジストローラより下流側にすると、レジストローラから転写位置までの距離を長く採ることになり機器のコンパクト化を阻害する。特に、フルカラー画像形成装置では、第１色の画像書き込みよりも前に検知しなければならず、センサの検知位置をレジストローラより下流側にすることは困難である。このため、搬送される用紙のズレ量を検知し、ズレ量に応じて書き込みタイミングを補正するという方法は採用されていないのが現状である。

また、近年では、省資源・省エネルギーの観点より両面コピーの重要性が増しており、それに伴い、両面コピーの使用量も増加しつつある。その中で、両面コピー画像品質向上への要求も高まっており、特に、両面コピーのとき、表と裏の横レジストの合った画像位置精度アップへの要求が高い。

特開２０００−２８０５５４号公報

一般に、両面コピーにおける表裏の画像のズレは特許文献１に記載されているように、横レジストローラ等を用いて矯正しているものが多い。すなわち、用紙の幅方向のズレ量を計測し、そのズレ量に応じて横レジストローラ等を用いて矯正している。このとき、特許文献１では両面搬送部にズレ量を計測するセンサを設けてそこで横ズレを補正している。

しかしながら、特許文献１では両面専用の画像位置合わせであり、片面コピーの転写画像のズレを補正することができなかった。

本発明は、上記した従来の問題点に鑑み、両面画像形成時の表裏画像の位置ズレを補正でき、さらに片面画像形成時の画像の位置ズレも補正することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、画像を形成し、形成した画像を用紙に転写する画像形成部と、該画像形成部に向けて用紙を給送するレジストローラと、該レジストローラと用紙に画像転写される転写位置との間に用紙の先端及び側端部を計測する計測手段と、該計測手段の計測結果に基づいて転写画像のズレを補正するように制御する補正制御手段とを有する画像形成装置において、前記計測手段の計測位置から前記転写位置までの距離をＬ０、前記画像形成部における画像が最初に書き込まれる位置から転写位置までの距離をＬ１とし、Ｌ１＞Ｌ０のとき、前記補正制御手段が計測結果により求められた用紙の基準位置からのズレ量に基づき、その後の転写画像のズレを補正制御することを特徴とする画像形成装置を提案する。

なお、本発明は、前記補正制御手段が前記計測手段によって求められた用紙端部の基準位置からのズレ量に基づき、画像形成部の書き込みタイミングを補正制御する手段であり、該補正制御手段は画像形成の指示があったとき、前記計測手段を動作させ、搬送条件が同じもの毎に計測集計し、通紙時の横ズレ量を積算し、予め定められた規定数に達した時、ズレ量の平均値を演算し、その平均ズレ量に基づき、次通紙時に書き込みタイミングを変更・補正すると、効果的である。

さらにまた、本発明は、前記計測手段がラインセンサ、ＣＩＳ、ＣＣＤセンサなどであり、用紙搬送方向に対して直交する位置に取り付けられ、少なくとも搬送方向の左右どちらかに設置されると、効果的である。

書き込みから転写までの距離が紙端検知位置から転写までの距離よりも長い場合、紙端検知した用紙の横ズレは書き込みタイミングの補正が時間的に間に合わないが、本発明によれば、給送条件の同じ場合（例えば、同じ給紙トレイ、同じ紙質、同じ紙サイズ、同じ紙送り速度など）において、予め定めた通紙枚数の一枚毎の横ズレ量を記憶、演算して平均値を求め、その平均値の横ズレ量を基に、次の用紙の書き込みタイミングを変更することにより、用紙と画像位置との横ズレ量を最小限に抑えることができる。

以下、本発明の実施形態例を図面に従って説明する。先ず、本発明に係る画像形成装置の一例を明らかにする。
図１は画像形成装置の一例であるカラー複写機を示す概略図である。

図１において、本画像形成装置の画像形成部には反時計方向に回転するドラム状の像担持体２Ａ〜２Ｄを有するプロセスカートリッジ化した第１ないし第４の作像手段１Ａ〜１Ｄを備え、各作像手段１Ａ〜１Ｄの像担持体２Ａ〜２Ｄ上にはイエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成される。各作像手段１の像担持体２に対向して中間転写ベルト３が配置され、この中間転写ベルト３は、複数のローラ４に巻き掛けられ、そのローラの１つが図示していない駆動手段によって回転駆動することにより矢印Ａ方向に走行駆動される。

第１ないし第４の各像担持体２Ａ〜２Ｄ上にトナー像を形成する構成と、その作用は実質的に全て同一であるため、第１の像担持体２Ａにトナー像を形成する構成だけを説明する。この像担持体２Ａは図１における反時計方向に回転駆動され、このとき帯電ローラ５によって像担持体表面が所定の極性に均一に帯電される。次いでその帯電面に、レーザ書き込みユニット６から出射する光変調されたレーザビームが照射される。これによって像担持体２上に静電潜像が形成され、その静電潜像が現像装置７によってイエロートナー像として可視像化される。中間転写ベルト３を挟んで、像担持体２Ａにほぼ対向する位置には転写ローラ（図示せず）が配置され、その転写ローラに対し、像担持体２Ａ上のトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加され、これによって像担持体２Ａ上のイエロートナー像が中間転写ベルト３上に転写される。中間転写ベルト３に転写されず、像担持体２Ｙ上に残された転写残トナーは、クリーニング装置８によって除去される。

全く同様にして、第２ないし第４の像担持体２Ｂ〜２Ｄ上にシアントナー像、マゼンタトナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成され、これらのトナー像が、イエロートナー像の転写された中間転写ベルト３上に順次重ね合されて転写される。なお、第１ないし第４の作像手段１Ａ〜１Ｄはプロセスカートリッジ化されているが、そのプロセスカートリッジのトナーがなくなると、トナーボトル９Ａ〜９Ｄよりトナーが補給され、プロセスカートリッジの長寿命化が図られる。

一方、作像手段１の下方に給紙部１０が設けられており、本実施形態の給紙部１０には３段の給紙トレイ１１〜１３が配置されている。画像形成が開始されると、給紙トレイ１１〜１３の１つが選択されてそれに収納されている、例えば転写紙又は樹脂シートや樹脂フィルムなどから成る用紙Ｐが給紙される。給紙された用紙Ｐは、レジストローラ１４に突き当てスキュー等が矯正されて２次転写ベルト１５を介して中間転写ベルト３と当接する２次転写位置へ搬送される。２次転写位置で画像が転写された用紙は、定着装置１６で転写画像が永久画像として定着された後、３つの搬送ルートの何れかに搬送される。すなわち、定着を終えた用紙は分岐位置Ｂにおいて図示していない分岐手段の切り替えによって第１ルートＲ１を通って装置本体の上部の排紙トレイ１７へ裏面排紙されるケースと、そのまま第２ルートＲ２を通って排紙部１８に排紙されるケースと、両面コピーのため第３ルートＲ３を通って両面ユニット２０へ搬送されるケースとに分けられる。なお、２次転写後に転写ベルト３上に残留するトナーは、クリーニング装置１９によって清掃される。

両面ユニット２０は、用紙をスイッチバックするスイッチバック部２１と、スイッチバックされた用紙を再度画像形成部に給紙する再給紙部２３とで構成されている。スイッチバック部２１には、可逆転ローラ２２が設けられ、用紙の後端がＣ点を越えると逆転駆動され、用紙は後端が先端となって矢印Ｄ方向に搬送される。矢印Ｄ方向に搬送される用紙は、Ｅ位置において第４ルートＲ４を通って排紙部１８に排紙されるものと、再給紙部２３へ搬送されるものとに分けられる。この第４ルートＲ４を通って排紙部１８から排紙される用紙は頁順に揃う裏面排紙される。また、再給紙部２３に搬送される用紙は裏面画像形成の指令によって画像形成部に再給紙される。

このように構成された画像形成装置において、両面コピーの画像位置精度を高めるため、本実施形態では２次転写ベルト１５に用紙の先端及び側端を計測する計測手段としての紙端検知センサ３０を設けている。紙端検知センサ３０としては、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、用紙の端部を検知することができる透過型及び反射型のセンサを使用することができる。なお、転写ベルト１５での用紙検知は反射型しか使用できないように思われるが、近年では転写ベルト１５の材質として良く使われるポリイミドでも透明なものが出まわっており、透明なベルトを使用することで透過型センサを用いることができる。また、紙端検知センサ３０は用紙の先端と幅方向のズレ量を検知できるものであるから、図３（ｂ）に示すように、用紙の両端を検知するものや、図３（ｃ）に示すように、用紙の全幅を検知するものでもよいが、図３（ａ）に示すように、用紙の一端を検知するものでも十分に用をなす。

このように、用紙のズレ量を検知する紙端検知センサ３０は図４に示すように、用紙端部が発光部３１の光を遮る位置を受光部３２が検知することで用紙の先端と用紙端部とを同時に検知することができる。このとき、紙端検知センサ３０は用紙搬送方向におけるレジストローラ１４の近傍下流側に設けているので、レジストローラ１４に突き当てられて曲がり等が矯正された直後の用紙を検知することになる。したがって、紙端検知センサ３０計測後の用紙位置の変動が少なく、正確に測定することができ、そして計測されたデータは後に詳述する制御部に入力される。

上記両面ユニット２０の再給紙部２３には、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、用紙を横方向に移動可能な横移動装置としての水平搬送ユニット２４が設けられている。水平搬送ユニット２４内には用紙を挟持するローラ２５が設けられているとともに、該ユニットがモータ２７によって回転されるカム２６に当接されている。なお、符号２８は水平搬送ユニット２４をカム２６当接方向に常時押圧するスプリングであり、かかる構成によってカム２６の回転によって用紙をその幅方向に位置修正することができる。

次に、両面時の表裏画像の位置合わせについて説明する。
両面画像形成が開始されると、まず給紙部１０の何れかのトレイ１１〜１３の１つが選択されてそこに収納されている用紙が給紙される。給紙された用紙は、レジストローラ１４に突き当てられ、整合された後、２次転写ベルト１５に搬送される。このとき、用紙は紙端検知センサ３０によって先端位置及び幅方向の端部位置が検知され、その計測結果が図６に示す制御部５０に送られる。そして、画像が転写され、定着されると、ルートＲ３を通って両面ユニット２０へ送られる。両面ユニット２０へ送られた用紙はスイッチバック２１に送られ、ここで反転されるとともに、ジョガーフェンスユニット３３によって用紙が揃えられてから、後端が先端となって再給紙部２３に搬送される。

制御部５０は、図６に示すように、片面／両面判断、記憶部、演算部、司令部の機能を備えていて、本体操作部５１で入力された給紙条件や紙端検知センサ３０からの計測信号等を取り込み、画像形成部への書き込み指令、レジストローラ駆動指令及び水平ユニット２４の移動指示等を行う。

次に、片面画像形成時の場合の用紙に対する画像位置合わせについて説明する。
片面画像形成時において、紙端検知センサ３０の計測信号に基づいて画像の書き込みタイミングを補正することができれば、画像位置が正確な高品質のコピーが得られる。しかし、紙端検知センサ３０の計測信号で書き込みを制御するには図７における紙端検知センサ３０の計測位置Ｓ１から２次転写位置Ｔ１までの距離をＬ０が書き込み位置Ｐ１から２次転写位置Ｔ１までの距離をＬ１より長くなければならない。すなわちＬ０＞Ｌ１でなければならない。このとき、紙端検知センサ３０の検知位置Ｓ１は用紙の搬送形態が安定するレジストローラ１４の通過後に設定すると、殆どの画像形成装置はＬ０＞Ｌ１が実質不可能であり、Ｌ０＜Ｌ１になってしまう。なお、書き込み位置Ｐ１は、図１のカラー画像形成装置のように複数箇所ある場合、最初に画像が書き込まれる位置である。

そこで、本発明ではＬ０＜Ｌ１における画像形成装置において書き込み補正を次のように行っている。
本実施形態の装置構成の場合、上記したようにＬ０＜Ｌ１となっているため、紙端検知してから書き込み補正をかけても時間的に間に合わない。そこで、本実施形態では給紙条件が同じ場合のみ、片面時の先端及び側端のズレを予め決めた枚数でのズレ量の平均値を求め、次通紙時に基準の位置に対する平均ズレ量を書き込み補正する。

平均値は順次予め決めた枚数の最新値に更新して、そのズレ量を基に書き込み補正する。
補正の具体例
ｎ：予め決めた枚数
Δｘ1：１枚目の側端のズレ量
Δｘｎ：ｎ枚目の側端のズレ量
とした時のｎ枚目の側端平均ズレ量ａｖΔｘｎ は以下の通りになる。
ａｖΔｘｎ＝（Δｘ１ ＋Δｘ２＋・・・＋Δｘｎ）／ｎ
となり、この値ａｖΔｘｎをもって、
ｎ＋1枚目の書き込みタイミングの補正を行う。
次に、ｎ＋1枚目の側端のズレ量を測定し、最新の側端ズレ量を算出する。
ａｖΔｘｎ＋１＝（Δｘ２ ＋Δｘ３＋・・・＋Δｘｎ＋１）／ｎ
この値をもって、ｎ＋２枚目の書き込みタイミングの補正を行う。

このようにして、順次最新のｎ枚までの平均値を取り、その値を基に書き込み補正を行い、ジョブ間に跨っても給紙条件が変わるまで、記憶・演算を繰り返す。
先端ズレにおいても同様の考えで、基準時間から紙端検知までの時間を測定し、設定基準時間に対するズレ量（時間）を測定し、側端のズレ量と同じように平均値を求め、そのズレ量（時間）を基にレジストローラのスタートタイミングを補正する。

また、給紙条件が変更になった時は今まで採取した同条件のデータがあれば、そのデータを継続して使用し、ない時は新たにデータを採取し、上記手順にて制御を行う。

なお、給紙条件は「同じ給紙トレイ」「同じ紙質」「同じ紙サイズ」「同じ紙送り速度」などの条件で一つのデータとし、上記のどれかが変更になった時は別データとして採取する。給紙条件の項目は画像形成装置のもち得る機能・性能より搬送性能に影響のあるものを挙げて、上記の制御を行うとよい。

図８は、補正制御手段としての制御部５０における上記した制御例を示すフローチャートである。
制御部５０では、ステップ１において画像形成が両面か片面かを本体操作部５１から入力信号で判断し、両面画像形成の場合、紙端検知センサ３０及び水平ユニット２４をオンする（ステップ２）。次に、紙端検知センサ３０の計測信号から用紙の横ズレ量が規定値より大きいかが判断され（ステップ３）、用紙の横ズレ量が規定値より大きいときには水平ユニット２４を作動して用紙の横ズレを補正する（ステップ４）。これによって、両面画像形成において、表裏の画像位置ズレがない高品質の印刷物を提供することができる。

また、ステップ３において、用紙の横ズレ量が規定値に越えない判断されたときには表裏の画像位置にズレがないか、あっても僅かで気にならない程度であるため、水平ユニット２４を作動しない（ステップ５）。

上記ステップ１で片面プリントの場合、紙端検知センサ３０をオンして用紙の横ズレを計測する（ステップ６）。次に、このプリントが規定枚数以上かが判断され(ステップ７)、規定枚数以上のとき、平均横ズレ量が規定値以上かが判断される(ステップ８)。そして、平均横ズレ量が規定値以上のとき、書き込みタイミング補正を行う。

このように、本実施形態では両面画像形成時も片面画像形成時の何れのときでも、紙端検知センサ３０の計測結果からズレ量が所定量を以上かが判断されると、ズレが補正される。しかし、ズレ量が所定量以下のときは僅かなズレで殆ど気にならないため、ズレの補正を行わないので省エネルギーになるとともに、機器の寿命の延命にも繋がる。

図９は、本発明の横移動装置における他の実施形態を示す斜視図で、サイドジョガーフェンスユニット３３を横移動装置として構成している。このサイドジョガーフェンスユニット３３は、ジョガーフェンス３４、３５とジョガーフェンス３４、３５の駆動を行うステッピングモータ３６とそれらを取り付ける筐体とで構成され、横移動手段は前述のユニット化された筐体自体を水平搬送の横移動と同様に一方向に趨勢する弾性体とモータ軸に固設されたカムを有する駆動モータでズレ量に応じて横移動するようにしたものである。

本発明に係る画像形成装置の概略構成図である。 （ａ），（ｂ）は紙端検知センサの形態を示す説明図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は紙端検知センサの用紙検知方法を示す説明図である。 紙端検知センサの検知時の態様を示す説明図である。 （ａ），（ｂ）は横移動装置の一実施形態を示す平面図及び正面図である。 本発明の制御部におけるブロック図である。 図１の一部を拡大した画像形成装置の説明図である。 本発明の一制御例を示すフローチャートである。 横移動装置の他の実施形態を示す斜視図である。

符号の説明

１４ レジストローラ
２０ 両面ユニット
２４ 水平搬送ユニット
３０ 紙端検知センサ
３３ サイドジョガーフェンスユニット
５０ 制御部

Claims (3)

1. 画像を形成し、形成した画像を用紙に転写する画像形成部と、該画像形成部に向けて用紙を給送するレジストローラと、該レジストローラと用紙に画像転写される転写位置との間に用紙の先端及び側端部を計測する計測手段と、該計測手段の計測結果に基づいて転写画像のズレを補正するように制御する補正制御手段とを有する画像形成装置において、
   前記計測手段の計測位置から前記転写位置までの距離をＬ０、前記画像形成部における画像が最初に書き込まれる位置から転写位置までの距離をＬ１とし、Ｌ１＞Ｌ０のとき、
   前記補正制御手段が計測結果により求められた用紙の基準位置からのズレ量に基づき、その後の転写画像のズレを補正制御す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、
   前記補正制御手段が前記計測手段によって求められた用紙端部の基準位置からのズレ量に基づき、画像形成部の書き込みタイミングを補正制御する手段であり、
   該補正制御手段は画像形成の指示があったとき、前記計測手段を動作させ、搬送条件が同じもの毎に計測集計し、通紙時の横ズレ量を積算し、予め定められた規定数に達した時、ズレ量の平均値を演算し、その平均ズレ量に基づき、次通紙時に書き込みタイミングを変更・補正することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２に記載の画像形成装置において、
   前記計測手段がラインセンサ、コンパクトイメージセンサ、ＣＣＤセンサ等のセンサであり、該センサが用紙搬送方向に対して直交する位置に取り付けられ、少なくとも搬送方向の左右どちらかに設置されることを特徴とする画像形成装置。

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