JP5181881B2 - 両面印刷装置 - Google Patents

Description

本発明は、両面印刷装置におけるウェブ蛇行補正制御機構に関するものである。

長尺に連続した帯状の用紙に代表されるウェブの両面に画像を形成する印刷システムとして、２台の印刷装置を直列に配置し、前段の印刷装置（以下、第１印刷装置という）にてウェブの第１の面（表面）に印刷を行ない、この第１印刷装置から排出されたウェブを反転装置にて表裏反転させた後、ウェブを後段の印刷装置（以下、第２印刷装置という）へ送り込み、その第２印刷装置で第２の面（裏面）に印刷を行うようにした印刷システムが提案され、実用化されている。このような印刷システムにおいて、第１印刷装置、第２印刷装置に関係なく、ウェブが蛇行した方向とは逆の方向へ蛇行補正制御を実施している。

はじめに、両面印刷システムに係わる電子写真式印刷装置の一例について、図１を用いて説明する。Ｗはウェブであり、通常は紙が用いられる。ウェブＷは給紙装置（図示せず）から印刷装置Ｐの内部に送り込まれ、ガイドローラ１に案内されてウェブバッファ機構２に搬送される。ウェブバッファ機構２は、搬送されたウェブＷを一時的に蓄える蓄積部２ａと、ウェブＷの弛み量（バッファ量）を検出する複数の光学センサ２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇと、ウェブ搬送方向の上流部に設けられた１対のローラ２ｂ，２ｃとを備えている。ローラ２ｃには、ローラ２ｂへの圧接力を調整するための調整機構が装備されている。本実施例においては、ローラ２ｃの一端から突出した軸２ｈに錘２ｉを摺動可能に設け、この錘２ｉの位置を変えることにより梃の原理でローラ２ｃの２ｂに対する圧接力を調節している。このウェブバッファ機構２自体は、本発明と直接関係ないので説明は省略するが、例えば特許文献１に記載されている。

ガイド部材３を通過したウェブＷは、次の異物除去機構４に送り込まれる。異物除去機構４には、固定して設けられたシャフト４ａ，４ｂと４ｃ，４ｄが設けられている。シャフト４ａと４ｂは予め設定された極めて狭い間隔をなして設けられ、異物の侵入を阻止する役目を有する。ウェブＷはさらに張力付与機構５に搬送される。この張力付与機構５はドラム５ａと、このドラム５ａに圧接して設けられたローラ５ｂとウェブ搬送上において移動可能に支持されたドラム５ｃとから構成されている。ドラム５ｃは、回動可能に支持されたアーム５ｄの自由端に固定されており、バネ５ｅによってウェブＷの面に押し付けられている。上記張力付与機構５を設けることによってウェブＷの張力が一定に保たれる。

さらにウェブＷは、ガイドシャフト６、ガイド板７を経て、搬送ローラ８，９によって印写部１０へ送り込まれる。印写部１０としてこの実施例では電子写真記録方式による印写装置が用いられているが、本発明はこの記録装置に限定されるものではない。

像担持体として例示される感光体ドラム１０１が回転を開始すると、コロナ帯電器１０２に高電圧が印加され、感光体ドラム１０１表面は均一に例えば正電荷が帯電される。半導体レーザや発光ダイオードなどで構成された光源１０３から出力された光は、感光体ドラム１０１上を像露光し、感光体ドラム１０１上に静電潜像を形成する。この静電潜像を保持した感光体ドラム領域が現像装置１０４と対向した位置に到達すると、静電潜像に現像剤が供給され、感光体ドラム１０１上にトナー像が形成される。感光ドラム１０１上に形成されたトナー像は、ウェブＷの背面側にトナー像と逆特性の電荷を付与する転写器１０５の作用によってウェブＷ上に吸引される。感光体ドラム１０１の転写位置を通過した領域は、清掃装置１０６で清掃され、次の印刷動作に備えられる。

上記のようにして印写部１０からトナー像が転写されたウェブＷは、搬送ベルト１１によって後段へと搬送されていく。搬送ローラ８は駆動源を持つ駆動ローラとして設けられており後述されるモータによって駆動される。搬送ローラ９はバネ９ａの弾性力によってウェブＷを介して搬送ローラ８に圧接された従動ローラとして設けられている。また、搬送ベルト１１は、駆動ローラ１１ａと従動ローラ１１ｂに掛け渡して支持されるとともに、吸引装置（図示せず）を備えた構成となっており、ウェブＷの背面を搬送ベルト１１上に吸着させた状態で搬送するように構成されている。

搬送ベルト１１から送り出されたウェブＷは、バッファプレート１２を経て定着装置１３へ搬送される。定着装置１３へ到達したウェブＷは、プレヒータ１３ａで予熱された後、加熱ローラ１３ｂと加圧ローラ１３ｃからなる一対の定着ローラによって形成されるニップ部によって加熱加圧されながら狭持搬送され、トナー像がウェブＷに溶融定着される。加熱ローラ１３ｂと加圧ローラ１３ｃによって送り出されてきたウェブＷは、送出しローラ１４を経て破線で示すように印刷装置Ｐの外へと排出され、２台目の印刷装置（図示せず）に向けて搬送される。折り目のあるウェブＷを使用する場合は、畳みスウィングフィン１５の振り子動作によって交互に折り分けられ、印刷装置Ｐ内で折りたたまれて積み重ねる使い方も一般的である。

符号１３ｅはエアー吸引によりウェブＷとプレヒータ１３ａとの密着性を保たせたり、非印刷時にウェブＷの位置がずれないようにウェブＷの位置を規制するサクション機構である。エアー吸引をする幅が使用するウェブＷの幅より広い場合、吸引孔からエアーがもれて吸引力が低下しウェブＷとプレヒータ１３ａの密着性が低下して、その結果ウェブ予熱効果および定着性能が低下する。またエアー吸引をする幅が使用するウェブＷの幅より狭い場合、ウェブＷにかかる負荷のバランスが幅方向で崩れ、ウェブの走行安定性が低下する。従って、サクション機構１３ｅのエアー吸引幅は、使用するウェブＷの幅に応じて可変できる構成となっている。

前記搬送ローラ８および９、搬送ベルト１１でウェブを搬送することで、送り孔有無に関わらすウェブ搬送が可能であるが、送り孔のあるウェブＷを搬送する手段として、ピンに送り孔を勘合させて搬送するトラクタ１７を用いるのが一般的である。ウェブをプリンタのフロント基準に搬送する場合、フロント側のトラクタは幅方向に固定であり、リア側のトラクタのみを使用するウェブの幅に合わせて移動する。従来技術ではリア側のトラクタ１７にマグネットを取付け、対向する位置にホールセンサを一定間隔（例えば０．５インチ間隔）に複数個並べたトラクタ位置検出センサ１８を設け、トラクタ間の幅を検出し、これが概略のウェブ幅と一致するため、この検出情報に基づき前記サクション機構１３ｅのエアー吸引幅を決定する。送り孔の無いウェブを使用する場合もウェブの蛇行を規制する端部ガイドとして前記トラクタ１７を使用するため、トラクタ位置の検出情報に基づき前記サクション機構１３ｅのエアー吸引幅を変えている。

符号１３ｄはウェブＷの蛇行を検出するセンサ（以下スキューセンサという）で、印刷中はスキューセンサ１３ｄ下のウェブＷを走行させたい位置に対して、ウェブＷが実際に通過している位置およびウェブＷの蛇行方向とその蛇行速度を検出し、加熱ローラ１３ｂと加圧ローラ１３ｃの加圧力をウェブ幅方向（ウェブ搬送方向の右端と左端）で差をつけることで、ウェブ蛇行補正が実施される。

つぎに両面印刷システムの全体構成の一例について、図２を用いて説明する。両面印刷システムは前記電子写真式印刷装置の構成を有する２台の印刷装置Ｐ１，Ｐ２と、両印刷装置に接続された制御装置１６とから構成される。そして第１の印刷装置Ｐ１から送出されてきたウェブＷの表裏は、反転装置Ｔによって反転され、その後、第２の印刷装置Ｐ２に送り込まれて、ウェブＷの第２の面にも画像が形成される。

特開２００２−１８７６６０号公報 特開２００４−２３８１６５号公報

図１に示すように、この種のウェブを扱う印刷装置には、ウェブ搬送パス上に、ウェブＷに画像を定着させるためのプレヒータ１３ａが備えられているのが一般的である。

図２に示すように、このような印刷装置を用いた印刷システムにおいて、ウェブＷを第１の印刷装置Ｐ１と第２の印刷装置Ｐ２に通したまま停止させていた場合、ウェブＷは図３に示すように、時間が経過するにしたがってプレヒータ１３ａ上で停止している部分のウェブＷだけが加熱され続けることにより水分が蒸発し、部分的に大きく縮んだ状態になる。図２に示すように、第１の印刷装置Ｐ１から排出された大きく縮んだ部分を持つウェブＷは、反転装置Ｔにて表裏が反転され第２の印刷装置Ｐ２へ送り込まれる。

図４に示すように、このような大きく幅方向に縮んだウェブＷが第２の印刷装置Ｐ２のスキューセンサ１３ｄ下を通過した場合、第２の印刷装置Ｐ２はウェブＷが急激に左側に蛇行したと判断し、加熱ローラ１３ｂと加圧ローラ１３ｃの右側の加圧力を高めることで、ウェブＷを右側（Ｄ１の矢印の方向）に戻そうとする。しかし、図５に示すように、元々蛇行したわけではなく大きく縮んだウェブが通過しただけの為、第１の印刷装置Ｐ１のプレヒータ１３ａによって大きく縮んだウェブＷがＤ２の方向に通過した後は、元の幅のウェブが通過し始めるため、ウェブＷは逆に大きく右側を通過してしまい、結果的に大きく蛇行させてしまうという問題点がある。

上記の課題を解決するため、（第２の印刷装置Ｐ２が停止している時間）＝（第１の印刷装置Ｐ１のプレヒータ１３ａ上でウェブＷが停止している時間）と考え、停止時間からウェブＷの幅方向の縮みを予測し、幅方向に大きく縮んだウェブＷが第２の印刷装置Ｐ２のスキューセンサ１３ｄ下を通過する期間、蛇行状態の監視なしで搬送することにより、第１の印刷装置Ｐ１のプレヒータ１３ａ上で停止して幅方向に大きく縮んだウェブＷを、第２の印刷装置Ｐ２上で蛇行することなく印刷を行う方法が特許文献２で紹介されているが、印刷停止時間に依存するため、素材などにより短時間でも幅方向に大きく縮みが発生するようなウェブや、間歇印刷（第１の印刷装置Ｐ１から第２の印刷装置Ｐ２との間にあるウェブの頁数よりも少ない頁数を印刷して停止する動作を繰返すことでウェブの縮んだ部分が複数存在する場合）には対応できていない。

本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、第１の印刷装置の予備加熱プレート上で停止して幅方向に大きく縮んだウェブを第２の印刷装置上で蛇行させることなく印刷を行い、印刷開始から正確に画像を印刷することが可能な両面印刷装置を提供することにある。

前記目的を達成するため本発明の第１の手段は、ウェブの第１の面に画像を形成する第１印刷装置と、その第１印刷装置の後段に設けられた前記ウェブの第２の面に画像を形成する第２印刷装置とを有し、前記第１印刷装置と前記第２印刷装置は、前記ウェブに画像を定着させるための予備加熱プレートと、前記ウェブの蛇行を検出するウェブ蛇行検出センサと、前記ウェブの蛇行を補正するウェブ蛇行補正手段を有する両面印刷装置において、前記第２印刷装置は、ウェブ搬送パス上の前記ウェブ蛇行検出センサの上流にウェブ幅方向の寸法を検出するウェブ幅センサを有し、前記ウェブ幅センサの検出情報およびウェブ蛇行センサの検出情報に基づいてウェブの蛇行量を解析し、前記ウェブ蛇行補正手段で蛇行補正を実施することを特徴とするものである。

本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記第１印刷装置の予備加熱プレート上で停止していたウェブが、前記第２印刷装置のウェブ搬送パス上に設けられた前記ウェブ幅センサを通過した後は、前記ウェブ幅センサを用いずに、ウェブ蛇行センサの検出情報に基づいてウェブの蛇行量を解析し、蛇行補正を実施することを特徴とするものである。

本発明の第３の手段は前記第１または第２の手段において、前記第１印刷装置の予備加熱プレート上で停止していたウェブが、前記第２印刷装置のウェブ搬送パス上に設けられた前記ウェブ幅センサを通過する前は、前記ウェブ幅センサを用いずに、ウェブ蛇行センサの検出情報に基づいてウェブの蛇行量を解析し、蛇行補正を実施することを特徴とするものである。

本発明の第４の手段は前記第１ないし第３の手段において、エアー吸引により前記ウェブを前記予備加熱プレートに密着するサクション機構を設け、前記ウェブ幅センサの検出情報に基づいて前記サクション機構のエアー吸引幅を可変することを特徴とするものである。

本発明によれば、第１の印刷装置の予備加熱プレート上で停止して幅方向に大きく縮んだウェブを第２の印刷装置上で蛇行させることなく印刷を行い、印刷開始から正確に画像を印刷することが可能な両面印刷装置を提供することが出来る。

本発明は前述のように、前記ウェブ蛇行検出センサおよびウェブ幅検出センサの検出情報に基づいて、ウェブ蛇行補正を実施することにより、第１印刷装置の予備加熱プレートで停止して、横方向に大きく縮んだウェブを第２印刷装置上で蛇行させることなく印刷を行い、印刷開始から正確に画像を印刷することが可能な両面印刷装置を提供できる。

本発明による、第１の印刷装置Ｐ１のプレヒータ１３ａ上で停止して、幅方向に大きく縮んだ部分Ｙを第２印刷装置Ｐ２で蛇行させることなく印刷するウェブ蛇行補正制御方式について、図６、図７を用いて説明する。従来技術と同様な部分がほとんどであるため、本発明による変更点のみ説明する。

印刷装置Ｐのウェブ搬送パス上のスキューセンサ１３ｄ上流にウェブ幅検出センサ２０を設ける。これは例えばイメージセンサのようなものであり、通過するウェブの幅を直接検出する。直接ウェブの幅を検出するため、上記のように幅方向に大きく縮んだ部分Ｙが通過する際に、それ以前の検出情報（縮む前のウェブ幅検出情報）との比較によりウェブの縮み量Ａを算出できる。またウェブ幅検出センサ２０部分を通過したウェブがスキューセンサ１３ｄ下を通過するまでの時間ｔは、両センサ間のパス長Ｌをプロセス速度Ｖで除することにより算出できる。

ｔ＝Ｌ÷Ｖ
従ってウェブ幅検出センサ２０でウェブが幅方向に大きく縮んだ部分Ｙが通過した後ｔ時間経過後には、前記で算出したウェブの縮み量Ａの半分がスキューセンサ１３ｄにより検出されることがわかる。ここで縮み量Ａはウェブ幅方向でほぼ均等に縮むため、ウェブＷの片側で検出しているスキューセンサ１３ｄには、縮み量Ａ全体の半分が検出される。以上より当該部分のウェブＷの実際の蛇行量Ｂ（ウェブ幅方向中心線の蛇行量）は、スキューセンサ１３ｄの検出情報である蛇行量Ｃから縮み量Ａの半分を減じた値である。

Ｂ＝Ｃ−Ａ／２
このように、ウェブが幅方向に大きく縮んだ部分Ｙが通過した場合でも実際の蛇行量を算出できるため、その情報に基づきウェブ蛇行補正制御が可能となり、ウェブを蛇行させることなく印刷を行い、印刷開始から正確に画像を印刷することが可能な両面印刷装置を提供出来る。

また、第１の印刷装置Ｐ１のプレヒータ１３ａから第２の印刷装置Ｐ２のウェブ幅検出センサ２０までのパス長Ｌ１は、両印刷装置にウェブＷを装填した際に予めわかるため、第１の印刷装置Ｐ１のプレヒータ１３ａ上で停止して、幅方向に大きく縮んだ部分Ｙが第２の印刷装置Ｐ２のウェブ幅検出センサ２０を通過するまでの時間ｔ１を下記のように算出できる。

ｔ１＝Ｌ１÷Ｖ
同様に幅方向に大きく縮んだ部分Ｙの長さがＬ２の場合、第２の印刷装置Ｐ２のウェブ幅検出センサ２０を通過し終わるまでの時間ｔ２も算出できる。

ｔ２＝（Ｌ１＋Ｌ２）÷Ｖ
従って、ウェブ蛇行補正制御に前記ウェブ幅検出センサ２０の検出情報を使用する期間を、印刷開始からｔ１経過後からｔ２経過後までと限定することが可能である。それ以外の期間は従来のスキューセンサ１３ｄの検出情報のみに基づき蛇行補正制御を行えばよく、ウェブ幅検出センサ２０をｏｆｆしておくことができる。このようにすることで、ウェブ幅検出センサ２０の実使用時間を短縮することができ、印刷装置の実印刷量に対してウェブ幅検出センサ２０の寿命を延長することが可能となり、信頼性の高い印刷装置を提供可能となる。

またウェブ幅検出センサ２０は、印刷装置Ｐのウェブ搬送パス上のスキューセンサ１３ｄ上流に配置すればよく、新規に追加すれば上記効果を発揮できることは言うまでもないが、従来技術のトラクタ位置検出センサ１８に置き換えることも可能である。従来技術でトラクタ位置検出センサ１８で検出した概略のウェブ幅情報に基づいて、サクション機構１３ｅのエアー吸引幅を可変しているが、ウェブ幅検出センサ２０で検出した直接のウェブ幅に基づいてサクション機構のエアー吸引幅を可変としても同様である。

その他、加熱ローラ１３ｂ内部のヒータランプ制御方法や、加熱ローラ１３ｂに塗布するオイルの吐出量の制御方法など、従来トラクタ位置検出センサ１８で検出した概略のウェブ幅情報に基づいて制御していた項目も、ウェブ幅検出センサ２０で検出した直接のウェブ幅に基づいて制御することが可能なのは言うまでもない。このようにトラクタ位置検出センサ１８をウェブ幅検出センサ２０に置き換えることで、新規にウェブ幅検出センサ２０を追加するよりも安価に、ウェブが幅方向に大きく縮んだ部分Ｙが通過した場合でもウェブを蛇行させることなく印刷を行い、印刷開始から正確に画像を印刷することが可能な両面印刷装置を提供出来る。

ウェブの第１の面に画像を形成する第１印刷装置と、第１印刷装置の後段に設けられた前記ウェブの第２の面に画像を形成する第２印刷装置とを有し、前記第１印刷装置と前記第２印刷装置は、前記ウェブの画像を定着させる予備加熱プレートと、前記ウェブの蛇行を検出するスキューセンサと、前記ウェブの蛇行を補正する手段とを有した２台の印刷装置が直列に配置された印刷システム。

両面印刷システムに係わる電子写真式印刷装置の概略構成図である。 両面印刷システムの概略構成図である。 ウェブの縮みとプレヒータの関係を示す説明図である。 スキューセンサ下を縮んだウェブが通過開始した時を示す説明図である。 スキューセンサ下を縮んだウェブの後の縮んでいないウェブが通過した時を示す説明図である。 本発明の実施例においてウェブ幅検出センサ部を縮んだウェブが通過した時を示す説明図である。 本発明の実施例においてスキューセンサ下を縮んだウェブが通過した時を示す説明図である。

符号の説明

１はガイドローラ、２はウェブバッファ機構、２ａはウェブを一時的に蓄える蓄積部、２ｂ，２ｃは搬送ローラ、２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇは光学センサ、３はガイド部材、４は異物除去機構、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄはシャフト、５は張力付与機構、５ａはドラム、５ｂはローラ、５ｃは移動可能に支持されたドラム、５ｄは回動可能に支持されたアーム、６はガイドシャフト、７はガイド板、８，９は搬送ローラ、１０は印写部、１０１は感光体ドラム、１０２はコロナ帯電器、１０３は光源、１０４は現像装置、１０５は転写器、１０６は清掃装置、１１は搬送ベルト、１１ａは駆動ローラ、１１ｂは従動ローラ、１２はバッファプレート、１３は定着装置、１３ａはプレヒータ、１３ｂは加熱ローラ、１３ｃは加圧ローラ、１３ｄはスキューセンサ、１３ｅはサクション機構、１４は送出しローラ、１５は畳みスウィングフィン、１６は制御装置、１７はトラクタ、１８はトラクタ位置検出センサ、２０はウェブ幅検出センサ、Ｗはウェブ、Ｐ１は第１の印刷装置、Ｐ２は第２の印刷装置、Ｄ１はウェブ蛇行補正方向、Ｄ２はウェブ搬送方向、ａ０はウェブの幅、ａ１は縮んだ部分のウェブの幅、Ａはウェブの縮み量、Ｂはウェブの実際の蛇行量、Ｃはスキューセンサの検出する（見かけの）蛇行量である。

Claims (4)

1. ウェブの第１の面に画像を形成する第１印刷装置と、その第１印刷装置の後段に設けられた前記ウェブの第２の面に画像を形成する第２印刷装置とを有し、前記第１印刷装置と前記第２印刷装置は、前記ウェブに画像を定着させるための予備加熱プレートと、前記ウェブの蛇行を検出するウェブ蛇行検出センサと、前記ウェブの蛇行を補正するウェブ蛇行補正手段を有する両面印刷装置において、
   前記第２印刷装置は、ウェブ搬送パス上の前記ウェブ蛇行検出センサの上流にウェブ幅方向の寸法を検出するウェブ幅センサを有し、前記ウェブ幅センサの検出情報およびウェブ蛇行センサの検出情報に基づいてウェブの蛇行量を解析し、前記ウェブ蛇行補正手段で蛇行補正を実施することを特徴とする両面印刷装置。
2. 請求項１記載の両面印刷装置において、前記第１印刷装置の予備加熱プレート上で停止していたウェブが、前記第２印刷装置のウェブ搬送パス上に設けられた前記ウェブ幅センサを通過した後は、前記ウェブ幅センサを用いずに、ウェブ蛇行センサの検出情報に基づいてウェブの蛇行量を解析し、蛇行補正を実施することを特徴とする両面印刷装置。
3. 請求項１または２記載の両面印刷装置において、前記第１印刷装置の予備加熱プレート上で停止していたウェブが、前記第２印刷装置のウェブ搬送パス上に設けられた前記ウェブ幅センサを通過する前は、前記ウェブ幅センサを用いずに、ウェブ蛇行センサの検出情報に基づいてウェブの蛇行量を解析し、蛇行補正を実施することを特徴とする両面印刷装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項記載の両面印刷装置において、エアー吸引により前記ウェブを前記予備加熱プレートに密着するサクション機構を設け、前記ウェブ幅センサの検出情報に基づいて前記サクション機構のエアー吸引幅を可変することを特徴とする両面印刷装置。

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