JP2011191544A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性と画像品質の双方を確保した信頼性の高い画像形成装置を提供する。
【解決手段】用紙Ｐにトナー画像を形成する画像形成部５０と、加熱により用紙Ｐに形成されたトナー画像を定着させる定着装置６０と、両面印刷を行うために定着装置６０により用紙Ｐの第一面のトナー画像が定着された用紙を画像形成部５０の上流側に搬送する両面搬送路１５と、両面搬送路１５の出口にて用紙Ｐを一旦停止させ、用紙Ｐの第二面に画像を形成するための給紙許可信号に基づいて、用紙Ｐの搬送を再開させるように制御する中央処理部と、を備え、中央処理部は、画像形成部５０における作像タイミングを変更することなく、両面搬送路１５における用紙Ｐの停止時間を変更する制御を行うようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置に関わり、より詳しくは用紙の両面に印刷を行う場合に好適な画像形成装置に関するものである。

近年の市場における紙種対応力強化要望に基づき、コート紙やアート紙に代表される塗工紙の通紙に対する要望も高まっている。しかしながら、この種の塗工紙はその表面加工により蓄熱性や放熱性に欠け、画像形成装置の機能としては、高熱（高圧）定着や、ブロッキング回避のための、高冷却性能が要求される。冷却方式としては、空冷・水冷など手段はさまざまだが、冷却時間と冷却性能は線形的な傾向があるため、生産性とトレードオフの関係となっている。
なお、先行文献として、特許文献１には、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、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とを備えており、設定手段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は、これに応じて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して自然冷却する制御手段を備えた画像形成装置が開示されている。

また特許文献２には、用紙の第１面に印刷を行ない、第１面に印刷する画像に関する画像データに基づいて第１面印刷後用紙の搬送を停止する必要があるか否かを判別し、第１面印刷後停止が必要であれば、画像データに基づいて停止時間を設定して、用紙の搬送を停止して待機させ、設定した停止時間が経過した後、用紙の第２面を記録ヘッドによる画像形成領域への搬送を開始して第２面への印刷を行う画像形成装置が開示されている。
また特許文献３には、両面印刷が指定された場合に、画像形成動作開始前に機内温湿度センサ及び定着温度センサによって検出された装置本体内の温湿度及び定着部の温度が、ＲＯＭに記録された結露条件の範囲にある場合には、片面に画像が形成された用紙を定着部の下流でスイッチバックする前に一旦停止させ、所定時間が経過した後スイッチバック動作を開始する画像形成装置が開示されている。

しかしながら、特許文献１の画像形成装置は、両面反転時に排紙口から一旦用紙を排出し、外気での冷却時間を可変にすることで、用紙温度を下げて裏面の印刷を行うようにしているため、用紙冷却が必要な場合に、生産性が低下するだけではなく、ユーザの触れる位置に用紙が長期間停止することで、誤って用紙に触れてしまったり、出力済みと勘違いして取り出してしまうなど、ジャムやオペレーションミスの原因になりかねないという問題点があった。
また、特許文献２の画像形成装置は、第一面にインク画像を生成した後に、ベルトに帯電吸着させて、用紙を搬送させる手段前に、所定時間待機し、カールによる搬送不良を防ぐ方式を述べているが、上記同様、待機時間のリカバリーが無いため、その分、生産性が低下してしまうという問題点があった。
さらに特許文献３の画像形成装置は、定着装置及び定着下流温度をモニターすることで、通紙後に結露するかどうかを判定し、スイッチバック時の用紙停止時間を制御するものであるが、結露の発生しやすい冬場や、電源立ち上げ後の通紙など、生産性低下が顕著に現れて、プリントボリュームの高いユーザ等には、不向きな仕様と考えられる。いずれの場合においても、両面印刷時の画像品質確保のためには、生産性低下はやむを得ない環境であり、画像品質と生産性との両立は難しい仕様となっていた。
本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、シートの個体情報等から冷却期間を決定し、冷却区間への侵入、及び搬出タイミングを制御することにより、作像タイミングを遅らせることなく、ブロッキングやカール等の用紙温度が高温にある場合の不具合を防止し、生産性と画像品質の双方を確保した信頼性の高い画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために請求項１に記載の本発明は、用紙の両面に画像を印刷可能な画像形成装置において、用紙にトナー画像を形成する画像形成手段と、加熱により前記用紙に形成されたトナー画像を定着させる定着手段と、両面印刷を行うために前記定着手段により前記用紙の第一面のトナー画像が定着された用紙を前記画像形成手段の上流側に搬送する両面搬送路と、前記両面搬送路の出口にて前記用紙を一旦停止させ、前記用紙の第二面に画像を形成するための給紙許可信号に基づいて、前記用紙の搬送を再開させるように前記両面搬送路の搬送機構を制御する両面搬送機構制御手段と、を備え、前記両面搬送機構制御手段は、前記画像形成手段における作像タイミングを変更することなく、前記両面搬送路における前記用紙の停止時間を変更する制御を行うことを特徴とする。
請求項２に記載の本発明は、前記定着手段または当該画像形成装置内の温度、あるいは前記定着手段から出力された用紙の温度を検知する温度検知手段を備え、前記両面搬送機構制御手段は、前記温度検知手段の検知結果に基づいて、前記停止時間を制御する請求項１に記載の画像形成装置を特徴とする。
請求項３に記載の本発明は、用紙種類、厚さ、またはサイズを入力する入力手段を備え、前記両面搬送機構制御手段は、前記入力手段の入力結果に基づいて、前記停止時間を制御する請求項１に記載の画像形成装置を特徴とする。

請求項４に記載の本発明は、用紙を搬送する搬送経路に用紙種類、厚さ、またはサイズを検出する検出手段を備え、前記両面搬送機構制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記停止時間を制御する請求項１に記載の画像形成装置を特徴とする。
請求項５に記載の本発明は、前記両面搬送機構制御手段は、前記両面搬送路の出口に用紙が到達する時間を制御して、前記用紙の停止時間を変更する請求項１乃至４の何れか一項に記載の画像形成装置を特徴とする。
請求項６に記載の本発明は、前記両面搬送機構制御手段は、前記両面搬送路における前記用紙の搬送を再開するタイミングを制御して、前記用紙の停止時間を変更する請求項１乃至４の何れか一項に記載の画像形成装置を特徴とする。

請求項７に記載の本発明は、前記両面搬送路における前記用紙の停止位置に、前記用紙を冷却する用紙冷却手段を備えた請求項１乃至６の何れか一項に記載の画像形成装置を特徴とする。
請求項８に記載の本発明は、前記両面搬送路における前記用紙の停止位置のガイド板上に通気孔を形成した請求項１乃至７の何れか一項に記載の画像形成装置を特徴とする。
請求項９に記載の本発明は、前記両面搬送路における停止位置が水平経路である請求項１乃至８の何れか一項に記載の画像形成装置を特徴とする。
請求項１０に記載の本発明は、前記両面搬送路における停止位置が湾曲経路である請求項１乃至８の何れか一項に記載の画像形成装置を特徴とする。

本発明によれば、画像形成手段における作像タイミングを変更せずに、両面搬送路出口における用紙の停止時間を変更することが可能になるので、生産性を低下させず両面印刷時の冷却不足を解消できるため、ブロッキング等を防止し、画像品質の優れた画像形成装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の主要な構成を示した図である。 シート厚さ検知機構の構成例を示した図である。 シート厚さ検知機構の構成例を示した図である。 シート厚さ検知機構の構成例を示した図である。 本実施形態に係る画像形成装置の主要な内部構成を示したブロック図である。 本実施形態に係る画像形成装置の画像形成動作の説明図である。 本実施形態の画像形成装置における搬送速度の変更タイミングを示した図である。 冷却手段の構成例を示した図である。 ポイントＨにおける用紙の停止姿勢を示した図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の主要な構成を示した図である。
この図１に示す画像形成装置１００では、給紙装置１０に収納されたシートＰのシートサイズは、この図には示していない自動サイズ検知機構１９によって決定するか、或いはコントロールパネル２０によって入力された情報を元に設定する。
自動サイズ検知機構１９は、例えば、シートＰ束の幅方向両端を押さえるサイドフェンス、および搬送方向後端を押さえるエンドフェンスの固定位置の組み合わせによるスイッチ検知等により構成される。
シートＰの厚さ（坪量）については、シート搬送中にシート厚さ検知機構３０によって検知された厚さ情報か、或いはサイズ同様コントロールパネル２０によって入力された情報より、厚さ情報が設定される。

図２乃至図４は、シート厚さ検知機構の構成例を示した図である。
図２に示すシート厚さ検知機構３０は、搬送ローラ１のシートＰ搬送中における反力Ｆを付勢部材２の反発量などから測定し、厚さを検知するようにしたものである。
また図３に示すシート厚さ検知機構３０は、同じく搬送中のシートＰに光学センサ３による透過光Ｌを検知するようにしたものである。また、図４に示すシート厚さ検知機構３０は、超音波センサ４による反射波Ｍを検知するようにしたものである。
また図１に示す本実施形態の画像形成装置１００では、定着装置６０により定着を行う前の搬送中のシートＰのシート温度を検知する定着前用紙温度検知部７０、定着装置６０により画像定着後のシートＰのシート温度を検知する定着後用紙温度検知部７１、定着装置６０の温度を検知する定着温度検知部７２、当該画像形成装置１００内の雰囲気温度を検知する機内温度検知部７３の少なくとも１つを備え、シートＰまたは機内温度情報を得るようにしている。

図５は、本実施形態に係る画像形成装置の主要な内部構成を示したブロック図である。
図５に示すように、本実施形態の画像形成装置１００の制御を行う中央処理部（ＣＰＵ）４０には、自動サイズ検知機構１９、コントローラ２０、厚さ検知部３０、定着前用紙温度検知部７０、定着後用紙温度検知部７１、定着温度検知部７２、機内温度検知部７３等が接続され、画像形成前のシート情報、あるいは搬送中のシートＰや定着装置６０、その他機内の温度情報が入力される。中央処理部４０は、これらの情報に基づいて、予め作成されているテーブルによってシートＰの冷却時間Ｔを設定するようにしている。また、後述する両面印刷動作における用紙Ｐの搬送速度（線速）を設定するようにしている。

次に、図６を用いて本実施形態の画像形成装置の画像形成動作について説明する。
図６に示すように、画像形成装置１００の給紙装置１０から給紙コロ１１によって１枚ずつ搬送されるシートＰは、縦搬送経路１２を通り、図示しない外部給紙装置からの搬入経路１３と合流する。経路合流部には搬送ローラ１とシート厚さ検知機構３０が設けられており、シート厚さ情報を中央処理部４０へと送信する。シートＰはさらにレジストローラ１４によって姿勢を整えられた後、画像形成部５０にて画像が転写される。シートＰに画像が形成された後は、水平搬送部５１によって、定着装置６０へと搬送される。
定着装置６０より下流には、分岐経路があり、コントロールパネル２０か、ネットワークに接続された端末からの指示による画像作成モードによって、図示しないがソレノイドなどの動力による切り替え分岐爪によって、経路ＡかＢを選択する。
直接排紙モードの場合は、経路Ａを通って排紙ローラ６１へと向かい、反転排紙モードの場合には、経路ＢからＣへ一旦引き込まれた後、シートＰをスイッチバックさせて経路Ｄへと搬送される。両面モードの場合には、経路Ｂから、同じく分岐機構によって経路Ｅへ引き込まれ、経路Ｇへと向かい、両面搬送路１５を通って再び、縦搬送経路１２に合流し、第二面の画像形成動作へと進む。
両面印刷動作の場合、両面搬送路１５の搬送ローラ等の搬送機構を制御して、両面搬送路１５内の縦搬送経路１２と合流する直前において、第二面の給紙開始信号を待つために待機するポイントＨが設けられており、所定時間Ｔ０待機することで、画像とのタイミングを調整したり、先行する用紙との紙間を保つようにしている。

本実施形態の画像形成装置１００においては、上記ポイントＨにおいて、冷却時間を調整することにより、用紙種類・厚さ・サイズ等によらず、第二面印刷後の用紙温度過上昇を抑えて、画像劣化や搬送品質を確保するようにした点に特徴がある。
ここで、本実施形態の画像形成装置１００は、図６に示すように、予め各通紙段階において搬送速度が以下のように設定されているとする。即ち、給紙装置１０または両面出口待機ポイントＨからレジストローラ１４までの搬送速度（線速）がＶ１、レジストローラ１４から定着装置６０を抜けるまでまたは両面排出時の排紙ローラ６１まで等、画像に対して用紙の速度を１対１の関係で搬送させる区間の速度（線速）がＶ０、定着装置６０を抜けて両面搬送路１５の両面出口待機ポイントＨまでの両面搬送区間の速度（線速）がＶ２に設定されているとする。

図７は、本実施形態の画像形成装置における搬送速度の変更タイミングを示した図である。
図７Ａは、通常モードでは、一般的に速度（線速）Ｖ１及びＶ２は、速度（線速）Ｖ０を加速することで画像作成部５０への到達時間を短縮し、生産性を確保させる事が考えられる。つまり、第一面印刷済みの用紙は定着装置６０を抜けたあと、速度Ｖ０から速度Ｖ２まで加速して、ポイントＨに進入、所定時間Ｔ０待機後、給紙開始信号によって速度Ｖ１にてレジストローラ１４まで搬送される。
このとき、両面出口における給紙開始信号の周期を固定にし且つ各種用紙情報に基づいた必要冷却時間が通常よりも長いＴ１時間と判断された場合は、図７Ｂに示すように、両面搬送区間の速度をＶ２よりも速いＶ４まで加速させることで、ポイントＨへの到達時間を短縮させることで、所定待機時間をＴ１まで長くする。
但し、定着装置６０において画像定着直後の用紙の搬送速度を増速させることで画像への影響が懸念される場合は、図７Ｃに示すように、両面搬送区間の速度はＶ２に固定し、所定時間Ｔ１待機するまで給紙開始信号を遅らせる事で冷却させ、再給紙後の速度をＶ１より速いＶ３まで増速することで、画像作成部５０で作成されている画像に用紙を追いつかせ、レジストローラ１４直前にて速度をＶ３からＶ１まで減速してレジスト調整を行うようにする。ここで、レジスト前に速度をＶ１に落とすのは、レジスト衝突における補正について、増速された速度Ｖ３のままで衝突させると、スキューや用紙端部のダメージが懸念されるため、従来線速まで落とす必要があるからである。

また、さらに図７Ｄに示すように、長い冷却時間Ｔ２が必要な場合は、ポイントＨへの進入タイミングと給紙開始信号のいずれも調整（両区間を増速）することで、停止時間をＴ２まで延長することができる。
なお、本実施形態ではタイミングが分かりやすいように、チャート上ではＶ２＞Ｖ１、Ｖ４＞Ｖ３となっているが大小が逆の関係や、Ｖ１＝Ｖ２、Ｖ３＝Ｖ４等でも、この関係は成り立つ。

冷却に関しては、単に停止時間を長くするだけでも、用紙の冷却効果は得られるが、停止位置において強制冷却手段を設ける方が、冷却効率は格段に上がる事が想定できる。
例えば、冷却手段としては、図８（ａ）のように熱伝導率の高い材質８０にて形成された搬送経路をファン８２などの冷却手段を用いて冷却し、用紙Ｐを接触させて熱交換を行う方式や、図８（ｂ）のように搬送経路上に通気孔８１を設けて、同じくファン８２などの冷却手段による、送風を直接用紙Ｐに当てる事で、冷却する方式等が挙げられるが、停止した用紙を冷却できる手段であれば、この方法に止まらない。
また、ポイントＨにおける用紙の停止姿勢については、例えば図９のように、湾曲ガイド部において停止・冷却させることにより、カール気味の用紙に対して、補正させる効果を得たり、停止姿勢によってカールの影響が懸念される場合は、水平搬送経路にて停止位置を設定するなど、装置の傾向によって、停止姿勢は様々である事が望ましい。

このように、本実施形態の画像形成装置１００においては、画像形成部５０における作像タイミングを変更せずに、両面搬送路１５の出口における用紙の停止時間を変更することが可能になるので、生産性を低下させず両面印刷時の冷却不足を解消できるため、ブロッキング等を防止し、画像品質の優れた画像形成装置を提供することができる。
また、画像形成前または画像形成中のシート情報を得ることにより、冷却時間の設定ができるため、紙種やサイズ、厚み等のパラメータによらず、画像品質の確保された信頼性の高い画像形成装置を提供することができる。
更に、本実施形態の画像形成装置１００においては、画像形成部５０における作像タイミングを変更することなく、冷却時間を調節できるため、生産性を落とすこと無く、用紙にあった冷却効果が得られるため、画像品質の確保された信頼性の高い画像形成装置を提供することができる。
更に、用紙冷却手段により強制的に冷却することができるので、より高効率な用紙冷却が行われ、画像品質の優れた、信頼性の高い画像形成装置を提供することができる。
更に本実施形態では、装置の傾向によって、用紙の停止冷却姿勢を水平又は湾曲姿勢決定するため、搬送品質の優れた信頼性の高い画像形成装置を提供することができる。

１…搬送ローラ、１０…給紙装置、１２…縦搬送経路、１４…レジストローラ、１５…両面搬送路、１９…自動サイズ検知機構、２０…コントロールパネル、３０…厚さ検知部、４０…中央処理部（ＣＰＵ）、６０…定着装置、７０…定着前用紙温度検知部、７１…定着後用紙温度検知部、７２…定着温度検知部、７３…機内温度検知部、１００…画像形成装置

特開２００６−１４５６８５公報 特開２００７−０７６２６６公報 特開２００８−００３４３０公報

Claims (10)

1. 用紙の両面に画像を印刷可能な画像形成装置において、
   用紙にトナー画像を形成する画像形成手段と、加熱により前記用紙に形成されたトナー画像を定着させる定着手段と、両面印刷を行うために前記定着手段により前記用紙の第一面のトナー画像が定着された用紙を前記画像形成手段の上流側に搬送する両面搬送路と、
   前記両面搬送路の出口にて前記用紙を一旦停止させ、前記用紙の第二面に画像を形成するための給紙許可信号に基づいて、前記用紙の搬送を再開させるように前記両面搬送路の搬送機構を制御する両面搬送機構制御手段と、を備え、
   前記両面搬送機構制御手段は、前記画像形成手段における作像タイミングを変更することなく、前記両面搬送路における前記用紙の停止時間を変更する制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記定着手段または当該画像形成装置内の温度、あるいは前記定着手段から出力された用紙の温度を検知する温度検知手段を備え、
   前記両面搬送機構制御手段は、前記温度検知手段の検知結果に基づいて、前記停止時間を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 用紙種類、厚さ、またはサイズを入力する入力手段を備え、
   前記両面搬送機構制御手段は、前記入力手段の入力結果に基づいて、前記停止時間を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 用紙を搬送する搬送経路に用紙種類、厚さ、またはサイズを検出する検出手段を備え、
   前記両面搬送機構制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記停止時間を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記両面搬送機構制御手段は、前記両面搬送路の出口に用紙が到達する時間を制御して、前記用紙の停止時間を変更することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記両面搬送機構制御手段は、前記両面搬送路における前記用紙の搬送を再開するタイミングを制御して、前記用紙の停止時間を変更することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記両面搬送路における前記用紙の停止位置に、前記用紙を冷却する用紙冷却手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記両面搬送路における前記用紙の停止位置のガイド板上に通気孔を形成したことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の画像形成装置。
9. 前記両面搬送路における停止位置が水平経路であることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の画像形成装置。
10. 前記両面搬送路における停止位置が湾曲経路であることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の画像形成装置。

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