JP2006053299A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 転写ローラによってトナー画像の転写を終えた用紙の、近接して位置した定着装置内での定着搬送速度を制御して転写ずれや画像汚れのない定着画像を得るようにする。
【解決手段】 転写ローラ５Ａからの分離位置と、定着ニップ部Ｎとを結ぶ線ＸＸより下方に用紙のループ検出を行うセンサＰ１，Ｐ２が設けられていて、上流側のセンサＰ１は下流側のセンサＰ２よりも線ＸＸより遠くに位置していて、センサＰ２がループ検出したときの定着手段の線速度をＶ２、センサＰ１がループ検出したときの定着手段の線速度をＶ１とするとき、Ｖ１＞Ｖ２となるように速度制御を行う。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電子写真方式等を用いた、例えばプリンタ、複写機等の画像形成装置に係わり、特にトナー像を保持した転写紙の定着を行う定着手段を可変速とした画像形成装置に関する。

画像形成装置では、電子写真感光体上に像形成手段によってトナー画像を形成し、感光体上に形成されたトナー画像を直接または中間転写体を介して、転写材（以後、転写紙とも用紙ともいう）上に転写を行い、転写されて転写材上に保持するトナー画像を定着手段によって加熱・加圧を行って定着し、機外に排出することが行われる。

定着手段としては、ローラ定着、ベルト定着等の定着手段が用いられるが、何れもローラ間、或いはベルト間にトナー画像を保持した転写材を挟持搬送する過程において加熱・加圧して転写材上にトナー画像を定着することが行われる。

画像形成装置では、装置のコンパクト化が求められ、転写分離部と定着手段とを結ぶ用紙の搬送路の長さは、用紙の紙長より短く配置することが避けられない。

転写分離部と定着手段とを結ぶ搬送路の長さが短くとも、転写ローラによって搬送される用紙の搬送速度と、定着手段によって搬送される用紙の搬送速度とが等しければ問題ないが、現実には等速とすることは困難である。

定着手段による定着搬送速度は、定着しようとする用紙の紙種、斤量や、トナー付着量、定着時の環境温度等によって変動し、一定値に設定することは困難である。定着搬送速度が転写ローラ部分での搬送速度よりも大きいときは、引っ張られて搬送される用紙の後半に転写ずれや倍率不良が生じる。また、定着搬送速度が転写ローラ部分での搬送速度よりも小さいときは、転写ローラと定着手段との間にはループ（たるみ）が生じ、用紙後端が転写ローラから外れる際には、たるんだ用紙後端は付近の部材に接触し、画像汚れ等が発生する。

かかる問題を解決する手段として、特許文献１ではループ検知手段を設け、所定のタイミングからループを検知するまでの時間を計測し、これに基づいて定着搬送速度を算定し設定することが提案されている。
特開２０００−３５２８５０号公報

特許文献１では、所定のタイミングからループが形成されてそのループが検知されるまでの時間を計測し、これに基づいて定着搬送速度を算定し設定する方法が用いられている。この方法は、１枚の用紙について定着搬送速度が一定であれば問題はないが、実際には１枚の用紙の定着搬送中に定着手段の温度が変動し、或いは付着トナーの状態が一様でないこと等が原因となって定着搬送速度が変動することに対応できない。

本発明は、定着搬送中の用紙によって形成されるループの状態を検知することによって、１枚毎の用紙について定着搬送中の定着手段の速度制御を行うようにして、転写ずれや画像汚れのない画像が得られる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的の画像形成装置は、本発明の請求項１，２に記載の画像形成装置によって達成される。
（請求項１）
像担持体と、該像担持体上にトナー画像を形成する画像形成手段と、前記像担持体上に形成したトナー画像を転写材上に転写する転写ローラを用いた転写手段と、前記転写材上に付着したトナー画像の定着を行う定着手段と、制御部とを有した画像形成装置において、
前記定着手段は定着搬送速度を可変とする機能を有し、
前記転写手段からの分離位置と、前記定着手段への挿入位置とを結ぶ線より下方に転写材のループ検出を行うループ検知手段Ｐ１、Ｐ２が設けられていて、転写手段からの上流側に設けられたループ検知手段Ｐ１は、下流側に設けられたループ検知手段Ｐ２よりも前記転写手段と定着手段とを結ぶ線より遠くに位置していて、
制御部は、ループ検知手段Ｐ２がループ検知したときの定着手段の線速度をＶ２、ループ検知手段Ｐ１がループ検知したときの定着手段の線速度をＶ１とするとき、Ｖ１＞Ｖ２となるよう速度制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
（請求項２）
前記ループ検知手段Ｐ１、Ｐ２は何れも揺動可能とするアクチエータと該アクチエータの変位を検知するフォトセンサとよりなり、
前記転写手段と前記定着手段との間には、前記定着手段の挿入位置に向けて傾斜した転写材のガイド板が設けられていて、
前記アクチエータは、前記ガイド板のガイド面より突出した状態に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

本発明により、画像形成時に転写ローラから定着手段へと搬送される用紙について、その間に形成される用紙のループ量を複数のループ検知手段によって検知し、検知したループ量の大きさに応じて定着モータによる定着搬送速度の制御を行うことによって、絶えず適当とするループ量が維持されて、転写ずれや画像汚れのないコピー画像が得られるコンパクトな画像形成装置が提供されることとなる。

以下、本発明の画像形成装置の実施の形態を図を用いて説明する。

図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示すカラー画像形成装置の断面構成図である。

このカラー画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、縦列配置された複数組の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋと、複数のローラにより巻回され回動可能に支持された半導電性エンドレスベルト状の中間転写体７と、給紙搬送手段、及び定着装置８とから成る。

イエロー色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、像担持体（感光体）１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像手段４Ｙ、一次転写手段５Ｙ、クリーニング手段６Ｙを有する。マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、像担持体（感光体）１Ｍ、帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像手段４Ｍ、一次転写手段５Ｍ、クリーニング手段６Ｍを有する。シアン色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、像担持体（感光体）１Ｃ、帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像手段４Ｃ、一次転写手段５Ｃ、クリーニング手段６Ｃを有する。黒色画像を形成する画像形成部１０Ｋは、像担持体（感光体）１Ｋ、帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像手段４Ｋ、一次転写手段５Ｋ、クリーニング手段６Ｋを有する。

画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋより形成された各色の画像は、一次転写手段５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋにより、回動する中間転写体７上に逐次重ね合うよう転写されて、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット２０内に収容された転写材Ｐは、給紙手段２１により給紙され、複数の中間ローラ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ、レジストローラ２３を経て、二次転写手段５Ａに搬送され、用紙Ｐ上にカラー画像が一括転写される。カラー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置８により定着処理され、排紙ローラ２４に挟持されて機外の排紙トレイ２５上に載置される。

両面画像形成時には、第１面に画像形成され、定着装置８から排出された用紙Ｐは、分岐手段２６により用紙排紙路から分岐され、下方の反転通紙路２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃを通過して、中間ローラ２２Ｄにおいて合流する。反転搬送された用紙Ｐは、レジストローラ２３を経て、二次転写手段５Ａに搬送され、用紙Ｐの第２面上にカラー画像が一括転写される。カラー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置８により定着処理され、排紙ローラ２４に挟持されて機外の排紙トレイ２５上に載置される。

一方、二次転写手段５Ａにより用紙Ｐにカラー画像を転写した後、用紙Ｐを曲率分離した中間転写体７は、クリーニング手段６Ａにより残留トナーが除去される。

画像形成処理中、一次転写手段５Ｋは常時、感光体１Ｋに圧接している。他の一次転写手段５Ｙ，５Ｍ，５Ｃはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃに圧接する。二次転写手段５Ａは、ここを用紙Ｐが通過して二次転写が行われる時にのみ、中間転写体７に圧接する。

図２には、図１に示した二次転写手段５Ａ（本実施形態においては、二次転写手段として転写ローラを用いていることから、単に転写ローラ５Ａとも称する）及び定着装置８付近の断面要部図を示している。

中間転写体７は、転写ローラ５Ａに対向した位置では、ベルトの内側から内部ローラ７Ａによって支持され回動していて、転写時には転写ローラ５Ａが用紙を挟んで中間転写体７に圧接する構成となっている。

中間転写体上に形成されたトナー画像と同期して、レジストローラ２３を経て搬送ガイド２２Ｅにガイドされて移動する用紙Ｐは、中間転写体７と、トナーと逆極性のバイアス電圧が印加された転写ローラ５Ａとの間で挟持搬送され、トナー画像は用紙Ｐ上に転写される。

トナー画像が転写された用紙Ｐは線速度ＶＴ（本実施例においてはＶＴ＝２２０ｍｍ／ｓ）をもって定着装置８に向けて分離搬送される。なお用紙が分離搬送される際、用紙は上側に凹のループが形成される方向に排出される。図上で、５Ｂは転写ローラ５Ａに設けた分離手段で、７Ｂは中間転写体７に設けた分離爪で、用紙Ｐの転写ローラ５Ａ及び中間転写体７からの分離搬送を確実にしている。

転写ローラ５Ａに近接して位置し、ループ形成を行う空間を隔てて位置した定着装置８で、８１は可回転の加熱ローラで、金属円筒上に弾性のシリコンゴム層を設け、上層にトナーに対して離型性を有するＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）チューブを被せたソフトローラで、内側にはハロゲンヒータからなる加熱源８１Ａが位置固定して設けられている。

８２は、加熱ローラ８１と圧接しながら接触点（ニップ部）において同方向に回転する加圧ローラで、金属芯上にシリコンゴム層と更にその外側にＰＦＡチューブを被せたソフトローラである。

８３はクリーニングローラで、８３Ａは離型剤であるシリコンオイルを含浸させたクリーニングウェブで、加熱ローラ８１表面に圧接し、加熱ローラ表面のクリーニングを行っている。

ＴＳは温度センサで、加熱ローラ８１の表面温度を検知していて、温度センサＴＳの検出信号により制御手段はヒータ電源８１Ａへの通電を制御し、画像形成時には加熱ローラ８１の表面温度を所定温度に制御している。

加熱ローラ８１は、本実施形態においては可変速の定着モータＭによって駆動回転し、加熱ローラ８１と加圧ローラ８２とが圧接する定着ニップ部Ｎに用紙Ｐが導入されると、ヒータ電源８１Ａにより加熱された加熱ローラ８１の熱が用紙Ｐに付与され、用紙Ｐ上のトナー像が加熱定着され、定着がなされた用紙Ｐは搬送ローラ８４によって定着装置８外へと搬出される。

本実施形態においては、転写ローラ５Ａからの分離位置と、加熱ローラ８１と加圧ローラ８２とで形成する定着ニップ部Ｎへの挿入位置とを結ぶ線ＸＸより下方にループ検出を行うループ検知手段Ｐ１，Ｐ２（以後、単にセンサＰ１、センサＰ２ともいう）が設けられている。図３は、ループ検知手段Ｐ１，Ｐ２と、その配設位置関係を示す説明図である。

ループ検知手段Ｐ１，Ｐ２は、それぞれ揺動中心Ｐ１Ｂ，Ｐ２Ｂを中心として揺動するアクチエータＰ１Ａ，Ｐ２Ａと、アクチエータＰ１Ａ，Ｐ２Ａの変位を検知するフォトセンサＰ１Ｃ，Ｐ２Ｃとから構成されていて、アクチエータＰ１Ａ，Ｐ２Ａは用紙のループに当接すると変位し、フォトセンサＰ１Ｃ，Ｐ２ＣがＯＮすることによってループがアクチエータＰ１Ａ，Ｐ２Ａに当接したことが検知される。

ループ検知手段Ｐ１，Ｐ２において、ループ検知手段Ｐ１はループ検知手段Ｐ２より上流側に設けられていて、ループ検知手段Ｐ１のアクチエータＰ１Ａは線ＸＸより下方で直交方向にＬ１離れて位置し、ループ検知手段Ｐ２のアクチエータＰ２Ａは線ＸＸより下方で直交方向にＬ２離れて位置していて、Ｌ１＞Ｌ２の配設関係となっている。

転写ローラの５Ａと定着ニップ部Ｎとの間には、定着ニップ部Ｎに向けて用紙を支えるように傾斜した、用紙を案内するガイド板２２Ｆが設けられていて、ガイド板２２Ｆのガイド面から僅かに突出した形で揺動可能としたアクチエータＰ１Ａ，Ｐ２Ａが配設されている。

転写ローラ５Ａと定着ニップ部Ｎとの間でたるみが生じると、図３に示すように、ループ（小）では用紙はアクチエータＰ１Ａ，Ｐ２Ａに接触することなく、ループ検知手段Ｐ１，Ｐ２はＯＦＦの状態となっている。たるみが生長したループ（中）では、ループはガイド板２２Ｆに沿って生長し、アクチエータＰ２Ａが変位してループ検知手段Ｐ２はＯＮとなり、たるみが更に生長したループ（大）ではアクチエータＰ２Ａ，Ｐ１Ａが変位し、ループ検知手段Ｐ２，Ｐ１はＯＮとなる。但し、ガイド板２２Ｆの形状等によっては、ループ（大）でループ検知手段Ｐ２だけがＯＮとなることもある。

本発明においては、制御部はループ検知手段Ｐ２がループ検知したときの定着手段の線速度をＶ２、ループ検知手段Ｐ１がループ検知したときの定着手段の線速度をＶ１とするとき、Ｖ１＞Ｖ２となるよう速度制御を行っている。

図４には、電気制御系の概要を示している。１１０は演算処理を行うＣＰＵで、ＲＯＭ１１１，ＲＡＭ１１２，不揮発性メモリ１１３が接続している。ＲＯＭ１１１には、演算基礎データをはじめ、画像形成プログラムが記憶されていて、画像形成プログラムの中には、二次転写を終えた用紙を可変速の定着手段へと搬送し、定着が行われる間に定着手段の速度制御を行う定着搬送速度制御プログラムが含まれている。

ＣＰＵ１１０はインターフェース１２０を介して外部機器に接続されていて、入力側には温度センサＴＳやループ検知手段Ｐ１，Ｐ２等が接続され、出力側には画像形成手段をはじめヒータ電源８１Ａや定着モータＭ等が接続されている。

画像形成に当っては、ＣＰＵ１１０はＲＯＭ１１１に記憶された画像形成プログラムを呼び出し、一旦メモリ内に読み込まれた画像データを用い、画像形成手段によって中間転写体７上にトナー画像を形成し、転写ローラ５Ａによってトナー画像の用紙上への転写が行われる。

二次転写工程の制御が終わると、ＣＰＵはＲＯＭ１１１に記憶された定着搬送速度制御プログラムを呼び出して、定着モータＭの速度制御を行う。図５には、定着搬送速度制御プログラムによって行われるフローチャートを示している。

本実施形態においては、定着手段８を駆動する定着モータＭは可変となっていて、本実施例では定着搬送速度はＶ０，Ｖ１，Ｖ２の３段階に切り替えることが可能となっていて、転写分離時の用線の線速度ＶＴに対して、
Ｖ０≒０．９５ＶＴ
Ｖ１≒ＶＴ
Ｖ２≒１．１ＶＴ
に設定している。ここで最も低速の定着搬送速度Ｖ０を０．９５ＶＴに設定した理由は、用紙の紙質や環境温度等が変化しても定着搬送速度の変動値は３〜４％程度に止まるところから設定されたもので転写分離時の線速度ＶＴに対してＶ０＝０．９５ＶＴで定着搬送を行うときは、転写ローラ５Ａニップ部Ｎ間にループは形成されるが、用紙を引張って転写ずれや画像汚れ等が生じることはない。

図５のフローチャートで、定着モータＭは画像形成中の予め設定されたタイミングで回転を開始している（Ｓ１）。回転開始時の定着搬送速度はＶ０に設定している（Ｓ２）。

そして、制御部はセンサＰ２がＯＮしたか否かのチェックを行っていて（Ｓ３）、センサＰ２がＯＦＦの状態では、センサＰ１がＯＮしたか否かのチェックを行っていて（Ｓ４Ａ）、センサＰ１もＯＦＦの状態ではフローはステップＳ３に戻るよう制御している。〔このステップサイクルは、用紙先端がまだニップ部Ｎに到達していないか、到達しても僅かの時間しか経過していない状態にある。〕
センサＰ２がＯＮしたか否かのチェックで（Ｓ３）、センサＰ２がＯＮしているときは制御部は定着搬送速度をＶ２に設定して（Ｓ４）、センサＰ２のＯＮの状態は続いているか否かのチェックを行っていて（Ｓ５）、センサＰ２がＯＦＦになったと検知したときには、フローはステップＳ２に戻るよう制御している。〔このステップサイクルは、用紙先端がニップ部に到達し、ループはループ（中）に生長したが、定着搬送速度をＶ２に設定することでループは縮小してループ（小）の状態へと戻るときのフローである。〕
センサＰ２のＯＮが続いているか否かのチェックで（Ｓ５）、ＯＮの状態が続いているときは、制御部はセンサＰ１はＯＮにしたか否かのチェックを行い（Ｓ６）、ＯＮしたと検知したときは、定着搬送速度をＶ１に設定するよう制御を行っている（Ｓ７）。
〔このフローは、ループがループ（大）にまで生長したときのフローで、ループが収縮するよう定着搬送速度を転写分離時の速度ＶＴよりも明らかに高速の速度Ｖ１に設定している。〕
制御部は、センサＰ１のＯＮが続いているか否かのチェックを行い（Ｓ８）、ＯＦＦになったと検知したときは、定着搬送速度をＶ０に設定して（Ｓ９）、ステップＳ３に戻るよう制御を行っている。

かかる定着搬送のフローによる制御は、連続コピー時にも搬送される１枚毎の搬送される用紙に対して行われて、各用紙は転写ずれや画像汚れのない良好な定着画像が得られることとなる。

カラー画像形成装置の断面構成図。 二次転写手段と定着装置付近の断面要部図。 ループ検知手段の配設位置関係を示す説明図。 電気制御系の概要図。 定着搬送のフローチャート図。

符号の説明

５Ａ 二次転写手段、転写ローラ
７ 中間転写体
８ 定着装置
８１ 加熱ローラ
８２ 加圧ローラ
Ｍ 定着モータ
Ｎ ニップ部
Ｐ１，Ｐ２ ループ検知手段、センサ
Ｐ１Ａ，Ｐ２Ａ アクチエータ
Ｐ１Ｃ，Ｐ２Ｃ フォトセンサ

Claims (2)

1. 像担持体と、該像担持体上にトナー画像を形成する画像形成手段と、前記像担持体上に形成したトナー画像を転写材上に転写する転写ローラを用いた転写手段と、前記転写材上に付着したトナー画像の定着を行う定着手段と、制御部とを有した画像形成装置において、
   前記定着手段は定着搬送速度を可変とする機能を有し、
   前記転写手段からの分離位置と、前記定着手段への挿入位置とを結ぶ線より下方に転写材のループ検出を行うループ検知手段Ｐ１、Ｐ２が設けられていて、転写手段からの上流側に設けられたループ検知手段Ｐ１は、下流側に設けられたループ検知手段Ｐ２よりも前記転写手段と定着手段とを結ぶ線より遠くに位置していて、
   制御部は、ループ検知手段Ｐ２がループ検知したときの定着手段の線速度をＶ２、ループ検知手段Ｐ１がループ検知したときの定着手段の線速度をＶ１とするとき、Ｖ１＞Ｖ２となるよう速度制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ループ検知手段Ｐ１、Ｐ２は何れも揺動可能とするアクチエータと該アクチエータの変位を検知するフォトセンサとよりなり、
   前記転写手段と前記定着手段との間には、前記定着手段の挿入位置に向けて傾斜した転写材のガイド板が設けられていて、
   前記アクチエータは、前記ガイド板のガイド面より突出した状態に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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