JP4032665B2 - 画像形成装置及び画像形成装置における給紙方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は記録紙に画像を形成する画像形成装置に関し、特に、画像形成装置における給紙制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式、インクジェット方式、感熱方式等により画像を形成する画像形成装置において、画像形成速度を上げる、即ち、１枚の画像を形成するのに要する時間を短縮する技術として、画像形成工程における記録紙の搬送速度を上げる手段と搬送される記録紙と次に搬送される記録紙の搬送開始時間の間隔、即ち、給紙間隔を短縮する手段とがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
画像形成装置の仕様の一つとして、ＣＰＭ（Ｃｏｐｙ Ｐｅｒ Ｍｉｎｕｔｅ）又はＰＰＭ（Ｐｒｉｎｔ Ｐｅｒ Ｍｉｎｕｔｅ）がある。ＣＰＭ又はＰＰＭには、連続画像形成において１分間にＡ４サイズの記録紙に画像を形成することが出来る枚数が多く用いられている。以下においては、ＣＰＭとＰＰＭを総称して画像形成速度と言う。
【０００４】
画像形成装置の開発においては、まず目標画像形成速度が設定され、画像形成装置の各部や画像形成工程の各条件が、目標画像形成速度を達成することが出来るように設計される。
【０００５】
ところで、画像形成速度は画像形成工程における記録紙の搬送速度と給紙間隔により決定されるものであるが、多くの画像形成装置においては、前記搬送速度としては可能な限り低い値が用いられる。従って、前記給紙間隔は限度まで短縮された値に設定されることになる。
【０００６】
というのは、前記搬送速度は感光体の移動速度、画像の書き込み速度、定着速度等を含む画像形成装置全体の作動速度に関連しており、前記搬送速度を上げることは画像形成装置全体の前記作動速度を上げることになるので、コストの低減や作動の安定性の確保の観点から前記搬送速度を低く設定することが望ましいからである。
【０００７】
しかるに、従来技術においては、前記給紙間隔をある時間以上短縮することが困難なために、目標画像形成速度を達成することができない場合や、目標画像形成速度を達成するために前記搬送速度を上げる手段を採らざるをえない場合が生じていた。前記に説明したように目標画像形成速度を達成するために前記搬送速度を上げる手段を採ると、画像形成装置全体の作動速度を上げることになって望ましくない。
【０００８】
特に、市場に提供されている機種の改良機種を開発する場合等の部分的な改良の中での画像形成速度を上げる改良においては、前記給紙間隔の短縮による画像形成速度の向上策が採れないために、目標画像形成速度を達成することが困難になる場合が少なくなかった。
【０００９】
本発明の目的は、画像形成速度を上げる従来技術における前記のような問題を解決し、前記搬送速度が低い値に設定され、しかも、高い画像形成速度を示す画像形成装置及び画像形成装置における給紙方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の本発明の目的は、下記の発明により達成される。
【００１１】
１． １次給紙手段、
前記１次給紙手段から給紙された記録紙を画像形成に同期して画像形成位置に搬送する２次給紙手段並びに、
前記１次給紙手段及び前記２次給紙手段の制御を行う制御手段を有する画像形成装置において、
前記制御手段は、前記制御において、前記２次給紙手段の上流に設けられ、記録紙を検知する記録紙検知手段の検知信号に基づいて長短２種類の給紙間隔を選択する制御を行い、
該制御において、記録紙が前記２次給紙手段に到達する２次給紙到達時間のバラツキのうちの早い側の部分の範囲内の前記到達時間で記録紙が給紙されたことが検知されたときには、短い前記給紙間隔を用い、前記範囲外であって許容バラツキ範囲内で給紙されたときには、長い前記給紙間隔を用いて前記制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
２． 前記制御手段は、前記２種類の給紙間隔から算出される画像形成速度を四捨五入した整数値が目標画像形成速度値に一致するように前記制御を行うことを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。
３． 前記制御手段は、前記２種類の給紙間隔で記録紙が給紙されるように、前記２次給紙手段を制御するとともに、前記２次給紙手段の制御を基準として前記１次給紙手段を制御することを特徴とする前記１又は前記２に記載の画像形成装置。
４． １次給紙手段により記録紙を収納手段から搬出して２次給紙手段へ給紙し、前記２次給紙手段により搬送して記録紙を画像形成位置に給紙する画像形成装置における給紙方法において、
前記画像形成位置に記録紙を給紙する際の給紙間隔として、長短２種類の給紙間隔を用い、前記２次給紙手段に到達する到達時間のバラツキのうちの早い側の部分の範囲内の前記到達時間で給紙されたときには、短い前記給紙間隔で、前記範囲外であって許容バラツキ範囲内で給紙されたときには、長い前記給紙間隔で、前記２次給紙手段が給紙を行うことを特徴とする画像形成装置における給紙方法。
５． 前記２次給紙手段の上流側で記録紙の先端を検知し、先端検知信号に基づいた制御により前記２次給紙手段が給紙を行うことを特徴とする前記４に記載の画像形成装置における給紙方法。
６． 前記検知信号に基づいて、前記１次給紙手段が給紙を行うことを特徴とする前記４又は前記５に記載の画像形成装置における給紙方法。
７． 前記１次給紙手段は前記２次給紙手段の作動を基準として作動することを特徴とする前記４〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置における給紙方法。
【００１９】
【発明の実施の形態】
〈画像形成装置の構成〉
本発明の実施の形態に係る画像形成装置を図１により説明する。
【００２０】
図１は、デジタル式画像形成装置（以下、単に画像形成装置という）の全体構成を示す図である。
【００２１】
図において、画像形成装置は、自動原稿搬送装置Ａと、自動原稿搬送装置Ａにより搬送される原稿の画像を読みとるための原稿画像読取部Ｂと、読み取った原稿画像を処理する画像制御基板Ｃと、画像処理後のデータに従って感光体１０上に書き込みを行う書き込みユニット１２を含む書き込み部Ｄと、前記感光体１０及びその周囲に帯電電極１４、磁気ブラシ型現像装置からなる現像手段１６、転写装置１８、分離装置２０、クリーニング装置２１等の画像形成手段を含む画像形成部Ｅと、記録紙Ｐを収納するトレイ等の複数の収納手段（以下、給紙トレイまたは単に、トレイという）２２、２４のための収納部Ｆ等を有している。
【００２２】
前記自動原稿搬送装置Ａは、原稿載置台２６と、ローラＲ１を含むローラ群および原稿の移動通路を適宜切り替えるための切換手段等（参照記号なし）を含む原稿搬送処理部２８とを主要素とする。
【００２３】
前記原稿画像読取部Ｂは、プラテンガラスＧの下にあり、光路長を保って往復移動できる２つのミラーユニット３０、３１、固定のレンズ３３、ラインＣＣＤ３５等からなり、前記書き込み部Ｄは、レーザ光源４０、ポリゴンミラー（偏光器）４２等からなる。
【００２４】
定着手段Ｈは、実施の形態においては、加熱源を内蔵するローラと、当該ローラに圧接しながら回転する圧接ローラとで構成してある。
【００２５】
上記構成において、前記感光体１０上にトナー像を形成し、記録紙上に転写させた後、排紙トレイに排紙するプロセスは、概略、下記の通りである。
【００２６】
原稿載置台２６上に載置される原稿（図示せず）の１枚が原稿搬送処理部２８中で搬送され、前記ローラＲ１の下を通過中に、露光手段ＥＸによるスリット露光が行われる。
【００２７】
前記原稿からの反射光は、固定位置にある前記ミラーユニット３０、３１およびレンズ３３を経てＣＣＤ３５上に結像され、読みとられる。
【００２８】
前記原稿画像読取部Ｂで読みとられた画像情報は、画像処理手段により処理され、符号化されて前記画像制御基板Ｃ上に設けてあるメモリーに格納される。
【００２９】
前記画像データは画像形成時に読み出され、当該画像データに従って、前記書き込み部Ｄにおけるレーザ光源４０が駆動され、前記感光体１０上に露光が行われる。
【００３０】
矢印方向（反時計方向）に回転する前記感光体１０は、前記帯電電極１４のコロナ放電作用により所定の表面電位を付与された後に、前記のような露光により、静電潜像が感光体１０上に形成される。
【００３１】
形成された静電潜像は、前記現像手段１６により反転現像され、トナー像とされる。
【００３２】
感光体１０上における前記の画像形成と同期して２次給紙手段としてのレジストローラＲ１０から搬送された記録紙Ｐに転写装置１８によりトナー像の転写が行われる。記録紙Ｐ上のトナー像は定着手段Ｈにより定着され、定着後の記録紙Ｐは排紙通路７８を搬送されて、排紙ローラ７９により、排紙トレイＴに排紙される。
【００３３】
前記給紙トレイ２２、２４は、実施の形態において、上下方向に２段に配設した形態にあるが、それ以上の数の給紙トレイを備えることもできる。前記給紙トレイの内、下段に配置した給紙トレイ２４の底部と装置本体の底壁との間に、所定の間隙を持った空間部２５を形成してある。前記空間部２５は、記録紙Ｐの両面に画像を形成する態様（モード）において使用するものであり、記録紙の表裏反転用の第２搬送路８０（後記）とともに、記録紙Ｐの表裏を反転する搬送路を形成する。
【００３４】
前記給紙トレイ２２、２４のそれぞれの先端部（給紙方向にみて、収納される記録紙Ｐの先端に対応する）上部に示す５０および５３は１次給紙手段としての送り出しローラ、５１および５４は分離搬送ローラ、５２および５５は重送防止ローラである。
【００３５】
６０は手差し給紙部に付設した手差し給紙トレイで、前記画像形成装置１の本体側壁に対して下端を支点として開閉できるように構成してある。
【００３６】
６１は前記手差し給紙トレイ６０上に載置される記録紙Ｐを画像形成に伴って送り出すための送り出しローラ、６３は前記送り出しローラ６１の下流に設けてある分離搬送ローラ、６５は前記分離搬送ローラ６３と圧接し、記録紙Ｐの複数枚送りを防止するための重送防止ローラで、前述した給紙トレイ２２、２４に対応して設けた前記給紙手段と同じ機能を有する。
【００３７】
７０は、記録紙Ｐ上に転写による画像形成（画像記録）を行わせるための第１搬送路で、下方から上方に延びている。
【００３８】
７２は上段の給紙トレイ２２に収納される記録紙用の給紙通路、７４は下段の給紙トレイ２４に収納される記録紙用の給紙通路であり、７６は前記両トレイ２２および２４から送られる記録紙Ｐが合流する合流部（前記第１搬送路７０の一部）である。
【００３９】
７８は、所定の画像形成が成された記録紙を前記排紙トレイＴ上に排紙するための排紙通路である。
【００４０】
８０は、記録紙の両面に画像形成を行う場合に使用する記録紙の表裏反転用の第２搬送路であり、図の上方において、前記第１搬送路と連通している。
【００４１】
前記第２搬送路８０は、上方から下方に向かって延びている。
また、前記第２搬送路８０の下端部は略垂直に延びる搬送路としてあり、その下端は下段の前記給紙トレイ２４の給紙部（前記給紙装置の位置）よりも下側に延び、そして、前記第１搬送路７０と接続している。
【００４２】
上記から理解されるように、前記第１搬送路７０と前記第２搬送路８０とは、装置本体の一側壁側において縦方向に長いループ状をなしている。
【００４３】
前記第１搬送路７０と前記第２搬送路８０との接続部には、反転搬送ローラＲ２０が設けられている。
【００４４】
前記接続部は、記録紙Ｐが前記第２搬送路８０から前記第１搬送路７０に連続的に搬送されるものでない事から、前記の両搬送路を分ける分岐部ともいえる。
【００４５】
９０は（上側）分岐ガイドで、第１面に画像形成された記録紙Ｐを前記排紙通路７８に向かわせたり、または、前記第２搬送路８０に向かわせたりするように制御される。
【００４６】
記録紙Ｐの両面に画像形成を行うモードが設定されている場合、前記分岐ガイド９０は、第１面に画像形成され、転写トナー像が形成された記録紙Ｐを前記第２搬送路８０に送り込むように、図の破線位置に位置づけられ、前記第２搬送路８０に記録紙を送り込んだ後は、図の実線位置をとるように図示しない制御部を介して制御される。
【００４７】
画像形成プロセスにおいて、前記第２搬送路８０を移動してくる記録紙Ｐが前記空間部２５に向けて送り出された時、後端が前記反転搬送ローラＲ２０に保持された状態で記録紙Ｐが空間部２５に収納される。
【００４８】
上記構成の画像形成装置における記録紙の第２面に対する画像形成プロセスは下記の通りである。
【００４９】
前述した如く、第１面に画像形成された記録紙Ｐが前記第１搬送路７０を上昇移動し、その先端が前記分岐ガイド９０に達したとき、当該分岐ガイド９０は図の破線位置に保たれているので、前記記録紙Ｐは前記第２搬送路８０に進入し、移動を継続する。前記第２搬送路８０の進入部は緩やかな円弧を描いており、前記記録紙Ｐのスムーズな移動を保証する。前記第２搬送路８０を下降し、その下端に達すると、前記記録紙Ｐは前記反転搬送ローラＲ２０により搬送され、空間２５に進入する。
【００５０】
記録紙Ｐの後端が反転搬送ローラＲ２０の近傍に達した時点で、反転搬送ローラＲ２０の回転方向が反転して、後端であった端部を先頭として記録紙Ｐは上方に搬送される。記録紙Ｐは未画像形成側を感光体１０に向けた状態で第１搬送路７０に送り込まれ、前記レジストローラＲ１０で先端規制される。
【００５１】
一方、前記感光体１０上には、前述したプロセスにより第２のトナー画像が形成されており、当該感光体１０の回転に同期して前記レジストローラＲ１０が回転を始めると、前記第２のトナー画像領域と重なる状態で前記記録紙Ｐが転写領域に進入する。
【００５２】
以後、転写処理、分離処理、定着処理が施された記録紙Ｐの先端が前記分岐ガイド９０のある部分に達したとき、前記分岐ガイド９０は図の実線位置に保たれており、前記第１搬送路７０と前記排紙通路７８とを連通状態とし、前記第２搬送路８０との連通を絶っているので、前記記録紙Ｐは前記排紙通路７８に進入し、排紙ローラ７９を介して排紙トレイＴ上に排出される。
【００５３】
なお、前記第１搬送路７０と第２搬送路８０との下端部における接続部には、前記第２搬送路８０を下降する記録紙の移動を許容し、表裏反転後の記録紙を前記第１搬送路７０に送り込むにあたって、前記第２搬送路８０に誤って進入することを防止するための規制板７７を設けてある。
【００５４】
前記規制板７７はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）ベースで作ってあるが、前記機能を果たしうるものであれば、材質は基本的に何でも良いが、取り扱い性、あるいは耐久性等の観点からプラスチックシートが好ましい。
【００５５】
〈従来の給紙制御〉
次に、従来の給紙間隔の設定について、図２により説明する。
【００５６】
図２は、従来の電子写真方式の画像形成装置における記録紙の搬送工程を示すタイムチャートであり、図において、縦軸は搬送距離を、横軸は時間をそれぞれ示す。
【００５７】
Ｓ１は収納部から１次給紙手段（図１における送り出しローラ５０、又は５３）が記録紙を送り出す１次給紙位置を示し、Ｓ２は画像形成に同期して２次給紙手段（図１におけるレジストローラＲ１０）が記録紙を搬送する２次給紙位置を示し、Ｓ３は転写装置１８が行う転写位置を示す。
【００５８】
給紙間隔ＡＤは２次給紙位置Ｓ２における先行記録紙ＰＦ１のスタート時間Ｔ３と後行記録紙ＰＦ２の２次給紙位置Ｓ２におけるスタート時間Ｔ３との間の時間長である。
【００５９】
連続画像形成工程においては、記録紙間に無駄な空き間隔をなくする制御が行われるので、記録紙の通過時間に２次給紙位置Ｓ２に記録紙が到達する時間のバラツキを加えたものが給紙間隔ＡＤとして設定される。即ち、給紙間隔ＡＤとしては、到達時間にバラツキがあっても、後行記録紙の先端＜ＰＦ２が先行記録紙の後端ＰＲ１＞よりも先になることがないような値に設定される。なお、前記説明及び図２における「＜」は走行時間のバラツキ内での最も遅い走行軌跡を示し、「＞」は走行時間のバラツキ内での最も早い走行軌跡を示す。
【００６０】
このような給紙間隔ＡＤは次の式（１）により表される。
（１）ＡＤ＝Ｌ／Ｖ＋ＢＤ
Ｌは記録紙の搬送方向の長さ、Ｖは記録紙の搬送速度である。ＢＤは前記のような条件を満足させるためのバラツキ許容時間であり、主として２次給紙位置Ｓ２における記録紙の到達時間のバラツキを考慮して設定される。バラツキ許容時間ＢＤは式（１）が示すように、連続して給紙される記録紙と記録紙との間に形成される紙間間隔に対応した時間である。
【００６１】
図３は２次給紙位置Ｓ２において計測した２次給紙到達時間Ｔ２のバラツキの分布の一例である。従来は、画像形成装置の信頼性を確保するために、バラツキ許容時間ＢＤを到着の計測される頻度がゼロとなるようなバラツキ許容時間ＢＤ２の幅としていた。例えば図３では、ＢＤ＝４００ｍｓｅｃである。
【００６２】
このように従来の給紙制御においては、バラツキ許容時間ＢＤとして、図３に示すように２次給紙到達時間Ｔ２のバラツキの全範囲を包含する値を設定していた。なお、給紙間隔としてはＡＤ＞Ｌ／Ｖ＋ＢＤを満足する値であれば、給紙上の問題はない。
【００６３】
〈本発明の実施の形態における給紙制御〉
次に本発明の実施の形態について説明する。
【００６４】
本実施の形態では、給紙間隔ＡＤとして次の式（２）及び（３）で表される２種類の給紙間隔ＡＤ１、ＡＤ２を設定する。
【００６５】
（２）ＡＤ１＝Ｌ／Ｖ＋ＢＤ１
（３）ＡＤ２＝Ｌ／Ｖ＋ＢＤ２
本発明の実施の形態においては、このように長短２種類の給紙間隔を用いた給紙制御を行うことにより、記録材の搬送速度を変更することなく、効果的に画像形成速度を上げることが可能になる。
【００６６】
このように、従来１種類のバラツキ許容時間であったものを２種類のバラツキ許容時間を用いることにより給紙間隔を短縮し、画像形成速度を上げることが可能になる。特に、バラツキ許容時間ＢＤ２を従来のバラツキ許容時間ＢＤに等しく設定し、バラツキ許容時間ＢＤ１を従来のバラツキ許容時間よりも小さな値とすることにより、画像形成速度を効果的に上げることができる。
【００６７】
画像形成装置の設計においては、画像形成装置の仕様を決定する各部や各条件の設計において、目標画像形成速度に適合するように各種の設定が行われるが、本実施の形態に係る給紙方法によって低い記録紙搬送速度で目標画像形成速度を達成することが可能になる。
【００６８】
前記（２）（３）式において、バラツキ許容時間ＢＤ１は、例えば、９９％のように、２次給紙位置到達時間のバラツキが発生する頻度の過半望ましくは大部分を包含する範囲であり、短縮されたバラツキ許容時間ＢＤ１を用いた給紙間隔を設定することにより、画像形成速度が上がる。
【００６９】
図３では、バラツキ許容時間ＢＤ１の値をバラツキの発生確率０．７％以上を示す範囲とした。これによりバラツキ許容時間ＢＤ１、言い換えると、給紙間隔がバラツキ許容時間５０ｍｓｅｃ短縮されている。この給紙間隔により例えば、画像形成速度４０枚の場合には、約３．３％の画像形成速度の向上となる。このような画像形成速度の向上は、目標画像形成速度を達成するために、実施される様々な手段の中で、画像形成工程における他の条件への影響を及ぼさないで実行することが出来るという点で極めて有効な手段となる。
【００７０】
本実施の形態に係る画像形成装置の給紙系の仕様を決定する過程としては、第１段階として、目標画像形成速度に対して画像形成工程の各条件及び記録紙搬送速度を決定し、画像形成装置を作る；第２段階として、画像形成装置を作動させて２次給紙到達時間Ｔ２のバラツキ及び給紙間隔を測定する；第３段階として、最終目標としての画像形成速度の設定と、目標画像形成速度を達成するためのバラツキ許容時間ＢＤ１及び給紙間隔ＡＤ１の設定をする；という段階がある。バラツキ許容時間ＢＤ１の設定は次のようにして行われる。
【００７１】
バラツキ許容時間ＢＤ１と給紙間隔ＡＤ１とから算出された画像形成速度（目標画像形成速度でもあるＣＰＭ１）と、バラツキの全範囲を包含するバラツキ許容時間ＢＤ２とこれに対応する長い給紙間隔ＡＤ２とから算出された画像形成速度（ＣＰＭ２）とを用い、短いバラツキ許容時間ＢＤ１の範囲外の給紙の発生確率をαとするときに、全体の画像形成速度であるＣＰＭＴは次の（４）式で表される。
【００７２】
（４）ＣＰＭＴ＝ＣＰＭ１×（１−α）＋ＣＰＭ２×α
（４）式において、バラツキ許容時間ＢＤ１から算出されるＣＰＭ１が、目標画像形成速度であり、全体の画像形成速度であるＣＰＭＴを小数点以下について四捨五入する計算をした場合に、ＣＰＭＴを整数化した値が目標画像形成速度に一致すれば、所期の目的が達成されたことになる。
【００７３】
図３で示す給紙の発生頻度を（４）式に当てはめると次の（５）式のようになり、例えば、目標ＣＰＭ４０枚が達成されていることが分かる。
【００７４】
（５）ＣＰＭ１×（１−α）＋ＣＰＭ２×α＝（６００００／１３３０）×０．９９３＋〔６００００／（１３３０＋５０）〕×０．００７＝４５．１０
（５）式で示すように、全体のＣＰＭであるＣＰＭＴが４５．１０枚となって、目標ＣＰＭ４５枚が達成されていることが分かる。
【００７５】
この計算結果は、単に給紙間隔を変更するのみであって、他の条件の変更を行うことなく目標ＣＰＭが達成されたことを示し、本実施の形態に係る給紙方法が目標画像形成速度を達成するための手段として極めて有効なことを示している。
【００７６】
以上説明した給紙間隔の設定に基づいた給紙制御を図４により説明する。
図４は図２と同様なタイムチャートであり、縦軸は記録紙の走行位置を、横軸は時間をそれぞれ表す。図５は図４の制御を行う制御系のブロック図である。
【００７７】
図４の例では、２段の給紙位置が設けられており、記録紙は下段１次給紙位置Ｓ１（下）と上段１次給紙位置Ｓ１（上）とから給紙される。〔ＳＳ〕は２次給紙位置Ｓ２の直ぐ上流に設けられた記録紙検知位置である。Ｓ１（上）は図１における送り出しローラ５０の位置であり、Ｓ１（下）は図１における送り出しローラ５３の位置である。また、Ｓ２はレジストローラＲ１０の位置であり、Ｓ３は転写装置１８による転写位置である。１Ｌ１ないし１Ｌ５は１枚目の記録紙の１次給紙位置Ｓ１からの先端又は後端の走行軌跡を、２Ｌ１、２Ｌ４は２枚目の記録紙の１次給紙位置Ｓ１からの先端の走行軌跡を、１Ｍ１、１Ｍ２は１枚目の記録紙の２次給紙位置Ｓ２からの先端の走行軌跡を、２Ｍ１、２Ｍ２は２枚目の記録紙の２次給紙位置Ｓ２からの先端の走行軌跡をそれぞれ示す。１Ｌ２と１Ｍ１が基準として想定した記録紙の走行軌跡を示している。
【００７８】
制御系のブロック図である図５において、ＣＲは制御手段であり、以下に説明するような給紙制御を行う。ＳＳは図１に示すように、レジストローラＲ１０の直ぐ上流に配置された記録紙検知手段としてのレジストセンサである。ＣＬ１は送り出しローラ５０と分離搬送ローラ５１又は送り出しローラ５３と分離搬送ローラ５４の駆動／停止の切換を行う１次給紙のクラッチであり、駆動モータ（図示せず）とクラッチＣＬ１で１次給紙手段の駆動手段を構成する。ＣＬ２はレジストローラＲ１０の駆動／停止の切換を行う２次給紙のクラッチであり、駆動モータ（図示せず）とクラッチＣＬ２とで２次給紙手段の駆動手段を構成する。
【００７９】
なお、記録紙検知手段としては、レジストセンサＳＳに限られることはなく、２次給紙手段の上流側に設けたセンサであればよく、１次給紙位置Ｓ１と２次給紙位置Ｓ２の間の任意の位置に設けることができ、例えば、図１におけるＳＳ１、ＳＳ２のように、分離搬送ローラ５１及び５４の直ぐ下流に設けても良い。これらのセンサＳＳ、ＳＳ１、ＳＳ２により記録紙の先端通過時間が検知され、センサから２次給紙位置までの記録紙の走行時間を加算することにより２次給紙到達時間が求められる。
【００８０】
本実施の形態においては、２次給紙到達時間Ｔ２のバラツキを短縮されたバラツキ許容時間ＢＤ１と短縮されたバラツキ許容時間ＢＤ１に所定値を加えたバラツキ許容時間ＢＤ２（バラツキの全範囲を包含する範囲）とにより、給紙間隔を設定しているが、図４では１Ｌ１、２Ｌ１が最も早い記録紙の先端走行軌跡であり、１Ｌ４、２Ｌ４が最も遅い記録紙の先端走行軌跡であって、更に、短縮された２次給紙到達時間Ｔ２のバラツキの範囲内にあるものと、短縮されたバラツキの範囲外のものとの境界として１Ｌ３を想定している。
【００８１】
このような図４の記録紙走行軌跡は給紙間隔及びバラツキ許容時間と次のように対応する。
【００８２】
ＡＤ＝１Ｌ２〜２Ｌ２、
ＢＤ＝ＢＤ２＝１Ｌ１〜１Ｌ４、
ＢＤ１＝１Ｌ１〜１Ｌ３、
記録紙の先端及び後端の通過タイミングは記録紙検知位置〔ＳＳ〕において、記録紙検知手段としてのレジストセンサＳＳ（図１に示す）により検知される。従って、前記の給紙間隔ＡＤ、バラツキ許容時間ＢＤ、ＢＤ１及びＢＤ２は全てレジストセンサＳＳの検知結果から求められる。
【００８３】
本実施の形態においては、レジストセンサＳＳにより、第２給紙位置Ｓ２に到達する記録紙の先端を検知して記録紙がＢＤ１＝１Ｌ１〜１Ｌ３の範囲内で走行しているか、ＢＤ２＝（１Ｌ１〜１ｌ３）＋（１Ｌ３〜１Ｌ４）の範囲内で走行しているか又は１Ｌ４よりも遅れて走行しているかを判断している。
【００８４】
１Ｌ１〜１Ｌ３の範囲内で走行していると判断したときには、通常給紙として処理し、２次給紙を給紙間隔ＡＤ１となるタイミングで、クラッチＣＬ２を駆動し、２次給紙１Ｒ１が実行され記録紙が１Ｍ１の軌跡で走行するように制御する。
【００８５】
１Ｌ３〜１Ｌ４の範囲内で走行していると判断したときには、遅れ給紙として処理し、給紙間隔ＡＤ２となるタイミングで２次給紙１Ｒ２が行われる（図３では通常給紙から５０ｍｓｅｃ遅れ）。
【００８６】
長い給紙間隔である給紙間隔ＡＤ２を形成する制御は、バラツキ許容範囲内で遅い到達時間で給紙される記録紙に対して行われるが、長い給紙間隔ＡＤ２で給紙した記録紙の次の記録紙が短いバラツキ許容範囲ＢＤ１で給紙されたことが検知された場合には、長い給紙間隔ＡＤ２を基準とすることなく、定常の給紙間隔ＡＤ１を形成するタイミングでクラッチＣＬ２を起動して２次給紙が行われる。
【００８７】
１次給紙手段を駆動するクラッチＣＬ１の制御は、２次給紙手段の制御を基準として行われる。即ち、クラッチＣＬ２の起動を基準とし、記録紙の搬出を行うためのクラッチＣＬ１の起動制御が行われる。
【００８８】
図６は１、２次給紙制御のタイミングチャートである。図示のように、給紙制御の基本は給紙間隔ＡＤ１を形成する２次給紙制御であり、１次給紙制御は２次給紙制御を基準に行われ、また、長い給紙間隔ＡＤ２は遅れ給紙のあった記録紙に対してのみ適用される。即ち、遅れ給紙を行った時のみ、２次給紙時間Ｔ３に基づいて１次給紙Ｔ１を決定する。
【００８９】
以上説明したように、発生頻度の低い遅れ給紙に対してのみ長い給紙間隔ＡＤ２を適用する給紙制御を行うことによって、効果的に画像形成速度を上げることが可能になる。このような画像形成速度の向上手段は、画像形成装置の一部を改良する開発において、感光体の移動速度、露光装置の書き込み速度、定着装置の定着速度、現像装置の作動速度等の画像形成装置を構成する各部の作動速度の変更を行うことなく、画像形成速度を目標値まで引き上げることを可能にするもので、部分的な改良において極めて有効である。
【００９０】
【発明の効果】
請求項１〜７のいずれかの発明により、記録紙の搬送速度及び感光体の移動速度など、画像形成装置全体の作動速度を上げることなく、給紙間隔を変えるのみで画像形成速度をあげることができるので、設定された目標ＣＰＭ又はＰＰＭを達成するための調整或いは画像形成速度の変更が容易になる。
画像形成速度を上げる部分改良においては、給紙間隔のみを変更する手段は特に有効である。
【００９１】
画像形成速度を上げる部分改良においては、給紙間隔のみを変更する手段は特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図である。
【図２】従来の給紙制御を示すタイムチャートである。
【図３】２次給紙到達時間のバラツキの分布を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態に係る画像形成装置における給紙制御を示すタイムチャートである。
【図５】給紙制御を行う制御系のブロック図である。
【図６】１、２次給紙制御のタイムチャートである。
【符号の説明】
ＡＤ、ＡＤ１、ＡＤ２ 給紙間隔
ＢＤ、ＢＤ１、ＢＤ２ バラツキ許容時間
α 発生確率
Ｓ１ １次給紙位置
Ｓ２ ２次給紙位置
Ｓ３ 転写位置
【発明の属する技術分野】
本発明は記録紙に画像を形成する画像形成装置に関し、特に、画像形成装置における給紙制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式、インクジェット方式、感熱方式等により画像を形成する画像形成装置において、画像形成速度を上げる、即ち、１枚の画像を形成するのに要する時間を短縮する技術として、画像形成工程における記録紙の搬送速度を上げる手段と搬送される記録紙と次に搬送される記録紙の搬送開始時間の間隔、即ち、給紙間隔を短縮する手段とがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
画像形成装置の仕様の一つとして、ＣＰＭ（Ｃｏｐｙ Ｐｅｒ Ｍｉｎｕｔｅ）又はＰＰＭ（Ｐｒｉｎｔ Ｐｅｒ Ｍｉｎｕｔｅ）がある。ＣＰＭ又はＰＰＭには、連続画像形成において１分間にＡ４サイズの記録紙に画像を形成することが出来る枚数が多く用いられている。以下においては、ＣＰＭとＰＰＭを総称して画像形成速度と言う。
【０００４】
画像形成装置の開発においては、まず目標画像形成速度が設定され、画像形成装置の各部や画像形成工程の各条件が、目標画像形成速度を達成することが出来るように設計される。
【０００５】
ところで、画像形成速度は画像形成工程における記録紙の搬送速度と給紙間隔により決定されるものであるが、多くの画像形成装置においては、前記搬送速度としては可能な限り低い値が用いられる。従って、前記給紙間隔は限度まで短縮された値に設定されることになる。
【０００６】
というのは、前記搬送速度は感光体の移動速度、画像の書き込み速度、定着速度等を含む画像形成装置全体の作動速度に関連しており、前記搬送速度を上げることは画像形成装置全体の前記作動速度を上げることになるので、コストの低減や作動の安定性の確保の観点から前記搬送速度を低く設定することが望ましいからである。
【０００７】
しかるに、従来技術においては、前記給紙間隔をある時間以上短縮することが困難なために、目標画像形成速度を達成することができない場合や、目標画像形成速度を達成するために前記搬送速度を上げる手段を採らざるをえない場合が生じていた。前記に説明したように目標画像形成速度を達成するために前記搬送速度を上げる手段を採ると、画像形成装置全体の作動速度を上げることになって望ましくない。
【０００８】
特に、市場に提供されている機種の改良機種を開発する場合等の部分的な改良の中での画像形成速度を上げる改良においては、前記給紙間隔の短縮による画像形成速度の向上策が採れないために、目標画像形成速度を達成することが困難になる場合が少なくなかった。
【０００９】
本発明の目的は、画像形成速度を上げる従来技術における前記のような問題を解決し、前記搬送速度が低い値に設定され、しかも、高い画像形成速度を示す画像形成装置及び画像形成装置における給紙方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の本発明の目的は、下記の発明により達成される。
【００１１】
１． １次給紙手段、
前記１次給紙手段から給紙された記録紙を画像形成に同期して画像形成位置に搬送する２次給紙手段並びに、
前記１次給紙手段及び前記２次給紙手段の制御を行う制御手段を有する画像形成装置において、
前記制御手段は、前記制御において、前記２次給紙手段の上流に設けられ、記録紙を検知する記録紙検知手段の検知信号に基づいて長短２種類の給紙間隔を選択する制御を行い、
該制御において、記録紙が前記２次給紙手段に到達する２次給紙到達時間のバラツキのうちの早い側の部分の範囲内の前記到達時間で記録紙が給紙されたことが検知されたときには、短い前記給紙間隔を用い、前記範囲外であって許容バラツキ範囲内で給紙されたときには、長い前記給紙間隔を用いて前記制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
２． 前記制御手段は、前記２種類の給紙間隔から算出される画像形成速度を四捨五入した整数値が目標画像形成速度値に一致するように前記制御を行うことを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。
３． 前記制御手段は、前記２種類の給紙間隔で記録紙が給紙されるように、前記２次給紙手段を制御するとともに、前記２次給紙手段の制御を基準として前記１次給紙手段を制御することを特徴とする前記１又は前記２に記載の画像形成装置。
４． １次給紙手段により記録紙を収納手段から搬出して２次給紙手段へ給紙し、前記２次給紙手段により搬送して記録紙を画像形成位置に給紙する画像形成装置における給紙方法において、
前記画像形成位置に記録紙を給紙する際の給紙間隔として、長短２種類の給紙間隔を用い、前記２次給紙手段に到達する到達時間のバラツキのうちの早い側の部分の範囲内の前記到達時間で給紙されたときには、短い前記給紙間隔で、前記範囲外であって許容バラツキ範囲内で給紙されたときには、長い前記給紙間隔で、前記２次給紙手段が給紙を行うことを特徴とする画像形成装置における給紙方法。
５． 前記２次給紙手段の上流側で記録紙の先端を検知し、先端検知信号に基づいた制御により前記２次給紙手段が給紙を行うことを特徴とする前記４に記載の画像形成装置における給紙方法。
６． 前記検知信号に基づいて、前記１次給紙手段が給紙を行うことを特徴とする前記４又は前記５に記載の画像形成装置における給紙方法。
７． 前記１次給紙手段は前記２次給紙手段の作動を基準として作動することを特徴とする前記４〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置における給紙方法。
【００１９】
【発明の実施の形態】
〈画像形成装置の構成〉
本発明の実施の形態に係る画像形成装置を図１により説明する。
【００２０】
図１は、デジタル式画像形成装置（以下、単に画像形成装置という）の全体構成を示す図である。
【００２１】
図において、画像形成装置は、自動原稿搬送装置Ａと、自動原稿搬送装置Ａにより搬送される原稿の画像を読みとるための原稿画像読取部Ｂと、読み取った原稿画像を処理する画像制御基板Ｃと、画像処理後のデータに従って感光体１０上に書き込みを行う書き込みユニット１２を含む書き込み部Ｄと、前記感光体１０及びその周囲に帯電電極１４、磁気ブラシ型現像装置からなる現像手段１６、転写装置１８、分離装置２０、クリーニング装置２１等の画像形成手段を含む画像形成部Ｅと、記録紙Ｐを収納するトレイ等の複数の収納手段（以下、給紙トレイまたは単に、トレイという）２２、２４のための収納部Ｆ等を有している。
【００２２】
前記自動原稿搬送装置Ａは、原稿載置台２６と、ローラＲ１を含むローラ群および原稿の移動通路を適宜切り替えるための切換手段等（参照記号なし）を含む原稿搬送処理部２８とを主要素とする。
【００２３】
前記原稿画像読取部Ｂは、プラテンガラスＧの下にあり、光路長を保って往復移動できる２つのミラーユニット３０、３１、固定のレンズ３３、ラインＣＣＤ３５等からなり、前記書き込み部Ｄは、レーザ光源４０、ポリゴンミラー（偏光器）４２等からなる。
【００２４】
定着手段Ｈは、実施の形態においては、加熱源を内蔵するローラと、当該ローラに圧接しながら回転する圧接ローラとで構成してある。
【００２５】
上記構成において、前記感光体１０上にトナー像を形成し、記録紙上に転写させた後、排紙トレイに排紙するプロセスは、概略、下記の通りである。
【００２６】
原稿載置台２６上に載置される原稿（図示せず）の１枚が原稿搬送処理部２８中で搬送され、前記ローラＲ１の下を通過中に、露光手段ＥＸによるスリット露光が行われる。
【００２７】
前記原稿からの反射光は、固定位置にある前記ミラーユニット３０、３１およびレンズ３３を経てＣＣＤ３５上に結像され、読みとられる。
【００２８】
前記原稿画像読取部Ｂで読みとられた画像情報は、画像処理手段により処理され、符号化されて前記画像制御基板Ｃ上に設けてあるメモリーに格納される。
【００２９】
前記画像データは画像形成時に読み出され、当該画像データに従って、前記書き込み部Ｄにおけるレーザ光源４０が駆動され、前記感光体１０上に露光が行われる。
【００３０】
矢印方向（反時計方向）に回転する前記感光体１０は、前記帯電電極１４のコロナ放電作用により所定の表面電位を付与された後に、前記のような露光により、静電潜像が感光体１０上に形成される。
【００３１】
形成された静電潜像は、前記現像手段１６により反転現像され、トナー像とされる。
【００３２】
感光体１０上における前記の画像形成と同期して２次給紙手段としてのレジストローラＲ１０から搬送された記録紙Ｐに転写装置１８によりトナー像の転写が行われる。記録紙Ｐ上のトナー像は定着手段Ｈにより定着され、定着後の記録紙Ｐは排紙通路７８を搬送されて、排紙ローラ７９により、排紙トレイＴに排紙される。
【００３３】
前記給紙トレイ２２、２４は、実施の形態において、上下方向に２段に配設した形態にあるが、それ以上の数の給紙トレイを備えることもできる。前記給紙トレイの内、下段に配置した給紙トレイ２４の底部と装置本体の底壁との間に、所定の間隙を持った空間部２５を形成してある。前記空間部２５は、記録紙Ｐの両面に画像を形成する態様（モード）において使用するものであり、記録紙の表裏反転用の第２搬送路８０（後記）とともに、記録紙Ｐの表裏を反転する搬送路を形成する。
【００３４】
前記給紙トレイ２２、２４のそれぞれの先端部（給紙方向にみて、収納される記録紙Ｐの先端に対応する）上部に示す５０および５３は１次給紙手段としての送り出しローラ、５１および５４は分離搬送ローラ、５２および５５は重送防止ローラである。
【００３５】
６０は手差し給紙部に付設した手差し給紙トレイで、前記画像形成装置１の本体側壁に対して下端を支点として開閉できるように構成してある。
【００３６】
６１は前記手差し給紙トレイ６０上に載置される記録紙Ｐを画像形成に伴って送り出すための送り出しローラ、６３は前記送り出しローラ６１の下流に設けてある分離搬送ローラ、６５は前記分離搬送ローラ６３と圧接し、記録紙Ｐの複数枚送りを防止するための重送防止ローラで、前述した給紙トレイ２２、２４に対応して設けた前記給紙手段と同じ機能を有する。
【００３７】
７０は、記録紙Ｐ上に転写による画像形成（画像記録）を行わせるための第１搬送路で、下方から上方に延びている。
【００３８】
７２は上段の給紙トレイ２２に収納される記録紙用の給紙通路、７４は下段の給紙トレイ２４に収納される記録紙用の給紙通路であり、７６は前記両トレイ２２および２４から送られる記録紙Ｐが合流する合流部（前記第１搬送路７０の一部）である。
【００３９】
７８は、所定の画像形成が成された記録紙を前記排紙トレイＴ上に排紙するための排紙通路である。
【００４０】
８０は、記録紙の両面に画像形成を行う場合に使用する記録紙の表裏反転用の第２搬送路であり、図の上方において、前記第１搬送路と連通している。
【００４１】
前記第２搬送路８０は、上方から下方に向かって延びている。
また、前記第２搬送路８０の下端部は略垂直に延びる搬送路としてあり、その下端は下段の前記給紙トレイ２４の給紙部（前記給紙装置の位置）よりも下側に延び、そして、前記第１搬送路７０と接続している。
【００４２】
上記から理解されるように、前記第１搬送路７０と前記第２搬送路８０とは、装置本体の一側壁側において縦方向に長いループ状をなしている。
【００４３】
前記第１搬送路７０と前記第２搬送路８０との接続部には、反転搬送ローラＲ２０が設けられている。
【００４４】
前記接続部は、記録紙Ｐが前記第２搬送路８０から前記第１搬送路７０に連続的に搬送されるものでない事から、前記の両搬送路を分ける分岐部ともいえる。
【００４５】
９０は（上側）分岐ガイドで、第１面に画像形成された記録紙Ｐを前記排紙通路７８に向かわせたり、または、前記第２搬送路８０に向かわせたりするように制御される。
【００４６】
記録紙Ｐの両面に画像形成を行うモードが設定されている場合、前記分岐ガイド９０は、第１面に画像形成され、転写トナー像が形成された記録紙Ｐを前記第２搬送路８０に送り込むように、図の破線位置に位置づけられ、前記第２搬送路８０に記録紙を送り込んだ後は、図の実線位置をとるように図示しない制御部を介して制御される。
【００４７】
画像形成プロセスにおいて、前記第２搬送路８０を移動してくる記録紙Ｐが前記空間部２５に向けて送り出された時、後端が前記反転搬送ローラＲ２０に保持された状態で記録紙Ｐが空間部２５に収納される。
【００４８】
上記構成の画像形成装置における記録紙の第２面に対する画像形成プロセスは下記の通りである。
【００４９】
前述した如く、第１面に画像形成された記録紙Ｐが前記第１搬送路７０を上昇移動し、その先端が前記分岐ガイド９０に達したとき、当該分岐ガイド９０は図の破線位置に保たれているので、前記記録紙Ｐは前記第２搬送路８０に進入し、移動を継続する。前記第２搬送路８０の進入部は緩やかな円弧を描いており、前記記録紙Ｐのスムーズな移動を保証する。前記第２搬送路８０を下降し、その下端に達すると、前記記録紙Ｐは前記反転搬送ローラＲ２０により搬送され、空間２５に進入する。
【００５０】
記録紙Ｐの後端が反転搬送ローラＲ２０の近傍に達した時点で、反転搬送ローラＲ２０の回転方向が反転して、後端であった端部を先頭として記録紙Ｐは上方に搬送される。記録紙Ｐは未画像形成側を感光体１０に向けた状態で第１搬送路７０に送り込まれ、前記レジストローラＲ１０で先端規制される。
【００５１】
一方、前記感光体１０上には、前述したプロセスにより第２のトナー画像が形成されており、当該感光体１０の回転に同期して前記レジストローラＲ１０が回転を始めると、前記第２のトナー画像領域と重なる状態で前記記録紙Ｐが転写領域に進入する。
【００５２】
以後、転写処理、分離処理、定着処理が施された記録紙Ｐの先端が前記分岐ガイド９０のある部分に達したとき、前記分岐ガイド９０は図の実線位置に保たれており、前記第１搬送路７０と前記排紙通路７８とを連通状態とし、前記第２搬送路８０との連通を絶っているので、前記記録紙Ｐは前記排紙通路７８に進入し、排紙ローラ７９を介して排紙トレイＴ上に排出される。
【００５３】
なお、前記第１搬送路７０と第２搬送路８０との下端部における接続部には、前記第２搬送路８０を下降する記録紙の移動を許容し、表裏反転後の記録紙を前記第１搬送路７０に送り込むにあたって、前記第２搬送路８０に誤って進入することを防止するための規制板７７を設けてある。
【００５４】
前記規制板７７はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）ベースで作ってあるが、前記機能を果たしうるものであれば、材質は基本的に何でも良いが、取り扱い性、あるいは耐久性等の観点からプラスチックシートが好ましい。
【００５５】
〈従来の給紙制御〉
次に、従来の給紙間隔の設定について、図２により説明する。
【００５６】
図２は、従来の電子写真方式の画像形成装置における記録紙の搬送工程を示すタイムチャートであり、図において、縦軸は搬送距離を、横軸は時間をそれぞれ示す。
【００５７】
Ｓ１は収納部から１次給紙手段（図１における送り出しローラ５０、又は５３）が記録紙を送り出す１次給紙位置を示し、Ｓ２は画像形成に同期して２次給紙手段（図１におけるレジストローラＲ１０）が記録紙を搬送する２次給紙位置を示し、Ｓ３は転写装置１８が行う転写位置を示す。
【００５８】
給紙間隔ＡＤは２次給紙位置Ｓ２における先行記録紙ＰＦ１のスタート時間Ｔ３と後行記録紙ＰＦ２の２次給紙位置Ｓ２におけるスタート時間Ｔ３との間の時間長である。
【００５９】
連続画像形成工程においては、記録紙間に無駄な空き間隔をなくする制御が行われるので、記録紙の通過時間に２次給紙位置Ｓ２に記録紙が到達する時間のバラツキを加えたものが給紙間隔ＡＤとして設定される。即ち、給紙間隔ＡＤとしては、到達時間にバラツキがあっても、後行記録紙の先端＜ＰＦ２が先行記録紙の後端ＰＲ１＞よりも先になることがないような値に設定される。なお、前記説明及び図２における「＜」は走行時間のバラツキ内での最も遅い走行軌跡を示し、「＞」は走行時間のバラツキ内での最も早い走行軌跡を示す。
【００６０】
このような給紙間隔ＡＤは次の式（１）により表される。
（１）ＡＤ＝Ｌ／Ｖ＋ＢＤ
Ｌは記録紙の搬送方向の長さ、Ｖは記録紙の搬送速度である。ＢＤは前記のような条件を満足させるためのバラツキ許容時間であり、主として２次給紙位置Ｓ２における記録紙の到達時間のバラツキを考慮して設定される。バラツキ許容時間ＢＤは式（１）が示すように、連続して給紙される記録紙と記録紙との間に形成される紙間間隔に対応した時間である。
【００６１】
図３は２次給紙位置Ｓ２において計測した２次給紙到達時間Ｔ２のバラツキの分布の一例である。従来は、画像形成装置の信頼性を確保するために、バラツキ許容時間ＢＤを到着の計測される頻度がゼロとなるようなバラツキ許容時間ＢＤ２の幅としていた。例えば図３では、ＢＤ＝４００ｍｓｅｃである。
【００６２】
このように従来の給紙制御においては、バラツキ許容時間ＢＤとして、図３に示すように２次給紙到達時間Ｔ２のバラツキの全範囲を包含する値を設定していた。なお、給紙間隔としてはＡＤ＞Ｌ／Ｖ＋ＢＤを満足する値であれば、給紙上の問題はない。
【００６３】
〈本発明の実施の形態における給紙制御〉
次に本発明の実施の形態について説明する。
【００６４】
本実施の形態では、給紙間隔ＡＤとして次の式（２）及び（３）で表される２種類の給紙間隔ＡＤ１、ＡＤ２を設定する。
【００６５】
（２）ＡＤ１＝Ｌ／Ｖ＋ＢＤ１
（３）ＡＤ２＝Ｌ／Ｖ＋ＢＤ２
本発明の実施の形態においては、このように長短２種類の給紙間隔を用いた給紙制御を行うことにより、記録材の搬送速度を変更することなく、効果的に画像形成速度を上げることが可能になる。
【００６６】
このように、従来１種類のバラツキ許容時間であったものを２種類のバラツキ許容時間を用いることにより給紙間隔を短縮し、画像形成速度を上げることが可能になる。特に、バラツキ許容時間ＢＤ２を従来のバラツキ許容時間ＢＤに等しく設定し、バラツキ許容時間ＢＤ１を従来のバラツキ許容時間よりも小さな値とすることにより、画像形成速度を効果的に上げることができる。
【００６７】
画像形成装置の設計においては、画像形成装置の仕様を決定する各部や各条件の設計において、目標画像形成速度に適合するように各種の設定が行われるが、本実施の形態に係る給紙方法によって低い記録紙搬送速度で目標画像形成速度を達成することが可能になる。
【００６８】
前記（２）（３）式において、バラツキ許容時間ＢＤ１は、例えば、９９％のように、２次給紙位置到達時間のバラツキが発生する頻度の過半望ましくは大部分を包含する範囲であり、短縮されたバラツキ許容時間ＢＤ１を用いた給紙間隔を設定することにより、画像形成速度が上がる。
【００６９】
図３では、バラツキ許容時間ＢＤ１の値をバラツキの発生確率０．７％以上を示す範囲とした。これによりバラツキ許容時間ＢＤ１、言い換えると、給紙間隔がバラツキ許容時間５０ｍｓｅｃ短縮されている。この給紙間隔により例えば、画像形成速度４０枚の場合には、約３．３％の画像形成速度の向上となる。このような画像形成速度の向上は、目標画像形成速度を達成するために、実施される様々な手段の中で、画像形成工程における他の条件への影響を及ぼさないで実行することが出来るという点で極めて有効な手段となる。
【００７０】
本実施の形態に係る画像形成装置の給紙系の仕様を決定する過程としては、第１段階として、目標画像形成速度に対して画像形成工程の各条件及び記録紙搬送速度を決定し、画像形成装置を作る；第２段階として、画像形成装置を作動させて２次給紙到達時間Ｔ２のバラツキ及び給紙間隔を測定する；第３段階として、最終目標としての画像形成速度の設定と、目標画像形成速度を達成するためのバラツキ許容時間ＢＤ１及び給紙間隔ＡＤ１の設定をする；という段階がある。バラツキ許容時間ＢＤ１の設定は次のようにして行われる。
【００７１】
バラツキ許容時間ＢＤ１と給紙間隔ＡＤ１とから算出された画像形成速度（目標画像形成速度でもあるＣＰＭ１）と、バラツキの全範囲を包含するバラツキ許容時間ＢＤ２とこれに対応する長い給紙間隔ＡＤ２とから算出された画像形成速度（ＣＰＭ２）とを用い、短いバラツキ許容時間ＢＤ１の範囲外の給紙の発生確率をαとするときに、全体の画像形成速度であるＣＰＭＴは次の（４）式で表される。
【００７２】
（４）ＣＰＭＴ＝ＣＰＭ１×（１−α）＋ＣＰＭ２×α
（４）式において、バラツキ許容時間ＢＤ１から算出されるＣＰＭ１が、目標画像形成速度であり、全体の画像形成速度であるＣＰＭＴを小数点以下について四捨五入する計算をした場合に、ＣＰＭＴを整数化した値が目標画像形成速度に一致すれば、所期の目的が達成されたことになる。
【００７３】
図３で示す給紙の発生頻度を（４）式に当てはめると次の（５）式のようになり、例えば、目標ＣＰＭ４０枚が達成されていることが分かる。
【００７４】
（５）ＣＰＭ１×（１−α）＋ＣＰＭ２×α＝（６００００／１３３０）×０．９９３＋〔６００００／（１３３０＋５０）〕×０．００７＝４５．１０
（５）式で示すように、全体のＣＰＭであるＣＰＭＴが４５．１０枚となって、目標ＣＰＭ４５枚が達成されていることが分かる。
【００７５】
この計算結果は、単に給紙間隔を変更するのみであって、他の条件の変更を行うことなく目標ＣＰＭが達成されたことを示し、本実施の形態に係る給紙方法が目標画像形成速度を達成するための手段として極めて有効なことを示している。
【００７６】
以上説明した給紙間隔の設定に基づいた給紙制御を図４により説明する。
図４は図２と同様なタイムチャートであり、縦軸は記録紙の走行位置を、横軸は時間をそれぞれ表す。図５は図４の制御を行う制御系のブロック図である。
【００７７】
図４の例では、２段の給紙位置が設けられており、記録紙は下段１次給紙位置Ｓ１（下）と上段１次給紙位置Ｓ１（上）とから給紙される。〔ＳＳ〕は２次給紙位置Ｓ２の直ぐ上流に設けられた記録紙検知位置である。Ｓ１（上）は図１における送り出しローラ５０の位置であり、Ｓ１（下）は図１における送り出しローラ５３の位置である。また、Ｓ２はレジストローラＲ１０の位置であり、Ｓ３は転写装置１８による転写位置である。１Ｌ１ないし１Ｌ５は１枚目の記録紙の１次給紙位置Ｓ１からの先端又は後端の走行軌跡を、２Ｌ１、２Ｌ４は２枚目の記録紙の１次給紙位置Ｓ１からの先端の走行軌跡を、１Ｍ１、１Ｍ２は１枚目の記録紙の２次給紙位置Ｓ２からの先端の走行軌跡を、２Ｍ１、２Ｍ２は２枚目の記録紙の２次給紙位置Ｓ２からの先端の走行軌跡をそれぞれ示す。１Ｌ２と１Ｍ１が基準として想定した記録紙の走行軌跡を示している。
【００７８】
制御系のブロック図である図５において、ＣＲは制御手段であり、以下に説明するような給紙制御を行う。ＳＳは図１に示すように、レジストローラＲ１０の直ぐ上流に配置された記録紙検知手段としてのレジストセンサである。ＣＬ１は送り出しローラ５０と分離搬送ローラ５１又は送り出しローラ５３と分離搬送ローラ５４の駆動／停止の切換を行う１次給紙のクラッチであり、駆動モータ（図示せず）とクラッチＣＬ１で１次給紙手段の駆動手段を構成する。ＣＬ２はレジストローラＲ１０の駆動／停止の切換を行う２次給紙のクラッチであり、駆動モータ（図示せず）とクラッチＣＬ２とで２次給紙手段の駆動手段を構成する。
【００７９】
なお、記録紙検知手段としては、レジストセンサＳＳに限られることはなく、２次給紙手段の上流側に設けたセンサであればよく、１次給紙位置Ｓ１と２次給紙位置Ｓ２の間の任意の位置に設けることができ、例えば、図１におけるＳＳ１、ＳＳ２のように、分離搬送ローラ５１及び５４の直ぐ下流に設けても良い。これらのセンサＳＳ、ＳＳ１、ＳＳ２により記録紙の先端通過時間が検知され、センサから２次給紙位置までの記録紙の走行時間を加算することにより２次給紙到達時間が求められる。
【００８０】
本実施の形態においては、２次給紙到達時間Ｔ２のバラツキを短縮されたバラツキ許容時間ＢＤ１と短縮されたバラツキ許容時間ＢＤ１に所定値を加えたバラツキ許容時間ＢＤ２（バラツキの全範囲を包含する範囲）とにより、給紙間隔を設定しているが、図４では１Ｌ１、２Ｌ１が最も早い記録紙の先端走行軌跡であり、１Ｌ４、２Ｌ４が最も遅い記録紙の先端走行軌跡であって、更に、短縮された２次給紙到達時間Ｔ２のバラツキの範囲内にあるものと、短縮されたバラツキの範囲外のものとの境界として１Ｌ３を想定している。
【００８１】
このような図４の記録紙走行軌跡は給紙間隔及びバラツキ許容時間と次のように対応する。
【００８２】
ＡＤ＝１Ｌ２〜２Ｌ２、
ＢＤ＝ＢＤ２＝１Ｌ１〜１Ｌ４、
ＢＤ１＝１Ｌ１〜１Ｌ３、
記録紙の先端及び後端の通過タイミングは記録紙検知位置〔ＳＳ〕において、記録紙検知手段としてのレジストセンサＳＳ（図１に示す）により検知される。従って、前記の給紙間隔ＡＤ、バラツキ許容時間ＢＤ、ＢＤ１及びＢＤ２は全てレジストセンサＳＳの検知結果から求められる。
【００８３】
本実施の形態においては、レジストセンサＳＳにより、第２給紙位置Ｓ２に到達する記録紙の先端を検知して記録紙がＢＤ１＝１Ｌ１〜１Ｌ３の範囲内で走行しているか、ＢＤ２＝（１Ｌ１〜１ｌ３）＋（１Ｌ３〜１Ｌ４）の範囲内で走行しているか又は１Ｌ４よりも遅れて走行しているかを判断している。
【００８４】
１Ｌ１〜１Ｌ３の範囲内で走行していると判断したときには、通常給紙として処理し、２次給紙を給紙間隔ＡＤ１となるタイミングで、クラッチＣＬ２を駆動し、２次給紙１Ｒ１が実行され記録紙が１Ｍ１の軌跡で走行するように制御する。
【００８５】
１Ｌ３〜１Ｌ４の範囲内で走行していると判断したときには、遅れ給紙として処理し、給紙間隔ＡＤ２となるタイミングで２次給紙１Ｒ２が行われる（図３では通常給紙から５０ｍｓｅｃ遅れ）。
【００８６】
長い給紙間隔である給紙間隔ＡＤ２を形成する制御は、バラツキ許容範囲内で遅い到達時間で給紙される記録紙に対して行われるが、長い給紙間隔ＡＤ２で給紙した記録紙の次の記録紙が短いバラツキ許容範囲ＢＤ１で給紙されたことが検知された場合には、長い給紙間隔ＡＤ２を基準とすることなく、定常の給紙間隔ＡＤ１を形成するタイミングでクラッチＣＬ２を起動して２次給紙が行われる。
【００８７】
１次給紙手段を駆動するクラッチＣＬ１の制御は、２次給紙手段の制御を基準として行われる。即ち、クラッチＣＬ２の起動を基準とし、記録紙の搬出を行うためのクラッチＣＬ１の起動制御が行われる。
【００８８】
図６は１、２次給紙制御のタイミングチャートである。図示のように、給紙制御の基本は給紙間隔ＡＤ１を形成する２次給紙制御であり、１次給紙制御は２次給紙制御を基準に行われ、また、長い給紙間隔ＡＤ２は遅れ給紙のあった記録紙に対してのみ適用される。即ち、遅れ給紙を行った時のみ、２次給紙時間Ｔ３に基づいて１次給紙Ｔ１を決定する。
【００８９】
以上説明したように、発生頻度の低い遅れ給紙に対してのみ長い給紙間隔ＡＤ２を適用する給紙制御を行うことによって、効果的に画像形成速度を上げることが可能になる。このような画像形成速度の向上手段は、画像形成装置の一部を改良する開発において、感光体の移動速度、露光装置の書き込み速度、定着装置の定着速度、現像装置の作動速度等の画像形成装置を構成する各部の作動速度の変更を行うことなく、画像形成速度を目標値まで引き上げることを可能にするもので、部分的な改良において極めて有効である。
【００９０】
【発明の効果】
請求項１〜７のいずれかの発明により、記録紙の搬送速度及び感光体の移動速度など、画像形成装置全体の作動速度を上げることなく、給紙間隔を変えるのみで画像形成速度をあげることができるので、設定された目標ＣＰＭ又はＰＰＭを達成するための調整或いは画像形成速度の変更が容易になる。
画像形成速度を上げる部分改良においては、給紙間隔のみを変更する手段は特に有効である。
【００９１】
画像形成速度を上げる部分改良においては、給紙間隔のみを変更する手段は特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図である。
【図２】従来の給紙制御を示すタイムチャートである。
【図３】２次給紙到達時間のバラツキの分布を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態に係る画像形成装置における給紙制御を示すタイムチャートである。
【図５】給紙制御を行う制御系のブロック図である。
【図６】１、２次給紙制御のタイムチャートである。
【符号の説明】
ＡＤ、ＡＤ１、ＡＤ２ 給紙間隔
ＢＤ、ＢＤ１、ＢＤ２ バラツキ許容時間
α 発生確率
Ｓ１ １次給紙位置
Ｓ２ ２次給紙位置
Ｓ３ 転写位置
Claims (7)
- １次給紙手段、
前記１次給紙手段から給紙された記録紙を画像形成に同期して画像形成位置に搬送する２次給紙手段並びに、
前記１次給紙手段及び前記２次給紙手段の制御を行う制御手段を有する画像形成装置において、
前記制御手段は、前記制御において、前記２次給紙手段の上流に設けられ、記録紙を検知する記録紙検知手段の検知信号に基づいて長短２種類の給紙間隔を選択する制御を行い、
該制御において、記録紙が前記２次給紙手段に到達する２次給紙到達時間のバラツキのうちの早い側の部分の範囲内の前記到達時間で記録紙が給紙されたことが検知されたときには、短い前記給紙間隔を用い、前記範囲外であって許容バラツキ範囲内で給紙されたときには、長い前記給紙間隔を用いて前記制御を行うことを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御手段は、前記２種類の給紙間隔から算出される画像形成速度を四捨五入した整数値が目標画像形成速度値に一致するように前記制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、前記２種類の給紙間隔で記録紙が給紙されるように、前記２次給紙手段を制御するとともに、前記２次給紙手段の制御を基準として前記１次給紙手段を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
- １次給紙手段により記録紙を収納手段から搬出して２次給紙手段へ給紙し、前記２次給紙手段により搬送して記録紙を画像形成位置に給紙する画像形成装置における給紙方法において、
前記画像形成位置に記録紙を給紙する際の給紙間隔として、長短２種類の給紙間隔を用い、前記２次給紙手段に到達する到達時間のバラツキのうちの早い側の部分の範囲内の前記到達時間で給紙されたときには、短い前記給紙間隔で、前記範囲外であって許容バラツキ範囲内で給紙されたときには、長い前記給紙間隔で、前記２次給紙手段が給紙を行うことを特徴とする画像形成装置における給紙方法。 - 前記２次給紙手段の上流側で記録紙の先端を検知し、先端検知信号に基づいた制御により前記２次給紙手段が給紙を行うことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置における給紙方法。
- 前記検知信号に基づいて、前記１次給紙手段が給紙を行うことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の画像形成装置における給紙方法。
- 前記１次給紙手段は前記２次給紙手段の作動を基準として作動することを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置における給紙方法。
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