JP5038106B2 - 画像形成装置及び方法、並びにプログラム - Google Patents

Description

本発明は、記録紙に両面印刷が可能な画像形成装置及び方法、並びにプログラムに関する。

従来の画像形成装置では、記録紙に両面印刷を行う場合、記録紙の第１面への画像形成を数枚ほど行った後に、記録紙への第１面の画像形成と第２面への画像形成を交互に行う両面印刷方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、記録紙の第１面への画像形成と第２面への画像形成を交互に行うのではなく、第１面への画像形成を複数枚まとめて行い、次に第２面への画像形成を複数枚まとめて行うことを繰り返すことにより、両面画像形成を行う方法も知られている。

ところで、近年では、画像形成装置の両面印刷に対して画像品位の向上が求められており、記録紙の第１面への画像形成に伴う熱定着時の記録紙の縮みのために、第２面への画像形成の際に画像サイズがずれるという問題が挙げられている。この問題に対応すべく、画像形成用のポリゴンミラーの回転速度を１面目と２面目で切り替える方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特公平０７−０３７３０４号公報 特開２００３−２６２９９１号公報

両面印刷時にポリゴンミラーの回転速度を変更する構成は、高品位画像を要求する高速画像形成装置にこそ必要であるが、ポリゴンミラーを高速時に安定回転させるべく慣性を大きくしているので、ポリゴンミラーの回転速度変更のために多くの時間を必要とする。その結果、記録紙の第１面への画像形成と第２面への画像形成を１枚ずつ交互に行うと、その度にポリゴンミラーの変速処理が繰り返されるため、画像形成装置の画像形成処理そのものが遅くなってしまう。

また、第１面への画像形成を複数枚まとめて行い、次に第２面への画像形成を複数枚まとめて行うという構成にする。その結果、ポリゴンミラーの回転速度の変更回数が減る。

しかし、上記画像形成装置で後処理を行う場合、後処理の時間を確保するために記録紙の搬送間隔を広げなければならないことがある。また、厚紙の印刷時には、定着器が厚紙に対して十分に熱を加えられるように、単位時間あたりの画像形成枚数を減らすことがある。これらの場合、ポリゴンミラーの変速回数を減らせるメリットが生かされない可能性がある。

従って、予め決められた両面画像形成方法を行う画像形成装置では、効率的な両面画像形成ができない可能性がある。

本発明は、上記問題に鑑みて成されたものであり、両面印刷時に画像形成動作を効率良く行うことが出来る画像形成装置及び方法、並びにプログラム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、請求項１記載の画像形成装置は、記録紙に画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段により第１面に画像が形成された記録紙を、反対側の面である第２面にも画像を形成するように前記画像形成手段に搬送する搬送手段と、前記画像形成された記録紙に対して後処理を行う後処理手段とを備える画像形成装置であって、前記記録紙の第１面への画像形成を複数回連続して行う処理と前記記録紙の第２面への画像形成を複数回連続して行う処理を繰り返して複数枚の記録紙に両面画像形成を行う第１の両面画像形成処理と、複数枚の記録紙の第１面への画像形成を複数回連続して行う処理の後、前記記録紙の第１面への画像形成と第２面への画像形成を交互に行い、その後、記録紙の第２面への画像形成を複数回連続して行う処理により複数枚の記録紙に両面画像形成を行う第２の両面画像形成処理を選択可能な両面画像形成処理選択手段と、前記両面画像形成処理選択手段は、前記第１の両面画像形成処理及び前記第２の両面画像形成処理でそれぞれ必要となる時間に基づいて、前記第１の両面画像形成処理又は前記第２の両面画像形成処理を選択することを特徴とする。

上記目的を達成するために、請求項５記載の画像形成方法は、記録紙に画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段により第１面に画像が形成された記録紙を、反対側の面である第２面にも画像を形成するように前記画像形成手段に搬送する搬送手段と、前記画像形成された記録紙に対して後処理を行う後処理手段とを備える画像形成装置の画像形成方法であって、前記記録紙の第１面への画像形成を複数回連続して行う処理と前記記録紙の第２面への画像形成を複数回連続して行う処理を繰り返して複数枚の記録紙に両面画像形成を行う第１の両面画像形成処理に必要となる第１の時間を求める第１の時間算出工程と、複数枚の記録紙の第１面への画像形成を複数回連続して行う処理の後、前記記録紙の第１面への画像形成と第２面への画像形成を交互に行い、その後、記録紙の第２面への画像形成を複数回連続して行う処理により複数枚の記録紙に両面画像形成を行う第２の両面画像形成処理に必要となる第２の時間を求める第２の時間算出工程と、前記第１の時間及び前記第２の時間に基づいて、前記第１の両面画像形成処理又は前記第２の両面画像形成処理を選択する選択工程とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、両面印刷時に後処理装置による後処理を実行させる場合であっても、画像形成動作を効率良く行うことが出来る。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例であるデジタル印刷機の機能構成を示すブロック図である。

図１において、１０１はデジタル印刷機の全ての制御を行うＣＰＵであり、１０２はＣＰＵ１０１が実行すべき制御内容を格納したＲＯＭである。１０３はＣＰＵ１０１がデジタル印刷機の制御を行うのに必要な作業領域として使われるＲＡＭである。ＲＡＭ１０３には、ＣＰＵ１０１の作業領域以外にも、画像処理部１０７が外部Ｉ／Ｆ１０６を介して得られるデジタル画像データに対して画像処理を行うための作業領域としても使用される。画像処理部１０７で画像処理されたデジタル画像は、圧縮されてＨＤＤ１０４に格納される。

１０５は、オペレータがデジタル印刷機に実行させたい印刷ジョブを設定するための操作部である。操作部１０５から後述する後処理を設定することができる。外部Ｉ／Ｆ１０６は、ＴＣＰ／ＩＰ等によるネットワークと接続されている。ネットワークに接続されたコンピュータ（不図示）は、外部Ｉ／Ｆ１０６を経由して印刷ジョブの実行指示の送信や消耗品残量などの情報取得を行っている。

画像処理部１０７は、上述したように、外部Ｉ／Ｆ１０６経由で受信したデジタル画像データに対して必要な画像処理を行ってＨＤＤ１０４への格納を行う。また、画像処理部１０７は、操作部１０５から入力された印刷ジョブの設定内容に応じてＨＤＤ１０４からのデジタル画像データの読み出しや、読み出したデジタル画像データに所定の画像処理を加えてＲＡＭ１０３上に展開する処理を行う。

画像形成部１０８（画像形成手段）は、印刷ジョブの設定内容に基づいて、ＲＡＭ１０３上に展開されたデジタル画像データからトナー像を形成する。トナー補給部１０９は、画像形成部１０８にて消費されるトナーをトナーボトル（不図示）から適宜補給する。一方、デジタル印刷機内部に収納された記録紙は、給紙部１１０によって給紙され、続いて搬送部１１１（搬送手段）によって画像形成部１０８へ搬送される。そして、画像形成部１０８で形成されたトナー像が記録紙上に転写される。なお、記録紙はシート、記録媒体、用紙と称することもある。

トナー像が転写された記録紙は、定着部１１２にてトナー像が定着され、そのまま後処理部１１３（後処理手段）に向けて搬送される。ここで、記録紙の裏面にも画像を形成する場合は、記録紙は搬送部１１１経由で再び画像形成部１０８に向けて搬送される。

後処理部１１３は、画像形成された記録紙に対して、印刷ジョブの設定内容に基づく後処理を行う。後処理としては、例えば、記録紙束の隅をステープルで束ねるステープル処理、記録紙の端部に穴空けを行うパンチ処理、記録紙束の中央部を綴じて２つ折りする中綴じ処理が可能である。

図２は、図１のデジタル印刷機の内部構造を示す縦断面図である。

図２において、２００はデジタル印刷機本体であり、２５０はサイドペーパーデッキである。２１０はレーザーやポリゴンミラー等で構成されたレーザースキャナである。レーザースキャナ２１０は、ＲＡＭ１０３やＨＤＤ１０４に格納されたデジタル画像データ等の画像情報に対して所定の画像処理が行われ、その処理から得られた画像信号に基づいて変調されたレーザー光２１９を像坦持体としての感光ドラム２１１に照射する。感光ドラム２１１の周辺には、一次帯電器２１２、現像器２１３、転写帯電器２１４、分離帯電器２１５、クリーニング装置２１６、及び前露光ランプ２１７が配置されている。

感光ドラム２１１は、不図示のモーターにより図示の矢印の方向に回転している。感光ドラム２１１の表面には、一次帯電器２１２により所望の電位に帯電された後、レーザースキャナ２１０からのレーザー光２１９が照射されることで潜像が形成される。感光ドラム２１１上に形成された潜像は、現像器２１３により現像されて、トナー像として可視化される。トナーは、現像器２１３内の不図示のトナーセンサがトナー無しを検知したときにトナーバッファ２１８から現像器２１３に補給される。

さらに、トナーバッファ２１８内のトナーが少なくなったときには、不図示のモーターによってトナーボトル２２０を回転することで、トナーボトル２２０に収納されているトナーをトナーバッファ２１８内に落下させて補給する。トナーボトル２２０を所定時間回転させてもトナーバッファ２１８内のトナーが少ないことをトナーセンサが検知した場合、トナーボトルの交換が必要であるというメッセージを操作部１０５を介してオペレータに通知する。

一方、右デッキ２２１からピックアップローラ２２２により給紙された記録紙は、給紙ローラ２２３によりメイン搬送パス２２７に送られる。左デッキ２２４に収納された記録紙の場合は、ピックアップローラ２２５により給紙され、給紙ローラ２２６により再給紙パス２３８を経てメイン搬送パス２２７に送られる。同様に、サイドペーパーデッキ２５０に収納された記録紙は、ピックアップローラ２５１によって給紙され、給紙ローラ２５２によってメイン搬送パス２２７に送られる。

メイン搬送パス２２７に送られた記録紙はレジストレーションローラ２２８により転写部に送られ、感光ドラム２１１上に形成されたトナー像が転写帯電器２１４により記録紙上に転写される。記録紙に転写した後の感光ドラム２１１は、クリーニング装置２１６により残留トナーが清掃され、さらに前露光ランプ２１７により残留電荷が消去される。

トナー像が転写された記録紙は、分離帯電器２１５によって感光ドラム２１１から分離され、搬送ベルト２２９によって、そのまま定着器２３０に送られる。定着器２３０に送られた記録紙は、転写されたトナー像が加圧及び加熱により定着され、内排紙ローラ２３１を経て外排紙パス２３３に搬送されて、デジタル印刷機２００の外に排出される。

排紙フラッパ２３２は、反転パス２３４と外排紙パス２３３の経路を切り替える。排紙フラッパ２３２の先端を上側に切り替えて定着器２３０を通過した記録紙を反転パス２３４に引き込んだ後、すぐパス上のローラを逆回転して外排紙パス２３３に記録紙を搬送することで、記録紙を裏返して機外に排出することが出来る。

一方、記録紙に対して両面印刷を行う場合、反転パス２３４に引き込んだ記録紙を両面反転パス２３５まで引き込む。その後、両面フラッパ２３６を切り替えて両面反転パス２３５上のローラを逆回転することで、記録紙を裏返して下搬送パス２３７に搬送する。なお、反転パス２３４、両面反転パス２３５、及び下搬送パス２３７では、記録紙の搬送速度を、定着器２３０の周囲を搬送するときの搬送速度よりも２倍以上の速度にしている。これにより、定着器２３０を通過する時点では記録紙の紙間が狭くなっているが、その後、高速で搬送することにより紙間を広げて、下搬送パス２３７に記録紙を連続して搬送することが出来る。下搬送パス２３７に搬送された記録紙は、そのまま再給紙パス２３８に搬送され、メイン搬送パス２２７を経て両面印刷における第２面のトナー像の転写が行われる。

２７０はデジタル印刷機２００から排出された記録紙をそろえて積載するフィニッシャ（後処理手段）であり、デジタル印刷機２００の外排紙パス２３３から１枚ずつに排出される記録紙を排紙トレイ２７４，２８０，２８５のいずれかに排出する。ここで、排紙トレイ２７４，２８０は不図示のモーターにより上下に移動が可能である。特に、排紙トレイ２７４を処理トレイ２７８の位置に下げることも可能である。また、排紙トレイ２７４，２８０に積載された記録紙が増えたときに排紙トレイの位置を下げることで、排紙トレイ上の紙面の位置をサンプルトレイパス２７３若しくは処理トレイ２７８の位置に合わせている。このフィニッシャ２７０は、上述したパンチ処理、ステープル処理、中綴じ処理の後処理が可能である。

外排紙パス２３３を経てフィニッシャ２７０に搬送された記録紙は、印刷ジョブにてパンチ穴空け指定がされている場合にパンチユニット２７１によって穴空けされる。その後、サンプル排紙フラッパ２７２によって、サンプルトレイパス２７３と処理トレイパス２７５の切り替えが行われる。記録紙は、サンプルトレイパス２７３に搬送された場合、そのまま排紙トレイ２７４に排紙される。

処理トレイパス２７５に記録紙が搬送された場合、サドルフラッパ２７６によって、その先のパスが処理トレイパス２７７かサドルパス２８１のどちらかに切り替えられる。処理トレイパス２７７に切り替えられた場合は、処理トレイ２７８に排出され、記録紙に対するステープル指定に応じて記録紙の束がそろった時点でステープルユニット２７９により所望のステープル処理が実行される。そして、その後、処理が完了した時点で予め指定された排紙トレイ２７４若しくは排紙トレイ２８０のいずれかに排紙される。

サドルパス２８１に搬送された記録紙は、記録紙の束がそろった時点で、不図示のステープルユニットによって中綴じされる。その後、突き出し部２８２によって、記録紙束の中央部を図中の左方向に押し出され、折りローラ２８３によって束の中央部にて２つ折りされて製本される。折られた製本束は製本パス２８４を経てサドル排紙トレイ２８５に排出される。

図３は、レーザースキャナ２１０の概略構成図である。図４は、ＢＤセンサを用いたポリゴンミラー回転速度制御を説明するための図である。図５は、記録紙の収縮に伴うレーザー走査制御変更を説明するための図である。

図３において、半導体レーザー３０１から射出されたレーザー光は、コリメータレンズ（不図示）及びシリンドリカルレンズ３０２にて感光ドラム２１１に照射するのに適切な形状に整形される。整形されたレーザー光は、高速回転するポリゴンミラー３０３にて反射されて、感光ドラム２１１上を走査する速度を均一にすべくｆθレンズ３０４にて再度整形される。

ｆθレンズ３０４にて再整形されたレーザー光２１９は、折り返しミラー３０５にて反射されて感光ドラム２１１上を走査する。ポリゴンミラー３０３が回転することでポリゴンミラー３０３からの反射光が感光ドラム２１１上の走査光になるわけだが、走査光の位置を検出するために一般的にＢＤ（Beam Detector）センサ３０７が用いられる。ＢＤセンサ３０７がレーザー光を検出したとき、回転するポリゴンミラー３０３は図中の破線３０３’の位置にあることから、ＢＤセンサ３０７がレーザー光を検出してからの時間とポリゴンミラー３０３の回転速度を元に走査光の位置を求めることが出来る。これを用いることで、レーザー光のＯＮ／ＯＦＦ制御によって所望の潜像を感光ドラム２１１上に形成することが可能になる。

ＢＤセンサ３０７は、ポリゴンミラー３０３の回転速度制御にも用いられている。ポリゴンミラー３０３が安定して一定速度で回転している場合、ＢＤセンサ３０７は一定の周期でレーザー光を検出する。つまり、図４に示すように、ＢＤセンサ３０７によるレーザー光の検出タイミングが速度制御用クロックの周期信号よりも遅ければ、ＣＰＵ１０１はポリゴンミラー３０３の回転速度が落ちていると判断する。そして、ポリゴンミラー３０３の回転速度を上げるべく、ポリゴンミラー３０３を回転させるポリゴンモーター３１０の制御電圧を上昇させる（加速制御）。一方、ＢＤセンサ３０７によるレーザー光の検出タイミングが速度制御用クロックの周期信号よりも早かった場合、ポリゴンミラー３０３の回転速度を下げるようにポリゴンモーター３１０の制御電圧を降下させる（減速制御）。

ここで、記録紙に対して両面印刷を行う場合、第１面へのトナー像の転写後の定着処理において、記録紙に含まれる水分が蒸発して記録紙が所定の割合で収縮する。このときの収縮の度合いは、記録紙の種類や漉き目の方向によっても変化するが、約０．２〜０．８％程度収縮する。そこで、図５に示すように、記録紙の第１面に転写するトナー画像の画像サイズに対して、反対側の面である第２面に転写するトナー像の画像サイズを記録紙の収縮分だけ予め縮小しておく必要がある。そのため、第２面への画像形成時には、第１面への画像形成に伴う記録紙の収縮に応じてポリゴンミラー３０３の回転速度を上げてレーザー走査線の間隔を短くすることで、感光ドラム２１１の回転方向（記録紙の搬送方向）の収縮分を補正することが出来る。さらに、第１面への画像形成に伴う記録紙の収縮に応じてレーザー走査線中の画像クロックを上げて、１本のレーザー走査線中の画素密度を増やすことで、レーザーの主走査方向の収縮分を補正することが出来る。以上のように、第１面への画像形成に伴う記録紙の収縮に応じてポリゴンミラーの回転速度とレーザー走査線中の画像クロックを上げる。これにより、画像情報を変更することなく記録紙の第１面への画像形成に伴う記録紙の収縮分に対応した画像を形成することが可能となる。

次に、両面画像形成シーケンス（両面画像形成処理）について図６〜図１３を参照して説明する。

図６〜図９は、ブロック循環の両面画像形成シーケンスを説明するための図である。なお、ブロック循環については後述する。

本実施形態のデジタル印刷機では、２つの両面画像形成シーケンスを備える。それらの両面画像形成シーケンスを、給紙先：右デッキ給紙（用紙サイズ：Ａ４（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ））、枚数：１６枚、排紙先：排紙トレイ２７４に後処理無しで排紙、という印刷ジョブを例にして説明する。

１つ目の両面画像形成シーケンスはブロック循環（第１の両面画像形成処理）という方法である。

まず、右デッキ２２１から連続して複数枚の記録紙を給紙し、当該複数枚の記録紙の第１面（１面目）にそれぞれ画像を複数回連続して形成する（図６）。１面目に画像形成された記録紙群の先頭にトナー像が転写され、定着器２３０にてトナーを定着させた後、反転パス２３４、両面反転パス２３５、下搬送パス２３７を経て、再給紙パス２３８に到達した時点で右デッキ２２１からの連続給紙を停止させる（図７）。この時点で、右デッキ２２１からは９枚の記録紙が給紙されている。その後、１面目に画像が形成された１枚目の記録紙が、再給紙パス２３８からメイン搬送パス２２７に搬送され、その第２面（２面目）に画像が形成され、フィニッシャ２７０に搬送されて、排紙トレイ２７４に排紙される。

このように９枚一塊の両面印刷において、９枚目の記録紙が再給紙パス２３８からメイン搬送パス２２７に搬送されると、次の一塊の両面印刷を開始すべく右デッキ２２１から１０枚目の記録紙が給紙される（図８）。以降、９枚を１ブロックとして両面印刷を繰り返す。１６枚の両面印刷の場合、９枚１ブロックを印刷した後は残り７枚となるため、記録紙２枚分に相当する空白を設けて１ブロックを生成する。上記一連の両面印刷の流れを図９に示す。

図９に示すように、記録紙の１面目（表面）に９枚連続で画像形成すると、９枚目の１面目の次に１枚目の２面目（裏面）への画像形成がなされ、９枚目の２面目への画像形成後に１０枚目の１面目への画像形成がなされている。そして、１面目（表面）への画像形成から２面目（裏面）への画像形成に切り替わるときに画像形成間隔が広くなる。即ち、９枚目の記録紙と１０枚目の記録紙との間隔がそれ以前の記録紙間隔よりも広くなる様に給送タイミングを制御する。これは上述したように、記録紙の収縮に応じてポリゴンミラー３０３の回転速度を変更するためである。このようなデジタル印刷機で使用するポリゴンミラー３０３は、安定して回転するように慣性が大きいために、当該ポリゴンミラー３０３の回転速度変更時に回転が安定するまで時間がかかる。それゆえ、デジタル印刷機は、記録紙間の距離（時間）を通常の距離（時間）より長く確保することで、ポリゴンミラー３０３の回転速度変更を確実に行えるようにする。

なお、上記ブロック循環の両面画像形成シーケンスは後処理が無いため、９枚一塊の両面印刷という最も高速な処理が可能なシーケンスである。しかしながら、印刷ジョブの設定におけるフィニッシャでの後処理の内容によっては、ブロック循環では高速の印刷処理が出来なくなることがある。ブロック循環で高速の印刷処理が出来なくなる場合及びそれに伴う両面画像形成シーケンスの切り替え動作については後述する。

なお、画像形成間隔は記録紙への転写間隔、画像形成装置からフィニッシャへの排紙間隔と考えることもできる。

図１０〜図１３は、交互循環の両面画像形成シーケンスを説明するための図である。

２つ目の両面画像形成シーケンスは交互循環（第２の両面画像形成処理）という方法である。

まず、右デッキ２２１から所定の枚数だけ連続して記録紙を給紙し、当該複数枚の記録紙の第１面（１面目）にそれぞれ画像を複数回連続して形成する（図１０）。このとき、連続して給紙される記録紙と記録紙との間は当該記録紙が１枚分ずつ入るように空けて搬送される。そして、１面目に画像形成された１枚目の記録紙が再給紙パス２３８に戻ってくると、以降はメイン搬送パス２２７を搬送させる記録紙を、第１面と第２面を交互に搬送するように再給紙パス２３８と右デッキ２２１からの給紙動作を制御する（図１１）。ここで、最初に記録紙の間に記録紙が１枚ずつ入るように空けておくことで、再給紙パス２８３から搬送されてきた記録紙と記録紙の間に右デッキ２２１から給紙する記録紙が入るように出来る。その後は、１面目と２面目の両方に画像形成された記録紙はフィニッシャ２７０に向けて搬送され、１面目にのみ画像形成された記録紙は反転パス２３４から両面反転パス２３５に向けて搬送されるように制御する（図１２）。そして、印刷ジョブで設定された枚数だけ右デッキ２２１から給紙されるまで繰り返される。上記一連の両面印刷の流れを図１３に示す。

図１３に示すように、記録紙の１面目に５枚連続で画像形成した後、１枚目の２面目への画像形成がなされ、以降は１面目への画像形成と２面目への画像形成が交互に行われている。そして、このパターンにおいては、交互循環が開始された後は、毎回ポリゴンミラー３０３の回転速度を変更しており、その分だけ画像形成間隔が広がっている。このため、上述のブロック循環よりも印刷ジョブが完了するまでの時間が遅くなる。

次に、ブロック循環で高速の印刷処理が出来なくなる場合について下記印刷ジョブを例に用いて説明する。

給紙先：右デッキ給紙（用紙サイズ：Ａ３（４２０ｍｍ×２９７ｍｍ））
枚数：１５枚１部
排紙先：両面印刷してサドル排紙トレイ２８５にて中綴じ出力
本実施形態におけるデジタル印刷機単体の印刷能力は、Ａ３サイズの普通紙の片面印刷時に６０ページ／分である。これは、記録紙間の先端同士の時間間隔(画像形成間隔)が１０００ｍｓｅｃ（＝６０秒／６０ページ）になる。両面印刷における画像形成シーケンスに影響するパラメータは以下のとおりである。

・ポリゴンミラー３０３の回転速度変更に要する時間：１００ｍｓｅｃ
・記録紙の１循環で印刷される枚数：５枚（１枚目の記録紙が給紙されて再給紙パス２３８に搬送されるまでに給紙された記録紙の枚数：ブロック循環において５枚一塊で１面目と２面目を印刷する）
よって、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すように、一塊の各記録紙とその１枚前の記録紙先端との時間間隔(画像形成間隔)は以下のようになる（図中のｍ、ｎは整数）。

ブロック循環：一塊の先頭紙のみ１１００ｍｓｅｃ＝１０００ｍｓｅｃ＋１００ｍｓｅｃ，残りの４枚は１０００ｍｓｅｃ
→５枚の平均値は１０２０ｍｓｅｃ（５９ページ／分）
交互循環：全ての記録紙に対して１１００ｍｓｅｃ＝１０００ｍｓｅｃ＋１００ｍｓｅｃ（５５ページ／分）
ところで、フィニッシャの処理能力は、Ａ３サイズの記録紙で３０枚／分である。両面印刷が前提であるため、デジタル印刷機単体の印刷能力の１／２になっている。このため、フィニッシャのサドル排紙トレイ２８５に排紙する印刷ジョブにおいては、記録紙間の先端同士の時間間隔(画像形成間隔)を２０００ｍｓｅｃ（＝６０秒／３０枚）以上確保しなければならない。

そこで、デジタル印刷機は５枚一塊で行っている２面目の連続印刷のうち、２枚目以降の４枚分に対して１枚ずつ記録紙の先端を、停止しているレジストレーションローラ２２８に突き当てた状態で待機させる。そして、フィニッシャが必要とする記録紙の間隔が確保出来るまでレジストレーションローラ２２８の駆動を停止させる。なお、１枚目は前の記録紙が無い、若しくはもともと十分に間隔が確保されているため、改めてフィニッシャが必要とする画像形成間隔を確保しなくてもよい。この結果、図１５に示すように、ブロック循環の場合には２面目への画像形成時に画像形成間隔が広がってしまい、両面印刷時の画像形成動作の効率が大きく下がることになる。よって、１枚目１面目〜１５枚目２面目の画像形成に要する時間は下記となる。

第１面への連続画像形成時の画像形成間隔ｔ１＝１０００ｍｓｅｃ
第２面への連続画像形成時の画像形成間隔ｔ２＝２０００ｍｓｅｃ
１面目と２面目の切り替え時の間隔ｔ１２＝１１００ｍｓｅｃ（←１０００＋１００）であることから、
ｔ１×（４×３）＋ｔ２×（４×３）＋ｔ１２×５＝４１５００ｍｓｅｃ（約４１秒）となる。

次に、交互循環の場合は、１面目と２面目の切り替えの際にポリゴンミラーの変速が必要なため、２面目への画像形成〜１面目への画像形成における画像形成間隔はｔ１２＝１１００ｍｓｅｃとなる。

一方、第１面への画像形成〜第２面への画像形成における画像形成間隔もｔ１２＝１１００ｍｓｅｃに出来る。これは、サドル排紙トレイ２８５への排紙に必要な時間２０００ｍｓｅｃに対しては、先にフィニッシャに搬送した２面目の記録紙との間で時間が確保できればよいためである。例外として、印刷ジョブの最後の２枚のみ２面目への画像形成時において１面目の画像形成対象の記録紙が無いため、サドル排紙トレイ２８５への排紙に必要な時間を確保する必要がある。この結果、図１６のように、交互循環の場合は、印刷ジョブの最後の２枚以外にサドル排紙トレイ２８５への排紙に必要な時間を改めて確保する必要は無いため、ポリゴンミラーの変速にかかる時間以外に画像形成動作を遅らせる要因はない。よって、１枚目１面目〜１５枚目２面目の画像形成に要する時間は下記となる。

ｔ１×（２×２）＋ｔ１２×（１５×２−５）＋ｔ２×２＝３５９００ｍｓｅｃ（約３６秒）
このように、印刷ジョブが中綴じの場合にはブロック循環のときよりも交互循環の方が画像形成に要する時間が短くなることが分かる。

上述した両面画像形成シーケンスから分かるように、設定された印刷ジョブにおいて時間当りの処理枚数が低い後処理の実行指示が含まれていた場合、交互循環による両面画像形成シーケンスを行えば、両面印刷時の画像形成動作を効率良く行うことが可能となる。

次に、印刷ジョブの設定に応じて２種類の両面画像形成シーケンスを選択する動作処理を図１７を用いて説明する。

図１７は、両面画像形成シーケンスの選択処理を示すフローチャートである。本処理は、ＣＰＵ１０１（両面画像形成処理選択手段）がメモリから読み出した制御プログラムを実行することによりなされる処理である。

まず、ＣＰＵ１０１は、設定された印刷ジョブが両面印刷であるか否かを判断する（Ｓ１７０１）。両面印刷であれば（Ｓ１７０１−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１０１は、画像形成対象の記録紙の枚数を求め、記録紙の枚数が所定の枚数（Ｎlimit）を超えるか否かを判断する。そして、記録紙の枚数が所定の枚数（Ｎlimit）を超える場合（Ｓ１７０２−Ｙｅｓ）には、ＣＰＵ１０１は、画像形成対象の記録紙の用紙サイズからブロック循環時の一塊の枚数（＝Ｎblock）を得る（Ｓ１７０３）。なお、枚数Ｎblockは予め用紙サイズに対応させてＲＯＭ１０２に記憶したテーブルを参照して求められる。一方、画像形成対象の記録紙の枚数が所定の枚数（Ｎlimit）以下の場合（Ｓ１７０２−Ｎｏ）、ＣＰＵ１０１は、後処理が無い印刷ジョブでもブロック循環に対する大きな遅れは発生しないことから交互循環で両面画像形成シーケンスを行う（Ｓ１７１１）。

次に、Ｓ１７０４では、ＣＰＵ１０１は、デジタル印刷機単体での片面印刷時に必要となる画像形成間隔（＝Ｔsingle）をＲＯＭ１０２から得る。続いて、Ｓ１７０５では、ＣＰＵ１０１は、フィニッシャ等による後処理に必要な画像形成間隔（＝Ｔfin）をＲＯＭ１０２から得る。次に、Ｓ１７０６では、ＣＰＵ１０１は、ポリゴンミラー３０３の回転速度変更によって必要となるポリゴンミラーの回転速度変更時間（＝Ｔspeed）をＲＯＭ１０２から得る。

次に、ＣＰＵ１０１は、Ｓ１７０３〜Ｓ１７０６にて得られた情報を元に、ブロック循環時の一塊の枚数当りで必要となる時間Ｔ１（第１の時間）を図１８に示す式を用いて求める（Ｓ１７０７）（第１の時間算出）。同様に、ＣＰＵ１０１は、交互循環時において必要となる時間Ｔ２（第２の時間）を図１９に示す式を用いて求める（Ｓ１７０８）（第２の時間算出）。これらＳ１７０７，Ｓ１７０８で得られた時間Ｔ１，Ｔ２を比較した結果、Ｔ２がＴ１より小さい場合には（Ｓ１７０９−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１０１は、交互循環によって両面画像形成シーケンスを行う。一方、ステップＳ１７０９において、Ｔ１≦Ｔ２である場合（Ｓ１７０９−Ｎｏ）には、ＣＰＵ１０１は、ブロック循環によって両面画像形成シーケンスを行う。なお、Ｓ１７０７，Ｓ１７０８において、両面画像形成シーケンスのうちブロック循環又は交互循環を開始した直後若しくは終了する直前の時間を求めていない。これは、Ｓ１７０２−Ｙｅｓとなるような印刷枚数が多いジョブにおいては、両面循環を開始した直後及び終了直前の動作による影響が小さくなるためである。

このように、ＣＰＵ１０１は、記録紙の面を第１面と第２面に切り替えることが切り替えない場合より画像形成動作に必要な時間が長くなると判断した場合、記録紙への後処理の内容に応じてブロック循環又は交互循環を選択可能にする。これにより、複数枚の記録紙への両面印刷時において、画像形成動作を効率良く行うことが可能となる。

また、ＣＰＵ１０１は、画像形成対象を第１面と第２面との間で切り替えるのに必要な時間（ｔ１２）に応じてブロック循環又は交互循環を選択する。これにより、両面印刷時に画像形成動作にかかる時間を短くすることが可能となる。

ところで、パンチ処理のように予め高い後処理能力が用意されており、後処理動作によって必要な画像形成間隔と画像形成装置単体での画像形成間隔との差が少ない場合、図１７のフローチャートにおいてブロック循環が選択されることがある。この場合の処理を図２０（ａ）及び図２０（ｂ）を用いて説明する。

Ａ３サイズの記録紙に対して、パンチ処理を行って排紙トレイ２７４に積載する場合、記録紙間の先端同士で確保しなければならない時間間隔（画像形成間隔）は１０５０ｍｓｅｃである。このときの印刷能力は５７枚／分（＝６０秒／１０５０ｍｓｅｃ）となる。この値からＴfin＝１０５０ｍｓｅｃとなり、さらに上記図１４〜図１６で示したように、Ｎblock＝５、Ｔsingle＝１０００ｍｓｅｃ、Ｔspeed＝１００ｍｓｅｃが得られる。その結果、Ｔ１＝１０４０ｍｓｅｃ、Ｔ２＝１１００ｍｓｅｃになることで、図１７のフローチャートにてＳ１７０９がＮｏとなることから、パンチ処理においてはブロック循環による両面印刷が選択される。

以上説明したように、上記第１の実施形態のデジタル印刷機によれば、後処理に必要な時間とポリゴンミラーの変速時間から判断して両面画像形成シーケンスを切り替えることで、両面印刷時の画像形成動作を効率良く行うことが可能となる。また、画像形成装置に比べて処理能力が劣る後処理装置が装着され、画像形成対象を第１面と第２面との間で切り替えに時間がかかる場合に、両面印刷時の画像形成動作を効率良く行うことが出来る。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態におけるデジタル印刷機は、その構成が上記第１の実施の形態のデジタル印刷機と同じであり、第１の実施の形態と同様の部分については、同一の符号を用いてその説明を省略する。以下に、上記第１の実施の形態と異なる点のみを説明する。

本第２の実施形態におけるデジタル印刷機は、記録紙の坪量が大きい場合に画像形成間隔を拡大する(単位時間あたりの画像形成枚数を減少させる)機能を備える。この機能に特徴があるため、その部分について説明する。

記録紙に坪量が３００ｇ／m²になる厚紙を使用した場合、出力画像によっては印刷中に定着器２３０内のヒーターを点灯しつづけていても厚紙に熱が奪われて定着用ローラ上の温度を維持できなくなることがある。定着用ローラの温度が維持できなくなると、記録紙上に転写されたトナー像を記録紙に十分に定着させることができず、排紙トレイ上に積載された記録紙がこすれあったときにトナーが落ちるといった事象が発生する。そこで、予め画像形成間隔を拡大して単位時間当りに奪われる熱量を抑えるダウンシーケンス制御を行うことで、定着用ローラ上の温度を維持することが出来る。

本実施形態のデジタル印刷機では、坪量が２００ｇ／m²を超える記録紙に対しては、単位時間当りの像形成枚数を２５％低下させており、Ａ３サイズの記録紙に対する印刷能力は４５ページ／分（＝６０ページ／分を２５％低下）となる。このとき、印刷能力を低下させるために、メイン搬送パス２２７を搬送される記録紙をレジストレーションローラ２２８にて待機させ、その待機時間を延ばしている（印刷能力制御手段）。

ところで、上記ダウンシーケンス制御を行っているときに、レジストレーションローラ２２８にて待機時間を延ばした時間Ｔdownは、
Ｔdown＝（６０秒／４５ページ（＝１３３３ｍｓｅｃ））−（６０秒／６０ページ（＝１０００ｍｓｅｃ））
＝３３３ｍｓｅｃ
となり、この間だけ画像形成動作を待機させることになる。

上記Ｔdownは、図２１に示すように、ポリゴンミラー３０３の回転速度変更によって必要となるポリゴンミラーの回転速度変更時間Ｔspeed（＝１００ｍｓｅｃ）より十分に大きい。そのため、記録紙がレジストレーションローラ２２８にて待機している間にポリゴンミラー３０３の回転速度を変更することは可能である。この結果により、両面画像形成シーケンスをブロック循環／交互循環のどちらのパターンでもデジタル印刷機の印刷能力は変わらないことになる。そこで、ダウンシーケンス制御が行われている間は、第１の実施形態で説明したようにブロック循環の方が後処理の内容によって高速の印刷処理が出来なくなる可能性が高いため、交互循環を常に選択すればよいことが言える。逆に、ダウンシーケンス制御が行われていない場合には、第１の実施形態にて述べたように後処理の内容に応じて両面画像形成シーケンスを選択すればよいことは言うまでも無い。

以上説明したように、上記第２の実施形態のデジタル印刷機によれば、ダウンシーケンス制御によってポリゴンミラー３０３の回転速度変更にかかる時間以上に画像形成間隔を拡大している間は、常に交互循環にて両面画像シーケンスを選択する。これにより、両面印刷時の画像形成動作を効率良く行うことが可能になる。

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出来る。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。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例であるデジタル印刷機の機能構成を示すブロック図である。 図１のデジタル印刷機の内部構造を示す縦断面図である。 レーザースキャナの概略構成図である。 ＢＤセンサを用いたポリゴンミラー回転速度制御を説明するための図である。 記録紙の収縮に伴うレーザー走査制御変更を説明するための図である。 デジタル印刷機のブロック循環における記録紙の初期搬送状態を示す図である。 デジタル印刷機のブロック循環における記録紙の中期搬送状態を示す図である。 デジタル印刷機のブロック循環における記録紙の後期搬送状態を示す図である。 ブロック循環時に画像形成される一連の記録紙を示す図である。 デジタル印刷機の交互循環における記録紙の初期搬送状態を示す図である。 デジタル印刷機の交互循環における記録紙の中期搬送状態を示す図である。 デジタル印刷機の交互循環における記録紙の後期搬送状態を示す図である。 交互循環時に画像形成される一連の記録紙を示す図である。 印刷機単体での両面画像形成シーケンスにおける画像形成間隔を示す図であり、（ａ）はブロック循環、（ｂ）は交互循環である。 ブロック循環における画像形成間隔と記録紙を示す図である。 交互循環における画像形成間隔と記録紙を示す図である。 両面画像形成シーケンスの選択処理を示すフローチャートである。 ブロック循環に必要となる時間の求め方を示す図である。 交互循環に必要となる時間の求め方を示す図である。 後処理動作によって必要な画像形成間隔が少なくなる場合の一例を示す図であり、（ａ）はブロック循環、（ｂ）は交互循環である。 第１面（表面）から第２面（裏面）に切り替わる場合において、ダウンシーケンス制御中でのポリゴンミラー回転速度変更による影響を示す図である。

符号の説明

１０１ ＣＰＵ
１１２ 定着部
１１３ 後処理部
２００ デジタル印刷機
２１０ レーザースキャナ
２２１ 右デッキ
２２７ メイン搬送パス
２３８ 再給紙パス
２７０ フィニッシャ
２８５ サドル排紙トレイ
３０３ ポリゴンミラー

Claims (6)

1. 記録紙を収納した収納手段から記録紙を給送する第１の給送手段と、
   記録紙に画像を形成する画像形成手段と、
   前記画像形成手段により第１面に画像が形成された記録紙を、反対側の面である第２面に画像を形成するように前記画像形成手段に再給送する第２の給送手段と、を備える画像形成装置であって、
   前記第１の給送手段から複数の記録紙を連続して給送し、それぞれ記録紙の第１面への画像形成を複数回連続して行った後、第１面への画像形成が行われた複数の記録紙を前記第２の給送手段から再給送し、それぞれの記録紙の第２面への画像形成を複数回連続して行う処理を少なくとも１回行って両面画像形成を行う第１の両面画像形成処理と、前記第１の給送手段から所定数の記録紙を連続して給送し、それぞれの記録紙の第１面への画像形成を連続して行い、その後前記第２の給送手段からの記録紙の給送と前記第１の給送手段からの記録紙の給送とを交互に行い、再給送された記録紙の第２面への画像形成と給送された第１面への画像形成を交互に行い、その後、前記第２の給送手段から前記所定枚数の記録紙を再給送して、それぞれの記録紙の第２面への画像形成を連続して行うことにより両面画像形成を行う第２の両面画像形成処理との何れかを行う両面画像形成制御手段と、
   前記第１の両面画像形成処理に要する第１の時間及び前記第２の両面画像形成処理に要する第２の時間を求める決定手段と、
   を有し、前記両面画像形成制御手段は、前記決定手段により求められる前記第１の時間と前記第２の時間の短いほうの両面画像形成処理を選択することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像形成手段は、潜像を形成するための光を像坦持体の上で走査させるポリゴンミラーと、前記ポリゴンミラーを回転させる駆動手段を更に備え、
   前記両面画像形成制御手段は、記録紙の第１面への画像形成と第２面への画像形成との切り替え時に前記ポリゴンミラーの回転速度を変更するよう前記駆動手段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。
3. 前記画像形成された記録紙に対して後処理を行う後処理手段を有し、
   前記決定手段は、片面印刷時に必要となる画像形成間隔、前記後処理手段による後処理の実行に必要な画像形成間隔および前記ポリゴンミラーの回転速度変更によって必要となるポリゴンミラーの回転速度変更時間の少なくとも１つを用いて、前記第１の時間及び前記第２の時間を求めることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記両面画像形成制御手段は、前記第１面への画像形成に伴う記録紙の収縮に応じて前記第２面への画像形成時の前記ポリゴンミラーの回転速度を制御することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
5. 記録紙を収納した収納手段から記録紙を給送する第１の給送手段と、
   記録紙に画像を形成する画像形成手段と、
   前記画像形成手段により第１面に画像が形成された記録紙を、反対側の面である第２面に画像を形成するように前記画像形成手段に再給送する第２の給送手段と、を備える画像形成装置の画像形成方法であって、
   前記第１の給送手段から複数の記録紙を連続して給送し、それぞれ記録紙の第１面への画像形成を複数回連続して行った後、第１面への画像形成が行われた複数の記録紙を前記第２の給送手段から再給送し、それぞれの記録紙の第２面への画像形成を複数回連続して行う処理を少なくとも１回行って両面画像形成を行う第１の両面画像形成処理に必要となる第１の時間を求める第１の時間決定工程と、
   前記第１の給送手段から所定数の記録紙を連続して給送し、それぞれの記録紙の第１面への画像形成を連続して行い、その後前記第２の給送手段からの記録紙の給送と前記第１の給送手段からの記録紙の給送とを交互に行い、再給送された記録紙の第２面への画像形成と給送された第１面への画像形成を交互に行い、その後、前記第２の給送手段から前記所定枚数の記録紙を再給送して、それぞれの記録紙の第２面への画像形成を連続して行うことにより両面画像形成を行う第２の両面画像形成処理に必要となる第２の時間を求める第２の時間決定工程と、
   両面画像形成を行う場合、前記第１の時間及び前記第２の時間の短いほうの両面画像形成処理を選択する選択工程とを備えることを特徴とする画像形成方法。
6. 請求項５に記載の画像形成方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータに読み取り可能なプログラム。

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