JP7349883B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像形成装置に関する。
フルカラー画像を形成する画像形成装置は、それぞれ色の異なるトナー画像を感光ドラムから中間転写ベルト(ITB)に転写し、さらにトナー画像をITBからシートに転写する。このような画像形成装置は、生産性を向上させるために、シートの給送を開始する前に、感光ドラムへのトナー画像の形成を開始する。ところで、トナー画像の形成を開始した後で、シートのジャムが発生することがある。特許文献1によれば、トナー画像を無効画像として取り扱いつつ、シートの給送をリトライすることが提案されている。
特開2008-52257号公報
先行技術で、シートの両面に画像を形成するジョブを処理すると、シートが無駄になるケースがあった。生産性向上のために第一面のトナー画像と第二面のトナー画像を先行してITBに形成しているときに、シートのジャムが発生すると、ITBに保持されている第一面用のトナー画像をクリーニングできない。そのため、第一面用のトナー画像が二次転写部に転写されてしまい、二次転写部が汚れる。汚れた二次転写部を第二面用のトナー画像とシートとが通過すると、シートの第二面側にはトナー画像が形成されるが、その裏面である第一面が二次転写部によって汚されてしまう(いわゆる裏汚れ)。裏汚れしたシートは成果物としては不合格である。一方で、シートが汚される前に、当該シートの搬送を停止して、ユーザーにシートを除去させることが考えられる。しかし、これはユーザビリティにかけるであろう。短時間で二次転写部を清掃する機構があれば、裏汚れを防止できるが、このような機構は高価である。感光ドラムへのトナー画像の形成に対してシートの給送を先行させると、生産性が低下する。そこで、本発明は、両面画像形成における生産性を維持可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明は、たとえば、
シートの第一面と第二面との両面に画像を形成する画像形成装置であって、
トナー画像を像担持体に形成する画像形成手段と、
シートを給送する給送手段と、
前記給送手段により給送されたシートを搬送する搬送手段と、
前記シートを搬送する第一搬送路においてシートを検知する検知手段と、
前記像担持体に形成されたトナー画像を前記シートに転写する転写手段と、
記像担持体により搬送されてきたトナー画像が前記給送手段により給送されるシートの所定位置に転写されるように前記画像形成手段、前記給送手段及び前記搬送手段を制御する制御手段と、
前記転写手段によりシートに転写されたトナー画像を当該シートに定着させる定着手段と、
第一面にトナー画像が定着したシートの第二面にトナー画像を転写するために、当該シートを前記転写手段に向けて再び給送する第2給送手段と、を有し、
前記制御手段は、
i番目のシートの第一面に転写されるべきトナー画像の形成を前記画像形成手段に開始させるための第一開始信号を出力した後で、前記給送手段に前記i番目のシートの給送を開始させ、
前記第一開始信号を出力した後の所定タイミングまでに前記i番目のシートが前記検知手段により検知されたか否かを判定し、
前記所定タイミングまでに前記i番目のシートが前記検知手段により検知され場合、前記第2給送手段において待機しているi-1番目のシートの第二面に転写されるトナー画像の形成を前記画像形成手段に開始させるための第二開始信号を出力し、
前記所定タイミングまでに前記i番目のシートが前記検知手段により検知されていない場合、前記i番目のシートが前記検知手段により検知されるまで待ってから、前記第二開始信号を前記画像形成手段に出力する、ことを特徴とする画像形成装置を提供する。
本発明によれば、両面画像形成における生産性を維持可能な画像形成装置を提供することが可能となる。
画像形成装置を説明する図 制御システムを説明する図 作像間隔を説明する図 シートの搬送位置を説明する図 シートの搬送位置を説明する図 シートの搬送位置を説明する図 シートの搬送位置を説明する図 シートの搬送位置を説明する図 制御タイミングを説明する図 制御タイミングを説明する図 制御タイミングを説明する図 制御タイミングを説明する図 制御タイミングを説明する図 作像制御を説明するフローチャート CPUの機能を説明する図
以下、添付図面を参照して実施形態が詳しく説明される。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一または同様の構成に同一の参照番号が付され、重複した説明は省略される。
<画像形成装置>
図1が示すように画像形成装置100はシートPの両面に画像を形成できる。図2は画像形成装置100の制御システムを示している。制御部200は、CPU201、ROM202、およびRAM203を有している。CPU201はROM202に記憶されている制御プログラムにしたがって画像形成とシートPの搬送とを制御する。CPU201は、搬送路における各シートの位置や画像の位置などをRAM203に保存して管理している。CPU201にはI/O210を介してシートセンサ2a、2b、フラッパ4a、およびモータM1~M7が接続されている。CPU201にはその他のシートセンサやモータも接続されているが、本発明との関連性が小さいことから、これらは図示されていない。
UI230からプリント指示がCPU201に入力されると、CPU201は、画像形成部250の制御を開始する。CPU201は画像形成部250を介してプロセスユニット120の帯電電圧および現像電圧の生成、二次転写部140の転写電圧および清掃電圧の生成を制御する。さらに、画像形成部250は、転写ベルト130の回転と露光器110の駆動も制御する。画像形成部250は定着器170の温度を目標温度に制御する。
給送カセット20から給送を行う場合、CPU201はI/O210を介してモータM1を駆動し、モータM1によりローラ1a、1bを回転させる。これにより、給送カセット20に収容されているシートPが1枚ずつ搬送路3aに給送される。搬送路3aは、給送カセット20からフラッパ4aまでに存在するメインの搬送路である。CPU201はシートセンサ2aを用いてシートPの給送が成功したかどうかを監視する。ローラ1aはピックアップローラと呼ばれることがある。ローラ1bは分離ローラと呼ばれることがある。給送が成功すると、CPU201は、モータM2、M3を駆動し、ローラ1c、ローラ1d、ローラ1eを回転させる。ローラ1c、ローラ1d、ローラ1eはシートPを上流から下流へ搬送する搬送ローラである。
CPU201は、シートセンサ2bにシートPの先端が到達したタイミングに応じて、モータM4を介してローラ1fの回転を制御してもよい。これにより、転写ベルト130により搬送されるトナー画像が二次転写部140に到着するタイミングと、シートPが二次転写部140に到着するタイミングとが一致する。ローラ1fはレジストレーションローラと呼ばれることがある。なお、シートセンサ2bにシートPの先端が到着したタイミングが規定タイミングよりも早かった場合、CPU201は、シートPをローラ1fに突き当てて停止させる。このときのシートPの先端の位置はSP3と表記される。CPU201は、トナー画像が二次転写部140に到着するタイミングと、シートPが二次転写部140に到着するタイミングとが一致するような時間だけシートPを停止した後で、モータM4を起動して、ローラ1fにシートPを搬送させる。
一方、CPU201は、二次転写部140にシートPが到着するタイミングに間に合うように、露光器110およびプロセスユニット120に画像形成を開始させる。よく知られているように、プロセスユニット120は、感光ドラム、現像器、帯電ローラ、ドラムクリーナーなどを有している。画像形成部250は、感光ドラムの表面を一様に帯電させ、露光器110からレーザー光を感光ドラムに照射させる。これにより、感光ドラム上に静電潜像が形成される。画像形成部250は、現像器により静電潜像を現像し、トナー画像を形成する。一次転写部121はトナー画像を感光ドラムから転写ベルト130に転写する。画像形成部250は転写ベルト130を回転させ、トナー画像を二次転写部140へ搬送させる。ベルトクリーナー131は、二次転写部140でシートPに転写されずに転写ベルト130に残ってしまったトナーをクリーニングして回収する。なお、画像形成部250は、二次転写部140に清掃電圧を印可することで、二次転写部140に付着したトナーを転写ベルト130に再転写させ、ベルトクリーナー131に回収させる。清掃電圧の極性は、トナー画像をシートPに転写させるための転写電圧の極性と反対である。
転写ベルト130と二次転写部140とがシートPを挟持しながら搬送することで、シートPが定着器170へ搬送される。定着器170は、シートPとトナー画像に対して熱と圧力を加えることで、トナー画像をシートPに定着させる。
搬送路3aは搬送路3cと搬送路3bとに分岐している。CPU201はフラッパ4aを制御することで、シートPを搬送路3cまたは搬送路3bへ誘導する。両面印刷ジョブでは、第一面に画像が形成されたシートPが搬送路3cに誘導される。一方で、両面印刷ジョブで第二面に画像が形成されたシートPと、片面印刷ジョブで第一面に画像が形成されたシートPは搬送路3bに誘導される。CPU201はモータM5を駆動してローラ1hを回転させ、排出口196から排紙トレイ197に排出する。
搬送路3b、3d、3eは両面印刷されるシートPが搬送されることから、両面搬送路と呼ばれることもある。搬送路3bは、搬送路3dと搬送路3eに分岐している。モータM6によりローラ1i、1jはシートPを搬送路3bから搬送路3dに引き込んだ後、正転から逆転に切り替わる。なお、シートPは搬送路3dにおいて一時的に待機してもよい。シートPはフラッパ4bによって、搬送路3eに誘導される。フラッパ4bはいわゆるメカニカルフラッパである。搬送路3eではローラ1k、1l、1mによりシートPが搬送され、ローラ1nによりシートPの再給送タイミングが調整される。ローラ1k~1nはモータM7により駆動される。ローラ1nの位置は再給送位置SP2と呼ばれてもよい。ローラ1nにより搬送されたシートPは、再び、搬送路3aに給送される。その後、シートPは、ローラ1d、1e、1fにより搬送されて二次転写部140に送り込まれ、第二面に画像が形成される。
●両面印刷ジョブにおけるトナー画像の形成順序(転写順序)
n枚のシートPの両面に画像を形成し、先に形成された画像の面がフェイスダウンで排紙トレイ197に排出される場合のトナー画像の形成順序は、次の通りである。かっこ内の数字はトナー画像の形成順番(ページ番号)を示している。
(1)1枚目のシートP1の第一面に転写されるトナー画像I1f、
(2)2枚目のシートP2の第一面に転写されるトナー画像I2f、
(3)1枚目のシートP1の第二面に転写されるトナー画像I1b、
(4)3枚目のシートP3の第一面に転写されるトナー画像I3f、
(5)2枚目のシートP2の第二面に転写されるトナー画像I2b、
****
省略
****
(2n-2)n枚目のシートPnの第一面に転写されるトナー画像Inf、
(2n-1)n-1枚目のシートPn-1の第二面に転写されるトナー画像In-1b、
(2n)n枚目のシートPnの第二面に転写されるトナー画像Inb。
シートPとトナー画像Iに付与された数字はシートの番号を示す。トナー画像Iに付与されたfは表面(第一面)を示す。トナー画像Iに付与されたbは裏面(第二面)を示す。ここで、最初のトナー画像と最後のトナー画像を除くと、表面のトナー画像と裏面のトナー画像とが交互に形成される。高い生産性を達成するために、このような交互印刷が有効である。また、転写ベルト130上において先行するトナー画像の後端から後続のトナー画像の先端までの距離は作像間隔と呼ばれることがある。二次転写部140において先行するシートの後端から後続のシートの先端までの距離(搬送間隔)は紙間と呼ばれることがある。一般に、作像間隔と紙間をそれぞれ一定に維持することで高い生産性が達成される。
●給送遅延がないケース0
図3(A)は作像間隔が一定時間T0である理想的なケース0を示している。CPU201はプロセスユニット120が作像可能となると、TOP信号を画像形成部250に出力する。これにより、画像形成部250は、画像信号を露光器110に出力し、トナー画像の形成が開始される。TOP信号はトナー画像の形成を開始するための信号である。ただし、2番目以降のトナー画像についてのTOP信号の出力タイミングは、シートPの給送遅延が発生しているかどうかに応じてCPU201により調整されることがある。
図4はケース0におけるトナー画像の位置とシートPの位置を示している。ここでは、第一面に画像が形成されたシートP1は搬送路3eに存在する。二次転写部140ではシートP2の第一面にトナー画像I2fが転写されている。転写ベルト130上ではトナー画像I2fに続いてトナー画像I1bが搬送されている。また、プロセスユニット120では、トナー画像I3bの形成が開始されている。また、給送カセット20ではシートP3の給送が開始されている。
図5は、図4に示されたケースの時刻よりも後の時刻におけるトナー画像の位置とシートPの位置を示している。二次転写部140ではシートP1の第二面にトナー画像I1bが転写されようとしている。第一面にトナー画像が形成されたシートP2は搬送路3b、3dを搬送されている。シートP3は給送が成功している。
●給送遅延があるケースI
図3(B)はシートP3の給送遅延が発生したことで、トナー画像I1bのTOP信号を遅延させたケースIを示している。図6はケースIにおけるトナー画像の位置とシートPの位置を示している。シートP1の第二面に対してトナー画像I1bが転写されようとしている。転写ベルト130上にはトナー画像I3bが存在する。トナー画像I2bはまだ形成されていない。このように、シートP3について発生した給送遅延の長さが比較的に短い場合、CPU201はトナー画像I2bの形成を遅延させてもよい。図3(B)が示すように、先行するトナー画像I3fと後続のトナー画像I2bの作像間隔はT1となる(T1>T0)。
その後、図7が示すように、第二面の画像形成が完了したシートP1は排出口196に向けて搬送される。CPU201はモータM1の駆動を開始してから所定時間Td2が経過する前に、シートP3の先端がシートセンサ2aにより検知される。これにより、CPU201は、シートP3の給送が成功したと判定する。所定時間Td2以内にシートP3の給送が成功した場合、ローラ1fにおけるシートP3の停止時間を削減することで、トナー画像I3fの到着タイミングとシートP3の到着タイミングとが一致する。CPU201は、シートセンサ2aがONしたタイミングで、プロセスユニット120にトナー画像I2bの作像を開始させる。つまり、CPU201は、シートP3が、シートセンサ2aにより検知されるまで待ってから、トナー画像I2bの作像を開始する。そのため、トナー画像I3fとトナー画像I2bとの間の作像間隔が初期値T0よりも長いT1となる。これに伴い、CPU201は、シートP2を待機位置SP2で待機させてから、再給送する。
●給送遅延があるケースII
シートP3の給送が所定時間Td2以内に成功しない場合、もはやトナー画像I3fをシートP3に転写することはできない。そこで、CPU201は、トナー画像I3fとトナー画像I2bとの作像間隔がT2を超える場合(図3(C))、プロセスユニット120によるトナー画像I2bの作像を開始する。図8が示すように、トナー画像I2bの作像と並行して、CPU201は、二次転写部140に付着しているトナー画像I3fを清掃する。具体的には、CPU201は、二次転写部140に清掃電圧を印可することで、トナー画像I3fを転写ベルト130に付着(再転写)させる。転写ベルト130により、トナー画像I3fはベルトクリーナー131に搬送され、ベルトクリーナー131がトナー画像I3fを回収する。CPU201は、次のページであるトナー画像I2bが二次転写部140に到着したときには清掃電圧から転写電圧への切り替えが完了しているようなタイミングで、CPU201は、清掃電圧を転写電圧に切り替える。この切り替えに要する時間を切り替え時間と呼ぶ場合、トナー画像I2bが二次転写部140に到着するタイミングから切り替え時間だけ前のタイミングに、CPU201は切り替えを実行する。
このように、CPU201は、時間T2が経過するタイミングを狙って、トナー画像I2bの作像を開始することで、比較的に短時間で、作像を再開できる。また、CPU201は、シートP2の到着タイミングとトナー画像I2bの到着タイミングとが一致するように、ローラ1nによるシートP2の再給送を実行する。
トナー画像I3fが転写されずに廃棄されてしまったため、CPU201は、図3(D)が示すように、トナー画像I2bの後にトナー画像I3fを再度作像する。これは作像リトライと呼ばれる。なお、トナー画像I3fはすでに清掃されているため、再度形成されたトナー画像I3fは、データ処理上、トナー画像I4fと呼ばれてもよい。
<シート線図を用いた説明>
●遅延がない理想的なケース
図9はケース0(図4、図5)におけるシートの位置、給送タイミング、およびTOP信号との関係を説明する図である。時刻t10でCPU201はトナー画像I3fの形成を開始するためにTOP信号を出力する。時刻t11でCPU201はM1on信号を出力することでモータM1を起動し、モータM1によるシートP3の給送を開始する。時刻t10と時刻t11との間隔は、通常は、一定である。時刻t12でCPU201はシートセンサ2aがONしたことを検知する。シートP3の先端が位置SP1に到着すると、CPU201は、シートP3の搬送を時間Td1の間だけ停止する。位置SP1は、ローラ1cとローラ1dとの間にある。Td1は、時刻t11で給送を開始されたシートP3が位置SP1に到達するまでに要した時間(到達時間)のばらつきを補正するための時間である。到達時間が長ければTd1は短く調整され、到達時間が短ければTd1は長く調整される。このように、Td1を用いて給送ばらつきを補正することで、位置SP3へのシートPの到達タイミングが一定に制御される。
Td1を確保できないほど、シートP3が遅延した場合、二次転写部140に対して、シートP3がトナー画像I3fよりも遅れて到着してしまう。図5では、トナー画像I1bは、二次転写部140に迫っている。転写ベルト130において、トナー画像I1bよりも上流側には、トナー画像I3fが既に転写されている。さらに上流側では、転写ベルト130へのトナー画像I2bの転写が開始されている。
図9が示すように、時刻t12でシートセンサ2aがシートP3を検知した後の時刻t13でCPU201は、トナー画像I2bのためのTOP信号を出力している。先行するTOP信号と後続のTOP信号との間隔はTcomである。たとえば、画像形成装置100の生産性が80ppm(ppm=1分間あたりの出力枚数)である場合、Tcomは750msである。ただし、生産性は、シートのサイズやシートの種類(坪量など)に依存してあらかじめ定義されるものである。TOP信号を出力した時刻t10、t13からそれぞれ時間Timgが経過した時刻t15、t16に、CPU201は、M4on信号を生成する。これにより、モータM4が起動してローラ1fが回転し、位置SP3に停止していたシートP3,P2の搬送が再開される。時間Timgは、TOP信号をトリガーとして形成されたトナー画像が二次転写部140に到達する時間と、シートPがM4on信号に基づき動き出して二次転写部140に到達する時間との差分に基づき予め決定された時間である。
シートP2の再給送タイミングは、時刻t10から規定時間Tfeedが経過した時刻t14である。つまり、時刻t14で、位置SP2で待機していたシートP2が再給送される。再給送は、ローラ1k~1nとローラ1d、1eにより実現される。M7on信号によりモータM7が駆動され、ローラ1k~1nが回転する。M3on信号によりモータM3が駆動され、ローラ1d、1eが回転する。再給送におけるM3on信号の出力タイミングはM7on信号の出力タイミングと同じであってよい。再給送されたシートP2はローラ1fへと搬送され、位置SP3に停止する。
●比較例
図10はシートP3の給送がTd1だけ遅延したケース(比較例)を示している。この比較例は、シートセンサ2aがシートP3を検知することを待たずに、時刻t13でCPU201がTOP信号を出力してしまうケースである。
図10を図9と比較するとわかるように、時刻t11でモータM1を起動したものの、シートセンサ2aにシートP3が到着したタイミングは時刻t12よりも時間Td1だけ遅れた時刻t12'であった。そのため、CPU201は、シートP3を位置SP1で停止する時間Td1をゼロに調整する。したがって、シートP3は位置SP1で停止することなく、搬送される。
なお、シートP3の遅延時間がTd1を超えると、トナー画像I3fに対してシートP3が遅れて二次転写部140に到着してしまうため、CPU201は、シートP3についてジャムが発生したと判定しなければならない。このように、シートセンサ2aがシートP3を検知することを待たずに、時刻t13でCPU201がTOP信号を出力してしまうと、シートP2が汚れてしまう。
●実施例
比較例で説明したように、シートセンサ2aがシートP3を検知する前に、CPU201がTOP信号を出力してしまうと、シートP2が汚れてしまう。これを解決するために、本実施例では、シートセンサ2aがシートP3を検知するまで待ってから、CPU201がTOP信号を出力する。これによりシートP2が汚れにくくなる。
図11ではシートP3が遅延したため位置SP1では停止せずに搬送されている(Td1=0)。このケースでは、時刻t11からシートセンサ2aがONする時刻t12'までに要した時間はTd2であったと仮定されている。図10においてトナー画像I2bのためのTOP信号が出力された時刻t13に対して、図11においてトナー画像I2bのためのTOP信号が出力された時刻t13'は、時間αだけ遅延している。なお、時刻t13'は、シートセンサ2aがONした時刻t12'と一致している。つまり、シートP3のためのTOP信号が出力された時刻t10から時間Tcomが経過しても、シートP3についてシートセンサ2aがONしていなければ、CPU201は、トナー画像I2bのためのTOP信号の出力を遅延させる。図9で説明されたように、時刻t10から時間Tcomが経過したときに、シートセンサ2aがすでにONしている場合、CPU201は、TOP信号を生成する。つまり、本実施例では、給送遅延が起きない場合には、生産性には影響がないといえる。位置SP1を通過した後のシートの搬送と作像は、図10で説明された通りである。
図12が示すケースは図11が示すケースよりもさらにシートP3の給送が遅延したケースである。このケースでは、時刻t11から時間Td2が経過した時刻t17においてもシートセンサ2aがシートP3を検知できていない。そこで、CPU201は、モータM1を停止させる。さらに、CPU201は、時刻t11から時間Td2+Td3が経過した時刻t13"に、トナー画像I2bのためのTOP信号を出力する。
図12が示すように、時刻t13"は時刻t10から時間Tcom+βが経過した時刻である。図11と比較して図12では、トナー画像I2bのためのTOP信号を出力した時刻t13"は、時刻t13'に対して時間β-αだけ遅くなっている。図3(C)を用いて説明したように、時間T2を確保できれば、シートセンサ2aに検知されなかったシートP3のために形成されたトナー画像I3fを清掃電圧とベルトクリーナー131によりクリーニング可能である。図12ではこのクリーニングのための時間を確保するために、トナー画像I3fとトナー画像I2bとの間の作像間隔がTcom+β=T2に拡大されている。これにより、トナー画像I3fを二次転写部140から除去できるため、シートP2の第二面にトナー画像I2bを転写しても、シートP2の第一面がトナー画像I3fにより汚されにくくなる。なお、トナー画像I2bの形成が遅延するため、CPU201は、両面搬送路から再給送されたシートP2を位置SP3で待機させる。
ところで、シートP3に対するトナー画像I3fの転写が失敗したため、図3(D)が示すように、CPU201は、トナー画像I2bの次のページとしてトナー画像I3f(I4f)を再度形成する。そこで、図13が示すように、CPU201はトナー画像I3fの作像リトライを実行する。ここでは、トナー画像I3fと同一の画像がトナー画像I4fとして形成されるものとする。また、図13では、P2の次に給送カセット20から給送されるシートとしてシートP4が記載されているが、シートP3とシートP4とは実質的には同一のシートである。
図3(D)が示すように、トナー画像I2bとトナー画像I4fとの間の作像間隔はT3である。CPU201は、時刻t13から時間Tfeed_C1が経過した時刻t20に、モータM1の駆動を開始する。時刻t21でシートセンサ2aがシートP4を検知したため、CPU201は、トナー画像I4fのためのTOP信号を出力する。作像リトライにおいて、CPU201は、シートP4の給送が成功するまで、TOP信号を生成しないものとする。さらに、CPU201は、シートP4の給送に有利な条件で給送を実行することで、給送が成功する確率を向上させてもよい。有利な条件とは、たとえば、モータM1の加速度をデフォルト設定値よりも低下させることである。他の有利な条件としては、シートP4の給送速度(モータM1の回転速度)をデフォルト設定値よりも低下させることがある。他の有利な条件としては、モータM1の駆動と停止とを繰り返すことでシートP4に振動を与えることがある。これらの複数の有利な条件のうち一つ以上が実行される。
CPU201は、シートP4をSP1で停止させることなく継続的に搬送する。これは生産性を向上させるためである。
●フローチャート
図14はトナー画像の作像制御を説明する図である。ここでは主に給送カセット20から給送されるシートに対する作像制御が中心に説明される。図14には図示されていないが、すでに説明されたように、作像制御と並行して定着器170の温度制御やフラッパ4aの切り替え制御、搬送路3a~3eに関する搬送制御が実行されている。
UI230から両面印刷ジョブが投入されると、CPU201は以下のステップを実行する。CPU201は、両面印刷ジョブを解析することで、ページごとの監視情報を作成し、RAM203に保持する。トナー画像をページとして監視情報が作成されてもよい。監視情報は、jページ目のトナー画像がi番目のシートPの第一面(または第二面)に形成されることを示す制御情報を含む。
S1で、CPU201は、TOP信号の出力条件が満たされたかどうかを判定する。ジョブにおける1枚目のシートについての出力条件と2枚目以降のシートについての出力条件とは異なっている。1枚目のシートについての出力条件は、プロセスユニット120が作像可能な状態になったことである。CPU201は画像形成部250を介してプロセスユニット120が作像可能かどうかを監視しているものとする。2枚目以降のシートについての基本的な出力条件は、一つ前のTOP信号を出力した時刻から時間Tcomが経過したことである。出力条件が満たされると、CPU201は処理をS2に進める。
S2でCPU201は作像対象であるj番目のページがシートの第二面であるかどうかを判定する。CPU201はページごとに監視情報をRAM203に保持している。CPU201は、j番目のページについての監視情報を参照することでj番目のページがシートの第二面のトナー画像であるか第一面のトナー画像であるかを判定する。j番目のページが第二面であれば、CPU201は処理をS3に進める。
S3でCPU201はj-1番目のページが第一面のトナー画像であるかどうかを判定する。j-1番目のページが第一面のトナー画像であれば、CPU201は、処理をS4に進める。
S4でCPU201は、j-1番目のページに対応するシートがシートセンサ2aにより検知されているかどうかを判定する。j-1番目のページに対応するシートとは、j-1番目のページのトナー画像が転写される予定であるシートである。当該シートがシートセンサ2aにより検知されていれば、CPU201は、処理をS5に進める。
S5でCPU201は、j-1番目のページについてTOP信号を生成し、画像形成部250に出力することで、トナー画像の作像を開始する。画像形成部250はTOP信号を受信すると、露光器110に画像信号を出力する。露光器110は画像信号に応じたレーザー光を出力する。これにより、プロセスユニット120はトナー画像の作像を開始する。S6でCPU201は、監視情報を参照することでジョブが終了したかどうかを判定する。ジョブが終了していれば、CPU201は一例の画像形成処理を終了する。ジョブが終了してなければ、CPU201は処理をS1に進める。
S4でシートが検知されていないと判定すると、CPU201は処理をS10に進める。S10でCPU201は、当該シートの給送を開始した時刻から所定時間Td2が経過しているかどうかを判定する。所定時間Td2が経過していなければ、CPU201は処理をS4に進める。所定時間Td2が経過していれば、CPU201は処理をS11に進める。このように、S4とS10は所定時間Td2以内にシートが検知されたかどうかが判定される。
S11でCPU201はモータM1を停止させることで給送カセット20からのシートの給送を停止する。S12でCPU201は、給送を開始した時刻からTd2+Td3が経過しているかどうかを判定する。給送を開始した時刻からTd2+Td3が経過していなければ、CPU201は、給送を開始した時刻からTd2+Td3が経過することを待つ。これにより、給送に失敗したシートに転写される予定であった画像がクリーニングされる。CPU201は、Td2+Td3の間に、二次転写部140に清掃電圧を印可して、トナー画像をクリーニングする。給送を開始した時刻からTd2+Td3が経過していれば、CPU201は、処理をS13に進める。このように、S10ないしS12では、所定時間Td2以内に検知されなかったシートに転写される予定であったトナー画像がクリーニングされる。
S13でCPU201は、作像リトライを実行する。図13を用いて説明されたように、CPU201は、所定タイミングでモータM1を起動することでシートの給送を開始する。さらに、CPU201は、TOP信号を生成して画像形成部250に出力する。これにより、クリーニングされたトナー画像が再び作像される。
ところで、S2で作像対象ページが第二面のトナー画像ではなかった場合、CPU201は処理をS20に進める。S20でCPU201は、TOP信号を生成して出力することで、トナー画像の作像を開始する。その後、CPU201は処理をS6に進める。
なお、シートP4もシートセンサ2aで検知されなければ、シートのジャムが発生したと判定して、画像形成動作を停止させ、ユーザーにジャム処理をさせるようにしてもよい。
●CPUの機能
図15が示すように、CPU201は制御プログラムを実行することで様々な機能を実現する。これらの機能のうち一つまたはすべてがASICやFPGAなどのハードウエア回路により実現されてもよい。ASICは特定用途集積回路の略称である。FPGAはフィールドプラグラマブルゲートアレイの略称である。
作像制御部1500はいくつかのタイマーを用いて主にTOP信号の出力タイミング(作像タイミング)を制御する。給送制御部1510はいくつかのタイマーを用いて主にシートPの給送と搬送を制御する。ここでは、主にシートPの給送と再給送に関する機能が説明される。
作像制御部1500に含まれるTcomタイマー1501は、所定時間Tcomを計時するタイマーである。Tcomタイマー1501はTOP信号が入力されるとリセットされる。遅延判定部1502は所定時間Tcomが経過したかどうかを判定する。また、遅延判定部1502は所定時間Tcomが経過したときに、シートセンサ2aがシートを検知済みであるかどうかを判定する。所定時間Tcomが経過したときにシートセンサ2aがシートを検知済みである場合、遅延判定部1502はTOP信号を出力する。そうでない場合、遅延判定部1502はTOP信号を出力しない。
Td2タイマー1503は給送カセット20からの給送が開始されると閾値時間Td2の計時を開始するタイマーである。ジャム判定部1504は、Td2タイマー1503が閾値時間Td2の計時の計時を完了するまでにシートセンサ2aがシートを検知したかどうかを判定する。閾値時間Td2以内にシートが検知されると、ジャム判定部1504は、TOP信号を出力する。閾値時間Td2以内にシートが検知されない場合(Td2タイムアウト)、ジャム判定部1504は、シートに給送ジャムが発生したと判定し、TOP信号を出力しない。
Td3タイマー1505は作像リトライを担当するタイマーである。Td3タイマー1505は、Td2タイムアウトが発生すると、マージン時間Td3の計時を開始する。Td3タイマー1505は、マージン時間Td3の計時を完了すると、TOP信号を出力する。これにより作像リトライが実行される。
給送制御部1510に含まれるTfeedタイマー1511は、TOP信号が入力されると所定時間Tfeedを計時するタイマーである。るTfeedタイマー1511は、所定時間Tfeedの計時を完了すると、M7on信号とM3on信号を出力する。これにより、再給送部からシートが再給送され、シートの第二面に画像が形成される。
Timgタイマー1512はTOP信号が入力されると、所定時間Timgの計時を開始するタイマーである。Timgタイマー1512は、所定時間Timgの計時を完了すると、M4on信号を出力し、モータM4を駆動してローラ1fを回転させる。これによりシートPが二次転写部140に到着するタイミングとトナー画像が二次転写部140に到着するタイミングとが同期する。
Tfeed_c1タイマー1513は作像リトライのためのTOP信号が入力されると、所定時間Tfeed_c1を計時するタイマーである。Tfeed_c1タイマー1513は、所定時間Tfeed_c1の計時を完了すると、M1on信号を出力し、モータM1を起動する。なお、TOP信号が入力されるとは、TOP信号をトリガーとして利用することを意味する。
清掃制御部1520は、所定の時間が経過してもシートセンサ2aがシートを検知しなかった場合、転写電源1530に清掃電圧を出力させる。二次転写部140に清掃電圧を印可することで、トナーが二次転写部140から転写ベルト130に再転写され、トナーがベルトクリーナー131により回収される。転写電源1530は、たとえば、画像形成部250の一部であってもよい。
<まとめ>
[観点1]
図1が示すように、画像形成装置100は、シートの第一面と第二面との両面に画像を形成可能な画像形成装置の一例である。画像形成装置100はプリンタ、ファクシミリ装置、複写機および複合機のいずれにより実現されてもよい。露光器110およびプロセスユニット120などはトナー画像を像担持体に形成する画像形成手段として機能する。転写ベルト130および感光ドラムは像担持体の一例である。モータM1およびローラ1aはシートを給送する給送手段として機能する。CPU201はトナー画像を像担持体に形成するタイミングとシートを給送するタイミングとを制御する制御手段として機能する。シートセンサ2aはシートを搬送する第一搬送路(例:搬送路3a)においてシートを検知する検知手段として機能する。二次転写部140は、像担持体に形成された形成されたトナー画像をシートに転写する転写手段として機能する。清掃電圧を生成する転写電源1530とベルトクリーナー131は転写手段を清掃する清掃手段として機能する。ローラ1fは、像担持体により搬送されてきたトナー画像が転写手段に到着するタイミングと、シートが転写手段に到着するタイミングとが一致するように、シートの搬送を制御する制御ローラとして機能する。ローラ1fは、トナー画像を像担持体に形成するタイミングとシートを給送するタイミングとを制御する制御手段としても機能する。定着器170は、転写手段によりシートに転写されたトナー画像を当該シートに定着させる定着手段として機能する。搬送路3eに設けられたローラ1nは、第一面にトナー画像が定着したシートの第二面にトナー画像を転写するために、当該シートを転写手段に向けて再び給送する再給送手段として機能する。CPU201は、i番目のシートP3の第一面に転写されるトナー画像の形成を画像形成手段に開始させるための第一開始信号を画像形成手段に出力する。上述されたTOP信号は開始信号の一例である。CPU201は、給送手段にi番目のシートP3の給送を開始させる。図9が示すように、CPU201は、第一開始信号を出力してから所定時間(例:Tcom)が経過すると、i番目のシートが検知手段によりすでに検知されているかどうかを判定する。第一開始信号を出力してから所定時間が経過したときに、i番目のシートが検知手段によりすでに検知されている場合がある。この場合に、CPU201は、再給送手段において待機しているi-1番目のシートP2の第二面に転写されるトナー画像(例:I2b)の形成を画像形成手段に開始させるための第二開始信号を画像形成手段に出力する。第一開始信号を出力してから所定時間が経過したときに、i番目のシートが検知手段によりまだ検知されていない場合がある。この場合、図11が示すように、CPU201は、i番目のシートP3が検知手段により検知されるまで待ってから、第二開始信号を画像形成手段に出力する。これにより、両面画像形成における生産性が維持されるようになろう。
[観点2]
第一開始信号を出力してから所定時間が経過したときに、i番目のシートが検知手段によりまだ検知されないことがある。そこで、i番目のシートが検知手段により検知されるまで待ったところ、i番目のシートの給送を開始してから閾値時間(例:Td2)以内にi番目のシートが検知手段により検知されることがある。この場合、CPU201は、第二開始信号を画像形成手段に出力する。一方で、閾値時間以内にi番目のシートが検知手段により検知されないこともある。この場合に、CPU201は、給送手段によるi番目のシートの給送を中断する。さらに、CPU201は、転写手段に付着したi番目のシートの第一面に転写されるはずであったトナー画像を清掃手段により清掃させ、第二開始信号を画像形成手段に出力する。これにより、高価なクリーニング機構を採用することなく、転写手段に付着したトナーによるi-1番目のシートの汚れが低減される。
[観点3]
CPU201は、i番目のシートの給送が中断され、かつ、再給送手段によるi-1番目のシートの給送が実行された後で、給送手段に、i番目のシートの再給送を実行させる。これにより、給送に失敗したi番目のシートに対して、再び画像形成の機会が付与される。
[観点4~6]
モータM1は給送手段を駆動するモータとして機能する。CPU201は、i番目のシートの給送に適用されたモータの加速度よりもi番目のシートの再給送に適用されるモータの加速度を低下させてもよい。CPU201は、i番目のシートの給送に適用されたモータの回転速度よりもi番目のシートの再給送に適用されるモータの回転速度を低下させてもよい。CPU201は、モータの回転と停止とを繰り返すことでシートに振動を付与してから、i番目のシートを再給送してもよい。これにより、i番目のシートの再給送に成功する確率が向上しよう。
[観点7、8]
閾値時間(例:Td2)は、給送手段により給送されたシートをジャムと判定するために定められた時間であってもよい。給送手段によるi番目のシートの給送が中断された場合に、第二開始信号が出力されるタイミングは、閾値時間が経過した時刻からさらにマージン時間(例:Td3)が経過したタイミングであってもよい。マージン時間は、たとえば、清掃手段による転写手段の清掃を完了させるための時間であってもよい。これにより、i番目のシートの第一面用の画像により汚れた転写手段が十分に清掃された後で、次のトナー画像が転写手段に到着するようになろう。
[観点10]
清掃手段は、印可手段と回収手段を有してもよい。転写電源1530は、転写手段から像担持体に対してトナーが再付着するように、転写手段に清掃電圧を印可する印可手段として機能する。ベルトクリーナー131は、像担持体に再付着したトナーを回収する回収手段として機能する。このような清掃手段を採用することで、安価なクリーニング機構を実現可能となる。
[観点11]
図15が示すように、CPU201は、i番目のシートについて第一開始信号が出力されると計時を開始する計時手段としてタイマーを有していてもよい。また、CPU201は、計時手段により計時された時間が所定時間以上になったかどうかを判定する時間判定手段として機能してもよい。CPU201は、i番目のシートが検知手段によりすでに検知されているかどうかを判定する検知判定手段として機能してもよい。
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項が添付される。
100:画像形成装置、1:ローラ、201:CPU、2:シーとセンサ、140:二次転写部、131:ベルトクリーナー、170:定着器

Claims (10)

  1. シートの第一面と第二面との両面に画像を形成する画像形成装置であって、
    トナー画像を像担持体に形成する画像形成手段と、
    シートを給送する給送手段と、
    前記給送手段により給送されたシートを搬送する搬送手段と、
    前記シートを搬送する第一搬送路においてシートを検知する検知手段と、
    前記像担持体に形成されたトナー画像を前記シートに転写する転写手段と、
    記像担持体により搬送されてきたトナー画像が前記給送手段により給送されるシートの所定位置に転写されるように前記画像形成手段、前記給送手段及び前記搬送手段を制御する制御手段と、
    前記転写手段によりシートに転写されたトナー画像を当該シートに定着させる定着手段と、
    第一面にトナー画像が定着したシートの第二面にトナー画像を転写するために、当該シートを前記転写手段に向けて再び給送する第2給送手段と、を有し、
    前記制御手段は、
    i番目のシートの第一面に転写されるべきトナー画像の形成を前記画像形成手段に開始させるための第一開始信号を出力した後で、前記給送手段に前記i番目のシートの給送を開始させ、
    前記第一開始信号を出力した後の所定タイミングまでに前記i番目のシートが前記検知手段により検知されたか否かを判定し、
    前記所定タイミングまでに前記i番目のシートが前記検知手段により検知され場合、前記第2給送手段において待機しているi-1番目のシートの第二面に転写されるトナー画像の形成を前記画像形成手段に開始させるための第二開始信号を出力し、
    前記所定タイミングまでに前記i番目のシートが前記検知手段により検知されていない場合、前記i番目のシートが前記検知手段により検知されるまで待ってから、前記第二開始信号を前記画像形成手段に出力する、ことを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記転写手段を清掃する清掃手段をさらに有し、
    前記制御手段は、
    前記所定タイミングまでに前記i番目のシートが前記検知手段により検知されておらず、かつ、前記i番目のシートが前記検知手段により検知されるまで待ったところ前記i番目のシートの給送を開始してから所定時間以内に前記i番目のシートが前記検知手段により検知された場合、前記第二開始信号を出力し、
    前記所定タイミングまでに前記i番目のシートが前記検知手段により検知されておらず、かつ、前記所定時間以内に前記i番目のシートが前記検知手段により検知されなかった場合、前記給送手段による前記i番目のシートの給送を中断し、前記転写手段に付着した前記i番目のシートの第一面に転写されるはずであったトナー画像を清掃手段により清掃させてから、前記第二開始信号を出力する、ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記制御手段は、前記i番目のシートの給送が中断され、かつ、前記第2給送手段による前記i-1番目のシートの給送が実行された後で、前記給送手段に、前記i番目のシートの再給送を実行させることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
  4. 前記給送手段を駆動するモータをさらに有し、
    前記制御手段は、前記i番目のシートの給送に適用された前記モータの加速度よりも前記i番目のシートの再給送に適用される前記モータの加速度を低下させることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
  5. 前記給送手段を駆動するモータをさらに有し、
    前記制御手段は、前記i番目のシートの給送に適用された前記モータの回転速度よりも前記i番目のシートの再給送に適用される前記モータの回転速度を低下させることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
  6. 前記給送手段を駆動するモータをさらに有し、
    前記制御手段は、前記モータの回転と停止とを繰り返すことで前記シートに振動を付与してから、前記i番目のシートを再給送させることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
  7. 前記所定時間は、前記給送手段により給送されたシートをジャムと判定するために定められた時間であることを特徴とする請求項2ないし6のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  8. 前記給送手段による前記i番目のシートの給送が中断された場合に、前記第二開始信号が出力されるタイミングは、前記所定時間が経過した時刻からさらにマージン時間が経過したタイミングであることを特徴とする請求項2ないし7のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  9. 前記マージン時間は、前記清掃手段による前記転写手段の清掃を完了させるための時間であることを特徴とする請求項8に記載の画像形成装置。
  10. 前記清掃手段は、
    前記転写手段から前記像担持体に対してトナーが再付着するように、前記転写手段に清掃電圧を印する印手段と、
    前記像担持体に再付着したトナーを回収する回収手段と
    を有することを特徴とする請求項ないし9のいずれか一項に記載の画像形成装置。
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