(57)【要約】【目的】同一被記録シートに２回以上の画像を形成する際、画像形成時に発生する被記録シートの外形寸法の変化量を測定することによって、その画像位置及び大きさを合わせるためのより正確な補正量を算出することができる画像形成装置を提供すること。【構成】被記録シートに対して画像形成部で画像を形成する画像形成部と、被記録シートに熱や圧力を与えて画像形成部で形成された画像を定着させる画像定着部を備え、同一の被記録シートに複数回の画像形成が可能な画像形成装置において、同一の被記録シート上に複数回の画像形成を行うとき、画像形成する毎に搬送中の被記録シートの大きさを測定するシート寸法測定手段と、画像形成部で形成する画像の大きさや形成位置を補正する画像補正手段を有し、シート寸法測定手段の搬送方向上流側に少なくとも１つのシート寸法安定化手段を備える。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被記録シートに対して画像形成部で画像を形成する画像形成部と、被記録シートに熱や圧力を与えて前記画像形成部で形成された画像を定着させる画像定着部を備え、同一の被記録シートに複数回の画像形成が可能な画像形成装置において、
同一の被記録シート上に複数回の画像形成を行うとき、画像形成する毎に搬送中の被記録シートの大きさを測定するシート寸法測定手段と、画像形成部で形成する画像の大きさや形成位置を補正する画像補正手段を有し、該シート寸法測定手段の搬送方向上流側に少なくとも１つのシート寸法安定化手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
画像形成前の被記録シートと、画像形成後の被記録シートの大きさを測定することが可能なシート寸法測定手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
画像形成された被記録シートの表裏を反転させるシート反転部を備え、前記シート反転部から画像形成前の被記録シートを給紙し、大きさを測定することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
画像形成された被記録シートを画像形成装置外に排出するシート排出手段を備え、被記録シートを前記シート排出手段より給紙し、大きさを測定することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項５】
シート寸法安定化手段として、冷却手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
シート寸法安定化手段として、加湿手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
シート寸法安定化手段として、冷却手段と加湿手段の両方を備えたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機、マイクロ機器、レーザービームプリンタ等の画像形成装置、特に被記録シートに対して画像を形成し、熱や圧力を与えることにより被記録シート上に形成された画像を定着させる画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の画像形成装置では、被記録シートに対して画像形成部でトナー像を形成し、画像定着部で該トナー像に対し熱や圧力を与えることにより被記録シートに画像を定着させるようになっている。
【０００３】
ところが、画像定着部で、被記録シートに対して熱や圧力を与えることにより、被記録シートに含まれる水分量等に変化が生じ、被記録シートの形状に変化を生じさせる。つまり、被記録シートの縦方向及び横方向の寸法が変化する。この変化量は、被記録シートの縦横方向で異なり、被記録シート及び画像形成装置が置かれる環境、更に画像定着の方式や被記録シートの種類によっても異なる。
【０００４】
このように被記録シートに変化が生じると、例えば、被記録シートの両面に画像を形成する場合（以下、両面印字と称す）、表面の画像形成後、伸縮した被記録シートに対して裏面の画像形成を行うため、表裏で、同一の大きさの画像を形成しようとした場合でもその大きさに差が生じてしまう。このため、両面に画像形成する装置、又は片面に多重に画像形成する装置では、特公平６−４８４１４号公報や特公平１０−１４３０２０号公報等に多数開示されているように、被記録シートの被記録シート寸法を測定し、被記録シート外形寸法の変化量を求め、その変化量に合わせて同一シートに形成される２面目の画像の大きさを補正するものがある。
【０００５】
このとき、例えば、両面印字の場合、被記録シートの表裏の画像形成位置及び画像サイズは、シート長測定手段により測定された被記録シート外形寸法データがそのまま反映されるため、画像位置、画像サイズの高精度が要求されれば、そのまま、被記録シート外形寸法検出手段の高精度が要求されることになる。そして、近年、画像形成装置により生成される成果物の品質向上のため、この高精度な被記録シート長測定手段が要求されるようになった。
【０００６】
そこで、特開平１０−３１５５５２号公報等に開示されている例では、被記録シートの搬送方向に２つのセンサを設け、そのセンサ間の距離、センサの検知時間等により、被記録シート長をより精度良く検出するようになっている。そして、その測定手段は、一旦画像形成が行われた被記録シートに対して更なる画像形成を行う際に該被記録シートを搬送するためのパスの途中である定速搬送域に設けられている。
【０００７】
更に、特開平１０−３１５５５２号公報には、この被記録シート外形寸法の変化量を被記録シートの材質に起因するものとして、被記録シート毎に補正係数を持ち、この係数に基づいて被記録シート寸法の測定の補正を行うことも開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、被記録シート寸法測定手段を、被記録シートの定速搬送域であり、一旦画像形成が行われた被記録シートに対して更なる画像形成を行う際に該被記録シートを搬送するためのパス（以下、両面パスと称す）の途中に設けている。このため、被記録シートが外形寸法を検出された後に搬送されるパスの温度等により、被記録シートの温度が変わることがある　。
【０００９】
つまり、両面印字を連続して行ったときの両面パス内は、定着部によって被記録シートに与えられた熱が被記録シートを介して伝わって温度が高くなっており、その中を通過する被記録シートの温度も高いままである。この状態の被記録シートの外形寸法が測定される。その後、両面パスを抜けた被記録シートは、画像形成前の被記録シートを搬送するパス（以下、給紙パスと称す）と合流し、画像形成部へ搬送される。給紙パスでは、画像形成前の被記録シートにより下げられているため、パス内の温度は両面パスの温度より低くなっている。従って、両面パス内にあるシート寸法測定手段を通った後の被記録シートの温度も下げられてしまう。
【００１０】
又、画像形成装置が可動された直後の両面パスは外気温と同等以下になっているため、その中を通過する被記録シートは冷やされてしまい、冷やされた状態でシート寸法測定手段に達し、被記録シートの外形寸法が測定される。
【００１１】
一方、被記録シートの外形寸法の変化は、被記録シート内に含まれる水分量に依存し、更に被記録シート内に含まれる水分量は、被記録シートの温度に依存することが多い。つまり、高温の被記録シートは、被記録シート内に含まれる水分量が少なく、外形寸法は常温時より収縮しているが、冷却されるに連れ、その追従性は良くないものの、周囲の水分を吸収することにより、被記録シート内に含まれる水分量も増え、外形寸法は高温時より伸張し、常温時に近くなる。
【００１２】
従って、上記従来例では、両面印字を連続している状態では、両面パスで被記録シートの外形寸法の測定後、給紙パスで被記録シートの温度が変わるため、被記録シートの外形寸法測定後、被記録シートに含まれる水分量が変化し、被記録シート寸法も変化してしまうことになる。
【００１３】
又、両面パスにおいて画像形成装置可動直後の温度と連続通紙した後の温度が異なるため、被記録シートの温度の下がり方が異なり、外形寸法の収縮率も異なってしまう。このため、シート寸法測定手段で正確に被記録シートの外形寸法を測定したり、被記録シート毎に補正係数を決めて被記録シートに印字する画像のサイズを補正しようとしても、同一被記録シートの同一のジョブ内で被記録シートの外形寸法が変化するため、補正し切れないで画像位置や大きさがずれてしまうことがある。
【００１４】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、同一被記録シートに２回以上の画像を形成する際、画像形成時に発生する被記録シートの外形寸法の変化量を測定することによって、その画像位置及び大きさを合わせるためのより正確な補正量を算出することができる画像形成装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、被記録シートに対して画像形成部で画像を形成する画像形成部と、被記録シートに熱や圧力を与えて前記画像形成部で形成された画像を定着させる画像定着部を備え、同一の被記録シートに複数回の画像形成が可能な画像形成装置において、同一の被記録シート上に複数回の画像形成を行うとき、画像形成する毎に搬送中の被記録シートの大きさを測定するシート寸法測定手段と、画像形成部で形成する画像の大きさや形成位置を補正する画像補正手段を有し、該シート寸法測定手段の搬送方向上流側に少なくとも１つのシート寸法安定化手段を備えたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１７】
先ず、画像形成装置１における両面画像形成過程を図１に基づいて説明する。
【００１８】
原稿Ｓｍ　がトレイ５１に載置され、画像形成装置の動作が開始されると、自動原稿読み取り装置５０は原稿を露光部Ｇに搬送する。そして、図１の紙面水平方向に対して移動自在に支持された原稿照明ランプ５２の露光により得られた原稿の有するアナログ形態の画像情報が、Ａ／Ｄ変換を行うＣＣＤ２によりデジタル形態の画像情報に変換された後、複数のデジタル情報が記憶可能である画像メモリ３に蓄積されて記憶される。こうして、原稿上の画像は全て読み取られ、デジタル情報に変換され、画像メモリ３に記憶される。
【００１９】
上記画像形成装置１における両面転写過程にあっては、画像形成装置１に備えられた諸装置の駆動等を制御する制御機構４が、予め設定されている制御シーケンス等に従って被記録シートに形成された記録されるべき転写画像の基となるデジタル形態の画像情報を画像メモリ３から呼び出し、潜像担持体としての感光体ドラム５の外周面上に、与えられたデジタル形態の画像情報に応じた静電潜像を形成するレーザユニット６へと出力する。
【００２０】
上記制御機構４により画像メモリ３からデジタル形態の画像情報を入力されたレーザユニット６は、入力されたデジタル形態の画像情報に応じてレーザＬａを変調して発光し、幾つかの軌道変更を経て、感光体ドラム５の外周面へと照射する。
【００２１】
一方、前記感光体ドラム５は、レーザユニット６によるレーザ照射前に、予め帯電手段である一次帯電器７により外周面の電位分布の一様化が図られるようになっており、以って、レーザユニット６からのレーザＬａの照射により、その外周面上には、与えられたデジタル形態の画像情報に応じた静電潜像が形成される。
【００２２】
次に、上記感光体ドラム５の外周面上に形成された静電潜像は、所定のタイミングにて現像手段である現像装置８から現像剤を付与されることにより、与えられたデジタル形態の画像情報に応じた顕像へと現像される。
【００２３】
一方、給紙手段である給紙カセット１０，１１に収納されている被記録シートは、１枚ずつ給紙され、給紙パス１２内を搬送され、感光体ドラム５と転写帯電器９との間に形成される転写領域Ｚへと搬送される。
【００２４】
次に、上記感光体ドラム５の外周面上に形成された顕像は、転写手段である転写帯電器９から例えばコロナ放電等を受けることにより、所定のタイミングにて搬送された被記録シートに対し、１枚の被記録シートの、一方の面上に転写され、与えられたデジタル形態の画像情報に応じた未定着状態の転写画像（未定着像）として記録される。
【００２５】
次に、上記未定着像を一方の面上に担持した被記録シートは、画像形成装置１に備えられた搬送ベルト１３により、転写領域Ｚから、熱供給及び圧力付与にて定着を行う定着装置１４に回動自在に軸支され、且つ、互いに圧接自在に支持された２つのローラ、即ち、円筒状に形成された定着手段としての定着ローラ１５と円柱状に形成された加圧手段としての加圧ローラ１６との間に形成される定着ニップ部Ｎへと搬送される。
【００２６】
次に、上記定着ニップ部Ｎへと達した被記録シートは、定着ローラ１５の中空部に設けられた熱供給源としての加熱体（図示せず）からの熱供給と、加圧ローラ１６からの圧力付与とにより、未定着像が軟化して溶融し、カラー転写にあっては、混色して所望に発色して定着される。ここで、被記録シートには、高い温度が与えられ、被記録シート内に含まれる水分が一気に蒸発するため、被記録シートの繊維が収縮し、外形寸法が小さくなる。
【００２７】
その後、被記録シートは、画像形成装置１の内部に延びて設けられた分岐パス２０から、分岐パス２１を介して、一方の面に転写され定着された被記録シートを他方の面への転写のために表裏を反転する反転手段である両面スイッチバック機構１８へと搬送され、表裏反転された後、両面パス部１９へと搬送される。
【００２８】
分岐パス２０から両面パス１９に至るパスにはシート寸法安定化手段８５、両面スイッチバック機構１８には、シート寸法安定化手段８６が配置されており、更に、両面パス１９の上流部には、シート寸法安定化手段８７が配置されている。
【００２９】
被記録シートは、送風機から構成されるシート安定化手段８５，８６，８７により冷却されながらパス内を搬送される。被記録シートは、冷却されると空気中の水分を吸収して伸張する。その後、被記録シートは、画像形成装置１内の雰囲気温度とほぼ同等となるものの、温度の急激な変化に被記録シートの吸水は追い付かず、被記録シートは、定着ニップ部Ｎの通過前の外径寸法に戻らないまま搬送される。
【００３０】
尚、シート寸法安定化手段８５，８６，８７は、送風機に限定するものではなく、ヒートローラやペルチェ素子等のように、被記録シートが定着ローラ１５から与えられた熱を奪う冷却手段であれば良い。又、本実施の形態では、３つのシート寸法安定化手段を例示したが、１つのみのシートサイズ安定化手段であっても、被記録シートが十分に冷却され、画像形成装置内の温度と同等になれば良い。
【００３１】
又、シート安定化手段が加湿装置になっていて、被記録シートの吸湿を促進させる機構になっていても良い。このとき、過度の加湿は被記録シートの外形寸法が安定しない領域に達してしまうため、被記録シートの外形寸法が安定した領域にあるように加湿量が設定されている。
【００３２】
被記録シートが定着部を通過する際の水分量の変化は、定着部通過前の被記録シートの含有水分量が影響する。つまり、高湿度環境下で、水分を多く含んだシートは多くの水分が奪われ、低湿度環境下で、水分を余り含んでいないシートでは、水分が余り変化しない。従って、上記加湿手段は、画像形成装置が使用される環境、特に、湿度によって加湿量が調整され、高湿度下では多く加湿され、低湿度下では少なく加湿される。
【００３３】
又、通常、定着部では熱が与えられ、水分が奪われるので、シート安定化手段として冷却手段と加湿手段の両方が備え、熱を奪い、水分を与えるようにすれば、より効率良く、シート寸法が安定した状態にすることができる。
【００３４】
シート寸法安定化手段８５，８６，８７により冷却され、大きさが安定した被記録シートは、両面パス１９内を搬送され、両面パス１９の下流部にある被記録シート寸法測定部３０で、１面目の画像形成後シート外形寸法（長さ方向ＬＨ　、幅方向ＬＶ　）が検出される。両面パス内は、パス内に屈曲部が少ないため、比較的安定した搬送が可能であり、ローラで搬送しながらシート寸法を測定するには最適である。
【００３５】
被記録シート寸法測定部は、図２及び図３に示すように、ローラ軸上に不図示のエンコーダを備えた２対の搬送ローラ対８０と８１を備え、該ローラ対８０，８１の間には、搬送される被記録シート幅より長いラインセンサ８２が設けられており、搬送ローラ対８０，８１は、被記録シートを矢印Ａ方向に搬送している。ローラ軸上の不図示のエンコーダは、ローラ軸の回転速度に対応した周波数の信号を出力し、この周波数と、ローラの外径よりローラによる被記録シートの搬送速度が検出される。２対の搬送ローラ対８０，８１においては、下流側の搬送ローラ対８１の方が上流側の搬送ローラ対８０より搬送力が大きく、且つ、搬送速度が若干速くなっており、被記録シートの搬送速度ＶＳ　に対して支配的になっている。
【００３６】
つまり、被記録シートが上流側の搬送ローラ対８０のみで搬送されている場合、被記録シートの搬送速度ＶＳ　は上流側の搬送ローラ対の搬送速度Ｖ１と同等（ＶＳ　＝Ｖ１）であり、両方の搬送ローラ対８０，８１でニップされている場合又は下流側の搬送ローラ対８１のみで搬送されている場合、被記録シートの搬送速度ＶＳ　は下流側のローラ対の搬送速度Ｖ２と同等になる（ＶＳ　＝Ｖ２）。従って、上流側の搬送ローラ対８０による搬送速度をＶ１、下流側の搬送ローラ対８１で搬送される搬送速度をＶ２、ラインセンサ８２と下流側のローラ対８１との間の距離をｌとし、ラインセンサの通過時間をｔとするとき、被記録シートの長さＬＨ　は、次式：
ＬＨ　＝Ｖ２・ｔ−（ｌ・（Ｖ２−Ｖ１）／Ｖ１）
によって表すことができる。画像形成装置内の制御機構４には、計算処理部が備えられており、この計算処理部によって、予めメモリ上に記憶されている固定値ｌと、検出される値ｔ、Ｖ１，Ｖ２から被記録シート長さＬＨ　が算出される。そして、算出された被記録シート長さＬＶ　は一旦、制御機構４内のメモリ部に記憶される。
【００３７】
又、同時に、被記録シートがこのラインセンサ８２上を通過するとき、ラインセンサ８２の測定範囲から被記録シートの幅（搬送方向直角方向長さ）ＬＶ　が計測され、被記録シート長さＬＨ　と同様に制御機構４内のメモリ部に記憶される。
【００３８】
そして、シート外形寸法が検出された被記録シートは、両面パス１９を介して転写領域Ｚへと再搬送される。このとき、被記録シートは、上記冷却装置によって冷却され、画像形成装置１内の雰囲気温度と同等になり、大きさが安定した状態になっているため、シート外形寸法検出後、転写領域Ｚへと再搬送される間、大きさが変わることはない。このため、検出された１面目画像形成後のシート外形寸法（長さ方向ＬＨ　、幅方向ＬＶ　）は、変化することなく、２面目の画像形成のため、転写領域Ｚへ再搬送される。
【００３９】
被記録シートが転写領域Ｚまで搬送されるタイミングで、１面目と同様に、感光体ドラム５の外周面上には顕像が形成され、この顕像が被記録シートの２面目に転写される。このとき、制御機構４は、画像メモリ３から呼び出した２面目の画像情報に対し、補正した画像を感光体ドラム５上に形成するように制御を行う。
【００４０】
つまり、シート外形寸法検出後、被記録シートが転写領域Ｚまで搬送されるまでの間、予め測定され制御機構４内のメモリ部に記憶された画像形成前の被記録シート長さＬＨ０と画像形成後の被記録シート長さＬＨ　、画像形成前の被記録シート幅ＬＶ０と画像形成後の被記録シート幅ＬＶ　が比較され、制御機構４内で収縮率が算出される。通常、被記録シートは画像が形成され、定着ニップ部Ｎを通過することで収縮するが、被記録シートが繊維状の材料から作られている場合、その繊維方向によって収縮率が異なる。つまり、被記録シートの長さ方向の収縮率をα、幅方向の収縮率をβとすれば、
α＝ＬＨ　／ＬＨ０
β＝ＬＶ　／ＬＶ０
α≠β
となる。
【００４１】
従って、画像メモリ３から呼び出した画像情報に対し、被記録シート長さ方向はα倍、被記録シート幅方向はβ倍した画像が感光体ドラム５上に潜像として形成され、１面目と同様に現像され、顕像となる。
【００４２】
従って、転写領域Ｚに搬送された被記録シートの２面目には、長さ方向α倍、幅方向β倍の転写画像が記録される。ここで、被記録シートの外形寸法が、長さ方向α倍、幅方向β倍となっているため、２面目の画像も１面目と同じ比率に転写されることになる
２面目が転写され、未定着像を担持した被記録シートは、画像形成装置１に備えられた搬送ベルト１３により定着装置１４に搬送され、定着ニップ部Ｎを通過することにより、１面目と同様に画像が定着される。
【００４３】
その後、被記録シートは、画像形成装置１の内部に延びて設けられた分岐パス２０を介して排出ローラ１７から画像形成装置１の外部へ排出される。
【００４４】
こうして、被記録シートの両面の同じ領域に同じ大きさの画像が形成される。
【００４５】
ここで、画像形成前の、被記録シートの寸法の測定について説明する。
【００４６】
通常、被記録シートの寸法は、同じ環境に置かれたシートならば、同じ量の水分を含んでおり、シート寸法の収縮量も同じになっているが、シート束を設定寸法にカットする際、生産ロット毎にばらつきが生じている。このため、同一環境に置かれた同一種類のシートを使用する場合でも、その生産ロット毎に以下のようにして、予め画像形成前のシートの寸法を測定しなければばらない。
【００４７】
画像形成装置１において、画像形成前の被記録シートを両面スイッチバック機構１８内に載置し、画像形成装置１の不図示の操作部より被記録シート寸法測定モードを設定し、スタートすることにより、被記録シートは、両面スイッチバック機構１８から分岐パス２１を通り、両面パス１９を経て、シート寸法測定部３０により長さ方向のシート寸法ＬＨ０及び幅方向の寸法ＬＶ０が測定され、制御機構４内のメモリ部に記憶される。その後、シートは画像形成時と同様のパスを通り、画像形成部と定着部を経て排出ローラ１７から画像形成装置の外部に排出される。
【００４８】
画像形成前の被記録シートの寸法を測定する際、両面スイッチバック機構１８を使用しなくても、排紙ローラ１７を逆転させ、画像形成前の被記録シートを給紙しても良い。
【００４９】
別の実施の形態として、図４に示すように、給紙カセット１００，１０１の給紙部９０，９１を図中左側に置き、被記録シートが画像転写部Ｚ、定着部Ｎに達する前に被記録シート寸法測定部１３０を通過するような構成にすれば、前記実施の形態のように画像形成前の被記録シートの寸法を前もって測定することなく、随時、画像形成前の被記録シートの寸法を測定し、より精度良く画像サイズの補正を行うこともできる。
【００５０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、画像定着前の被記録シートと画像定着後の被記録シートの温度を略同じにさせた状態でシート寸法を測定できる構成にしたため、画像転写時のシート寸法を正確に測定することができ、その測定された寸法に基づいて画像の大きさを補正することが可能となり、１枚の被記録シート上に両面又は多重の画像を形成した場合でも１面目の画像と２面目の画像の位置と寸法がずれることがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の断面図である。
【図２】本発明に係る画像形成装置のシート寸法測定部を示す上面図である。
【図３】本発明に係る画像形成装置のシート寸法測定部を示す正面図である。
【図４】本発明の別実施の形態に係る画像形成装置の断面図である。
【符号の説明】
１　　　画像形成装置
２　　　ＣＣＤ
３　　　画像メモリ
４　　　制御機構
５　　　感光体ドラム
６　　　レーザユニット
７　　　一次帯電器
８　　　現像装置
９　　　転写帯電器
１０　　給紙カセット
１１　　給紙カセット
１２　　給紙パス
１３　　搬送ベルト
１４　　定着装置
１５　　定着ローラ
１６　　加圧ローラ
１７　　排出ローラ
１８　　両面スイッチバック機構
１９　　両面パス
２０　　分岐パス
２１　　分岐パス
３０　　シート寸法測定部
５０　　自動原稿読み取り装置
５１　　トレイ
５２　　原稿照明ランプ
８１　　搬送ローラ対
８２　　ラインセンサ
８５　　シート寸法安定化手段
８６　　シート寸法安定化手段
８７　　シート寸法安定化手段
【図１】
2004133079.tif 000003
【図２】
2004133079.tif 000004
【図３】
2004133079.tif 000005
【図４】
2004133079.tif 000006