JP4859228B2

JP4859228B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4859228B2
Application number: JP2006327114A
Authority: JP
Inventors: 悟山本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-12-04
Filing date: 2006-12-04
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2026-12-04
Also published as: US7885586B2; JP2008139677A; US20080129812A1

Description

本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置に関し、より具体的には、搬送された用紙と形成された画像の位置合わせ技術に特徴のある画像形成装置に関する。

画像形成装置では、感光体上において、用紙に転写する画像に先立って紙間にレジストレーションパッチを形成し、該レジストレーションパッチ検知タイミングを基準とし、用紙と画像とのレジストレーションを行う技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。

また、中間転写体の周長変化などに追随するために、パッチによってレジストレーションタイミングを補正する技術も提案されている（例えば特許文献２参照）。

また、レジストレーションパッチ形成位置の感光体もしくは中間転写体上に傷などがある場合に、画像を無効にするか画像位置をずらす技術が提案されている。
特開平１１−１９４５６１号公報特開２００１―２１５８５７号公報

従来の画像形成装置においては、上述のように、レジストレーションパッチ形成位置の感光体もしくは中間転写体上に傷などがある場合に画像を無効にするため、使用された現像剤が無駄になるばかりではなく、クリーニング部材の劣化や生産性の低下を招いている。また画像位置をずらす場合でも生産性の低下は免れなかった。

本発明の目的は、生産性やクリーニング部材の劣化を招くことなく、常に高精度な画像位置合わせ（レジストレーション）調整を行い、高画質化を図ることができる画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の画像形成装置は、搬送パス上を搬送される用紙の第１の搬送速度を所定位置で第２の搬送速度に変速することにより前記用紙に対する像担持体上の画像の転写位置において前記用紙に対する前記画像の位置合わせを行う位置合わせ手段を備える画像形成装置において、前記像担持体に位置合わせ用画像を形成する形成手段と、前記像担持体上の前記位置合わせ用画像を検出して第１の基準信号を生成する位置合わせ用画像センサと、前記搬送パス上を搬送される用紙の先端を検出して第２の基準信号を生成する用紙検出センサと、を備え、前記位置合わせ手段は、前記位置合わせ用画像センサが前記第１の基準信号を生成できたときは、前記第１の基準信号に基づいて前記所定位置を決定し、前記位置合わせ用画像センサが前記第１の基準信号を生成できないときは、前記第２の基準信号に基づいて前記所定位置を決定することを特徴とする。

本発明の画像形成装置は、像担持体に位置合わせ用画像を形成する形成手段と、像担持体上の位置合わせ用画像を検出して第１の基準信号を生成する位置合わせ用画像センサと、搬送パス上を搬送される用紙の先端を検出して第２の基準信号を生成する用紙検出センサと、を備え、位置合わせ手段は、位置合わせ用画像センサが第１の基準信号を生成できたときは、第１の基準信号に基づいて所定位置を決定し、位置合わせ用画像センサが第１の基準信号を生成できないときは、第２の基準信号に基づいて所定位置を決定する。

このように、位置合わせ用画像センサが第１の基準信号を生成できたときは、第１の基準信号に基づいて所定位置を決定し、位置合わせ用画像センサが第１の基準信号を生成できないときは、第２の基準信号に基づいて所定位置を決定するので、生産性やクリーニング部材の劣化を招くことなく、常に高精度な画像位置合わせ調整を行い、高画質化を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。

図１において、第１シャーシーユニット１、第２シャーシーユニット２から装置本体が構成される。

画像形成装置は、感光体ドラム３、感光体ドラム３上に形成された潜像にトナーを付着させることによって顕像化する現像装置４、画像情報を感光体ドラム３上に露光して潜像を形成する露光部５を備える。イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４つの画像形成部が構成される。

また、画像形成装置は、トナーを現像装置４に補給するホッパー部６、感光体ドラム３上に顕像化されたトナー像を順次転写し、用紙に一括転写する中間転写体７、図示せぬファンを用いて装置本体１内部の排気を行う排気装置８を備える。

また、画像形成装置は、用紙を給送する用紙給送部９、転写後の用紙を第２シャーシーユニット２側へ搬送する第１ベルト搬送手段１０を備える。また、画像形成装置は、第１シャーシーユニット１側でトナー像転写された未定着画像を載せた用紙を第２シャーシーユニット２側へ搬送する第２ベルト搬送ユニット１１を備える。

また、画像形成装置は、第１シャーシーユニット１内でトナー像転写された用紙上の画像を用紙上に定着させる第１定着器１２、第２シャーシーユニット２内の主に定着器の排熱を行う排気ダクト１３を備える。

また、画像形成装置は、第１定着器１２と第２定着器１５の間を結ぶ搬送パス１４、グロスコントロールして高画質化を達成するための第２定着器１５、両面記録時に再給送する用紙を誘導する再給紙搬送パス１６を備える。

また、画像形成装置は、再給送する用紙を反転する反転パス１７、反転された用紙を中間転写体７まで搬送する両面パス１８、廃トナーボトル１９、画像形成を終了した用紙を機外に排出する排紙パス２０、キャスター２１を備える。

また、画像形成装置は、第１定着器１２を通過させた用紙を直接再給紙搬送パス１６もしくは排紙パス２０へ送るためのバイパス搬送パス２２を備える。

図２は、図１の画像形成装置に設けられる制御部のブロック構成を概略時に示す図である。

図２において、制御部１００は、画像形成装置の基本制御を行うＣＰＵ１０１を備える。ＣＰＵ１０１には、制御プログラムが書き込まれたＲＯＭ１０２、処理を行うためのワークＲＡＭ１０３、及び入出力ポート１０４が、アドレスバス、データバスにより接続されている。

ＲＡＭ１０３の一部の領域は電源ＯＦＦされてもデータが消去されないバックアップＲＡＭとなっている。入出力ポート１０４には、画像形成装置が制御するモータ、クラッチ等の各種負荷装置や、紙の位置を検知するセンサ等の画像形成装置への入力装置が接続されている。

ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２の制御プログラムの内容に従って、入出力ポート１０４を介して順次入出力の制御を行い、画像形成処理を実行する。また、ＣＰＵ１０１には操作部１０５が接続されており、ＣＰＵ１０１は、操作部１０５の表示手段、キー入力手段を制御する。

使用者はキー入力手段を通して、画像形成動作モードや、表示の切り替えをＣＰＵ１０１に指示し、ＣＰＵ１０１は、操作部１０５の表示手段に対して、画像形成装置の動作状態や、キー入力によって設定された動作モードの表示を行う（詳細は図４にて後述）。

更に、ＣＰＵ１０１には、画像信号を処理する画像処理部１０６と、処理された画像を蓄積する画像メモリ部１０７とが接続されている（詳細は図４にて後述）。また、制御部１００は、通信インタフェース１０８を通じて、図中破線で示す外部の制御部と接続されている。

図３は、図２における画像メモリ部のブロック構成と、その周辺装置を概略的に示す図である。

図３において、画像メモリ部１０７は、ページメモリ２０１、メモリコントローラ２０２、圧縮／伸長部２０３、及びハードディスク２０４から構成される。

外部インタフェース処理部２０５及び画像処理部１０６から画像メモリ部１０７に送られてきた画像データは、メモリコントローラ２０２によりページメモリ２０１に書き込まれ、その後、画像処理部１１０６を介してプリンタ部２０６に送られる。あるいは、ハードディスク２０４に蓄積される。

ハードディスク２０４に画像データを蓄積する際には、画像データは、圧縮／伸長部２０３においてデータ圧縮され、圧縮データとしてハードディスク２０４に書き込まれる。メモリコントローラ２０２はまた、ハードディスク２０４に格納されている画像データのページメモリ２０１への読み出しも行う。

その際には、ハードディスク２０４から読み出した圧縮データを圧縮／伸長部２０３を介して伸長し、復元した画像データをページメモリ２０１に書き込む。また、メモリコントローラ２０２は、ページメモリ２０１へ送るＤＲＡＭリフレッシュ信号の発生を行う。

また、メモリコントローラ２０２は、外部インタフェース処理部２０５、画像処理部１０６、ハードディスク２０４からのページメモリ２０１へのアクセスの調停を行う。更に、ＣＰＵ１０１の指示に従い、ページメモリ２０１への書き込みアドレス、ページメモリ２０１からの読み出しアドレス、読み出し方向などの決定制御を行う。

ＣＰＵ１０１は、ページメモリ２０１において複数の原稿画像を並べてレイアウトを行った上で、画像処理部１０６を介してプリンタ部２０６に出力する機能や、画像の一部分のみ切り出して出力する機能や、画像回転を行う機能を制御することが可能となる。

図４は、図２における操作部の構成を概略的に示す図である。

図４に示す操作部１０５において、表示部３０１は、装置の動作状態や使用者への作業指示といった各種メッセージ、作業手順等が表示される。また、表示部３０１の表面はタッチパネルにより構成されており、表面に触れることにより選択キーとして働く。テンキー３０２は、数字を入力するためのキーである。スタートキー３０３を押すことによりコピー動作を開始する。

図５は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置のレジストレーションパッチ生成に関わるブロック構成を概略的に示す図である。

図５において、ＣＰＵ１０１は、レジストレーションパッチＲに関するデータをパターンジェネレータ（ＰＧ）部４０１にセットする。ＰＧ部４０１は任意のタイミング、任意の位置に矩形等の単純な画像を生成することができる。

ＣＰＵ１０１は、画像データに基づきレーザードライバ（ＬＤ）部４０２を制御し、ＬＤ部４０２は、ＰＧ部４０１にセットされた画像データに基づいて感光体ドラム３上にレジストレーションパッチ４００を形成する。

中間転写体７上に転写されたレジストレーションパッチＲをパッチセンサ４０３で読み取る。読み取られた電気信号は、ＡＤ変換部４０でデジタルデータに変換され、ＣＰＵ２０１に渡される。

図６は、図１の画像形成装置による先端レジストレーション調整を説明する図である。

図６において、画像形成装置の感光体ドラム３は、イエロー感光体ドラム３ａ、シアン感光体ドラム３ｂ、マゼンタ感光体ドラム３ｃ、ブラック感光体ドラム３ｄが中間転写体７の周囲に配置されている。

また、中間転写体７の周囲には、レジストレーションパッチＲを検知するためのパッチセンサ４０３が配置されている。中間転写体７に転写された画像Ｉは、二次転写ローラ５１の位置で用紙Ｐに転写される。

レジストローラ５２は、画像Ｉと用紙Ｐが二次転写ローラ５１の位置で転写されるように、用紙Ｐの搬送速度を調節する。図７のように、用紙Ｐは、まずレジストローラ５２により６００ｍｍ／ｓで搬送され、レジストセンサ５３を用紙Ｐの先端が通過した後の所定位置でプロセススピードの３００ｍｍ／ｓに減速して搬送される。

この所定位置、つまり減速位置は、パッチセンサ４０３によりレジストレーションパッチＲを検知したタイミングと、レジストセンサ５３により用紙Ｐの先端を検知したタイミングから決定される。

早着時は、例えば、用紙Ｐの画像先端の軌跡を示すＳｈｅｅｔＴｏｐ１のように、レジストセンサ５３に近い位置で減速され、遅延時はＳｈｅｅｔＴｏｐ２のように二次転写ローラ５１に近い位置で減速される。

パッチセンサ４０３から二次転写ローラ５１までの距離は６００ｍｍで、レジストレーションパッチＲ及び画像Ｉの搬送速度は３００ｍｍ／ｓである。従って、パッチセンサ４０３でレジストレーションパッチＲを検知してから二次転写ローラ５１にレジストレーションパッチＲが到達するまでの時間Ｔｐａｔｃｈ＝６００ｘ１０００／３００＝２０００ｍｓである。

パッチセンサ４０３でレジストレーションパッチＲを検知してからレジストセンサ５３が用紙Ｐの先端を検知するまでの時間をＴとする。この場合、レジストセンサ５３が用紙Ｐの先端を検知してからレジストレーションパッチＲが二次転写ローラ５１に到達するまでの時間は、Ｔｒｅｇ＝Ｔｐａｔｃｈ−Ｔ＝２０００−Ｔとなる。

レジストセンサ５３から二次転写ローラ５１までの距離は３００ｍｍである。従って、変速時間を無視すると、用紙Ｐの先端がレジストセンサ５３を通過してから減速するまのでの時間Ｔｎは、３００ｍｍ＝６００ｘＴｎ／１０００＋３００ｘ（Ｔｒｅｇ−Ｔｎ）／１０００となる。このことから、
Ｔｎ＝Ｔ−１０００（ｍｓ）
となる。

即ち、レジストレーションパッチＲをパッチセンサ４０３で検知してからレジストセンサ５３で用紙Ｐの先端を検知するまでの時間を計測すれば、レジストセンサ５３を用紙Ｐが通過後に減速するタイミングを規定することができる。厳密にはレジストローラ９１の変速時間も加味するため上述のパラメータとは若干異なる。

次に本実施の形態による基準信号切り替えについて引き続き図７を用いて説明する。

ブラックの画像形成部の画像先端基準信号ＢｋＩＴｏｐからカウンタＡによりＴｄｍｙを計時し始める。Ｔｄｍｙのオーバー信号ＤｍｙＲｅｇＴｏｐよりカウンタＢによりＴｍｓｋを計時し始める。

Ｔｍｓｋ内にレジストレーションパッチＲの検知信号ＰａｔｃｈＳｎｓがくればカウンタＣによりＴｐｃｈを計時し（第１の基準信号）、Ｔｍｓｋカウンタはクリアする。一方何らかの異常（例えば中間転写体７のグロス変化や傷など）によりＴｍｓｋ内にレジストレーションパッチＲの検知信号が入力されなければＴｍｓｋの計時を続ける（第２の基準信号）。

Ｔｐｃｈ又はＴｍｓｋのオーバー信号ＲｅｇＴｏｐよりカウンタＤにより計時を開始する。用紙Ｐの先端がレジストセンサ５３に到達した信号ＲｅｇＳｎｓが来るまでの時間Ｔｐａｐから前述した演算式により減速時間Ｔｄｅｃを演算し、不図示のレジモータを減速させ、レジストローラ９１による用紙Ｐの搬送速度を３００ｍｍ／ｓに変更する。

図８は、図６におけるレジストレーションパッチＲと画像Ｉの関係を説明する図である。

図８において、レジストレーションパッチＲは中間転写体７上に転写される。パッチセンサ４０３はレジストレーションパッチＲを検出することで画像Ｉの先端位置を検出することができる。

図９は、図５の画像形成装置によって実行される画像位置合わせ処理の手順を示すフローチャートである。

本処理は、ＣＰＵ１０１によって実行される。

図９において、用紙Ｐと画像Ｉの転写タイミングを一致させるために、まず画像データとして画像Ｉ内にレジストレーションパッチＲを生成し（ステップＳ１０）、続いて画像形成する（ステップＳ１１）。

そして、パッチセンサ４０３によりレジストレーションパッチＲを検知し（ステップＳ１２）、レジストレーションパッチＲの検知タイミングより、用紙Ｐと画像Ｉの転写タイミングを生成する（ステップＳ１３）。

図１０は、図９の画像位置合わせ処理の際の信号及びカウンタのブロック構成を概略的に示す図である（その１）。

図１１乃至図１５は、図１０における各カウンタの動作フローチャートである。

図１１において、ＢｋＩｔｏｐ信号がカウンタＡに入力されると（Ａ１）、時間Ｔｄｍｙのカウントを開始する（Ａ２）。Ｔｄｍｙ経過すると（Ａ３）、カウンタＢをスタートさせると同時にＰａｔｃｈＳｎｓ信号入力を有効にする（Ａ４）。

図１２において、カウンタＢがスタートすると（Ｂ１）、時間Ｔｍｓｋのカウントを行い（Ｂ２）、カウンタＤをスタートさせる。

図１３において、カウンタＣは時間Ｔｍｓｋ内にＰａｔｃｈＳｎｓ信号が入力されると（Ｃ１）、カウンタＢを停止し、時間Ｔｐｃｈのカウントを開始する（Ｃ２）。Ｔｐｃｈ経過すると（Ｃ３）、カウントＤをスタートさせる。

図１４において、カウンタＤがスタートすると（Ｄ１）、レジセンサＯＮまでの時間Ｔｐａｐのカウントを行い（Ｄ２）、Ｔｐａｐを元にＴｄｅｃの演算を行い、カウンタＥをスタートさせる（Ｄ３）。

図１５において、カウンタＥがスタートすると（Ｅ１）、時間Ｔｄｅｃをカウントし（Ｅ２）、レジモータを減速させる（Ｅ３）。

上記実施の形態では、カウンタＢもしくはカウンタＣのいずれかが選択されることでレジストレーションパッチＲの検知信号であるＰａｔｃｈＳｎｓにタイミング異常があったとしてもカウンタＤをスタートさせることができる。

以下の実施の形態では、カウンタＢのスタートトリガであるカウンタＡでカウントされるＴｄｍｙに学習機能を持たせることで更に高精度なレジストレーションを行うことができる。

図１６は、図９の画像位置合わせ処理の際の信号及びカウンタのブロック構成を概略的に示す図である（その２）。また、図１７は、図１６の各カウンタの動作フローチャートである。

図１７において、カウンタＦがスタートすると（Ｆ１）、時間Ｔｍｓｋのカウントを行う（Ｆ２）。またカウンタＣからの停止信号を監視する（Ｆ３）。Ｔｍｓｋ経過するとカウンタＤをスタートさせる。一方、Ｆ３において停止信号が入った場合、カウンタＡの時間Ｔｄｍｙのデータを更新する。

ＰａｔｃｈＳｎｓ信号は時間Ｔｍｓｋの中心で入力されることを狙っているため、停止信号が入力された時のカウンタＦのカウント値Ｔｒを元に、
ΔＴ＝Ｔｒ−Ｔｍｓｋ／２
を演算し、
Ｔｄｍｙ＝Ｔｄｍｙ＋ΔＴ
でＴｄｍｙを更新する。

このようにすることで、仮に感光体３もしくは中間転写体７上の傷などによりＰａｔｃｈＳｎｓ信号入力が得られなくとも、精度よくレジストレーションを取ることができる。

尚、ΔＴは数回のデータの平均によって求めるなどしてもよい。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。図１の画像形成装置に設けられる制御部のブロック構成を概略時に示す図である。図２における画像メモリ部のブロック構成と、その周辺装置を概略的に示す図である。図２における操作部の構成を概略的に示す図である。本発明の実施の形態に係る画像形成装置のレジストレーションパッチ生成に関わるブロック構成を概略的に示す図である。図１の画像形成装置による先端レジストレーション調整を説明する図である。用紙搬送タイミングを示す図である。図６におけるレジストレーションパッチＲと画像Ｉの関係を説明する図である。図５の画像形成装置によって実行される画像位置合わせ処理の手順を示すフローチャートである。図９の画像位置合わせ処理の際の信号及びカウンタのブロック構成を概略的に示す図である（その１）。図１０におけるカウンタＡの動作フローチャートである。図１０におけるカウンタＢの動作フローチャートである。図１０におけるカウンタＣの動作フローチャートである。図１０におけるカウンタＤの動作フローチャートである。図１０におけるカウンタＥの動作フローチャートである。図９の画像位置合わせ処理の際の信号及びカウンタのブロック構成を概略的に示す図である（その２）。図１６におけるカウンタＦの動作フローチャートである。

符号の説明

３感光体ドラム（像担持体）
７中間転写体（像担持体）
５３レジストセンサ（搬送パスセンサ）
１０１ＣＰＵ（制御手段）
４０１ＰＧ部（位置合わせ用画像生成手段）
４０２ＬＤ部（位置合わせ用画像生成手段）
４０３パッチセンサ（位置合わせ用画像検知手段）

Claims

搬送パス上を搬送される用紙の第１の搬送速度を所定位置で第２の搬送速度に変速することにより前記用紙に対する像担持体上の画像の転写位置において前記用紙に対する前記画像の位置合わせを行う位置合わせ手段を備える画像形成装置において、
前記像担持体に位置合わせ用画像を形成する形成手段と、
前記像担持体上の前記位置合わせ用画像を検出して第１の基準信号を生成する位置合わせ用画像センサと、
前記搬送パス上を搬送される用紙の先端を検出して第２の基準信号を生成する用紙検出センサと、を備え、
前記位置合わせ手段は、前記位置合わせ用画像センサが前記第１の基準信号を生成できたときは、前記第１の基準信号に基づいて前記所定位置を決定し、前記位置合わせ用画像センサが前記第１の基準信号を生成できないときは、前記第２の基準信号に基づいて前記所定位置を決定することを特徴とする画像形成装置。
前記第２の搬送速度は、前記第１の搬送速度より低いことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記第２の搬送速度は、画像形成プロセス速度であることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
前記第２の基準信号は、前記像担持体上の前記位置合わせ用画像の検出データの学習値から成ることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記学習値は、数回のデータの平均値を含むことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。