JP2011237656A - Image forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像形成装置に関し、特にトナー像が転写されたシートを転写部と定着部との間でループを形成しながら搬送するものに関する。 The present invention relates to an image forming apparatus, and more particularly to an apparatus that conveys a sheet on which a toner image is transferred while forming a loop between a transfer unit and a fixing unit.
従来、電子写真方式を用いた画像形成装置においては、像担持体上に形成されたトナー像を転写部にて転写材としてのシートに転写した後、シートを定着ローラを備えた定着部に導くことにより、シートを加熱し、トナー像をシート上に定着させるようにしている。 Conventionally, in an image forming apparatus using an electrophotographic system, a toner image formed on an image carrier is transferred to a sheet as a transfer material by a transfer unit, and then the sheet is guided to a fixing unit having a fixing roller. Thus, the sheet is heated to fix the toner image on the sheet.
このような従来の画像形成装置において、シートの長さによっては、シートの先端が定着部に進入したとき、後端部がまだ転写部を通過していない場合がある。通常、定着部のシート搬送速度と、転写部のシート搬送速度はほぼ等しく設定されているが、定着部に具備される定着ローラの熱膨張や固体差、あるいは経年変化により、定着部と転写部のシート搬送速度の間に差が生じる場合がある。 In such a conventional image forming apparatus, depending on the length of the sheet, when the leading end of the sheet enters the fixing unit, the trailing end may not yet pass through the transfer unit. Normally, the sheet conveyance speed of the fixing unit and the sheet conveyance speed of the transfer unit are set to be approximately equal. However, the fixing unit and the transfer unit may be affected by thermal expansion, solid difference, or aging of the fixing roller provided in the fixing unit. There may be a difference between the sheet conveying speeds.
ここで、定着部のシート搬送速度が転写部のシート搬送速度を上回る場合には、未定着トナー像を担持しているシートが定着部と転写部との間で定着部側に引っ張られるという現象が発生し、画像劣化を招く恐れがある。そこで、このようなシートが引っ張られるという現象を防ぐため、定着部と転写部との間にシート搬送速度差を設けることにより、転写部と定着部との間を搬送されるシートにループを形成し、シートを撓ませるようにしている。 Here, when the sheet conveyance speed of the fixing unit exceeds the sheet conveyance speed of the transfer unit, a sheet carrying an unfixed toner image is pulled to the fixing unit side between the fixing unit and the transfer unit. May occur, leading to image degradation. Therefore, in order to prevent such a phenomenon that the sheet is pulled, a loop is formed in the sheet conveyed between the transfer unit and the fixing unit by providing a sheet conveyance speed difference between the fixing unit and the transfer unit. The sheet is bent.
ところが、近年、画像形成装置においては、高速化が求められており、このため定着部には短時間に多くのシートが連続して搬送される。ここで、このように短時間に多くのシートが連続して搬送される場合、トナー像を定着させるためには定着温度を上げる必要がある。しかし、このように定着温度を上げた場合、通紙開始直後は転写部と定着部とのシート搬送速度差が所定範囲に収まっていても、連続プリント中に、定着ローラ外径の膨張ばらつきが従来以上に大きくなる。なお、転写ローラは、高速化しても熱負荷を受けないため、連続プリント中に外径が変化することはなく転写部のシート搬送速度は一定のままである。このため、高速化により定着部のシート搬送速度の変動が大きくなると、転写部と定着部のシートの搬送速度差が大きく変動するため、転写部と定着部との間のシートのループ量が大きく変動してしまう。 However, in recent years, image forming apparatuses have been required to increase the speed, and as a result, many sheets are continuously conveyed to the fixing unit in a short time. Here, when many sheets are continuously conveyed in such a short time, it is necessary to raise the fixing temperature in order to fix the toner image. However, when the fixing temperature is increased in this way, even if the sheet conveyance speed difference between the transfer unit and the fixing unit is within a predetermined range immediately after the start of paper feeding, the variation in expansion of the outer diameter of the fixing roller occurs during continuous printing. It becomes larger than before. Since the transfer roller is not subjected to a thermal load even if the speed is increased, the outer diameter does not change during continuous printing, and the sheet conveyance speed of the transfer portion remains constant. For this reason, if the fluctuation in the sheet conveyance speed of the fixing unit increases due to the increase in speed, the difference in sheet conveyance speed between the transfer unit and the fixing unit greatly varies, so the amount of sheet loop between the transfer unit and the fixing unit increases. It will fluctuate.
そこで、例えば定着部と転写部との間に配された搬送ガイドにシートのループを検出するループ検出センサを設け、シートに形成されるループ量が一定となるように定着ローラの搬送速度を制御するようにした画像形成装置がある(特許文献1及び2参照)。そして、このような画像形成装置においては、ループ検出センサの検出結果に応じて定着ローラの駆動モータであるステッピングモータの制御クロック周期を制御することにより、一定量のループを形成するようにしている。
Therefore, for example, a loop detection sensor that detects the loop of the sheet is provided in the conveyance guide disposed between the fixing unit and the transfer unit, and the conveyance speed of the fixing roller is controlled so that the loop amount formed on the sheet is constant. There is an image forming apparatus configured to do so (see
図8は、このようなループ量の制御方法を説明する図である。なお、図8の(a)は、ループ量が小の場合を示し、図8の(b)はループ量が大の場合を示している。また、図8において、20は定着入り口ガイドであり、この定着入り口ガイド20の搬送面にはループ量に応じて回動し、ループ量を検知する検知フラグ21aが揺動中心Oに回動可能に配置されている。
FIG. 8 is a diagram illustrating such a loop amount control method. 8A shows a case where the loop amount is small, and FIG. 8B shows a case where the loop amount is large. In FIG. 8,
さらに、検知フラグ21aの揺動中心Oからは、検知フラグ21aと連動すると共に、フォトインタラプタ22をON/OFFするフラグ21cがフォトインタラプタ22側に伸びている。そして、不図示の制御部は、フォトインタラプタ22の遮断状態の変化に基づいてループ量がある一定の値を超えたか否かの検知を行っている。なお、フラグ21cは、不図示のバネによって付勢されて通常は、図8の(a)に示すようにフォトインタラプタ22をOFFする状態(フォトインタラプタでフラグが検知されない状態)となっている。そして、シートPのループが所定の大きさになり、フラグ21cに力が加わった時のみ回動してフォトインタラプタ22をONする状態(フォトインタラプタでフラグが検知される状態)となるように設定されている。
Further, from the swing center O of the
ここで、このように設定した場合、ループ量が大きくなると、図8の(b)に示すようにフォトインタラプタ22が遮断される(フラグが検知される)ため、ループ量を小さく(解消)するように定着部の搬送速度を上昇させる方向に制御する。反対にループ量が小さくなると、図8の(a)に示すようにフォトインタラプタ22の遮断が解除される(フラグが検知されなくなる)ため、ループ量を大きくするように定着部の搬送速度を低下させる方向に制御する。
In this case, when the loop amount increases, the
しかし、このような従来の画像形成装置において、特に熱膨張の要因であるゴム層が厚い定着ローラでは連続通紙時の表面温度と芯金近傍での温度差が大きいため、定着ローラの表面温度から定着ローラの外径、すなわち搬送速度を予測することが難しい。さらに、通紙による温度変動は、シートの材質や坪量により異なる上、画像パターンが異なることで生ずる画像処理等の遅延による通紙間隔変動なども加わってくるため、その形態は複雑である。この結果、膨張ばらつきが大きく変動するようになり、これに定着ローラ等の部品公差が加わるとループ制御で用いる搬送速度可変幅を逸脱し、ループ過多に陥る場合がある。 However, in such a conventional image forming apparatus, the fixing roller having a thick rubber layer, which is a factor of thermal expansion, has a large temperature difference between the surface temperature during continuous paper passing and the vicinity of the core metal. Therefore, it is difficult to predict the outer diameter of the fixing roller, that is, the conveyance speed. Further, the temperature variation due to the sheet passing is different depending on the material and basis weight of the sheet, and also the variation in the sheet passing interval due to the delay of the image processing or the like caused by the different image pattern is added, so that the form is complicated. As a result, the expansion variation greatly fluctuates, and if a tolerance of parts such as a fixing roller is added to this, the conveyance speed variable width used in the loop control may be deviated, resulting in excessive loops.
なお、ループ過多とは、ループ制御を行う際、ループ制御開始後にループ量検知部からシートが離れてしまう現象である。このようにループ量過多となった場合には、図8の(c)に示すようにループ制御開始後に検知フラグ21aからシートPが離れてしまい、これによりフォトインタラプタ22がOFF(フラグが検知されない状態)となる。この場合、ループ量が過多であるにもかかわらず、フォトインタラプタ22がOFFのためループ量小と判断され、定着部のシート搬送速度は低下したまま制御が進行する。この結果、ループ過多がさらに進み未定着面が画像形成装置内の様々な箇所、例えば図8の(c)に示すようにクリーニングユニット10の下部に摺擦し、顕著な画像劣化が発生する。
The excessive loop is a phenomenon in which, when performing loop control, the sheet is separated from the loop amount detection unit after the start of loop control. When the loop amount is excessive as described above, the sheet P is separated from the
そこで、本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、適切なループを形成しながらシートを搬送することができ、画像品位の低下を防ぐことのできる画像形成装置を提供することを目的とするものである。 Accordingly, the present invention has been made in view of such a current situation, and provides an image forming apparatus capable of conveying a sheet while forming an appropriate loop and preventing deterioration in image quality. It is intended.
本発明は、像担持体上に形成されたトナー像をシートに転写する転写部と、前記転写部により転写されたトナー像をシートに定着させる定着部とを備える画像形成装置において、前記転写部で搬送されるシートのシート搬送速度を検知する第1検知部と、前記定着部で搬出されるシートのシート搬出速度を検知する第2検知部と、前記第1検知部により検知された前記転写部でのシート搬送速度及び前記第2検知部により検知された前記定着部でのシート搬出速度に基づいて、前記転写部と前記定着部との間でシートに形成されるループが一定範囲内の大きさとなるように前記定着部でのシート搬出速度を制御する制御部と、を備えたことを特徴とするものである。 The present invention provides an image forming apparatus comprising: a transfer unit that transfers a toner image formed on an image carrier to a sheet; and a fixing unit that fixes the toner image transferred by the transfer unit to the sheet. A first detection unit that detects a sheet conveyance speed of the sheet conveyed by the first detection unit, a second detection unit that detects a sheet conveyance speed of the sheet conveyed by the fixing unit, and the transfer detected by the first detection unit. A loop formed on the sheet between the transfer unit and the fixing unit is within a certain range on the basis of the sheet conveyance speed in the unit and the sheet carry-out speed in the fixing unit detected by the second detection unit. And a control unit that controls a sheet carry-out speed in the fixing unit so as to be a size.
本発明は、従来のループ検知センサを用いることなく、転写部を通過するシートのシート搬送速度に基づいて定着部のシート搬送速度を制御することにより、適正なループを形成しながらシートを搬送することができ、画像品位の低下を防ぐことができる。 The present invention conveys a sheet while forming an appropriate loop by controlling the sheet conveyance speed of the fixing unit based on the sheet conveyance speed of the sheet passing through the transfer unit without using a conventional loop detection sensor. Image quality degradation can be prevented.
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の一例であるレーザビームプリンタの概略構成を示す図である。図1において、50はレーザビームプリンタ、51は電子写真式の画像形成部であるプリンタ部52、シート給送部53、定着部を構成する定着装置11等を備えたレーザビームプリンタ本体(以下、プリンタ本体と言う)である。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a laser beam printer which is an example of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 50 is a laser beam printer, 51 is a
ここで、プリンタ部52は、像担持体としての感光体ドラム1、感光体ドラム1の周囲に配置された、感光体ドラム1を一次帯電させる接触帯電ローラ等の帯電手段2を備えている。また、不図示のイメージスキャナ、コンピュータ等の外部機器から入力する画像信号に応じてオン/オフ変調したレーザ光Lを出力して、感光体ドラム1の帯電面を走査露光(照射)するレーザビームスキャナ3を備えている。さらに、現像剤担持体である現像スリーブ15から感光体ドラム1の表面に現像剤(トナー)を供給して静電潜像を現像する現像装置4、現像されたトナー像をシートに転写する転写部16を形成する転写ローラ9、クリーニングユニット10等を備えている。
Here, the
なお、感光体ドラム1は、矢印で示す時計方向に所定の周速度(プロセススピード)をもって回転駆動されると共に、帯電手段2により円周面が所定の極性・電位に一様に帯電処理(一次帯電)される。また、レーザビームスキャナ3による走査露光により感光体ドラム1の露光部の電荷が除電されて感光体ドラム1の表面に静電潜像が形成される。
The
また、シート給送部53は、シートを積載収容する給紙カセット5と、給紙カセット内の最上位のシートを給送するための給送ローラ6を備えている。
The
次に、このような構成のレーザビームプリンタ50の画像形成動作について説明する。まず、画像形成開始の信号に基づいて給送ローラ6が駆動され、給紙カセット5内の最上位のシートPが一枚ずつ分離給紙され、シート搬送ローラ7a,7bを通り、シート搬送経路8aに沿って搬送される。次に、シート先端が第1センサであるレジストレーションセンサ12のフラグをONにした(フラグを倒した)段階で、レーザビームスキャナ3による感光体ドラム1の表面に対する走査露光が行なわれ、感光体ドラム1の表面に静電潜像が形成される。この後、現像装置4による静電潜像の現像が行なわれ、感光体ドラム1上にトナー像が形成される。このように、レジストレーションセンサ12によるシートの検知に基づいて画像形成部での画像形成動作が開始される。
Next, an image forming operation of the
次に、転写部16にシート先端が到達するタイミングで感光体ドラム上(像担持体上)の画像形成領域の先端も同時に転写部16に到達する。そして、転写ローラ9に転写バイアスが感光体ドラム上のトナー帯電極性と逆極性に印加されることにより、転写部16の転写ニップ部TでシートPの表面に静電的にトナー像が転写される。その後トナー像の転写を受けたシートPは感光体ドラム1から分離されてシート搬送経路8bを通って定着装置11へ搬送され、シート上の未定着トナー像が定着ローラ20aと加圧ローラ20bとにより形成される定着ニップFにおいて加熱・加圧定着処理される。
Next, at the timing when the leading edge of the sheet reaches the
そして、最後に定着装置11を通ったシートPは、第2センサであり、シートの排出を検知するための排紙センサ13をONにしながら(図示しない排紙センサフラグを倒しながら)排紙トレイ14上に排出される。なお、シート分離後、すなわちシートPに対するトナー像転写後、感光体ドラム1はクリーニングユニット10で転写残トナーや紙粉等の除去を受けて清掃され、繰り返し作像に供される。
The sheet P that finally passes through the fixing
ところで、本実施の形態においては、転写部16及び定着装置11におけるシート搬送速度を検知し、検知結果から転写部と定着装置との間でのシート搬送挙動を安定化させるように定着装置11のシート搬送速度を制御するようにしている。
By the way, in the present embodiment, the sheet conveyance speed in the
次に、このような転写部16及び定着装置11の間での搬送速度制御を検討するために行った実験について説明する。なお、搬送速度制御の検討に際し、搬送速度の変動が微小な転写ニップ部Tでのシート搬送速度Vtrではなく、変動が大きい定着装置11の搬送速度Vfuに着目して実験を行った。また、今回の実験では、搬送速度Vfuの代用特性として、定着装置11の搬送方向下流側にある排紙センサ13のON時間、すなわち排紙センサフラグにシートが当接し、排紙センサフラグが倒れている時間Tfoutを計測した。
Next, an experiment conducted for examining the conveyance speed control between the
さらに、今回の計測ではレーザビームプリンタ50の構成部品に対し、下記の部品公差及びセンサ検知(精度、応答性)ばらつきを振った上でデーター取得を行った。
(1)転写ローラの外径上下限品
(2)転写ローラの硬度上下限品
(3)定着ローラ及び加圧ローラの外径上下限品
(4)定着ローラ及び加圧ローラの硬度上下限品
(5)レジストレーションセンサフラグの寸法上下限品
(6)排紙センサフラグの寸法上下限品
(7)レジストレーションセンサの検知(精度、応答性)ばらつき上下限
(8)排紙センサの検知(精度、応答性)ばらつき上下限
(9)定着温度サーミスタの検知(精度、応答性)ばらつき上下限
(10)紙種(坪量、表面性)、画像パターン。
Furthermore, in this measurement, the data acquisition was performed for the components of the
(1) Transfer roller outer diameter upper and lower limit products (2) Transfer roller hardness upper and lower limit products (3) Fixing roller and pressure roller outer diameter upper and lower limit products (4) Fixing roller and pressure roller hardness upper and lower limit products (5) Registration sensor flag size upper and lower limit products (6) Paper discharge sensor flag size upper and lower limit products (7) Registration sensor detection (accuracy, responsiveness) variation upper and lower limits (8) Paper discharge sensor detection ( Accuracy and responsiveness variation upper and lower limits (9) Fixing temperature thermistor detection (accuracy and responsiveness) variation upper and lower limits (10) Paper type (basis weight, surface property), image pattern.
その結果、計測したTfoutと定着温度(サーミスタの検知温度)の関係は図2に示すようになり、以下の結果が得られた。 As a result, the relationship between the measured Tfout and the fixing temperature (detection temperature of the thermistor) is as shown in FIG. 2, and the following results were obtained.
(結果1)印字開始時は上記ばらつきを組み込んでも定着温度は183.2〜187.1℃の範囲に収束したためループ過多及びループ過少は生じなかった。 (Result 1) Even when the above variation was incorporated at the start of printing, the fixing temperature converged in the range of 183.2 to 187.1 ° C., so that neither excessive loop nor excessive loop occurred.
(結果2)連続通紙中は定着の目標温度を185.0℃としても、上記ばらつきを組み込んだ場合、定着温度は179.2〜189.1℃の範囲で変動してしまった。その結果、ループ過多及びループ過少が発生するケースがあった。 (Result 2) Even when the fixing target temperature was 185.0 ° C. during continuous paper feeding, the fixing temperature fluctuated in the range of 179.2 to 189.1 ° C. when the above variation was incorporated. As a result, there were cases where excessive loops and excessive loops occurred.
(結果3)Tfoutが下記範囲内であれば部品公差やセンサの検知(精度、応答性)ばらつきを組み込んでもループ過多及びループ過少は生じなかった。
1.422s≦Tfout≦1.575s (式1)
なお、式1の領域外では、下記のように、ループ過少及びループ過多が確実に発生した。
Tfout<1.422sの場合:ループ過少(定着装置のシート搬送速度大)
Tfout>1.575sの場合:ループ過多(定着装置のシート搬送速度小)
(Result 3) If Tfout is within the following range, excessive loops and insufficient loops did not occur even when component tolerances and sensor detection (accuracy, responsiveness) variations were incorporated.
1.422 s ≦ Tfout ≦ 1.575 s (Formula 1)
In addition, outside the area | region of
When Tfout <1.422 s: loop shortage (fixing device sheet conveyance speed high)
When Tfout> 1.575 s: excessive loop (low sheet conveyance speed of fixing device)
次に、上記実験結果から導かれた制御を一般の装置に適用できるようTfoutに着目し、モデル化を行った。以下、結果を説明する。 Next, modeling was performed focusing on Tfout so that the control derived from the above experimental results can be applied to a general apparatus. Hereinafter, the results will be described.
(結果1)形成されるループ量(及びループ変動量)とループ過多及び過少の関係について
ループ過少及びループ過多の発生は形成されるループ量と相関があり、ループ量が所定範囲内であればループ過多及びループ過少は発生しない。つまり、形成されるループ量と、ループ過少及びループ過多とは以下の関係にある。
ループ量過少<形成されるループ量<ループ量過多 (式2)
(Result 1) Relationship between the amount of loop formed (and the amount of loop fluctuation) and loop excess and excess The occurrence of loop excess and loop excess is correlated with the amount of loop formed, and if the loop amount is within a predetermined range Loop over and loop under will not occur. In other words, the amount of loop formed, the loop excess and the loop excess have the following relationship.
Under loop amount <Loop amount formed <Excessive loop amount (Formula 2)
そこで、ループ量について図3に示すような規定を行う。なお、図3において、Lminは、ループ量過少とならない最小ループ長さ、Lmaxは、ループ量過多とならない最大ループ長さである。 Therefore, the loop amount is defined as shown in FIG. In FIG. 3, Lmin is the minimum loop length that does not cause the loop amount to be excessive, and Lmax is the maximum loop length that does not cause the loop amount to be excessive.
また、シート先端が転写部から定着入り口ガイドに沿って定着ニップ部に到達した瞬間(ループ形成開始)の長さをLinとし、このLinについて調査をしたところ一定であることが判明した。 Further, the length of the moment when the leading edge of the sheet arrives at the fixing nip portion along the fixing entrance guide from the transfer portion (loop formation start) is Lin, and when this Lin is investigated, it is found that the length is constant.
ここで、式2における形成されるループ量をループ変動量Lprintを用いて変形すると、式2は、以下のようになる。なお、Lprintはループ形成されている間(シート先端が定着ニップFに到達してからからシート後端が転写ニップ部Tを抜けるまでの時間)のループ変動量を表している。
(Lin−Lmax)≦Lprint≦(Lin−Lmin) (式3)
Here, when the loop amount formed in Equation 2 is transformed using the loop fluctuation amount Lprint, Equation 2 becomes as follows. Lprint represents the amount of loop fluctuation during the loop formation (the time from when the leading edge of the sheet reaches the fixing nip F until the trailing edge of the sheet passes through the transfer nip T).
(Lin−Lmax) ≦ Lprint ≦ (Lin−Lmin) (Formula 3)
(結果2)転写部及び定着装置11でのシート搬送速度とLprintの相関関係について
なお、図4は、相関関係を説明するための図である。なお、図4において、Tfinはレジストレーションセンサ12でのシート通過時間、Vtrは転写ニップTのシート搬送速度、Vfuは定着ニップF(定着装置)の搬送速度である。そして、関連パラメータとしてシート先端が転写ニップTから定着ニップFに到達する時間をTtr_fuと定義した。
(Result 2) Correlation between the sheet conveyance speed and Lprint in the transfer unit and the fixing
また、シートの搬送方向長さについては下記のように定義した。
定着前のシート搬送方向長さ:Lpaper
定着後のシート搬送方向長さ:Lpaper×α(α:定着に伴うシート長さの収縮率)
Further, the length in the sheet conveyance direction was defined as follows.
Length in sheet conveyance direction before fixing: Lpaper
Length in sheet conveyance direction after fixing: Lpaper × α (α: contraction rate of sheet length accompanying fixing)
なお、レジストレーションセンサ12と転写部のシート搬送時間は同一になるように調整されている。よって、Vtr=Lpaper/Tfinとなる。
Note that the sheet conveyance time of the
ここで、Lprintは、上記パラメータから導出される下記特性値を用いると、
単位時間当たりのループ変動量:Vfu−Vtr
ループ形成時間 :Tfin−Ttr_fu
次式で示される。
Lprint(ループ変動量)=(Tfin―Ttr_fu)×(Vfu―Vtr)
Here, Lprint is the following characteristic value derived from the above parameters:
Loop variation per unit time: Vfu-Vtr
Loop formation time: Tfin-Ttr_fu
It is shown by the following formula.
Lprint (loop fluctuation amount) = (Tfin−Ttr_fu) × (Vfu−Vtr)
ここで、Lprintは最大で
Lprint=Tfin×(Vfu−Vtr) (式4)
であるため、式4で定義することとした。
Here, Lprint is at most Lprint = Tfin × (Vfu−Vtr) (Formula 4)
Therefore, it was decided to define with the
(結果3)Tfoutを用いた搬送制御での適正領域について
前述の式4を式3に代入すると、以下のようになる。
Lin−Lmax≦Tfin×(Vfu−Vtr)≦Lin−Lmin (式5)
(Result 3) Appropriate region in transport control using
Lin−Lmax ≦ Tfin × (Vfu−Vtr) ≦ Lin−Lmin (Formula 5)
そして、この不等式の関係を満たせばループ過多及び過少は生じないことになる。 If this inequality relationship is satisfied, excessive and insufficient loops will not occur.
ここで、
転写部搬送速度 Vtr=Lpaper/Tfin
定着部搬送速度 =Lpaper×α/Tfout
メディア長さ Lpaper=Tfin× Vtr
を用いて式5を変形すると、Tfoutは次の不等式領域で規定される。
Tfin2 ×Vtr×α/[Tfin×Vtr+(Lin−Lmin)]
≦Tfout≦
Tfin2 ×Vtr×α/[Tfin×Vtr+(Lin−Lmax)] (式6)
here,
Transfer section conveyance speed Vtr = Lpaper / Tfin
Fixing part conveyance speed = Lpaper × α / Tfout
Media length Lpaper = Tfin × Vtr
Is transformed using the following equation, Tfout is defined by the following inequality region.
Tfin 2 × Vtr × α / [Tfin × Vtr + (Lin−Lmin)]
≦ Tfout ≦
Tfin 2 × Vtr × α / [Tfin × Vtr + (Lin−Lmax)] (Formula 6)
そして、実際に今回検討した下記に示す各パラメータの平均値
Tfin=1.485[sec]
Vtr =200[mm/sec]
Lin−Lmax=−18[mm]
Lin−Lmin=10[mm]
α=0.993
を上記式6に代入してみると、Tfoutの範囲は、以下のようになった。
1.427s≦Tfout≦1.570s
And the average value of each parameter shown below actually examined this time Tfin = 1.485 [sec]
Vtr = 200 [mm / sec]
Lin−Lmax = −18 [mm]
Lin−Lmin = 10 [mm]
α = 0.993
When substituting into the above equation 6, the range of Tfout is as follows.
1.427 s ≦ Tfout ≦ 1.570 s
これは、ばらつきを組み込んだ実験値のTfout領域(式1)となり、一般の装置においてもTfoutは式6で導かれる数値に収まれば良いことになる。 This is a Tfout region (Equation 1) of experimental values incorporating variation, and even in a general apparatus, Tfout only needs to be within the numerical value derived by Equation 6.
以上の実験及び検証結果に基づき、本実施の形態では、転写部16に搬送されるシート搬送速度に基づき、シートに所定の一定範囲内での大きさのループを形成させる定着装置11のシート搬出速度の速度範囲を求め、定着装置11のシート搬出速度を制御する。
Based on the above experiment and verification results, in the present embodiment, the sheet discharge of the fixing
なお、図5は、レーザビームプリンタ50の制御ブロック図である。図5において、60は制御部であり、この制御部60は、トナー像が転写されたシートを、定着装置11と転写部16との間で所定の一定範囲内での大きさのループを形成させながら搬送するよう定着装置11のシート搬出速度を制御するものである。
FIG. 5 is a control block diagram of the
この制御部60には転写部16に搬送されるシートのシート搬送速度を算出するためのレジストレーションセンサ12が接続されている。また、この制御部60には定着装置11から搬出されるシートのシート搬出速度を検出するための排紙センサ13が接続されている。さらに、制御部60には、定着ローラ20aを加熱するヒータ61及び定着装置11の定着ローラ20aと加圧ローラ20bを駆動する駆動モータMが接続されている。また、制御部60には、シートのシート搬送方向長さを入力する入力部62及び定着装置11の定着温度を検知する温度検知部である定着温度サーミスタ63が接続されている。なお、この入力部62は、不図示の操作部や、シートのシート搬送方向長さを検知するセンサ等により構成される。
The
ここで、制御部60は、レジストレーションセンサ12及び排紙センサ13からの信号に基づき、転写部16及び定着装置11のシート搬送及びシート排出速度を演算する。具体的には、レジストレーションセンサ12からの信号出力期間と入力部62からのシートのシート搬送方向長さ情報に基づいて、制御部60に設けられている演算部60aが転写部16を通過するシートのシート搬送速度を算出する。なお、転写部16を通過するシートのシート搬送速度を直接検知してはいないが、レジストレーションセンサ12での信号出力期間に基づくシート搬送速度と転写部16でのシートのシート搬送速度は実質的に同一としている。
Here, the
また、排紙センサ13からの信号出力期間と入力部62からのシートのシート搬送方向長さ情報に基づいて、制御部60に設けられている演算部60aが定着装置11から搬出されるシートのシート搬出速度を算出する。なお、定着装置11から排出されるシートのシート搬送速度を直接検知してはいないが、排紙センサ13での信号出力期間に基づくシート搬送速度と定着装置11から排出されるシートのシート搬送速度は実質的に同一としている。
Further, based on the signal output period from the
なお、本実施の形態において、第1検知部は、レジストレーションセンサ12と制御部60に設けられている演算部60aとで構成され、第2検知部は、排紙センサ13と制御部60に設けられている演算部60aとで構成される。そして、このようにして求めた定着装置11及び転写部16のシート搬送速度及びシート搬出速度に基づき駆動モータMを制御し、定着装置11のシート搬出速度を制御する。また、定着ローラ20aの温度を所定の温度とするようにヒータ61を制御する。
In the present embodiment, the first detection unit includes the
なお、本実施の形態においては、制御部60は、後述するように、n枚目のシートのTfoutがループ過多及び過少が発生しない中央値、例えば1.500secになるよう駆動モータMの回転数Rfu_(n)を算出した後、調整する。ここで、この駆動モータMの回転数(以下、定着目標回転数という)Rfu_(n)は、以下のような方法で算出する。
In the present embodiment, as will be described later, the
まず、(n−1)枚目のシートにおける制御目標値からのTfout_(n−1)の偏差Δ_(n−1)を下記式で定義する。
Δ_(n−1)=Tfout_(n−1)−1.500sec
First, a deviation Δ_ (n−1) of Tfout_ (n−1) from the control target value in the (n−1) th sheet is defined by the following equation.
Δ_ (n−1) = Tfout_ (n−1) −1.500 sec
そして、定着目標回転数Rfu_(n)を、以下のような方法で算出する。
Rfu_(n)=Rfu_(n−1)×[1+K×(Δ_(n−1)/Tfout_(n−1)] (式7)
なお、式7におけるKは収束性と応答性から適正化した値であり、本実施の形態ではK=0.6とした。
Then, the fixing target rotation speed Rfu_ (n) is calculated by the following method.
Rfu_ (n) = Rfu_ (n−1) × [1 + K × (Δ_ (n−1) / Tfout_ (n−1)] (Expression 7)
Note that K in Equation 7 is a value optimized from convergence and responsiveness, and in this embodiment, K = 0.6.
次に、このような制御部60による定着装置11のシート搬出速度制御について図6に示すフローチャートを用いて説明する。
Next, the sheet carry-out speed control of the fixing
通紙開始1枚目の制御については、搬出速度に影響する各ばらつきを考慮しても式5の範囲にTfoutが存在する定着ローラの温度領域で定着を行う。なお、本実施の形態では、既述した式5を満たすため、制御部60はヒータ61を制御し、定着装置11の定着温度を温調目標温度である182〜187℃とし、この定着温度を1枚目の定着温度とする。ここで、この温調目標温度は、定着装置11でのシート搬出速度が制御可能となる所定温度である。
With respect to the control of the first sheet to start feeding, fixing is performed in the temperature range of the fixing roller where Tfout exists in the range of
この後、制御部60は、定着温度サーミスタ63からの定着温度情報により、1枚目の印字前に定着温度が温調目標温度範囲内(所定温度範囲内)となり、この温調目標温度(182〜187℃)での定着が可能となったかの判別を行う(S01)。そして、182〜187℃での定着が可能と判別された場合(S01のY)、1枚目のプリントシーケンスを開始する(S02)。なお、このようにプリント開始時に定着装置11の定着温度が、シート搬出速度が制御可能な温度領域であるか否かを判断することにより、1枚目からループ量過多やループ量過少を防止することができる。
Thereafter, the
次に、1枚目のプリント時の排紙センサフラグが倒れている時間Tfout(1)を測定する(S03)。この後、1枚目でプリント終了かどうか判別し(S04)、1枚目でプリントが終了する場合は(S04のY)、そのままプリントを終了する。プリントが終了しない場合は(S04のN)、通紙開始n枚目(n≧2以上の整数)の制御を行う。すなわち、次のプリントに移行するためプリントカウントを1つ上げ(n=n+1)(S05)、次の(n枚目の)プリントを開始する(S06)。 Next, the time Tfout (1) during which the paper discharge sensor flag is tilted at the time of printing the first sheet is measured (S03). Thereafter, it is determined whether or not printing is completed for the first sheet (S04). When printing is completed for the first sheet (Y in S04), printing is terminated as it is. If the printing is not completed (N in S04), the control is performed for the nth sheet (n ≧ 2 or more integer) at the start of sheet passing. That is, in order to shift to the next print, the print count is increased by 1 (n = n + 1) (S05), and the next (n-th) print is started (S06).
次に、プリント開始と同時にTfout(n)がループ過多及び過少が発生しない中央値(本実施の形態では1.500sec)になるよう定着目標回転数Rfu_(n)を、上述した式7を用いて算出した後、調整(補正)する(S07)。そして、このような回転数制御により、Tfoutは、目標値の1.500secに近づくようになる。言い換えれば、シート搬出速度が、シートに所定範囲内の大きさのループを形成させるシートのシート搬出速度の速度範囲内で設定された目標シート搬出速度に近づくようになる。 Next, the fixing target rotation speed Rfu_ (n) is set using the above-described equation 7 so that Tfout (n) becomes the median value (1.500 sec in the present embodiment) at which the loop excess and the excess do not occur simultaneously with the start of printing. Then, adjustment (correction) is performed (S07). And by such rotation speed control, Tfout comes close to the target value of 1.500 sec. In other words, the sheet carry-out speed approaches the target sheet carry-out speed set within the speed range of the sheet carry-out speed of the sheet that forms a loop having a size within a predetermined range on the sheet.
次に、プリント時のTfout_(n)を測定する(S08)。そして、プリント終了判別を行い(S09)、プリントが終了していない場合には(S09のN)、この後、プリントが終了するまで(S09のY)、S05〜S08を繰り返し行う。 Next, Tfout_ (n) at the time of printing is measured (S08). Then, a print end determination is made (S09). If the print has not ended (N in S09), then S05 to S08 are repeated until the print ends (Y in S09).
以上の制御を部品公差及びセンサ検知(精度、応答性)ばらつきを振った上で組み込んだところ、ループ過多及び過少の発生は皆無であった。またこの時のTfoutと定着温度の相関特性を図7に示した。図7から明らかなように、今回制御時は定着温度如何によらずTfoutの領域は、
1.463≦Tfout≦1.512
に収束していた。
When the above control was incorporated after varying component tolerances and sensor detection (accuracy, responsiveness) variations, there was no occurrence of excessive or insufficient loops. FIG. 7 shows the correlation characteristics between Tfout and fixing temperature at this time. As can be seen from FIG. 7, the Tfout region during the current control is independent of the fixing temperature.
1.463 ≦ Tfout ≦ 1.512
It was converged to.
以上説明したように、本実施の形態においては、転写部16に搬送されるシートのシート搬送速度に基づいて定着装置11のシート搬出速度を制御している。これにより、従来、転写部と定着部との間に設けたループ検知センサを用いることなく、定着温度変動に伴う外径変化によらず適切なループを形成しながらシートを搬送することができ、画像品位の低下を防ぐことができる。
As described above, in the present exemplary embodiment, the sheet carry-out speed of the fixing
また、本実施の形態のように、レジストレーションセンサ12及び排紙センサ13によって定着装置11及び転写部16でのシート搬送及び搬出速度を検知することにより、ループの形状によらずループ量過多やループ量過少を防止することができる。さらに、ループセンサが不要になると共に、別途センサ等を設けることなく定着装置11及び転写部16を通過するシートのシート搬送速度を検知することができるため、低コスト化を図ることができる。
Further, as in the present embodiment, the
なお、本実施の形態ではTfoutが式6を満たすように制御を行ったが、定着装置の搬送速度Vfuを直接測定の上、式5を満たす制御を行っても構わない。また、本実施の形態ではRfu_(n)の制御方法の一例として式7を用いたが、本発明の作用効果が及ぶ制御であれば、他の制御方法(例えば、PID制御等)に変更しても構わず、本実施の形態における制御方法は何ら本発明範囲を限定するものではない。
In this embodiment, the control is performed so that Tfout satisfies Expression 6. However, the
また、本実施の形態では、レジストレーションセンサ12及び排紙センサ13によってシートの通過時間を検知し、この検知結果とシートの搬送方向の長さに基づいてシートの搬送速度を算出しているが、シートの搬送速度を他の構成で検知するようにしてもよい。例えば、搬送されるシートに当接して従動回転する樹脂製等のコロを用い、コロの直径と従動回転しているときのコロの回転数(例えばエンコーダで検出)とによりシートの搬送速度を算出するようにしても良い。
In this embodiment, the sheet passing time is detected by the
さらに、本実施の形態ではTfin及びTfoutの検知方法としてレジストレーションセンサと排紙センサを用いたが、本発明は、これに限らない。例えば、定着部と転写部のシート搬送速度、もしくは通過時間を検出できるものであれば、例えば、非接触光学式センサを用いても良い。さらに、転写部及び定着部にシートが挟持されている間の駆動トルクの変動をモニタすることにより、Tfin及びTfoutを検知するようにしても良い。 Furthermore, in the present embodiment, a registration sensor and a paper discharge sensor are used as a method for detecting Tfin and Tfout, but the present invention is not limited to this. For example, a non-contact optical sensor may be used as long as it can detect the sheet conveyance speed or the passage time of the fixing unit and the transfer unit. Furthermore, Tfin and Tfout may be detected by monitoring fluctuations in driving torque while the sheet is held between the transfer unit and the fixing unit.
11…定着装置、12…レジストレーションセンサ、13…排紙センサ、16…転写部、50…レーザビームプリンタ、51…レーザビームプリンタ本体、52…プリンタ部、60…制御部、61…ヒータ、62…入力部、63…定着温度サーミスタ、M…駆動モータ、P…シート
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記転写部で搬送されるシートのシート搬送速度を検知する第1検知部と、
前記定着部で搬出されるシートのシート搬出速度を検知する第2検知部と、
前記第1検知部により検知された前記転写部でのシート搬送速度及び前記第2検知部により検知された前記定着部でのシート搬出速度に基づいて、前記転写部と前記定着部との間でシートに形成されるループが一定範囲内の大きさとなるように前記定着部でのシート搬出速度を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus comprising: a transfer unit that transfers a toner image formed on an image carrier to a sheet; and a fixing unit that fixes the toner image transferred by the transfer unit to the sheet.
A first detection unit that detects a sheet conveyance speed of a sheet conveyed by the transfer unit;
A second detection unit for detecting a sheet carry-out speed of the sheet carried out by the fixing unit;
Based on the sheet conveyance speed at the transfer unit detected by the first detection unit and the sheet carry-out speed at the fixing unit detected by the second detection unit, between the transfer unit and the fixing unit. A control unit that controls the sheet carry-out speed in the fixing unit so that a loop formed in the sheet has a size within a certain range;
An image forming apparatus comprising:
前記制御部は、前記第1検知部により検知された、前記転写部でのシートのシート搬送速度に基づき、前記定着部で搬出されるシートの目標シート搬出速度を求め、前記第2検知部により検知された、前記定着部でのシートのシート搬出速度が前記目標シート搬出速度となるように前記モータ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。 A motor for driving the fixing unit;
The control unit obtains a target sheet carry-out speed of the sheet carried out by the fixing unit based on the sheet carrying speed of the sheet in the transfer unit detected by the first detection unit, and the second detection unit The image forming apparatus according to claim 1, wherein the motor is controlled such that the detected sheet discharge speed of the sheet at the fixing unit becomes the target sheet discharge speed.
前記レジストレーションセンサからの信号出力期間と、シートのシート搬送方向の長さに基づいて、前記転写部でのシート搬送速度を算出することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。 The first detection unit includes a registration sensor for starting an image forming operation in an image forming unit having the transfer unit,
The sheet conveyance speed in the transfer unit is calculated based on a signal output period from the registration sensor and a length of the sheet in the sheet conveyance direction. The image forming apparatus described.
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