JP3945093B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、単色画像をシートの両面に形成する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリンター、ファクシミリ装置および複写機などの画像形成装置には、従来より、シートの両面に画像を形成することができる構成を有するものが数多く提供されている。このような画像形成装置としては、例えば特開平１０−８３１０４号公報に記載された装置がある。この画像形成装置では、４色の現像器のうち黒現像器によって黒色のトナー像を現像し、中間転写体に一次転写する。そして、この中間転写体上の黒色トナー像を給送部から給送されたシートに二次転写することにより、モノクロ画像を形成する。それに続いて、シートを定着部へ搬送してモノクロ画像を当該シートに定着した後、排出ローラによって装置上面の排出部へ排出する。
【０００３】
また、片面に画像が定着されたシートの反対面に画像を形成すべく、シートを反転させる機構として反転ユニットが設けられている。この反転ユニットは、排紙経路に沿って設けられた２組の搬送ローラ対と、フラッパとで構成されており、上記のようにして定着処理されたシートを搬送ローラ対によって排出部側に搬送させた後、今度は搬送ローラ対を逆回転させてシートを反転搬送する。この反転搬送時、フラッパを切換ておき、反転搬送路に搬入させる。この後は、反転路搬送ローラ対により再びレジストローラ対の位置にまで搬送させる。
【０００４】
そして、上記と同様にして、シートの反対面にモノクロ画像を形成することでシート両面への画像形成を完了し、当該シートを排出ローラによって装置上面の排出部へ排出する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、上記のようにしてモノクロ両面記録を行っているが、スイッチバック経路が１個しかなく、反転ユニットでのシートの反転搬送が完了するまで次のシートを反転ユニットに搬送することができず、この反転搬送のたびに画像形成処理を空転させて待機しておく必要がある。このため、複数のシートに対してモノクロ両面画像を形成する場合、シートの反転搬送を実行するために避けられない画像形成の待機時間（空転時間）が必然的に長くなり、その結果、単位時間当りに画像形成することができるページ数、つまりスループットが低いという問題があった。
【０００６】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、高スループットで単色両面画像を形成することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる画像形成装置は、単色画像をシートの両面に形成する画像形成装置であって、上記目的を達成するために、単色画像をシートに形成する画像形成手段と、前記画像形成手段にシートを給紙する給紙手段と、シートを前記給紙手段に再給紙する再給紙手段と、ｍ個（ｍ≧３）のビンと、該ｍ個のビンに一対一で対応して設けられ各々対応するビンにシートを排紙可能であるｍ個の排紙経路とを有するとともに、前記ｍ個の排紙経路のうちｎ個（ｍ≧ｎ≧３）の排紙経路の各々は前記画像形成手段によって片面のみに画像が形成されたシートを前記再給紙手段にスイッチバック反転させるためのスイッチバック経路としても機能するマルチビンユニットと、前記画像形成手段、前記給紙手段、前記再給紙手段および前記マルチビンユニットを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、下記のｎ枚連続処理および（ｎ−１）枚連続処理を、シート１枚が前記マルチビンユニットから前記再給紙手段に向けて反転搬送されて次のシートを前記マルチビンユニットに搬入可能となるのに必要な待機時間だけ隔てて実行する一方面処理と、前記一方面処理からさらに、前記待機時間だけ経過した後、前記一方面処理を受けた（２ｎ−１）枚のシートについて連続的に、各シートの他方面にさらに前記画像形成手段によって画像を形成する他方面処理とを実行している。
【０００８】
なお、前記ｎ枚連続処理とは、前記画像形成手段によってｎ枚の未処理シートについて連続的に、各シートの一方面に画像を形成した後、各シートをそれぞれ異なるスイッチバック経路に搬送してスイッチバック反転させる処理を意味し、また前記（ｎ−１）枚連続処理とは、前記画像形成手段によって（ｎ−１）枚の未処理シートについて連続的に、各シートの一方面に画像を形成した後、各シートをそれぞれ異なるスイッチバック経路に搬送してスイッチバック反転させる処理を意味している。
【００１１】
ここで、両面画像形成すべきシートが（２ｎ−１）枚を超えるときには、前記一方面処理と前記他方面処理とが、（２ｎ−１）枚ごとに繰り返される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
Ａ．画像形成装置の全体構成
図１は、この発明にかかる画像形成装置の一の実施形態を示す図である。この画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する装置である。この画像形成装置では、ケース１内部に、像担持体ユニット２、露光ユニット３、転写ユニット４および定着ユニット５が設けられ、これらによってシートに画像を形成する画像形成手段が構成されている。また、画像形成手段に対してシートを給紙し、画像形成済みのシートを所定の排紙位置に排紙する給排紙ユニット６もケース１内に設けられている。
【００１３】
そして、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号が制御ユニット７に与えられると、制御ユニット７が装置各部を制御してシートＳに画像信号に対応する画像を形成する。すなわち、この画像形成装置では、像担持体ユニット２の感光体２１にトナー像が形成され、さらに転写ユニット４の中間転写ベルト４６に一次転写される。そして、この一次転写像（トナー像）が給排紙ユニット６によって転写位置に給送されてきたシートＳに二次転写された後、このシートＳが定着ユニット５に搬送され、定着処理を受ける。この定着処理済みのシートＳは給排紙ユニット６の排紙部６４によって所定の排紙位置に給送される。以下、装置各部の構成について説明した後、本発明の特徴部分について詳述する。
【００１４】
Ｂ−１．ケース１
このケース１の上面部は標準排紙トレイ１１として機能しており、ケース１の上面側部に開口された排紙口１２を介して画像形成済みのシートＳが１枚ずつ標準排紙トレイ１１に排紙されるように構成されている。また、この画像形成装置に対しては、その上方側にマルチビンユニット（図示省略）を、また側方にフィニッシャー（図示省略）を、オプション装備可能となっており、画像形成済みシートＳをマルチビンユニットおよびフィニッシャに搬送すべくケース１の上面および側面に開口１３，１４がそれぞれ設けられている。
【００１５】
Ｂ−２．像担持体ユニット２および露光ユニット３
また、この画像形成装置では、ケース１内部に対して像担持体ユニット２が着脱自在となっている。この像担持体ユニット２は、同図の矢印方向に回転可能な感光体２１を備えており、さらに感光体２１の周りにその回転方向に沿って、帯電手段としての帯電ローラ２２、現像手段としての現像器２３Ｙ，２３Ｃ，２３Ｍ，２３Ｋ、およびクリーニング部２４がそれぞれ配置されている。帯電ローラ２２は感光体２１の外周面に当接して外周面を均一に帯電させるものであり、この帯電ローラ２２によって帯電された感光体２１の外周面に向けて露光ユニット３からレーザ光Ｌが照射される。この露光ユニット３はホストコンピュータなどの外部装置より与えられた画像信号に応じてレーザ光Ｌを感光体２１上に走査露光して感光体２１上に画像信号に対応する静電潜像を形成する。
【００１６】
こうして形成された静電潜像は現像部２３によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では現像部２３として、イエロー用の現像器２３Ｙ、シアン用の現像器２３Ｃ、マゼンタ用の現像器２３Ｍ、およびブラック用の現像器２３Ｋがこの順序で感光体２１に沿って配置されている。これらの現像器２３Ｙ，２３Ｃ，２３Ｍ，２３Ｋは、それぞれ感光体２１に対して接離自在に構成されており、装置全体を制御する制御ユニット７からの指令に応じて上記４つの現像器２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｂのうちの一の現像器が選択的に感光体２１に当接し、対応する色のトナーを感光体２１の表面に付与して感光体２１上の静電潜像を顕在化する。
【００１７】
現像部２３で現像されたトナー像は、ブラック用現像器２３Ｋとクリーニング部２４との間に位置する一次転写領域Ｒ1で転写ユニット４の中間転写ベルト４６上に一次転写される。なお、この転写ユニット４の構造については後で詳述する。
【００１８】
この一次転写領域Ｒ1から周方向（同図の矢印方向）に進んだ位置にクリーニング部２４が配置されている。このクリーニング部２４は、一次転写後に、感光体２１の外周面に残留付着しているトナーを掻き落とすクリーナブレード２４１と、このクリーナブレード２４１によって掻き落とされたトナーを受ける受け部２４２とを備えている。
【００１９】
Ｂ−３．転写ユニット４
次に、転写ユニット４の構成について説明する。この実施形態では、転写ユニット４は、駆動ローラ４１と、４本の従動ローラ４２〜４５と、これら各ローラ４１〜４５に掛け渡された中間転写ベルト４６と、この中間転写ベルト４６に転写された中間トナー像をシートＳに二次転写する二次転写ローラ４８とを備えている。そして、カラー画像をシートＳに転写する場合には、感光体２１上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト４６上に重ね合わせてカラー像を形成し、シートＳに転写してフルーカラー画像を得る。また、モノクロ画像をシートＳに転写する場合には、感光体２１上にブラックトナー像のみを中間転写ベルト４６上に形成し、シートＳに転写してモノクロ画像を得る。
【００２０】
より具体的に説明すると、転写ユニット４は以下のように構成されている。すなわち、同図に示すように、一次転写領域Ｒ1のクリーニング部２４側（同図の右手側）に駆動ローラ４１が配置されている。この駆動ローラ４１の端部には歯車が固定されており、この歯車が感光体２１の駆動用歯車と噛み合うことで、駆動ローラ４１は感光体２１と略同一の周速で回転駆動される。そして、この駆動ローラ４１の回転にともなって中間転写ベルト４６が感光体２１と略同一の周速で図示矢印方向に循環駆動される。また、駆動ローラ４１には、中間転写ベルト４６を介して電極ローラ４７が外周側より当接されており、この電極ローラ４７を介して、中間転写ベルト４６の導電層（後で説明する）に一次転写電圧が印加される。
【００２１】
一方、一次転写領域Ｒ1の現像部２３側（同図の左手側）に従動ローラ４５が配置され、駆動ローラ４１との間で中間転写ベルト４６に対して張力を与えている。これによって、両ローラ４１，４６の間に位置するベルト部分が感光体２１に圧接され、一次転写部が形成される。
【００２２】
残りのローラのうち従動ローラ４２はテンションローラであり、図示しない付勢手段によって中間転写ベルト４６に対して張力を与えている。また、従動ローラ４３は二次転写領域R2を形成するバックアップローラである。
【００２３】
このバックアップローラ４３には、中間転写ベルト４６を挟んで二次転写ローラ４８が対向配置されている。この二次転写ローラ４８は、図示しない接離機構により中間転写ベルト４６に対して接離可能となっており、二次転写時には中間転写ベルト４６に押し付けられる。そして、この圧接状態で、二次転写ローラ４８に二次転写電圧が印加されて中間転写ベルト４６に転写されているトナー像が給排紙ユニット６によって二次転写領域Ｒ2に給送されてきたシートＳに転写される（二次転写）。
【００２４】
また、従動ローラ４４はベルトクリーナ４９のためのバックアップローラである。このベルトクリーナ４９は、中間転写ベルト４６と接触してその外周面に残留付着しているトナーを掻き落すクリーナブレード４９１と、このクリーナブレード４９１によって掻き落されたトナーを受ける受け部４９２とを備えている。このベルトクリーナ４９は、図示しない接離機構によって中間転写ベルト４６に対して接離可能となっている。
【００２５】
なお、この実施形態では中間転写ベルト４６は、合成樹脂からなる絶縁性基体と、この絶縁性基体上に形成された導電層と、この導電層の上に形成されて感光体２１に圧接される抵抗層とで構成された３層構造を有している。そして、この３層構造の中間転写ベルト４６の側縁部では、抵抗層が帯状に除去されて導電層が帯状に露出し、この露出部に電極ローラ４７が接触することで中間転写ベルト４６に対して一次転写電圧が印加される。また、この中間転写ベルト４６は上記３層構造を有するベルトの両端部をつなぎ合わせて無端状に仕上げられたものであり、この継目部分を避けてトナー像が一次転写されるように制御される。
【００２６】
Ｂ−４．定着ユニット５
転写ユニット４によってトナー像が転写されたシートＳは後述する給排紙ユニット６によって所定の給紙経路６３０（同図中の２点鎖線）に沿って給紙されるが、二次転写領域Ｒ2の下流側に定着ユニット５が配置されている。この定着ユニット５は、２つの定着部５１，５２によって形成されている。メイン定着部５１では、給紙経路６３０の上方側に配置されたヒートローラ５１１と、このヒートローラ５１１に対して下方側より圧接された加圧ローラ５１２とで構成されており、搬送されてくるシートＳに転写されているトナー像をシートＳに定着する。一方、補助定着部５２では、給紙経路の下方側に配置されたヒートローラ５２１と、このヒートローラ５２１に対して上方側より圧接された加圧ローラ５２２とで構成されており、メイン定着部５１で発生するシートＳのくせを緩和している。このようにして画像形成済みのシートＳは給排紙ユニット６によってさらに給紙経路６３０に沿って標準排紙トレイ１１やマルチビンユニットなどに向けて給紙される。
【００２７】
Ｂ−５．給排紙ユニット６
給排紙ユニット６は、複数枚のシートＳを積層状態で収納可能なカセット６１および手差しトレイ６２と、カセット６１または手差しトレイ６２からシートＳを給紙経路６３０に沿って二次転写領域Ｒ2および定着ユニット５に搬送する給紙部６３と、定着済みのシートＳを標準排紙トレイ１１、マルチビンユニットあるいはフィニッシャに選択的に排紙したり、搬送されてきたシートＳを再給紙部側に反転搬送する排紙部６４と、排紙部６４でのシートＳの排紙経路６４１ａ，６４１ｂを選択的に切換る切換部６５と、排紙部６４から搬送されたシートＳを再度給紙部６３に給紙する再給紙部６６と、で構成されている。
【００２８】
Ｂ−５−１．給紙部６３
給紙部６３は、カセット６１からシートＳを搬出するためにカセット６１に収納されたシートＳのうち最上位のシートＳと接触するようにピックアップローラ６３１が配設されている。そして、このピックアップローラ６３１によりカセット６１から搬出されるシートＳを確実に１枚ずつに分離するために、カセット６１の出口側（図１の右手側）に分離ローラ対６３２が設けられている。こうして、カセット６１に収納されているシートＳを１枚ずつ確実に二次転写領域Ｒ2に向けて取り出すことができるようになっている。このようなシートＳの取出構成については、手差しトレイ６２側でも同様である。すなわち、手差しトレイ６２に収納されているシートＳは、ピックアップローラ６３３により手差しトレイ６２から搬出され、さらに分離ローラ対６３４によって１枚ずつ確実に二次転写領域Ｒ2に向けて送り出されている。
【００２９】
カセット６１から送り出されたシートＳは第２および第３中継ローラ対６３５，６３６を介してゲートローラ対６３７に給送される一方、手差しトレイ６２から送り出されたシートＳは第３中継ローラ対６３６に直接搬送され、この第３中継ローラ対６３６を介してゲートローラ対６３７に給送される。なお、この画像形成装置では、オプションで装置下部へのカセット増設が可能となっており、増設カセット（図示省略）から開口１５を介してケース１内に給送されてきたシートを上記と同様にゲートローラ対６３７に給送すべく、開口１５の近傍に第１中継ローラ対６３８が配設されている。
【００３０】
上記のようにしてカセット６１、手差しトレイ６２あるいは増設カセットからゲートローラ対６３７に給送されてきたシートＳは、ゲートローラ対６３７によりレジスト処理された後、所定のタイミングで二次転写領域Ｒ2、つまり中間転写ベルト４６と二次転写ローラ４８との間に給紙される。このように、この実施形態では、構成要素６３１〜６３８によって給紙部６３が形成されており、カセット６１、手差しトレイ６２および増設カセットから二次転写領域Ｒ2、さらに排紙部６４に至るまでのシートＳの搬送経路が給紙経路６３０となっている。
【００３１】
Ｂ−５−２．排紙部６４
二次転写領域Ｒ2でトナー像が転写され、さらに定着ユニット５で定着処理を受けたシートＳは排紙部６４に給紙される。この排紙部６４は２つの排紙経路６４１ａ，６４１ｂを有しており、一方の排紙経路（第２排紙経路；第２スイッチバック経路）６４１ａは定着ユニット５から標準排紙トレイ１１に延びるとともに、他方の排紙経路（第１排紙経路；第１スイッチバック経路）６４１ｂは排紙経路６４１ａとほぼ平行に、再給紙部６６とマルチビンユニットとの間に延びている。これらの排紙経路６４１ａ，６４１ｂに沿って３つの駆動ローラ６４２ｃ〜６４４ｃが所定間隔を隔て、しかも両排紙経路６４１ａ，６４１ｂに挟まれるように配設されている。また、各駆動ローラ６４２ｃ〜６４４ｃに対応して、排紙経路６４１ａ側に従動ローラ６４２ａ〜６４４ａがそれぞれ配設されるとともに、排紙経路６４１ｂ側に従動ローラ６４２ｂ〜６４４ｂがそれぞれ配設されている。
【００３２】
上記３つの駆動ローラのうち定着ユニット５および再給紙部６６に近接して設けられた駆動ローラ６４２ｃは図１の紙面において反時計方向にのみ回転するように構成されている。このように、この排紙部６４では、駆動ローラ６４２ｃと従動ローラ６４２ａとで排紙入口ローラ対６４５が構成され、定着済みのシートＳを排紙部６４内に引き込む搬入手段として機能し、第２排紙経路６４１ａに沿ってシートＳを標準排紙トレイ１１に向けて搬送する。一方、駆動ローラ６４２ｃと従動ローラ６４２ｂとでスイッチバック出口ローラ対６４６が構成され、第１排紙経路６４１ｂに沿って搬送されてきたシートを排紙部６４から搬送する搬出手段として機能し、後述するようにして第２排紙経路６４１ａあるいは第１排紙経路６４１ｂで一時的に待機されたシートＳを再給紙部６６に向けて搬送する。
【００３３】
残りの駆動ローラ６４３ｃ，６４４ｃは、駆動ローラ６４２ｃとは異なり、正逆回転可能となっており、駆動ローラ６４３ｃ，６４４ｃの配設位置において第１および第２排紙ローラ対６４３，６４４をそれぞれ構成している。そして、駆動ローラ６４３ｃ，６４４ｃの回転方向に応じて両排紙経路６４１ａ，６４１ｂでシートＳを相反する方向に搬送可能となっている。例えば、図１の紙面において駆動ローラ６４３ｃ，６４４ｃが反時計方向に回転すると、第２排紙経路６４１ａに沿ってシートＳを標準排紙トレイ１１側に向けて搬送可能となると同時に、第１排紙経路６４１ｂに沿ってシートＳを再給紙部６６側に搬送可能となる。なお、駆動ローラ６４３ｃ，６４４ｃの回転方向が反転すると、シートＳは上記とは反転した方向に搬送される。
【００３４】
以上説明したように、この実施形態では、排紙部６４が画像形成手段によって片面のみに画像が形成されたシートを再給紙部６６にスイッチバック反転搬送させるスイッチバック手段として機能しており、２個（ｎ＝２）のスイッチバック経路６４１ａ，６４１ｂを有している。また、この実施形態では、いずれのスイッチバック経路６４１ａ，６４１ｂも排紙経路としても機能しており、後述するようにして両面に画像形成されたシートＳを排出可能となっている。
【００３５】
ところで、排紙経路６４１ａには、標準排紙トレイ１１の近傍位置において第３排紙ローラ対６４７が配設されている。この第３排紙ローラ対６４７は、排紙経路６４１ａを挟み込むように駆動ローラ６４７ｃおよび従動ローラ６４７ａが回転自在に配置されている。この第３排紙ローラ対６４７は第２排紙経路６４１ａに沿って搬送されてきたシートＳを標準排紙トレイ１１に積層排出する。
【００３６】
一方、第１排紙経路６４１ｂでは、第１排紙ローラ対６４３を構成する従動ローラ６４３ｂの直上位置に切換フラップ６４８が設けられ、排紙経路６４１ｂに沿って搬送されてくるシートＳの排紙先を切換可能となっている。すなわち、切換フラップ６４８が同図の実線位置に位置している時には、シートＳは排紙経路６４１ｂに沿ってそのまま搬送されてマルチビンユニットに向けて排紙される一方、切換フラップ６４８が排紙経路６４１ｂ上に位置すると、シートＳは排紙経路６４１ｂから離れ、開口１４を介してフィニッシャに排紙される。
【００３７】
さらに、上記のように構成された第１排紙ローラ対６４３と、排紙入口ローラ対６４５およびスイッチバック出口ローラ対６４６との間には、シートＳの搬送経路を２つの排紙経路６４１ａ，４６１ｂの間で切換る切換部６５が配設されており、この切換部６５を制御することでシートＳの搬送経路が選択的に切換られる。より具体的には、切換部６５は次のように構成されている。
【００３８】
Ｂ−５−３．切換部６５
図２は、図１の切換部を示す拡大斜視図である。切換部６５は、同図に示すように、第１切換フラップ６５１と、第２切換フラップ６５２とを備えている。そして、各切換フラップ６５１，６５２をそれぞれ駆動すべく、以下のように構成されている。
【００３９】
第１切換フラップ６５１は、定着処理を受け排紙入口ローラ対６４５によって搬送されてきたシートＳを上記排紙経路６４１ａ，６４１ｂのうちのいずれか一方に導くための切換手段をなすとともに、第１排紙経路６４１ｂに一旦搬入されたシートＳを再給紙部６６に導くためのものである。この第１切換フラップ６５１は、排紙経路６４１ａ，６４１ｂとの間に配置された軸６５３ｂに固定されている。この軸６５３ｂの一端にはアーム６５４ｂが固定され、さらにアーム６５４ｂの先端にはソレノイド６５５ｂのピン６５６ｂが連結されている。したがって、ピン６５６ｂが上動した位置にあるとき、第１切換フラップ６５１は図２に実線で示すようにその先端６５１ｂが第１の従動ローラ６４２ｂ側に指向する位置にあり、第２排紙入口ローラ対６４５によって搬送されてきたシートＳをそのまま第２排紙経路６４１ａに沿って標準排紙トレイ１１側に向けて導く。一方、ピン６５６ｂが下動すると、第１切換フラップ６５１は反時計方向に回動して、その先端６５１ｂが第２の従動ローラ６４２ａ側に指向する位置に切り替わり、第２排紙入口ローラ対６４５によって搬送されてきたシートＳをもう一方の第１排紙経路６４１ｂに沿って開口１３に向けて導く。
【００４０】
第２切換フラップ６５２は、第２排紙経路６４１ａに一旦搬入されたシートを再給紙部６６に導くためのもので、第１排紙経路６４１ｂの一面をガイドする案内板６５７の外側に配置された軸６５３ａに固定されている。この軸６５３ａの一端にはアーム６５４ａが固定され、さらにアーム６５４ａの先端に、ソレノイド６５５ａのピン６５６ａが連結されている。したがって、ピン６５６ａが上動した位置にあるとき、第２切換フラップ６５２は図１および図２に実線で示す第１排紙経路６４１ｂから退避した位置にある。一方、ピン６５６ａが下動すると、時計方向に回動してその先端部分６５２ａが第１排紙経路６４１ｂ中に入り込み、第２排紙経路６４１ａに一旦搬入されたシートを再給紙部６６に導く。
【００４１】
案内板６５７には、第２切換フラップ６５２に対向した切欠６５７ａが設けられており、第２切換フラップ６５２が時計方向に回動した際には、その先端部分６５２ａが、この切欠６５７ａに入り込んで、駆動ローラ６４２ｃと従動ローラ６４２ｂとのニップ部６４６ｂに向かう。一方、第１切換フラップ６５１が反時計方向に回動した際には、その先端６５１ｂが切欠６５７ａに入り込むようになっている。
【００４２】
なお、切換フラップ６４８の回動駆動機構については、第１および第２切換フラップ６５１，６５２と同様であるため、ここではその説明について省略する。
【００４３】
このように、この実施形態では、複数の排紙経路６４１ａ，６４１ｂを有する排紙部６４に切換部６５を組み込んで排紙装置が構成されており、この排紙装置によれば、画像形成済みのシートＳを２つの排紙経路６４１ａ，４６１ｂのいずれか一方に選択的に搬送することができるとともに、排紙経路６４１ａ，４６１ｂに搬送待機しているシートＳを選択的に再給紙部６６に搬送可能となっている。なお、特徴的な動作については、後で具体な画像形成シーケンスを示しながら詳述する。
【００４４】
Ｂ−５−４．再給紙部６６
図１に戻って、再給紙部６６の構成について説明する。この再給紙部６６は、スイッチバック出口ローラ対（搬出手段）６４６から搬送されてきたシートＳを再給紙経路６６４に沿って給紙部６３のゲートローラ対６３７に搬送するものであり、再給紙経路６６４に沿って配設された３つの再給紙ローラ対６６１〜６６３で構成されている。再給紙ローラ対６６１〜６６３の各々では、再給紙経路６６４の下方側に駆動ローラが配設されるとともに、その駆動ローラに対向当接して従動ローラが配設されている。このように、排紙部６４から搬送されてきたシートＳを再給紙経路６６４に沿ってゲートローラ対６３７に戻すことによって給紙部６３においてシートＳの非画像形成面が中間転写ベルト４６を向いて当該面に画像を二次転写可能となる。
【００４５】
Ｂ−６．制御ユニット７
図３は、図１の画像形成装置を制御する制御ユニットの概要構成を示すブロック図である。この制御ユニット７は、装置全体をコントロールするための種々の演算処理および制御指令を行うＣＰＵ７１１と、制御データや演算結果などを一時的に記憶するためのＲＡＭ７１２と、ＣＰＵ７１１で行う演算プログラムなどを記憶するＲＯＭ７１３とを有する制御部７１を備えている。この制御部７１は、通信インターフェース７７を介してホストコンピュータなどの外部装置と接続されており、この通信インターフェース７７を介して外部装置から画像信号などを入力可能となっている。また、この画像信号は通信インターフェース７７を介して画像メモリ７８にも直接入力され、画像信号に基づく画像データを記憶することができるようになっている。
【００４６】
制御部７１は、通信インターフェース７７以外にも、画像メモリ７８、操作ボタンや表示パネルなどからなる操作表示部７９、像担持体ユニット２の動作を制御するための像担持体ユニットコントローラ７２、露光ユニット３の動作を制御する露光ユニットコントローラ７３、転写ユニット４の動作を制御する転写ユニットコントローラ７４、定着ユニット５の動作を制御する定着ユニットコントローラ７５、および給排紙ユニット６の動作を制御する給排紙ユニットコントローラ７６と電気的に接続されて装置各部に制御指令を与えて装置全体を制御する。なお、この実施形態では、発明の特徴がシートＳの搬送動作と密接に関連するため、給排紙ユニットコントローラ７６の構成について、さらに詳説する。
【００４７】
この給排紙ユニットコントローラ７６は、同図に示すように、モータドライバ７６１、３つのクラッチドライバ７６２〜７６４、ソレノイドドライバ７６５、および給排紙ユニット６の各部に配設されてシートＳを検出するセンサ群７６６とで構成されている。これらのうちモータドライバ７６１は給排紙ユニット６の駆動源となる駆動モータ６７を駆動制御するためのものであり、駆動モータ６７の駆動力が給紙部６３、排紙部６４および再給紙部６６に伝達されてシートＳの搬送が行われる。
【００４８】
また、給紙部６３、排紙部６４および再給紙部６６では、ローラの一部に対してはクラッチ（図示省略）を介して上記駆動力を伝達しており、給紙部６３内に設けられた給紙側クラッチ群６８ａをクラッチドライバ７６２が、排紙部６４内に設けられた排紙側クラッチ群６８ｂをクラッチドライバ７６３が、また再給紙部６６内に設けられた再給紙側クラッチ群６８ｃをクラッチドライバ７６４が、それぞれＯＮ／ＯＦＦ制御するように構成されている。
【００４９】
さらに、排紙部６４においては、上記したように３つの切換フラップ６４１，６４２，６４８が設けられており、フラップ切換用ソレノイド群（ソレノイド６５５ａ，６５５ｂなど）によって回動駆動されるが、この実施形態ではフラップ切換用ソレノイド群を制御すべくソレノイドドライバ７６５が設けられている。
【００５０】
Ｃ．画像形成装置の動作
次に、上記のように構成された画像形成装置の動作、特に本件発明の特徴に最も関連する画像形成シーケンスについて詳述する。
【００５１】
この画像形成シーケンスは、Ａ４シートの両面にモノクロ画像を形成した後、標準排紙トレイに排紙するものであり、以下、図４および図６を参照しつつ説明する。
【００５２】
図４は、この発明にかかる画像形成方法の第１の実施形態（第１画像形成シーケンス）を示す模式図である。また、図５は、図４のタイミングＴにおけるシートの搬送状況を模式的に示す図である。
【００５３】
なお、図４において、「中間転写ベルト」の欄は、中間転写ベルト４６に一次転写されるトナー像を示している。また、同欄中の境界線は中間転写ベルト４６の継目部分を示しており、この実施形態では、中間転写ベルト４６には最大Ａ３サイズで１枚分、あるいはＡ４サイズで２枚分のトナー像を一次転写可能となっている。そして、一次転写されたトナー像の属性については、４つの英数字で表示している。それぞれの表示内容は次のとおりである。
【００５４】
数字：シートの枚数；
英文字：Ｆ…表面、Ｂ…裏面；
カッコ数字：ページ番号；
カッコ英文字：Ｋ…ブラック
また、「カッコ英文字」以外の表示内容は、同図中の「ゲートローラ」、「第１排紙経路」および「第２排紙経路」の欄、および後で説明する図６、図９〜図１１に示されているシートの属性にも共通して用いられている。
【００５５】
ａ：裏面印刷処理（一方面処理）
a-1：（ｎ−１）枚連続処理
まず、ホストコンピュータから画像信号が制御ユニット７に入力されると、２ページ目の画像（１枚目の裏面に形成すべき画像）の中間トナー像を形成するとともに、Ａ４サイズのシートＳ1をカセット６１などからゲートローラ対６３７まで搬送し、待機させておく。そして、適当なタイミングで中間トナー像をシートＳ1に二次転写し、定着ユニット５で定着させて１枚目の裏面側に２ページ目の画像を形成する。そして、こうして２ページ目の画像が形成されたシートＳ1を、排紙位置として予め選択された標準排紙トレイ１１につながる第２排紙経路（第２スイッチバック経路）６４１ａに搬送し、スイッチバック反転させて再給紙部６６に搬送する。
【００５６】
なお、この実施形態にかかる中間転写ベルト４６はＡ４サイズの中間トナー像を２枚分、同時に転写することができるが、この画像シーケンスでは、必要に応じて中間トナー像の同時形成枚数を切り換えて連続処理枚数、ならびに画像形成の待機時間を調整している。すなわち、この実施形態では、第２排紙経路６４１ａによってシートＳ1のスイッチバック反転を行っているが、このスイッチバック反転が完了する前に次のシートを排紙部（スイッチバック手段）６４に搬入すると、両シートが干渉してしまう。そこで、この（ｎ−１）枚連続処理に続いて、シート１枚が排紙部６４から反転搬送されて次のシートを排紙部６４に搬入可能となるのに必要な待機時間を確保すべく、中間転写ベルト４６の先頭側にのみ中間トナー像を形成している。なお、このような理由から画像形成を規制・待機していることを明示するために、図４および後で説明する図７および図１０〜図１２には、未画像形成個所（破線で囲った四角領域）Ｘが図示されている。
【００５７】
a-2：待機時間の経過
また、上記のように中間転写ベルト４６の先頭側にのみ中間トナー像を形成しているので、２ページ目の画像形成処理から次の画像形成処理まで画像形成処理が規制待機され、次のｎ枚連続処理で画像形成されるシートＳ2との干渉を避けつつ、シートＳ1は排紙経路６４１ａでスイッチバック反転され、再給紙部６６に反転搬送される。
【００５８】
a-3：ｎ枚連続処理
上記待機時間が経過すると、４ページ目の画像（２枚目の裏面に形成すべき画像）に相当する中間トナー像と、６ページ目の画像（３枚目の裏面に形成すべき画像）に相当する中間トナー像とが中間転写ベルト４１上に並んで形成される。そして、適当なタイミングでシートＳ2を給紙して４ページ目の中間トナー像をシートＳ2に二次転写し、定着ユニット５で定着させて２枚目の裏面側に４ページ目の画像を形成する。そして、こうして４ページ目の画像が形成されたシートＳ2をマルチビンユニット（図示省略）につながる第１排紙経路（スイッチバック経路）６４１ｂに搬送する。また、同様にして、６ページ目の画像を連続して次のシートＳ3の裏面に形成する。
【００５９】
こうして６ページ目の画像が形成されたシートＳ3を、図５に示すように、もう一方の第２排紙経路（第２スイッチバック経路）６４１ａに搬送する。このとき、排紙部６４がすでに詳述したように構成されているため、第２排紙経路６４１ａ側でのシートＳ3の搬送と同時に、第１排紙経路６４１ｂ側ではシートＳ2が再給紙部６６に向けて反転搬送される。このように、この画像形成シーケンスによれば、２枚のシートＳ2，Ｓ3の反転搬送を連続的に行うことができる。
【００６０】
ｂ：待機時間の経過（待機処理）
３枚のシートＳ1〜Ｓ3に対する裏面印刷処理に続いて、各シートＳ1〜Ｓ3の表面側に画像を形成する。すなわち、１ページ目の画像（１枚目の表面に形成すべき画像）に相当する中間トナー像を中間転写ベルト４６の後端側に形成する。その理由は、上記したようにｎ枚連続処理の最終段階では、第２排紙経路６４１ａによってシートＳ3のスイッチバック反転を行っているが、このスイッチバック反転が完了する前に次のシートＳ1を排紙部６４に搬入すると、両シートＳ１，Ｓ3が干渉してしまうためである。そこで、これを回避すべく、シート１枚が排紙部（スイッチバック手段）６４から反転搬送されて次のシートを排紙部６４に搬入可能となるのに必要な待機時間を確保すべく、中間転写ベルト４６の後端側にのみ中間トナー像を形成している。
【００６１】
ｃ：表面印刷処理（他方面処理）
すでに先行して再給紙部６６に搬送されているシートＳ1は、図５に示すように、ゲートローラ対６３７まで搬送され、待機しており、適当なタイミングでシートＳ1を二次転写領域Ｒ2に向けて給紙して１ページ目の画像に相当する中間トナー像をシートＳ1に二次転写し、定着ユニット５で定着させて１枚目の表面側に１ページ目の画像を形成する。こうして、シートＳ1の両面への画像形成が完了し、こうして両面に画像が形成されたシートＳ1を予め選択されている標準排紙トレイ１１に向けて排紙する。
【００６２】
また、これと連続して３ページ目の画像（２枚目の表面に形成すべき画像）および５ページ目の画像（３枚目の表面に形成すべき画像）を、各シートＳ2，Ｓ3に形成した後、先行して排紙されているシートＳ1に追随して標準排紙トレイ１１に向けて排紙する。
【００６３】
なお、両面画像形成すべきシートが３（＝２×２−１）枚を超えるとき、所望ページまでの画像がすべてシートに形成されるまで、裏面印刷処理と表面印刷処理とが３（＝２×２−１）枚ごとに繰り返される。
【００６４】
以上のように、スイッチバック経路が２個設けられており、最大２枚のシートを連続的に反転搬送することが可能となっており、未処理シートの裏面に画像を形成する裏面印刷処理（一方面処理）では、上記待機時間の間を除き、２枚のシートが連続的にスイッチバック反転され、また、裏面印刷処理が完了し、さらに上記待機時間が経過すると、直ちに表面印刷処理（一方面処理）によって片面に画像が形成されている３枚のシートに対して反対面（表面）への画像形成処理が連続的に実行されるので、スイッチバック経路でシートをスイッチバック反転させるたびに空転処理によって画像形成を待機していた従来例に比べてスループットを向上させることができる。
【００６５】
この実施形態では、裏面印刷処理において、（ｎ−１）枚連続処理を先に実行した後、待機時間の経過を待って、ｎ枚連続処理を実行している（図６（ａ）：２枚取り（パターンＡ））が、同図（ｂ）に示すように、ｎ枚連続処理と（ｎ−１）枚連続処理とを入れ替えて裏面印刷処理を行ってもよい（２枚取り（パターンＢ））。また、シート３（＝２×２−１）枚ごとに、裏面印刷処理を繰り返して行っているが、各裏面印刷処理では、同図（ａ）に示すように（ｎ−１）枚連続処理を先に実行した後、待機時間の経過を待って、ｎ枚連続処理を実行するパターンＡと、同図（ｂ）に示すようにｎ枚連続処理を先に実行した後、待機時間の経過を待って、（ｎ−１）枚連続処理を実行するパターンＢとを選択的に実行するようにしてもよい。このような裏面印刷処理における変形態様については、後の図９〜図１１に示す実施形態においても同様である。
【００６６】
また、上記実施形態にかかる画像形成装置は、２つのスイッチバック経路６４１ａ，６４１ｂを有する装置であるが、図１の装置にスイッチバック経路をさらに１または２個以上追加したり、図７や図８に示すマルチビンユニット８を設け、各ビンに対応して設けられた搬送ローラ対８１によってシートをスイッチバック反転させるスイッチバック経路８２をｎ（ｎ≧２：なお、これらの図に示す装置ではｎ＝４）個設けた装置にも、本発明を適用することができる。このようにマルチビンユニットを利用する場合、全ての搬送ローラ対によってスイッチバック経路を構成しなければならないというわけではなく、例えばｍ（＞ｎ）個の搬送ローラ対が設けられているマルチビンユニットにおいて、ｎ個の搬送ローラ対によってｎ個のスイッチバック経路を構成してもよい。
【００６７】
上記のようにスイッチバック経路の個数が「３」、「４」あるいは「ｎ」の場合の画像形成シーケンスは、それぞれ図９〜図１１である。すなわち、図９（ａ）に示すように、スイッチバック経路が３つ設けられている場合（ｎ＝３）には、裏面印刷処理（一方面処理）として、２枚のシートに対して２，４ページ目の画像を形成する（ｎ−１）枚連続処理と、シート１枚分だけ画像形成を待機する待機時間経過処理と、３枚のシートに対して６，８，１０ページ目の画像を形成するｎ枚連続処理とをこの順序で実行している。そして、裏面印刷処理からさらに、待機時間だけ経過した後、５（＝２×３−１）枚のシートについて連続的に、各シートの反対面（表面）にさらに１，３，５，７，９ページ目の画像を形成する表面印刷処理を実行する。
【００６８】
また、図１０（ａ）に示すように、スイッチバック経路が４つ設けられている場合（ｎ＝４）には、裏面印刷処理（一方面処理）として、３枚のシートに対して２，４，６ページ目の画像を形成する（ｎ−１）枚連続処理と、シート１枚分だけ画像形成を待機する待機時間経過処理と、４枚のシートに対して８，１０，１２，１４ページ目の画像を形成するｎ枚連続処理とをこの順序で実行している。そして、裏面印刷処理からさらに、待機時間だけ経過した後、７（＝２×４−１）枚のシートについて連続的に、各シートの反対面（表面）にさらに１，３，５，７，９，１１，１３ページ目の画像を形成する表面印刷処理を実行する。
【００６９】
さらに、図１１（ａ）に示すように、スイッチバック経路がｎ個設けられている場合には、裏面印刷処理（一方面処理）として、（ｎ−１）枚のシートに対して２，４，６，…（２ｎ−２）ページ目の画像を形成する（ｎ−１）枚連続処理と、シート１枚分だけ画像形成を待機する待機時間経過処理と、ｎ枚のシートに対して２ｎ，（２ｎ＋２），…，（４ｎ−３）ページ目の画像を形成するｎ枚連続処理とをこの順序で実行している。そして、裏面印刷処理からさらに、待機時間だけ経過した後、（２ｎ−１）枚のシートについて連続的に、各シートの反対面（表面）にさらに１，３，…，（２ｎ−３）ページ目の画像を形成する表面印刷処理を実行する。
【００７０】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、カラーおよびモノクロ画像を形成することができる画像形成装置に本発明を適用しているが、モノクロ専用の画像形成装置に本発明を適用することができる。また、この実施形態では、黒色トナーによるモノクロ画像を形成しているが、他のトナー色を単独で用いて単色画像を形成する場合にも、本発明を適用することができることはいうまでもない。
【００７１】
また、上記実施形態では、一方面処理として裏面印刷処理を実行し、他方面処理として表面印刷処理を実行しているが、まず一方面処理において奇数ページの画像を形成した後、他方面処理において偶数ページの画像を形成するようにしてもよい。
【００７２】
また、上記実施形態では、Ａ４サイズのシートにモノクロ両面画像を形成しているが、本発明の適用可能なシートサイズはこれに限定されるものではなく、任意である。
【００７３】
さらに、上記実施形態では、継目部分を有する中間転写ベルト４６を中間転写媒体として用いているが、中間転写媒体として継ぎ目なしの中間転写ベルトや従来例で用いられている中間転写ドラムなどを採用してもよい。また、中間転写媒体を用いずに感光体上のトナー像を直接シートに転写する画像形成装置にも本発明を適用することができる。
【００７４】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、画像形成手段によって片面のみに画像が形成されたシートを再給紙手段にスイッチバック反転させるためにスイッチバック経路をｎ個（ｎ≧２）設けているので、最大ｎ枚のシートを連続的に反転搬送することが可能となっている。また、未処理シートの一方面に画像を形成する一方面処理では、待機時間の間を除き、複数のシートを連続的にスイッチバック反転することができ、また、一方面処理が完了し、さらに上記待機時間が経過すると、直ちに一方面処理によって片面に画像が形成されている（２ｎ−１）枚のシートに対して反対面への画像形成処理を連続的に実行することができるため、シートの反転搬送を実行するために避けられない画像形成の待機時間（空転時間）を短くしてスループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる画像形成装置の一の実施形態を示す図である。
【図２】図１の切換部を示す拡大斜視図である。
【図３】図１の画像形成装置を制御する制御ユニットの概要構成を示すブロック図である。
【図４】この発明にかかる画像形成方法の第１の実施形態（第１画像形成シーケンス）を示す模式図である。
【図５】図４のタイミングＴにおけるシートの搬送状況を模式的に示す図である。
【図６】スイッチバック経路が２個である場合の画像形成シーケンスを示す模式図である。
【図７】この発明にかかる画像形成装置の他の実施形態を示す図である。
【図８】この発明にかかる画像形成装置の別の実施形態を示す図である。
【図９】スイッチバック経路が３個である場合の画像形成シーケンスを示す模式図である。
【図１０】スイッチバック経路が４個である場合の画像形成シーケンスを示す模式図である。
【図１１】スイッチバック経路がｎ個である場合の画像形成シーケンスを示す模式図である。
【符号の説明】
２…像担持体ユニット
３…露光ユニット
４…転写ユニット
５…定着ユニット
６…給排紙ユニット
７…制御ユニット（制御手段）
８…マルチビンユニット
６３…給紙部
６４…排紙部（スイッチバック手段）
６６…再給紙部
７１…制御部（制御手段）
８１…搬送ローラ対
８２…スイッチバック経路
６４１ａ，６４１ｂ…排紙経路（スイッチバック経路）
Ｓ，Ｓ1〜Ｓ3…シート

Claims (2)

1. 単色画像をシートの両面に形成する画像形成装置において、
   単色画像をシートに形成する画像形成手段と、
   前記画像形成手段にシートを給紙する給紙手段と、
   シートを前記給紙手段に再給紙する再給紙手段と、
   ｍ個（ｍ≧３）のビンと、該ｍ個のビンに一対一で対応して設けられ各々対応するビンにシートを排紙可能であるｍ個の排紙経路とを有するとともに、前記ｍ個の排紙経路のうちｎ個（ｍ≧ｎ≧３）の排紙経路の各々は前記画像形成手段によって片面のみに画像が形成されたシートを前記再給紙手段にスイッチバック反転させるためのスイッチバック経路としても機能するマルチビンユニットと、
   前記画像形成手段、前記給紙手段、前記再給紙手段および前記マルチビンユニットを制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、
   下記のｎ枚連続処理および（ｎ−１）枚連続処理を、シート１枚が前記マルチビンユニットから前記再給紙手段に向けて反転搬送されて次のシートを前記マルチビンユニットに搬入可能となるのに必要な待機時間だけ隔てて実行する一方面処理と、
   前記一方面処理からさらに、前記待機時間だけ経過した後、前記一方面処理を受けた（２ｎ−１）枚のシートについて連続的に、各シートの他方面にさらに前記画像形成手段によって画像を形成する他方面処理と
   を実行することを特徴とする画像形成装置。
   前記ｎ枚連続処理は、前記画像形成手段によってｎ枚の未処理シートについて連続的に、各シートの一方面に画像を形成した後、各シートをそれぞれ異なるスイッチバック経路に搬送してスイッチバック反転させる処理であり、
   前記（ｎ−１）枚連続処理は、前記画像形成手段によって（ｎ−１）枚の未処理シートについて連続的に、各シートの一方面に画像を形成した後、各シートをそれぞれ異なるスイッチバック経路に搬送してスイッチバック反転させる処理である。
2. 両面画像形成すべきシートが（２ｎ−１）枚を超えるとき、前記制御手段は、前記一方面処理と前記他方面処理とを、（２ｎ−１）枚ごとに繰り返す請求項１記載の画像形成装置。

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