JP2006126510A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着を行う画像形成装置において両面印刷の２面目の印刷時の用紙先端のカールの影響を防止し、ひいては画像不良を防止する。
【解決手段】両面印刷が可能な画像形成装置は、第１のモータにより回転駆動される転写ローラ１３から送出される未定着画像を形成した用紙を、第２のモータにより駆動される加圧ローラ１５で受けて定着装置内へ取り込む機構を有する。両面印刷を行う場合、２面目の搬送時に第２のローラ１５が第１のローラ１３から用紙を受け取る際、所定の時間、第２のモータによる用紙搬送速度を１面目の用紙搬送速度よりも速くする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関し、特に、両面印刷を実行することが出来る電子写真方式を用いた画像形成装置に関する。

従来、このような画像形成装置における用紙搬送の方法としては、用紙の斜行を防止するためにレジストローラのニップ部に対して用紙を突き当てることで、シートにたわみを生じさせて用紙搬送する方法がある（特許文献１参照）。これに関連して、用紙の引き込み手段、用紙搬送手段、感光体によるプロセス手段（画像形成転写手段）および定着手段においても、それぞれの駆動モータにより用紙を挟み込むように配置された２つのローラ間にニップ部が形成され、それぞれのモータの回転数の違いにより用紙がニップ位置でたわみを帯びるように用紙を搬送する方法も知られている。すなわち、搬送する用紙のたわみは、用紙のトレイからのフィード手段や用紙搬送モータによる用紙搬送手段、プロセス手段、定着手段というように、処理が下流に向かうに従ってモータの回転速度を遅くすることで、用紙搬送路上のそれぞれのローラのニップ位置で用紙のたわみを形成することができる。

ところで、用紙の表裏両面に印刷を行う両面印刷においては、まず、１面目に印刷を行った後、２面目に印刷を行う。その１面目の印刷では用紙に画像が定着されている訳ではないので用紙のたわみ量は予想の範囲内で発生させることが出来る。しかし、両面印刷時の２面目においては、１面目の用紙に画像を定着させたことによって用紙の先端にカールが発生してしまい、１面目と２面目のたわみ量を均一にすることが出来ていなかった。

また、排出する用紙のカール除去を行う方法としては、特許文献２などにローラの圧力による除去などの方法が開示されている。しかし、そのような方法は機外に排出する用紙に対して行われるものであり、印刷経路へ帰還される両面印刷時の２面目の用紙に対して適用されるものではない。
特開平６−３３６３５３号公報 特開平７−２３７８０４号公報

従来の技術では、両面印刷時の裏面印刷時において、１面目の用紙への画像の定着を行った際の用紙先端部分に発生する用紙のカールを除去することは出来ておらず、そのままの状態で２面目の画像を転写し、定着ニップ部に対しての用紙突き当てによる用紙のたわみを作成すると、そのたわみ量が用紙先端のカール量と合わさったことにより、規定以上のたわみ量となる場合がある。その結果、用紙上の未定着画像が用紙搬送路とこすれることで画像不良が発生することがあった。

本発明はこのような背景においてなされたものであり、その目的は、定着を行う画像形成装置において両面印刷の２面目の印刷時の用紙先端のカールの影響を防止し、ひいては画像不良を防止することにある。

本発明による用紙搬送制御方法は、未定着画像を形成した用紙を定着装置内へ搬送して用紙の１面目の定着を行った後に２面目の印刷を行うことにより両面印刷を行う画像形成装置における用紙搬送制御方法であって、両面印刷を行う場合、２面目の搬送時に所定の時間、前記定着装置による用紙搬送速度を１面目の用紙搬送速度よりも速くすることを特徴とする。

２面目の画像を用紙に転写した後、未定着の画像を載せた用紙が定着装置内に送り込まれる際、用紙搬送速度を１面目の用紙搬送速度よりも速くすることにより、定着装置側から用紙を引っ張る方向で用紙を搬送することで、２面目の定着に際して１面目に定着画像を有する用紙のたわみ量が１面目の定着の際より多くなることを防止する。これにより、たわみ量増加に起因して発生する未定着画像の搬送路への擦れを防ぐ。その結果、画像不良の発生が防止される。

前記定着装置による用紙搬送速度は１面目の用紙搬送速度よりも速くした後、前記所定の時間が経過したとき、元の速度に戻す。これにより、次の搬送用紙に悪影響を及ぼすことが無くなる。

用紙先端カール量を変化させる要因として、設置環境（温度や湿度）、記録媒体上に形成される画像の濃度、画像の面積、記録媒体の材質、記録媒体のサイズ、走行枚数（１ジョブあたり）、定着器の温度変化、および累積した連続走行枚数などが考えられる。そこで、予め定めた条件に応じて前記用紙搬送速度の増加量を変化させるようにしてもよい。あるいは、予め定めた条件に応じて前記所定の時間を変化させるようにしてもよい。これにより、用紙先端カール量に応じたたわみ量の補正が可能となる。

本発明による画像形成装置は、用紙を搬送するための用紙搬送手段と、用紙に未定着画像を形成転写する画像形成転写手段と、用紙に画像を定着させる定着手段と、用紙の１面目の定着を行った後に２面目の印刷を行うことにより両面印刷を行う両面印刷手段と、両面印刷を行う場合、２面目の搬送時に所定の時間、前記定着手段による用紙搬送速度を１面目の用紙搬送速度よりも速くする制御手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の一実施の形態においては、前記用紙搬送手段および前記画像形成転写手段を駆動するための第１のモータと、前記定着手段を駆動する第２のモータとを備え、前記制御手段は前記第２のモータの制御により前記用紙搬送速度の制御を行う。

本発明によれば、両面印刷を行う場合、２面目の搬送時に所定の時間、定着装置による用紙搬送速度を１面目の用紙搬送速度よりも速くすることにより、１面目のみ画像が定着された用紙のたわみ過ぎを防止し、用紙上の未定着画像が用紙搬送路にこすれて画像不良が発生することを防ぐことが出来る。

また、予め定めた条件に応じて１面目を定着装置に通紙した結果発生した用紙先端のカール量を考慮した用紙搬送を行うことにより、状況に応じて用紙のたわみ過ぎを防ぐことができる。

両面印刷時の２面目の用紙搬送速度を１面目よりも速く設定することは、用紙の排出速度を速くすることとなり、それはその次に用紙をフィードするタイミングを早めることに繋がり、結果として両面印刷設定時のプリント全体で見れば、両面印刷の生産性を向上させることが可能になる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１に、本実施の形態における両面印刷装置を備えた画像形成装置で両面印刷を行う際の用紙搬送の概略の搬送経路を示す。また、図２に、この画像形成装置における複数の駆動モータ（Ａ，Ｂ，Ｃ）の影響（分担）の範囲を示す。モータＡは各用紙トレイにセットされた用紙のフィードと、レジストローラ１２の駆動や画像形成転写プロセスを行う感光ドラム１４や転写ローラ１３、そして現像ローラ１８などの駆動を行う。定着用モータＢは本来メインモータであるモータＡと同一でも良いが、本発明を実施するには別に分ける必要がある。両面搬送用モータＣは両面の用紙搬送用で倍速と等速の速度変更が出来る構成となっている。反転有りの用紙搬送モータとしてモータＡは、両面搬送路へ用紙を送る時には反転するが、片面印刷時は正転する。

図３は、本発明の実施形態に係わる定着装置のモータ（モータＢ）の速度を変更するための回路構成を示した回路の概略図である。モータＢはその接続機器のＤＣコントローラ７１によって制御されているステッピングモータである。モータのＯＮ／ＯＦＦ制御は、接続機器のＤＣコントローラ７１によりモータドライバ７２内のモータ回転制御回路７４を介して、シリアル信号によってＦＥＥＤ＿Ｍ＿Ａ、ＦＥＥＤ＿Ｍ＿Ａ＊、ＦＥＥＤ＿Ｍ＿Ｂ、ＦＥＥＤ＿Ｍ＿Ｂ＊の出力を制御するとともに、モータ駆動電流切り替え回路７３によりモータ駆動電流の切替を行うことにより、モータＢのＯＮ／ＯＦＦおよび回転速度が切り替わる。

さて、図１を参照し、両面印刷時の用紙の搬送経路およびその際の搬送動作について説明する。

この画像形成装置は内部にマルチトレイ４０と本体カセット４１とを備え、それぞれにマルチ給紙ローラ１０とカセット給紙ローラ１１が存在する。これらの給紙ローラにより搬送された用紙はレジストセンサ３０で検知された後、レジストローラ１２のニップ位置に用紙先端を突き当てて用紙がたわむようにループを作り、その後レジストローラ１２で搬送することにより用紙の斜行を補正する。

レジストローラ１２より送り出された用紙に対して、感光ドラム１４に形成されたトナー像が転写ローラ１３との電位差により転写される。この用紙は次の定着装置へ向かって送り出されて行く。

定着装置において、両面印刷時の１面目においては、加圧ローラ１５のニップ位置ではレジストローラ１２の位置で行った用紙のたわみを付ける動作と同様に、転写ローラ１３と感光ドラム１４を駆動するモータＡの速度よりも定着装置を駆動するモータＢの速度を遅くすることにより、加圧ローラ１５で用紙を送り出す動作を転写ローラ１３と感光ドラム１４から用紙を送り出す速度よりも遅くする。これにより搬送路上で用紙にたわみを帯びるようにする。

加圧ローラ１５より送り出された用紙は、両面印刷指示されている場合には、排紙センサ３１を用紙先端が通過し、排紙ローラ１６から排紙ローラ１７によって排出方向に送り出される。その後、排紙センサ３１で用紙後端を検知後所定期間を経過の後、用紙後端が反転ポイント５０付近に達した辺りで、排紙ローラ１７の反転モータ駆動により用紙を両面搬送路５５へ誘導する。

排紙ローラ１７の反転動作により両面搬送路５５上の両面搬送ローラ２０を通過した用紙の先端を両面搬送センサ３２で検知後、所定時間経過を待ってから排紙ローラ１７の反転モータ駆動を停止させる。その用紙の後端を両面搬送センサ３２で検知後、所定時間経過後に両面搬送ローラ２０の駆動を停止する。

その後、用紙は両面搬送ローラ２１と両面搬送ローラ２２を通過し、両面搬送センサ３３で用紙の先端を検知してから所定時間が経過後に、用紙先端が待機位置５１に達した辺りで、両面搬送モータＣを停止する。その後、所定の時点で両面搬送ローラ２３により用紙の送り出しを行うことで両面印刷時の２面目の印刷を行う。

両面印刷時の２面目の印刷では、両面搬送モータＣの駆動により用紙の送り出しを行い、レジストセンサ３０で用紙先端を検知した後、所定時間が経過したときに両面搬送モータＣを停止させる。

両面印刷時の２面目も１面目と同様に、レジストローラ１２のニップ位置で用紙がたわむようにループを作り、用紙の斜行を補正する。

転写動作は両面印刷時の１面目と２面目で同様に行うので、１面目同様レジストローラ１２より送り出された用紙は、感光ドラム１４に形成されたトナー像を転写ローラ１３との電位差により用紙上に転写され、定着装置へ送り出される。

両面印刷時の２面目の動作は１面目とはここからが異なる。すなわち、レジストセンサ３０を用紙の先端が通過した後、所定時間が経過したとき、定着装置駆動モータＢの両面印刷２面目の回転速度をその１面目の回転速度よりも速く設定する。これは、用紙に対してそのたわみを引き延ばすように作用する。その結果、用紙が１面目の印字の際に定着装置を通過したことによる先端カール量の分だけ１面目の通紙の時よりたわみ量が多くなることで発生する未定着画像の搬送路とのこすれによる画像不良を防止することが出来る。

定着装置駆動モータＢの速度をどの程度速くするか、すなわち速度増加の条件は種々の要因によって変わりうる。この要因としては、例えば、設置環境（温度や湿度）、記録媒体上に形成される画像の濃度、画像の面積、記録媒体の材質、記録媒体のサイズ、走行枚数（１ジョブあたり）、定着器の温度変化、および累積した連続走行枚数等が考えられる。これらの要因に基づいて最適な速度の変更量を導き出すことが可能である。速度増加の条件についての具体例については後に詳述する。

なお、定着装置駆動モータＢの速度を増加させる際、定着装置駆動モータＢの速度の上限をプロセス駆動モータＡの速度とすることで、定着装置駆動モータＢによる用紙の引っ張り過ぎを防止することが可能である。

さらに、定着装置駆動モータＢについて両面印刷２面目の速度を１面目の速度よりも速く設定する期間は、その対象用紙だけに限定し、用紙先端部分のカールを考慮したモータ駆動として、先端部分の通過に対応する所定の設定時間を過ぎたあとは元の速度に戻す。これにより、次の搬送用紙に悪影響を及ぼすことも無くなる。

ここで、速度増加条件の具体例について説明する。以下に示す各表は、設置環境（温度／湿度）、画像の濃度、記録媒体の材質、記録媒体のサイズ、１ジョブあたりの走行枚数、等の各パラメータについて、パラメータの範囲や値（材質やサイズの個々の要素も便宜上”値”と呼ぶ）に対応する速度増加分を定めたものである。これらの表のデータを例えばデータテーブルとして保持しておくことにより、速度増加分を迅速に設定することができる。この速度増加分は、ステッピングモータの場合、例えば１秒あたりの増加ステップ数である。複数の表を用いる場合には、それぞれの表から得られた速度増加分を加算した結果を用いる。

表１は温度についての速度増加条件を示している。温度は図示しない温度センサにより検知される。通常、温度が高いほど、たわみが大きくなるので、そのたわみ増加分に応じて速度を増加させるようにしている。

表２は湿度についての速度増加条件を示している。湿度は図示しない湿度センサにより検知される。湿度が高いほど、たわみが大きくなるので、そのたわみ増加分に応じて速度を増加させるようにしている。

表３は画像の濃度についての速度増加条件を示している。濃度は、例えば、印刷対象の画像データの処理時に全画素に対するオン画素の比率を算出することにより求めることができる。通常、濃度が高いほど、たわみが大きくなるので、そのたわみ増加分に応じて速度を増加させるようにしている。

表４は記録媒体の材質についての速度増加条件を示している。通常、記録媒体の材質はホスト等でのユーザの設定情報から判断することができる。材質によって、例えば厚さが厚いほど、たわみが大きくなるので、そのたわみ増加分に応じて速度を増加させるようにしている。

表５は記録媒体のサイズについての速度増加条件を示している。通常、記録媒体のサイズはホスト等でのユーザの設定情報から判断することができる。各サイズのたわみ増加分に応じて速度を増加させるようにしている。

表６は１ジョブあたりの走行枚数についての速度増加条件を示している。走行枚数はホスト等でのユーザの設定情報から判断することができる。通常、走行枚数が増えるほどたわみは大きくなるので、そのわたみ増加分に応じて速度を増加させるようにしている。

上記各表から分かるように、パラメータの範囲や値によっては、１面目の印刷後もたわみの増加が無視できるほど小さい場合もあり、そのような場合の速度増加分は０とする。

図４は、定着装置駆動モータＢの速度について、両面印刷の２面目の速度を１面目の速度よりも速く設定する制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理の実行手順を表すプログラムはＲＯＭ（メモリ）内に格納され、ＤＣコントローラ７１内のＣＰＵがこれを解釈実行することにより、この処理が実現される。

図４の処理が起動されると、まず両面印刷か片面印刷かをチェックする（Ｓ１）。片面印刷であれば、この処理は終了する。両面印刷であった場合、次に印刷しようとしている面が１面目か２面目かをチェックする（Ｓ２）。１面目であれば、この処理を終了する。２面目であれば、先端カール対策計算処理を行う（Ｓ３）。これは、上述したような各表に基づきモータＢの速度増加分を求め、それらを加算する処理である。すなわち、速度変更量ΔＶは次式で求められる。

ΔＶ＝ｔｘ ＋ ｈｘ ＋ ｄｘ ＋ ｐｘ ＋ ｓｘ ＋ ｒｘ
ここに、ｔｘ、ｈｘ、ｄｘ、ｐｘ、ｓｘ、ｒｘはそれぞれ表１〜表６のいずれかの速度増加分である。但し、本発明は、必ずしも表１〜表６のすべてのパラメータについての速度増加分の使用を必須とするものではない。

加算結果としての速度変更量ΔＶが０であれば先端カール対策は必要ないと判断して（Ｓ４，Ｎｏ）、この処理を終了する。加算結果が０でなければ先端カール対策が必要と判断して（Ｓ４，Ｙｅｓ）、モータＢの速度を増加させる定着モータ速度変更処理を行う（Ｓ５）。すなわち、用紙の先端が加圧ローラのニップ部に到達する直前にモータＢの速度をΔＶだけ増加させる。これにより、用紙先端にカールが発生している場合でも、加圧ローラにより用紙を引っ張り方向に搬送することで、未定着画像が用紙搬送路に擦れて画像不良を起こす、ということがなくなる。この速度増加は前述したような所定の設定時間の経過後に（Ｓ６，Ｙｅｓ）、モータＢの回転速度を元の設定値に戻すことで一連の処理を終了する。所定の設定時間は用紙の余分なたるみをなくすに足る時間であり、用紙の搬送速度によって変わりうるが、例えば数十ｍ秒である。

なお、モータの回転数の上限を決めておくことで、モータの回転数が早過ぎることで用紙の引っ張り過ぎによる破損などを防ぐことが出来る。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、上記で言及した以外にも種々の変形、変更を行うことが可能である。

例えば、上記実施の形態では条件に応じて所定の時間２面目の用紙搬送速度の増加量を変えるようにしたが、増加量は一定として増加させる時間を条件により変えるようにしてもよい。この場合には上記各表の「速度増加分」は「速度を変更する時間」に変わる。

本発明の実施の形態に係わる用紙搬送経路の各要素を示す装置の断面図である。 本発明の実施の形態に係わる用紙搬送経路の各要素を駆動するモータの影響の範囲を示す装置の断面図である。 本発明の実施の形態に係わる定着装置のモータの速度を変更するための回路構成を示した回路の概略図である。 本発明の実施の形態に係わる定着装置のモータの速度を変更するための処理のフローチャートである。

符号の説明

１０ マルチ給紙ローラ １１ カセット給紙ローラ
１２ レジストローラ １３ 転写ローラ（第１のローラ）
１４ 感光ドラム １５ 加圧ローラ（第２のローラ）
１６ 排紙ローラ １７ 排紙ローラ
２０ 両面搬送ローラ ２１ 両面搬送ローラ
２２ 両面搬送ローラ ２３ 両面搬送ローラ
３０ レジストセンサ ３１ 排紙センサ
３２ 両面搬送センサ ３３ 両面搬送センサ
４０ マルチトレイ ４１ 本体カセット
５０ 反転ポイント ５１ 待機位置
７１ ＤＣコントローラ ７２ モータドライバ
７３ モータ駆動電流切り替え回路 ７４ モータ回転制御回路
Ａ 用紙搬送および転写プロセスモータ（第１のモータ）
Ｂ 定着装置駆動モータ（第２のモータ）
Ｃ 両面搬送モータ

Claims (11)

1. 未定着画像を形成した用紙を定着装置内へ搬送して用紙の１面目の定着を行った後に２面目の印刷を行うことにより両面印刷を行う画像形成装置における用紙搬送制御方法であって、
   両面印刷を行う場合、２面目の搬送時に所定の時間、前記定着装置による用紙搬送速度を１面目の用紙搬送速度よりも速くすることを特徴とする用紙搬送制御方法。
2. 前記制御手段は、前記定着装置による用紙搬送速度を１面目の用紙搬送速度よりも速くした後、前記所定の時間が経過したとき、元の速度に戻すことを特徴とする請求項１記載の用紙搬送制御方法。
3. 前記制御手段は、予め定めた条件に応じて前記用紙搬送速度の増加量を変化させることを特徴とする請求項１または２記載の用紙搬送制御方法。
4. 予め定めた条件に応じて前記所定の時間を変化させることを特徴とする請求項１または２記載の用紙搬送制御方法。
5. 用紙を搬送するための用紙搬送手段と、
   用紙に未定着画像を形成転写する画像形成転写手段と、
   用紙に画像を定着させる定着手段と、
   用紙の１面目の定着を行った後に２面目の印刷を行うことにより両面印刷を行う両面印刷手段と、
   両面印刷を行う場合、２面目の搬送時に所定の時間、前記定着手段による用紙搬送速度を１面目の用紙搬送速度よりも速くする制御手段と
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記定着手段による用紙搬送速度を１面目の用紙搬送速度よりも速くした後、前記所定の時間が経過したとき、元の速度に戻すことを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
7. 前記制御手段は、予め定めた条件に応じて前記用紙搬送速度の増加量を変化させることを特徴とする請求項５または６記載の画像形成装置。
8. 予め定めた条件に応じて前記所定の時間を変化させることを特徴とする請求項５または６記載の画像形成装置。
9. 前記予め定めた条件は、設置環境（温度や湿度）、記録媒体上に形成される画像の濃度、画像の面積、記録媒体の材質、記録媒体のサイズ、走行枚数（１ジョブあたり）、定着器の温度変化、および累積した連続走行枚数のうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項７または８記載の画像形成装置。
10. 前記制御手段は前記定着手段による用紙搬送速度の増加時の上限速度を設定することを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
11. 前記用紙搬送手段および前記画像形成転写手段を駆動するための第１のモータと、前記定着手段を駆動する第２のモータとを備え、前記制御手段は前記第２のモータの制御により前記用紙搬送速度の制御を行うことを特徴とする請求項５〜１０のいずれかに記載の画像形成装置。

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