JP4883893B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリンタ、複写機及びＦＡＸ等の電子写真方式の画像形成装置に関し、さらに詳しくは、画像位置補正が可能な画像形成装置に関する。

近年の複写機、プリンタ等の画像形成装置は、その高速化が進むことにより、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、画像形成された用紙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す必要がある。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。

また、例えば、用紙が積置されている給紙トレイから表面画像形成までの間に、搬送ローラの影響により用紙中心がずれることなく搬送されることは少ない。また、表面の端部線、及び中心線が、二本のローラ間に用紙を通過させ、所定の熱と圧力とで画像を定着させるような、いわゆる定着部を通過した後には、例えば用紙上に占めるトナー濃度比率が局所的に異なると、定着時に用紙に対する熱の伝わり方が異なってしまうため、用紙の伸縮状態も局所的に異なる。以上から、表面の端部線、及び中心線の用紙に対しての位置はずれてしまうことがある。

これに対し、先願の構成では表面に対する裏面の補正は可能であるが、表面の補正が不可能であるため、裏面は表面の影響を受けて画像形成してしまう。つまり表面の用紙に対する端部線、中心線のずれの影響をそのまま検知して裏面画像形成してしまうため、画像位置補正としては不充分と言える。
特許文献１、２では、用紙の表裏両面に対し特定パターンの画像形成を行い、それを読取部にて読取った際の画像位置情報を書込み部にフィードバックして補正する技術が開示されている。
しかしながら、上述したように画像のトナー濃度比率、用紙の調湿状態を考慮した補正となっておらず、また、初期的な調整で給紙毎の補正ではないため、画像位置補正としては十分ではない。

特開２０００−１０１８０１号公報 特開２００３−１５６９７４号公報

上記問題点に鑑み、本発明は、給紙毎に、画像のトナー濃度比率、用紙の調湿状態を考慮した画像位置補正を行い、高画質の画像形成装置を提供することを課題とする。

上記課題を達成するために、本発明は、以下のことを特徴とする。
１．本発明の画像形成装置は、搬送された用紙に画像を形成する画像形成部と、画像形成部によって画像が形成された用紙を反転させ、再度画像形成部に用紙を搬送する両面反転部と、用紙上の画像を熱と圧力によって定着させる定着部と、第一面の画像形成領域に形成した画像形成領域の端部を表す端部線と画像中心を表す中心線の画像を、前記定着後に検出する検出手段と、第二面への画像形成時に、用紙に対する端部補正とその画像の中心補正とを第一面の位置関係に合わせて第二面の画像補正を行い、画像形成を行う制御部を有する画像形成装置において、前記端部線は、用紙の４辺にわたって形成された連続線であり、前記中心線は、前記端部線それぞれの中心点のうちの対向する点同士を結んだ線であり、前記端部線と前記中心線とにより４つの領域が形成され、前記４つの領域における適正位置が、前記端部線のうちの用紙搬送方向に平行な端部線と用紙端との距離がα、用紙搬送方向に平行な中心線と用紙搬送方向に平行な端部線との距離がＹ／２、用紙搬送方向に垂直な端部線と用紙端との距離がβ、用紙搬送方向に垂直な中心線と用紙搬送方向に平行な端部線との距離がＸ／２であり、前記検出手段によって検出された第一面の用紙における、用紙搬送方向に平行な端部線と用紙端との距離がαａ、用紙搬送方向に平行な中心線と用紙搬送方向に平行な前記端部線との距離がＹａ、用紙搬送方向に平行な中心線と用紙搬送方向に平行な前記端部線に対向する端部線との距離がＹｂ、用紙搬送方向に垂直な端部線と用紙端との距離がβａ、用紙搬送方向に垂直な中心線と用紙搬送方向に垂直な前記端部線との距離がＸａ、用紙搬送方向に垂直な中心線と用紙搬送方向に垂直な前記端部線に対向する端部線との距離がＸｂである場合、αａ＋Ｙａとα＋Ｙ／２との差、βａ＋Ｘａとβ＋Ｘ／２との差が、前記中心線の位置と適正位置の位置ずれ量であり、ＸａとＸ／２との差、ＸｂとＸ／２との差、ＹａとＹ／２との差、ＹｂとＹ／２との差が、前記端部線と前記中心線の距離と適正距離の倍率誤差であり、前記位置ずれ量と前記倍率誤差を、前記４つの領域毎に制御部で補正値として蓄積し、次回以降の第一面画像形成時に、端部線及び中心線が、用紙に対して適正な位置になるように、前記４つの領域毎に、前記位置ずれ量と前記倍率誤差に基づき画像形成位置補正及び倍率補正を行い、前記画像形成部まで用紙を搬送するための給紙部を複数段具備し、それぞれの給紙部段毎に前記画像形成位置補正及び倍率補正を行うことを特徴とする。

２．前記第一面検知毎の補正値は、その平均値をもって補正を行うことを特徴とする。
３．前記給紙部段毎の補正の平均値を、それぞれ制御部に蓄積することを特徴とする。
４．前記給紙部段毎の補正平均値を、給紙部にて用紙を積置している給紙トレイの開閉動作にて初期化することを特徴とする。
５．前記補正が、片面画像形成時にも可能であることを特徴とする。

本発明により、給紙毎に、画像のトナー濃度比率、用紙の調湿状態を考慮した画像位置補正を行い、両面及び片面共に高画質の画像形成装置を提供できる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明はこの発明の最良の形態の例であって、いわゆる当業者は特許請求の範囲内で、変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、以下の説明が特許請求の範囲を限定するものではない。

図１は、本発明に係る画像形成装置の概略図である。
画像形成装置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は複数具備され、それぞれに給紙トレイ２１を備えている。画像形成部１の上方は、原稿を読取る読取り部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２０が排紙収納される。
画像形成部１には作像部６が配置され、ドラム状をした感光体６１の周囲には、表面に帯電処理を行う帯電部６２、画像情報を表面にレーザー光で照射する露光部７、表面に露光されて形成された静電潜像を可視化する現像部６３、及び感光体の残留するトナーを除去回収するクリーニング部６４が配置されている。また、感光体６１の作像したトナー像を用紙２０に転写する転写部５１、トナー像を得た用紙上のトナーを、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部５２がそれぞれ配置されている。定着部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。

両面印刷時は、分岐部９１にて分岐され、反転両面部９で用紙２０が反転されてレジストローラ２３まで搬送し、レジストローラ２３で用紙２０のスキューが補正され、裏面画像形成動作に至る。
給紙部２においては、給紙トレイ２１に未使用の用紙２０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２０をピックアップローラ２５が当接可能な位置まで上昇する。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２０の搬送を一時止め、感光体６１表面のトナー像と用紙２０の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。
読取り部３では、コンタクトガラス３１上に載置される原稿の読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取り走行体３２、３３が往復移動する。この読取り走行体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込まれる。この読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、露光部７内のレーザダイオードＬＤ（図示せず）の発光により感光体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。読取り部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１００が取り付けられるようになっている。

本実施例の画像形成装置は、上述したように原稿を読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、制御部（図示せず）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、オペレータが任意に設定可能な操作部（図示せず）で行う。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。
本発明の画像形成装置は両面画像形成時の第一面（表面）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第一面画像位置検知手段１０１によって第一面画像位置情報を検知して、その情報を元に次回以降の第一面の用紙に対する位置合わせを行うものである。

図２は、用紙の第一面に対する画像形成領域の用紙の端部線と中心線との位置関係を示す図である。
図２に示すように、画像形成部１によってマーキングされた用紙２０の第一面２０ａに対する画像形成領域の端部線１２１と、画像形成領域の中心線１２２との位置関係情報を第一面画像位置検知手段１０１によって検知し、その情報を制御部に蓄積することで、次回以降の第一面画像形成時に用紙に対する位置補正、倍率補正を行うことが可能になる。
例えば、トレイ２１に積置された状態からレジストローラ２３に搬送され、画像形成部１で画像形成されるまでの搬送ローラの搬送力が手前側と奥側に偏差があった場合には、用紙２０が傾斜したスキュー状態で搬送されてしまう。これはレジストローラ２３にて補正されるが、完全に補正することは難しいため、この状態で画像形成した場合には端部線１２１、及び中心線１２２は用紙に対してずれた位置に画像形成してしまう。また第一面２０ａに占めるトナー濃度比率が局所的に異なるような画像では、定着部５２通過時に用紙２０に対する熱の伝わり方が異なってしまい、用紙２０の伸縮状態が局所的に異なってしまうため、端部線１２１、及び中心線１２２は用紙に対してずれた位置になってしまう。
このように、用紙に対する画像のずれは、搬送による影響と定着による影響があるが、用紙の繊維や調湿状態による影響も考えられ、これらを完全に切り分けることは困難である。
以上から、それら全てを画像ずれ要因として総合的に判断し、補正としては以下のように行うものとする。

図３は、用紙の第一面に対する画像形成領域の用紙の端部線と中心線との位置関係を示す図である。ここで、Ｘは、画像形成領域の搬送方向を示し、Ｙは画像形成領域の搬送方向と垂直方向を示している。図４は、用紙の第一面に対する画像形成領域の用紙の端部線と中心線との理想的な位置関係を示す図である。
第一面２０ａの用紙に対する端部線１２１と中心線１２２の位置関係は図３のようになるが、この理想的な位置関係を図４のようにした場合には、位置補正として“αａ＋Ｙａ→α＋Ｙ／２、βａ＋Ｘａ→β＋Ｘ／２”を行い、倍率補正として“Ｘａ→Ｘ／２、Ｘｂ→Ｘ／２、Ｙａ→Ｙ／２、Ｙｂ→Ｙ／２”を行うものとする。
これは、中心線１２２の用紙に対する位置補正と、中心線１２２で分けられたそれぞれの領域について倍率補正をしているので、端部についても補正していることになる。これらを補正値として制御部に蓄積し、次回以降の第一面の画像形成に用いることで補正が可能となる。このように画像ずれの要因を総合的に判断した形での第一面補正を行うことができる。
しかしながら、初回の補正値は次回以降の補正に用いるもので、直接的な補正では無い。つまり先に挙げた画像ずれの要因は給紙毎で変動するために不充分な補正となることが考えられる。そこで、第一面の検知毎に制御部に蓄積した補正値の平均値を算出し、その平均値で補正を行うこととしている。これにより、直接的な補正では無いものの、給紙毎の変動を考慮した、その影響を極力小さくした補正が可能となる。
以上により、両面画像形成の第一面位置情報を制御部に蓄積し、次回以降の第一面画像形成時に用紙に対する補正を行うことが可能となるため、用紙に対する画像位置精度、及び第一面、第二面の画像位置精度の向上が可能となる。

次に、図１に示すように給紙部２が複数段具備されている場合について本発明実施する。この場合は、まず、それぞれの給紙部段２に対し第一面補正を行い、それぞれの給紙部段に対しての補正平均値を制御部に蓄積させる。これにより、複数の給紙部段２の給紙トレイ２１に積置することができる用紙サイズ、用紙種類全てにおいて補正が可能となり、またそれぞれの補正平均値を蓄積させるため、第一面位置情報を検知した給紙部であれば、次回その給紙部を再使用する際には一枚目から第一面の補正を行うことが可能となる。従って、全ての給紙段について可能となるため、給紙トレイに積置することができる用紙サイズ、用紙種類全てにおいて画像位置精度向上が可能となる。
また、それぞれの給紙部段の補正平均値を給紙部２の給紙トレイ２１の開閉動作にて初期化、リセットすることにより、上記した給紙トレイ２１に積置することができる用紙サイズ、用紙種類全てにおいて対応が可能になると共に、給紙トレイ２１に積置する用紙を別サイズ、別紙種に変更した際にも、特に煩雑な制御を用いずに同構成にて対応可能となる。
また、図１に示すように第一面画像位置検知手段１０１を第一面画像形成、定着出口付近に配置することにより、第一面のみの画像形成、すなわち片面画像形成時にも上述の画像位置補正を行うことが可能となる。

本発明に係る画像形成装置の概略図である。 用紙の第一面に対する画像形成領域の用紙の端部線と中心線との位置関係を示す図である。 用紙の第一面に対する画像形成領域の用紙の端部線と中心線との位置関係を示す図である。 用紙の第一面に対する画像形成領域の用紙の端部線と中心線との理想的な位置関係を示す図である。

符号の説明

１ 画像形成部
２ 給紙部
２０ 用紙
２０ａ 用紙の第一面
２１ 給紙トレイ
２３ レジストローラ
２５ ピックアップローラ
２６ 給紙ローラ
３ 読み取り部
３１ コンタクトガラス
３２、３３ 走行体
３４ レンズ
３５ ＣＣＤ
４ 排紙収納部
７ 露光部
９ 反転両面部
５１ 転写部
５２ 定着部
５３ 排紙ローラ
６１ 感光体
６２ 帯電部
６３ 現像部
６４ クリーニング部
１００ 自動原稿搬送装置
１０１ 第一面画像位置検知手段
１２１ 端部線
１２２ 中心線

Claims (5)

1. 搬送された用紙に画像を形成する画像形成部と、
   画像形成部によって画像が形成された用紙を反転させ、再度画像形成部に用紙を搬送する両面反転部と、
   用紙上の画像を熱と圧力によって定着させる定着部と、
   第一面の画像形成領域に形成した画像形成領域の端部を表す端部線と画像中心を表す中心線の画像を、前記定着後に検出する検出手段と、
   第二面への画像形成時に、用紙に対する端部補正とその画像の中心補正とを第一面の位置関係に合わせて第二面の画像補正を行い、画像形成を行う制御部を有する画像形成装置において、
   前記端部線は、用紙の４辺にわたって形成された連続線であり、
   前記中心線は、前記端部線それぞれの中心点のうちの対向する点同士を結んだ線であり、
   前記端部線と前記中心線とにより４つの領域が形成され、
   前記４つの領域における適正位置が、
   前記端部線のうちの用紙搬送方向に平行な端部線と用紙端との距離がα、用紙搬送方向に平行な中心線と用紙搬送方向に平行な端部線との距離がＹ／２、用紙搬送方向に垂直な端部線と用紙端との距離がβ、用紙搬送方向に垂直な中心線と用紙搬送方向に平行な端部線との距離がＸ／２であり、
   前記検出手段によって検出された第一面の用紙における、
   用紙搬送方向に平行な端部線と用紙端との距離がαａ、用紙搬送方向に平行な中心線と用紙搬送方向に平行な前記端部線との距離がＹａ、用紙搬送方向に平行な中心線と用紙搬送方向に平行な前記端部線に対向する端部線との距離がＹｂ、用紙搬送方向に垂直な端部線と用紙端との距離がβａ、用紙搬送方向に垂直な中心線と用紙搬送方向に垂直な前記端部線との距離がＸａ、用紙搬送方向に垂直な中心線と用紙搬送方向に垂直な前記端部線に対向する端部線との距離がＸｂである場合、
   αａ＋Ｙａとα＋Ｙ／２との差、βａ＋Ｘａとβ＋Ｘ／２との差が、前記中心線の位置と適正位置の位置ずれ量であり、ＸａとＸ／２との差、ＸｂとＸ／２との差、ＹａとＹ／２との差、ＹｂとＹ／２との差が、前記端部線と前記中心線の距離と適正距離の倍率誤差であり、
   前記位置ずれ量と前記倍率誤差を、前記４つの領域毎に制御部で補正値として蓄積し、
   次回以降の第一面画像形成時に、端部線及び中心線が、用紙に対して適正な位置になるように、前記４つの領域毎に、前記位置ずれ量と前記倍率誤差に基づき画像形成位置補正及び倍率補正を行い、
   前記画像形成部まで用紙を搬送するための給紙部を複数段具備し、
   それぞれの給紙部段毎に前記画像形成位置補正及び倍率補正を行う
   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、
   前記第一面検知毎の補正値は、その平均値をもって補正を行う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、
   前記給紙部段毎の補正の平均値を、それぞれ制御部に蓄積する
   ことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、
   前記給紙部段毎の補正平均値を、給紙部にて用紙を積置している給紙トレイの開閉動作にて初期化する
   ことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置において、
   前記補正が、片面画像形成時にも可能である
   ことを特徴とする画像形成装置。

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