JP5478083B2 - 用紙反転機構および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置における用紙反転機構に関する。

用紙反転機構を含む循環搬送路を有し、一方の面に印刷された用紙を表裏反転し、他方の面に印刷を行なう両面印刷装置が知られている。近年、印刷装置に対する高速印刷による生産性向上の要求が高まっており、片面印刷時のみならず、両面印刷時においても高速印刷による高生産性の実現が望まれている。

印刷装置の生産性は主として印字機構による画像形成の速度と、印刷用紙の搬送機構による搬送速度とに影響を受ける。特許文献１には、両面印刷の時に、循環搬送の際の用紙搬送速度を、印刷の際の用紙搬送速度とは独立に、用紙のサイズに応じて制御することにより生産性を向上させることが記載されている。

特開２００５−２８０８９７号公報

印字機構による画像形成は、片面印刷時、両面印刷時とも同じ処理であるから、片面印刷時、両面印刷時とも解像度等の印刷条件に応じて定められる印字機構の最大速度での画像形成を容易に行なうことができる。そして、画像形成の速度に基づいて印刷の際の用紙搬送速度が定められる。

ところが、印刷装置の生産性は画像形成の速度だけではなく、単位時間当りの印刷用紙出力枚数が問題になる。片面印刷時には印刷用紙を次々に給紙することができるため、搬送機構による用紙搬送速度は制約にならず、印字機構が可能な単位時間当りの印刷枚数で印刷用紙を出力することができる。一方、両面印刷時には表面印刷済の印刷用紙を循環搬送して反転させて裏面印刷を行なうため、搬送機構による循環搬送速度が印刷装置の生産性に影響を与えることになる。すなわち、循環搬送速度が適切でないと、印字機構による印字が可能にもかかわらず印刷用紙が搬送されていない等の状況が生じて、印字機構が可能な生産性での印刷用紙の出力ができなくなる。

ところで、用紙反転機構では、スイッチバック状の経路を設け、スイッチバック状の経路で印刷用紙を一時停止させて逆方向に搬送することで印刷用紙の表裏を反転させる方式が広く用いられている。この場合、スイッチバック状の経路では、搬送中の印刷用紙を減速して停止させ、反対方向に搬送させる制御が繰り返し行なわれることになる。

用紙反転機構は、反対方向に印刷用紙を搬送した後には、次の印刷用紙を正方向に搬送するための準備が必要になる。この準備が遅れると、用紙搬送がスムーズに行なわれず適切な循環搬送速度が実現できなくなる。この準備時間を確保するために、反対方向への搬送を早めに終了させると、同じ印刷用紙を同時に搬送している他の用紙搬送機構との速度差が生じて用紙搬送に悪影響を及ぼすおそれがある。

特に、大型のモータを用いることによるコストアップを抑えるため、用紙反転機構に小型のステッピングモータを用いた場合には、反対方向への搬送後、次の印刷用紙を正方向に搬送するための加速に時間を要するため、準備時間の確保は大きな問題となる。そこで、本発明は、印刷装置の生産性を高める用紙反転機構を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る用紙反転機構は、印刷用紙を反転させるためのスイッチバック反転経路を備えた画像形成装置における用紙反転機構であって、前記スイッチバック反転経路において印刷用紙を搬送する搬送ローラと、正転方向および逆転方向に回転するモータと、前記モータの回転による駆動力を前記搬送ローラに伝達する駆動力伝達機構と、前記スイッチバック反転経路内の前記搬送ローラの正転方向側に設けられ、前記搬送ローラにより前記スイッチバック反転経路内に搬送された印刷用紙を検出するスイッチバックセンサと、前記モータの回転を制御する制御手段と、を備え、前記駆動力伝達機構は、前記駆動力の伝達の接続／遮断が可能なクラッチ手段を備えており、前記制御手段は、前記モータを逆転方向に回転させ、印刷用紙を前記搬送ローラからこの搬送ローラ下流に設置された下流側搬送ローラへ引き渡した後に前記クラッチ手段を遮断させ、前記スイッチバックセンサが非検出となってから、前記スイッチバックセンサから搬送ローラまでの距離と搬送条件に基づいた所定の搬送速度とで定まる時間経過後に、前記クラッチ手段を再接続させ、前記クラッチ手段の遮断から再接続までの間に、前記搬送ローラの正転方向への回転速度が前記所定の搬送速度と同じ速度になるように前記モータを制御することを特徴とする。

本発明に係る用紙反転機構は、クラッチ手段を備えているため、搬送ローラにおける印刷用紙の逆転方向への搬送が終了していない状態であっても、搬送ローラを駆動するモータは正転方向への回転を開始することが可能となる。このため、次印刷用紙の搬送のための準備時間を確保することができ、印刷装置の生産性を高めることが可能となる。

本発明によれば、印刷装置の生産性を高める用紙反転機構が提供される。

本発明に係る印刷装置の主要な機能構成を示すブロック図である。 印刷装置の用紙搬送経路を模式的に示した図である。 両面印刷時における印刷用紙の速度遷移を示す図である。 印刷スケジュールについて説明する図である。 用紙反転機構を中心とした用紙搬送機構群の詳細を模式的に示した図である。 本実施形態で参照される距離を説明する図である。 スイッチバッククラッチとスイッチバックモータの制御を説明するタイミングチャートである。

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。図１は、本発明に係る印刷装置１０の主要な機能構成を示すブロック図である。本図に示すように印刷装置１０は、メイン制御部１１０と、インタフェース部１２０と、印刷機構１３０と、用紙搬送機構群１４０を備えている。

メイン制御部１１０は、ＣＰＵ、メモリ、画像処理装置等から構成され、ＣＰＵがメモリに格納されたプログラムにしたがって動作すること等で印刷装置１０における各種処理の制御を行なう。本実施形態においては、印刷機構１３０を制御する印刷制御部１１１と、用紙搬送機構群１４０を制御する搬送制御部１１２を含んでいる。

インタフェース部１２０は、図示しないコンピュータネットワークに接続して印刷データを受信したり、ユーザから各種設定を受け付けるための処理を行なう。印刷機構１３０は、印刷用紙に対する印字処理を行なう機構部である。本実施形態ではライン単位で印刷を行なうインクジェット方式の印刷機構が用いられているものとする。インクジェット方式の印字機構は、ノズルが多数形成されたライン型の印字ヘッドを複数本備えており、それぞれの印字ヘッドから黒またはカラーインクを吐出することで印刷を行なう。ただし、本発明は本方式に限られず、他の印刷方式の印刷装置に適用することができる。例えば、シリアルインクジェット方式、レーザ方式等の印刷装置であってもよい。

用紙搬送機構群１４０は、印刷用紙の給紙、搬送、排紙等を行なうための機構群であり、搬送経路に沿って設けられたローラ、搬送ベルト、これらを駆動するモータ、モータからローラに駆動力を伝達する駆動力伝達機構等を含んで構成される。本図では、特に、両面印刷のために印刷用紙を反転させる用紙反転機構１４１と、搬送経路を搬送される用紙の有無を検出する用紙検出装置群１４２とを示している。

図２は、印刷装置１０の用紙搬送経路を模式的に示す図である。本図に示すように、印刷用紙は給紙トレイ２３０から給紙され、印字ヘッド２１０によって画像形成され、排紙トレイ２４０に排紙される。用紙搬送経路は、両面印刷が可能なように用紙反転機構１４１を含む循環経路を形成している。また、印字ヘッド２１０の下流側には、印刷用紙の斜行修正とタイミング調整を行なうためのレジストローラ３１４が設けられている。

印刷装置１０で両面印刷を行なう場合には、給紙トレイ２３０から給紙された印刷用紙は矢印（Ｒ１）方向に搬送され、レジストローラ３１４で斜行修正とタイミング調整のために一旦停止する。そして、レジストローラ３１４により、印字ヘッド２１０の対向面に設けられた搬送ベルト２２０に搬送される。

印刷用紙は搬送ベルト２２０に吸着した状態で矢印（Ｒ２）方向に搬送されながら、印字ヘッド２１０によりライン単位で表面に画像形成される。このときの搬送速度は、印字ヘッド２１０の画像形成能力や、形成される画像の解像度等の印刷条件に応じて定められる。以下では画像形成の際の用紙搬送速度をＶｇとする。

その後、印刷用紙は搬送経路に沿って、矢印（Ｒ３）方向に搬送され、上面搬送ローラ３１５等のローラによりさらに搬送される。表面印刷後の印刷用紙は、排紙トレイ２４０には排紙されずに、矢印（Ｒ４）方向に導かれる。そして、用紙反転機構１４１により矢印（Ｒ５）方向に引き込まれ、一旦停止する。なお、矢印（Ｒ５）方向を正転方向とする。

一旦停止後、印刷用紙は、用紙反転機構１４１により矢印（Ｒ６）方向に搬送され、印字ヘッド２１０に対して表裏が反転する。なお、矢印（Ｒ６）方向を逆転方向とする。その後、矢印（Ｒ７）方向に搬送され、レジストローラ３１４で斜行修正とタイミング調整のために一旦停止する。そして、レジストローラ３１４により、印字ヘッド２１０の対向面に設けられた搬送ベルト２２０に搬送される。

印刷用紙は、印刷済の表面を下にした状態で搬送ベルト２２０によって矢印（Ｒ２）方向に速度Ｖｇで搬送されながら、印字ヘッド２１０により裏面に画像形成される。その後、印刷用紙は搬送経路に沿って、矢印（Ｒ３）方向に搬送され、上面搬送ローラ３１５等のローラによりさらに搬送される。両面印刷後の印刷用紙は、矢印（Ｒ８）方向に搬送され、排紙トレイ２４０に排紙される。

上述のように、印刷用紙は、レジストローラ３１４から上面搬送ローラ３１５までは、画像形成能力、印刷条件等により要求される搬送速度Ｖｇで等速搬送される。画像形成時には等速度で搬送する必要があるからである。以下では、この区間を等速区間と称する。これに対して、上面搬送ローラ３１５からレジストローラ３１４までの経路は、搬送速度Ｖｇで等速搬送する必要がない区間である。以下では、この区間を可変速区間と称する。可変速区間では、原則的に搬送速度Ｖｇより速い速度Ｖｒで等速搬送するが、用紙反転機構１４１において減速、停止、加速を行ない、レジストローラ３１４で停止するために減速を行なう。

このため、印刷用紙は図３に示すような速度遷移を行なう。すなわち、時刻ｔ１でレジストローラ３１４から搬送速度Ｖｇで等速搬送された印刷用紙は、表面印刷が行なわれ、時刻ｔ２で上面搬送ローラ３１５に達すると循環搬送速度Ｖｒで等速搬送される。時刻ｔ３から減速し、時刻ｔ４で速度０となる。この時の加速度の大きさを｜α｜とする。そして、時刻ｔ４から時刻ｔ５までのＷｔの間、反転のために一時停止する。その後、時刻ｔ５から時刻ｔ６まで加速度｜α｜で搬送速度Ｖｒまで加速し、時刻ｔ７まで搬送速度Ｖｒで等速搬送される。レジストローラ３１４で停止するために、時刻ｔ７から加速度｜α｜で減速し、時刻ｔ８でレジストローラ３１４に戻って一時停止する。そして、時刻ｔ９でレジストローラ３１４から搬送速度Ｖｇで等速搬送された印刷用紙は裏面印刷が行なわれ、時刻ｔ１０で上面搬送ローラ３１５に達すると搬送速度Ｖｒで搬送され、時刻ｔ１１で排紙される。

なお、本実施形態において印刷装置１０は、ある印刷用紙を給紙した後、その印刷用紙に印刷が施され排紙されるのを待って次の印刷用紙を給紙するのではなく、先行する印刷用紙が排紙される前に、後続の印刷用紙を給紙して、所定の間隔で連続的に印刷することができるようになっている。このため、複数枚の連続印刷時には、印刷装置１０の搬送経路に複数枚の印刷用紙が存在することになる。ここで、搬送経路で循環搬送する印刷用紙の枚数を循環枚数Ｎとする。ただし、循環枚数Ｎは、必ずしも搬送経路内に同時に存在している用紙枚数を定義するものでなく、後述するように、両面印刷スケジュールにおける表面裏面の印刷順序を定義するものである。例えば、循環枚数Ｎのとき、用紙Ａの表面を印刷後、Ｎ−１面分の他の用紙の印刷が行なわれてから用紙Ａの裏面が印刷されることになる。

次に、可変速区間の速度Ｖｒの設定について説明する。可変速区間の速度制御は、両面印刷時の印刷スケジュールに基づいて定められる。このため、まず、印刷スケジュールについて説明する。上述のように印刷装置１０では、先行する印刷用紙が排紙される前に、後続の印刷用紙を給紙可能である。複数枚の印刷用紙が循環可能な場合の印刷順序については、新たに給紙された印刷用紙の表面と循環搬送された印刷用紙の裏面とを交互に印刷することで、生産性を高めることが行なわれている（例えば、特開平２００１−２８２０５０号公報段落「００７０」〜「００７２」等）。例えば、Ｎ＝３のとき、すなわち、３枚の印刷用紙を循環させる場合は、図４（ａ）に示すように、１枚目の表面を印刷してから、１枚分の印刷時間を空けて２枚目の表面を印刷し、つぎに、循環搬送されてきた１枚目の裏面印刷を行なう。そして、３枚目の表面を印刷して、次いで、循環搬送されてきた２枚目の裏面印刷を行なう。その後は、同様にして新たに給紙された印刷用紙の表面と循環搬送された印刷用紙の裏面とを交互に印刷していく。ただし、印刷の終わりにおいて新たな印刷用紙の給紙が完了すると、循環搬送された印刷用紙の裏面印刷が１枚分の印刷時間を空けて２回続けて行なわれて印刷が終了する。なお、本図では、Ｋ枚目の表面印刷を白地に黒文字のＫで表し、Ｋ枚目の裏面印刷を黒地に白文字のＫで表している。

また、Ｎ＝５のとき、すなわち、５枚の印刷用紙を循環させる場合は、図４（ｂ）に示すように、１枚目の表面を印刷してから、１枚分の印刷時間を空けて２枚目の表面を印刷し、さらに１枚分の印刷時間を空けて３枚目の表面を印刷し、つぎに、循環搬送されてきた１枚目の裏面印刷を行なう。そして、４枚目の表面を印刷して、次いで、循環搬送されてきた２枚目の裏面印刷を行なう。その後は、同様にして新たに給紙された印刷用紙の表面と循環搬送された印刷用紙の裏面とを交互に印刷していく。ただし、印刷の終わりにおいて新たな印刷用紙の給紙が完了すると、循環搬送された印刷用紙の裏面印刷が１枚分の印刷時間を空けて３回続けて行なわれて印刷が終了する。

ところで、図４（ｃ）に示すように、印刷装置１０は、片面印刷において所定時間ｕＴの間に、例えば、Ｍ枚の片面印刷を行なうことができたとする。この場合、１枚目の印刷開始から２枚目の印刷開始までの時間がｄｔであるとする。片面印刷の際は、印刷用紙を次々に給紙することができるため、容易に印刷装置１０の印字機構の最大の生産性で印刷を実行することができる。すなわち、要求される印字品質等を保てる範囲で、印字機構が印刷可能な印刷速度と用紙間隔とで印刷用紙を搬送すればよい。ここで、図４（ｄ）に示すように、片面印刷時の用紙間隔の距離をＬｇとする。印刷用紙の搬送方向の長さはＬｙであるから、用紙間隔を含めた印刷用紙１枚あたりの距離はＬｙ＋Ｌｇとなる。

さて、図４（ｃ）に示したように、印刷装置１０は、片面印刷時には１枚あたり印刷時間ｄｔの生産性を有している。これと同等の生産性、すなわち、片面当り印刷時間ｄｔで両面印刷を行なうことができれば、印刷装置１０の最大の生産性で両面印刷を行なうことになる。ただし、両面印刷の開始時と終了時には表面印刷が連続する期間と、裏面印刷が連続する期間が生じ、それぞれ印刷用紙１枚分の印刷時間ｄｔが空くため、印刷装置１０の最大の生産性の実現は、実質的には表面印刷と裏面印刷とが交互に行なわれる期間が対象となる。

この生産性を実現するためには、Ｎ＝３のときは、図４（ａ）に示すように、例えば、ｔ１で表面の印刷を開始した１枚目の印刷用紙は、循環してｔ４で裏面の印刷を開始することになるので、３×ｄｔの間に印刷用紙を循環させればよい。また、Ｎ＝５のときは、図４（ｂ）に示すようにｔ１で表面の印刷を開始した１枚目の印刷用紙は、循環して、ｔ６で裏面の印刷を開始することになるので、５×ｄｔの間に印刷用紙を循環させればよい。すなわち、循環枚数がＮのとき、Ｎ×ｄｔの間に印刷用紙を循環させればよい。

ｄｔは印刷用紙の幅Ｌｙと用紙間隔との和を用紙搬送速度で割ったものであり、印刷時の用紙搬送速度は、両面印刷、片面印刷にかかわらずＶｇで等しいため、片面印刷時と同等の片面当りの生産性で両面印刷を行なうためには、両面印刷の際の用紙間隔を、片面印刷時における用紙間隔Ｌｇと等しくする必要がある。以上から、片面印刷時と同等の片面当りの生産性で両面印刷を行なうためには、Ｎ×（Ｌｙ＋Ｌｇ）／Ｖｇの時間で印刷用紙が循環できるように搬送速度Ｖｒを定めればよいことになる。

次に、本実施形態における用紙反転機構１４１について説明する。図５は、用紙反転機構１４１を中心とした用紙搬送機構群１４０の詳細を模式的に示した図である。本図に示すように、用紙反転機構１４１は、スイッチバックローラ３１２と、スイッチバックローラ３１２の駆動源となるスイッチバックモータ３２２とを備えている。スイッチバックローラ３１２の上流側には上面搬送出口ローラ３１１が配置され、その上流側には、印刷用紙の有無を検出する上面搬送出口センサ１５１が配置されている。また、スイッチバックローラ３１２の正転方向側にはスイッチバックセンサ１５２が配置されている。

スイッチバックローラ３１２の下流側には、反転された印刷用紙を再度レジストローラ３１４に導くための再給紙ローラ３１３が配置されている。再給紙ローラ３１３は、再給紙モータ３２３により駆動される。また、再給紙ローラ３１３の下流側には再給紙センサ１５３が配置されている。レジストローラ３１４は、レジストモータ３２４により駆動され、レジストローラ３１４の下流側にはレジストセンサ１５４が配置されている。各センサは、用紙検出装置群１４２を構成し、用紙の通過を検出するとオン信号を出力する。

スイッチバックモータ３２２および再給紙モータ３２３は、例えば、ステッピングモータを用いて構成することができ、印加するパルス数を調整することで、印刷用紙の搬送距離を制御することができる。本実施形態では、コストアップを抑えるため小型のステッピングモータを用いるものとする。小型のステッピングモータは、回転開始時、回転終了時において、所定の加速度で加速、減速を行なうようにいわゆる台形駆動される。ただし、ＤＣモータ等を用いるようにしてもよい。この場合は、例えば、エンコーダを設けて、印刷用紙の搬送距離を検出できるようにする。

本実施形態において、スイッチバックモータ３２２とスイッチバックローラ３１２との駆動伝達機構には、スイッチバッククラッチ３３２が設けられており、スイッチバックモータ３２２からスイッチバックローラ３１２への駆動力の伝達のオンオフを切り替えることができるようになっている。スイッチバッククラッチ３３２は、例えば、電磁クラッチを用いることができ、搬送制御部１１２がスイッチバッククラッチ３３２のオンオフを制御する。本実施形態では、スイッチバックローラ３１２が逆転方向への印刷用紙の搬送が終了していない状態であってもスイッチバッククラッチ３３２をオフにすることで、用紙搬送に影響を与えることなくスイッチバックモータ３２２の正転方向への回転を開始することができる。このため、正転方向への加速に必要な時間を前倒しにすることが可能となる。

そして、スイッチバックモータ３２２が搬送速度Ｖｒに達した状態でスイッチバッククラッチ３３２をオンにすることにより、上面搬送出口ローラ３１１から搬送されてくる印刷用紙をスムーズに引き継ぐことができるようになる。これにより、スイッチバックローラ３１２が逆転方向への印刷用紙の搬送が終了した後に、スイッチバックモータ３２２の正転方向への回転を開始しなければならない従来のクラッチを有さない用紙反転機構に比べて、循環搬送路における印刷用紙の搬送間隔を短くすることができる。

図６は、本実施形態で参照される距離を説明する図である。図６（ａ）に示すように、搬送経路に沿って上面搬送出口センサ１５１からスイッチバックローラ３１２までの距離をＬｓｂとし、スイッチバックローラ３１２とレジストローラ３１４との距離をＬｓｂｒとする。距離Ｌｓｂおよび距離Ｌｓｂｒは、印刷装置１０の設計上定められる固定値である。また、スイッチバックローラ３１２は印刷用紙を反転する際に印刷用紙を一時停止させるが、この際に、図６（ｂ）に示すように、印刷用紙Ｐがスイッチバックローラ３１２から外れないように、かつ、反転時に再給紙ローラ３１３側に搬送されるように所定距離を残して停止させる。この距離をＬｂとする。

次に、図７のタイミングチャートを参照して、本実施形態におけるスイッチバッククラッチ３３２およびスイッチバックモータ３２４の制御例および効果について説明する。図７は、上面搬送出口センサ１５１、スイッチバックセンサ１５２、再給紙センサ１５３の出力結果に対するスイッチバッククラッチ３３２、スイッチバックモータ３２２、再給紙モータ３２３、レジストモータ３２４の制御タイミングを示す図である。図７（ａ）は、スイッチバッククラッチ３３２を備えた本実施形態の用紙搬送機構群におけるタイミングチャートであり、図７（ｂ）は、スイッチバッククラッチを備えない従来の用紙搬送機構群におけるタイミングチャートである。なお、本実施形態では、印刷用紙の搬送方向の長さＬｙがスイッチバックローラ３１２とレジストローラ３１４との距離Ｌｓｂｒよりの長い場合を想定している。すなわち、スイッチバックローラ３１２で反転された印刷用紙は、レジストローラ３１４に達した後、さらに搬送されるまで、スイッチバックローラ３１２から抜けないことになる。

本実施形態において、スイッチバックローラ３１２は、正転動作時には、上面搬送出口ローラ３１１から印刷用紙をスムーズに受け継ぐために、印刷用紙がスイッチバックローラ３１２到達する時点において上面搬送出口ローラ３１１の搬送速度Ｖｇと同じ速度で回転している必要がある。この場合、停止状態から搬送速度Ｖｇに達するまでの加速時間を考慮しなければならない。

このため、印刷が開始され、時刻ｔ１において、上面搬送出口センサ１５１が搬送されてきた最初の印刷用紙の先端部分を検出してオン信号を出力すると、搬送制御部１１２は、時間Ｔ１後の時刻ｔ２にスイッチバッククラッチ３３２をオンにして、さらに時間Ｔ２後の時刻ｔ３にスイッチバックモータ３２２の正転動作を開始する。モータ起動時および停止時の加速度はαとし、所定の値が定められているものとする。

なお、Ｔ１は、［数１］に従って算出し、Ｔ２は所定の時間が定められているものとする。つまり、スイッチバッククラッチ３３２は、スイッチバックモータ３２２の正転動作を開始すべき時刻より、所定時間Ｔ２だけ早くオンにする。ただし、１枚目の印刷用紙に関して、このタイミングは厳密に定める必要はない。

ここで、右辺第１項は、印刷用紙が、上面搬送出口センサ１５１からスイッチバックローラ３１２まで搬送される時間であり、右辺第２項はスイッチバックローラ３１２が停止状態から回転速度Ｖｒに達するまでに必要な時間であり、右辺第３項は、スイッチバックモータ３２２の正転動作を開始するまでの時間であり、右辺第４項は所定のマージンである。すなわち、搬送速度Ｖｒが速いほど、スイッチバックローラ３１２の起動開始を早めなければならないため、Ｔ１は小さな値となる。

その後、時刻ｔ２から時間Ｔ２経過後の時刻ｔ３にスイッチバックローラ３１２の正転動作を起動する。その後、Ｖｒ／α（Ｔ２）時間経過後の時刻ｔ４にスイッチバックモータ３２２の速度はＶｒとなり、その速度を保つようにする。これにより、スイッチバックローラ３１２に搬送速度Ｖｒで印刷用紙が搬送されてきた時点でスイッチバックローラ３１２は回転速度Ｖｒに達しているため、スムーズに印刷用紙の搬送を引き継ぐことができる。

次に、上面搬送出口センサ１５１がオフになるのを待ち、時刻ｔ５で、上面搬送出口センサ１５１が搬送されてきた印刷用紙の後端部分を検出してオフ信号を出力すると、搬送制御部１１２は、スイッチバックモータ３２２の減速開始搬送長Ｌ１を算出する。Ｌ１は、［数２］に従って算出するものとする。

ここで、右辺第１項は、上面搬送出口センサ１５１からスイッチバックローラ３１２間の距離であり、右辺第２項は、スイッチバックローラ３１２における印刷用紙の後端残し長さであり、右辺第３項は減速時の搬送距離である。

時刻ｔ５で、上面搬送出口センサ１５１がオフになってから、印刷用紙を距離Ｌ１分搬送した時刻ｔ６に、速度Ｖｒで正転動作しているスイッチバックモータ３２２の減速を開始する。この際の加速度はαである。なお、再給紙モータ３２３は、ほぼこのタイミングで回転を開始し、速度がＶｒに達すると、その速度を保つようにする。

スイッチバックモータ３２２の減速を開始してから、Ｖｒ／α時間経過後の時刻ｔ７にスイッチバックモータ３２２が停止する。これにより、印刷用紙は、スイッチバックローラ３１２から後端をＬｂ残して停止する。

そして、反転動作開始のためにあらかじめ定められたウェイト時間（Ｔｗ）分、スイッチバックモータ３２２を停止させ、ウェイト時間（Ｔｗ）経過後の時刻ｔ８に、スイッチバックモータ３２２の逆転動作を起動させる。この際の加速度もαとする。これにより、印刷用紙はスイッチバックを行ない、搬送速度Ｖｒに達すると等速度で再給紙ローラ３１３方向に搬送される。

その後、印刷用紙を再給紙ローラ３１３に引き渡した後の時刻ｔ９に、スイッチバッククラッチ３３２をオフにする。以降は、スイッチバッククラッチ３３２をオンにするまで、スイッチバックモータ３２２の動作は、スイッチバックローラ３１２に影響を与えなくなる。このため、スイッチバックローラ３１２が印刷用紙をレジストローラ３１４方向への搬送を終了していない状態でも、スイッチバックモータ３２２の正転動作の回転を開始することができる。

時刻ｔ１１で、スイッチバックセンサ１５２がオフになり、Ｔα時間経過後のｔ１２に１枚目の印刷用紙がスイッチバックローラ３１２から抜けると、すぐに２枚目の印刷用紙が速度Ｖｒで搬送されてくる。このため、スイッチバックモータ３２２は、なるべく早く正転動作を開始し、搬送速度Ｖｒに達している必要がある。ここで、Ｔαは、スイッチバックセンサ１５２からスイッチバックローラ３１２までの距離と搬送速度Ｖｒとで定まる時間である。

本実施形態では、スイッチバッククラッチ３３２をオフにしていることで、１枚目の印刷用紙がスイッチバックローラ３１２から抜ける前の時刻ｔ１０で、スイッチバックモータ３２２の正転動作を開始することができる。

そして、時刻ｔ１１で、スイッチバックセンサ１５２がオフになりＴα時間経過後のｔ１２に１枚目の印刷用紙がスイッチバックローラ３１２から抜けるのを確認してスイッチバッククラッチ３３２をオンにする。このとき、すでにスイッチバックモータ３２２は、時刻ｔ１０において正転動作を開始している。このため、時刻ｔ１２には、スイッチバックローラ３１２は搬送速度Ｖｒで回転することができる。したがって、上面搬送出口ローラ３１１から印刷用紙をスムーズに受け継ぐために必要な準備時間を前倒しすることができる。

一方、スイッチバッククラッチを備えていない従来の用紙反転機構では、図７（ｂ）に示すように、時刻ｔ１２で、１枚目の印刷用紙がスイッチバックローラ３１２から抜けてからスイッチバックモータ３２２の正転動作を開始する必要がある。これは、スイッチバックローラ３１２とレジストローラ３１４とで印刷用紙を反対方向に引っ張るのを避けるためのである。このため、スイッチバックローラ３１２が搬送速度Ｖｒに達する時間が本実施形態における用紙反転機構より遅くなることになる。

以上説明したように、本実施形態によれば、スイッチバックモータ３２２とスイッチバックローラ３１２との間の駆動力伝達機構に電磁クラッチを設けたため、印刷装置の生産性を高めることができる。すなわち、印刷装置の生産性を高める用紙反転機構が提供される。

１０…印刷装置
１１０…メイン制御部
１１１…印刷制御部
１１２…搬送制御部
１２０…インタフェース部
１３０…印刷機構
１４０…用紙搬送機構群
１４１…用紙反転機構
１４２…用紙検出装置群
１５１…上面搬送出口センサ
１５２…スイッチバックセンサ
１５３…再給紙センサ
１５４…レジストセンサ
２１０…印字ヘッド
２２０…搬送ベルト
２３０…給紙トレイ
２４０…排紙トレイ
３１１…上面搬送出口ローラ
３１２…スイッチバックローラ
３１３…再給紙ローラ
３１４…レジストローラ
３１５…上面搬送ローラ
３２２…スイッチバックモータ
３２３…再給紙モータ
３２４…レジストモータ
３３２…スイッチバッククラッチ

Claims (2)

1. 印刷用紙を反転させるためのスイッチバック反転経路を備えた画像形成装置における用紙反転機構であって、
   前記スイッチバック反転経路において印刷用紙を搬送する搬送ローラと、
   正転方向および逆転方向に回転するモータと、
   前記モータの回転による駆動力を前記搬送ローラに伝達する駆動力伝達機構と、
   前記スイッチバック反転経路内の前記搬送ローラの正転方向側に設けられ、前記搬送ローラにより前記スイッチバック反転経路内に搬送された印刷用紙を検出するスイッチバックセンサと、
   前記モータの回転を制御する制御手段と、を備え、
   前記駆動力伝達機構は、前記駆動力の伝達の接続／遮断が可能なクラッチ手段を備えており、
   前記制御手段は、
   前記モータを逆転方向に回転させ、印刷用紙を前記搬送ローラからこの搬送ローラ下流に設置された下流側搬送ローラへ引き渡した後に前記クラッチ手段を遮断させ、
   前記スイッチバックセンサが非検出となってから、前記スイッチバックセンサから搬送ローラまでの距離と搬送条件に基づいた所定の搬送速度とで定まる時間経過後に、前記クラッチ手段を再接続させ、
   前記クラッチ手段の遮断から再接続までの間に、前記搬送ローラの正転方向への回転速度が前記所定の搬送速度と同じ速度になるように前記モータを制御する
   ことを特徴とすることを特徴とする用紙反転機構。
2. 請求項１項に記載の用紙反転機構を備えた画像形成装置。