JP4764799B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明はプリンタ、複写機、ファックス、スキャナーなどの画像形成装置、特に用紙の位置検出に関するものである。

従来、画像形成装置及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構成が提案されている。

用紙位置を検出する手段としては、例えば特許文献１に開示されているように、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角に配置し、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する構成が知られている。用紙位置及び用紙スキュー量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コストが級数的に増加し、装置全体のコストを押し上げることになるため、高精度な用紙位置検知を行うことが難しい。また発光量を一定にして用紙位置を検出すると、用紙位置のバラツキ、用紙の種類によって正確な位置検出が困難であった。

更に、同一部品内での発光素子／受光素子内でもバラツキが生じ、最大及び最小の出力値を補正する必要があるため、全範囲で基準用紙を狭持した状態で発光量調整をすることを要し、それが人による作業であるためバラツキを生じ、かつ調整作業に時間がかかり効率的ではなかった。

なお、用紙位置、特に用紙の横レジ方向（搬送方向に対して垂直方向）へのずれに伴う画像形成不良を防止する構成が特許文献２において提案されている。

特開平８−１７１２６６号公報 特開平９−２３０６３５号公報

本発明は上記問題点に鑑み、部品内での出力値ばらつきに対して、通常通紙状態での必要基準発光量を、簡素な構成でもって調整することで、高精度な用紙位置検出を行うことを目的とする。

上記課題は、本発明にしたがって、用紙搬送方向に直交する方向の用紙位置を検出する用紙位置検出手段を有し、当該用紙位置検出手段は発光部と受光部から成り、発光部は少なくとも一つの発光素子を有し、受光部は複数の受光素子を配している画像形成装置において、用紙位置検出手段をユニット化し、発光量調整時、当該用紙位置検出手段を発光量調整位置へ主走査方向に自動的に移動可能とすることで、解決される。

前記複数の受光素子は、等間隔で一列に平行な位置関係に配置されているのが、好ましい。発光量調整時に、前記用紙位置検出手段を用紙位置検出位置から通紙範囲内へ移動するのがよい。発光量調整時に、前記用紙位置検出手段の全ての発光素子／受光素子を用紙幅内に移動させれば、一層好ましい。用紙の種類に対して発光量調整を行うのがよい。

画像形成装置に複数の給紙段が備えられ、選択された各給紙段の１枚目通紙時に発光量調整を行うのが、好適である。用紙種類に対する発光量調整に際して、ユニット化された用紙位置検出手段に対応する位置に用紙を一旦停止させて発光量調整を行うのが効果的である。画像形成装置に複数の給紙段が備えられ、選択された各給紙段の用紙サイズに応じて用紙位置検出手段をその端部を検出できる基準位置に移動させ、選択された各給紙段の１枚目通紙時に用紙位置検出手段に対応する位置で用紙を一旦停止させ、端部位置の基準画素取得調整を行ったり、電源ＯＦＦ／ＯＮ時に選択されている給紙段の１枚目で発光量調整を行ったり、給紙トレイセット検知ＯＦＦ／ＯＮ時で選択された給紙段の１枚目で発光量調整を行うのが、好ましい。選択された紙種に対する出力値の閾値が設定値に対して微調整可能であるのがよい。ユーザが用紙位置検出手段をＯＮ／ＯＦＦ設定可能であるのも好適である。

用紙情報記憶手段に初期値として記憶される用紙情報は、用紙位置検出手段に対応して決定されたり、ユーザが選択した紙種に対応して設定することが可能であるのが効果的である。発光量が所定の設定範囲内で調整可能であるのがよい。用紙情報記憶手段に初期値として記憶されている値が、用紙位置検知手段により検出された搬送される用紙１枚目の出力値と所定範囲を超えて異なる場合、記録動作を開始せずに設定された用紙情報が間違っていないかユーザに注意を促すメッセージを表示手段に表示したり、用意されている他の発光量にて再度用紙情報検知を実施するのが、好都合である。

請求項１に係る発明によれば、用紙位置検出手段の発光素子／受光素子全域に対して用紙で覆うことが可能となった。通常通紙状態での必要基準発光量を自動的に設定することにより、部品内での出力値ばらつきに対して、工程での複雑な調整が必要なく、より高精度な位置精度検出が可能となる。

請求項８に係る発明によれば、通常搬送状態での用紙端部位置と用紙位置検出手段の基準画素位置を自動的に取得することが可能となるため、プリント出力の位置精度が低下した場合に、部品交換などのメンテナンスが不要となる。電源ＯＦＦ／ＯＮ時に発光量調整を行うことにより、発光／受光素子の経時劣化に対して最適な必要光量を自動的に設定することが可能である。トレイセット検知ＯＦＦ／ＯＮ時に発光量調整を行うことにより、ユーザが搭載用紙を変更した場合でも最適必要光量を自動的に設定することが可能である。出力値に閾値を微調整することにより、より安定した出力値を確保することが可能である。ユーザが用紙位置検出機能の有効性をＯＮ／ＯＦＦ設定可能とすることにより、用紙位置検出手段に故障が発生した場合でも、通常使用可能とすることによりダウンタイム低減を図ることができる。紙種毎に用紙情報記憶手段に初期値として記憶される値を設定することで、用紙位置検出を高精度に実施することができる。万が一用紙位置情報検出手段に故障が発生しても、ユーザ設定可能としていれば、ダウンタイムの防止が可能になる。発光量を所定の設定範囲内で調整可能とし、ユーザが使用する用紙について発光量を最適に設定することで、ユーザが使用する特殊な用紙に対しても用紙位置検出を高精度に実施することができる。

用紙情報記憶手段に初期値として記憶されている値が、用紙位置検知手段により検知された搬送される用紙１枚目の出力値と著しく異なる場合、記録動作を開始せずにユーザに注意を促すメッセージ等を表示手段に表示すれば、ユーザ誤操作による用紙位置誤検出を未然に防止することができる。用紙情報記憶手段に初期値として記憶されている値が、用紙位置検出手段により検知された搬送される１枚目の出力値と著しく異なる場合、紙種毎に用意されている他の発光量にて再度用紙位置検出を実施すれば、ユーザの手を煩わせずに印刷動作を継続することができる。

図１に示された画像形成装置において、用紙搬送部１００の略上方には画像形成部２００があり、またその上方には原稿自動送り装置（ＡＤＦ、auto document feeder）３０１を備えた画像読取部３００がある。画像形成装置における用紙位置検出に関する構成を除く部分は、従来と基本的に同じであり、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から構成されており、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、転写部２０４、クリーニング部２０５、用紙搬送装置２０６、定着部２０７、書込み部２１０から構成され、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にも示す用紙位置センサ１０は発光部と受光部から構成され、発光部が発光ダイオードから成る発光素子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。用紙位置センサ１０は、感光体２０１の回転軸方向、つまり主走査方向に平行に配置されている。

給紙トレイ１０１に積載された用紙１のサイズ情報に基づき、不図示の駆動源（ラック＆ピニオンによるステッピングモ−タ駆動など）を用いて、用紙位置センサを有する用紙位置検出ユニットは、図３に示す通常の用紙端部検出位置から、図４に示す用紙により全範囲覆われる位置に移動し、その移動が完了すると、給紙部１０２によって用紙１が給紙され搬送部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、一旦停止させた状態で、図５に示す動作フローにしたがい自動的に発光量調整を実施する。紙種による発光量及び閾値に関しては表１のようになる。

本例の用紙位置センサは反射型なので図６に示す関係に基づき、発光量調整を実施するが、透過型センサの場合には図７の関係を利用することになる。用紙位置検出手段の検出時間は調整可能としてもよい。更に通常搬送時の検出位置（図３）に用紙位置検出ユニットを移動させて、その動作完了後に、用紙端部の基準画素位置を取得して、最終的に調整が完了する。

上記調整においては図５の発光量調整フロー及び図３の基準画素取得検出により、発光光量、基準画素位置、紙種による出力値／閾値を自動的に調整することが可能となっているので、組み立て精度による影響、部品バラツキ、人的ミスを防止することが可能となる。発光量調整フロー及び基準画素取得の検出の要否は、図８に示す用紙端部検出機能に関する操作部画面の操作により設定可能である。紙種選択は図５の発光量調整フローに基づいて自動でなされるものであるが、図９に示す紙種選択機能に関する操作部画面の操作により手動で行うことも可能である。

用紙端部の基準画素位置取得に関して、通常時は、用紙位置センサ１０で用紙１の端部を検知し用紙位置信号を得て、用紙に対する最適な画像位置を設定する。画像位置の主走査方向の補正は次のように行われる。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。１走査毎に同期検知信号が発生し、同期検知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１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。

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、用紙のスキュー補正を行っている。したがって、レジストローラ１０４の用紙搬送上流側に用紙位置センサ１０を配置する場合、スキュー補正前の用紙位置を検出することになる。このときに通常よりも遅い速度で用紙搬送を行うと、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。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するのに時間を要する場合には、用紙搬送を遅くしている間に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うことができる半面、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、不図示の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、不図示の用紙補給検知手段によって用紙補給が検知された後（トレイセット検知ＯＦＦ／ＯＮ時）、または給紙口を切り換えた後の一枚目で発光調整を実施した後に、用紙位置検知を行うと共に、それ以降は一枚目で得られた調整発光量で用紙位置検出を実施できる。また、電源ＯＦＦの間に用紙補給が実施されることが想定されるので、電源投入後一枚目に発光調整を行い、二枚目以降は一枚目で得られた発光量によって用紙位置検出を実施する。

用紙位置検知センサにより検出された搬送される用紙１枚目の出力値が、用紙情報記憶手段に初期値として記憶されている値と比べて、所定範囲を超えて異なる場合、即ち、著しく異なる場合、画像形成動作を開始せずに設定された用紙情報が間違っていないかユーザに注意を促すために、図１０のような操作部画面を備えるようにしてもよい。あるいは他の発光量にて再度用紙情報検知を実施してもよい。

本例では発光素子１１と受光素子アレイ１２が一体になった単一のセンサを用いたが、それぞれ別になったものでもよく、その場合、発光素子を一つとし受光素子アレイ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。

本例での用紙位置センサは、発光素子と受光素子アレイを併設し、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られるものでなく、発光素子と受光素子アレイを対向配置し、用紙による遮光を検知するタイプのもの（透過型）にも適用できることは言うまでもない。用紙位置検出手段にジャム検出機能を兼ねさせることも可能で、よれにより余分な検出手段を省略することができる。

本例では用紙位置をレジストローラに突き当て停止した状態で検知したが、本発明はこれに限られるものでなく、用紙搬送中に検知してもよい。しかしながら、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ことは言うまでもない。

本発明に係る画像形成装置の概略断面構成図である。 用紙位置センサの概略構成で、（ａ）は正面概略断面図、（ｂ）は平面概略断面図である。 基準画素取得時及び通常検出時の用紙と用紙位置センサの関係を示す概略図である。 発光量調整時の用紙と用紙位置センサの関係を示す概略図である。 本発明における発光量調整の動作フロ−を示す概略図である。 紙種による反射型用紙位置センサ出力値と閾値の関係を示す概略図である。 紙種による透過型用紙位置センサ出力値と閾値の関係を示す概略図である。 用紙端部検出機能に関する操作部画面の概略図である。 紙種選択機能に関する操作部画面の概略図である。 紙種設定違いメッセ−ジに関する操作部画面の概略図である。

符号の説明

１ 用紙
１０ 用紙位置センサ
１１ 発光素子
１２ 受光素子アレイ
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 転写部
２０５ クリーニング部
２０６ 用紙搬送装置
２０７ 定着部
２０８ 排紙トレイ
２１０ 書込み部
２１１ ポリゴンモータ
２１２ レーザダイオード

Claims (17)

1. 用紙搬送方向に直交する方向の用紙位置を検出する用紙位置検出手段を有し、当該用紙位置検出手段は発光部と受光部から成り、発光部は少なくとも一つの発光素子を有し、受光部は複数の受光素子を配している画像形成装置において、
   用紙位置検出手段をユニット化し、発光量調整時、当該用紙位置検出手段を発光量調整位置へ主走査方向に自動的に移動可能とすることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記複数の受光素子は、等間隔で一列に平行な位置関係に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 発光量調整時に、前記用紙位置検出手段を用紙位置検出位置から通紙範囲内へ移動することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 発光量調整時に、前記用紙位置検出手段の全ての発光素子／受光素子を用紙幅内に移動させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 用紙の種類に対して発光量調整を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 画像形成装置に複数の給紙段が備えられ、選択された各給紙段の１枚目通紙時に発光量調整を行うことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 用紙種類に対する発光量調整に際して、ユニット化された用紙位置検出手段に対応する位置に用紙を一旦停止させて発光量調整を行うことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
8. 画像形成装置に複数の給紙段が備えられ、選択された各給紙段の用紙サイズに応じて用紙位置検出手段をその端部を検出できる基準位置に移動させ、選択された各給紙段の１枚目通紙時に用紙位置検出手段に対応する位置で用紙を一旦停止させ、端部位置の基準画素取得調整を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
9. 画像形成装置に複数の給紙段が備えられ、電源ＯＦＦ／ＯＮ時に選択されている給紙段の１枚目で発光量調整を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
10. 画像形成装置に複数の給紙段が備えられ、給紙トレイセット検知ＯＦＦ／ＯＮ時で選択された給紙段の１枚目で発光量調整を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
11. 選択された紙種に対する出力値の閾値が設定値に対して微調整可能なことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
12. ユーザが用紙位置検出手段をＯＮ／ＯＦＦ設定可能とすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
13. 用紙情報記憶手段に初期値として記憶される用紙情報は用紙位置検出手段に対応して決定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。
14. 用紙情報記憶手段に初期値として記憶される用紙情報はユーザが選択した紙種に対応して設定することが可能なことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
15. 発光量が所定の設定範囲内で調整可能なことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
16. 用紙情報記憶手段に初期値として記憶されている値が、用紙位置検知手段により検出された搬送される用紙１枚目の出力値と所定範囲を超えて異なる場合、記録動作を開始せずに設定された用紙情報が間違っていないかユーザに注意を促すメッセージを表示手段に表示することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
17. 用紙情報記憶手段に初期値として記憶されている値が、用紙位置検知手段により検出された搬送される用紙１枚目の出力値と所定範囲を超えて異なる場合、用意されている他の発光量にて再度用紙情報検知を実施することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

Images