JP2009115842A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】両面印刷時のパフォーマンスを最適化できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成部で記録媒体の一面側に画像形成を行った後、前記記録媒体を裏返して再度前記画像形成部で前記記録媒体の他面側に画像形成を行う画像形成装置であって、前記他面側に画像形成をするために前記記録媒体を搬送する搬送路と、前記記録媒体を前記搬送路で一時待機させる再給紙待機位置２２と、前記画像形成装置の周囲の環境を検出する環境検出手段と、前記画像形成部の動作を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記環境検出手段の検出結果に応じて、前記再給紙待機位置で前記記録媒体を一時待機させる時間を変更する画像形成装置により前記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

本発明は、単色、カラーにかかわらず、複写機、プリンタ、ファクシミリ等のトナー像を記録媒体に静電的に形成する画像形成手段を備えた画像形成装置に関し、特に両面印刷の際のパフォーマンスの最適化に関するものである。

電子写真プロセスを用いた複写機、プリンタ、またはファクシミリ等の画像形成装置においては、画像形成部で記録媒体収納部から供給される記録媒体（例えば紙）の一面側（表面）にまず画像形成（印字）を行う。その後、記録媒体を裏返して、再び画像形成部に搬送して記録媒体の他面側（裏面）に画像形成を行い、記録媒体の両面に画像を形成する画像形成装置が知られている。
この両面印刷に対応するために、画像形成装置に再給紙搬送路を備え、両面印刷モードを指定された時には、片面に画像形成された記録媒体を再給紙搬送路に送り出し、再度画像形成部に送って裏面側に画像形成を行うようにしている。

このような画像形成装置において、記録媒体収納部に収納される記録媒体は、画像形成装置の置かれる周囲の環境（温度・湿度など）によって、含水分量が変化することが知られている。含水分量が変化し、高湿となった記録媒体は、記録媒体自体が有する“腰”（湾曲性）がなくなり、軟らかく腰がない状態となる。高湿な記録媒体が定着部に突入すると、記録媒体から水分が蒸発し、記録媒体が収縮し、カールやしわが発生する。この時、表面と裏面とが同一温度の影響を受けると表裏の収縮度に変化がなく、記録媒体のカールやしわの発生は軽微なものとなるが、通常は定着部を構成する加熱部と加圧部には温度差があり、カールやしわの発生を防ぐことは難しい。カールの発生が防げないため、排出した記録媒体の積載性の低下を招く等の問題がある。前述のことは、厚さの薄い記録媒体でも発生する。

このような問題に対応するために、特許文献１では、再給紙経路に発生しているカールと逆方向に腰をつけるガイドを設け、搬送してきた記録媒体を、そのガイド部で一旦停止させてカールを矯正する画像形成装置が示されている。

また、画像形成装置が置かれている周囲の環境を検知する手法としては、特許文献２にあるように、転写ローラにＡＴＶＣ制御を行い、転写ローラのＶ−Ｉ特性から環境を判別することが知られている。ここでＡＴＶＣは、Ａｃｔｉｖｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌの略記である。
特開２００６−１５１５８６号公報 特開２００３−１８６３１７号公報

しかしながら、前記特許文献１では、両面印刷を実行する時に、記録媒体を待機させる時間が温湿度によらず一律の時間であるため、両面印刷時のパフォーマンスが最適化されていないという問題がある。

本発明は、このような状況のもとになされたもので、両面印刷時のパフォーマンス（進行状況と生産性の向上）を最適化できる画像形成装置を提供することを課題とするものである。

前記課題を解決するため、本発明では、画像形成装置を次の（１）のとおりに構成する。

（１）画像形成部で記録媒体の一面側に画像形成を行った後、前記記録媒体を裏返して再度前記画像形成部で前記記録媒体の他面側に画像形成を行う画像形成装置であって、
前記他面側に画像形成をするために前記記録媒体を搬送する搬送路と、
前記記録媒体を前記搬送路で一時待機させる再給紙待機位置と、
前記画像形成装置の周囲の環境を検出する環境検出手段と、
前記画像形成部の動作を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記環境検出手段の検出結果に応じて、前記再給紙待機位置で前記記録媒体を一時待機させる時間を変更する画像形成装置。

本発明によれば、両面印刷時のパフォーマンスを最適化することができる。また、記録媒体の含水分量が変化することによるカール起因の排紙積載性の低下を防止することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

図１は、実施例１である“画像形成装置”の概略構成を示す図である。本実施例は、画像形成部で記録媒体の一面側に画像形成を行った後、前記記録媒体を裏返して再度前記画像形成部で前記記録媒体の他面側に画像形成を行う画像形成装置である。なお、本実施例はレーザプリンタの例である。

このプリンタ本体１は、感光ドラム８、帯電ローラ１０、露光ユニット、現像部（ともに図１には示されていない）、転写ローラ９が接続されている転写部１１からなる画像形成部を備えている。帯電ローラ１０によって感光ドラム８が帯電された後、露光ユニットによって画像データに応じて感光ドラム８が露光され、感光ドラム８上に静電潜像が形成される。その後、感光ドラム８上の静電潜像は現像部によって現像されトナー像となる。

給紙カセット２に記録媒体Ｐが格納されている状態である。印刷時には、ピックアップローラ３および給紙ローラ４を回転させて記録媒体Ｐを給紙し搬送する。給紙カセット２から給紙搬送された記録媒体Ｐは、中間搬送ローラ５によりさらに搬送される。中間搬送ローラ５により搬送された記録媒体Ｐはレジストローラ対６を通過し、ＴＯＰセンサ７により検知される。レジストローラ６はさらに搬送を継続し、ＴＯＰセンサより下流に設けられている画像形成部へ搬送される。感光ドラム８のトナー像は、転写ローラ９によって、記録媒体Ｐに転写される。さらに下流には記録媒体Ｐ上に形成されたトナー像を加熱加圧定着する定着器１３が設けられており、定着器１３の下流には搬送状態を検知する定着排紙センサ１４および記録媒体Ｐを排紙部へ搬送する定着排紙ローラ１５が設けられている。

記録媒体Ｐは、定着器１３においてトナー像を定着された後、定着排紙ローラ１５により搬送を継続され、排紙ローラ１６により排紙積載トレイに排紙される。両面印刷する場合は、両面フラッパ１７を切換えて、排紙ローラ１６を逆転させて記録媒体Ｐを両面搬送路へ引込む。さらに反転ローラ１８を駆動させ、記録媒体Ｐを搬送し、両面搬送部へ導く。両面搬送路へ導かれた記録媒体Ｐは両面搬送ローラ１９によって搬送される。その後、両面搬送センサ２０で搬送位置を確認する。両面搬送センサ２０で搬送位置を確認できたら、再給紙センサ２２まで再給紙ローラ２１により搬送される。再給紙センサ２２で記録媒体Ｐが検知されたらそこで一時待機させ（この位置を再給紙待機位置という）、画像形成指示と同期を取って再給紙を行い、画像形成部へ搬送され、裏面の画像形成が実行される。裏面に画像形成された記録媒体Ｐは定着器１３によりトナー像を定着された後、排紙ローラ１６により排紙積載トレイに排出される。

ここで、定着器１３において記録媒体Ｐにトナー像が定着される際に、記録媒体Ｐのカールが形成される場合がある。このカールは、定着器１３で加熱された紙が冷却されるまでの間に、ニップ形状、ニップ通過後の搬送路形状、記録媒体Ｐの搬送速度等の影響により生成される。特にＨ／Ｈ環境（３０℃／８０％）のような高温で高湿度の環境において、記録媒体Ｐのもつ水分量が多くなり定着器１３を通過した際の水分量の変化が大きくなりカールが形成されやすくなる。図１０に記録媒体Ｐのカール発生状態の一例を示す。

図２は、図１で示した画像形成装置の制御部と機能構成を示すブロック図である。プリンタ本体１には、プリンタ制御装置４０があり、ビデオコントローラ４１とエンジン制御ＣＰＵ４２から構成される。ビデオコントローラ４１は、シリアルＩ／Ｆによってエンジン制御ＣＰＵ４２に対して、印字する画像毎に印字条件（給紙口、排紙口など）を指定する。ビデオコントローラ４１は、エンジン制御ＣＰＵ４２に対して、印字指示を行う。エンジン制御ＣＰＵ４２は、ビデオコントローラ４１から受信した印刷条件に従って、印刷を制御する。エンジン制御ＣＰＵ４２は、感光ドラム８を回転させ、給紙ローラや搬送ローラなどの用紙搬送機構４３を制御し、印字条件の給紙口より給紙を行う。また、帯電部４８を制御して、感光ドラム８表面を一様に帯電させ、露光部を制御して感光ドラム８上に静電潜像を形成する。エンジン制御ＣＰＵ４２は、現像部４６を制御して、感光ドラム８上の静電潜像にトナー現像を行い、転写部４７（図１の１１に相当）を制御して記録媒体Ｐにトナー像を転写し、定着部４４を制御して、定着器１３により定着する。

次に、画像形成部の転写ローラ９にＡＴＶＣ制御を行い、Ｖ−Ｉ特性からプリンタが置かれている周囲の環境を判別する手法を説明する。図３は図１で示した画像形成装置の画像形成部を拡大した図である。
図３において、転写部１１には、転写ローラ９に電圧を印加する転写電源３１、その印加する電圧を測定する電圧計３２、転写ローラ９に流れる電流を測定する電流計３３、ＣＰＵ１２が接続されている。また、電圧計３２と電流計３３は、ＣＰＵ１２に接続されている。さらにＣＰＵ１２は、エンジン制御ＣＰＵ４２と同じものであり、ＡＴＶＣ制御の結果、得られた値から周囲環境を判断する。

ＡＴＶＣ制御とは、非転写時に、転写部１１を制御して転写ローラ９に定電流を流し、転写ローラ９に生じた電圧値Ｖ１を記憶する。そして、記録媒体Ｐへのトナー像転写を行う際に、前記電圧値Ｖ１に応じた電圧値Ｖ２（ただし、Ｖ２＞Ｖ１）で転写ローラ９を定電圧制御する制御である。ＡＴＶＣ制御が開始されると、まず、転写部１１より転写ローラ９に所定の電圧を印加して、その時に流れる電流値を求める。次に、その流れた電流値に応じて次の出力電圧を設定する。この制御を複数回繰返して、転写ローラ９に所望の電流値が流れるように調整を行いＶ１を決定する。このようにして、非転写時にＶ１を決定しておき、以後、プリント中で記録媒体が転写ニップに存在していない時には転写ローラにＶ１を印加し、記録媒体が転写ニップに存在している時には、Ｖ１を基に計算した転写電圧Ｖ２を転写ローラに印加する。ここで、環境と、ある一定の転写電流を流した際の転写電圧との関係を図４に示す。このグラフは、転写ローラに転写電流を３μＡ流した時の環境による電圧値の変化を示している。Ｌ／Ｌ環境（１５℃／１０％）での電圧値が高く、次にＮ／Ｎ環境（２３℃／５０％）が高く、Ｈ／Ｈ環境（３０℃／８０％）の電圧値が低いことがわかる。また、環境による電圧値の差や変化が大きいことがわかる。このことより、ＡＴＶＣ制御を行った後の電圧値で環境を検知することができる（請求項における「環境検出手段の検出結果」に相当）。

図５は、本実施例の画像形成装置における両面印刷制御を示すフローチャートである。
まず、電源投入後（ステップＡ４０）、プリンタは、装置内の残留紙排出のため前多回転動作を開始する（ステップＡ４１）。この時、転写部においてＡＴＶＣ制御を実行する（ステップＡ４２）。ＡＴＶＣ制御が終了したら、転写電圧値Ｖ１を取得する（ステップＡ４３）。この時の電圧値Ｖ１から環境を判断し、Ｌ／Ｌ環境であった時には（ステップＡ４４）、Ｌ／Ｌ環境時の再給紙待機時間を設定し、記憶する（ステップＡ４６）。Ｌ／Ｌ環境でない時には、Ｎ／Ｎ環境であるかを判断し（ステップＡ４５）、Ｎ／Ｎ環境であった時にはＮ／Ｎ環境時の再給紙待機時間を設定し、記憶しておく（ステップＡ４７）。Ｌ／Ｌ環境、Ｎ／Ｎ環境どちらでもない時、つまり、Ｈ／Ｈ環境であった時にはＨ／Ｈ環境時の再給紙待機時間を設定し、記憶する（ステップＡ４８）。再給紙待機時間の設定が終了し、前多回転が終了すると（ステップＡ４９）、両面印刷が開始され、記録媒体表面への画像形成、定着、反転動作（ステップＡ５０〜ステップＡ５２）が実行される。記録媒体を再給紙待機位置まで搬送される（ステップＡ５３）と、先ほど記憶した設定時間に従って、再給紙待機位置にて設定時間分だけ待機する（ステップＡ５４）。設定時間分待機した後、再給紙を行って（ステップＡ５５）、記録媒体裏面への画像形成を実行し（ステップＡ５６）、排紙積載トレイへ排出する（ステップＡ５７）。

なお実施例では、再給紙待機位置での待機時間の更新を、電源投入時に行っているが、これにかぎらず、電源投入時および画像形成装置の初期化動作時の少なくともどちらかで更新すればよい。

以上説明したように、ＡＴＶＣ制御を実行した後の転写電圧値を使用して画像形成装置の周囲環境を判別し、両面印刷時に再給紙待機位置で停止する時間を選択する（請求項における「一時待機させる時間を変更する」に対応）。これによって、記録媒体に発生しているカール矯正を実行できるだけではなく、両面印刷時の印字速度の低下を減少させることができる。カールが発生しやすいＨ／Ｈ環境では再給紙待機時間を長く設定し、カールの発生しにくいＬ／Ｌ、Ｎ／Ｎ環境では、再給紙待機時間を零にすることも選択することができる。また、従来ではユーザに動作モードとしてカール矯正モードを設定させていたが、自動的にカール矯正モードに移行することによりユーザビリティーが向上するほか、印刷品質の向上も見込める。本実施例では、記憶する環境情報として、再給紙待機位置で停止する時間としたが、転写電圧値Ｖ１そのものでもよい。また、再給紙待機位置で停止する時間も、テーブルデータとして保持するほか、時間を算出する関数プログラムとして保持してもよい。

図６は、実施例２である“画像形成装置”の概略構成を示す図である。本実施例の画像形成装置の構成は、実施例１の構成と基本的に同じであるが、記録媒体判別手段であるメディアセンサ２００を持つ点で異なる。

メディアセンサ２００は、給紙ローラ４および中間搬送ローラ５の間に設置されており、給紙カセット２より給紙された記録媒体Ｐの種類を判別するためのものである。

図７は、メディアセンサ２００の構成を示す一例である。メディアセンサ２００は、図７に示すように、発光体であるＬＥＤ２０１、２０４を有し、受光体であるフォトトランジスタ２０３、２０２を有している。ＬＥＤ２０１を光源とする光は、スリット２１１を介して記録媒体搬送ガイド２０５上の記録媒体Ｐの表面に対して照射される。また、記録媒体搬送ガイド２０５は、本構成では記録媒体の裏面側から光を照射するための窓を設けてある。記録媒体Ｐからの反射光は、スリット２１２、２１３を介し集光されてフォトトランジスタ２０２、２０３に受光される。これによって記録媒体Ｐの光沢度を検出する。ＬＥＤ２０４を光源とする光は、光を集光させるためにある集光ガイド２１４を通って記録媒体Ｐの裏面へ照射される。記録媒体Ｐからの透過光は、スリット２１２、２１３を介してフォトトランジスタ２０２、２０３に受光される。これによって記録媒体Ｐからの透過光量を検出する。プリンタ制御部は、メディアセンサ２００より得られた光量から記録媒体の種類を決定する。

図８は、本実施例の画像形成装置における制御部と機能構成を示すブロック図であり、実施例１と基本的には同様であるが、メディアセンサ制御部４９を有している点で異なる。メディアセンサ制御部４９は、記録媒体Ｐよりの正反射光量と乱反射光量、また透過光量から記録媒体の種類を確定するように制御するブロックである。

本実施例の画像形成装置における画像形成部は、実施例１と同様であるため、図３とその説明を援用し、説明を省略する。
本実施例の画像形成装置の転写部における環境と、ある一定の転写電流を流した際の転写電圧との関係は、実施例１と同様であるため、図４とその説明を援用し、説明を省略する。

図９は、本実施例の画像形成装置における両面印刷時の処理を示すフローチャートである。
電源投入から両面印刷開始（ステップＢ４０〜ステップＢ５０）までは、実施例１と同じ処理であり、ステップＢ５１以降の処理が若干異なる。本実施例では、両面印刷が開始された後、メディア検知を実行する（ステップＢ５１）。メディア検知の結果、記録媒体の種類を確定（ステップＢ５２）したら、記録媒体が薄紙か判断し（ステップＢ５３）、薄紙ならば薄紙用に設定された再給紙待機時間を取得する（ステップＢ５４）。その後、ＡＴＶＣ制御に基づく環境情報から設定された再給紙待機時間と記録媒体の種類により設定された再給紙待機時間から最適な待機時間設定を導きだす（ステップＢ５５）。薄紙でなかった時には、ステップＢ５４、Ｂ５５の処理は実行しない。
再給紙待機時間が設定された後の、記録媒体への画像形成から排出動作（ステップＢ５６〜ステップＢ６２）までは実施例１と同様の処理であるため説明を省略する。

このようにメディアセンサを搭載することにより、カールが発生しやすい薄紙を検知できるようになった。そのため、よりカール矯正モードへの移行判断の精度が高くなり、不必要に両面印刷時の性能低下を招くことがなくなる。
また、再給紙待機時間の最適化も図れるようになり、自動的にカール矯正動作に移行することとあわせて、ユーザビリティーの向上や印刷品質の向上も見込めるようになった。本実施例では、ＬＥＤを使用したメディアセンサを挙げたが、発光体や受光体としてＣＣＤやＣＭＯＳセンサを用いたメディアセンサでも同様の制御を実現できる。

実施例１の画像形成装置の構成を示す断面図 実施例１における制御部と機能構成を示すブロック図 実施例１における画像形成部の構成を示す図 環境と一定の電流を流した時の転写電圧の関係を示す図 実施例１における両面印刷制御のフローチャート 実施例２の画像形成装置の構成を示す断面図 実施例２における記録媒体判別手段であるメディアセンサの構成を示す図 実施例２における制御部と機能構成を示すブロック図 実施例２における両面印刷制御のフローチャート 記録媒体のカール発生状態の一例を示す図

符号の説明

９ 転写ローラ
１１ 転写部
１２ プリンタ制御ＣＰＵ
２００ メディアセンサ

Claims (4)

1. 画像形成部で記録媒体の一面側に画像形成を行った後、前記記録媒体を裏返して再度前記画像形成部で前記記録媒体の他面側に画像形成を行う画像形成装置であって、
   前記他面側に画像形成をするために前記記録媒体を搬送する搬送路と、
   前記記録媒体を前記搬送路で一時待機させる再給紙待機位置と、
   前記画像形成装置の周囲の環境を検出する環境検出手段と、
   前記画像形成部の動作を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記環境検出手段の検出結果に応じて、前記再給紙待機位置で前記記録媒体を一時待機させる時間を変更することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記画像形成部は、ＡＴＶＣ制御を行う転写ローラを有し、
   前記環境検出手段は、前記ＡＴＶＣ制御で得られるデータにより前記環境を検出することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２に記載の画像形成装置において、
   前記記録媒体の種類を判別する記録媒体判別手段を備え、
   前記制御手段は、前記環境検出手段と前記記録媒体判別手段の検出結果に応じて、前記再給紙待機位置で前記記録媒体を一時待機させる時間を変更することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、
   前記環境検出手段の検出結果を、電源投入時および画像形成装置の初期化動作時の少なくともどちらかで更新することを特徴とする画像形成装置。

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