以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1は本発明が適用される画像形成装置の構成例を示す概略図である。図示した画像形成装置は、電子写真方式で用紙に画像を形成する画像形成装置であって、2つの用紙収容部1,2を備えている。2つの用紙収容部1,2は、上下の位置関係で配置されている。用紙収容部1,2は、それぞれ所定枚数(複数枚)の用紙を積載状態で収容するものである。用紙収容部1に収容される用紙のサイズは、用紙収容2に収容される用紙のサイズよりも小さいものとなっている。
上側の用紙収容部1の近傍には、給紙用のロールとして、呼び出しロール3と送り出しロール4が配置されている。呼び出しロール3は、用紙収容部1に収容された用紙を、最上位の用紙から順に呼び出すものである。送り出しロール4は、呼び出しロール3によって呼び出された用紙を1枚ずつ分離して送り出すものである。これと同様に、下側の用紙収容部2の近傍にも、給紙用のロールとして、呼び出しロール5と送り出しロール6が配置されている。
また、画像形成装置本体100内には、用紙搬送路に沿って用紙を搬送する用紙搬送手段が設けられている。この用紙搬送手段は、反転搬送部101と再給紙搬送部102とを有している。反転搬送部101と再給紙搬送部102は、両面画像形成用の搬送部として設けられたものである。また、用紙搬送路は、用紙の進行方向を案内するために設けられる搬送路形成部材を用いて形成されるものである。用紙搬送路上には、用紙搬送手段の主要な構成要素となる複数の搬送ロール7〜19が設けられている。各々の搬送ロール7〜19は、一対のロールの間に用紙を挟み込んで回転することにより、用紙に搬送力を付与して用紙を搬送するものである。このうち、搬送ロール14,15は、反転搬送部101に設けられ、搬送ロール16〜19は、再給紙搬送部102に設けられている。
ここで、用紙搬送路を複数の用紙搬送路R1〜R6に区分して考えると、第1の用紙搬送路R1と第2の用紙搬送路R2は、搬送ロール8と搬送ロール9の間で区分されている。第3の用紙搬送路R3は、搬送ロール11の下流側で第2の用紙搬送路R2から分岐している。第3の用紙搬送路R3と第4の用紙搬送路R4は、搬送ロール14と搬送ロール15の間で区分されている。第5の用紙搬送路R5は、搬送ロール14と搬送ロール15の間で第4の用紙搬送路R4から分岐している。また、第5の用紙搬送路R5は、搬送ロール9の上流側で第2の用紙搬送路R2に合流している。第6の用紙搬送路R6は、搬送ロール13と搬送ロール14の間で第3の用紙搬送路R3から分岐している。また、第6の用紙搬送路R6は、搬送ロール12の上流側で第2の用紙搬送路R2に合流している。
第1の用紙搬送路R1は、用紙収容部1,2に収容された用紙を画像形成手段に向けて給紙するための給紙搬送路となり、第2の用紙搬送路R2は、画像形成手段の画像記録位置Pを経由するように用紙を搬送する画像形成搬送路となる。また、第3の用紙搬送路R3は、第2の用紙搬送路R2と第4の用紙搬送路R4とを中継する中継搬送路となり、第4の用紙搬送路R4は、用紙を表裏反転させるための反転搬送路となる。また、第5の用紙搬送路R5は、第4の用紙搬送路R4で反転させた用紙を再び画像形成手段に向けて給紙するための再給紙搬送路となり、第6の用紙搬送路R6は、画像形成済みの用紙を表裏反転して排出するための反転排出搬送路となる。
搬送ロール7,8は、第1の用紙搬送路R1上に配置され、搬送ロール9〜12は、第2の用紙搬送路R2上に配置されている。搬送ロール13,14は、第3の用紙搬送路R3上に配置され、搬送ロール15は、第4の用紙搬送路R4上に配置されている。搬送ロール16〜19は、第5の用紙搬送路R5上に配置されている。
また、搬送ロール7は、第1の用紙搬送路R1上で搬送ロール8の上流側に配置されている。搬送ロール8は、第1の用紙搬送路R1上で搬送ロール7の下流側に配置されている。これらの搬送ロール7,8は、用紙収容部1から給紙用のロール3,4によって供給された用紙や、用紙収容部2から給紙用のロール5,6によって供給された用紙を、それぞれ第1の用紙搬送路Rに沿って搬送するものである。
搬送ロール9は、第2の用紙搬送路R2上で搬送ロール10の上流側に配置されている。搬送ロール9は、搬送ロール8によって第1の用紙搬送路R1から第2の用紙搬送路R2へと搬送された用紙を、搬送ロール10に向けて搬送するものである。搬送ロール10は、搬送ロール9によって搬送された用紙を画像記録位置Pに向けて送り込むロール(以下、「レジストロール」とも記す)である。レジストロール10は、基準搬送部材として画像記録位置Pの上流側に設けられている。画像記録位置Pは、用紙搬送路の途中に設けられたもので、実際に用紙に画像が記録(本形態例ではトナー画像が転写)される位置をいう。
搬送ロール9とレジストロール10の間の用紙搬送路(レジストロール10の上流側)には傾き補正部20が設けられている。傾き補正部20は、第2の用紙搬送路R1に設けられたレジストロール10への突き当てによって用紙をループ状に撓ませることにより、用紙搬送方向に対する用紙の傾きを補正する部分である。
また、用紙搬送方向において、搬送ロール9の上流側には第1用紙検知センサS1が設けられ、レジストロール10の上流側には、用紙検知手段として第2用紙検知センサS2が設けられている。第1用紙検知センサS1は、搬送ロール9からレジストロール10に向けて搬送される用紙の通過(先端通過、後端通過)を検知するものである。第2用紙検知センサS2は、レジストロール10から画像記録位置Pに向けて搬送される用紙の通過(先端通過、後端通過)を検知するものである。さらに詳述すると、第1用紙検知センサS1は、搬送ロール9からレジストロール10に至る用紙搬送路の途中(図例ではレジストロール10寄りの位置)で用紙の通過を検知するものである。第2用紙検知センサS2は、レジストロール10から画像記録位置Pに至る用紙搬送路の途中(図例では中間地点)で用紙の通過を検知するものである。
各々の用紙検知センサS1,S2は、例えば発光素子と受光素子を共通のセンサ面に並べて設けた反射型のフォトセンサを用いて構成されるものである。この場合、各々の用紙検知センサS1,S2は、自身のセンサ面と近接して対向する位置(以下、「検知位置」とも記す)に用紙が存在するときはオン状態となり、用紙が存在しないときはオフ状態となる。したがって、各々の用紙検知センサS1,S2は、それぞれに対応する検知位置を用紙の先端が通過した際にはオフ状態からオン状態に切り替わり、その後、検知位置を用紙の後端が通過した際にはオン状態からオフ状態に切り替わる。なお、用紙検知センサS1,S2には、透過型のフォトセンサを用いてもよいし、他のセンサを用いてもよい。用紙の先端とは、用紙搬送路上で用紙搬送方向の下流側を向いて配置される用紙端をいい、用紙の後端とは、用紙搬送路上で用紙搬送方向の上流側を向いて配置される用紙端をいう。
第2の用紙搬送路R2において、レジストロール10の下流側には、ドラム形状の感光体(以下、「感光体ドラム」と記す)22が配置されている。感光体ドラム22は、図の反時計回り方向に一定の速度で回転駆動されるものである。感光体ドラム22の周囲には、感光体ドラム22の表面を所定の電位レベルに帯電する帯電器(不図示)と、この帯電器で帯電された感光体ドラム22の表面をレーザ光(レーザビーム)で露光走査して静電潜像を書き込む潜像書き込み部23と、この潜像書き込み部23によって書き込まれた静電潜像を、例えばトナーとキャリアからなる二成分現像剤で現像する現像器(不図示)と、この現像器で現像されたトナー画像を用紙に転写する転写ロール24と、用紙に転写されずに感光体ドラム22の表面に残留したトナーを除去するクリーナー(不図示)と、感光体ドラム22の表面を除電する除電器(不図示)が、それぞれ感光体ドラム22の回転方向に順に配置されている。
感光体ドラム22と転写ロール24は、第2の用紙搬送路R2を介して対向する状態に配置されている。感光体ドラム22と転写ロール24は、少なくとも両者の対向部分を用紙が通過する際に所定の圧力で接触した状態となる。そして、レジストロール10によって送り込まれた用紙は、所定の圧力で接触する感光体ドラム22と転写ロール24の対向部分を通過する。このとき、転写ロール24がトナーと逆極性の電荷を用紙に印加することにより、感光体ドラム22から用紙にトナー画像が転写される。したがって、感光体ドラム22と転写ロール24の対向部分(接触部分)が、上述した画像記録位置Pに相当するものとなる。
第2の用紙搬送路R2において、第2用紙検知センサS2の検知位置から画像記録位置Pまでの用紙搬送区間は、上下一対の搬送路形成部材21によって形成されている。当該一対の搬送路形成部材21は、上記用紙搬送区間で用紙の搬送姿勢を直線状に維持するように、第2用紙検知センサS2の検知位置から画像記録位置Pに向かって真っ直ぐに用紙搬送路を形成し、かつ当該用紙搬送路の隙間が最大厚の用紙の搬送を許容する範囲で最小に設定されている。
バキューム搬送部25は、無端状の搬送ベルト26と、この搬送ベル26を支持する2つのロール27,28とを有するものである。バキューム搬送部25では、搬送ベルト26の上に用紙を載せて用紙の下面(トナー画像が転写される面と反対側の面)をバキューム方式で吸着しつつ、搬送ベルト26の走行にしたがって用紙を搬送するものである。
バキューム搬送部25の下流側には定着器29が配置されている。定着器29は、用紙に転写されたトナー画像を加熱加圧方式で用紙の紙面に定着させるものである。定着器29は、ヒータ等によって所定の温度(定着温度)に加熱される加熱ロール30と、この加熱ロール30に所定の圧力で接触する加圧ロール31とを備えている。定着器29は、上述した感光体ドラム22、帯電器、潜像書き込み部23、現像器、転写ロール24等とともに、画像形成手段を構成するものである。
搬送ロール11は、第2の用紙搬送路R2上で定着器29の下流側に配置されている。搬送ロール11の下流側では、第2の用紙搬送路R2の途中から第3の用紙搬送路R3が斜め下方に分岐しており、この分岐部分に図示しない搬送切り替え部材が設けられている。搬送切り替え部材は、搬送ロール11によって搬送される用紙の進行方向を、搬送ロール12に向かう第1の方向(第2の用紙搬送路R2の沿う方向)と、搬送ロール13に向かう第2の方向(第3の用紙搬送路R3に分岐する方向)のいずれか一方に切り替えるものである。
搬送ロール12は、第2の用紙搬送路R2の後端部に配置されている。搬送ロール12は、画像形成済みの用紙を図示しない用紙排出収容部に排出するロール(以下、「排出ロール」とも記す)である。
搬送ロール13は、搬送ロール11によって搬送された用紙を搬送ロール14に向けて搬送するものである。搬送ロール14は、第3の用紙搬送路R3上で搬送ロール13の下流側に配置されている。搬送ロール14は、双方向に回転(正転/逆転)するものである。
搬送ロール15は、用紙搬送方向で搬送ロール14の下流側に配置されている。搬送ロール15は、上記搬送ロール14と同様に、双方向に回転(正転/逆転)するものである。搬送ロール14及び搬送ロール15は、それぞれ搬送中の用紙をスイッチバック方式で表裏反転するロール(以下、「反転ロール」とも記す)である。
搬送ロール16〜19は、用紙搬送方向の上流側から下流側に向かって順に配置されている。すなわち、第5の用紙搬送路R5において、搬送ロール17は搬送ロール16の下流側に配置され、搬送ロール18は搬送ロール17の下流側に配置され、搬送ロール19は搬送ロール18の下流側に配置されている。
続いて、上記構成からなる画像形成装置によって行なわれる画像形成処理の基本的な手順について説明する。まず、画像形成を開始するにあたって、使用者が指定した用紙収容部又は自動で選択された用紙収容部から、画像形成の対象となる用紙を給紙する。例えば、使用者が指定した用紙収容部又は自動で選択された用紙収容部が、上段の用紙収容部1であるとすると、この用紙収容部1に対応する呼び出しロール3及び送り出しロール4の回転により、用紙収容部1から第1の用紙搬送路R1へと用紙を送り出す。
こうして第1の用紙搬送路R1へと送り出された用紙は、その後、搬送ロール8の回転によって用紙搬送方向の下流側へと搬送されて搬送ロール9に送り込まれる。次に、用紙は搬送ロール9の回転にしたがってレジストロール10に送り込まれる。レジストロール10は、搬送ロール9による用紙の送り込みに先立って回転停止状態とされる。そのため、搬送ロール9によって送り込まれた用紙の先端は回転停止状態のレジストロール10に突き当てられる。また、この突き当て状態で搬送ロール9により用紙を所定量だけ送り込むことにより、レジストロール10の上流側に設けられた傾き補正部20で用紙がループ状に撓んだ状態、すなわち用紙の傾きが補正された状態となり、この状態で用紙が一時停止する。
一方、レジストロール10の下流側では感光体ドラム22が一定の速度で回転し、この回転中に感光体ドラム22の表面に潜像書き込み部23によって静電潜像が書き込まれる。こうして感光体ドラム22の表面に書き込まれた静電潜像は、現像器(不図示)でトナー画像に現像されて画像記録位置Pに送り込まれる。
これに対して、レジストロール10は、画像記録位置Pにトナー画像が到達する時刻に合わせて回転を開始する。これにより、用紙はレジストロール10の回転にしたがって画像記録位置Pへと送り込まれる。そして、画像記録位置Pにおいては、感光体ドラム22と転写ロール24の対向部分(接触部分)を通過するように用紙が移動するとともに、転写ロール24がトナーと逆極性の電荷を用紙に付与することにより、感光体ドラム22上のトナー画像が用紙の第1面に転写される。
その後、用紙はバキューム搬送部25によって定着器29へと送られる。定着器29に送られた用紙は、加熱ロール30と加圧ロール31の間(接触部分)を通過するように移動するとともに、それらのロール30,31によって加えられる加圧作用と加熱作用によって用紙の第1面にトナー画像が定着される。次いで、定着器29から送り出された用紙は、第2の用紙搬送路R2に沿って搬送ロール11から排出ロール12へと送り込まれた後、排出ロール12によって用紙排出収容部(不図示)に排出される。以上の動作は、用紙の片面に画像を形成する片面画像形成処理で適用されるものである。
用紙の両面に画像を形成する両面画像形成処理においては、搬送ロール11によって搬送される用紙が、搬送切り替え部材(不図示)によって第2の用紙搬送路R2から第3の用紙搬送路R3に案内されて搬送ロール13へと送り込まれる。次いで、用紙は搬送ロール13によって反転ロール14に送り込まれ、さらに反転ロール14の正回転によって反転ロール15へと送り込まれる。次に、用紙は反転ロール15の正回転によって第4の用紙搬送路R4に取り込まれる。そして、用紙の後端が第5の用紙搬送路R5への分岐位置を通過すると、反転ロール15は、用紙を挟み込んだままの状態で回転停止した後、逆回転を開始する。これにより、用紙は反転ロール15の逆回転にしたがって第4の用紙搬送路R4から第5の用紙搬送路R5へと送り込まれる。
その後、用紙は、第5の用紙搬送路R5に設けられた複数の搬送ロール16〜19の回転にしたがって第5の用紙搬送路R5を上流側から下流側へと搬送される。そして、第5の用紙搬送路R5の最下流部では、第5の用紙搬送路R5の後端部から第2の用紙搬送路R2の先端部に合流するように用紙が搬送ロール19によって搬送される。これにより、用紙は再び第2の用紙搬送路R2上の搬送ロール9へと送り込まれる。以降は、上記同様の手順で用紙の第2面に画像が形成(転写、定着)される。こうして第2面への画像形成を終えた用紙は、第2の用紙搬送路R2に沿って搬送ロール11から排出ロール12へと送り込まれた後、排出ロール12によって用紙排出収容部(不図示)に排出される。
また、片面画像形成処理で第1面への画像形成を終えた用紙、又は両面画像形成処理で第2面への画像形成を終えた用紙を、表裏反転して排出する場合は、排出ロール11によって搬送される用紙が、搬送切り替え部材(不図示)によって第2の用紙搬送路R2から第3の用紙搬送路R3に案内されて搬送ロール13へと送り込まれる。
次いで、用紙は搬送ロール13によって反転ロール14に送り込まれ、さらに反転ロール14の正回転によって搬送方向の下流側に送り込まれる。そして、用紙の後端が第6の用紙搬送路R6への分岐位置を通過すると、反転ロール14は、用紙を挟み込んだままの状態で回転停止した後、逆回転を開始する。
これにより、用紙は反転ロール14の逆回転にしたがって第3の用紙搬送路R3から第6の用紙搬送路R6へと送り込まれる。次いで、用紙は、第6の用紙搬送路R6から第2の用紙搬送路R2に合流するように排出ロール12へと送り込まれた後、排出ロール12によって用紙排出収容部(不図示)に排出される。
図2は本発明の実施形態に係る画像形成装置の制御構成の一例を示すブロック図である。画像形成制御部41は、画像形成装置全体の処理動作を統括的に制御するものである。画像形成制御部41には、操作パネル42と、潜像書き込み部23と、第1用紙検知センサS1と、第2用紙検知センサS2と、用紙搬送モータ43と、記憶部44とが接続されている。
操作パネル42は、画像形成装置を使用する使用者が各種の情報を入力したり、使用者に対して各種の情報を表示したりするためのインターフェースとなるものである。操作パネル42は、例えば、各種のボタン、スイッチ、キー等を有する入力部と、タッチパネル付きの液晶ディスプレイからなる表示部とによって構成されるものである。
用紙搬送モータ43は、上述した複数の搬送ロール7〜19のうち、特に、レジストロール10の回転駆動源となるものである。なお、図示はしないが、レジストロール10以外の搬送ロール7〜8,11〜19の回転駆動源となる所定数(複数)の用紙搬送モータは、用紙搬送モータ43と同様に画像形成制御部41に個別に接続されるものとなっている。
記憶部44は、画像形成制御部41が画像形成装置の動作を制御するうえで必要となる各種のデータや情報を記憶するために用いられるものである。記憶部44は、例えばEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)などの不揮発性メモリを用いて構成されるものである。
図3は両面画像形成処理で用紙の第1面に画像を形成する第1の段階での状態遷移図である。まず、上記レジストロール10によって速度V1で搬送される用紙103の先端が第2用紙検知センサS2の検知位置を通過する。このとき、第2用紙検知センサS2が用紙103の先端通過を検知した時刻をT11とする。次に、用紙103の先端が画像記録位置Pに到達する。このとき、用紙103の先端が画像記録位置Pに到達する時刻をT12とする。
次に、用紙の第1面に画像を形成するにあたって、画像形成の基準となる基準信号が出力された時刻から所定の時間が経過した時点で、用紙103の第1面に対して画像の記録を開始する。このとき、用紙103の第1面に対して画像の記録を開始する時刻をT13とする。次に、用紙103の後端が第2用紙検知センサS2の検知位置を通過する。このとき、第2用紙検知センサS2が用紙103の後端通過を検知した時刻をT14とする。次に、用紙103の第1面に画像の記録を開始した時刻T13から所定の時間が経過した時点で、用紙103の第1面に対して画像の記録を終了する。このとき、用紙103の第1面に対して画像の記録を終了する時刻をT15とする。
図4は両面画像形成処理で用紙の第2面に画像を形成する第2の段階での状態遷移図である。まず、上記レジストロール10によって速度V2で搬送される用紙103の先端が第2用紙検知センサS2の検知位置を通過する。このとき、第2用紙検知センサS2が用紙103の先端通過を検知した時刻をT21とする。次に、用紙103の先端が画像記録位置Pに到達する。このとき、用紙103の先端が画像記録位置Pに到達する時刻をT22とする。
次に、用紙の第2面に画像を形成するにあたって、画像形成の基準となる基準信号が出力された時刻から所定の時間が経過した時点で、用紙103の第2面に対して画像の記録を開始する。このとき、用紙103の第2面に対して画像の記録を開始する時刻をT23とする。次に、用紙103の後端が第2用紙検知センサS2の検知位置を通過する。このとき、第2用紙検知センサS2が用紙103の後端通過を検知した時刻をT24とする。次に、用紙103の第2面に画像の記録を開始した時刻T23から所定の時間が経過した時点で、用紙103の第2面に対して画像の記録を終了する。このとき、用紙103の第2面に対して画像の記録を終了する時刻をT25とする。
上記両面画像形成処理において、用紙103の第1面に画像の記録を開始する時刻T13は、前述したとおり感光体ドラム22の回転速度が一定であることから、潜像書き込み部23が感光体ドラム22の表面に静電潜像の書き込みを開始する時刻によって決まる。すなわち、静電潜像の書き込み開始時刻が早ければ、その分だけ用紙103に対して画像の記録を開始する時刻が早くなる。反対に、静電潜像の書き込み開始時刻が遅ければ、その分だけ用紙103に対して画像の記録を開始する時刻が遅くなる。この点は、用紙103の第2面に画像の記録を開始する時刻T23に関しても同様である。
また、上記両面画像形成処理において、用紙103の第1面に画像の記録を開始してから終了するまでの時間Tpr1(=T15−T13)と、用紙103の第2面に画像の記録を開始してから終了するまでの時間Tpr2(=T25−T23)は、それぞれ画像形成の対象となる用紙の長さ(用紙搬送方向の用紙の寸法)に応じて固定的に設定されるものである。
このため、用紙103の第1面に画像を形成する第1の段階と、用紙103の第2面に画像を形成する第2の段階では、いずれも画像の記録を開始してから終了までの時間が同じ時間(Tpr1=Tpr2)になる。したがって、上記図3及び図4に示すように、上記第1の段階で用紙103の第1面に記録された画像の後端から当該用紙103の後端までの距離をL1とし、上記第2の段階で、用紙103の先端から当該用紙103の第2面に記録された画像の先端までの距離をL2とすると、用紙103の表裏で画像の位置を精度良く合わせるには、第2の段階でL2=L1の条件を満たすように画像形成の制御条件を設定することが重要になる。ちなみに、画像の先端とは、用紙の紙面内で用紙搬送方向の下流側の画像端(画像記録位置Pで画像の記録を開始した位置)をいい、画像の後端とは、用紙の紙面内で用紙搬送方向の上流側の画像端(画像記録位置Pで画像の記録を終了した位置)をいう。
図5は画像形成装置で両面画像形成処理を行なう場合に適用される画像形成制御部41の制御処理とこれに基づく画像形成動作の一例を示すフローチャートである。
まず、操作パネル42を用いた使用者の入力操作にしたがって指定された用紙は、用紙収容部1又は用紙収容部2から、それぞれに対応する給紙用のロールによって第1の用紙搬送路R1に給紙されるとともに、第2の用紙搬送路R2の途中に設けられた傾き補正部20でレジストロール10への突き当てにより傾きが補正される。その後、所定の時刻で画像形成制御部41が用紙搬送モータ43を駆動することにより、レジストロール10への突き当てによって一時停止していた用紙は、レジストロール10の回転にしたがって画像記録位置Pへと送り込まれる。
その際、画像形成制御部41は、第2用紙検知センサS2がオン状態になったかどうかを監視する(ステップS1)。そして、予め設定された制限時間内に第2用紙検知センサS2がオン状態になると、画像形成制御部41は、上記図3を用いて説明した時刻T13で用紙の第1面への画像の記録を開始させる(ステップS2)。
なお、上記制限時間が過ぎても第2用紙検知センサS2がオン状態にならない場合は、図示しないジャム処理に移行する。また、潜像書き込み部23による静電潜像の書き込みは、画像形成制御部41からの指示にしたがって時刻T13よりも前に開始される。
次に、画像形成制御部41は、第2用紙検知センサS2がオフ状態になったかどうかを監視する(ステップS3)。そして、予め設定された制限時間内に第2用紙検知センサS2がオフ状態になると、画像形成制御部41は、第2用紙検知センサS2がオフ状態となった時刻T14(図3参照)を記憶部44に記憶する(ステップS4)。この場合、記憶部44に記憶される時刻T14は、第2用紙検知センサS2が用紙103の後端通過を検知した時刻となる。
次に、画像形成制御部41は、上記図3を用いて説明した時刻T15で用紙の第1面への画像の記録を終了させる(ステップS5)。次に、画像形成制御部41は、上記図3に示す距離L1を算出し、その算出結果を記憶部44に記憶しておく(ステップS6)。
ここで、画像形成制御部41は、上記図3及び図4に示すように、用紙搬送方向において、用紙103の第1面に記録される画像の後端から当該用紙103の後端までの距離をL1、第2用紙検知センサS2の検知位置から画像記録位置Pまでの距離をLs、第1の段階で第2用紙検知センサS2が用紙103の後端通過を検知した時刻をT14、第1の段階で用紙103の第1面に対して画像の記録を終了する時刻をT15、第1の段階で画像記録位置Pを通過中の用紙の搬送速度をVpとすると、次の(1)式に基づいて距離L1を算出する。
L1=Ls−(T15−T14)×Vp …(1)
上記(1)式において、「(T15−T14)×Vp」の項は、上記図3に示す距離L3、すなわち、用紙103の後端が第2用紙検知センサS2の検知位置を通過してから、用紙103の第1面への画像の記録を終了するまでの間に、用紙103の後端が移動する距離を求める項となる。距離Lsは、画像形成装置のマシン構成(設計値等)によって決まる既知の情報となる。距離Lsは、画像形成装置で取り扱う最小サイズの用紙長よりも長く設定されている。時刻T14は、上記ステップS4で記憶部44に記憶される情報となり、時刻T15は、潜像書き込み部23が静電潜像の書き込みを終了した時刻から一定の時間が経過した後の時刻となる。
用紙の搬送速度Vpは、用紙に画像を形成するにあたって予め決められる既知の情報となる。すなわち、第2用紙検知センサS2が用紙103の後端通過を検知してから当該用紙103の第1面への画像の記録を終了までの間は、予め決められた一定の基準速度(プロセス速度)となるように、用紙103が感光体ドラム22の回転にしたがって搬送される。このため、用紙の搬送速度Vpは、基準速度として規定される既知の情報となる。
ただし、用紙の搬送速度Vpに関しては、第2用紙検知センサS2が用紙103の先端通過を検知(センサオン)してから当該用紙103の後端通過を検知(センサオフ)するまでの経過時間に基づいて求めてもよい。当該経過時間は、用紙の搬送速度の他に、用紙の長さによっても変わる。このため、予め定型サイズ通りに裁断された用紙を基準用紙として用意し、この基準用紙を実際に搬送したときに、第2用紙検知センサS2が用紙103の先端通過を検知してから当該用紙103の後端通過を検知するまでの経過時間を、用紙の搬送速度に換算して求めてもよい。
その後、用紙は、バキューム搬送部25によって定着器29に送られ、さらに定着器29から第3の用紙搬送路R3を経て反転搬送部101に送り込まれた後、表裏反転された状態で、再給紙搬送部102へと送り込まれる。そして、搬送ロール9を経て再びレジストロール10に送り込まれ、上記同様に傾き補正された後、レジストロール10の回転にしたがって画像記録位置Pへと送り込まれる。
その際、画像形成制御部41は、第2用紙検知センサS2がオン状態になったかどうかを監視する(ステップS7)。そして、予め設定された制限時間内に第2用紙検知センサS2がオン状態になると、画像形成制御部41は、上述した距離L2が距離L1に一致するように、画像形成の制御条件として、画像記録位置Pに用紙が到達する前に当該用紙の搬送速度を第1の速度から第2の速度に減速する時刻(以下、「減速時刻」と記す)を可変制御する(ステップS8)。可変制御とは、制御対象となるパラメータを状況に応じて変えることを意味する。例えば、制御対象となるパラメータが減速時刻であれば、状況に応じて減速時刻を早くしたり遅くしたりして調整することを意味する。具体的にどのような状況で減速時刻をどのように調整するかに関しては、後段で説明する。
本実施形態においては、レジストロール10で用紙103を画像記録位置Pに送り込む場合に、用紙103の先端が画像記録位置Pに到達する前に、用紙103の搬送速度を途中で減速させる。その場合、減速後の用紙の搬送速度(第2の速度)は、感光体ドラム22の周速に一致した速度となり、減速前の用紙の搬送速度(第1の速度)はそれよりも速い速度となる。
したがって、減速時刻を遅くすれば、その分だけ用紙が高速(第1の搬送速度)で搬送される期間が長くなるため、用紙103の先端が画像記録位置Pに到達する時刻が早くなる。反対に、減速時刻を早くすれば、その分だけ用紙が高速で搬送される期間が短くなるため、用紙103の先端が画像記録位置Pに到達する時刻が遅くなる。
その後、画像形成制御部41は、上記図4を用いて説明した時刻T23で用紙の第2面への画像の記録を開始させる(ステップS9)。このとき、第2用紙検知センサS2が用紙103の先端通過を検知した時刻21から当該用紙103の第2面に画像の記録を開始する時刻T23までの経過時間(T23−T21)をT2とし、第2の段階でレジストロール10により搬送される用紙の搬送速度(平均速度)をV2とすると、画像形成制御部41は、次の(2)式を満たすように、画像形成の制御条件(本例では減速時刻)を可変制御する。
T2=(Ls+L1)÷V2 …(2)
次に、画像形成制御部41は、第2用紙検知センサS2がオフ状態になったかどうかを監視する(ステップS10)。そして、予め設定された制限時間内に第2用紙検知センサS2がオフ状態になると、画像形成制御部41は、上記図4を用いて説明した時刻T25で用紙の第2面への画像の記録を終了させる(ステップS11)。
上記両面画像形成処理において、画像形成制御部41は、例えば第2用紙検知センサS2がオン状態となった時刻T21(図4参照)に基づいて、減速時刻を次のように可変制御する。すなわち、記憶部44に記憶されている距離L1が規定距離に一致する場合は、第2用紙検知センサS2が用紙103の先端通過を検知した時刻T21から、予め設定された規定時間Trefが経過した時点で、用紙103の搬送速度を減速するように、減速時刻を設定する。
これに対して、記憶部44に記憶されている距離L1が規定距離よりも長い場合は、第2用紙検知センサS2が用紙103の先端通過を検知した時刻T21から上記規定時間Trefよりも長い時間(Tref+α)が経過した時点で、用紙103の搬送速度を減速するように、減速時刻を相対的に遅く設定する。これにより、上述のように距離L1が規定距離に一致する場合に比較して、減速時刻が遅くなる分だけ、用紙103の先端が画像記録位置Pに到達する時刻T22が早くなる。
また、記憶部44に記憶されている距離L1が規定距離よりも短い場合は、第2用紙検知センサS2が用紙103の先端通過を検知した時刻T21から上記規定時間Trefよりも短い時間(Tref−β)が経過した時点で、用紙103の搬送速度を減速するように、減速時刻を相対的に早く設定する。これにより、上述のように距離L1が規定距離に一致する場合に比較して、減速時刻が早くなる分だけ、用紙103の先端が画像記録位置Pに到達する時刻T22が遅くなる。
したがって、その後のステップS9で、画像形成制御部41が、上記図4を用いて説明した時刻T23で用紙の第2面への画像の記録を開始させると、当該用紙の先端から画像の先端までの距離L2(図4参照)は、上記減速時刻の設定条件によって変わる。
具体的には、時刻T21から規定時間Trefが経過した時点を減速時刻に設定した場合を基準に考えると、それよりも遅い時刻で減速時刻を設定した場合は、距離L2が相対的に長くなり、それよりも早い時刻で減速時刻を設定した場合は、距離L2が相対的に短くなる。このため、画像形成制御部41は、距離L1と規定距離との差分に応じて、減速時刻の調整値(α,β)を設定することにより、L2=L1となるように制御する。
<変形例>
上記両面画像形成処理においては、第2の段階で第2用紙検知センサS2が用紙103の先端通過を検知した時刻T21に基づいて減速時刻を可変制御するものとしたが、可変制御の対象となる画像形成の制御条件は、減速時刻に限定されるものではない。
例えば、第1の変形例として、第2の段階で画像記録位置Pに到達する前の用紙103の搬送速度を可変制御してもよい。その場合は、画像記録位置Pに到達する前の用紙の搬送速度を次のように可変制御すればよい。すなわち、記憶部44に記憶されている距離L1が規定距離に一致する場合は、用紙の搬送速度が標準速度となるように用紙搬送モータ43の駆動を制御する。
これに対して、記憶部44に記憶されている距離L1が規定距離よりも長い場合は、用紙の搬送速度が標準速度よりも速くなるように用紙搬送モータ43の駆動を制御する。これにより、距離L1が規定距離に一致する場合に比較して、用紙の搬送速度が速くなる分だけ、用紙103の先端が画像記録位置Pに到達する時刻T22が早くなる。このため、距離L2が相対的に長くなる。
また、記憶部44に記憶されている距離L1が規定距離よりも短い場合は、用紙の搬送速度が標準速度よりも遅くなるように用紙搬送モータ43の駆動を制御する。これにより、距離L1が規定距離に一致する場合に比較して、用紙の搬送速度が遅くなる分だけ、用紙103の先端が画像記録位置Pに到達する時刻T22が遅くなる。このため、距離L2が相対的に短くなる。
また、第2の変形例として、第2の段階でレジストロール10によって用紙103の送り込みを開始する時刻を可変制御してもよい。その場合は、レジストロール10によって用紙103の送り込みを開始する時刻(以下、「送り込み開始時刻」と記す)を次のように可変制御すればよい。すなわち、記憶部44に記憶されている距離L1が規定距離に一致する場合は、レジストロール10による用紙の送り込み開始時刻を標準時刻に設定する。
これに対して、記憶部44に記憶されている距離L1が規定距離よりも長い場合は、レジストロール10による用紙の送り込み開始時刻を標準時刻よりも早く設定する。これにより、距離L1が規定距離に一致する場合に比較して、送り込み開始時刻が早くなる分だけ、用紙103の先端が画像記録位置Pに到達する時刻T22が早くなる。このため、距離L2が相対的に長くなる。
また、記憶部44に記憶されている距離L1が規定距離よりも短い場合は、レジストロール10による用紙の送り込み開始時刻を標準時刻よりも遅く設定する。これにより、距離L1が規定距離に一致する場合に比較して、送り込み開始時刻が遅くなる分だけ、用紙103の先端が画像記録位置Pに到達する時刻T22が遅くなる。このため、距離L2が相対的に短くなる。
また、第3の変形例として、第2の段階で用紙103の第2面に対して画像の書き込みを開始する時刻T23を可変制御してもよい。その場合は、用紙103の第2面に対して画像の書き込みを開始する時刻T23を次のように可変制御すればよい。すなわち、時刻T23は前述したとおり潜像書き込み部23による静電潜像の書き込み開始時刻によって決まることから、記憶部44に記憶されている距離L1が規定距離に一致する場合は、潜像書き込み部23による静電潜像の書き込み開始時刻を規定時刻に設定する。
これに対して、記憶部44に記憶されている距離L1が規定距離よりも長い場合は、潜像書き込み部23による静電潜像の書き込み開始時刻を規定時刻よりも遅く設定する。これにより、距離L1が規定距離に一致する場合に比較して、書き込み開始時刻が遅くなる分だけ、画像記録位置Pに画像が到達する時刻が遅くなる。このため、距離L2が相対的に長くなる。
また、記憶部44に記憶されている距離L1が規定距離よりも短い場合は、潜像書き込み部23による静電潜像の書き込み開始時刻を規定時刻よりも早く設定する。これにより、距離L1が規定距離に一致する場合に比較して、書き込み開始時刻が早くなる分だけ、画像記録位置Pに画像が到達する時刻が早くなる。このため、距離L2が相対的に短くなる。
<応用例>
第2用紙検知センサS2にフォトセンサ等を用いる場合は、センサのヒステリシスにより、用紙103の先端が第2用紙検知センサS2の検知位置を通過したときに、当該第2用紙検知センサS2が用紙103の先端通過を検知する時刻と、用紙103の後端が第2用紙検知センサS2の検知位置を通過したときに、当該第2用紙検知センサS2が用紙103の後端通過を検知する時刻に誤差が生じる場合がある。そうした場合は、第2用紙検知センサS2のヒステリシスによる検知誤差の影響で、用紙103に形成される画像の位置にずれが生じないように、第2用紙検知センサS2の検知特性(検知誤差の差分)に応じて、画像形成の制御条件を補正するとよい。具体的には、例えば、第2用紙検知センサS2の検知誤差を見込んで記憶部44に記憶する時刻T14に補正係数を乗算することにより、画像形成の制御条件(例えば、減速時刻)を補正する。
また、第2用紙検知センサS2に反射型のフォトセンサを用いた場合は、用紙103に照射したセンサ光の反射率によって、第2用紙検知センサS2が用紙103の通過を検知する時刻が変化し、第2用紙検知センサS2に透過型のフォトセンサを用いた場合は、用紙103に照射したセンサ光の透過率によって、第2用紙検知センサS2が用紙103の通過を検知する時刻が変化する場合がある。そうした場合は、用紙103の種類(厚さ、紙質など)の違いによって、用紙103に形成される画像の位置にずれが生じないように、用紙の種類に応じて、画像形成の制御条件を補正すればよい。具体的には、例えば、用紙103の種類ごとに予め補正係数を設定しておき、第2用紙検知センサS2が用紙103の後端通過を検知した場合に、その検知時刻T14に対して、用紙103の種類に合わせて設定された補正係数を乗算することにより、画像形成の制御条件を補正する。
また、第1面への画像の形成を終えた用紙103には、定着器29を通過することで反りが生じたり用紙自体が伸縮したりする場合があるため、その影響で用紙103の第2面に形成される画像の先端位置に狂いが生じないよう、上記同様に用紙103の種類に応じて、画像形成の制御条件を補正してもよい。さらに、第2用紙検知センサS2の検知特性及び用紙103の種類の両方に応じて、画像形成の制御条件を補正してもよい。
<適用例>
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置、複合機などの画像形成装置に適用されるものである。その場合、本発明は、白黒画像形成装置、カラー画像形成装置のどちらに適用してもよい。
また、本発明は、感光体から中間転写体(例えば、中間転写ベルトなど)にトナー画像を転写(一次転写)した後、中間転写体から用紙にトナー画像を転写(二次転写)する画像形成装置に適用してもよい。さらに、電子写真方式のカラー画像形成装置において、複数の感光体ドラムを用紙搬送方向に順に並べて配置したタンデム型の画像形成装置に適用してもよい。
また、本発明は、電子写真方式に限らず、他の方式(例えば、インクジェット方式など)で用紙に画像を形成する画像形成装置に適用してもよい。
10…レジストロール、21…搬送路形成部材、22…感光体ドラム、24…転写ロール、41…画像形成制御部、101…反転搬送部、102…再給紙搬送部、103…用紙、P…画像記録位置、R1〜R6…用紙搬送路、S2…第2用紙検知センサ