JP2006221080A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】CIS出力レベル調整範囲を拡大し、CIS出力光量調整を的確に行うことができるようにする。
【解決手段】CIS101へはシステムクロックであるCIS_CLK、電荷蓄積時間を決めるCIS_SHが供給され、CIS101の電荷蓄積時間はCIS_SHの周期を変更することによって制御される。TH調整回路106へはPWM制御信号が供給される。TH調整回路106は積分回路を有し、PWM制御信号からDC電圧を生成しコンパレータ102に比較基準電圧を供給する。PWM制御信号のDutyを変更することによりコンパレータ102の比較基準電圧を調整することができる。LED電流制御回路108にはLED_PWMが供給される。LED_PWM信号による動作はパルス信号であるLED_PWM信号を積分回路により定電圧化し、このパルス信号のDutyを変化させることによって光量調整が行われる。
【選択図】図2

Description

本発明は、デジタル複写機、プリンタ等の画像形成装置に係り、特に記録紙への主走査方向の画像書き込み位置の位置制御を行う画像形成装置に関する。
記録紙(以下、「転写紙」で代表する)の両面に画像形成を行う機能を有する画像形成装置では、原稿幅方向(以下、「主走査方向」と称す)の書き出し位置がずれた場合、表裏同じ位置に形成されるはずの縦線が表裏で重ならないことがある。片面に画像形成を行う場合でも連続複写時に主走査方向の画像位置があわないことある。これらは、主走査方向の書き出し位置(以下、「主走査レジスト」と称す)がずれることが原因である。この主走査レジストは、工場出荷時に機械毎に転写紙に対して同じ位置になるように調整される。しかし、給紙トレーへの転写紙セット不良、機械内部スキュー等によりバラツキが発生する。
そこで、原稿搬送経路に原稿先端検知用にCCDを配置し、この位置での転写紙の主走査レジストのズレ量を検出し、転写紙への書き出し位置を調整することによって転写紙1枚単位で主走査レジスト補正を行う技術がある。
このようなバラツキを補正するための技術として特許文献1ないし3に開示された発明が知られている。
特開平08−069215号号公報 特開2001−045220号公報 特開2001−157018号公報
前記特許文献1ないし3に開示された発明は、いずれも原稿搬送経路の原稿先端検知用にCCDを使用しているが、CCDを使用した縮小光学系はサイズが大きくなることからCIS(コンタクトイメージセンサ)を使用することもある。図1はCISを使用した構成を示す図、図2は転写紙エッジ検出回路を示すブロック図である。
図1において、CIS101は大きく受光素子部101a、シフトレジスタ部101b、光源部(LED)101cからなる。LED光量はCIS_LED信号を外部のLED電流制御回路108が出力することで調整される。LED電流制御回路は、LED駆動方式により内部回路構成が変わる。パルス点灯ではCIS制御回路からのLED_PWM信号は任意周期のパルス信号が供給されトランジスタをスイッチング動作させることによりCIS_LED信号を駆動する。光量調整はパルス信号のDutyを変化させることで可能となる。
定電流点灯では例えば図2に示す積分回路と増幅回路によりトランジスタを駆動する。その際、CIS_LED信号は常時同電位で駆動される。光量調整はパルス信号であるLED_PWM信号を積分回路により定電圧化しているのでこのパルス信号のDutyを変化させることで可能となる。CISからのアナログ信号はコンパレータ102により2値のデジタル信号に変換される。この変換過程において、CIS出力信号レベルが小さいと階調性低下によりノイズ等の影響を受けやすくなるため、特定転写紙を読んだ場合のCIS出力信号レベルがある一定のレベルになるようにLED光量調整が行われる。
この際のCIS出力信号レベルのバラツキ要因としては、LEDの光量初期バラツキ、光量短期変動、光量寿命、CIS感度バラツキ等があり、また、調整する転写紙濃度バラツキによる影響もある。さらに、LED光量には上限が規定されているためシステムバラツキによってはLEDを最大光量にしても狙いのCIS出力レベルに調整できないこともある。
本発明はこのような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、CIS出力レベル調整範囲を拡大し、CIS出力光量調整を的確に行うことができる画像形成装置を提供することにある。
前記目的を達成するため、第1の手段は、記録媒体搬送経路の記録媒体搬送方向に対して直交する方向に光電変換素子をライン状に並べてなる光電変換手段と、光電変換手段の近傍で前記記録媒体を照明する照明手段とを有する画像形成装置において、前記照明手段の光量を調整する光量調整手段と、前記光電変換手段の電荷蓄積時間を制御する電荷蓄積時間制御手段とを備え、前記光電変換手段の出力レベルを前記光量調整手段及び/又は前記電荷蓄積時間制御手段によって調整することを特徴とする。
第2の手段は、第1の手段において、前記光量調整手段およびによる調整が最大設定になった後、前記電荷蓄積時間制御手段による調整に切り換えることを特徴とする。
第3の手段は、第1または第2の手段において、前記電荷蓄積時間制御手段による調整が最大設定になった場合、エラー表示することを特徴とする。
第4の手段は、第1ないし第3のいずれかの手段において、前記光電変換素子がコンタクトイメージセンサからなることを特徴とする。
なお、後述の実施形態において、光電変換手段はCIS101の受光素子分101aに、照明手段はCIS101の光源部(LED)101cに、光量調整手段はCIS制御回路105及びLED電流制御回路108に、電化値蓄積時間制御手段はCIS制御回路105にそれぞれ対応する。
本発明によれば、光電変換手段の出力レベル調整方法として前記照明手段の光量を調整する光量調整手段によるものと、前記光電変換手段の電荷蓄積時間制御手段によるもの2通りの調整が可能なので、CIS出力レベル調整範囲を拡大し、CIS出力光量調整を的確に行うことができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図2は、本発明の実施形態に係る転写紙エッジ検出回路の構成を示すブロック図である。同図において、転写紙エッジ検出回路は、CIS101、コンパレータ102、転写紙エッジ検出回路103、CPU104、CIS制御回路105、TH調整回路106、転写紙書出位置制御回路107及びLED電流制御回路108からなる。CIS制御回路105はCPU104により制御される。CIS制御回路105からはCIS101、TH制御回路106、転写紙エッジ検出回路103及びLED電流制御回路108にそれぞれ制御信号が供給される。
CIS101へはシステムクロックであるCIS_CLK、電荷蓄積時間を決めるCIS_SHを供給する。CIS101の電荷蓄積時間はCIS_SHの周期を変更することによって制御可能となる。転写紙エッジ検出回路103へも前記CIS_CLK、CIS_SHが供給される。CIS_CLKは転写紙エッジ検出回路103のシステムクロックのリセットに、CISデータラッチクロックCIS_SHは内部カウンタのリセットにそれぞれ使用される。
TH調整回路106へはPWM制御信号が供給される。TH調整回路106は内部に積分回路を有し、PWM制御信号からDC電圧を生成しコンパレータ102に比較基準電圧を供給する。この構成により、PWM制御信号のDutyを変更することによりコンパレータ102の比較基準電圧を調整することができる。
また、LED電流制御回路108にはLED_PWMが供給される。LED_PWM信号による動作は前述の図3を参照して説明したようにパルス信号であるLED_PWM信号を積分回路により定電圧化し、このパルス信号のDutyを変化させることによって光量調整が可能となっている。
CIS101からのアナログ信号はコンパレータ102により前記比較基準電圧との比較により2値のデジタル信号に変換される。
転写紙エッジ検出回路103は、前記2値化されたデジタル信号から転写紙エッジを示すゲート信号を生成し、CPU104は、このゲート信号位置と基準位置の差分をカウント値として生成し、転写紙書出位置制御回路107に前記カウント値を設定する。転写紙書出位置制御回路107は前記CPU104からの設定によって転写紙への画像書き出し位置を補正することができる。
ここで、転写紙エッジ検出回路103の動作について説明する。図5は転写紙エッジ検出回路103の動作を示すタイミングチャートである。図5はゴミ除去としてcis_din(2値化されたCIS画像データで転写紙があると“H”出力となる)が4画素連続して“H”レベルとなった場合に転写紙のエッジと認識して、P_EDGE信号を“L”レベルとする。本実施形態では“L”レベルを転写紙検出時の出力レベルとしている。図5の例では、3画素連続では、
P_EDGE=“L”
レベルとならず4画素連続で
P_EDGE=”L”
レベルとなることを表している。
P_EDGE信号は
CIS_SH=“H”
レベルでリセットされる。
CIS_SHから
P_EDGE=“L”
レベルとなるまでの基準の画素数はあらかじめシステム調整時に決められた値が、図示しないメモリに格納されている。
上記に対して転写紙1枚単位にCIS_SHから
P_EDGE=”L”
レベルまでの画素数をCPU104が検出し基準画素数に対する差分を算出する。また、CPU104ではノイズ除去の目的で複数ライン分のCIS_SHからP_EDGE=”L”レベルまでの画素数の平均値を算出し、最終的な転写紙エッジ部を算出する。
図6は光量調整を行う制御手順を示すフローチャートである。この制御手順における光量調整の完了の判断としては、1ライン中でP_EDGEが狙いの画素数分“L”となっているかを検出し、CIS出力レベルを低下させていき、1画素でもP_EDGE=“H”レベルとなった場合、画像ピークレベルがコンパレータ102のスレッシュ電圧近辺であると判断し、現状のα倍の出力となるようにCIS出力を調整し、調整完了とするものである。
すなわち、図6において、電源ON後、光量調整モードが設定されると転写紙がCISまで搬送され停止する。この状態で、CIS101のLEDを点灯させ、電流設定値A=max設定とする(ステップS601)。この状態でP_EDGE信号の“L”幅があらかじめ決められた画素数以上であるかを判断する。ここでは、P_EDGE全画素“L”か否を判断する(ステップS602)。そして、あらかじめ決められた画素数以上の場合、電流設定値A=Downにより光量を下げる側の設定が行われる(ステップS603)。ここで、光量を下げる量はシステム設計時にCIS特性評価から決められるものとする。次いで、ステップS602の「P_EDGE全画素”L”か?」でステップS602の「P_EDGE全画素“L”か?」の画素数と比較して1画素でも“H”レベルになる画素がないかを検出し(ステップS604)、ない場合はステップS603に戻りさらに光量を下げ、上記動作を1画素でも”H”レベルになる画素が現れるまで繰り返す。
ステップS604で“H”レベル画素が検出された場合、電流設定値A=A×αとして現状の電流設定値に対してα倍の電流を設定する(ステップS605)。このα倍がコンパレータ102のスレッシュ電圧に対する上側電圧マージンとなる。
次に、A×αがmax電流を越えるか否かを判断し(ステップS606)、max電流を越えない場合はこの時点で光量調整は終了となる。一方、ステップS602で規定画素数”L”レベルでなかった場合、及びステップS606で前記A×αがmax電流を越えてしまう場合は共に光量調整手段(LED電流制御回路108)では調整しきれず、電荷蓄積時間制御手段(CIS制御回路105)による調整に移行する。このとき、光量調整手段(LED電流制御回路108)によるLED電流設定値は最大設定となる。すなわち、
CIS_SH=max
設定とする(ステップS607)。そして、この状態でP_EDGE信号の“L”幅があらかじめ決められた画素数以上であるか否かを判断する(ステップS608)。この判断であらかじめ決められた画素数以上であった場合、
CIS_SH=Down
により光量蓄積時間を下げる側の設定が行われる(ステップS609)。この設定は、CIS_SH信号周期を短くする方向の設定である。なお、CIS_SH周期を短くする量はシステム設計時にCIS特性評価から決められる。
次いで、ステップS608における画素数と比較して1画素でも”H”レベルになる画素があるか否かを判断し(ステップS610)、ない場合はステップS609に戻り、さらにCIS_SH信号周期を短くする方向に上記動作をステップS610でステップS608の画素数と比較して1画素でも”H”レベルになる画素が現れるまで繰り返す。
ステップS610で“H”レベル画素が発生した場合、
CIS_SH=CIS_SH×α
で現状のCIS_SH信号周期に対してα倍のCIS_SH信号周期を設定する(ステップS611)。このα倍がコンパレータ102のスレッシュ電圧に対する上側電圧マージンとなる。
次に、CIS_SH×αがmax周期を越えるか否かを判断し(ステップS612)max周期を越えない場合はこの時点で光量調整は終了となる。
一方、ステップS608で規定画素数“L”レベルでなかった場合、及びステップS612で前記CIS_SH×αがmax周期を越えた場合は共に光量調整手段(LED電流制御回路108)及び、電荷蓄積時間制御手段(CIS制御回路105)で調整しきれず、光量調整Errorとなる(ステップS613)。ステップS612で光量調整Errorとなった場合、図示しない操作部にエラー内容を表示し、システムダウン又は本実施例の機能のみの停止等の処理が行われる。
また、光量を上げることにより発熱量が大きくなることから、一般的に小型化が要求される本発明のCISは光量を大きくすることが困難である。この場合、光量調整エラーとなり、システム停止するか、本発明の機能のみを停止する等の処理が行われる。CIS出力レベルは光量以外に
1ラインの蓄積時間=CIS_SH周期
に依存する。
転写紙書出位置制御回路107の制御タイミングを満足するために図4の斜線部のように転写紙内でエッジ検出期間が決まる。この期間内であればシステムとして制御可能であるが、原稿のスキューによる転写紙エッジ検出誤差等を考えると極力転写紙副走査期間の短い期間でエッジ検出を行いたいためCIS_SH周期はCISの性能を満足できる範囲で極力短い周期で使用される。
図7は本発明が適用される画像形成装置の一例を示すシステム全体の概略構成図である。同図において、画像形成装置は本体100と、画像形成装置本体100の上部の設置された画像読み取り装置200と、さらにその上に装着された自動原稿給送装置(以下、「ADF」と称す)300と、画像形成装置本体100の図1において右側に配置された大容量給紙装置400と、画像形成装置本体100の図1において左側に配置された用紙後処理装置500とから基本的に構成されている。
画像形成装置本体100は画像書き込み部110と、作像部120と、定着部130と、両面搬送部140と、給紙部150と、垂直搬送部160と、手差し部170とからなる。
画像書き込み部110は画像読み取り装置200で読み取った原稿の画像情報に基づいて発光源であるLDを変調し、ポリゴンミラー、fθレンズなどの走査光学系により感光体ドラム121にレーザ書き込みを行うものである。作像部120は感光体ドラム121と、この感光体ドラム121の外周に沿って設けられた現像ユニット122、転写ユニット123、クリーニングユニット124及び除電ユニットなどの公知の電子写真方式の作像要素とからなる。
定着部120は前記転写ユニット123で転写された画像を転写紙に定着する。両面搬送部140は定着部120の転写紙搬送方向下流側に設けられ、転写紙の搬送方向を用紙後処理装置500側、あるいは両面搬送部140側に切り換える第1の切換爪141と、第1の切換爪141によって導かれた反転搬送路142と、反転搬送路142で反転した転写紙を再度転写ユニット123側に搬送する画像形成側搬送路143と、反転した転写紙を用紙後処理装置500側に搬送する後処理側搬送路144とを含み、画像形成側搬送路143と後処理側搬送路144との分岐部には第2の切換爪145が配されている。
給紙部150は4段の給紙段からなり、それぞれピックアップローラ、給紙ローラによって選択された給紙段に収納された転写紙が引き出され、垂直搬送部160に導かれる。垂直搬送部160では、各給紙段から送り込まれた転写紙を転写ユニット123の用紙搬送方向上流側直前のレジストローラ161まで搬送し、レジストローラ161では、感光体ドラム121上の顕像の画像先端とタイミングを取って転写紙を転写ユニット123に送り込む。手差し部170は開閉自在な手差しトレイ171を備え、必要に応じて手差しトレイ171を開いて転写紙を手差しにより供給する。この場合もレジストローラ161で転写紙の搬送タイミングが取られ、搬送される。CIS101は垂直搬送部160の最上部の給紙ローラ対(両面搬送部140から給紙されたときに搬送するローラ対)とレジストローラ161との間に転写紙搬送路の転写紙搬送方向と直交する方向にライン状に配置される。
大容量給紙装置400は同一サイズの転写紙を大量にスタックして供給するもので、転写紙が消費されるにしたがって底板402が上昇し、常にピックアップローラ401から用紙のピックアップが可能に構成されている。ピックアップローラ401から給紙される転写紙は、垂直搬送部160からレジストローラ161のニップまで搬送される。
用紙後処理装置500はパンチ、整合、ステイプル、仕分けなどの所定の処理を行うもので、この実施形態では、前記機能のためにパンチ501、ステイプルトレイ(整合)502、ステイプラ503、シフトトレイ504を備えている。すなわち、画像形成装置100から用紙後処理装置500に搬入された転写紙は、孔明けを行う場合にはパンチ501で1枚ずつ孔明けが行われ、その後、特に処理するものがなければ、プルーフトレイ505へ、ソート、スタック、仕分けを行う場合にはシフトトレイ504にそれぞれ排紙される。仕分けは、この実施形態は、シフトトレイ504が用紙搬送方向に直交する方向に所定量往復動することにより行われる。このほかに、用紙搬送路で用紙を用紙搬送方向と直交する方向に移動させて仕分けを行うこともできる。
整合する場合には、孔明けが行われた、あるいは孔明けが行われていない転写紙が下搬送路506に導かれ、ステイプルトレイ504において後端フェンスで用紙搬送方向を直交する方向が整合され、ジョガーフェンスで用紙搬送方向と平行な方向の整合が行われる。ここで、綴じが行われる場合には、整合された用紙束の所定位置、例えば角部、中央2個所など所定の位置がステイプラ503によって綴じられ、放出ベルトによってシフトトレイ504に排紙される。また、この実施形態では、下搬送路506にはプレスタック搬送路507が設けられ、搬送時に複数枚の用紙をスタックし、後処理中の画像形成装置本体100側の画像形成動作の中断を避けることができるようになっている。
画像読み取り装置200は、ADF300によってコンタクトガラス210上に導かれ、停止した原稿を光学的にスキャンし、第1ないし第3のミラーを経て結像レンズで結像された読み取り画像をCCDやCMOSなどの光電変換素子によって読み取る。読み取られた画像データは、図示しない画像処理回路で所定の画像処理が実行され、記憶装置に一旦記憶される。そして、画像形成時に画像書き込み部110によって記憶装置から読み出され、画像データに応じて変調し、光書き込みが行われる。
ADF300は両面読み取り機能を有するもので、画像読み取り装置200のコンタクトガラス210設置面に開閉自在に取り付けられている。
以上のように本実施形態によれば、光量調整時にLED電流制御による調整機能と、システムが許容する範囲でCIS_SH周期を変更することにより行われる電荷蓄積時間制御による調整機能とを有するので、CIS出力レベル調整範囲を拡大することができる。
また、光量調整時にLED電流制御による調整によりLED電流がmax設定になっても狙いの調整値にならない場合は、システムが許容する範囲でCIS_SH周期を長くする調整に移行することによりCIS出力レベル調整範囲を拡大することができる。
さらに、LED電流制御による調整、電荷蓄積時間制御による調整共に最大設定値になっても光電変換手段の出力レベルが所定のレベルにならない場合、外部にエラーを通知することにより異常動作処理に移行することができる。
加えて、光源の光量バラツキが大きいシステムでも最適光量への調整が可能となり、転写紙の濃度バラツキの許容レベルも向上することが可能となる。
CISを使用した構成を示す図である。 転写紙エッジ検出回路を示すブロック図である。 図2におけるLED電流制御回路の構成を示す図である。 転写紙内におけるエッジ検出期間の状態を示す説明図である。 転写紙エッジ検出回路の動作を示すタイミングチャートである。 光量調整を行う制御手順を示すフローチャートである。 本発明が適用される画像形成装置の一例を示す全体構成図である。
符号の説明
100 画像形成装置本体
101 CIS
102 コンパレータ
103 転写紙エッジ検出回路
104 CPU
105 CIS制御回路
106 TH調整回路
107 転写紙書出位置制御回路
108 LED電流制御回路

Claims (4)

  1. 記録媒体搬送経路の記録媒体搬送方向に対して直交する方向に光電変換素子をライン状に並べてなる光電変換手段と、
    光電変換手段の近傍で前記記録媒体を照明する照明手段と、
    を有する画像形成装置において、
    前記照明手段の光量を調整する光量調整手段と、
    前記光電変換手段の電荷蓄積時間を制御する電荷蓄積時間制御手段と、
    を備え、
    前記光電変換手段の出力レベルを前記光量調整手段及び/又は前記電荷蓄積時間制御手段によって調整することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記光量調整手段およびによる調整が最大設定になった後、前記電荷蓄積時間制御手段による調整に切り換えることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  3. 前記電荷蓄積時間制御手段による調整が最大設定になった場合、エラー表示することを特徴とする請求項1または2記載の画像形成装置。
  4. 前記光電変換素子がコンタクトイメージセンサからなることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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