JP2011154184A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】像書込手段により像担持体に書き込まれ、可視像化された像を、該像担持体から中間転写体へ１次転写し、さらに該中間転写体からシート状媒体へ２次転写した後、熱定着して出力する両面プリント可能な画像形成装置において、特に副走査方向についての画像の大きさ調整をシート状媒体表裏で高速で切り換え可能な手段を提供すること。
【解決手段】２次転写ローラ１３０の速度をシート状媒体の表面に対する２次転写と裏面に対する２次転写毎に切り換えることとし、該表面の２次転写に対して、該裏面の２次転写での該２次転写ローラの回転速度を遅くすることとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、中間転写方式を採用し両面プリント可能で、感光体から中間転写体、最終転写材の順に転写後、熱定着して出力する電子写真方式等による複写装置、ファクシミリ、プリンタ、プロッタ、複合機、等の画像形成装置であって裏表画像を合わせる補正ができる画像形成層装置に関する。

中間転写方式を採用し両面プリント可能で、感光体から中間転写体、最終転写材の順に転写後、熱定着して出力する電子写真方式等による画像形成装置が知られている。

かかる画像形成装置において、第１の問題点として、画像がシート状の記録媒体（以下、用紙という。）に転写された後に定着ユニットにて熱と圧力をかけられ画像が用紙に定着されるが、この定着の際に用紙が若干縮んでしまうことである。用紙が縮むことにより用紙にプリントされた画像も用紙と一緒に縮んでしまうため、定着前の画像を狙いの大きさとした場合には定着後に排出された用紙上の画像が狙いの大きさより小さくなってしまう。

この縮みの態様を図４に模視的に示す。縮みの方向は、プリント時における用紙の紙面上で該用紙の搬送方向である副走査方向（よこ方向）と、該副走査方向に直交する主走査方向（たて方向）である。対策として、あらかじめ用紙の収縮を見込んで画像形成装置における作像部で画像を大きく作成する案があるが、用紙の種類、用紙の含水分量（雰囲気の温度、湿度によって変わる）などによって用紙の収縮率が変わるため、定着後の用紙上の画像を狙いの大きさの通りとすることが難しく、用紙の種類、用紙の含水分量などによって画像の大きさがばらついてしまう。

この様に、定着による用紙の縮みにより、プリントされた画像の大きさが狙いの大きさに対して誤差を生じる（以下、この誤差を倍率誤差と表記する。）という不具合がある。 ここで倍率誤差とは、狙いの画像の大きさに対して、実際に用紙にプリントされた画像の大きさの誤差のことで、下式で表される。

倍率誤差（％）＝(実際に用紙にプリントされた画像の大きさ−狙いの画像の大きさ)／（狙いの画像の大きさ）×１００

第２の問題点は、両面プリントの場合に定着時の用紙の縮みに起因して表面、裏面で画像の大きさに差がでることである。図５を参照するに、（ａ）に示すように用紙の表面に画像が形成される（定着前の画像）。次にこの用紙が定着ユニットを通過することにより定着の熱で用紙が収縮し、画像も一緒に収縮する。この収縮した状態を（ｂ）に示す。つまり、狙いの画像の大きさに対して、定着後には（ｂ）に示したように画像の大きさが収縮している。ここまでは、図４と共通である。

次に、この用紙が両面プリントのために反転される。この反転した状態を（ｃ）に示す。（ｃ）は用紙の裏面を示している。既に表面にプリントされ定着により用紙と共に縮んだ画像（図５（ｂ）におけるプリント画像）は破線で示している。

次に用紙の裏面には裏面用の画像がプリントされる。この裏面の画像は（ａ）に示した表面画像と同じ大きさでプリントされている。これを（ｄ）に裏面の画像として示す。（ｄ）を見てわかるように、この裏面の画像の大きさは（ａ）で用紙の表面に形成したのと同じ大きさであり、収縮後の表面の画像（破線表示）よりも大きくなる。この時点で用紙の表面・裏面で画像の大きさに差が出てしまう。

（ｄ）の用紙は、この裏面に形成された画像を定着するため再度定着ユニットを通過するが、その際に用紙が定着ユニットにて熱と圧力をかけられ若干縮み、用紙にプリントされた表面、裏面の各画像も用紙と一緒に縮んでしまう。この縮みの度合いは、表面画像の定着時におけるよりも小さいが、表面の画像も、裏面の画像も一緒に縮むため、用紙の表面・裏面で画像の大きさに差が出てしまう点は変わらない。よって、用紙の表面、裏面間で画像の大きさに差がでたままであり表面と裏面とで倍率誤差の異なる画像がプリントされることとなる。

つまり、第１の問題点である「狙いの大きさに対して画像の倍率誤差が生じること」に加え、第２の問題点では、表面と裏面とで倍率誤差が異なり、最初にプリントした側の画像が後でプリントした側の画像より小さくなるという別の不具合が生じる。

具体的には表面と裏面に同じ大きさの画像を同じ位置にプリントしたい場合で、特に用紙の端部近くまである画像の場合に、表面と裏面とでそれぞれの画像の倍率誤差が異なる（表面画像が裏面の画像に対して小さい）ことにより、画像の余白の量が変わってしまい、差が目立ってしまう。

かかる問題の解消策として、次の技術が知られている。
（１）定着前後での用紙長検出結果から画像の大きさを補正して記録する方式がある（例えば、特許文献１参照）。この技術では、片面印刷時では、次回印刷から倍率を補正して印刷し、両面印刷時では、表面印刷時の定着前後での用紙長の比較に基づき、裏面印刷時に倍率補正して印刷する。

片面プリント時の画像に対し裏面プリント時の画像を小さく用紙上に形成するための手段として、感光体への潜像書込みを行うレーザービームの書込みクロックを変化させる手段、感光体への潜像書込みを行うレーザービームをスキャンするためのポリゴンモータ回転数を変化させる手段、転写部での用紙搬送速度を変化させるため、中間転写ベルト、搬送ローラ、用紙搬送ベルトの速度を変化させる手段、感光体回転速度を変化させる手段、中間転写ベルトの送り速度を変化させる手段等についての記載がある。

（２）両面印刷モードにおいて、転写紙の画像定着後の収縮分を転写紙の搬送方向及びその直角方向の長さから検出する検出手段を設け、用紙収縮率を計算し、裏面印刷時にこの収縮率に基づいて画像の大きさを、感光体速度、用紙搬送速度、光学制御手段などの制御により印刷し、表面と同じ大きさの画像になるようにする方式がある（例えば、特許文献２参照）。

上記（１）、（２）の技術は、両面プリントでの表面と裏面で倍率を合わせるためポリゴンモータの回転速度、感光体速度、用紙搬送速度等を変えることとしている。

表裏の倍率を変更するためには、通常、ページ間で、上記の手段を実行しなければならない。一方、近年、印刷速度（プロセス速度）が速くなってきており、ページ間の時間が極めて短くなっている。例えば、９０ｐｐｍの印刷速度の場合、ページ間の距離としては、２〜２．５インチの長さ程度しか確保できず、時間として、約１１０ｍｓ〜１５０ｍｓしか確保できないため、速度を切り換える際には、イナーシャが小さい回転物しか対応できない。

このため、ポリゴンモータ、感光体モータ、中間転写ベルトなどは一定の速度に切り換えるまで時間がかかり、前記の時間で実行するには困難である。また、たとえ、速度を切り換えることができても、速度変動の無い安定した速度でなければ、印刷した時に、走査方向の変動や副方向のピッチムラが発生することになる。

また、感光体に対する光書き込み装置で走査手段としてポリゴンミラーを使用するタイプのカラー画像形成装置では、書き込み装置のコストを下げるためにも、１つのポリゴンミラーで、カラー画像用の４つの感光体ドラムに対して光ビームを照射して画像書き込むような構成が採用される。

このような場合、ポリゴンミラーの回転速度を切り換える場合は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）と、（Ｙ）から（Ｋ）までの印刷が完了するまで待つ必要があり、ページ間を大きく開ける必要がでてくる。つまり、印刷速度が低下することになり好ましくない。中間転写ベルトの速度を切り換える場合も、上記同様に印刷速度が低下することになる。

感光体の速度を切り換える場合も、レーザービームの露光点から中間転写ベルトへトナーを転写するまで、待つ必要があり、ページ間が長くなる。さらに、感光体速度を切り換えると露光〜転写点までの時間が変わることになり、色ずれへの影響も懸念される。

用紙搬送速度を変えるため、搬送ローラの回転速度又は搬送ベルトの速度を変更する場合、転写時の速度は、転写ローラ部の回転速度に依存するため、転写部の前後で用紙搬送速度を切り換えても、副走査方向の倍率を変化させるまでには至らない。
また、上記のほかに、画像データを間引いたり、加えることで、副走査方向の倍率を変える方法もあるが、画像には色々なパターンがあり、データを加工することで、モアレや筋状の線が発生するケースがある。

本発明は、上記のような不具合を解消し、定着に際してのシート状媒体の収縮による倍率誤差の低減、定着時熱収縮による両面プリント時の表裏の倍率誤差の差を低減する画像形成装置を提供することを課題とする。

前記課題を達成するため本発明の第１の手段は、像書込手段により像担持体に書き込まれ、可視像化された像を、該像担持体から中間転写体へ１次転写し、さらに該中間転写体からシート状媒体へ２次転写した後、熱定着して出力する両面プリント可能な画像形成装置において、前記画像形成装置は、両面プリントに際して、前記シート状媒体の裏面の画像形成時に、熱定着手段通過によるシート状媒体の縮み率に応じて、狙いの画像の大きさに対し調整された大きさの画像を該シート状媒体に形成するため、主走査方向についての調整手段と、副走査方向についての調整手段を有し、副走査方向の調整手段は、定方向に定速で駆動されて走行する該中間転写体との間にシート状媒体を挟んで回転駆動される回転速度可変の２次転写ローラであり、該２次転写ローラの速度をシート状媒体の表面に対する２次転写と裏面に対する２次転写毎に切り換えることとし、該表面の２次転写に対して、該裏面の２次転写での該２次転写ローラの回転速度を遅くすることとした。
本発明の第２の手段は、第１の手段に記載の画像形成装置において、前記主走査方向についての調整手段として、前記像書込手段がレーザービームを走査する装置である場合、該レーザービームによる書き込みクロックを、シート状媒体の表面画像を書き込む場合と、裏面画像を書き込む場合とで切り換えることとし、表面画像に対して裏面画像の書き込みクロックを速くした。
本発明の第３の手段は、第１又は第２の手段に記載の画像形成装置において、前記２次転写ローラの速度について、該２次転写ローラの速度が変化しても、前記中間転写体への走行負荷が常に同一方向となり、該中間転写体の速度変動がないように、該２次転写ローラの速度が中間転写体の線速より遅いこととした。
本発明の第４の手段は、第１乃至第３の手段のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記２次転写ローラに向けてシート状媒体を送り出す手段としてレジストローラが用いられている場合、前記２次転写ローラの速度について、２次転写ローラの速度は、前記レジストローラの速度より遅いこととした。
本発明の第５の手段は、第１乃至第４の手段のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記２次転写ローラの速度について、シート状媒体を２次転写ローラの速度に倣わせるため、中間転写体とシート状媒体との摩擦係数μ０と、２次転写ローラとシート状媒体との摩擦係数μ１の関係が、μ０＜μ１となるようにした。

本発明によれば、主走査方向についての調整手段、副走査方向についてのシート状媒体表裏での画像の大きさの調整を高速で切り換え可能とすることで、表裏の倍率誤差の差を、印刷速度を落とすことなく、小さくすることができ、表裏共に良好な画像を得ることが可能となる。

本発明に係る画像形成装置の全体構成を示した図である。 用紙の反転を行って両面プリントを行う場合の画像サイズを調整する本発明の方式を模式的に説明した図である。 副走査方向についての調整手段について制御手段の手順を示したフローチャートである。 定着ユニット通過前後での用紙及び画像の収縮を説明するための図である。 用紙の反転を行って両面プリントを行う場合に定着時の熱収縮で用紙の表裏での画像の大きさの差がでるしくみを説明した図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
［実施形態１］

＜画像形成装置概要＞
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示している。この画像形成装置は、像書込手段により像担持体に書き込まれ、可視像化された像を、該像担持体から中間転写体へ１次転写し、さらに該中間転写体からシート状媒体へ２次転写した後、熱定着して出力する両面プリント可能な画像形成装置である。

この画像形成装置は、中間転写ユニット１２０に沿って４つの画像形成ユニット１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋを並設した、両面プリント可能な４連タンデム型中間転写方式のフルカラー機として描かれているが、画像形成部が１つだけのモノクロ機でもよい。ここでは一例として、図１に示す画像形成装置の構成と画像形成動作を説明する。

図１において、この画像形成装置は、画像形成動作を行う画像形成装置本体１００と、その本体上部に設置され、原稿画像の読取りを行うスキャナ部２００と、そのスキャナ部２００の上部に開閉自在に設置され、スキャナ部２００の原稿台（コンタクトガラス）に
原稿を搬送する自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）３００等で構成されている。

画像形成装置本体１００内には、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の各色に対応する４つの画像形成ユニット１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋが中間転写ユニット１２０に沿って並設されている。この４つの画像形成ユニット１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋは、作像する画像の現像色が異なるだけで構成は同じあり、像担持体であるドラム状をした光導電性の感光体１と、その感光体１の周囲に配設された帯電手段（例えば帯電チヤージヤ、あるいは帯電ローラ等）２、後述の書込ユニット３により感光体１に書き込まれた潜像をトナーで可視像化する現像手段である現像装置４（図では現像装置の現像部（現像器）１０のみ図示してある）、感光体１上の可視像を、無端ベルト状をした中間転写体（以下、中間転写ベルト１２１で例示。）に転写する１次転写手段である１次転写ローラ５、感光体表面のクリーニング手段である感光体クリーニングユニット６、感光体表面の除電手段であるクエンチングランプ（ＱＬ）７を備えている。

また、各画像形成ユニット１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋの上方には、各画像形成ユニット１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋの感光体１に各色に対応した書込光を照射露光して潜像を書き込む書込ユニット３が設置されている。この書込ユニット３としては、レーザ光源とポリゴンモータで駆動されるポリゴンミラー及び偏向手段等による走査光学系を備えた光走査方式の像書込手段が用いられている。

並設された４つの画像形成ユニット１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋの下には、中間転写ユニット１２０が設置され、この中間転写ユニット１２０は、複数のローラ１２２，１２３，１２４に張架された中間転写ベルト１２１と、中間転写ベルトクリーニングユニット１２５を備え、各画像形成ユニット１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋの感光体１に形成された各色のトナー像が中間転写ベルト１２１に１次転写される。
また、中間転写ユニット１２０の下には、中間転写ベルト１２１上の画像をシート状の記録媒体（例えば用紙）に２次転写するための２次転写ローラ１３０が中間転写ベルト１２１を介してローラ１２３に対向圧接されている。

中間転写ベルト１２１は矢印で示すように時計回りの向きに定速度で回転駆動されるようになっている。また、２次転写ローラ１３０は別駆動系により、中間転写ベルト１２１と連れまわりする方向に変速可能駆動源により回転駆動されるようになっている。

画像形成装置本体１００の最下部には給紙部が設けられており、この給紙部には、記録媒体としてサイズの異なる用紙Ｐを収納した複数の給紙トレイ１５０Ａ，１５０Ｂが着脱自在に設置されている。また、給紙部には、各給紙トレイ１５０Ａ，１５０Ｂから用紙Ｐを１枚ずつ給紙するためのピックアップローラ１５１と給紙ローラ１５２が設けられている。給紙部から送り出された記録用紙Ｐは、搬送ローラ１５３，１５４，１５５により上方に搬送され、搬送路上で２次転写ローラ１３０の直近上流に位置して対向圧接していて、回転により用紙を挟んで搬送する一対のレジストローラ１５６が一旦回転駆動を停止され、中間転写ベルト１２１上に担持されたトナー画像と２次転写部で会合し得る最適の所定タイミングで、用紙Ｐを２次転写ローラ１３０に向けて送り出すようになっている。

２次転写ローラ１３０の位置よりも用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐに転写されたトナー画像を加熱、加圧定着するための定着ユニット１４０が設置されている。定着ユニット１４０の用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐの片面だけに画像を形成する片面プリントモードと、用紙Ｐの両面に画像を形成する両面プリントモードとに応じて、用紙の搬送方向を切り換える分岐路が切り換え板１３５と共に設けられている。分岐路の一方側は排紙トレイ１６０に用紙を排紙する排紙搬送経路に繋がり、他方は両面プリント時に用いられるスイッチバックローラ１５７や用紙反転部１５８やその先の再給紙搬送経路１５９に繋がっている。

切り換え板１３５が実線で示す状態では、定着後の用紙Ｐは用紙反転部１５８に向けて送られ、切り換え板１３５が鎖線で示す状態では、定着後の用紙Ｐは排紙トレイ１６０又は図示しない後処理装置などに向けて送られることになる。

以上の構成の画像形成装置において、プリント開始命令が入力されると、各画像形成ユニット１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋの感光体１とその周囲の各ユニットのローラ、中間転写ベルト１２１の駆動ローラ、給紙・搬送経路等にある各ローラが既定のタイミングで回転し始め、画像形成装置本体１００下部の給紙部の選択された用紙サイズの給紙トレイ１５０Ａ（または１５０Ｂ）から記録用紙Ｐの給紙が開始される。

一方、各感光体１は帯電手段２によってその表面を一様な電位に帯電され、書込ユニット３から照射される書込光によってその表面を各色の画像データに従って露光される。露光された後の電位パターンを静電潜像と呼ぶが、この静電潜像をその表面に担持した感光体１は、現像装置４の現像部（現像器）１０より各色のトナーが供給されることにより、担持している静電潜像が特定色に現像される。

図１においては感光体１が４色分あるので、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）（色順はシステムによって異なる）のトナー像が各感光体上に現像されることになる。各感光体上に現像された各色のトナー像は、中間転写ベルト１２１との接点において、感光体１に対向して設置された１次転写ローラ５に印加される一次転写バイアス、及び押圧力によって中間転写ベルト１２１上に一次転写される。この１次転写動作がタイミングを合わせながら４色分繰り返されることにより、中間転写ベルト１２１上にフルカラートナー像が重ね転写されて形成される。

中間転写ベルト１２１上に形成されたフルカラートナー像は、２次転写ローラ１３０部において、レジストローラ１５６によってタイミングを合わせて搬送されてくる用紙Ｐの表面に２次転写される。この時、２次転写ローラ１３０に印加される２次転写バイアス、及び押圧力によって２次転写が行われる。

フルカラートナー像を転写された用紙Ｐは、定着ユニット１４０を通過することにより、表面に担持しているトナー像を加熱・加圧定着される。片面プリントモードならば切り換え板１３５が鎖線の状態に切り換えられて分岐路をそのまま水平方向に直線搬送されて排紙トレイ１６０へ排紙される。

一方、両面プリントモードならば切り換え板１３５が実線で示す状態となり、分岐路で搬送方向を下向きに変えられ、スイッチバックローラ１５７を介して用紙反転部１５８へ搬送されていく。用紙反転部１５８へ到達した記録用紙Ｐは、ここでスイッチバックローラ１５７により搬送方向を逆転されて紙の後端から用紙反転部１５８を出て再給紙搬送経路１５９に至る。この動作をスイッチバック動作と呼び、この動作によって記録用紙Ｐの表裏を反転させることができる。

スイッチバック動作により表裏反転された記録用紙Ｐは、再給紙搬送経路１５９を通過して本来の給紙経路に合流する。この後は表面のプリントの時と同じ様にして裏面にトナー像が転写されて、定着ユニット１４０部を通過して今度は切り換え板１３５が鎖線の状態に切り換えられて排紙トレイ１６０に排紙される。これにより用紙Ｐの両面に画像が形成される。

また、各部の動作を最後まで説明すると、１次転写部（１次転写ローラ５）を通過した各感光体１は、その表面に１次転写残トナーを担持しており、これをブレード及びブラシ等で構成された感光体クリーニングユニット６で除去される。その後、クエンチングランプ（ＱＬ）７によってその表面を一様に除電されて次の画像の為の帯電に備える。また、２次転写部（２次転写ローラ１３０）を通過した中間転写ベルト１２１についても、その表面に２次転写残トナーを担持しており、こちらもブレード及びブラシ等で構成された中間転写ベルトクリーニングユニット１２５によってこれを除去され、次のトナー像の転写に備える。この様な動作の繰り返しで、片面プリント若しくは両面プリントが行われる。

以上のような画像形成装置において、本発明では定着に際してのシート状媒体の収縮による倍率誤差の低減、特に両面プリント時の表裏の倍率誤差の差を低減する画像形成装置を提供するものである。以下、そのための具体的な実施形態について説明する。

＜倍率誤差低減プロセス＞

本発明において、両面プリント時の表裏の倍率誤差の差を低減するプロセスを図２に模視的に示した。図２を参照してその手順を説明する。

図２において、（ａ）に示すように用紙Ｐの表面に画像が形成される（定着前の画像）。次にこの用紙Ｐが定着ユニット１４０を通過することにより定着の熱で用紙が収縮し、画像も一緒に収縮する。この収縮した状態を（ｂ）に示す。つまり、狙いの画像の大きさに対して、定着後には（ｂ）に示したように画像の大きさが収縮している。この画像縮み率は用紙の縮みに起因しているので定着ユニット１４０を通過する前後での用紙の長さをセンサで検知し、演算することによりＣＰＵ等を含む制御手段により用紙（画像）の縮み率（δ）として把握することができる。

次にこの用紙Ｐが両面プリントのために、切り換え板１３５の切り換え、スイッチバックローラ１５７、用紙反転部１５８、再給紙搬送経路１５９等の働きで反転される。この反転した状態を（ｃ）に示す。（ｃ）では用紙の裏面を示している。既に表面にプリントされ定着により用紙と共に縮んだ画像（（ｂ）におけるプリント画像）は破線で示している。

次に用紙の裏面に裏面用の画像をプリントする。ここでプリントする裏面の画像の大きさは（ａ）に示した表面画像に対して、上記演算により把握した縮み率（δ）で縮小された大きさであり、主走査方向についての調整手段により主走査（たて）方向を縮み率（δ）で縮小し、副走査方向についての調整手段により副走査（よこ）方向を縮み率（δ）で縮小することにより、（ｃ）に破線で示した表面の画像と同じ大きさに形成する。これを（ｄ）に裏面の画像として実線で示す。（ｄ）を見てわかるように、この裏面の画像（実線表示）は表面の画像（破線表示）と同じ位置に位置合わせされ、かつ重なる同じ大きさとなっている。

（ｄ）の用紙は、この裏面に形成された画像を定着するため再度定着ユニット１４０を通過する。その際に用紙Ｐが定着ユニット１４０にて熱と圧力をかけられるが、既に表面画像の定着で用紙に含まれる水分を失っているので縮み量は表面画像の定着時に比べて僅かである。また、表、裏の各画像は用紙Ｐと一緒（同率）で縮むため、用紙の表・裏で画像の大きさに差が出ることはない。

ここで、主走査方向についての調整手段、副走査方向についてのシート状媒体表裏での画像の大きさの調整を高速で切り換え可能とすることで、ページ間での切り換えを可能とし、表裏の倍率誤差の差を、印刷速度を落とすことなく、小さくすることができ、表裏共に良好な画像を得ることが可能となる。

＜画像縮み率（δ）の把握手段＞
両面モードでは、給紙トレイ１５０Ａに積載された用紙Ｐはピックアップローラ１５１と給紙ローラ１５２との間に設置された図示省略の給紙分離機構にて用紙Ｐを１枚に分離されて搬送され、前記した作像プロセスを経て、該用紙Ｐの表に２次転写され、定着ユニット１４０を経て画像を定着されたのち、反転されて同様に裏面に２次転写され、定着ユニット１４０を経てから排紙される。

本例では、用紙Ｐの搬送路上、定着ユニット１４０の前後に用紙を検知する用紙センサＳ１と用紙センサＳ２を配置している。これらの用紙センサを用いて定着通過前後での用紙長さが測定される。この定着通過前後での用紙長さデータにより、定着前後での用紙の縮み率（δ）（＝画像の縮み率）＝定着後用紙長/定着前用紙長が図示しない制御手段により計算され、この縮み率（δ）に基づき、裏面の画像形成に際しては、主走査方向については電気的手段で書き込み速度を速め、副走査方向についてはプリント時に２次転写ローラ１３０の回転速度を表面画像の２次転写時に比べて遅くすることで、図２における（ｄ）のように裏面画像の大きさを表面の画像と同じにつくる。

これにより、用紙Ｐが表面画像の定着により定着ユニット１４０を通過することにより縮みこれにより表面画像が縮んでも、裏面画像定着前の用紙上の裏面画像が前記表面画像の定着時における縮み量に基づく縮み率（δ）分だけ小さく転写されることで、表裏の画像サイズが等しくなっていることから、裏面画像定着後の最終画像においても、表裏の画像倍率誤差を小さく抑えることが可能である。

定着ユニット１４０通過前での用紙長さは用紙センサＳ１で、定着ユニット１４０通過後での用紙長さは用紙センサＳ２で測定する。これらの各センサにおいて、規定時間内にオンしない（用紙がこない）、或いはオフしない（用紙が出ていかない）場合に、ジャムと判断するための手段として設けられるものを使用することができる。これらの用紙センサＳ１、Ｓ２をそれぞれ用紙が通過する時間（センサがオンの時間）を測定し、用紙搬送速度のデータから用紙長さを次式で求める。
用紙長さ＝用紙のセンサ通過時間／用紙搬送速度

用紙搬送速度のデータは、実測や、予め設定されたデータを使用し、例えば、用紙を搬送するローラの回転速度の設定値から求めることもできる。縮み率（δ）の算出には前記式に、定着前用紙長については用紙センサＳ１のデータ、定着後用紙長については用紙センサＳ２のデータを用いる。

上記では、制御手段とセンサにより自動で用紙（画像）の縮み率（δ）を算出したが、用紙の種類や大きさに応じて、縮み率（δ）を固定値として設定することもできる。また、選択された用紙に応じて、縮み率を選択することでも表裏の倍率合せは可能であるし、更に、実際にプレプリントして、目視にて、表面の画像の大きさに合うように裏面の画像の倍率を調整した後、表裏の印刷を行なう作業を進めても構わない。

＜画像の大きさの調整手段＞
裏面のプリント時に、先に行われた表面の画像の定着において生じた画像縮み量に応じて２次転写がなされる２次転写ローラ１３０部で用紙Ｐに転写される画像の大きさを狙いの大きさの画像に対して、縮み率（δ）だけ小さくして転写するため、主走査方向についての調整手段と、副走査方向についての調整手段により調整して画像の作成が実行される。

＜主走査方向の調整＞
主走査方向についての調整手段として、像書込手段が書込ユニット３などレーザービームを走査する装置である場合、該レーザービームによる書き込みクロックを、用紙の表面画像を書き込む場合と、裏面画像を書き込む場合とで切り換えることとし、表面画像を書き込む際の書き込みクロックに対して裏面画像を書き込む際の書き込みクロックを速くすることにより行うこととした。

主走査方向において、感光体１への潜像書き込みを行うレーザービームによる書込ユニット３での書込みクロックを変化（この場合はクロックを速くする）のである。一般にクロックを変更する手段として用いられる、位相同期回路（ＰＬＬ：phase-locked loop）を用いて行う。

書き込みクロックを速くした場合、主走査方向（用紙送りと直角方向）の画像書き込み速度が速くなるため、感光体１上の主走査方向の画像巾が小さくなる。しかし、主走査１ラインの書込み時間は、ポリゴンミラーを駆動するポリゴンモータの回転速度が変わらないので変わらない為、感光体１上の副走査方向（用紙送り方向）の画像の大きさは変わらない。このため、従来の構成を大きく変えることなく、簡単な構成にて、しかも電気的な手法で行うことにより短時間で書き込みクロックの変更を実行することができ、主走査方向の画像サイズを変えることが可能である。

＜副走査方向の調整＞
副走査方向の調整手段は、定方向に定速で駆動されて走行する中間転写ベルト１２１との間に用紙Ｐを挟んで回転駆動される回転速度可変の２次転写ローラ１３０であり、２次転写ローラ１３０の速度を用紙Ｐの表面に対する２次転写と裏面に対する２次転写毎に切り換えることとし、該表面の２次転写に対して、該裏面の２次転写での該２次転写ローラの回転速度を遅くすることにより行う。これにより、副走査方向について、裏面プリント時に、表面画像定着の際での画像縮み率（δ）に応じて２次転写ローラ１３０部で用紙Ｐに転写させる画像の大きさを小さく転写する。

２次転写部では、用紙Ｐは２次転写ローラ１３０の速度で送られ、２次転写される。中間転写ベルト１２１に担持された裏面用のフルカラートナー画像を裏面に２次転写する際には、表面用のフルカラートナー画像を用紙Ｐの表面に２次転写した時の２次転写ローラ１３０の回転速度に対し、該２次転写ローラ１３０の回転速度を遅くすることにより、２次転写部での用紙搬送速度を遅くし、副走査方向の２次転写画像の大きさを表面の画像と同じ大きさに縮める。

上記のように、２次転写ローラ１３０の回転速度を変える方法では、従来の構成を大きく変えることなく、簡単な構成にて短持間で副走査方向の画像サイズを変えることが可能である。

＜調整のタイミング＞
主走査方向及び副走査方向の倍率を変えるタイミングは、主走査方向については、感光体１に表面の画像を露光完了後、裏面の露光を開始する前までに、書込みクロックの周波数を切り換える。

副走査方向については、表面の画像を用紙Ｐに転写終了後、裏面の画像を用紙Ｐに転写する前までに、２次転写ローラ１３０の速度を切り換える必要がある。したがって、例えば、９０ｐｐｍの印刷速度で連続印刷がされる場合、通常のページ間の時間（１１０ｍｓ〜１５０ｍｓ）内で切り換える必要がある。

＜切り換え時間と調整量との関係＞
各調整手段により画像の大きさを切り換える際の変化量は、定着後の用紙縮み量として、用紙Ｐの種類にもよるが、約０．５％前後である。従って、最大１％程度の変化量を１１０ｍｓの間で切り換えることが可能であればよい。

主走査方向については、書込みクロックの切り換えは、ＰＬＬの分周比を変えることにより行う。切り換えの時間は、ＰＬＬを構成する電圧制御発振器（ＶＣＯ：Voltage Controlled Oscillator）のコンデンサ容量にもよるが、最悪数十ｍｓで切換えは可能である。

副走査方向については、２次転写ローラ１３０を駆動するのは、一般にブラシレスＤＣモータあるいはステッピングモータである。どちらのモータも、速度を変える際は、回転指令クロックを変えることで対応できる。切換え時間に関しては、モータの慣性モーメントと２次転写ローラ１３０の慣性モーメントの和と、負荷とモータの減速トルク又は加速トルクで決定される。したがって、前記の５つのパラメータから、切換え可能な最適な数値を決定すればよい。

＜調整の手順＞
上記した調整は図示しない制御手段により行う。該制御手段による表裏画像の位置合わせ（倍率調整を含む）調整の手順を、図３に示したフローチャートにより説明する。
ステップ５０１では、自動で用紙Ｐの縮み量を算出するか、手動で行なうかを選択する。自動で実行する場合は、ステップ５０２、５０３に示されるように、用紙センサＳ１と用紙センサ２を用いて定着ユニット１４０を通過前後での用紙長さ(定着前用紙長さＡ、定着後用紙長さＢを測定する（時間で換算する）。

次に、ステップ５０２、５０３での測定結果を用いて、ステップ５０４で、用紙（画像）の縮み率（δ）を（δ）＝Ｂ／Ａの式で算出する。一方、手動の場合は、５０５に示すように、縮み率（δ）の値を直接設定する。次に、ステップ５０６、５０７では、前記ステップ５０４又は５０５で設定された縮み率（δ）から、主走査方向について裏面画像の主走査方向の書込みクロックｆｗ１（＝ｆｗ0（：表面画像の書込みクロック）／（δ））と、副走査方向について裏面画像の２次転写に際しての２次転写ローラ１３０の速度Ｖｔ１（＝Ｖｔ０（：表面の2次転写ローラ速度）×（δ））を算出し、設定する。ステップ５０８、５０９で、裏面でページ間であれば、ステップ５１０にて、裏面の書込みクロック、２次転写ローラ速度に切り換えて、その後、裏面の印刷を実行する。

［実施形態２］
実施形態１の構成において、２次転写ローラ１３０の速度について、該２次転写ローラの１３０速度が変化しても、中間転写ベルト１２１への走行負荷が常に同一方向となり、該中間転写ベルト１２１の速度変動がないように、該２次転写ローラ１３０の速度が中間転写ベルト１２１の線速より遅くしている。

中間転写ベルト１２１の速度に対し、２次転写ローラ１３０の速度を遅くすることで、中間転写ベルト１２１は、その回転方向と逆向きに若干、引っ張り力を受けることになり、ベルトの張力が張る方向で安定する。

一方、２次転写ローラ１３０の速度切換えの際に、回転速度が変わることで、中間転写ベルト１２１より回転が、進んだり遅れたりすることは、中間転写ベルト１２１への負荷トルクがプラスマイナスに変動することで、中間転写ベルト１２１の速度変動の要因となり、画像への影響が発生する。

したがって、常に、中間転写ベルト１２１に対しては負荷をかける方向とするため、中間転写ベルト１２１の速度に対し、０〜１％程度の範囲で２次転写ローラ１３０の速度を遅くすることが好ましい。つまり、２次転写ローラ１３０は、中間転写ベルト１２１に対し、接触して滑って回転するようにする。

その後、中間転写ベルト１２１上の画像が用紙Ｐに転写されるが、用紙Ｐの搬送速度が遅くなっているため、用紙Ｐに転写される画像が副走査方向で小さくなる。このため従来の構成を大きく変えることなく、簡単な構成にて副走査方向の画像サイズを変えることが可能である。これにより中間転写ベルト１２１に速度変動を生じさせることなく副走査方向とも画像の大きさを補正できる。

［実施形態３］
実施形態１又は２において、２次転写ローラ１３０に向けて用紙Ｐを送り出す手段としてレジストローラ１５６が用いられている場合、２次転写ローラ１３０の速度について、該２次転写ローラ１３０の速度は、レジストローラ１５６の速度より遅くしている。

前記例において、中間転写ベルト１２１から用紙Ｐへトナー像が２次転写される際に、用紙Ｐが、２次転写ローラ１３０によって、搬送速度がコンロールされる際に、レジストローラ１５６の速度が２次転写ローラ５１の速度より遅くなると、用紙Ｐを引っ張る方向に負荷が働き、２次転写ローラ１３０による用紙Ｐの速度をコントロールすることができなくなる。そこで、レジストローラ１５６の速度（線速度）は、常に、２次転写ローラ１３０の速度（線速度）より速くする必要がある。速くすることにより、２次転写ローラ１３０とレジストローラ１５６の間で、若干用紙がたわむことになる。

［実施形態４］
実施形態１乃至３の何れかにおいて、２次転写ローラ１３０の速度について、用紙Ｐを２次転写ローラ１３０の速度に倣わせるため、中間転写ベルト１２１と用紙Ｐとの摩擦係数μ０と、２次転写ローラ１３０と用紙Ｐとの摩擦係数μ１の関係が、μ０＜μ１となるようにしている。

前記例において、中間転写ベルト１２１と２次転写ローラ１３０間は、接触して滑っている。ここで、用紙Ｐに中間転写ベルト１２１上のトナー像が転写される場合は、中間転写ベルト１２１上にトナーがあるため、用紙Ｐと中間転写ベルト１２１間にトナーが介在する。このため、中間転写ベルト１２１と用紙Ｐとの摩擦係数μ０は小さくなり、２次転写ローラ１３０と用紙Ｐ間の摩擦係数μ１の方がかなり大きくなるため、２次転写ローラ１３０の速度に用紙Ｐは倣う。しかし、常に、用紙Ｐの全面に画像があるわけではないので、用紙Ｐ内の画像が無い領域には目視では判別できない程度に僅かのトナーを中間転写ベルト１２１上にのせることで、μ０＜μ１の関係が常に安定しているようになる。また、２次転写ローラ１３０と中間転写ベルト１２１との間に用紙Ｐが存在せずこれらが直接接触状態となるページ間の領域でも同様に、僅かにトナーを中間転写ベルト１２１にのせることで中間転写ベルト１２１と２次転写ローラ１３０との摩擦係数を小さく抑えることができる。

１ 感光体
２ 帯電手段
４ 現像装置
５ １次転写ローラ
６ 感光体クリーニングユニット
７ クエンチングランプ（ＱＬ）
１０ 現像部（現像器）
１００ 画像形成装置本体
１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋ 画像形成ユニット
１２０ 中間転写ユニット
１２１ 中間転写ベルト
１２２，１２３，１２４ ローラ
１２５ 中間転写ベルトクリーニングユニット
１３０ ２次転写ローラ
１３５ 切り換え板
１４０ 定着ユニット
１５０Ａ，１５０Ｂ 給紙トレイ
１５１ ピックアップローラ
１５２ 給紙ローラ
１５３，１５４，１５５ 搬送ローラ
１５６ レジストローラ
１５７ スイッチバックローラ
１５８ 用紙反転部
１５９ 再給紙搬送経路
１６０ 排紙トレイ
２００ スキャナ部
３００ 自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）
Ｐ 用紙
Ｓ１、Ｓ２ 用紙センサ

特開２００６−０９１４２４号公報 特許第３０８９０３９号公報

Claims (5)

1. 像書込手段により像担持体に書き込まれ、可視像化された像を、該像担持体から中間転写体へ１次転写し、さらに該中間転写体からシート状媒体へ２次転写した後、熱定着して出力する両面プリント可能な画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、両面プリントに際して、前記シート状媒体の裏面の画像形成時に、熱定着手段通過によるシート状媒体の縮み率に応じて、狙いの画像の大きさに対し調整された大きさの画像を該シート状媒体に形成するため、主走査方向についての調整手段と、副走査方向についての調整手段を有し、
   副走査方向の調整手段は、定方向に定速で駆動されて走行する該中間転写体との間にシート状媒体を挟んで回転駆動される回転速度可変の２次転写ローラであり、該２次転写ローラの速度をシート状媒体の表面に対する２次転写と裏面に対する２次転写毎に切り換えることとし、該表面の２次転写に対して、該裏面の２次転写での該２次転写ローラの回転速度を遅くすることとしたことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記主走査方向についての調整手段として、前記像書込手段がレーザービームを走査する装置である場合、該レーザービームによる書き込みクロックを、シート状媒体の表面画像を書き込む場合と、裏面画像を書き込む場合とで切り換えることとし、表面画像に対して裏面画像の書き込みクロックを速くすることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２記載の画像形成装置において、
   前記２次転写ローラの速度について、該２次転写ローラの速度が変化しても、前記中間転写体への走行負荷が常に同一方向となり、該中間転写体の速度変動がないように、該２次転写ローラの速度が中間転写体の線速より遅いことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１つに記載の画像形成装置において、
   前記２次転写ローラに向けてシート状媒体を送り出す手段としてレジストローラが用いられている場合、前記２次転写ローラの速度について、２次転写ローラの速度は、前記レジストローラの速度より遅いことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１乃至４の何れか１つに記載の画像形成装置において、
   前記２次転写ローラの速度について、シート状媒体を２次転写ローラの速度に倣わせるため、中間転写体とシート状媒体との摩擦係数μ０と、２次転写ローラとシート状媒体との摩擦係数μ１の関係が、μ０＜μ１となるようにしたことを特徴とする画像形成装置。

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