JP4747037B2

JP4747037B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4747037B2
Application number: JP2006155872A
Authority: JP
Inventors: 大渕哲也
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2006-06-05
Filing date: 2006-06-05
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2026-06-05
Also published as: JP2007322969A

Description

本発明は、プリンタ、複写機及びファクシミリ等の画像形成装置に関し、さらに詳しくは、用紙両面の画像位置精度を高めた画像形成装置に関する。

特開２００６−９３８４１号公報特開２００６−１１２８５号公報

近年、複写機，プリンタ等の画像形成装置は、その高速化が進んだことにより印刷業界に進出し始めている状況にある。この業界においては印刷物の製本や中綴じ等の需要が大半を占めているため、印刷物は用紙の表面と裏面への両面画像形成が必要であり、その表裏の画像位置精度はこれまで以上に高いものが要求されている。

例えば、画像形成された印刷物をまとめて裁断したものでは、表裏の画像位置がずれていると、画像によっては余白が残ってしまったり、画像が欠けてしまったりするなど、仕上がりの品質に影響が生じてしまう。つまり画像端部を表裏で合わせる必要がある。また中綴じを行う際には、画像の中心線が表裏で合っていることが必要となる。

そこで、本願出願人は、先に出願した特許文献１において、両面印刷の際に第一面（表面）の画像形成時に同時に形成させた端部線，中心線，及び用紙端部情報を検知手段によって検知し、第二面（裏面）画像形成時にその情報をフィードバックして位置補正及び倍率補正を行った上で画像形成を行うことにより、表裏の画像位置・中心を合わせるようにした画像形成装置を提案した。

また、特許文献２には、位置合わせ用の基準画像を用紙の表面及び裏面に形成し、この基準画像を画像読取手段により読み取って、得られた読取情報に基づいて表面の画像位置と裏面の画像位置とを合わせるようにした画像形成装置が開示されている。

しかしながら、近年の画像形成装置の高速化により用紙搬送速度が高速化しているため、検知手段・読取手段の性能にもよるが、基準線等の画像位置情報を精度良く検知することが高速であればあるほど困難であり、ユーザーの必要とする用紙両面での画像位置精度を達成できない懸念がある。

本発明は、従来の画像形成装置における上述の問題を解決し、高速機であっても用紙両面の画像位置を高精度に合わせることのできる画像形成装置を提供することを課題とする。

前記の課題は、本発明により、用紙の両面に画像形成可能な画像形成装置であって、用紙の第一面に形成した補正用基準線を検知する検知手段を備え、該検知手段で検知した前記補正用基準線の位置情報に基づいて用紙の第二面に形成する画像位置を補正する画像形成装置において、前記補正用基準線が、用紙上における画像領域の端部を表す端部線及び画像領域の中心を表す中心線であり、前記検知手段による前記補正用基準線の検知時に、用紙搬送速度を、通常の用紙搬送速度よりも遅い検知時搬送速度に変更することにより解決される。

また、前記検知手段による前記補正用基準線の検知時に、被検知用紙と共に搬送上流側用紙の搬送速度も前記検知時搬送速度に変更されると好ましい。

また、前記検知手段による検知終了後、直ちに用紙搬送速度を通常の用紙搬送速度に変更すると好ましい。
また、前記検知時搬送速度として複数の設定速度を有すると好ましい。

また、用紙両面の画像位置の誤差の許容範囲として複数段階の許容誤差を設定し、各段階の許容誤差に対応可能な前記検知時搬送速度をあらかじめテーブルとして備えると好ましい。

また、前記誤差の許容範囲の段階をユーザが当該画像形成装置の操作部から選択可能であると好ましい。
また、前記誤差の許容範囲の段階をユーザが当該画像形成装置に接続された外部装置から選択可能であると好ましい。

また、一連の両面画像形成時に、各用紙ごとに形成した補正用基準線を前記検知手段により検知した位置情報に基づいて各用紙の第二面画像位置補正を行なうと好ましい。

また、一連の両面画像形成時に、一枚目の用紙にのみ前記補正用基準線を形成し該補正用基準線を前記検知手段により検知した位置情報に基づいて各用紙の第二面画像位置補正を行なうと好ましい。

また、所定枚数の両面画像形成おきに前記補正用基準線を形成し、該補正用基準線を前記検知手段により検知した位置情報に基づいて、次の所定枚数の用紙に対する第二面画像位置補正を行なうと好ましい。

本発明の画像形成装置によれば、用紙上における画像領域の端部をあらわす端部線及び画像領域の中心を表す中心線である補正用基準線の検知手段による検知時に、用紙搬送速度を、通常の用紙搬送速度よりも遅い検知時搬送速度に変更するので、裏面画像の位置補正を簡単な基準線で精度良く行なうと共に、当該補正用基準線を高精度に検知することが可能となり、用紙両面画像の高精度な画像位置合わせが可能となる。

請求項２の構成により、被検知用紙と他の用紙との干渉を防ぎ、ジャム発生を防止することができる。また、制御及び構成を複雑にすることがない。

請求項３の構成により、生産性の低下を最小限に抑えることができる。
請求項４の構成により、所望の検知精度に対応することが可能となる。
請求項５の構成により、用紙両面の画像位置における所望の誤差許容範囲を実現する用紙搬送速度を簡単に設定することができる。

請求項６の構成により、ユーザが要求する用紙両面画像の誤差許容範囲を簡単に設定し、それを実現する用紙搬送速度に容易に変更することができる。
請求項７の構成により、外部装置からでもユーザが要求する用紙両面画像の誤差許容範囲を簡単に設定し、それを実現する用紙搬送速度に容易に変更することができる。

請求項８の構成により、用紙両面の画像位置を高精度に位置合わせして、高品質な両面印刷物を得ることができる。

請求項９又は請求項１０の構成により、生産性の低下を抑制しつつ、用紙両面の画像位置を合わせることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置の一例である複写装置の概略構成を示す断面図である。この図に示す複写装置１００は、その中央に画像形成部１が配置され、この画像形成部１のすぐ下方に給紙部２が配置されている。給紙部２は各段に給紙トレイ２１を備えている。画像形成部１の上方には原稿を読み取る読取部３が配設されている。画像形成部１の左側には排紙収納部４が形成され、画像形成された用紙が排紙収納される。

画像形成部１には作像ユニット６が配置され、像担持体である感光体ドラム６１の周囲には、感光体表面に帯電処理を行う帯電器６２，感光体表面に形成された静電潜像を可視化する現像装置６３及び感光体に残留するトナーを除去回収するクリーニング装置６４等が配置されている。また、作像ユニット６の上方には、画像情報を感光体表面にレーザー光で照射する露光装置７が配設されている。そして、感光体ドラム６１の下には、感光体６１上に作像されたトナー像を用紙に転写する転写装置５１が配置されている。その転写装置５１の側方には、用紙上に転写されたトナーを、一対のローラ間を通過して熱と圧力を加えることによってトナー像を定着処理する定着装置５２が配置されている。定着装置５２を通過した用紙は排紙ローラ５３により排紙収納部４に排紙される。

給紙部２においては、給紙トレイ２１に未使用の用紙が収容されており、回動可能に支持された底板２４が最上紙をピックアップローラ２５が当接可能な位置まで上昇させる。給紙ローラ２６の回転により、最上紙は給紙トレイ２１から送り出され、レジストローラ２３へと搬送される。

レジストローラ２３は用紙の搬送を一時止め、感光体ドラム６１表面のトナー像と用紙先端との位置関係が所定の位置になるよう、タイミングをとって回転が開始するよう、制御される。

読取部３では、コンタクトガラス３１上に載置される原稿の読み取り走査を行うために、原稿照明用光源とミラーよりなる読み取り走行体３２、３３が往復移動する。この読み取り走行体３２、３３により走査された画像情報は、レンズ３４の後方に設置されているＣＣＤ３５に画像信号として読み込まれる。この読み込まれた画像信号は、画像処理部（図示せず）によってデジタル化され画像処理される。画像形成部１では、画像処理部によって処理された画像信号に基づいて、露光装置７内のレーザダイオード（図示せず）の発光により感光体ドラム６１の表面に静電潜像が形成される。ＬＤからの光信号は、公知のポリゴンミラーやレンズを介して感光体に至る。読取部３の上方には、原稿を自動的に搬送する自動原稿搬送装置３０が取り付けられている。

なお、両面印刷時は、定着後の用紙が分岐部９１にて分岐され、反転両面部９で用紙が反転されてレジストローラ２３まで搬送され、レジストローラ２３で用紙のスキューが補正され、裏面画像形成動作に至る。

本実施例の画像形成装置は、上記のように原稿を読み取りデジタル化して用紙に複写する、いわゆるデジタルコピー機としての機能の他に、図示せぬ制御部により原稿の画像情報を遠隔地と授受するファクシミリの機能や、コンピュータが扱う画像情報を用紙上に印刷するいわゆるプリンタの機能を有する多機能の画像形成装置である。上記コピー機としての設定は、図示しない操作部からオペレータが設定を行う。また、どの機能によって形成された画像もすべて排紙収納部４に排出される。

分岐爪９１にて、分岐され反転両面部９を経由して用紙を反転させ反転排紙ローラ５４を経由して排紙ローラ５３から排出された場合、排紙収納部４にスタックされた用紙は画像面が下面になった状態であり、コピー、ファクシミリ、プリンタで扱う原稿の処理順が１ページから行われて印刷されても、排紙収納部４から取り出したとき、１ページ目が最上になっており、改めてページを揃えるなどの作業から開放される。

さて、本発明の画像形成装置は、両面画像形成時に、第一面（表面）に対して、第二面（裏面）画像の位置合わせを行うものであり、図１の反転両面部９の搬送出口付近に位置させた画像位置検知手段１０１によって第一面画像位置情報を検知し、その情報に基づいて第二面に画像形成を行うものである。

以下、本発明の詳細について説明する。
本例の複写装置１００においては、両面複写あるいは両面プリント等の両面画像形成時の、用紙の第一面（表面）２０ａへの画像形成の際に、その画像領域に対して図２に示すような画像形成領域の端部を示す端部線１２１及び画像形成領域の中心を示す中心線１２２，１２２を特殊トナーにより、本来の画像（本来複写あるいはプリントすべき画像）と共に形成する。

本実施例では、図１に示すように、現像装置６３部に特殊トナー現像部１０２が付設されており、この特殊トナー現像部１０２から特殊トナーを付与することで端部線１２１及び中心線１２２を現像する。本来の画像に対する通常トナーと、端部線１２１及び中心線１２２に対する特殊トナーによる選択的現像は、例えば、両者の潜像電位を異ならせる等により対応する。

特殊トナーとしては、例えば、人間の目には見えない透明トナー、あるいは、消去可能なトナーを用いることができる。これにより、透明トナーの場合は、用紙上に端部線１２１及び中心線１２２が（本来の画像と共に）有っても問題はない。また、消去可能なトナーの場合は、用紙排出時までに端部線１２１及び中心線１２２を用紙上から消去することで、画像上の問題はない。図１には、消去可能なトナーを用いる場合の例として、基準線消去手段１０３が排紙ローラ５３の直前に配置されている。なお、透明トナーを用いる場合は基準線消去手段１０３を設ける必要はない。

また、両面印刷物が製本原稿等の場合、図３に示すように、中心線１２２を端部線１２１の外側だけに形成すれば良い。印刷物を製本する際に端部線１２１から裁断することにより、用紙上に端部線１２１及び中心線１２２が形成されても問題はない。この場合は、端部線１２１及び中心線１２２を特殊トナーで形成する必要はなく、通常トナーにより端部線１２１及び中心線１２２を形成してやればよい。

さて、端部線１２１及び中心線１２２が形成された用紙は反転両面部９にて用紙の表裏が反転されてレジストローラ２３へと再給紙される。本実施例では、反転両面部９の搬送出口付近に画像位置検知手段１０１が配置されており、この画像位置検知手段１０１によって、再給紙される用紙の表面に形成された端部線１２１及び中心線１２２，１２２ならびに用紙端部１２３が検知される。

特殊トナーとして透明トナーを用いる場合は、透明トナーにより形成された端部線１２１及び中心線１２２を検知するために、画像位置検知手段１０１としては、例えば可視領域外の光を用いる光センサを使用する。消去可能なトナー及び通常トナーを用いる場合は、画像位置検知手段１０１として通常の光センサを使用可能である。

本発明では、画像位置検知手段１０１により端部線１２１及び中心線１２２，１２２ならびに用紙端部１２３を検知する際に、用紙搬送速度を通常の搬送速度から検知時搬送速度に変更する。本例では、検知時搬送速度＜通常搬送速度に設定される。これにより、端部線１２１及び中心線１２２，１２２ならびに用紙端部１２３をより高精度に検出することが可能となる。そして、その高い精度で得られた検知情報を裏面画像形成時にフィードバックして裏面画像位置の補正を行なうことにより、用紙両面での画像がより高精度に位置合わせされた高品質な両面印刷物を得ることができる。

用紙搬送速度は、画像位置検知手段１０１による検知終了後、通常の搬送速度に戻される。なお、被検知用紙のみ搬送速度を変更しても良いが、制御が複雑となり、また、被検知用紙と他の搬送中の用紙との干渉の恐れも生じるので、本実施例では、被検知用紙とその上流側用紙の全てを同時に搬送速度を変更するようにしている。これにより、生産性の低下を極力抑制するとともにジャム等の搬送上の不具合を防止することができる。

画像位置検知手段１０１による上記検知は、両面画像形成を行う全ての用紙に対して行なっても良いが、一連の連続両面印刷においては、そのジョブの最初の一枚の用紙についてのみ画像位置検知手段１０１による検知を行ない、その検知情報に基づく補正値をそのジョブの全ての用紙に適用して補正を行っても良い。あるいは、所定の枚数ごとに上記検知を行ない、補正値を更新するようにしても良い。これにより、検知がジョブの最初の１枚にのみ行なわれる、または所定の枚数ごとに検知が行なわれる（全用紙に対して行われるのではない）ので、生産性の低下を最小に抑えるとともに、表面画像に与える影響も最小限にとどめることができる。

画像位置検知手段１０１により検知した端部線１２１及び中心線１２２，１２２ならびに用紙端部１２３の情報に基づく裏面画像形成時の補正方法については、本発明は何ら限定するものではないが、例えば、本願発明者らが先に提案した特許文献１に記載された補正方法と同じ補正を用いることができる。

画像位置検知手段１０１によって検知される画像位置情報は、用紙２０の第一面に形成した端部線１２１及び中心線１２２であるが、定着装置５２による熱の影響を用紙自体、あるいはトナーが受け、用紙上で局所的な収縮が発生するため、図４に示すように例えば中心線１２２が厳密に中心になることは無い（Ｘａ≠Ｘｂ、Ｙａ≠Ｙｂ）。これに鑑みて、特許文献１で提案した裏面画像の補正においては、端部線１２１と中心線１２２で四分割された領域が合致するように中心補正、倍率補正することで、表裏画像合わせを行っている。

すなわち、図４のそれぞれの領域について以下の補正を行うことで中心補正と倍率補正を行うものである。
（画像形成領域は搬送方向がＸ、搬送と垂直方向をＹとしている）
領域Ａと領域Ｃ：Ｘ／２をＸａに補正
領域Ｂと領域Ｄ：Ｘ／２をＸｂに補正
領域Ａと領域Ｂ：Ｙ／２をＹａに補正
領域Ｃと領域Ｄ：Ｙ／２をＹｂに補正

このように、中心線１２２で分けられたそれぞれの領域で補正して画像形成を行うことができるため、中心補正が可能となる。この現象は用紙２０の調湿状態や定着の温度分布、圧力分布によっても生じることが考えられるが、それにも対応することができる。

図５は、画像位置検知手段１０１の一例を示すもので、（ａ）は検知の様子を示す模式図であり、（ｂ）は画像位置検知手段１０１の底面図である。この図に示す画像位置検知手段１０１は、発光素子１０４及び受光素子１０５を有する反射型センサであり、発光素子１０４から出射した光が用紙２０の表面２０ａに反射して受光素子１０５に入射する。

このような反射型センサによる検知出力は図６のグラフに示すようになる。このグラフに示すように、センサ出力は“用紙有り”時が最大、“用紙無し”時が最小（出力無し）、“端部線１２１及び中心線１２２検出”時は出力：小、となる。なお、実線は検知時の用紙搬送速度（＜通常搬送速度）を示し、破線は通常用紙搬送速度である。

グラフから判るように、用紙搬送速度によって出力が異なり、実際の用紙端部あるいは画像に対しては搬送速度を低くした方が検知精度は高い。これは、センサ部における搬送ガイド部材間での用紙ばたつき、搬送ローラ間での用紙緩みや張り等の影響があるためで、用紙搬送速度が高速であればあるほど、用紙の挙動が不安定となるためである。したがって、理想的には検知時に用紙を一端停止させるのが良いが、その場合には生産性が低下してしまう。本実施例では、上述のように、画像位置検知手段１０１による検知時に用紙搬送速度を遅くし、検知終了後通常速度に戻すことにより、検知精度向上と生産性低下抑制とを高いレベルで実現することができる。

ところで、用紙両面での画像位置精度をより高精度に合わせる（検知精度を上げる）ためには、検知時速度をより遅くすればよいことになる。本実施例の複写装置１００では、検知時速度として複数の搬送速度に切り換え可能に構成してあり、その複数の検知時速度を検知モードとして複写装置１００の図示しない操作パネルからユーザーが設定（選択）できるようになっている。

次の表１は、検知時速度として３つの（３段階の）速度をモード設定した例を示すものである。ここでは、表裏画像位置誤差の許容範囲を３段階に設定し、その精度で検出できる検知時速度を各誤差の許容範囲に対応させることで、ユーザの必要に応じた精度での両面画像位置合わせを容易に得ることが可能となる。なお、誤差の許容範囲は検知手段１０１の性能にもよるので、検知手段の性能に応じた適宜な値に設定すればよいものである。

表１では、“通常モード”として通常搬送速度と検知時搬送速度を同じＶとして、表裏画像位置精度を“±１．０ｍｍ”までとし、以下、“高精度モード”としては検知時搬送速度Ｖ_Ｂとして、表裏画像位置精度を“±０．５ｍｍ”、“超高精度モード”としては検知時搬送速度Ｖ_Ｃとして、表裏画像位置精度を“±０．２５ｍｍ”としてテーブルに設定している。もちろん、Ｖ_ＢがＶと同等であれば好ましいし、Ｖ_Ｃと同等であれば更に好ましい。

このように、所望の精度での両面画像位置合わせを可能とする検出時搬送速度を検知モードとしてあらかじめテーブルに設定しておくことにより、ユーザが画像形成装置の操作パネルから検知モードを選択するだけで、所望の表裏画像位置誤差の許容範囲内の精度による両面画像形成を容易に得ることができる。

また、本例の画像形成装置をプリンタとして使用する場合、接続された外部装置、例えばパソコン等から前記検知モードの選択ができるように構成すると好適である。

以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

基準線を検知する検知手段の構成を、基準線を形成する現像剤やインク等に応じて適宜なもので使用可能である。また、検知手段の配置場所も、裏面画像位置の補正が可能な範囲で任意な場所に配置することができる。また、検知時搬送速度も適宜設定できるものであり、複数モードにおけるモード数等も任意である。

また、画像形成装置各部の構成等も任意であり、画像形成装置としては実施例の複写装置に限らず、プリンタやファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機でも良い。

本発明に係る画像形成装置の一例である複写装置の概略構成を示す断面図である。用紙表面に形成した補正用基準線とその検知の様子を示す模式図である。補正用基準線の別例とその検知の様子を示す模式図である。補正用基準線の位置がずれた様子を示す模式図である。補正用基準線を検知する検知手段の一例を示す模式図である。その検知手段の出力例を示すグラフである。

符号の説明

９反転両面部
２０用紙
２０ａ用紙第一面（表面）
２３レジストローラ
５１転写装置
５２定着装置
６１感光体ドラム
６３現像装置
１００複写装置
１０１画像位置検知手段
１０２特殊トナー現像部
１０３基準線消去手段
１２１端部線（補正用基準線）
１２２中心線（補正用基準線）
１２３用紙端部

Claims

用紙の両面に画像形成可能な画像形成装置であって、用紙の第一面に形成した補正用基準線を検知する検知手段を備え、該検知手段で検知した前記補正用基準線の位置情報に基づいて用紙の第二面に形成する画像位置を補正する画像形成装置において、
前記補正用基準線が、用紙上における画像領域の端部を表す端部線及び画像領域の中心を表す中心線であり、
前記検知手段による前記補正用基準線の検知時に、用紙搬送速度を、通常の用紙搬送速度よりも遅い検知時搬送速度に変更することを特徴とする画像形成装置。
前記検知手段による前記補正用基準線の検知時に、被検知用紙と共に搬送上流側用紙の搬送速度も前記検知時搬送速度に変更されることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
前記検知手段による検知終了後、直ちに用紙搬送速度を通常の用紙搬送速度に変更することを特徴とする、請求項１又は２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記検知時搬送速度として複数の設定速度を有することを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
用紙両面の画像位置の誤差の許容範囲として複数段階の許容誤差を設定し、各段階の許容誤差に対応可能な前記検知時搬送速度をあらかじめテーブルとして備えることを特徴とする、請求項４に記載の画像形成装置。
前記誤差の許容範囲の段階をユーザが当該画像形成装置の操作部から選択可能なことを特徴とする、請求項５に記載の画像形成装置。
前記誤差の許容範囲の段階をユーザが当該画像形成装置に接続された外部装置から選択可能なことを特徴とする、請求項５に記載の画像形成装置。
一連の両面画像形成時に、各用紙ごとに形成した補正用基準線を前記検知手段により検知した位置情報に基づいて各用紙の第二面画像位置補正を行なうことを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
一連の両面画像形成時に、一枚目の用紙にのみ前記補正用基準線を形成し該補正用基準線を前記検知手段により検知した位置情報に基づいて各用紙の第二面画像位置補正を行なうことを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
所定枚数の両面画像形成おきに前記補正用基準線を形成し、該補正用基準線を前記検知手段により検知した位置情報に基づいて、次の所定枚数の用紙に対する第二面画像位置補正を行なうことを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。