JP2021071571A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
シートの第一面と第二面との両面に画像を形成する画像形成装置であって、
トナー画像を像担持体に形成する画像形成手段と、
シートを給送する給送手段と、
前記トナー画像を像担持体に形成するタイミングと前記シートを給送するタイミングとを制御する制御手段と、
前記シートを搬送する第一搬送路においてシートを検知する検知手段と、
前記シートにトナー画像を転写する転写手段と、
前記転写手段を清掃する清掃手段と、
前記像担持体により搬送されてきたトナー画像が前記転写手段に到着するタイミングと、前記シートが前記転写手段に到着するタイミングとが一致するように、前記シートの搬送を制御する制御ローラと、
前記転写手段によりシートに転写されたトナー画像を当該シートに定着させる定着手段と、
第一面にトナー画像が定着したシートの第二面にトナー画像を転写するために、当該シートを前記転写手段に向けて再び給送する再給送手段と、を有し、
前記制御手段は、
i番目のシートの第一面に転写されるトナー画像の形成を前記画像形成手段に開始させるための第一開始信号を前記画像形成手段に出力した後で、前記給送手段に前記i番目のシートの給送を開始させ、
前記第一開始信号を出力してから所定時間が経過すると、前記i番目のシートが前記検知手段によりすでに検知されているかどうかを判定し、
前記第一開始信号を出力してから所定時間が経過したときに、前記i番目のシートが前記検知手段によりすでに検知されている場合、前記再給送手段において待機しているi−1番目のシートの第二面に転写されるトナー画像の形成を前記画像形成手段に開始させるための第二開始信号を前記画像形成手段に出力し、
前記第一開始信号を出力してから所定時間が経過したときに、前記i番目のシートが前記検知手段によりまだ検知されていない場合、前記i番目のシートが前記検知手段により検知されるまで待ってから、前記第二開始信号を前記画像形成手段に出力する、
ことを特徴とする画像形成装置を提供する。
図1が示すように画像形成装置100はシートPの両面に画像を形成できる。図2は画像形成装置100の制御システムを示している。制御部200は、CPU201、ROM202、およびRAM203を有している。CPU201はROM202に記憶されている制御プログラムにしたがって画像形成とシートPの搬送とを制御する。CPU201は、搬送路における各シートの位置や画像の位置などをRAM203に保存して管理している。CPU201にはI/O210を介してシートセンサ2a、2b、フラッパ4a、およびモータM1〜M7が接続されている。CPU201にはその他のシートセンサやモータも接続されているが、本発明との関連性が小さいことから、これらは図示されていない。
n枚のシートPの両面に画像を形成し、先に形成された画像の面がフェイスダウンで排紙トレイ197に排出される場合のトナー画像の形成順序は、次の通りである。かっこ内の数字はトナー画像の形成順番(ページ番号)を示している。
(1)1枚目のシートP1の第一面に転写されるトナー画像I1f、
(2)2枚目のシートP2の第一面に転写されるトナー画像I2f、
(3)1枚目のシートP1の第二面に転写されるトナー画像I1b、
(4)3枚目のシートP3の第一面に転写されるトナー画像I3f、
(5)2枚目のシートP2の第二面に転写されるトナー画像I2b、
****
省略
****
(2n−2)n枚目のシートPnの第一面に転写されるトナー画像Inf、
(2n−1)n−1枚目のシートPn−1の第二面に転写されるトナー画像In−1b、
(2n)n枚目のシートPnの第二面に転写されるトナー画像Inb。
シートPとトナー画像Iに付与された数字はシートの番号を示す。トナー画像Iに付与されたfは表面(第一面)を示す。トナー画像Iに付与されたbは裏面(第二面)を示す。ここで、最初のトナー画像と最後のトナー画像を除くと、表面のトナー画像と裏面のトナー画像とが交互に形成される。高い生産性を達成するために、このような交互印刷が有効である。また、転写ベルト130上において先行するトナー画像の後端から後続のトナー画像の先端までの距離は作像間隔と呼ばれることがある。二次転写部140において先行するシートの後端から後続のシートの先端までの距離(搬送間隔)は紙間と呼ばれることがある。一般に、作像間隔と紙間をそれぞれ一定に維持することで高い生産性が達成される。
図3(A)は作像間隔が一定時間T0である理想的なケース0を示している。CPU201はプロセスユニット120が作像可能となると、TOP信号を画像形成部250に出力する。これにより、画像形成部250は、画像信号を露光器110に出力し、トナー画像の形成が開始される。TOP信号はトナー画像の形成を開始するための信号である。ただし、2番目以降のトナー画像についてのTOP信号の出力タイミングは、シートPの給送遅延が発生しているかどうかに応じてCPU201により調整されることがある。
図3(B)はシートP3の給送遅延が発生したことで、トナー画像I1bのTOP信号を遅延させたケースIを示している。図6はケースIにおけるトナー画像の位置とシートPの位置を示している。シートP1の第二面に対してトナー画像I1bが転写されようとしている。転写ベルト130上にはトナー画像I3bが存在する。トナー画像I2bはまだ形成されていない。このように、シートP3について発生した給送遅延の長さが比較的に短い場合、CPU201はトナー画像I2bの形成を遅延させてもよい。図3(B)が示すように、先行するトナー画像I3fと後続のトナー画像I2bの作像間隔はT1となる(T1>T0)。
シートP3の給送が所定時間Td2以内に成功しない場合、もはやトナー画像I3fをシートP3に転写することはできない。そこで、CPU201は、トナー画像I3fとトナー画像I2bとの作像間隔がT2を超える場合(図3(C))、プロセスユニット120によるトナー画像I2bの作像を開始する。図8が示すように、トナー画像I2bの作像と並行して、CPU201は、二次転写部140に付着しているトナー画像I3fを清掃する。具体的には、CPU201は、二次転写部140に清掃電圧を印可することで、トナー画像I3fを転写ベルト130に付着(再転写)させる。転写ベルト130により、トナー画像I3fはベルトクリーナー131に搬送され、ベルトクリーナー131がトナー画像I3fを回収する。CPU201は、次のページであるトナー画像I2bが二次転写部140に到着したときには清掃電圧から転写電圧への切り替えが完了しているようなタイミングで、CPU201は、清掃電圧を転写電圧に切り替える。この切り替えに要する時間を切り替え時間と呼ぶ場合、トナー画像I2bが二次転写部140に到着するタイミングから切り替え時間だけ前のタイミングに、CPU201は切り替えを実行する。
●遅延がない理想的なケース
図9はケース0(図4、図5)におけるシートの位置、給送タイミング、およびTOP信号との関係を説明する図である。時刻t10でCPU201はトナー画像I3fの形成を開始するためにTOP信号を出力する。時刻t11でCPU201はM1on信号を出力することでモータM1を起動し、モータM1によるシートP3の給送を開始する。時刻t10と時刻t11との間隔は、通常は、一定である。時刻t12でCPU201はシートセンサ2aがONしたことを検知する。シートP3の先端が位置SP1に到着すると、CPU201は、シートP3の搬送を時間Td1の間だけ停止する。位置SP1は、ローラ1cとローラ1dとの間にある。Td1は、時刻t11で給送を開始されたシートP3が位置SP1に到達するまでに要した時間(到達時間)のばらつきを補正するための時間である。到達時間が長ければTd1は短く調整され、到達時間が短ければTd1は長く調整される。このように、Td1を用いて給送ばらつきを補正することで、位置SP3へのシートPの到達タイミングが一定に制御される。
図10はシートP3の給送がTd1だけ遅延したケース(比較例)を示している。この比較例は、シートセンサ2aがシートP3を検知することを待たずに、時刻t13でCPU201がTOP信号を出力してしまうケースである。
比較例で説明したように、シートセンサ2aがシートP3を検知する前に、CPU201がTOP信号を出力してしまうと、シートP2が汚れてしまう。これを解決するために、本実施例では、シートセンサ2aがシートP3を検知するまで待ってから、CPU201がTOP信号を出力する。これによりシートP2が汚れにくくなる。
図14はトナー画像の作像制御を説明する図である。ここでは主に給送カセット20から給送されるシートに対する作像制御が中心に説明される。図14には図示されていないが、すでに説明されたように、作像制御と並行して定着器170の温度制御やフラッパ4aの切り替え制御、搬送路3a〜3eに関する搬送制御が実行されている。
図15が示すように、CPU201は制御プログラムを実行することで様々な機能を実現する。これらの機能のうち一つまたはすべてがASICやFPGAなどのハードウエア回路により実現されてもよい。ASICは特定用途集積回路の略称である。FPGAはフィールドプラグラマブルゲートアレイの略称である。
[観点1]
図1が示すように、画像形成装置100は、シートの第一面と第二面との両面に画像を形成可能な画像形成装置の一例である。画像形成装置100はプリンタ、ファクシミリ装置、複写機および複合機のいずれにより実現されてもよい。露光器110およびプロセスユニット120などはトナー画像を像担持体に形成する画像形成手段として機能する。転写ベルト130および感光ドラムは像担持体の一例である。モータM1およびローラ1aはシートを給送する給送手段として機能する。CPU201はトナー画像を像担持体に形成するタイミングとシートを給送するタイミングとを制御する制御手段として機能する。シートセンサ2aはシートを搬送する第一搬送路(例:搬送路3a)においてシートを検知する検知手段として機能する。二次転写部140は、像担持体に形成された形成されたトナー画像をシートに転写する転写手段として機能する。清掃電圧を生成する転写電源1530とベルトクリーナー131は転写手段を清掃する清掃手段として機能する。ローラ1fは、像担持体により搬送されてきたトナー画像が転写手段に到着するタイミングと、シートが転写手段に到着するタイミングとが一致するように、シートの搬送を制御する制御ローラとして機能する。ローラ1fは、トナー画像を像担持体に形成するタイミングとシートを給送するタイミングとを制御する制御手段としても機能する。定着器170は、転写手段によりシートに転写されたトナー画像を当該シートに定着させる定着手段として機能する。搬送路3eに設けられたローラ1nは、第一面にトナー画像が定着したシートの第二面にトナー画像を転写するために、当該シートを転写手段に向けて再び給送する再給送手段として機能する。CPU201は、i番目のシートP3の第一面に転写されるトナー画像の形成を画像形成手段に開始させるための第一開始信号を画像形成手段に出力する。上述されたTOP信号は開始信号の一例である。CPU201は、給送手段にi番目のシートP3の給送を開始させる。図9が示すように、CPU201は、第一開始信号を出力してから所定時間(例:Tcom)が経過すると、i番目のシートが検知手段によりすでに検知されているかどうかを判定する。第一開始信号を出力してから所定時間が経過したときに、i番目のシートが検知手段によりすでに検知されている場合がある。この場合に、CPU201は、再給送手段において待機しているi−1番目のシートP2の第二面に転写されるトナー画像(例:I2b)の形成を画像形成手段に開始させるための第二開始信号を画像形成手段に出力する。第一開始信号を出力してから所定時間が経過したときに、i番目のシートが検知手段によりまだ検知されていない場合がある。この場合、図11が示すように、CPU201は、i番目のシートP3が検知手段により検知されるまで待ってから、第二開始信号を画像形成手段に出力する。これにより、両面画像形成における生産性が維持されるようになろう。
第一開始信号を出力してから所定時間が経過したときに、i番目のシートが検知手段によりまだ検知されないことがある。そこで、i番目のシートが検知手段により検知されるまで待ったところ、i番目のシートの給送を開始してから閾値時間(例:Td2)以内にi番目のシートが検知手段により検知されることがある。この場合、CPU201は、第二開始信号を画像形成手段に出力する。一方で、閾値時間以内にi番目のシートが検知手段により検知されないこともある。この場合に、CPU201は、給送手段によるi番目のシートの給送を中断する。さらに、CPU201は、転写手段に付着したi番目のシートの第一面に転写されるはずであったトナー画像を清掃手段により清掃させ、第二開始信号を画像形成手段に出力する。これにより、高価なクリーニング機構を採用することなく、転写手段に付着したトナーによるi−1番目のシートの汚れが低減される。
CPU201は、i番目のシートの給送が中断され、かつ、再給送手段によるi−1番目のシートの給送が実行された後で、給送手段に、i番目のシートの再給送を実行させる。これにより、給送に失敗したi番目のシートに対して、再び画像形成の機会が付与される。
モータM1は給送手段を駆動するモータとして機能する。CPU201は、i番目のシートの給送に適用されたモータの加速度よりもi番目のシートの再給送に適用されるモータの加速度を低下させてもよい。CPU201は、i番目のシートの給送に適用されたモータの回転速度よりもi番目のシートの再給送に適用されるモータの回転速度を低下させてもよい。CPU201は、モータの回転と停止とを繰り返すことでシートに振動を付与してから、i番目のシートを再給送してもよい。これにより、i番目のシートの再給送に成功する確率が向上しよう。
閾値時間(例:Td2)は、給送手段により給送されたシートをジャムと判定するために定められた時間であってもよい。給送手段によるi番目のシートの給送が中断された場合に、第二開始信号が出力されるタイミングは、閾値時間が経過した時刻からさらにマージン時間(例:Td3)が経過したタイミングであってもよい。マージン時間は、たとえば、清掃手段による転写手段の清掃を完了させるための時間であってもよい。これにより、i番目のシートの第一面用の画像により汚れた転写手段が十分に清掃された後で、次のトナー画像が転写手段に到着するようになろう。
清掃手段は、印可手段と回収手段を有してもよい。転写電源1530は、転写手段から像担持体に対してトナーが再付着するように、転写手段に清掃電圧を印可する印可手段として機能する。ベルトクリーナー131は、像担持体に再付着したトナーを回収する回収手段として機能する。このような清掃手段を採用することで、安価なクリーニング機構を実現可能となる。
図15が示すように、CPU201は、i番目のシートについて第一開始信号が出力されると計時を開始する計時手段としてタイマーを有していてもよい。また、CPU201は、計時手段により計時された時間が所定時間以上になったかどうかを判定する時間判定手段として機能してもよい。CPU201は、i番目のシートが検知手段によりすでに検知されているかどうかを判定する検知判定手段として機能してもよい。
Claims (11)
- シートの第一面と第二面との両面に画像を形成する画像形成装置であって、
トナー画像を像担持体に形成する画像形成手段と、
シートを給送する給送手段と、
前記シートを搬送する第一搬送路においてシートを検知する検知手段と、
前記像担持体に形成されたトナー画像を前記シートに転写する転写手段と、
前記転写手段を清掃する清掃手段と、
前記トナー画像を像担持体に形成するタイミングと前記シートを給送するタイミングとを制御するとともに、前記像担持体により搬送されてきたトナー画像が前記転写手段に到着するタイミングと、前記シートが前記転写手段に到着するタイミングとが一致するように、前記シートの搬送を制御する制御手段と、
前記転写手段によりシートに転写されたトナー画像を当該シートに定着させる定着手段と、
第一面にトナー画像が定着したシートの第二面にトナー画像を転写するために、当該シートを前記転写手段に向けて再び給送する再給送手段と、を有し、
前記制御手段は、
i番目のシートの第一面に転写されるトナー画像の形成を前記画像形成手段に開始させるための第一開始信号を前記画像形成手段に出力した後で、前記給送手段に前記i番目のシートの給送を開始させ、
前記第一開始信号を出力してから所定時間が経過すると、前記i番目のシートが前記検知手段によりすでに検知されているかどうかを判定し、
前記第一開始信号を出力してから所定時間が経過したときに、前記i番目のシートが前記検知手段によりすでに検知されている場合、前記再給送手段において待機しているi−1番目のシートの第二面に転写されるトナー画像の形成を前記画像形成手段に開始させるための第二開始信号を前記画像形成手段に出力し、
前記第一開始信号を出力してから所定時間が経過したときに、前記i番目のシートが前記検知手段によりまだ検知されていない場合、前記i番目のシートが前記検知手段により検知されるまで待ってから、前記第二開始信号を前記画像形成手段に出力する、
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御手段は、
前記第一開始信号を出力してから所定時間が経過したときに、前記i番目のシートが前記検知手段によりまだ検知されておらず、かつ、前記i番目のシートが前記検知手段により検知されるまで待ったところ前記i番目のシートの給送を開始してから閾値時間以内に前記i番目のシートが前記検知手段により検知された場合、前記第二開始信号を前記画像形成手段に出力し、
前記第一開始信号を出力してから所定時間が経過したときに、前記i番目のシートが前記検知手段によりまだ検知されておらず、かつ、前記閾値時間以内に前記i番目のシートが前記検知手段されなかった場合、前記給送手段による前記i番目のシートの給送を中断し、前記転写手段に付着した前記i番目のシートの第一面に転写されるはずであったトナー画像を前記清掃手段により清掃させ、前記第二開始信号を前記画像形成手段に出力する、
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記制御手段は、
前記i番目のシートの給送が中断され、かつ、前記再給送手段による前記i−1番目のシートの給送が実行された後で、前記給送手段に、前記i番目のシートの再給送を実行させることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。 - 前記給送手段を駆動するモータをさらに有し、
前記制御手段は、前記i番目のシートの給送に適用された前記モータの加速度よりも前記i番目のシートの再給送に適用される前記モータの加速度を低下させることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。 - 前記給送手段を駆動するモータをさらに有し、
前記制御手段は、前記i番目のシートの給送に適用された前記モータの回転速度よりも前記i番目のシートの再給送に適用される前記モータの回転速度を低下させることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。 - 前記給送手段を駆動するモータをさらに有し、
前記制御手段は、前記モータの回転と停止とを繰り返すことで前記シートに振動を付与してから、前記i番目のシートを再給送することを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。 - 前記閾値時間は、前記給送手段により給送されたシートをジャムと判定するために定められた時間であることを特徴とする請求項2ないし6のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記給送手段による前記i番目のシートの給送が中断された場合に、前記第二開始信号が出力されるタイミングは、前記閾値時間が経過した時刻からさらにマージン時間が経過したタイミングであることを特徴とする請求項2ないし7のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記マージン時間は、前記清掃手段による前記転写手段の清掃を完了させるための時間であることを特徴とする請求項8に記載の画像形成装置。
- 前記清掃手段は、
前記転写手段から前記像担持体に対してトナーが再付着するように、前記転写手段に清掃電圧を印可する印可手段と、
前記像担持体に再付着したトナーを回収する回収手段と
を有することを特徴とする請求項1ないし9のいずれか一項に記載の画像形成装置。 - 前記i番目のシートについて前記第一開始信号が出力されると計時を開始する計時手段と、
前記計時手段により計時された時間が前記所定時間以上になったかどうかを判定する時間判定手段と、
前記i番目のシートが前記検知手段によりすでに検知されているかどうかを判定する検知判定手段と、
を有することを特徴とする請求項1ないし10のいずれか一項に記載の画像形成装置。
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