JP2006145585A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の画像形成部を有し、両面画像を同時に作成する画像形成装置において、表裏の画像位置ずれや搬送パスの複雑化を回避して生産性を向上させる。
【解決手段】 トナー像を記録材に形成する少なくとも２つ以上の画像形成部と、記録材の表裏にトナー像を形成して両面同時に定着させる定着手段とを設ける。片面のみの画像形成時においては、記録材を２枚重ね、合わさった記録材の表裏にトナー像を形成する。これにより、片面時の画像形成時の生産性を倍にするとともに、両面を同時に定着させて画像の表裏ずれを発生させることなく、搬送パスを小型化することができる。
【選択図】 図３

Description

この発明は、画像形成装置および画像形成方法に関し、特に、プリンタやファクシミリ、複写機、またはこれらの機能を有する複合機の画像形成装置に適用して好適なものである。

従来、複写機、プリンタ、またはファクシミリなどの画像形成装置において、電子写真方式、静電記録方式または磁気記録方式などの作像プロセス機構を適宜用い、被記録材（転写材、感光紙、静電記録紙、印刷紙などの紙葉体）に対して転写方式（間接方式）または直接方式によって、目的の画像情報に対応して形成担持させることにより、未定着トナー像を定着する装置が広く使われている。

このような画像形成装置において、両面プリントの生産性を重視して複数のエンジン部を設け、表裏の画像を異なるエンジンによって形成して、記録材を反転させないようにする装置が種々提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

すなわち、特許文献１に記載された技術は、記録材の表裏に、互いに異なるエンジン部により未定着のトナー像を転写した後、１つの定着器によって両面の画像を同時に定着する技術である。このような装置においては、記録材が紙である場合、両面同時定着を行うことによって、熱による紙の水分の蒸発や、加圧による紙の伸縮が生じたとしても、画像の表裏ずれが生じないという利点を有する。

また、特許文献２に記載された技術は、エンジン部および定着装置がそれぞれ２つずつ設けられ、両面プリントのときは直列にエンジンおよび定着器を使用し、片面プリントのときは記録材の搬送経路を変えることによって、並列にエンジンおよび定着器を使用する技術である。この技術によれば、両面時の倍の生産性を得ることが可能となる。
特開平０９-２３０６３６号公報 特開平１０-０９８５９３号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術においては、上述した利点を有する反面、画像形成速度が一定であるため、画像が片面しか必要でない場合でも両面プリントと同じ生産性しか得られないという問題があった。また、特許文献２に記載された技術においては、表面画像を形成する部分と裏面画像を形成する部分との間に定着器が設けられていることから、紙の伸縮により表裏の画像位置ずれが発生するという問題があった。

また、高い生産性を要請するユーザは、出力物を商用に使用する場合が多い。このようなユーザは、表裏の画像位置ずれに対する要求も高い。また、モードによって記録材の搬送経路を変える必要がある。そのため、画像形成装置が、複雑かつ大型化するという問題が生じる。

したがって、この発明の目的は、重ねた記録材の両面に同時にトナー像を定着させることによって、片面時の画像形成時の生産性を倍にしつつ、表裏の画像ずれの発生を抑制可能な画像形成装置および画像形成方法を提供することにある。

目的を達成するために、この発明の第１の発明は、
トナー像を記録材に形成する少なくとも２つ以上の画像形成手段と、
トナー像が形成された記録材に対して、両面同時に定着可能な定着手段とを有し、
記録材に対する画像形成の処理が片面のみの場合に、片面のみに画像を形成する記録材が２枚重ねられ、重ねられた２枚の記録材のそれぞれの表面にトナー像を形成可能に構成されている
ことを特徴とする画像形成装置である。

この発明の第２の発明は、
記録材にトナー像を形成可能に構成された少なくとも１つの画像形成手段と、
複数の記録材を、それぞれ１枚送りで、ほぼ同時に送出可能な複数の給紙手段と、
給紙手段による給紙後、複数の記録材が合流する合流パスの下流側に、複数の記録材を同時に突き当てて、複数の記録材の先端を揃える記録材整列手段と、
記録材整列手段により、先端が揃えられた複数の記録材を重ねて再搬送する搬送手段とを有する
ことを特徴とする画像形成装置である。

この発明の第３の発明は、
複数の画像形成手段により記録材にトナー像を形成するステップと、
片面のみの画像形成時において、記録材を２枚重ねて、重ねられた記録材のそれぞれの表面にトナー像を形成するステップと、
トナー像が形成された記録材に対して両面同時に定着を行うステップとを有する
ことを特徴とする画像形成方法である。

この発明の第４の発明は、
少なくとも１つの画像形成手段により記録材にトナー像を形成するステップと、
給紙手段により記録材を給送するステップと、
給紙手段による給紙後、合流パスの下流に複数枚の記録材を同時に突き当てて、複数枚の記録材の先端を揃えるステップと、
搬送手段により先端が揃えられた複数枚の記録材を重ねて再搬送するステップとを有する
ことを特徴とする画像形成方法である。

以上説明したように、この発明によれば、記録材の一方の面のみに画像形成を行う時には、２枚の記録材を重ねて画像形成を行うことにより、画像形成時の生産性を向上させることができる。

以下、この発明の一実施形態による画像形成装置について図面を参照しながら説明する。なお、以下の一実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。図１に、この一実施形態による画像形成装置の一例としてのプリンタの概略構成を示す。

図１に示すように、この一実施形態によるプリンタにおいては、画像形成後の記録材としてのシートＳは、定着手段としての定着装置４に搬送されて、熱および圧力を加えられ、転写画像が定着される。なお、一連の電子写真プロセスについては、従来公知であるので説明は省略する。

まず、この一実施形態によるプリンタにおける両面プリントの画像形成について説明す
る。

（シート搬送部）
プリンタには、記録材としてのシートＳを積載収納した記録材積載手段としての給紙カセット３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３５ｅが着脱可能に装着されている。給紙カセット３５ａ〜３５ｅに収納されているシートは、それぞれ給紙手段の一部としてのピックアップローラ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅにより送出される。

送出されたシートは、給紙手段の一部としての搬送ローラ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅとリタードローラ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅとによって一枚ずつ分離される。分離されたシートは、それぞれの搬送ローラ対３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅ、プレレジストローラ２１，２２，２３，２４およびレジストローラ対２０にそれぞれ順次給送される。

また、これらのシートは、プレレジストローラ２１〜２４に対して下流側に位置するレジストローラ対２０を一旦介して、画像形成手段としての画像形成部（エンジン部）に給送される。レジストローラ対２０は、駆動ローラ２０ａと従動ローラ２０ｂとから構成される。また、従動ローラ２０ｂは、ばね（図示せず）によって駆動ローラ２０ａに付勢されている。

この駆動ローラ２０ａは、金属の芯金の外周にゴムが固着されて構成されている。また、従動ローラ２０ｂも駆動ローラ２０ａにおけると同様、金属の芯金の外周にゴムが固着されて構成されている。なお、駆動ローラ２０ａと従動ローラ２０ｂとは、互いに、ゴム材質、硬度および厚みが同様のもの、すなわち同一構成のものが使用される。これは、駆動ローラ２０ａと従動ローラ２０ｂとを同一構成にしないと、２枚重ねた状態でのシート搬送において、互いにシートがずれてしまうので、これを防止するためである。

また、駆動ローラ２０ａは、ステッピングモータ（図示せず）により駆動され、速度制御は、画像形成装置本体における制御部としてのコントローラにより行われる。

（画像形成部）
次に、画像形成部（エンジン部）による画像形成について説明する。すなわち、まず、コントローラ（図１中、図示せず）から供給される画像情報に基づいて、エンジン部Ａにおいて、レーザドライバによりレーザ発光部１ａからレーザ光が出射される。

そして、ポリゴンミラー２ａの回転によって、レーザ光が感光ドラム３ａの母線方向に走査され、帯電器５ａによってあらかじめ帯電されたドラム面に潜像が形成される。この潜像は、感光ドラム３ａの周囲に設けられた現像機９ａによって現像され、レジストローラ対２０によって搬送されたシートＳに転写ローラ６ａによってトナー像が転写される。画像転写後、ドラム面に残留したトナーは、クリーニング器７ａにより除去される。

また、図１に示すように、このエンジン部Ａと同一のエンジン部Ｂが、搬送方向下流に配置されている。そして、両面プリント時においては、表面の画像がエンジン部Ａにより作成された後、裏面の画像がエンジン部Ｂにより作成される。

これらの２つのエンジン部Ａ，Ｂにおいて、シートの表面に載せられるトナーは、マイナス帯電している。また、転写ローラ６ａにプラスの転写バイアスが印加され、裏面に載せるトナーはプラス帯電されている。転写ローラ６ｂにマイナスの転写バイアスを印加することにより、裏面画像転写時の転写ローラ６ｂに対するオフセットが防止されている。両面に未定着画像が載せられたシートは、重力により定着装置４に導かれる。

また、感光ドラム３ａのドラム面への潜像の形成（書き込み）開始のタイミングは、この一実施形態において記録材整列手段としても用いられるレジストローラ対２０にシートの先端が突き当てられて斜行補正を行われた後の再スタートから一定時間後である。なお、エンジン部Ｂにおける潜像の形成開始のタイミング（書き込み開始タイミング）は、エンジン部Ａ，Ｂの間の距離分だけ遅延させる。

また、シートの両面に対して、同時に画像形成可能とするために、画像データを記憶可能な画像メモリの容量は、少なくとも最大シートの２枚以上の記憶容量を有している。

（定着装置）
次に、定着手段としての定着装置４について説明する。すなわち、エンジン部Ａ，Ｂによって未定着画像が両面に載せられたシートＳは、重力により定着装置４に導かれる。このシートＳに対しては、定着ローラ対４ａ，４ｂを通過する際に、加熱されつつ押圧され、トナー像がシートＳに融着させる。そして、この画像が定着された後のシートＳは、排出ローラ対８を介して装置外へ排出される。

ここで、シートＳが紙の場合、定着時に加えられる熱によって、紙に含まれる水分が蒸発して、サイズが縮小する。また、このときの縮小率は、紙のすき目や繊維の密度ばらつきなどに起因するため一定にならない。他方、シートＳがフィルム系シートの場合であっても、熱や圧力の影響により同様に伸縮を生じる。そのため、シートＳの一面（表面）に未定着画像を載せて定着まで行った後、もう一方の面（裏面）に未定着画像を載せて定着させると、例えば、シートＳが紙の場合、裏面の画像の方が若干大きくなるため、表裏の画像位置ずれが発生する要因となる。

そこで、このシートＳのサイズの変化を見越して、画像書き込みのサイズを変更する方法も考えられる。しかしながら、上述したように縮小率が一定しないため、表裏面の画像位置ずれを防止して合わせ込むことは、極めて困難である。また、カラープリンタの場合、３色または４色の色を用いて画像を形成する。そのため、カラープリンタにおいては、画像処理を行っているが、微小なサイズ変更で色味が変わってしまうことがある。

このようなシートＳのサイズばらつきに対し、この一実施形態においては、シートＳの両面に未定着画像を形成した後に、一度で定着装置４により定着できるように構成する。これにより、上述した定着時の加熱によるシート伸縮の影響を受けないため、表裏の画像の位置ずれの発生を抑制することができる。

（片面プリント）
次に、片面プリント時の画像形成について説明する。すなわち、この一実施形態による画像形成装置は、片面のみのプリントの場合、２枚のシートを重ねて搬送して重ねられたシート表裏、すなわち２枚のシートの露出表面に画像を形成するように構成されている。なお、表裏の画像は、同一頁の画像であっても良いし、異なる頁の画像でもよい。ここで、形成される画像は、上述したコントローラ（図示せず）によって、ユーザ設定可能に構成されている。

（シート搬送部）
次に、シート搬送部について説明する。なお、この一実施形態においては、給紙カセット３５ａ，３５ｂから給紙が行われる場合を例にして説明する。

すなわち、給紙カセット３５ａ，３５ｂには、同一種類で同一サイズのシートが積載されている。そして、まず、コントローラ（図示せず）から供給されるスタート開始信号に
基づいて、両面プリント時におけると同様に、給紙カセット３５ｂからシートＳｂの給紙が１枚ずつ行われる。そして、シートＳｂが合流ポイントＰを越えるタイミングが検知されて、給紙カセット３５ａから１枚のシートＳａが給紙される。

また、突き当て不良を防止するためには、レジストローラのゴム面に対して可能な限り先端を接触させないほうが望ましい。そこで、この一実施形態においては、図２に示すように、第２の記録材としてのシートＳａの先端が、第１の記録材としてのシートＳｂの面を摺接してこすりながらレジストローラ対２０まで搬送され、シートＳｂに比して、若干遅れて突き当たるようにする。

また、図３および図４に示すように、両面プリントの場合と同様に、２枚のシートは、レジストローラ対２０に突き当てられて、シートの剛度によって先端の斜行補正が行われる。そして、これらのシートの２枚が重ねられて先端が揃えられる。これらのシートは、搬送手段としても用いられるレジストローラ対２０により、２枚重ねた状態でエンジン部Ａ，Ｂに再搬送される。

この場合、シートＳｂ自体を案内（ガイド）として使用するため、この一実施形態においては、合流ポイントＰからレジストローラまでの距離Ｌが、最小シート長さよりも短くなるように構成されている。ここで、上述のようにレジストローラ対２０は、それぞれのローラが同一径、同一材質、同一硬度である。そのため、先端が揃えられたシートは、レジストローラ対２０の搬送中にずれることがない。

そして、図５に示すように、エンジン部Ａ，Ｂに搬送されたシート束は、エンジン部Ａとエンジン部Ｂとにおいて、それぞれ同一または異なる頁の画像が形成される。続いて、このシート束は、定着装置４に搬送され、２枚同時に定着が行われる。

エンジン部Ａにおいて、転写電界が生じる時に、２枚のシートが静電気によって吸着される。なお、図６および図７に示すように、エンジン部Ａの前段階におけるレジストローラ対２０で電界が掛けられてシートを密着させるようにしてもよい。

以上説明したように、この一実施形態による画像形成装置および画像形成方法によれば、片面に画像を形成する場合においても、シートの給紙間隔が両面プリントと同じであることから、プロセス速度を変えることなく、画像形成の生産性を倍増させることが可能となる。

以上、この発明の一実施形態について具体的に説明したが、この発明は上述の一実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。

すなわち、上述した一実施形態においては、給紙カセット３５ａ，３５ｂを使用した例について説明したが、図８に示すように、他の給紙カセットとの組み合わせも可能である。具体的には、例えば、給紙カセット３５ｂと給紙カセット３５ｄとを使用する場合、エンジン部Ａに近い側の給紙カセット３５ｂにおける搬送路下流のプレレジストローラ２１を記録材整列手段として用いて、２枚のシートを突き当て先端を揃えた後に再スタートするようにしてもよい。

また、プレレジストローラ２１から合流ポイントまでの長さＬ´は、最小サイズシートの長さより短い。それぞれのプレレジストローラ２１〜２４は、レジストローラ対２０と同一のものを使用していることから、重なったシートが搬送中にずれることがない。また、搬送路が長く画像書き込みとの同期が取りにくい場合には、さらにレジストローラ対２０にも突き当てるようにして、同期をとることが可能である。

この一実施形態においては、２枚のシートの先端を揃えるための記録材整列手段としてレジストローラ対２０を使用したが、図９に示すように、開閉可能なシャッタ手段２５を用いてもよい。この場合、Ｌ″＜シート最小サイズとする。

また、上述の一実施形態においては、搬送方向に直行する方向のシートのずれ補正を、それぞれの給紙カセット３５ａ〜３５ｅの位置を調整することにより行っているが、合流ポイントより上流側に搬走路途中にＣＣＤ１０ａ，１０ｂを配置して、先行して搬送されるシートの搬送方向に直行する端面と後行のシートの端面の位置を読み取って、その差に応じて搬送ローラ対３３ｂをスラスト方向に移動させることにより、ずれを補正してもよい。

また、カセット内にプレプリント紙を入れておき、画像形成を行わず、いわゆるインサータとして使用することも可能である。このように、インサート紙を重ねて送ることによって、その分の生産性を上げることが可能になる。

また、上述した２枚重ねのシートを搬送する場合、１枚のみがジャムを起こす場合が考えられる。そこで、シート１枚のみがジャムを起こしたときの判断を行って、ジャム処理のために装置を停止する必要がある。

具体的に、例えば上述した一実施形態の場合を例にすると、それぞれの給紙カセット３５ａ〜３５ｅからシートが一枚給紙された後、紙厚検知手段の一種としての透過光量検知センサ１２１によって透過光量が検知される。検知された透過光量によって得られた、搬送されるシートの１枚の光量データがメモリ（図示せず）内に格納される。そして、２枚重ねられた後に搬送タイミングを検知するための透過光量検知センサ１２２，１２３，１２４，１２５によって、シートを検知したときの光量が１枚の場合の光量値に近づいた場合に、２枚のうちの１枚がジャムを起こしたと判断される。なお、検知方法としては、シートの電気的抵抗値や厚みの変化を検知したり、超音波の透過率を検知したりすることも可能である。

また、上述した一実施形態による画像形成装置としてカラープリンタを採用することも可能である。図１０に、この発明を適用可能なカラープリンタを示す。

図１０に示すように、カラープリンタにおける表面用のエンジン部は、イエローステーションＡｙ、マゼンタステーションＡｍ、シアンステーションＡｃおよびブラックステーションＡｋの４色から構成される。そして、それぞれの色の画像を中間転写ベルト１５ａに一旦形成した後、シートにまとめて転写する。同様に裏面用のエンジン部として、イエローステーションＢｙ、マゼンタステーションＢｍ、シアンステーションＢｃ、およびブラックステーションＢｋを設け、これらのステーションにより裏面の画像を形成する。

このように構成することにより、両面のフルカラー画像を一度に得ることができ、上述した単色の場合と同様に、片面のみの場合において、生産性を従来の倍にすることができる。

また、カラー画像は微小の濃度の違いで色味が変わってしまう。そこで、本実施形態では、同一頁は同一のエンジン部で画像形成するように構成する。即ち、同一の頁（同一の画像）を連続して複数の記録材に対して画像形成する際には、同じエンジン部によって画像形成する。なお、色味が目立たない出力の場合においては、ユーザの設定によって、同じ頁を異なるエンジン部で画像形成するように夫々のモードをユーザが選択ができるように構成することも可能である。

この発明の一実施形態による画像形成装置の全体構成を示す略線図である。 この発明の一実施形態によるシート搬送を説明するための略線図である。 この発明の一実施形態によるシート搬送を説明するための略線図である。 この発明の一実施形態によるシート搬送を説明するための略線図である。 この発明の一実施形態によるシート搬送を説明するための略線図である。 この発明の一実施形態によるレジストローラ部を表した略線図である。 この発明の一実施形態によるレジストローラ部を表した略線図である。 この発明の一実施形態による画像形成装置の他の例によるセンサを有する構成を示す略線図である。 この発明の一実施形態の他の例によるシート搬送を説明するための略線図である。 この発明の一実施形態の他の例による画像形成装置として、カラープリンタを採用した場合を説明するための略線図である。

符号の説明

１ａ レーザ発光部
２ａ ポリゴンミラー
３ａ 感光ドラム
４ 定着装置
４ａ，４ｂ 定着ローラ対
５ａ 帯電器
６ａ，６ｂ 転写ローラ
７ａ クリーニング器
８ 排出ローラ対
９ａ 現像機
１０ａ，１０ｂ ＣＣＤ
１５ａ 中間転写ベルト
２０ レジストローラ対
２０ａ 駆動ローラ
２０ｂ 従動ローラ
２１，２２，２３，２４ プレレジストローラ
２５ シャッタ手段
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ ピックアップローラ
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ 搬送ローラ
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ リタードローラ
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅ 搬送ローラ対
３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３５ｅ 給紙カセット
１２１，１２２，１２３，１２４，１２５ 透過光量検知センサ

Claims (12)

1. トナー像を記録材に形成する少なくとも２つ以上の画像形成手段と、
   トナー像が形成された記録材に対して、両面同時に定着可能な定着手段とを有し、
   上記記録材に対する画像形成の処理が片面のみの場合に、上記片面のみに画像を形成する記録材が２枚重ねられ、上記重ねられた２枚の記録材のそれぞれの表面にトナー像を形成可能に構成されている
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 上記記録材の一面の画像に対応する画像データの２倍以上の画像データを記憶可能な記憶手段を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 連続して画像形成を実行する場合において、同じ頁における画像は、同一の画像形成手段により形成するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 連続して画像形成を実行する場合において、同一の画像形成手段により同一の頁の画像形成を行うモードと、異なる画像形成手段により同一の頁の画像形成を行うモードとを選択可能に構成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 記録材にトナー像を形成可能に構成された少なくとも１つの画像形成手段と、
   複数の上記記録材を、それぞれ１枚送りで、送出可能な複数の給紙手段と、
   上記給紙手段による給紙後、上記複数の記録材が合流する合流パスの下流側に設けられ、上記複数の記録材が突き当てられて、上記複数の記録材の先端を揃える記録材整列手段と、を有し、
   上記記録材整列手段により上記先端が揃えられた複数の記録材を重ねた状態で、前記画像形成手段へ搬送する
   ことを特徴とする画像形成装置。
6. 上記合流パスにおける合流点から上記記録材整列手段までの距離が、最小シート長さより長い
   ことを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
7. 先に、上記記録材整列手段に前記複数の記録材のうちの第１の記録材の先端が突き当てられ、後に、前記複数の記録材のうちの第２の記録材の先端が、前記第１の記録材に摺接しながら上記第１の記録材に沿って搬送されて上記記録材整列手段に突き当たるように構成されている
   ことを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
8. 複数の上記給紙手段による給紙後に、記録材の１枚の厚さをそれぞれ検知可能に構成された紙厚検知手段を有し、上記合流パスにおける合流点から下流側の検知手段による検知情報と、上記紙厚検知手段の検知情報との比較に基づいて、上記記録材が１枚のみであると判断された場合に、停止制御されるように構成されている
   ことを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
9. 上記検知手段は、記録材における、透過光量、電気抵抗値および超音波透過率の変化のうちの少なくとも１つの物理量を検知可能に構成されている
   ことを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
10. 上記画像形成手段に対する上流に、２枚の記録材を吸着する静電気付与手段を有する
    ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
11. 複数の画像形成手段により記録材にトナー像を形成するステップと、
    片面のみの画像形成時において、上記記録材を２枚重ねて、上記重ねられた記録材のそれぞれの表面にトナー像を形成するステップと、
    上記トナー像が形成された記録材に対して両面同時に定着を行うステップとを有する
    ことを特徴とする画像形成方法。
12. 少なくとも１つの画像形成手段により記録材にトナー像を形成するステップと、
    給紙手段により上記記録材を給送するステップと、
    上記給紙手段による給紙後、合流パスの下流に複数枚の記録材を突き当てて、上記複数枚の記録材の先端を揃えるステップと、
    搬送手段により上記先端が揃えられた複数枚の記録材を重ねた状態で前記画像形成手段へ搬送するステップとを有する
    ことを特徴とする画像形成方法。

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