JP2006145685A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 比較的簡単な構成で、かつ印刷制御シーケンスも複雑化することなく、用紙の表裏で光沢度が均一化された品質の良い両面印刷が可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】 感光体ドラム４から定着装置１０を経由して用紙Ｐに画像を印刷する印刷経路Ｘと、片面印刷後の用紙Ｐを印刷経路Ｘの感光体ドラム１０よりも上流側に帰還させる戻り経路Ｙと、印刷経路Ｘを通過した用紙Ｐを表裏反転して戻り経路Ｙに導入する反転機構部１６とを備えており、設定手段２５により両面印刷時の光沢度を重視する光沢度重視両面印刷モードが設定された場合には、これに応じて反転機構部１６の動作を所定時間だけ停止させて片面印刷後の用紙を機外に露呈して自然冷却する制御手段２１を備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に係り、より詳しくは、用紙の両面に印刷を行う場合に、両面の光沢度が常に均一化された良好な印刷が行えるようにするための技術に関する。

一般に、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、複合機等の画像形成装置においては、感光体ドラムの表面に露光形成された画像を熱溶融性のトナーを用いてトナー画像として形成した後、このトナー画像を用紙に転写し、続いて、転写後のトナー画像を定着装置により加圧溶融して永久像として定着する、いわゆるカールソン法に基づく印刷技術が広く採用されている。

ところで、このような従来の画像形成装置には、用紙の両面に印刷を行えるようにしたものが提供されている（例えば、特許文献１等参照）。すなわち、従来の両面印刷用の画像形成装置は、感光体ドラムから定着装置を経由して用紙に画像を印刷する印刷経路と、片面印刷後の用紙を印刷経路の感光体ドラムよりも上流側に帰還させる戻り経路とを備えるとともに、上記の印刷経路を通過した用紙を表裏反転して戻り経路に導入する反転機構部を設け、印刷経路で用紙の片面に画像を印刷した後、反転機構部により片面印刷後の用紙を表裏反転して戻り経路に導入し、この戻り経路を通った用紙を印刷経路の感光体ドラムよりも上流側に帰還させ、感光体ドラムおよび定着装置を再び通過させて用紙の裏側に画像を印刷するようにしている。
特開２００１−３３７５７４号公報

ところで、上記のように用紙の両面に画像を印刷する場合、用紙は定着装置を２度通過することになる。ここで、従来は、片面に画像を印刷した用紙を反転機構部で直ちに表裏反転して戻り経路に導入して印刷経路に帰還させた後、裏面側を印刷しているので、最初に定着装置で熱が加えられた用紙が十分に冷却されない状態のままで、再度、定着装置を通過することになる。

そのため、最初に印刷した表側のトナーに加わる熱量が裏側のトナーに加わる熱量よりも相対的に大きくなって表裏で光沢度に差が生じ、両面印刷時の品質の均一性が損なわれていた。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、両面印刷のために設けられている既存の機構をそのまま利用し、かつ印刷制御シーケンスも複雑化することなく、表裏の光沢度が均一で良好な品質の両面印刷を行うことが可能な画像形成装置を提供することを課題とする。

本発明は、上記の課題を達成するため、感光体ドラムから定着装置を経由して用紙に画像を印刷する印刷経路と、片面印刷後の用紙を前記印刷経路の前記感光体ドラムよりも上流側に帰還させる戻り経路と、前記印刷経路を通過した用紙を表裏反転して前記戻り経路に導入する反転機構部とを備えた両面印刷可能な画像形成装置を前提としている。

そして、本発明の画像形成装置は、印刷に伴う各種の設定を行う設定手段と、この設定手段で両面印刷時の光沢度を重視する光沢度重視両面印刷モードが設定された場合には、これに応じて前記反転機構部の動作を所定時間だけ停止させて片面印刷後の用紙を機外に露呈する制御手段と、を備えることを特徴としている。

また、本発明の画像形成装置は、上記の構成において、用紙のサイズや種類と反転機構部の停止時間との関係を示す時間データが予め設定登録されたテーブルメモリを備え、前記制御手段は、前記設定手段により用紙のサイズや種類が設定された場合には、前記テーブルメモリの時間データを参照して前記反転機構部の停止時間を決定するものであることを特徴としている。

さらに、本発明の画像形成装置は、上記の構成において、前記機外温度を検出する機外温度検出センサと、用紙に占める画像の割合である画像率を検出する画像率検出手段とを備える一方、前記テーブルメモリには、前記時間データに加えて、機外温度および画像率に応じた前記反転機構部の停止時間を補正する補正時間データが予め登録されており、前記制御手段は、前記機外温度検出センサおよび画像率検出手段の検出出力に基づいてテーブルメモリの補正時間データを参照して前記反転機構部の停止時間を補正するものであることを特徴としている。

本発明に係る画像形成装置は、印刷経路を通過した片面印刷後の用紙を反転機構部により表裏反転して戻り経路に導入する際、制御手段が反転機構部の動作を所定時間だけ停止させて用紙を機外に露呈するので、この停止時間中に最初に定着装置で熱が加えられた用紙がトナー定着に適切な温度になるまで自然冷却される。したがって、両面印刷のために、片面印刷後の用紙を戻り経路を通って印刷経路に帰還させ、再び定着装置を通過させる際に既に十分に温度が低くなっているので、用紙の表裏で光沢度に差が生じるのが防止される。このため、良好な印刷品質を保った両面印刷を行うことが可能となる。しかも、特別な専用の冷却装置を別途設ける必要もないので、コストアップを招来することなく簡単に実現することが可能となる。

また、制御手段は、設定手段により用紙のサイズや種類に応じて、テーブルメモリの時間データを参照してこれらに対応した反転機構部の停止時間を決定するので、用紙の種類や用紙サイズが異なる場合でも、それらの要因によって用紙の表裏の光沢度が影響されなくなる。このため、表裏で均一な光沢度をもつ両面印刷が可能になり、一層印刷品質を高めることができる。

また、制御手段は、機外温度検出センサや画像率検出手段の検出出力に基づいてテーブルメモリの補正時間データを参照して反転機構部の停止時間を補正するので、機外温度や画像率が変動しても、それらの要因によって用紙の表裏の光沢度が影響されなくなる。このため、表裏で均一な光沢度をもつ両面印刷が可能になり、さらに一層印刷品質を高めることができる。

図１は本発明の実施の形態における画像形成装置の全体の概略構成を示す縦断面図である。

この実施の形態の画像形成装置１は、ハウジング２を備え、このハウジング２の内部には、原稿を読み取るための画像読取装置３、感光体ドラム４、感光体ドラム４を帯電させる帯電ローラ５、画像読取装置３で読み取られた画像を感光体ドラム４に露光する露光装置６、この露光装置６により感光体ドラム４上に形成された静電潜像を可視像化されたトナー像として形成する現像装置７、この現像装置７で形成されたトナー像を用紙Ｐに転写する転写ローラ８、感光体ドラム４上の転写後の余分なトナーを除くクリーニクング装置９、転写ローラ８で転写されたトナー像を熱定着する定着装置１０、感光体ドラム４に形成されたトナー像と用紙Ｐの給紙タイミングとを一致させるためのレジストローラ１１、各種サイズの用紙Ｐを格納する給紙カセット１２、多数の搬送ローラ１５ａ〜１５ｄ、反転機構部１６、および各部を制御するコントローラ２１が設けられている。

そして、上記の搬送ローラ１５ａ，１５ｂ、レジストローラ１１、感光体ドラム４、転写ローラ８、定着装置１０、搬送ローラ１５ｃにより、用紙Ｐに画像を印刷する印刷経路Ｘが構成されている。また、上記の搬送ローラ１５ｄ，１５ｂにより、片面印刷後の用紙を印刷経路Ｘの感光体ドラム４よりも上流側に帰還させる戻り経路Ｙが構成されている。

また、反転機構部１６は、印刷経路Ｘを通過した用紙を表裏反転して戻り経路Ｙに導入するもので、両面印刷のためにコントローラ２１によって正逆転制御される排紙ローラ１７と、用紙Ｐを印刷経路Ｘ側から戻り経路Ｙ側へ導くための分岐ガイド１８とを備えている。そして、この反転機構部１６の近傍のハウジング２上部には印刷後の用紙が排出される排紙トレイ１９が設けられている。

図２はこの実施の形態の画像形成装置において、用紙Ｐの両面印刷処理を行う場合の制御系を示すブロック図である。

コントローラ２１は、特許請求の範囲における制御手段に対応するもので、マイクロコンピュータなどで構成されており、演算制御部２２、テーブルメモリ２３、および内部タイマ２４を備えている。

そして、このコントローラ２１には、印刷に伴う各種の設定を行う設定手段としての操作パネル２５、ハウジング２の外側の機外温度を検出する機外温度検出センサ２６、および用紙Ｐに占める印刷画像の割合である画像率を検出する画像率検出手段２７からのデータがそれぞれ入力されるようになっている。

ここに、操作パネル２５は、例えばハウジング２の上部に設けられており、また、機外温度検出センサ２６は、例えばハウジング２の排紙トレイ１９の近傍に設けられている。さらに、画像率検出手段２７は、画像読取装置３の内部に設けられており、画像データから画像率を算出するようになっている。

また、上記のテーブルメモリ２３には、図３に示すように、用紙のサイズや種類と排紙ローラ１７の停止時間Ｔとの関係を示す時間データが予め設定登録されている。さらに、このテーブルメモリ２３には、図３の時間データに加えて、図４に示すように、機外温度および画像率に応じて排紙ローラ１７の停止時間を補正するための補正時間ΔＴのデータが予め登録されている。なお、図３および図４に示す関係は、予め実際に実験を行って決定される。

演算制御部２２は、両面印刷を行う場合には、定着装置１０で定着された後の用紙Ｐが戻り経路Ｙに導入されるように反転機構部１６の排紙ローラ１７を制御する。特に、操作パネル２５により、両面印刷時に光沢度を重視する光沢度重視両面印刷モード設定された場合には、排紙ローラ１７の動作を停止させて片面印刷後の用紙を所定時間にわたって機外に露呈させる制御を行うようになっている。なお、この場合の具体的な制御動作については後でさらに詳述する。

また、内部タイマ２４は、排紙ローラ１７が停止された際に演算制御部２２によって算出される停止時間がセットされ、この停止時間が経過したときにタイムアップ信号を演算制御部２２に出力するようになっている。

次に、上記構成の画像形成装置において、用紙Ｐに両面印刷を行う場合の動作について説明する。
（１） 光沢度重視の両面印刷を行う場合
光沢度重視の両面印刷を行う場合には、操作パネル２５を操作して予め用紙のサイズ（Ａ４、Ａ５、Ｂ４、Ｂ５等）や種類（普通紙やケント紙等）を設定するとともに、両面印刷時の光沢度を重視する光沢度重視両面印刷モードを設定する。

これに応じて、コントローラ２１の演算制御部２２は、反転機構部１６の排紙ローラ１７の停止時間を次のようにして決定する。

まず、テーブルメモリ２３の内容（図３）を参照して操作パネル２５で予め設定された用紙のサイズや種類に応じた停止時間Ｔを求める。次いで、機外温度検出センサ２６や画像率検出手段２７の検出出力に基づいてテーブルメモリ２３の内容（図４）を参照して補正時間ΔＴを求める。そして、先に求めた停止時間Ｔを補正時間ΔＴで補正し（＝Ｔ＋ΔＴ）、この補正後の停止時間を最終的な停止時間として決定する。

例えば、用紙サイズがＡ４で、用紙の種類がＦ（例えば普通紙）の場合には、機外の停止時間をＴ１（例えば３秒）として求める。次いで、機外温度がＨ１（例えば１５℃）で画像率がα（例えば８０％）の場合には、補正時間をΔＴ１（例えば５秒）として求める。そして、最終的な停止時間をＴ１＋ΔＴ１（この例の場合は３＋５＝８秒）として決定する。

この状態で、次に操作パネル２５の印刷開始ボタンを操作すると、これに応じて、画像読取装置３で原紙の画像が読み取られ、その画像情報が露光装置６に送られる。また、帯電ローラ５によって表面が均一に帯電された感光体ドラム４が図１の矢印Ｚ方向に回転されると共に、感光体ドラム４の表面が画像情報に基づいて露光装置６で露光されて静電潜像が形成される。そして、この静電潜像が現像装置７によりトナー像として顕像化される。

また、上記の動作と並行して、コントローラ２１の制御により、所定のサイズと種類の用紙Ｐが搬送ローラ１５ａにより給紙カセット１２から取り出された後、印刷経路Ｘ上にあるレジストローラ１１によって所定のタイミングで感光体ドラム４と転写ローラ８との間のニップ部に導入され、感光体ドラム４上に形成されたトナー像が転写ローラ８によって用紙Ｐに転写される。なお、感光体ドラム４上の転写後の余分なトナーは、クリーニクング装置９で感光体ドラム４から取り除かれて回収される。

次いで、トナー像が転写された用紙Ｐは、定着装置１０を通過する際に熱定着される。こうして、片面に画像が印刷された用紙Ｐは、反転機構部１６に導入され、分岐ガイド１８で排紙トレイ１９側に導かれ、さらに排紙ローラ１７によって排紙トレイ１９側に向けて送出される。

その際、コントローラ２１は、反転機構部１６の排紙ローラ１７を制御し、用紙Ｐが分岐ガイド１８を通過した後、用紙Ｐの一部は排紙ローラ１７に挟まれているが大半が機外に露呈された状態になったときに、排紙ローラ１７の駆動を停止すると同時に、前述のようにして算出された停止時間を内部タイマ２４にセットする。

そして、演算制御部２２は、この停止時間が経過して内部タイマ２４がタイムアップするまでは排紙ローラ１７の停止状態を継続する。このため、この停止時間中に片面印刷された用紙Ｐ全体がトナー定着に適切な温度まで自然冷却される。したがって、用紙のサイズや種類が異なっていたり、機外温度が変動したり、片面印刷後の画像率が用紙ごとに異なっている場合であっても、それらの因子に影響されなくなる。

こうして、排紙ローラ１７の停止状態が一定時間経過すると、内部タイマ２４がタイムアップするので、これに応じてコントローラ２１は、排紙ローラ１７を逆転駆動する。このため、用紙Ｐは分岐ガイド１８を通って戻り経路Ｙに導入される。その際、用紙Ｐは表裏反転される。

そして、戻り経路Ｙを通過した用紙Ｐは、レジストローラ１１よりも上流側の印刷経路Ｘに帰還され、再び感光体ドラム４を通過する際に転写ローラ８によって用紙Ｐの裏側にトナー像が転写される。

続いて、この用紙Ｐは定着装置１０を通過してトナー像が定着されるが、その際、用紙Ｐは既にトナー定着に適切な温度まで自然冷却されているので、印刷済みの表側の画像の光沢度が過度になることはない。その結果、表裏の画像の光沢度の差は小さくなり、良好な印刷品質を保った両面印刷が行われる。その後、用紙Ｐは排紙ローラ１７によって排紙トレイ１９に排出される。

このように、両面印刷を行う場合、用紙Ｐは定着装置を２回通ることになるが、片面印刷の後、残り片面のトナー画像定着のために２度目に定着装置を通る際には、用紙Ｐは既に十分冷却されているので、表裏でほぼ均一な光沢度をもつ両面印刷を行うことができ、印刷品質を高めることができる。

なお、上記の説明では、用紙のサイズや種類に応じて反転機構部１６による停止時間を調整し、しかも、機外温度や画像率の大きさに応じて反転機構部１６の停止時間を補正している。このように制御すれば、表裏で均一な光沢度をもつ両面印刷を確実に行えるので一番好ましいが、必ずしもこのような停止時間の調整をしなくても、排紙ローラ１７を予め設定した一定時間だけ停止するようにしても、ある程度の効果を得ることは可能である。
（２）迅速に両面印刷を行う場合
迅速に両面印刷を行う場合には、操作パネル１８で予め用紙のサイズや種類を指定するとともに、迅速両面印刷モードを指定する。この印刷モードが設定された場合、演算制御部２２は排紙ローラ１７の停止時間の算出は行わない。

そして、操作パネル２５の印刷開始ボタンが操作されると、給紙カセット１２から取り出された用紙Ｐが印刷経路Ｘを通って片面に画像が印刷された後、反転機構部１６に導入されることになるが、その場合の動作は上記（１）の場合と同様である。

そして、コントローラ２１は、用紙Ｐが分岐ガイド１８を通過してその一部が排紙ローラ１７に挟まれてはいるが大半が機外に露呈された状態になったとき、排紙ローラ１７を停止せずに直ちにこれを逆転駆動する。このため、用紙Ｐは分岐ガイド１８を通って戻り経路Ｙに導入される。続いて、用紙Ｐは戻り経路Ｙを通過して再び印刷経路Ｘに帰還されて当該経路Ｘを通過することで用紙Ｐの裏側に画像が印刷される。そして、両面印刷後の用紙Ｐは反転機構部１６の排紙ローラ１７により排紙トレイ１９に排出される。

したがって、この迅速両面印刷モードの場合には、用紙Ｐが２度目に定着装置１０に導入される際に温度が高い状態のままである可能性が高く、用紙Ｐの表裏で光沢度の違いが生じることは避けられないが、その反面、反転機構部１６で用紙Ｐの搬送が停止されることなく直ちに戻り経路Ｙに導かれて裏面側の印刷が行われるので、両面印刷に要する時間が光沢度重視両面印刷モードの場合よりも短縮化され、両面印刷のスループットが向上する。

なお、本発明は、複写機に限らず、プリンタ、ファクシミリ装置、複合機等の各種の画像形成装置に対して広く適用することが可能である。

本発明の実施の形態における画像形成装置の全体の概略構成を示す縦断面図である。 同画像形成装置において用紙の両面印刷処理を行う場合の制御系を示すブロック図である。 テーブルメモリに登録されている用紙サイズ、用紙の種類と反転機構部における用紙の機外停止時間との関係を示す特性図である。 テーブルメモリに登録されている機外温度や画像率と反転機構部の停止時間を補正するための補正時間との関係を示す特性図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
４ 感光体ドラム
１０ 定着装置
１６ 反転機構部
１７ 排紙ローラ
１８ 分岐ガイド
２１ コントローラ（制御手段）
２２ 演算制御部
２３ テーブルメモリ
２５ 操作パネル（設定手段）
２６ 機外温度検出センサ
２７ 画像率検出手段
Ｐ 用紙
Ｘ 印刷経路
Ｙ 戻り経路

Claims (3)

1. 感光体ドラムから定着装置を経由して用紙に画像を印刷する印刷経路と、片面印刷後の用紙を前記印刷経路の前記感光体ドラムよりも上流側に帰還させる戻り経路と、前記印刷経路を通過した用紙を表裏反転して前記戻り経路に導入する反転機構部と、を備えた両面印刷可能な画像形成装置において、
   印刷に伴う各種の設定を行う設定手段と、この設定手段で両面印刷時の光沢度を重視する光沢度重視両面印刷モードが設定された場合には、これに応じて前記反転機構部の動作を所定時間だけ停止させて片面印刷後の用紙を機外に露呈する制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 用紙のサイズや種類と前記反転機構部の停止時間との関係を示す時間データが予め設定登録されたテーブルメモリを備え、前記制御手段は、前記設定手段により用紙のサイズや種類が設定された場合には、前記テーブルメモリの時間データを参照して前記反転機構部の停止時間を決定するものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記機外温度を検出する機外温度検出センサと、用紙に占める画像の割合である画像率を検出する画像率検出手段とを備える一方、前記テーブルメモリには、前記時間データに加えて、機外温度および画像率に応じた前記反転機構部の停止時間を補正する補正時間データが予め登録されており、前記制御手段は、前記機外温度検出センサおよび画像率検出手段の検出出力に基づいて前記テーブルメモリの補正時間データを参照して前記反転機構部の停止時間を補正するものであることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。