JP2006078927A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録紙両端から画像形成領域までの距離を左右同一とし、特に両面印刷時、表裏において画像形成領域のズレが生じない画像形成装置を提供する。
【解決手段】記録紙２０を搬送する記録紙搬送経路上に、記録紙搬送方向と直行する方向に、搬送中、記録紙２０の両端を検知できる用紙端検出手段を配設し、該用紙端検出手段からの検出情報に基づき、記録紙２０幅方向中央を算出して、記録紙２０幅方向中央に画像形成領域幅方向中央を一致させるようにし、更に両面印刷時には、前記用紙端検出手段からの検出情報を記憶する記憶手段によって、表と裏の記録紙２０幅を比較し、求めた記録紙２０の収縮率に基づき倍率誤差補正を行い、記録紙２０幅方向中央を算出して画像形成制御を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ、印刷機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、さらに詳しくは、画像形成媒体上に形成される画像の位置を調整するための制御機構を有する画像形成装置に関する。

近年、画像形成装置において、印刷機並みの横レジ精度が求められるようになってきている。特に最近は、感光体の表面に静電潜像を形成し、その静電潜像を現像し、給紙部から給紙された記録紙に感光体上の現像画像を転写し、その転写画像を定着し、一面に印刷した記録紙を再給紙路を介して反転させながら感光体に再給紙するようにした、両面印刷の機能を備えた画像形成装置が多く使用されているが、この両面印刷に関し、記録紙の表面と裏面との印刷位置を正確に一致させる事に対する要求が高まってきている。
一般的な画像形成装置においては、画像形成領域を調製するために、感光体への潜像書き込みを行うスタートタイミングを一定とすることで、書き込み開始側の横レジを揃え、画像形成制御（記録紙端部から何ｍｍの位置において、画像を形成するという制御）を行う事としている。

例えば、特許文献１では、給紙部から搬送される記録紙の先端と、この記録紙に形成された原稿に対応する画像の先端とが検知され、これら検知された先端位置を基に、つまり記録紙の先端位置とこの記録紙に形成される原稿に対応する画像の先端位置とが一致するように、スキャンモータのスタートタイミング に対するレジストモータの再スタートタイミング（遅延時間）を自動調整できる画像形成装置 が開示されている。これにより、先端位置の調整が複写機毎に自動調整されるため、調整のための作業時間を短縮でき、また、再度調整が必要となった場合でも自動調整により容易に先端位置を調整することができる。
しかし、特許文献１に記載の発明では、記録紙端部からの位置決めを行う機構であるため、両面印刷の場合、書き込み開始側が表裏で逆転してしまうため、記録紙の表と裏の画像形成領域は、結果的にずれてしまう。
また、特許文献２では、中間ベルト等のプロセス媒体に基準マークを印刷し、この基準マークの主走査方向および副走査方向の位置を検知し、この検知結果により重ね合わせる各色画像の位置の見当合わせ（レジストレーション）をすることが開示されている。
しかしながら、この発明は、記録紙の表面と裏面との印刷位置を等しくするためのものではない。

このような、両面印刷に際して転写紙の横ずれを防止するという課題に応えるための提案としては、例えば、記録紙の位置ずれを検知して裏面印刷時に画像の位置を補正するようにした提案（特許文献３ないし５参照。）がある。
しかしながら、両面印刷時においては、用紙が一度定着部にて熱と圧力を加えられることにより、裏面印刷時には、記録紙は若干縮んだ状態となる。予め、記録紙の収縮量を見込んで画像形成を行っても、記録紙の種類や含水分量等によって収縮量は異なるため、これにより若干のずれが生じてくるという問題点がある。

特開平９−０８１００９号公報 特開平６−１１８７３５号公報 特開昭６１−２７５７７４号公報 特開昭６１−２７５７７５号公報 特開昭６１−２７５７８０号公報

そこで本発明は、上記事情に鑑み、画像形成動作の制御により、記録紙両端から画像形成領域までの距離を左右同一とし、特に両面印刷時、表裏において画像形成領域のズレが生じない画像形成装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、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、潜像を担持する像担持体と、外部より電圧を印加された帯電部材によって該像担持体表面を均一に帯電する帯電装置と、帯電した該像担持体表面に画像データに基づいて露光し、静電潜像を書き込む露光装置と、該像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像装置と、該像担持体表面の可視像を記録紙に転写する転写手段と、を備える画像形成装置であって、記録紙を搬送する記録紙搬送経路を有し、該搬送経路上に、記録紙搬送方向と直行する方向に、搬送中、記録紙の両端を検知できる用紙端検出手段を配設し、該用紙端検出手段からの検出情報に基づき、記録紙幅方向中央を算出して、記録紙幅方向中央に画像形成領域幅方向中央を一致させるよう、画像形成制御を行うことを特徴とする。
２．また、本発明の画像形成装置は、１．に記載の発明において、前記用紙端検出手段からの検出情報を記憶する記憶手段を具備し、両面印刷時には、１回目に検出した記録紙幅と、２回目に検出した記録紙幅を比較して記録紙の収縮率を求め、該収縮率に基づいて倍率誤差補正を行い、且つ、該用紙端検出手段からの２回目の検出情報に基づいて記録紙幅方向中央を算出して、記録紙幅方向中央に画像形成領域中央を一致させるよう画像形成制御を行うことを特徴とする。
３．また、本発明の画像形成装置は、１．又は２．に記載の発明において、前記用紙端検出手段は、複数の発光素子及び受光素子からなる非接触センサであることを特徴とする。
４．また、本発明の画像形成装置は、３．に記載の発明において、前記用紙端検出センサは、搬送中の記録紙によって発光素子からの光を遮光されるか否かによって、記録紙端を検出することを特徴とする。
５．また、本発明の画像形成装置は、１．又は２．に記載の発明において、前記用紙端検出手段は、光学系を用いた縮小光学系／等倍率のＣＣＤセンサであることを特徴とする。
６．また、本発明の画像形成装置は、１．ないし４．に記載の発明において、前記用紙端検出手段は、記録紙搬送方向と直行する方向で、搬送可能である記録紙の最大／最小幅を十分網羅できるよう、前記搬送経路幅方向中心から対照に二分されていることを特徴とする。
７．また、本発明の画像形成装置は、１．ないし４．に記載の発明において、前記用紙端検出手段は、一定長さに二分割して、前記搬送経路幅方向中心から対照に配設し、且つ、該用紙端検出手段を並行移動できる移動手段を具備し、該移動手段により、前記用紙端検出手段を、搬送する用紙サイズに合せて移動することを特徴とする。

上記課題を解決するための手段により、本発明の画像形成装置は、記録紙両端からの画像形成領域までの距離が左右同一である画像を提供することができ、特に両面印刷時において、表裏において画像形成領域のズレの無い画像を提供することができる。

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を示す概略構成図である。図中、画像形成装置の略中央に画像形成部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。必要に応じて、別の給紙装置２２を増設することができる。画像形成部１の上方は、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、画像形成された記録紙２０が排紙収納される。
画像形成部１では、ベルト状をした中間転写ベルト５の上に、複数の作像部６が並列配置され、各々の作像部６では、ドラム状をした像担持体（以下、感光体と示す）６１の周囲に、感光体６１の表面に帯電処理を行う帯電装置６２、画像情報を感光体表面にレーザ光で照射する露光装置７、感光体６１の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装置６３、及び、感光体６１上に残留するトナーを除去回収するクリーニング装置６４が配置されている。作像プロセスとしては、中間転写ベルト５が回転して、１つのカラー画像を形成する機構となっている。
最初に、イエロー（Ｙ）の作像部６でイエロー（Ｙ）のトナーを現像し、中間転写ベルト５に転写する。次に、マゼンタ（Ｍ）の作像部６でマゼンタのトナーを現像し、中間転写ベルト５に転写する。次に、シアン（Ｃ）の作像部６でシアンのトナーを現像し、中間転写ベルト５に転写し、最後に、ブラック（ＢＫ）のトナーを現像し、中間転写ベルト５に転写させる。
また、中間転写ベルト５上で現像された４色のトナー像を記録紙に転写する転写装置５１、及び、転写後、中間転写ベルト５表面に残留するトナーを除去回収する中間転写クリーニング装置５２が、それぞれ配置されている。
更に、トナー像を得た記録紙上のトナーを定着処理する定着装置８が、上記画像形成装置（手段）下流（記録紙の搬送経路での下流）に配置されている。定着装置８を通過した記録紙２０は、排紙ローラ４１により排紙収納部４に排紙収納される。
なお、両面印刷時は、分岐部９１にて分岐され、両面装置９を経由して記録紙２０が反転され、レジストローラ２３で記録紙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に未使用の記録紙２０が収容されており、回動可能に支持された底板２４が、最上の記録紙２０をピックアップローラ２５が当接可能な位置まで上昇させる。給紙ローラ２６の回転により、最上の記録紙２０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、記録紙２０の搬送を一時止めて、感光体６１表面のトナー像と記録紙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。
また、読み取り部３では、コンタクトガラス３１上に載置される原稿（不図示）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。読み込まれた画像信号は、デジタル化され、画像処理される。画像処理された信号に基づいて、露光装置７内のレーザダイオード（不図示、以下ＬＤと示す。）の発光により、感光体６１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６１に至る。読み取り部３の上方に、原稿を自動的にコンタクトガラス３１上に搬送する自動原稿搬送装置３が取り付けられるようになっている。

本発明の画像形成装置は、上述した如く原稿を走査して読み取り、デジタル化して記録紙２０に複写する、いわゆるデジタルカラー複写機としての機能の他に、図示せぬ制御装置により、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記録紙上に印刷する、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。
いずれの機能によって形成された画像も、すべて一つの排紙収納部４に排出・収納される。
また、記録紙２０が分岐爪９１にて分岐され、両面装置９を経由して反転され、反転排紙ローラ９２を経由して排紙ローラ４１から排出された場合、排紙収納部４にスタックされた記録紙２０は画像面が下面になった状態となる。これにより、複写、ファクシミリ、プリンタで扱う原稿の処理が１ページ目から行われて印刷されても、排紙収納部４から取り出した時１ページ目が最上になっており、改めてページを揃える作業を行う必要がない状態とすることが可能である。

図２は、本発明の用紙端検出手段の概略図である。図２に示すとおり、本発明の用紙端検出手段は、画像形成装置の搬送経路上に用紙搬送方向と直行する方向に配設されている。また、この用紙端検出手段は、搬送される用紙の最大サイズを十分検出できる検出幅を有するように構成されている。
なお、用紙端検出手段が、画像形成部１より上流の搬送経路上に配設されていれば、画像形成制御を行うための情報を得ることが可能となるが、更に、記録紙２０が移動していない状態で記録紙２０幅を検知した方が、ばらつきの無い検出値を得ることができる。このため、レジストローラ（以下レジスト部と示す。）２３で記録紙２０を一時待機させ、この状態において記録紙２０端を検知できる個所に用紙端検知手段を配設することが好ましい。
なお、記録紙２０端をばらつきなく検出できるのであれば、用紙端検出手段の配設個所は、これに限るものではない。

図４は、複数の発光素子及び受光素子からなる用紙端検出手段の概略図である。図示したとおり、搬送中の記録紙２０を挟んだ形で発光部と受光部を配設し、記録紙２０により発光部からの光を遮光されるか否かで、記録紙２０端を検出する。本実施例では、図中、左側の受光素子から順にナンバリングをし、遮光領域の両端部の番号を減算し、これに受光素子の配設間隔を乗じたものが記録紙２０の幅となる。さらに、算出された記録紙２０の幅を１／２にした値が、記録紙２０幅方向の中央値であるので、画像領域中央が、この記録紙２０幅方向中央と一致するように、画像形成制御（画像形成開始タイミングを調整する）を行う。
このように、記録紙幅方向中央に画像形成領域中央を一致させるよう画像形成制御を行うことより、記録紙２０両端から画像形成領域までの距離が左右同一となる画像形成を行うことができる。
特に両面印刷の場合は、従来のような、感光体６１への潜像書き込みのスタートタイミングを一定とすることで書き込み開始側の横レジを揃え、記録紙２０端部の一定の位置から画像形成を行う、という制御機構では、書き込み開始側が表裏で逆転してしまうため、記録紙２０の表と裏の画像形成領域は、結果的にずれてしまう。
これに対し、本発明の画像形成装置は、上述した手順により記録紙２０幅方向中央と画像形成領域中央を一致させるよう画像形成制御を行うことで、両面印刷時、表裏における画像形成領域のズレをなくすことができる。
なお、用紙端検知手段を、上記のような複数の発光素子及び受光素子からなる非接触の構成とすることにより、搬送中の記録紙２０に負荷をかけることなく、記録紙２０両端を検出することができるという効果を奏する。

図５は、本発明の画像形成におけるプロセスを示すフロー図である。ここでは、一枚の記録紙２０に、両面印刷を行う場合について説明する。
両面印刷命令を受け、給紙部２から搬送された記録紙２０は、用紙端検知手段によりその端部を検出され、この検出情報により、記録紙幅／記録紙幅方向中央が算出され、画像形成領域中央と記録紙幅方向中央が一致するように、画像形成動作が行われる。この際、算出された記録紙幅は、メモリ等の記憶手段により記憶される。画像形成され、定着装置（以下、定着ユニットと示す）８により定着された記録紙２０は、両面搬送経路を搬送され、再度画像形成部１へ搬送される。再度用紙端検知手段によって、その端部を検出される記録紙２０は、定着ユニット８を通過して熱と圧力をかけられていることにより、定着ユニット８通過前より、収縮している。
両面搬送経路を搬送された後の記録紙２０幅、及び記録紙２０幅方向中央は、定着ユニット８通過後に用紙端検出手段により検出された情報に基づいて算出する。ここで算出された記録紙２０幅と、記憶手段に記憶されている、定着ユニット８通過前の記録紙２０幅を比較し、収縮率を算出する。この値を以て、裏面印刷時の倍率誤差補正を実施する。
一般的に、裏面印刷時には倍率誤差補正を行っているが、この場合、記録紙２０の紙種や、その状態を考慮せず、一定の倍率補正をかけることによって対応している。
しかし、収縮率は紙種や含水分量等によって異なるため、それぞれの状態に逐次対応した記録紙２０紙幅情報を反映するほうが、より効果的な倍率誤差補正を行うことができる。
また、記録紙幅情報のみの比較から倍率誤差補正を行うことに加え、定着ユニット８通過前後の記録紙２０の長さも測定し、記録紙の長さを比較した結果も倍率誤差補正に反映させれば、更に補正精度を向上させることができる。
これにより、両面印刷時においても、定着ユニット８を通過したことによる、表裏画像の画像形成領域のズレをなくすことができる。

図６は、本発明の用紙端検知手段に、縮小光学系／等倍率のＣＣＤセンサを用いた場合を示す概略図である。図中に示すＣＣＤセンサの検出領域において、記録紙２０端部を検出する。
ＣＣＤセンサは、搬送中の記録紙２０に負荷をかけることなく、しかも精度の高い検出を行うことが可能となるが、一方、検出精度を保ちつつ検出領域を大きくすると、大幅なコストアップにつながるため、好ましくない。このため、用紙端検出範囲以外の検出領域を削減するよう、構成等を考慮する必要がある。

図３は、本発明の用紙端検出手段を二分割し、左右対称に設けた場合を示す概略図である。
図示するように、記録紙２０の最小サイズのものから最大サイズのものまで、その端部を十分に検出できる検出領域を残して、搬送経路中心から左右一定間隙を設けて用紙端検出手段を配設している。このように、記録紙２０端部の検出に必要ない検出領域を省略するように用紙端検出手段を配設することにより、検出精度を落とさずに、配設スペース及びコストを削減することができる。

図７は、本発明の用紙端検出手段に、移動手段を具備させたものの概略構成図である。
図中、上部に設けられた用紙端検出手段取付け部材に、本発明に係る一定長さの発光部／受光部からなる二つの用紙端検出手段を配設せさ、これを搬送中心から対照に配設する。用紙端検出手段取付け部材は、ラック＆ピニオン＋ＳＴＭ等の、公知の図示しない移動手段により、搬送される記録紙２０のサイズを検知できる位置へ移動するよう、制御する機構をとる。
このような構成とすることにより、必要最低限の検知幅を備えた用紙端検出手段により、全サイズの記録紙２０に対応することができ、検出機能を保持したまま用紙端検出センサをコンパクト化することができ、且つコストを削減することができる。

本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本発明の用紙端検出手段の概略図である。 本発明の用紙端検出手段を二分割し、左右対称に設けた場合を示す概略図である。 複数の発光素子及び受光素子からなる用紙端検出手段の概略図である。 本発明の画像形成におけるプロセスを示すフロー図である。 本発明の用紙端検知手段に、縮小光学系／等倍率のＣＣＤセンサを用いた場合を示す概略図である。 本発明の用紙端検出手段に、移動手段を具備させたものの概略構成図である。

符号の説明

１画像形成部
２給紙部
２０記録紙
２１給紙トレイ
２２別の給紙装置
２３レジストローラ
２４底板
２５ピックアップローラ
２６給紙ローラ
３読取部
３自動原稿搬送装置
３１コンタクトガラス
３２、３３走行体
３４レンズ
３５ＣＣＤセンサ
４排紙収納部
４１排紙ローラ
５中間転写ベルト
５１転写装置
５２中間転写クリーニング装置
６作像部
６１感光体
６２帯電装置
６３現像装置
６４クリーニング装置
７露光装置
８定着装置
９両面装置
９１分岐部
９２反転排紙ローラ

Claims (7)

1. 潜像を担持する像担持体と、
   外部より電圧を印加された帯電部材によって該像担持体表面を均一に帯電する帯電装置と、
   帯電した該像担持体表面に画像データに基づいて露光し、静電潜像を書き込む露光装置と、
   該像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像装置と、
   該像担持体表面の可視像を記録紙に転写する転写手段と、を備える画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、記録紙を搬送する記録紙搬送経路を有し、
   該搬送経路上に、記録紙搬送方向と直行する方向に、搬送中、記録紙の両端を検知できる用紙端検出手段を配設し、
   該用紙端検出手段からの検出情報に基づき、記録紙幅方向中央を算出して、記録紙幅方向中央に画像形成領域幅方向中央を一致させるよう、画像形成制御を行う
   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、
   前記画像形成装置は、前記用紙端検出手段からの検出情報を記憶する記憶手段を具備し、
   両面印刷時には、１回目に検出した記録紙幅と、２回目に検出した記録紙幅を比較して記録紙の収縮率を求め、該収縮率に基づいて倍率誤差補正を行い、且つ、該用紙端検出手段からの２回目の検出情報に基づいて記録紙幅方向中央を算出して、記録紙幅方向中央に画像形成領域中央を一致させるよう画像形成制御を行う
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
   前記用紙端検出手段は、複数の発光素子及び受光素子からなる非接触センサである
   ことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３に記載の画像形成装置において、
   前記用紙端検出センサは、搬送中の記録紙によって発光素子からの光を遮光されるか否かによって、記録紙端を検出する
   ことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
   前記用紙端検出手段は、光学系を用いた縮小光学系／等倍率のＣＣＤセンサである
   ことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１ないし４に記載の画像形成装置において、
   前記用紙端検出手段は、記録紙搬送方向と直行する方向で、搬送可能である記録紙の最大／最小幅を十分網羅できるよう、前記搬送経路幅方向中心から対照に二分されている
   ことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１ないし４に記載の画像形成装置において、
   前記用紙端検出手段は、一定長さに二分割して、前記搬送経路幅方向中心から対照に配設し、且つ、該用紙端検出手段を並行移動できる移動手段を具備し、
   該移動手段により、前記用紙端検出手段を、搬送する用紙サイズに合せて移動する
   ことを特徴とする画像形成装置。

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