JP5020733B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像データに基づくトナー像を記録媒体に転写して熱定着させる画像形成装置に関する。

従来、トナー画像を記録用紙に熱定着させる画像形成装置では、熱定着により温度上昇した記録用紙の排出時の後処理工程において、向かい合う記録用紙どうしのトナーが融着することで、トナー画像がはがれたり、積載不良が発生していた。

これに対し、例えば、排紙口近辺に設けた冷却ファンにより搬送ガイド部材を冷却することで、排紙前に記録用紙を冷却する技術が提案されている（特許文献１参照）。しかし、この技術は、定着部から排紙部の間に冷却機構を必要とするため、サイズの小型化やコストダウンを求められる小型機には、積極的に採用することができない。

また、ＯＨＰフィルムなど、トナーが融着しやすい記録用紙の場合、一時的に積載トレイへの排紙を遅延させることで、記録用紙を冷却する方式が提案されている（特許文献２参照）。しかし、この方式では、例えば普通紙などでもトナーの融着が発生する画像形成装置においては、普通紙でもこの紙間を広げる制御が必要となり、生産性の点において、ユーザの要求を満たせない可能性が高い。

これを補う提案として、記録用紙に形成されるトナーの濃度を検出し、トナーの融着が発生する濃度の場合にのみ、排紙紙間を変更するという提案がなされている（特許文献３参照）。
特開２００６−３４９７５５号公報 特開２００３−２４８３４９号公報 特開２００６−２４３４９８号公報

しかしながら、上記従来の画像形成装置においては、１枚の記録媒体におけるトナー量に基づいて排紙間隔を変更するか否かを決定していた。従って、記録媒体への両面印刷を行う場合に、１枚の記録媒体のトナー量が融着を起こすような量でなくても、この記録媒体と排紙トレイ上で接触する１つ前の記録媒体の面のトナー量によっては、排紙間隔が十分でなく、融着を起こす可能性がある。
また、トナー画像全体のうち、記録媒体の局所的なトナー画像の部分においてのみ、融着が発生するような場合、トナー画像全体の濃度で判定してしまうと、不必要に排紙紙間を変更し、生産性が低下してしまう。

そこで、本発明は、コストアップやサイズの大型化を招くこともなく、かつ不必要に生産性を落とすことなく、記録媒体毎にトナーの融着を防止できる画像形成装置を提供することを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、画像データに基づくトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写されたトナー像を熱定着させる定着手段と、前記定着手段から搬送された記録媒体を積載する積載トレイと、前記画像データに基づき、前記積載トレイに積載された記録媒体の最上面のトナー量、および次に前記積載トレイに搬送される記録媒体の下面のトナー量を算出し、算出したこれらのトナー量に基づき、前記記録媒体の前記積載トレイへの排紙間隔を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記最上面のトナー量と前記下面のトナー量との合算値が所定値を超える場合の排紙間隔を、前記所定値を超えない場合の排紙間隔よりも広げるように制御することを特徴とする。

本発明の請求項１に係る画像形成装置によれば、コストアップやサイズの大型化を招くこともなく、かつ不必要に生産性を落とすことなく、記録用紙毎にトナーの融着を防止することができる。従って、高いユーザビリティを提供することができる。

また、トナーの融着による整合不良に大きく関係する合算値を考慮して搬送間隔を制御することができる。

請求項３に係る画像形成装置によれば、ページ毎に異なるトナー量に対応することができる。請求項４に係る画像形成装置によれば、トナーの融着による整合不良に関与する領域で算出されるトナー量とすることで、精度良く搬送間隔を制御することができる。

本発明の画像形成装置の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態の画像形成装置は、タンデム方式のフルカラープリンタに適用され、プリンタ部および後処理装置を有する。

図１は実施の形態における画像形成装置の内部構成を示す断面図である。画像形成装置１００は、イエロー色の画像を形成する画像形成部１Ｙ、マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１Ｍ、シアン色の画像を形成する画像形成部１Ｃ、およびブラック色の画像を形成する画像形成部１Ｂｋからなる４つの画像形成ユニットを備える。これら４つの画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、プリンタ部内で一定の間隔において一列に配置される。

各画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋには、それぞれ像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムという）２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが設置されている。なお、感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを感光ドラム２と総称する。各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの周囲には、一次帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、転写手段としての転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ、およびドラムクリーナ装置６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄがそれぞれ配置されている。

また、一次帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄとの間の下方には、レーザ露光装置７が設置されている。各現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄには、それぞれイエロートナー、シアントナー、マゼンタトナー、ブラックトナーが収納されている。

各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、負帯電のＯＰＣ感光体としてアルミニウム製のドラム基体上に光導電層を有したものであり、駆動装置（図示せず）によって図１の時計回り方向に所定のプロセススピードで回転駆動される。一次帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、帯電バイアス電源（図示せず）から印加される帯電バイアスによって各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの表面を負極性の所定電位に均一に帯電する。

現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、トナーを内蔵し、それぞれ各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上に形成された各静電潜像に各色のトナーを付着させ、トナー像として現像（可視像化）する。転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、各一次転写部３２ａ〜３２ｄで中間転写ベルト８を介して各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄと当接可能に配置されている。ドラムクリーナ装置６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄは、各感光ドラム２上で一次転写時に残留した転写残トナーを、各感光ドラム２から除去するためのクリーニングブレード等を有する。

中間転写ベルト８は、各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの上面側に配置され、二次転写対向ローラ１０とテンションローラ１１とで張架されている。二次転写対向ローラ１０は、二次転写部３４において、中間転写ベルト８を介して二次転写ローラ１２と当接可能に配置されている。この中間転写ベルト８は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルム等のような誘電体樹脂によって構成されている。

また、中間転写ベルト８は、感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの上面に移動自在に対向して配置され、感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄとの対向面側に形成された一次転写面（８ｂ）を、二次転写ローラ１２側で下方となるように傾斜させて配置される。

具体的に、この傾斜角度は約１５°に設定されている。中間転写ベルト８は、中間転写ベルト８に駆動力を付与する二次転写対向ローラ１０と、一次転写部３２ａ〜３２ｄを挟んで対向側に配置され、中間転写ベルト８に張力を付与するテンションローラ１１とで張架されている。

二次転写対向ローラ１０は、二次転写部３４で中間転写ベルト８を介して二次転写ローラ１２と当接可能に配置されている。また、無端状の中間転写ベルト８の外側で、テンションローラ１１の近傍には、この中間転写ベルト８の表面に残った転写残トナーを除去して回収するベルトクリーニング装置（図示せず）が設置されている。また、二次転写部３４よりも転写材Ｐの搬送方向の下流側には、定着ローラ１６ａと加圧ローラ１６ｂを有する定着器１６が縦パス構成で設置されている。

露光装置７は、与えられる画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応した発光を行うレーザ発光素子、ポリゴンレンズ、反射ミラー等で構成される。露光装置７は、各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを露光することによって、各一次帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄで帯電された各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの表面に画像情報に応じた各色の静電潜像を形成する。

上記構成を有する画像形成装置の画像形成動作を示す。画像形成開始信号が発せられると、各画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、所定のプロセススピードで回転駆動され、それぞれ一次帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄによって一様に負極性に帯電される。

露光装置７は、外部から入力されるカラー色分解された画像信号に基づき、レーザ発光素子からレーザ光を照射し、ポリゴンレンズ、反射ミラー等を経由して各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上に各色の静電潜像を形成する。

現像装置４ａは、感光ドラム２ａの帯電極性（負極性）と同極性の現像バイアスが印加され、感光ドラム２ａ上に形成された静電潜像にイエローのトナーを付着させ、トナー像として可視像化する。

イエローのトナー像は、感光ドラム２ａと転写ローラ５ａとの間の一次転写部３２ａにおいて、一次転写バイアス（トナーと逆極性（正極性））が印加された転写ローラ５ａにより、駆動されている中間転写ベルト８上に一次転写される。イエローのトナー像が転写された中間転写ベルト８は、画像形成部１Ｍ側に移動される。

そして、画像形成部１Ｍにおいても、画像形成部１Ｙと同様、感光ドラム２ｂに形成されたマゼンタのトナー像が、中間転写ベルト８上のイエローのトナー像上に重ね合わされ、一次転写部３２ｂで転写される。同様に、中間転写ベルト８上に重畳して転写されたイエロー、マゼンタのトナー像上に、画像形成部１Ｃ，１Ｂｋの感光ドラム２ｃ，２ｄで形成されたシアン、ブラックのトナー像が各一次転写部３２ｃ、３２ｄで順次重ね合わされる。これにより、フルカラーのトナー像が中間転写ベルト８上に形成される。このとき、各感光ドラム２上に残留した転写残トナーは、ドラムクリーナ装置６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄに設けられた各クリーナブレード等により掻き落とされ、回収される。

そして、中間転写ベルト８上のフルカラーのトナー像の先端が、二次転写対向ローラ１０と二次転写ローラ１２との間の二次転写部３４に移動するタイミングに合わせて、転写材（用紙）Ｐがレジストローラ１９により二次転写部３４に搬送される。転写材Ｐは、給紙カセット１７または手差しトレイ２０から選択され、搬送パス１８を通してレジストローラ１９に給紙される。二次転写部３４に搬送された転写材Ｐに、二次転写バイアス（トナーと逆極性（正極性））が印加された二次転写ローラ１２により、フルカラーのトナー像が一括して二次転写される。

フルカラーのトナー像が形成された転写材Ｐが定着器１６に搬送されると、フルカラーのトナー像は、定着ローラ１６ａと加圧ローラ１６ｂとの間の定着ニップ部で加熱、加圧され、転写材Ｐの表面に熱定着される。この後、転写材Ｐは、排紙ローラ２１によって後述する後処理装置３３に突入し、プリンタ部本体上面の排紙トレイ２２上に排出される。これにより、一連の画像形成動作が終了する。なお、中間転写ベルト８上に残った二次転写残トナー等はベルトクリーニング装置（図示せず）によって除去され、回収される。

図２は画像形成装置のプリンタ部の制御に係る構成を示すブロック図である。ＣＰＵ１７１は、画像形成装置の基本制御を行うものであり、制御プログラムが書き込まれたＲＯＭ１７４、ワークＲＡＭ１７５、入出力ポート１７３等と、アドレスバスおよびデータバスを介して接続されている。入出力ポート１７３には、画像形成装置１００を制御するための、モータ、クラッチ等の各種負荷（図示せず）や、紙の位置を検知するセンサ等の入力部（図示せず）が接続されている。ＣＰＵ１７１は、ＲＯＭ１７４に格納された制御プログラムの内容に従って、入出力ポート１７３を介して順次入出力の制御を行い、画像形成動作を実行する。また、ワークＲＡＭ１７５には、後述するメモリ領域７０４が割り当てられている。

また、ＣＰＵ１７１には、操作部１７２が接続されている。ＣＰＵ１７１は、操作部１７２に配置された表示部およびキー入力部を制御する。操作者は、キー入力部を通して画像形成動作モードや表示の切り替えをＣＰＵ１７１に指示する。ＣＰＵ１７１は、この指示を受けると、画像形成装置１００の状態やキー入力による動作モード設定の表示を行う。

また、ＣＰＵ１７１には、外部Ｉ／Ｆ処理部４００、画像メモリ部３００および画像形成部２００が接続されている。外部Ｉ／Ｆ処理部４００は、ＰＣなどの外部機器からの画像データや処理データなどを送受信する。また、外部Ｉ／Ｆ処理部４００は、後処理装置３３とシリアル通信を行う。画像メモリ部３００では、画像の伸張処理や一時的な蓄積処理などが行われる。画像形成部２００は、前述した各色の画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋを含むものであり、画像メモリ部３００から転送されたライン画像データに基づき、露光装置７に露光処理を行わせる。

（ビデオカウントについて）
前述したように、露光装置７は、外部から入力されるカラー色分解された画像信号に基づき、レーザ発光素子からレーザ光を照射し、ポリゴンレンズ、反射ミラーなどを経由し、各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ上に各色の静電潜像を形成する。

図３はトナー画像を模式的に示す図である。ページごとのトナー画像７００は、レーザ光の走査によって得られるライン７０１の集合体である。更に拡大すると、レーザ光の波形によって形成されるドット７０２の集合である。

本実施形態では、１インチあたり６００ドット形成する性能をデフォルトとしている。図４はデフォルトのトナー画像を示す図である。各ドット７０２は、さらに値０〜１５（０ｘＦＦ）の１６段階のビデオ信号値７０３で形成されており、出力画像濃度は、このビデオ信号値７０３のレベルによって変化する。従って、１ドットごとにビデオ信号値７０３のデータを得ることが可能である。レーザ照射時、ドットごとのビデオ信号値をメモリ領域７０４に積算して保存することにより、１ドットの集合である１ページ分の画像の情報を得ることが可能である。

図５は記録用紙後端のトナー画像を示す図である。例えば、画像の後端９６のトナー画像情報を、例えば、Ａ３サイズの用紙（２９７ｍｍ×４２０ｍｍ）で後端５０ｍｍの地点で得ることを考える。図６はトナー画像情報の取得を説明する図である。ＣＭＹＫ各色の画像の先端９０ａ〜９０ｄからメモリ領域へ、各色のドットごとのデータ加算を開始する。１インチは２５．４ｍｍであるから、６００ＤＰＩの性能の場合、６００＊（４２０−５０）／２５．４となるドット目の位置９１ａ〜９１ｄでメモリ領域の加算データを取得する。また、位置９１ａ〜９１ｄでの加算データと、画像の終了時の位置９２ａ〜９２ｄまでに各色の積算したデータとの差分から、画像の後端５０ｍｍの濃度を得ることが可能である。

このように、メモリ領域の加算データを取得するタイミングを変えることで、全画像域のうち、搬送方向に任意の長さで分割した領域のトナー画像情報を取得することができる。

（後処理装置について）
つぎに、後処理装置３３について詳細に説明する。図７は後処理装置３３の内部構成を示す断面図である。図８は排紙口方向から視た後処理装置３３の構造を示す図である。後処理装置３３は、排紙ローラ２１によって排出された紙が突入するように、紙突入部（搬送パス）５５が対面をなして形成されている。

プリンタ部との通紙処理において、後処理装置３３は、通信コネクタを介してプリンタ部とシリアル通信を行うことで、その同期が取られる。図９は後処理装置３３とプリンタ部との通信接続を示す図である。

また、センサ６１は搬送パス５５からの紙の突入を検出する。搬送パス５５から突入した用紙は、束トレイ６０に積載される。束トレイ６０に積載された記録用紙は、ソート部材６２により排紙方向に対して垂直方向（ソート方向）に寄せられる。図１０は記録用紙のソート位置を示す図である。後処理装置３３の本体排出部から出力された記録用紙８１は、ソート方向に寄せられて整合され、所定枚数積載された後（積載状態８２参照）、必要に応じてステイプラ（図示せず）によりステイプルされると、束出され、束出しスライダ５８により排紙される。

束出しスライダ５８を駆動する束出しスライダ押し出し部材５９は、図示しない部材によって、紙抑え爪駆動ギア５４に接続されており、紙抑え部材５１を駆動する。紙抑え部材５１は、熱定着された用紙のカールを軽減するために、排紙された用紙を抑える動作を行う。満載検知フラグ５２は、紙抑え部材５１と連動する。満載検知センサ５３は、紙抑え部材５１と排出用紙との厚みにより、排紙トレイ２２の満載検知を行う。

また、後述する両面搬送時の用紙反転用の搬送パス５７には、フラッパ５６を切り替えることにより用紙が搬送される。

つぎに、後処理装置の整合動作を示す。図１１、図１２、図１３はソート部材６２の動作を示す図である。図１１（Ａ）、図１２（Ａ）、図１３（Ａ）は、後処理装置３３の排紙方向側を正面として視た場合のソート部材６２近傍の構成を示す摸式図である。また、図１１（Ｂ）、図１２（Ｂ）、図１３（Ｂ）は、同じく後処理装置３３を斜め上方から視た場合のソート部材６２近傍の構成を示す図である。図には、ソート部材６２、紙抑え部材５１の他、排出用紙１２４、ステイプルのために待機中の堆積した用紙（積載用紙）１２５などが示されている。

排出用紙１２４が排出されると、ソート部材６２は、図１１（Ａ）に示す位置から図１２（Ａ）に示す位置に、用紙に当接するように下降する。用紙に当接したソート部材６２は、図１３（Ａ）に示すように、排出用紙１２４を積載用紙１２５に揃えるべく、排出用紙１２４に当接した状態でソート方向に移動する。ソート方向に移動した用紙１２４は、ステイプル枚数に到達するまで同じくステイプル待機中の積載用紙１２５上に堆積する。ステイプル枚数に到達すると、積載用紙１２５は、ステイプル後に排出される。

（両面画像形成動作について）
つぎに、本実施形態の画像形成装置の両面画像形成動作（両面動作モード）について説明する。両面画像形成動作は、定着器１６に搬送されるところまでは片面画像形成動作（片面動作モード）と同様である。定着ローラ１６ａと加圧ローラ１６ｂとの間の定着ニップ部で、フルカラーのトナー像が加熱・加圧されて転写材Ｐの表面に熱定着された後、排紙ローラ２１によって排紙トレイ２２上に転写材Ｐの大部分は排出された状態となる。この状態で、排紙ローラ２１は回転を停止する。その際、転写材Ｐの後端位置が反転位置４２に到達している状態で、排紙ローラ２１は停止している。また、このとき、前述したように、後処理装置３３のフラッパ５６を切り替えておくことにより、後処理装置３３内の用紙は搬送パス５７内にある。

続いて、排紙ローラ２１の回転を停止させたことで、搬送が停止した転写材Ｐを両面ローラ４０、４１を備えた両面パスへと送り込むべく、排紙ローラ２１を通常回転とは逆回転させる。排紙ローラ２１を逆回転させることにより、反転位置４２に位置していた転写材Ｐの後端側を先端側とし、転写材Ｐは両面ローラ４０に到達する。

その後、両面ローラ４０により転写材Ｐを両面ローラ４１へと搬送し、両面ローラ４０、４１によりレジストローラ１９に向かって転写材Ｐを順次搬送していく。その間、画像形成開始信号を発生させ、片面画像形成時と同様の動作が行われる。すなわち、中間転写ベルト８上のフルカラーのトナー像の先端が、二次転写対向ローラ１０と二次転写ローラ１２との間の二次転写部３４に移動されるタイミングに合わせて、レジストローラ１９により二次転写部３４へと転写材Ｐを移動させる。

二次転写部３４でトナー像先端と転写材Ｐの先端を一致させ、トナー像を転写させた以降、片面画像形成動作と同様、定着器１６で転写材Ｐ上の画像を定着させる。そして、再度、転写材Ｐは、排紙ローラ２１によって搬送され、後処理装置３３に突入し、最終的に排紙トレイ２２上に排出され、一連の画像形成動作が終了する。

（両面時トナー融着について）
定着器では、定着ニップ部に紙とトナーを密着させて通過させることにより、トナーに熱圧を与えることでトナーを溶融させ、紙に定着させる。このとき、トナー層のみならず紙にも熱量を与えるため、紙温度も上昇する。特に、一度定着器を通った後、再度定着器を通過させる両面モードにおいては、排出される紙の温度は約６０〜８０℃となっているため、定着されたトナー表面の温度低下が緩やかになり、若干粘性を帯びた状態で既に排出されている紙と接触する場合がある。このとき、既に排出され、積載されている紙のトナー被覆面積が大きい場合、積載用紙と排出用紙の接触抵抗が大きくなり、紙の排出動作に合わせて、積載用紙も移動してしまう場合がある。また、この積載用紙の移動量が大きいと、複数枚からなる文書を出力した場合、出力品位が低下し、特に、ステイプル処理を行う場合、落丁が生じやすく、好ましくない。

ここで、本願発明者等の検討によると、積載紙の最表面トナー量と排出面トナー量の組み合わせ、およびトナー付着の領域により、整合不良が生じることが判った。本実施形態の後処理装置３３における両面画像形成動作中の整合不良では、排出紙の先端部分が積載面のトナー領域と接触してずれが生じる。搬送方向の用紙中央部分にトナーが多く使用されていても、紙の腰と、後端部のローラの抑えなどから実効的な摩擦力が小さくなり、整合不良にあまり関与しない。このため、以下に示すように、排出面の整合不良に係るトナー量は、画像領域の先端から８０ｍｍに亘る領域のトナー量である。

図１４は積載紙の最表面トナー量と排出面トナー量の組み合わせを示すテーブルである。このテーブルは、ＲＯＭ１７４に格納されている。本実施形態の画像形成装置においては、最大で２５０％のトナー量を画像面に重ね合わせることができる。このテーブルでは、行方向に積載面のトナー量とし、列方向に排出面のトナー量とすると、排出面のトナー量が０〜５０％の場合、積載面のトナー量と排出面のトナー量とを合わせたトナー量が２５０％になるまで整合不良は発生しない。

また、排出面のトナー量が５１〜１００％の場合、積載面のトナー量と排出面のトナー量とを合わせた２５０％では、若干整合が乱れることがあった（図中、△参照）。また、排出面のトナー量が１０１〜２００％の場合、積載面のトナー量と排出面のトナー量とを合わせた２００％では、整合不良は発生せず、それ以上で整合不良となった。また、排出面のトナー量が２０１〜２５０％の場合、積載面にトナーが若干でも載っていると整合不良が生じたが、トナー量が０％であるベタ白であれば、問題なかった。

上記結果から、両面時における積載面と排出面のトナー量の合算値が整合不良に関係すること、および積載面のトナー量に比べて排出面のトナー量が整合不良には感度があることが判る。例えば、積載面のトナー量２００％、排出面のトナー量５０％の場合、整合不良は生じない（図中、○参照）が、積載面のトナー量５０％、排出面のトナー量２００％の場合、整合不良が生じる（図中、×参照）。

（回避動作について）
両面動作時、ユーザが作成した複数ページのドキュメントに付けられたページ番号と画像形成装置が出力する順序とは、必ずしも一致しない。このことを、図１の画像形成装置を例にとって説明する。

給紙カセット１７にセットされた用紙Ｐは、二次転写部３４で画像が転写された後、定着器１６を通って排紙トレイ２２上に排紙される。このとき，用紙上の画像が下向きになるように、用紙Ｐは排出される。両面動作の場合、用紙Ｐは、排紙ローラ２１によりスイッチバック動作を行い、ローラ４０、４１を通過した後、再び二次転写部３４および定着器１６を通過して排出される。このとき、用紙Ｐは、二面目が下向きに、一面目が上向きになるように、排出される。

図１５はページと積載状態を示す図である。ページＰ１〜Ｐ４からなる４枚の文書を作成し、両面印字を行う場合、排紙トレイ２２上では下からページＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４という順に並ぶようにする。このとき、画像形成装置の出力順は、図１６に示すように、１枚目にＰ２、２枚目にＰ１、３枚目にＰ４、４枚目にＰ３となる。図１６はページと出力順を示すテーブルである。ここで、整合不良が問題となるページＰ２とＰ３における、１枚目と４枚目の画像濃度（トナー量に相当）の関係が重要である。

そこで、本実施形態の画像形成装置は、排紙中の画像をｎ、その画像の所定領域の濃度値（トナー量に相当する濃度信号値）をＶｎとし、ＶｎとＶｎ−３の関係から、排紙間隔を制御する。

図１７は両面画像形成時における濃度情報に基づく排紙制御手順を示すフローチャートである。この制御プログラムは、ＲＯＭ１７４に格納されており、ＣＰＵ１７１によって実行される。まず、ＣＰＵ１７１は、操作部１７２を介して使用者により両面動作モード（両面画像形成動作）が選択されているか否かを判別する（ステップＳ１）。Ｓ１の処理は動作モード判定手段に相当する。両面モードが選択されておらず、片面動作モード（片面画像形成動作）が選択されている場合、ＣＰＵ１７１はそのまま本処理を終了する。

一方、両面モードが選択されている場合、ＣＰＵ１７１は画像形成装置に両面モードを設定する（ステップＳ２）。ＣＰＵ１７１は、両面モードでｎ枚目画像データの入力を行い（ステップＳ３）、画像形成動作を開始する際、入力された１枚毎の画像データに基づき、画像の濃度情報である濃度信号値Ｖｎを算出し、ページ単位でメモリ領域７０４に保存する（ステップＳ４）。ここでは、濃度信号値（トナー量）Ｖｎとして、全画像域のうち、排紙方向における先端側の（例えば、画像領域の先端から８０ｍｍに亘る）、整合不良に係る領域のトナー量が算出される。また同時に、全画像域のトナー量も算出される。なお、このＳ４の処理はトナー量算出手段およびトナー量保持手段に相当する。

本実施形態では、整合不良が起きる場合とは、前述したように、排出面が下を向く場合、つまり、奇数ページの出力時である。従って、ＣＰＵ１７１は、排出される用紙が奇数ページであるか否かを判別する（ステップＳ５）。偶数ページの場合、ＣＰＵ１７１は、通常の排紙間隔で排紙を行い（ステップＳ６）、本処理を終了する。

一方、奇数ページの場合、ＣＰＵ１７１は、該当ページの濃度信号値Ｖｎでランク分けを行う、すなわち排出面の濃度信号値Ｖｎがトナー濃度閾値Ｖｔｈ以下であるか否かを判別する（ステップＳ７）。本実施形態では、図１４の結果から、閾値以下の判別に使用される排出面のトナー濃度閾値をＶｔｈ＝５０とした。また、排出面のトナー量Ｖｎと積載面のトナー量Ｖｎ−３の合算値をＶｓｕｍとする。

ステップＳ７でＶｎ≦Ｖｔｎである場合、ＣＰＵ１７１は、排出面のトナー量Ｖｎと積載面のトナー量Ｖｎ−３の合算値Ｖｓｕｍが所定値である閾値Ｖ１以下であるか否かを判別する（ステップＳ８）。本実施形態では、閾値Ｖ１は２５０％に設定されている。Ｖｓｕｍ≦Ｖ１である場合、ＣＰＵ１７１は、排紙間隔を通常どおりに設定する（ステップＳ１０）。この後、ＣＰＵ１７１は本処理を終了する。

一方、合算値Ｖｓｕｍ＞Ｖ１である場合、ＣＰＵ１７１は、排紙間隔を延長する（伸ばす）ように設定する（ステップＳ１１）。これにより、トナー層を冷やすことができ、整合不良を回避することができる。この後、ＣＰＵ１７１は本処理を終了する。

また一方、ステップＳ７で、排出面のトナー量Ｖｎがトナー濃度閾値Ｖｔｈ（＝５０）を超えた場合、ＣＰＵ１７１は、合算値Ｖｓｕｍが所定値である閾値Ｖ２以下であるか否かを判別する（ステップＳ９）。本実施形態では、閾値Ｖ２を２００％に設定されている。Ｖｓｕｍ≦Ｖ２である場合、ＣＰＵ１７１は、排紙間隔を通常どおりに設定する（ステップＳ１２）。この後、ＣＰＵ１７１は本処理を終了する。

一方、合算値Ｖｓｕｍ＞Ｖ２である場合、ＣＰＵ１７１は、排紙間隔を延長する（伸ばす）ように設定する（ステップＳ１３）。これにより、トナー層を冷やすことができ、整合不良を回避することができる。この後、ＣＰＵ１７１は本処理を終了する。

ステップＳ１１、Ｓ１３における排紙間隔延長モードでは、プリンタ部（外部Ｉ／Ｆ処理部４００）から後処理装置３３に信号を送信する（図９参照）。排紙間隔延長モードとして、後処理装置３３を待機させ、排紙ローラ２１で再度用紙を僅かに反転させ、束トレイ６０上の積載紙に接触させないように、搬送間隔をページ毎に可変することが行われる。この待ち時間は、紙が冷却するのに必要な時間であり、本実施形態では４秒程度である。

図１８は用紙９５ａ〜９５ｃの搬送間隔を示す図である。通常の搬送間隔９６ａで搬送中、前述した画像の後端の積算データが所定値以上になった場合、画像の後端のトナーののり量が多く、ソート部材６２の当接によるトナー融着の可能性が高いと判断する。そして、次の画像の作像までの紙間（搬送間隔）９６ｂを、通常の搬送間隔９６ａより長くし、所定時間以上開くようにする。通常の搬送では、搬送パス５５から突入した紙の後端が束トレイ６０に積載され次第、ソート部材６２が紙に当接し、ソート方向に紙を移動させる。しかし、トナー融着の可能性が高いと判断した場合、プリンタ部から後処理装置３３に信号を送信することで、ソート部材６２が紙に当接することを待たせることが可能である。この動作により、既にトレイ上に積載している用紙に、トナーののり量が多い用紙がトナー融着しないようにすることができる。

本実施形態の画像形成装置では、両面モード時に積載面と排出面のトナー量の合算値が整合不良に関係している。また、積載面のトナー量に比べて排出面のトナー量は、整合不良に高い感度を有する。さらに、ビデオカウントでは、メモリ領域の加算データを取得するタイミングを変えることで、搬送方向に任意の長さで分割した領域のトナー画像情報を取得することができる。従って、所定領域のビデオカウントを取得・保存し、既に排出され、積載されている紙面における画像濃度情報を参照し、この画像濃度情報と現在排出している紙面の画像濃度情報とを比較・演算し、排出間隔を制御する。これにより、生産性を低下させることを極力避け、かつ多大なコストを掛けることなく、整合不良の無い画像形成装置を提供することができる。また、用紙からトナー像が剥がれるようなことも無くなる。

このように、本実施形態の画像形成装置によれば、コストアップやサイズの大型化を招くこともなく、かつ不必要に生産性を落とすことなく、記録用紙毎にトナーの融着を防止することができ、高いユーザビリティを提供することができる。また、トナーの融着による整合不良に大きく関係する合算値を考慮して搬送間隔を制御することができる。また、下面のトナー量の、整合不良における感度を反映させることができる。また、ページ毎に異なるトナー量に対応することができる。また、トナーの融着による整合不良に関与する領域で算出されるトナー量とすることで、精度良く搬送間隔を制御することができる。また、上面のトナー像と下面のトナー像が接する両面モードで、有効に搬送間隔の制御を行うことができる。また、積載された記録媒体に対して後処理を行うことができる。また、整合動作を待たせることで、より一層、トナーののり量が多い記録媒体の整合不良を回避することができる。

なお、本実施形態では、画像濃度情報をドット率から求めたが、特にこれに限定されるものではなく、画像情報から直接求めても同様の効果が期待できる。また、本実施形態では、フルカラーのタンデムエンジンに適用された場合を示したが、本発明は、特にこれに限定されるものではなく、モノクロプリンターや１ドラムのフルカラーエンジンでも同様に適用可能である。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られるものではなく、特許請求の範囲で示した機能、または本実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであっても適用可能である。

例えば、上記実施形態では、合算値を算出する際、積載面と排出面とでは、全画像域のうちトナー量が算出される領域は同一であったが、異なる領域となるようにしてもよい。これにより、整合不良に係る領域をきめ細かく設定することができ、搬送間隔のより適切な制御が可能となる。

また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても、１つの機器からなる装置に適用してもよい。また、画像形成装置としては、本来の印刷装置の他、印刷機能を有するファクシミリ装置、印刷機能、コピー機能、スキャナ機能等を有する複合機（ＭＦＰ）であってもよいことは勿論である。

上記実施の形態では、画像形成装置として、中間転写体を使用し、この中間転写体に各色のトナー像を順次重ねて転写し、この中間転写体に担持されたトナー像を記録媒体に一括して転写する画像形成装置を例示している。しかし、この転写方式に限定されるものではなく、記録媒体担持体を使用し、この記録媒体担持体に担持された記録媒体に各色のトナー像を順次重ねて転写する画像形成装置であってもよい。

また、上記実施形態に記載されている構成部品の形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、本発明の範囲は上記例示するもののみに限定されものではない。

また、本発明の目的は、以下の処理を実行することによって達成される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出す処理である。

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード及び該プログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、次のものを用いることができる。例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等である。または、プログラムコードをネットワークを介してダウンロードしてもよい。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上記実施の形態の機能が実現される場合も本発明に含まれる。加えて、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。

更に、前述した実施形態の機能が以下の処理によって実現される場合も本発明に含まれる。即ち、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれる。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行う場合である。

実施の形態における画像形成装置の内部構成を示す断面図である。 画像形成装置のプリンタ部の制御に係る構成を示すブロック図である。 トナー画像を模式的に示す図である。 デフォルトのトナー画像を示す図である。 記録用紙後端のトナー画像を示す図である。 トナー画像情報の取得を説明する図である。 後処理装置３３の内部構成を示す断面図である。 排紙口方向から視た後処理装置３３の構造を示す図である。 後処理装置３３とプリンタ部との通信接続を示す図である。 記録用紙のソート位置を示す図である。 ソート部材６２の動作を示す図である。 ソート部材６２の動作を示す図である。 ソート部材６２の動作を示す図である。 積載紙の最表面トナー量と排出面トナー量の組み合わせを示すテーブルである。 ページと積載状態を示す図である。 ページと出力順を示すテーブルである。 両面画像形成時における濃度情報に基づく排紙制御手順を示すフローチャートである。 用紙９５ａ〜９５ｃの搬送間隔を示す図である。

符号の説明

１６ 定着器
３３ 後処理装置
６０ 束トレイ
６２ ソート部材
１００ 画像形成装置
１７１ ＣＰＵ
１７４ ＲＯＭ
１７５ ＲＡＭ
７０４ メモリ領域

Claims (6)

1. 画像データに基づくトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
   前記記録媒体に転写されたトナー像を熱定着させる定着手段と、
   前記定着手段から搬送された記録媒体を積載する積載トレイと、
   前記画像データに基づき、前記積載トレイに積載された記録媒体の最上面のトナー量、および次に前記積載トレイに搬送される記録媒体の下面のトナー量を算出し、算出したこれらのトナー量に基づき、前記記録媒体の前記積載トレイへの排紙間隔を制御する制御手段と、
   を備え、前記制御手段は、前記最上面のトナー量と前記下面のトナー量との合算値が所定値を超える場合の排紙間隔を、前記所定値を超えない場合の排紙間隔よりも広げるように制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 算出されたトナー量を記録媒体のページ単位で保持するトナー量保持メモリを有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記トナー量算出手段は、前記トナー量を記録媒体のページ毎に算出し、前記制御手段は、前記記録媒体の排紙間隔をページ毎に可変するように制御することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段により算出されるトナー量は、記録媒体の搬送方向における記録媒体の先端側の領域のトナー量であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、記録媒体の両面に画像形成する両面モードが設定されているか否かを判定し、前記両面モードが設定されていないと判定した場合、排紙間隔の制御は行わず、前記両面モードが設定されていると判定した場合、前記記録媒体の排紙間隔を制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
6. 前記積載トレイに積載された記録媒体の上面に当接し、記録媒体の位置を揃えるための当接部材を有し、前記領域は前記当接部材が接触する位置であることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。

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