(57)【要約】【課題】  定着による転写紙の収縮に対して無駄な転写紙の消費を最小限に抑え、かつ、転写紙に対する画像位置精度、画像倍率精度の高い出力を得る。【解決手段】  転写紙Ｓ上に形成された未定着画像を前記転写紙上に定着する定着装置３０を備えた画像形成装置Ａであって、画像データに基づき前記未定着画像を形成する画像形成手段、および定着後の前記転写紙上の画像パターンを検知するための画像パターン検知センサ、を有するとともに、前記画像パターン検知センサにより検知された前記画像パターンおよび前記画像データに基づいて、前記転写紙上に形成する前記未定着画像の倍率と位置の少なくとも一方が決定され、該決定に基づき前記画像形成手段による画像形成のための補正を行う。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写紙上に形成された未定着画像を前記転写紙上に定着する定着装置を備えた画像形成装置であって、
画像データに基づき前記未定着画像を形成する画像形成手段、および
定着後の前記転写紙上の画像パターンを検知するための画像パターン検知センサ、を有するとともに、
前記画像パターン検知センサにより検知された前記画像パターンおよび前記画像データに基づいて、前記転写紙上に形成する前記未定着画像の倍率と位置の少なくとも一方が決定され、該決定に基づき前記画像形成手段による画像形成のための補正が行われることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記画像形成手段は同じ転写紙上に複数回画像形成可能であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記画像形成手段は前記転写紙の両面に画像形成可能であり、表裏の画像位置が前記転写紙の表裏で一致するよう前記倍率または前記位置が決定されることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記画像形成装置は多重複写が可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
さらに前記転写紙の先端または後端を検知可能であり、
検出された前記転写紙の先端または後端のタイミングに対応して、前記倍率または前記位置が決定されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記倍率または前記位置は、検知された前記画像パターンと前記画像データに基づく積分値が小さくなるように決定されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記倍率または前記位置は、検知された前記画像パターンと前記画像データのデータ差の全長にわたる積分値が小さくなるように決定されることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記補正は画像形成条件を変更することにより行われることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記補正は元の画像データを伸縮または移動させることにより行われることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記倍率または前記位置は、前記画像データに前記画像パターン検知センサの入力感度分布による補正を施すことにより決定されることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記画像データに前記画像パターン検知センサの波長に対する感度特性を乗じてから前記画像パターン検知センサの入力感度分布による補正を行うことを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記倍率または前記位置のずれ量が所定値以上である場合、前記補正を中止することを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記倍率または前記位置のずれ量が所定値以上である場合、補正を加えて再出力することを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記再出力を行ったことを使用者に通知する手段を有することを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記画像パターン検知センサが、前記定着装置の転写紙搬送方向下流に設けられた排紙ローラ対の一方に対向して設けられていることを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１６】
前記画像パターン検知センサは、前記画像データに基づいて、前記定着装置による転写紙の搬送方向と直角をなす方向に移動可能であることを特徴とする請求項１乃至１５の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１７】
前記画像パターン検知センサは、前記定着装置による転写紙搬送方向と直角をなす方向に複数設置され、前記画像データに基づいて複数の前記画像パターン検知センサの何れかを用いて画像パターンを検出することを特徴とする請求項１乃至１５の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１８】
前記定着装置は前記転写紙上に形成された未定着画像を加圧または加熱することにより前記転写紙上に定着することを特徴とする請求項１乃至１７の何れか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成に用いられる定着装置を備えた画像形成装置に関し、例えば、電子写真方式により転写紙の片面もしくは両面にトナー像を形成し、定着装置により該トナー像を定着する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられている定着装置として、弾性層を有して所定の温度に維持された定着ローラと、定着ローラに圧接し、弾性層を有する加圧ローラとによって、未定着のトナー画像が形成された転写紙を挟持搬送しつつ加熱する熱ローラ定着方式が多用されている。
【０００３】
また、定着装置の定着部材として無端状のベルト部材（定着ベルト）を用い、複数のローラ部材により定着ベルトを支持張架する定着ベルト方式の定着装置がある。
【０００４】
しかし、これらの定着装置によりトナー像を加熱定着させた場合には、転写紙が加熱される事により、また転写紙に含まれていた水分が熱により蒸発する事により、定着後は転写紙が収縮する。転写紙の収縮量が大きいと、画像サイズに精度を必要とする場合、使用者の要求を満たせない事もある。
【０００５】
また、給送装置の偏差や経時変化により、転写部への給送タイミングが設計値からずれ、転写紙に対する画像位置がずれてしまうことがあった。
【０００６】
転写紙の両面に画像を形成する両面複写の場合には、転写紙の片面にトナー像を転写し、定着装置を一端通過させて定着した後、転写紙の他面にトナー像を転写し、再度定着装置を通過させ定着させている。
【０００７】
また、転写紙の片面に二つの画像を合成する多重複写の場合には、転写紙の片面にトナー像を転写し、定着装置を一端通過させて定着した後、転写紙の同一面にトナー像を転写し、再度定着装置を通過させ定着させている。
【０００８】
これらの両面複写や多重複写の場合、２回目のトナー像の転写時には、転写紙が熱収縮しているから、１回目の画像と２回目の画像とで画像サイズが異なってしまったり、また画像位置が変わってしまうという問題があった。
【０００９】
このような画像サイズの相違を回避するため、転写紙の加熱定着の前後の寸法を計測し、これに基づいて転写紙の伸縮率を算出し、光学系を制御する方法が例えば、特許文献１に開示されている。
【００１０】
特許文献２に開示された画像形成装置は、両面複写を複数枚繰り返す場合、１枚目の複写時についてのみセンサで検出したおもて面の定着前後の転写紙サイズの差に基づき伸縮率を算出し、２枚目以後については、この伸縮率を流用して画像サイズを補正するものである。
【００１１】
特許文献３に開示された画像形成装置は、転写紙表面の所定位置に形成した測定パターンを検知して転写紙のレジストずれや傾きを検出するずれ検出手段の検出結果に基づいて転写紙の裏面に対する作像位置を補正するものである。
【００１２】
特許文献４に開示されたカラー画像形成装置は、転写紙の表面に画像を転写する前、又は転写中に転写紙の長さを計測する第１転写紙測長部と、転写紙の裏面に画像を転写する前に転写紙の長さを計測する第２転写紙測長部とを有し、この第１転写紙測長部と第２転写紙測長部とによる測定結果から、転写紙の転写する画像の位置や長さを制御するものである。
【００１３】
特許文献５に開示された両面複写モードを有する画像形成装置は、転写紙が定着装置にて定着される前及び後の転写紙の縦寸法及び横寸法を測定手段により測定し、転写紙の定着装置による伸縮率を演算し、この伸縮率に合わせた倍率のトナー像を感光体上に形成し、両面複写時には、１枚目の転写紙は、この伸縮率の演算に用い、２枚目以降の転写紙については、第１面に転写されるトナー像を通常の画像形成により感光体上に形成し、同じ転写紙の第２面に転写されるトナー像を１枚目の転写紙にて演算された伸縮率に合わせた倍率のトナー像を感光体上に形成するものである。
【特許文献１】特開平４−２８８５６０号公報
【特許文献２】特開平１０−１４９０５７号公報
【特許文献３】特開平１０−３１９６７４号公報
【特許文献４】特開平１０−３１９６７５号公報
【特許文献５】特開２００２−２５８６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来は、特許文献１〜５に示したように、転写紙搬送のばらつきや、定着による転写紙の収縮による表裏の画像位置や倍率ずれを補正するのに、初回定着時に測定用パターンを形成したり、転写紙の先後端位置を検出して、画像位置、倍率の補正が行われてきた。測定用のパターン形成を行うと余分な転写紙が必要になり、また転写紙の先後端検知では転写紙の位置に対する画像の位置ずれは補正できなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は上記課題を解決することを目的とし、下記の構成によって達成される。
【００１６】
転写紙上に形成された未定着画像を前記転写紙上に定着する定着装置を備えた画像形成装置であって、画像データに基づき前記未定着画像を形成する画像形成手段、および定着後の前記転写紙上の画像パターンを検知するための画像パターン検知センサ、を有するとともに、前記画像パターン検知センサにより検知された前記画像パターンおよび前記画像データに基づいて、前記転写紙上に形成する前記未定着画像の倍率と位置の少なくとも一方が決定され、該決定に基づき前記画像形成手段による画像形成のための補正が行われることを特徴とする画像形成装置。
【００１７】
本発明の画像形成装置のその他の特徴を以下に列挙する。
（１）  入力画像データと定着後の画像パターン検出データ、および転写紙の先後端位置検出データを使って補正する。
（２）  画像パターン検出および転写紙の先後端用センサの排紙ローラ等を対向にした位置に取り付け、高い検出精度を確保する。
（３）  センサ感度分布に応じた演算を入力画像データに対して行い、さらに両データの差が最も小さくなるように倍率と位置補正量を設定する。即ち、両データの差の全長にわたる積分値が小さくなるように倍率と位置補正量を決定する。
（４）  位置ずれ量が所定量以下であれば、そのまま出力を継続し、位置ずれ量が所定量を越えたら、補正を加えた上で、１枚目を再度出力する。２枚目以降も前出力時の測定結果に基づいて補正しながら、ずれが所定量以下であれば、出力を継続する。
（５）  センサの幅方向位置は、機械設置時・メンテナンス時等に軸方向位置を検出するためのパターンを出力し、その軸方向位置を測定し、結果を位置データとして格納して使用する。
（６）  画像パターン検出は、画像データに応じて伸縮率検出に適した位置にセンサを移動させる。センサに対応する位置に画像パターンが無ければ、前回補正データを用いる。
【００１８】
あるいは転写紙搬送方向と直角をなす方向に複数のセンサが配置され、画像データに応じて複数のセンサの何れかを用いて画像パターン検出を行う。
（７）  画像形成手段は転写紙の両面に画像形成する、または多重複写が可能であり、それぞれの画像の位置または大きさが一致するように画像形成のための補正を行う。
（８）  画像形成手段による補正は画像形成条件の変更または元の画像データを伸縮、移動させることにより行われる。
【発明の効果】
【００１９】
以上に説明したように、本発明の定着装置を備えた画像形成装置によれば、定着後の画像データそのものを使うので、定着による転写紙の収縮に対しては余分な転写紙が必要ない。従って無駄な出力（転写紙やトナーの消費）を最小限に抑え、かつ転写紙に対する画像位置精度、画像倍率精度の高い出力を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。
【００２１】
［画像形成装置］
図１は、本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置の構成図である。
【００２２】
画像形成装置Ａは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成手段１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋと、ベルト状の中間転写体６と給紙装置２０及び後述する定着装置３０とからなる。
【００２３】
画像形成装置Ａの上部には、画像読取装置Ｂが設置されている。原稿台上に載置された原稿は画像読取装置Ｂの原稿画像走査露光装置の光学系により画像が走査露光され、ラインイメージセンサに読み込まれる。ラインイメージセンサにより光電変換されたアナログ信号は、データ処理部１１において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、露光手段３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋに入力される。
【００２４】
イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｙは、像担持体としての感光体ドラム１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像装置４Ｙ及びクリーニング手段５Ｙを有する。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｍは、像担持体としての感光体ドラム１Ｍ、帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像装置４Ｍ及びクリーニング手段５Ｍを有する。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｃは、像担持体としての感光体ドラム１Ｃ、帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像装置４Ｃ及びクリーニング手段５Ｃを有する。黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｋは、像担持体としての感光体ドラム１Ｋ、帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像装置４Ｋ及びクリーニング手段５Ｋを有する。帯電手段２Ｙと露光手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと露光手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと露光手段３Ｃ及び帯電手段２Ｋと露光手段３Ｋとは、潜像形成手段を構成する。
【００２５】
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の小粒径トナーとキャリアからなる二成分現像剤を内包する現像装置である。
【００２６】
中間転写体６は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。
【００２７】
画像形成手段１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写体６上に一次転写手段７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋにより逐次転写されて（一次転写）、合成されたカラー画像が形成される。
【００２８】
給紙装置２０の転写紙収納部（給紙カセット）２１内に収容された転写紙Ｓは、給紙手段（第１給紙部）２２により給紙され、給紙ローラ２３，２４，２５，２６、レジストローラ（第２給紙部）２７等を経て、二次転写手段（転写ローラ）９に搬送され、転写紙Ｓ上にカラー画像が転写される（二次転写）。
【００２９】
なお、画像形成装置Ａの下部に鉛直方向に縦列配置された３段の転写紙収納部２１は、ほぼ同一の構成をなすから、同符号を付した。また、３段の給紙手段２２も、ほぼ同一の構成をなすから、同符号を付している。転写紙収納部２１、給紙手段２２を含めて給紙装置２０と称す。
【００３０】
カラー画像が転写された転写紙Ｓは、定着装置３０において転写紙Ｓが挟持され、熱と圧力とを加えることにより転写紙Ｓ上のカラートナー像（或いはトナー像）が定着されて転写紙Ｓ上に固定され、排紙ローラ２８に挟持されて機外の排紙トレイ２９上に載置される。
【００３１】
一方、二次転写手段９により転写紙Ｓにカラー画像を転写した後、転写紙Ｓを曲率分離した中間転写体６は、クリーニング手段８により残留トナーが除去される。
【００３２】
定着処理された転写紙Ｓを反転排紙する場合には転写紙Ｓは定着装置３０と排紙ローラ２８の中間に配置された分岐板２８Ａの図示右側の搬送路を通過し、下方の搬送路ｒ１に搬送された後、逆転搬送されて分岐板２８Ａの図示左側の搬送路ｒ２を通過し、排紙ローラ２８により装置外に排出される。
【００３３】
転写紙Ｓの両面に複写する場合には、転写紙Ｓの第１面に形成した画像を定着処理した後、転写紙Ｓを搬送路ｒ１、さらに搬送路ｒ３に導入した後、逆転搬送し、搬送路ｒ４に搬送した後、上方に迂回し給紙ローラ２６により搬送する。転写紙Ｓは画像形成手段１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋにおいて第２面に各色の画像が両面に形成され、定着装置３０により加熱定着処理され、排紙ローラ２８によって装置外に排出される。
【００３４】
なお、画像形成装置Ａの説明においては、カラー画像形成にて説明したが、モノクロ画像を形成する場合も本発明に含まれるものである。
【００３５】
［定着装置］
図２は、本発明に係る定着装置３０の断面図である。
【００３６】
本発明に係る定着装置３０は、定着ベルト３１の内側に配置された支持加圧ローラ３２、支持加熱ローラ３３、加熱源３４、パッド３５、案内部材３６とから成る加熱手段と、定着ベルト３１の外側に配置された外部加圧ローラ３７等から構成されている。
【００３７】
定着ベルト３１は、無端状のベルト部材から成り、支持加圧ローラ３２、支持加熱ローラ３３、パッド３５、案内部材３６の各外周を包囲して張設する。
【００３８】
支持加圧ローラ３２は、外部加圧ローラ３７に対向し、定着ベルト３１の内周面の一方において定着ベルト３１を支持する。支持加熱ローラ３３は、加熱源３４を内蔵し、定着ベルト３１の内周面の一方において定着ベルト３１を支持する。
【００３９】
外部加圧ローラ３７は加熱源３８を内蔵し、定着ベルト３１、転写紙Ｓを挟持して支持加圧ローラ３２及びパッド３５に圧接する。
【００４０】
加熱源３４，３８はハロゲンランプやカーボンヒータやキセノンランプなど輻射による加熱源が適用可能であるが、ローラ芯金に適当なものを選択刷れば、電磁誘導等による加熱も可能である。また、異なった配熱を持たせたものなどに、必要に応じて複数のヒータを各々のローラに内蔵させる事も可能である。
【００４１】
支持加熱ローラ３３によって加熱される定着ベルト３１を挟んで支持加圧ローラ３２と外部加圧ローラ３７との間に定着ニップ部Ｎａを形成する。定着ニップ部Ｎａの記録転写紙搬送方向上流側には、定着ベルト３１と外部加圧ローラ３７との間に外部加圧ローラ３７に巻きかける補助ニップ部Ｎｂを形成する。
【００４２】
定着装置３０は、補助ニップ部Ｎｂと定着ニップ部Ｎａとを通して、加熱と加圧とにより転写紙Ｓ上の単色トナー像、或いは多色トナー像を定着する。また、定着ベルト３１の内側に、外部加圧ローラ３７と対向して設けたパッド３５、定着ベルト３１を張架するための案内部材３６を設けた。
【００４３】
定着ベルト３１は、基体として内径６０〜１５０ｍｍで、厚さが２０〜８０μｍのニッケル電鋳ベルト、或いは厚さが５０〜２００μｍのポリイミド等の耐熱性樹脂ベルトを基体として用い、該基体の外側（外周面）にゴム層として、厚さ１００〜５００μｍのシリコーンゴムを被覆したものに、離型層としてゴム層の表面に厚さ３０〜５０μｍのＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）コーティング加工を施したもの、或いはＰＦＡチューブやＰＦＡコーティング層を被覆したものを用いる。
【００４４】
支持加圧ローラ３２は、例えばＳＴＫＭ（機械構造用炭素鋼管）等のスチール材を用い、肉厚２〜５ｍｍの円筒状の金属パイプ３２ａと、該金属パイプ３２ａの外周面に厚さ０．５〜５ｍｍのシリコーンゴム層３２ｂを設け、さらに該シリコーンゴム層３２ｂの外側に厚さ３０〜７０μｍのＰＦＡチューブ３２ｃとからなる、外径２０〜５０ｍｍのソフトローラとして構成される。また、シリコーンゴム層３２ｂの代わりにシリコーンスポンジなども適用可能である。
【００４５】
外部加圧ローラ３７は、例えばＳＴＫＭ等のスチール材又はアルミニウム合金材を用い、肉厚２〜５ｍｍの円筒状の金属パイプ３７ａと、金属パイプ３７ａの外周面に厚さ１〜３ｍｍのシリコーンゴム層３７ｂを設け、さらに該シリーコンゴム層３７ｂの外側に厚さ２０〜５０μｍのＰＦＡチューブを用いた離型層３７ｃとからなる、外径４０〜８０ｍｍのソフトローラとして構成される。
【００４６】
また、外部加圧ローラ３７の内部に外部加圧ローラ３７を加熱する発熱体としての加熱源３８を設けてある。外部加圧ローラ３７の表面温度は温度センサＴＳ２により検知され、所定温度に維持される。
【００４７】
支持加熱ローラ３３は、基体としてアルミニウム合金材料からなる、肉厚１〜２ｍｍのパイプ３３ａと、パイプ３３ａの外周面に厚さ１０〜３０μｍのＰＦＡから成るコーティング層３３ｂとを形成した、外径４０〜８０ｍｍのローラ部材として構成される。
【００４８】
また、支持加熱ローラ３３の内部に支持加熱ローラ３３を加熱する発熱体としてのヒータ３４を設けてある。支持加熱ローラ３３の表面温度は温度センサＴＳ１により検知され、所定温度に維持される。
【００４９】
図示しない駆動手段により支持加圧ローラ３２を回転駆動し、支持加圧ローラ３２の回転により定着ベルト３１を支持搬送させて従動回転させる。また、駆動手段により、外部加圧ローラ３７を回転駆動し、外部加圧ローラ３７により定着ベルト３１を搬送し、定着ベルト３１を従動回転させるようにしてもよい。また、支持加圧ローラ３２と外部加圧ローラ３７の双方に駆動を入力してもよい。
【００５０】
定着ベルト３１と外部加圧ローラ３７およびパッド３５との間に形成される補助ニップ部Ｎｂと、支持加圧ローラ３２と外部加圧ローラ３７との間に形成する定着ニップ部Ｎａとにより、進入ガイド板３０Ｓを通して定着領域へ進入される転写紙Ｓ上の単色トナー像、或いは多色トナー像を加圧加熱し、転写紙Ｓ上に定着させる。
【００５１】
補助ニップ部Ｎｂは定着ベルト３１の柔軟性を生かして、支持加圧ローラ３２の小さなローラ径で大きな加熱時間を確保するのに有効である。
【００５２】
［画像形成装置の書き込み制御］
図３（ａ）は定着装置３０の排紙部の正面図、図３（ｂ）は側面図である。図４（ａ）は転写紙上Ｓに形成された画像パターン、図４（ｂ）は、図４（ａ）の画像パターンに対応する画像パターン検知センサの出力例を示す図である。なお、図４（ａ）中の白抜き矢印は、画像の進行方向を示す。また図５に表裏倍率・位置（タイミング）合わせ時の全体の制御の流れを示す。
【００５３】
定着装置３０により定着された転写紙Ｓは、排紙ローラ対３９によって機外に、あるいは裏面への画像形成用搬送路へ送り出される。図５に示されるように定着の後、上ローラ３９Ａと下ローラ３９Ｂとから成る排紙ローラ対３９のニップ位置に対向して設けられたセンサＰＳによって、転写紙Ｓの先後端通過、及び転写紙Ｓに実際に形成された画像パターンｐに対応した出力変化が電圧として得られる。
【００５４】
センサＰＳの軸方向位置、即ち、転写紙走行方向と直角方向の位置は、機械設置時やメンテナンス時に、センサＰＳの位置検出用のパターンを出力し、その検出結果を格納し、比較して決める。
【００５５】
図４（ｃ）は、センサ位置を把握するためのパターンの一実施例を示す。
【００５６】
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のラインを形成し、センサでこれらのラインＰ１，Ｐ２，Ｐ３を検出したときの、時間間隔比ｔ１／ｔ２によって書き込み位置＝画像形成位置に対するセンサの位置を確認する事が出来る。
【００５７】
画像形成装置各部の速度が設計値通りでなくても、一定でありさえすれば、それぞれのセンサの軸方向位置でｔ１／ｔ２は一定である。従って、ｔ１／ｔ２を測定することによって、そのセンサ位置と未定着画像との位置関係を一義的に決めることができる。ｔ１／ｔ２＝１ならば、このラインパターンの中央であり、ｔ１／ｔ２＞１であればセンサは、進行方向に向かって、中央より左側に位置していることになる。図のｔ１’，ｔ２’がこれに相当する。このようなセンサ位置と画像書き込み位置の関係把握手段は、後述のようにセンサを移動させる場合に特に有効である。
【００５８】
このセンサの感度分布を画像データとの間で演算する事によって、予想出力を得るとき、画像がカラー画像である場合には、センサの測定視野内の感度分布と合わせて、色に対する感度も合わせて演算する。
【００５９】
図４（ｄ）、図４（ｅ）はセンサの出力特性図である。
【００６０】
図４（ｄ）に示すように、赤と青のパターンがあって、センサが全波長にわたって均一な感度を有する場合には、同じ出力が得られる。しかし、センサは一般的に波長によって異なった感度を有する。例えば、青に高い感度を有するセンサでは、青いパターンからの光に対して高めの出力が有られるので、図４（ｅ）のような出力になる。このため、予想出力演算時には、色による感度による補正を施すことが好ましい。すなわち、例のように青に高い感度を有する場合には、画像データからセンサ予想出力分布を算出するときに、青いパターンの予想出力は高く、赤いパターンは低く出力されるものとして計算する。その他の色についても、色をなるべく細かく分けて補正することが望ましいが、画像形成に用いられるトナーは一般にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックで、画像データも最終的にはこの色ごとに出力されるので、この色ごとにセンサの色に対する出力補正を施せばよい。
【００６１】
画像形成装置Ａの書き込み用データ処理部１１において、センサ位置に該当する画像データにセンサＰＳの感度分布を掛け合わせて、予想される画像パターン検出出力と、転写紙Ｓの先後端で予想される出力を作成し、制御部メモリ上に構成された仮想空間内で、実際に得られた検出出力と比較し、補正倍率と書き込み開始タイミング補正量を決める（図５の検出パターンと予想出力の比較）。
【００６２】
簡単のために図４（ａ）のような、単純な画像パターンを出力した場合について説明する。図４（ａ）の画像パターンを検知すると理想的には、濃度に対応した矩形の出力が得られるが、実際にはセンサＰＳにフォトセンサのような安価な素子を用いると、その空間感度分布に応じて、なまった出力が得られる。センサＰＳの空間感度分布を図４（ｂ）に模式的に示した。図４（ｂ）に実線で示した曲線が、図４（ａ）の画像を出力した場合に得られるべきセンサＰＳの出力である。
【００６３】
感光体速度・書き込み速度・中間転写体速度・紙速度、各タイミングなどが設計通りであった場合、検知されるセンサＰＳの出力は、図４（ｂ）の実線に等しくなるが、実際には種々の製作誤差により、各部の速度は設計とは異なった速度になるため、この実線からずれる。例として、各々のタイミングや他の速度が十分な精度で設計値に一致していたのに対して、中間転写体速度がわずかに遅かった場合のずれを破線で示した。感光体上に設計通りの画像が形成されていても、中間転写体の速度が遅いと、中間転写体上に移された画像は、送り方向に縮小された画像になる。給紙装置からの紙の送り出し速度は、中間転写体に対してやや早めに設計され、転写部からの紙の送り出し速度は、定着に対してやや早めに設計され、それぞれの間でわずかにたるむようになっているため、中間転写体上の縮小された画像がそのまま紙の上に形成されることになる。逆に、例えば給紙装置の紙の送り出し速度が中間転写体に対して遅かったりすると、転写部において画像が引き延ばされることになる。
【００６４】
書き込み倍率や書き込みタイミングの補正方法は、種々のアルゴリズムが使える。本実施の形態では、先ず予想出力に対して検出出力を所定量内で移動させ、最も差が小さくなるように移動量を選択する。次に、画像領域中央を起点にして、所定量内で伸縮させ、最も差が小さくなるように倍率を選択する。これを繰り返して、転写紙Ｓの基準位置に対する移動量と倍率補正量を決定する。
【００６５】
即ち、本実施例においては、制御部メモリ上に構成された仮想空間内で、図４（ｂ）の実線と破線を一致させるように、画像位置と倍率を選択する。実線と破線を一致させるアルゴリズムは、図６に示されるように、例えば検出された破線データと、画像データとセンサ感度分布から生成した実線データを規格化（全長にわたっての積分値が等しくなるように定数を乗じる）した後、両データ差の全長にわたる積分値が一番小さくなるように、実測データの時刻軸（走行方向位置に相当する）の原点をずらすことと、時刻軸の倍率変更を行う。この変更は予想位置から所定の間隔だけずらして両データ差の積分値が最小になる位置を見つけ、その量だけずらしたあとで、所定の間隔で倍率を変更して該積分値が最小になる倍率を見つける。その倍率を乗じたデータを前回にずらした間隔よりも小さな量だけずらして該積分値が最小になる位置を見つける。さらに、その量だけずらしたあとで、前回にずらした倍率間隔よりも小さな間隔で倍率をずらして該積分値が最小になる位置を見つける。
【００６６】
なお、本実施例では位置（タイミング）の調整の後に倍率の調整を行っているが、適用しようとする画像形成装置によって適宜変更できる。特に倍率とタイミングのうち、デフォルト状態で（差の積分でみて）より大きくずれやすい方から、すなわち初回の調整をしたときに差の積分の減少量がより大きい方から調整を行うことが望ましい。
【００６７】
原点（ｐ０，ｔ０）と倍率変更のずらす範囲（所定値Ａ）やずらす刻み幅（ｐｅ，ｔｅ）や繰り返し回数は、要求される性能と紙の給送タイミングのばらつきや紙の伸縮量の大きさによって決める。例えば、紙の給送タイミングが位置で±１０ｍｍばらつくおそれがあれば、±１２ｍｍまで２ｍｍ刻みで移動させる。±５％の範囲を１％刻みで倍率補正を行った後、±４ｍｍの範囲を０．５ｍｍ刻みで両データ差の積分値が最小になる位置を捜し、さらに±２％の範囲を０．２％刻みで倍率を補正し、さらに刻みを小さくした位置補正、倍率補正を所定回数行う。繰り返し回数については、両データ差の全長にわたる積分値が所定の値より小さくなるまで、必要な回数繰り返すようにしてもよい。
【００６８】
図６では、倍率決定およびタイミング決定の繰り返しルーチンは、ｐ０およびｔ０を中心に、それぞれｐｅ，ｔｅを単位にして、−２，−１，０，１，２倍だけずらした倍率・タイミングで予想出力を変形・移動させて、検出出力との差を積分している。最初のｐ０，ｔ０や、ｐｅ，ｔｅ，ｐ０，ｔ０を中心に何倍までずらして計算をするかは、各システムで試行し、適切な値を選ぶ。また所定値Ａは、位置ずれや倍率ずれをどれだけ許容するかを決めており、機械毎に設定する。また使用者の要求に合わせたり、使用者が操作して変更するようにしてもよい。
【００６９】
実施例では、位置補正と倍率補正を３サイクル繰り返し、この情報を次画像形成に用いることによって、Ａ３サイズでの倍率・位置ずれを含めた表裏見当差を０．５ｍｍ以内に収めることができた。
定着後の転写紙は定着ニップの形状や温度差が原因で特に先後端はカールしやすい。このように実際に転写紙上に形成され、定着された画像のパターンを検出することで検知精度を大きく向上することが可能である。
【００７０】
上記の制御に基づき、次のプリントが裏面である場合は、表裏の画像位置が転写紙Ｓの表裏で一致するよう画像形成書き込み開始タイミングと倍率を選択し、裏面の出力を行う。
【００７１】
次のプリントが次葉である場合は、検出された転写紙Ｓの先後端タイミングに対して、画像が画像データ指示どおりの位置とサイズになるよう、画像形成書き込み開始タイミングと倍率を設定する。
【００７２】
タイミングの制御は、例えば、画像が転写紙先端部に近すぎる場合には、書き込み開始を遅らせる、或いは転写紙送り出しを早くする。位置合わせとしては、どちらでも同じだが、紙の給送制御に影響のない書き込み開始を変更するのが容易である。
【００７３】
定着から次の転写／定着までの経路中に、移動中の複数の転写紙Ｓがあるような裏面複写（又は多重複写）の構成では、表面の補正量を対応するプリントの裏面画像形成に対して施すが、連続プリント中にこれらの補正量が大きく変わることは稀なので、１プリント目のデータを以後のプリントに対して用いても、問題はない。勿論、連続定着動作中に定着装置の温度が大きく変化するような場合には、１枚のプリント毎に対応する補正を行うことが望ましい。ただし、連続動作中に転写紙Ｓの種類が変わるような場合には、その変更の都度補正を行う。
【００７４】
書き込み倍率の変更は、画像形成書き込みのクロックと画像形成プロセスの速度を変えてもよいし、走査光学系の速度を変えてもよいし、書き込みクロックとを変更してもよい。書き込みクロックの変更は走査方向の倍率を、画像形成プロセスの速度変更は副走査方向の倍率を変え、走査光学系の速度変更は、走査方向と副走査方向両方の倍率を同時に変える。画像プロセス速度や走査光学系速度を変更する場合は、それぞれの速度が速度変更してから安定するまで時間がかかるため、紙間が短い場合など次のプリントを休む＝生産性が低下する、などの対応が必要になる。画像データの種類によっては画質的に不利になるおそれがあるが、図５の点線部で示すように簡易的に元となる画像データを伸縮移動させてもよい。画像形成プロセス速度や走査光学系の速度など機械的な部分の速度切り替えを行わずにすむため、紙間が短くても生産性を落とさずにすむ。
【００７５】
画像データは外部より与えられるものであり、設置したセンサＰＳがその画像パターンｐに対応した位置にあるとは限らない。
【００７６】
画像形成装置Ａの書き込み用データ処理部１１において、出力画像の位置・伸縮を検知するのに適当な画像パターンｐを検出して、センサＰＳの位置を移動させると更に高い検知が可能になる。適した画像パターンｐの検出アルゴリズムは、種々可能であるが、本実施の形態では、制御部メモリ上に構成された仮想空間で、センサＰＳの移動可能な範囲で、２ｍｍ刻みの転写紙給送方向と平行なラインに沿って画像パターンに、センサＰＳの感度分布を乗じて画像濃度分布を算出し、最大画像濃度を有する画像に対応する出力の５０％以上の出力をもつピークが、転写紙Ｓの給送方向の長さの８０％以上の間隔をもって存在する位置を適当として抽出する。後述するようにセンサＰＳをスクリューやワイヤーを利用した既知の移動機構によって、抽出した位置まで移動させる。
【００７７】
最大画像濃度５０％以上のピークが無かったり、距離が不足する場合は、それぞれの閾位置を下げて選択する。ピーク値が小さすぎたり、間隔が狭すぎたりする場合（例えば、ピーク値３０％以下と間隔６０％以下）は、補正が正確にできず、画像位置や倍率をかえって損なうおそれがあるから、本補正動作を中止する。
【００７８】
また、補正移動量や補正倍率の絶対値が大きすぎる場合（例えば、補正移動量±５ｍｍ、補正倍率±２％を超える場合）、給送異常が起きたか、補正アルゴリズムやセンサＰＳのセンサ感度などが起きたとき、画像パターンｐとの相性が悪いものと判断して、同様に本補正動作を中止し、初期設定条件もしくはその前の出力条件で出力する。これらの倍率や移動量の限界値は、生産時のばらつき実績（実験値）などをもとにして決める。これによって、過大な補正をかける事を防止する。
【００７９】
排紙ローラ対３９はゴム製の上ローラ３９Ａと、樹脂製の下ローラ３９Ｂとの組み合わせから成り、センサＰＳは定着直後の画像面側に当接するゴム製の上ローラ３９Ａ側に配置されている。
【００８０】
センサＰＳは、転写紙Ｓ或いは下ローラ３９Ｂからの反射光量を検出し、これに対応した電圧を出力する。センサＰＳに対向する下ローラ３９Ｂは、一般的な白い転写紙Ｓに対して感度良く転写紙Ｓの先後端部を検出させるため、黒色もしくは濃い色を施してある。高濃度の着色紙に対しては検出精度が低下するが、大半の紙は白色であり、使用者にとってのメリットは大きい。
【００８１】
センサＰＳの検出位置には、上ローラ３９Ａは配置されてなく、転写紙Ｓが下ローラ３９Ｂに確実に接している位置で、転写紙Ｓの位置及び画像パターンｐを検出するように設置してある。このような位置にセンサを置くことで、センサと紙の距離が安定し、画像濃度検知や紙端部検知を安定かつ高精度に行うことができる。
【００８２】
センサＰＳの移動可能な範囲は、画像幅全域が望ましいが、その一部であっても、適切な画像パターンｐを得られる確率は高くなる、あるいは検出精度がより高くなる。センサ支持部材は、ローラと平行に設けられたスクリューに嵌合されて、上ローラ３９Ａ間で移動できるようになっている。センサＰＳは画像パターン検出位置設定アルゴリズムで選択された、より適切な画像パターンｐを検出できる位置に移動する。どの位置を選択するかは、各種の選択アルゴリズムが適用できるが、本実施例では各位置で検出されたピークの高さ（最大画像濃度に対する百分率）とピーク間距離（走行方向紙サイズに対する百分率）の積が、最も大きい位置を選択することとした。前記センサ位置は、スクリュー回転数（回転速度ではない）をエンコーダ等で検知して制御する。
【００８３】
また、センサＰＳを移動させるのではなく、複数のセンサＰＳを設置し、それぞれの位置に対する予想出力から、もっとも適した位置にあるセンサＰＳを画像および転写紙検知に用いてもよい。どのセンサを選択するかは、前記センサ移動を行う場合と同様である。この場合も、いずれのセンサＰＳの位置に対応する画像も、倍率や位置の補正のための検知には不適当と判断される場合（前記アルゴリズムによる）は、補正動作を中止する。
【００８４】
一連の画像形成出力指令のうちの最初の出力の位置ずれ量および倍率ずれ量が許容量以下（例えば、位置ずれ量±１ｍｍ、倍率ずれ量±０．３％など）であれば、そのまま出力を継続し、１枚目の定着で位置ずれ量もしくは倍率ずれ補正量が所定許容量を越えたら、補正を加えた上で、１枚目を再度出力する。１枚目を再出力した場合には、ユーザに画像形成装置操作部の表示等を通じて知らせ、重複したページが混入することを防止する。
【００８５】
２枚目以降も前出力時の測定結果に基づいて補正しながら、ずれが所定量以下であれば、出力を継続する。前述したように同じ紙で連続出力する場合であれば、最初に行った測定補正条件を以後の主力出力に適用してもよい。この再出力を行うかどうかの判断基準（上記所定量）は、ユーザが設定できるようにすれば、品質を優先するか無駄のないことを優先するかなど、ユーザの要求に応じた動作が可能になる。
【００８６】
本発明の構成は、画像への精度要求水準が高いＰＯＤ（パブリシュ、オンデマンド）市場などで活用されることの多い高速画像形成装置及びカラー画像形成装置で特に有効である。
【００８７】
画像形成動作に先立って、前プリント（裏面定着時には表面プリント）情報に基づいて画像倍率と位置を決定し、これに従い必要ならば線速度変更が行われ、転写紙Ｓ上に未定着画像が形成される。給紙ガイド等により定着領域に搬送されてきたトナー画像を保持した転写紙Ｓと定着ベルト３１を外部加圧ローラ３７で挟んで加熱加圧し、転写紙Ｓ上にトナー画像を固定する。
【００８８】
以上の実施例により、無駄な出力（転写紙の消費）を最小限に抑え、かつ転写紙に対する画像位置精度、画像倍率精度の高い出力を得ることができる。
【００８９】
またセンサの特性を補正して、さらに高い倍率精度の画像を得る事が出来る。
【００９０】
また外乱による画像位置、倍率に過大な補正、無用な補正をかける事が防止できる。
【００９１】
また一連の画像出力の最初の１枚の画像位置、倍率のずれ量が大きくなるのを防止できる。
【００９２】
また特に転写紙の紙種が代わったときに起きやすい紙遅れなどにより、一連の画像出力の最初の１枚の画像位置のずれ量が大きくなるのを防止できる。
【００９３】
また不要、不良な画像出力の転写紙が紛れ込むことを防止出来る。
【００９４】
また転写紙の厚み方向の位置の不安定さにより、画像位置、倍率検出精度が低下することを防止できる。
【００９５】
また通常用いられる白い転写紙に対して、高い転写紙先後端検出精度が得られる。
【００９６】
また適切な検知位置を選ぶ事により、高い画像位置、倍率精度が得られる。
【００９７】
またセンサの移動機構無しにして、適切な検知位置を選ぶ事が出来る。
【００９８】
本実施の形態では、ベルト定着式の定着装置を例として説明したが、定着装置はローラ定着器でも有効なことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置の構成図。
【図２】本発明に係る定着装置の断面図。
【図３】定着装置の排紙部の正面図及び側面図。
【図４】転写紙上に形成された画像パターン、及び該画像パターンに対応する画像パターン検知センサの出力例を示す図。
【図５】表裏倍率・位置合わせ時の全体フローを示す図。
【図６】詳細アルゴリズムフローを示す図。
【符号の説明】
【０１００】
１１  データ処理部
３０  定着装置
３１  定着ベルト
３２  支持加圧ローラ
３３  支持加熱ローラ
３４，３８  加熱源
３７  外部加圧ローラ
３９  排紙ローラ対
３９Ａ  上ローラ
３９Ｂ  下ローラ
Ａ  画像形成装置
Ｎａ  定着ニップ部
Ｎｂ  補助ニップ部
ＰＳ  センサ
Ｓ  転写紙
ｐ  画像パターン
【図１】
2005301240.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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