JP2005055551A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】２面目は１面目よりも定着モータを遅回しすることで、画像伸びを防止する。
【解決手段】潜像担持体上のトナー像を記録材に転写する転写装置１６と、未定着トナー像が形成された記録材を、定着部材と加圧部材により互いに圧接してなる定着ニップ部を通過させることにより、未定着トナー像を記録材上に熱定着させる定着装置６０を備え、記録材の第１面に画像を形成した後、記録材の第２面に画像を形成する手段を有する画像形成装置に於いて、記録材搬送速度を可変とする手段を設け、記録材の第１面と記録材の第２面とで、記録材搬送速度が異なる
【選択図】図１
【解決手段】潜像担持体上のトナー像を記録材に転写する転写装置１６と、未定着トナー像が形成された記録材を、定着部材と加圧部材により互いに圧接してなる定着ニップ部を通過させることにより、未定着トナー像を記録材上に熱定着させる定着装置６０を備え、記録材の第１面に画像を形成した後、記録材の第２面に画像を形成する手段を有する画像形成装置に於いて、記録材搬送速度を可変とする手段を設け、記録材の第１面と記録材の第２面とで、記録材搬送速度が異なる
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真プロセスを用いる複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザビームプリンタ、等の画像形成装置においては、レーザ光等によって描かれた潜像を現像せしめる現像装置と、現像されたトナー像を記録材に転写せしめる転写手段と、転写されたトナー像を記録材上に定着せしめる定着器とを備えたものが主流となっている。
【０００３】
記録材に未定着トナー画像を定着させる定着手段としては、熱ローラ方式の定着器が一般的に用いられている。熱ローラ方式の定着器は、発熱源としてのハロゲンヒータを内蔵させ、該ハロゲンヒータの発熱で所定の温度に加熱温調される定着ローラと、シリコンゴム等の耐熱性を有しかつ所定の弾性を有する素材により形成された加圧ローラとを圧接させて定着ニップ部を形成させ、該ローラ対を回転させ、画像形成部で未定着トナー画像を形成担持させた記録材を定着ニップ部に導入して挟持搬送させることで定着ローラから熱を加えると共に加圧してトナー像を記録材上に融着固定させるものである。
【０００４】
しかし、熱ローラ方式の定着器は、定着ローラの熱容量が大きく、発熱源としてのハロゲンヒータに通電して定着ローラを常温状態から所定の定着温度に立ち上げて温調状態にするまでにはかなりのウォーミングアップタイムを要しクイックスタート性に欠ける。また定着ローラを常温状態から所定の定着温度に一旦立ち上げた後はいつでも直ちに画像形成動作を実行できるようにするためにプリンタの不使用時にもハロゲンヒータに通電して定着ローラを余熱状態に維持する必要があること、発熱源としてのハロゲンヒータは電気エネルギーを一旦は光エネルギーに変換しているためエネルギー効率が悪いこと等から消費電力が大きいという問題がある。またプリンタの不使用時にもハロゲンヒータに通電して定着ローラを余熱状態に維持することは定着ローラからの放熱で機内を不必要に昇温させることにもなる。
【０００５】
そこで近年は、クイックスタート化・省電力化の見地から、熱ローラ方式の定着器に代わって、オンデマンドタイプの定着器が主流となりつつある。オンデマンドタイプの定着器としては、例えばフィルム加熱方式の装置が知られている。
この装置は、加熱部材としてセラミックヒータ等の低熱容量の加熱体とポリイミド等の薄い伝熱フィルム材を用いて加熱部材の熱容量を小さくしたものである。
より具体的には特開昭６３−３１３１８２号公報等に開示のように、加熱体としてのセラミックヒータと加圧部材としての加圧ローラとの間に耐熱性フィルムを挟んで定着ニップ部を形成し、定着ニップ部に未定着トナー像を形成担持させた記録材を導入して、セラミックヒータの熱を耐熱性フィルムを介して記録材に与えて加熱してトナー像を記録材に熱定着させるものである。
【０００６】
このようなフィルム加熱方式の定着器は、加熱体としてのセラミックヒータやフィルムに低熱容量のものを用いており温度応答性が良いためヒータに対する通電により定着ニップ部を所要の定着温度に迅速に立ち上げて温調状態にすることができてクイックスタート性があり、通紙時以外はヒータに対する通電をオフにすることが可能で省電力性がある。また、機内昇温も抑えることができる。
【０００７】
加熱体を電磁誘導発熱性部材にする、あるいはフィルムを電磁誘導発熱性部材にし、それらを電磁誘導発熱させて定着ニップ部で記録材を加熱し未定着トナー画像を記録材に熱定着させる電磁誘導加熱方式の定着器も知られており、これらもオンデマンドタイプで、クイックスタート性、省電力性を有している。
【０００８】
上述例のようなオンデマンドタイプの定着器では通常加圧ローラ側に駆動源を設けて加圧ローラを回転駆動させることで、加熱部材側の移動体としての耐熱性フィルムあるいは電磁誘導発熱性フィルムを従動移動させており、定着ニップ部に導入された記録材は加圧ローラの回転駆動力で搬送力が与えられ定着ニップ部をフィルムとともに挟持搬送される（加圧ローラ駆動方式、特開平４−４４０７５〜４４０８３、２０４９８０〜２０４９８４号公報等）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
オンデマンドタイプの定着器は上記のようにクイックスタート性・省電力性があり有効なものであるが、加圧ローラ駆動方式の場合に次のような問題点がある。
【００１０】
すなわち、加圧ローラ駆動方式の定着器の場合は加圧ローラの径により定着ニップ部における記録材搬送速度が支配されるため、プリント開始初期で加圧ローラが冷えている状態時の加圧ローラ径（初期径）による定着ニップ部における記録材搬送速度に比べて、連続プリントを行いその間に加圧ローラが加熱部材側の熱で次第に加熱されて熱膨張して初期径よりも径が大きくなった状態時の定着ニップ部における記録材搬送速度が速くなる変動現象を生じる。
【００１１】
そのため、プリント動作を連続したときには、転写部における記録材搬送速度に対して、定着器の定着ニップ部における記録材搬送速度が速くなり両者に差を生じることになる。つまり、記録材が転写部を所定のプロセススピードで搬送されてトナー画像転写を受けつつ転写部を通り、その記録材先端が定着器の定着ニップ部に到達して定着ニップ部に挟持されると、記録材は転写部における所定のプロセススピードである記録材搬送速度よりも大きくなった定着ニップ部における記録材搬送速度をもって搬送されるようになる。
【００１２】
そのため、記録材先端が定着ニップ部に到達した時点以降に記録材に転写されるトナー画像は、記録材が転写部における記録材搬送速度よりも大きい定着ニップ部における記録材搬送速度をもって引っ張られて搬送されるので記録材搬送方向に引き延ばされてしまい画像伸びを生じたものとなる。場合によっては、その画像伸びで画像後端部が記録材後端から外れて欠損してしまうことになる。
【００１３】
図９は連続プリント枚数と画像伸び率の関係を示したグラフである。この画像形成装置では、２５０枚連続プリント時点で印字画像が初期と比べて１％程度伸びたものになり、その後は連続プリントを続けても加圧ローラの熱膨張による径の増大勾配がほぼ０となり、画像伸び率は飽和する。したがって、１枚目の印字画像に対して２５０枚目の印字画像は、Ａ４サイズ（２９７ｍｍ）であれば約３ｍｍ伸びる。
【００１４】
図１０（ａ）は１枚目のプリント紙であり、この場合は、プリント開始初期であることで加圧ローラは冷えていて初期径状態にあるので、定着ニップ部における記録材搬送速度は、転写部における記録材搬送速度とほぼ同じであり、記録材はその先端が転写部から定着ニップ部に到達した後も転写部における記録材搬送速度とほぼ同じ速度で定着ニップ部を搬送され、転写部における記録材の引っ張り搬送はなく、したがって記録材に形成される画像は先端から後端の全領域部において伸びは生じない。
【００１５】
図１０（ｂ）は２５０枚目のプリント紙であり、この場合は、前述したようにそれまでの連続プリントの間に加圧ローラが加熱部材側の熱で次第に加熱されて熱膨張して径が初期径よりも大きくなった状態となるために、転写部における記録材搬送速度に対して、定着ニップ部における記録材搬送速度が速くなるため、転写部を搬送され、先端が定着ニップ部に到達した時点における記録材の加圧ローラと転写部間に対応する画像部分には伸びはないが、それ以降の画像部分は引っ張り搬送のために記録材搬送方向に画像伸びしたものとなる。そのため、仮にＡ４サイズの記録紙に後端マージン２ｍｍの画像を印字し続けると、２５０枚目では約３ｍｍ画像が延びて１ｍｍの画像欠損が生じることになる。
【００１６】
そこで、加圧ローラ駆動方式・オンデマンドタイプの定着器を画像定着手段として具備させた画像形成装置においては、連続プリント時の画像伸びの防止を目的として、加圧ローラ駆動手段の回転数を変速して、記録材搬送速度を制御することが実施されている。代表的な例としては、連続プリントにおいて所定枚数通紙する毎に、加圧ローラの熱膨張による外径の変化を予測し、加圧ローラ駆動モータの回転数を低減させる方法が挙げられる。すなわち、連続プリントを続けるに従って加圧ローラの熱膨張は大きくなるため、図１１に示したように、連続プリント枚数をカウントしておき、プリント枚数が多くなるにつれて、段階的に加圧ローラ駆動モータの回転数を小さくすることにより、記録材の搬送速度を遅くするものである。
【００１７】
しかしながら、両面プリントにおいて、第２面をプリントする場合には、第１面よりも更に画像伸びが生じる。これは、第１面プリント時に定着器を通過した記録材は、熱により記録材に含まれていた水分が蒸発して、僅かに記録材が縮むためである。この通常よりも縮んだ状態の記録材に第２面を転写するため、画像伸びは第１面よりも顕著になる。第２面のプリントを完了した記録材は、排紙後しばらく放置しておけば、再び吸湿して元の状態に戻るが、既に印字しているため、画像が伸びつつ、元のサイズに戻ることになる。また、第２面は、紙が縮んでいるため、第１面よりも、画像後端部が記録材後端から外れて欠損しやすくなるのは言うまでもない。さらに、第１面プリント後の第２面プリントは、第１面（片面）のみの連続プリント時よりも、記録材間が長くなり、その間、プリント温調で定着フィルムと加圧ローラの空回転が行われるため、加圧ローラの熱膨張が大きくなる。そのため、第２面のプリント時には、記録材は定着ニップ部によってますます引っ張られることになる。図１２は両面連続プリント枚数と画像伸び率の関係を示したグラフであり、第１面と第２面の画像伸び率を比較したものである。このグラフより、第１面よりも第２面の画像伸び率が０．１％程度大きくなっていることがわかる。
【００１８】
このように、両面プリントを行う場合には、第２面の搬送速度を第１面と同じ制御にしていては、第２面の画像伸びを防止することができない。従来の技術は、プリント枚数による記録材搬送速度の制御であり、第１面と第２面の区別を行っていないため、第１面→第２面の記録材間の加圧ローラ熱膨張および第１面プリント後の記録材の縮みに起因した第２面の画像伸びが問題となっていた。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、潜像担持体上のトナー像を記録材に転写する転写装置と、未定着トナー像が形成された記録材を、定着部材と加圧部材により互いに圧接してなる定着ニップ部を通過させることにより、前記未定着トナー像を記録材上に熱定着させる定着装置を備え、記録材の第１面に画像を形成した後、記録材の第２面に画像を形成する手段を有する画像形成装置において、記録材搬送速度を可変とする手段を設け、記録材の第１面と記録材の第２面とで、記録材搬送速度が異なることを特徴とする。
【００２０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記定着装置は、定着部材もしくは加圧部材のいずれか一方を駆動する方式であり、駆動モータの回転数を変速して、記録材搬送速度を制御することを特徴とする。
【００２１】
請求項３記載の発明は、請求項１〜２記載の発明において、記録材の第１面よりも記録材の第２面の搬送速度を遅くすることを特徴とする。
【００２２】
請求項４記載の発明は、請求項１〜２記載の発明において、記録材の第１面の画像印字率が所定値よりも大きく、該記録材の第２面にも画像記録を行う場合は、記録材の第１面よりも記録材の第２面の搬送速度を速くすることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、図面を参照し本発明の実施の形態１を説明する。
図１は、記録材の両面印字を行うレーザビームプリンタである。以下、図１のレーザビームプリンタの構成部品を説明する。プリンタ本体（画像形成装置本体）内には、レーザスキャナ１０、感光ドラム１１と、一次帯電器１２と現像ローラ１３を含む印字プロセスユニット１５、転写ローラ１６、定着器６０、搬送ローラ対１８、給紙カセット２０と給紙ローラ２１等が設置されている。
【００２４】
給紙カセット２０内に積載収納されたシート状の記録材Ｐは、反時計方向に回転する給紙ローラ２１により給送され、搬送板金２２に導かれて搬送ローラ対１８のニップ部へ送られる。
【００２５】
次いで、記録材Ｐは搬送ローラ対１８によって感光ドラム１１転写ローラ１６の間に送られる。感光ドラム１１は時計方向に回転しており、一次帯電器１２で均一に帯電されている。そして、その外周面には、レーザスキャナ１０のレーザ光Ｌにより静電潜像が順次形成され、続いてその静電潜像が現像ローラ１３で現像され、トナー像が形成される。感光ドラム１１と転写ローラ１６との間に送られた記録材Ｐには、感光ドラム１１上のトナー像が転写ローラ１６より順次転写される。
【００２６】
このようにしてトナー像が転写された記録材Ｐは定着器６０へ送られ、ここで加熱、加圧されてトナー像が記録材Ｐに定着する。
【００２７】
この後、記録材Ｐは定着排紙搬送ローラ対６１により排紙ローラ７１へ送られ、次いで排紙ローラ７１によりプリンタ本体上面の排紙トレイ７０上に排紙される。
【００２８】
両面印字を行う場合、まず、給紙カセット２０上の記録材Ｐを給紙ローラ２１により１枚ずつ給紙し、搬送板金２２に沿って搬送ローラ対１８へ搬送する。記録材Ｐは、搬送ローラ対１８の回転により、転写ニップへ搬送される。転写部でトナー像の転写を行った記録材Ｐは、定着器６０により定着され固定画像を得る。定着器６０から排出された記録材は、定着排紙搬送ローラ対６１により、搬送板金２３に沿って排紙ローラ７１へ送られ、プリンタ本体の機外へ一部を排出される。記録材後端が排紙搬送ローラ対６１のニップを抜けた後に、排紙ローラ７１は反時計回りに逆回転駆動を行い、記録材を搬送板金２３に沿って下向きへ搬送する。このようにして再びプリンタ本体内へ引き込まれた記録材は、今度は、両面反転ローラ６２のニップに噛んで、搬送板金２４へ沿って、両面搬送ローラ６３に搬送される。両面搬送ローラ６３は、記録材を搬送板金２５に沿って搬送して、再給紙ローラ６４へ送る。再給紙ローラ６４により、搬送板金２６に沿って再び搬送ローラ対１８へ送られた記録材は、１面目と同様の現像、転写、定着工程を経て２面目に画像を形成して、今度は排紙ローラ７１が逆回転駆動を行わずに排紙トレイ７０上に排出される。
【００２９】
次に、図２を用いて定着器６０の詳細を説明する。図２において、加熱体支持部材３２に支持させた加熱体３１と、耐熱性の薄肉フィルム（以下、定着フィルムと記す）３３に対向して、未定着トナー画像の定着に必要な所定の定着ニップ幅を形成するために弾性層を有した加圧ローラ４０を圧接させる。加熱体は通電により所定の温度に加熱され、定着に必要な発熱を行うように所定温度に温調される。
【００３０】
定着フィルム３３は加圧ローラ４０からの回転駆動力により従動回転を行い、定着ニップ部Ｎにおいて加熱体面に密着・摺動しつつ、矢印の方向に搬送移動されるエンドレスベルト状の部材である。加熱体を所定の温度に加熱、温調させ、定着フィルムを矢印の方向に回転移動させた状態において、定着ニップ部の定着フィルムと加圧ローラとの間に、未定着トナー像Ｔが形成された記録材Ｐが、定着入口ガイド４４に案内されて定着ニップに搬入され、記録材上の未定着トナー像Ｔは、加熱・溶融され、永久画像として定着される。そして、定着ニップ部を通過した記録材は定着フィルムの面から剥離して、定着排紙搬送ローラ対６１を経て排紙トレイに排出される。
【００３１】
加熱体としてのヒータ３１は、一般にセラミックヒータが使用される。例えば、アルミナ等の電気絶縁性、高熱伝導性、低熱容量を有したセラミック基板の一方の面（定着フィルムと対面する側の面）に、基板長手に沿って銀パラジウム等の抵抗発熱体をスクリーン印刷等で形成し、さらに該抵抗発熱体形成面を薄肉のガラスコート層で覆うことで形成されている。このセラミックヒータは不図示の給電装置から給電部を介して抵抗発熱体に通電がなされることにより、該抵抗発熱体が発熱してセラミック基板、ガラスコート層を含むヒータ全体を急速昇温させる。このヒータ３１の昇温は搬送可能な全ての記録材が搬送される領域内の加熱体背面に設置されたサーミスタにより検知され、ＣＰＵ１４の通電制御部へフィードバックされる。通電制御部はサーミスタで検知されたヒータ温度が、所定の温度に保持されるように抵抗発熱体への給電を制御する。
【００３２】
制御方法としては、印加する電圧の波数の増減を制御する波数制御方式や、電圧の各位相角から電圧を印加する位相制御方式等がある。これらの制御方式によってヒータは所定の定着温度に加熱され温調がなされる。
【００３３】
また、定着フィルムは、定着ニップ部においてヒータからの発熱を効率よく被加熱材としての記録材に伝熱するために、２０〜７０μｍの厚さが適している。
この定着フィルムはフィルム基層、プライマ層、離型層の３層で構成されており、フィルム基層側がヒータに接する面側であり、離型層が記録材と接する面側である。フィルム基層はヒータのガラスコート層と同様に絶縁性の高いポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ等の樹脂で形成され、耐熱性、高弾性を有している。また、フィルム基層により定着フィルム全体の引裂強度等の機械的強度を保っている。プライマ層は２〜６μｍ程度の厚みで塗布されている。離型層は定着フィルムに、トナーがオフセットすることを防止する目的で、離型性に優れるＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、等のフッ素樹脂を１０μｍ程度塗布したり、膜厚２０〜７０μｍのチューブにして被覆形成している。
【００３４】
また、加熱体支持部材３２は、耐熱性プラスチック製部材より形成され、ヒータを保持するとともに、定着フィルムの搬送ガイドも兼ねている。
【００３５】
加圧ローラ４０はアルミ、鉄等の金属製芯金４１の上に、弾性層としてのシリコンソリッドゴム、シリコンスポンジゴム等の絶縁性、若しくは、導電材を分散した導電性を有する弾性層４２を形成し、その上に離型層４３としてフッ素樹脂層が形成されている。この加圧ローラは、不図示の加圧バネによって所定の加圧力で、定着部材と密着加圧されている。また、芯金４１の端部が加圧ローラ駆動モータＭ２により駆動されることで矢印方向に回転駆動され、この加圧ローラ４０の回転駆動によりエンドレスの定着フィルム３３がその内面がヒータ３１に密着摺動しながら矢印方向に回転駆動される。
【００３６】
前述のように、加圧ローラ４０は、ヒータ３１からの熱により加熱されて昇温していき、熱膨張を生じて外径が初期径よりも増し、そのために転写部における記録材の引っ張り搬送で画像が伸びる。特に、両面プリントの場合には、第１面よりも第２面の方が、記録材が縮んだ状態で転写されるために、画像伸びが顕著に発生する。
【００３７】
そこで、本実施例では、第２面の画像伸びを補正するため、ＣＰＵ１４が加圧ローラ駆動モータＭ２の回転速度を制御して、記録材の第１面よりも第２面の搬送速度を遅くする。本実施例においては、加圧ローラは、本体のメインモータＭ１とは別の専用モータＭ２で駆動される。この加圧ローラ駆動モータＭ２は、パルスモータであり、励磁パルスの周波数を変化させることにより、回転速度を変化させることができる。すなわち、ＣＰＵ１４により、励磁パルスの周波数を上げれば、加圧ローラ駆動モータＭ２の回転が速くなり、記録材Ｐの搬送速度が速くなる。逆に、周波数を下げれば、回転が遅くなり、記録材Ｐの搬送速度が遅くなる。
【００３８】
図３は、上記制御のフローチャートである。プリント信号を受信したら、第２面のプリントか否かを判断して（ステップＳ１）、第２面であれば、搬送速度は初期値に対して０．１％ダウンする（ステップＳ２）。第１面であれば、搬送速度は変更せず初期値のままでプリントを行う。すなわち、１枚ずつ給紙して３枚（６イメージ）の両面プリントを行った場合には、図４（ａ）に示したような加圧ローラ駆動モータＭ２の回転数制御となる。また、同時に２枚の記録材がプリンタ本体内を搬送されるような交互給紙で３枚（６イメージ）の両面プリントを行った場合には、図４（ｂ）に示したような回転数制御となる。本実施例においては、速度切り替えのタイミングは、プリント信号を受信してから画像形成が開始されるまでの間に設定している。本制御により、主に記録材の縮みに起因した第２面の画像伸びはほとんどなくなり、第１面と同様の良好な画像を得ることができた。
【００３９】
なお、加圧ローラは専用の駆動源Ｍ２を用いずに、画像形成装置本体のメインモータＭ１の動力を加圧ローラへ伝達して駆動させてもよい。この場合、メインモータの速度を変化させることになるが、速度切り替えタイミングが非画像形成時（非露光時）であれば、画像に影響を及ぼすことはない。あるいは、メインモータから加圧ローラへの駆動伝達装置にスリップクラッチ等の変速機を用いる、すなわち、加圧ローラの駆動のみクラッチ式の変速手段を設けたり、伝達駆動ギアをＯＮ／ＯＦＦする等して回転速度を変化させられるような構成にしてもよい。
【００４０】
また、回転速度可変の駆動モータＭ１もしくはＭ２には、パルスモータではなく、ＤＣモータを用いてもよい。
【００４１】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２を説明する。本実施の形態２において、実施の形態１との違いは、連続プリント枚数に応じて段階的に記録材搬送速度を遅くしていくことである。その他のプリンタ構成は同じであるため、実施の形態１と同様である箇所については説明を省略する。
【００４２】
前述のように、加圧ローラは、連続してプリントを行ううちに、ヒータからの熱により加熱されて昇温していき、熱膨張を生じて外径が初期径よりも増し、そのために連続プリント枚数が多くなるにつれて、転写部における記録材の引っ張り搬送で画像が伸びる。特に、両面連続プリントの場合には、第１面よりも第２面の方が、記録材が縮んだ状態で転写されるために、画像伸びがさらに顕著に発生してくる。
【００４３】
そこで、本実施例は、この連続プリント時に発生する画像伸び、および第２面の画像伸びを補正するため、ＣＰＵ１４が連続プリント枚数をカウントし、加圧ローラ駆動モータＭ２の回転速度を段階的に遅くしていき、かつ記録材の第１面よりも第２面の搬送速度を遅くするものである。すなわち、連続プリント枚数が所定枚数に達する毎に記録材搬送速度を遅くしつつ、第１面よりも第２面の搬送速度を０．１％遅く設定して、加圧ローラの熱膨張が飽和して画像伸びが飽和する２５０枚以上はその速度を保持する。
【００４４】
図５は、上記制御のフローチャートである。プリント信号を受信したら、連続プリント４０枚目以上か否かを判断して（ステップＳ１）、４０枚目未満のプリントであれば、今度は第２面のプリントであるか否か判断する（ステップＳ２）。第２面であれば、搬送速度は初期値に対して０．１％ダウンする（ステップＳ３）。第１面であれば、搬送速度は初期値のままでプリントを行う。
【００４５】
連続プリント４０枚目以上であれば、次に、連続プリント８０枚目以上か否かを判断する（ステップＳ４）。８０枚目未満のプリントであれば、今度は第２面のプリントであるか否か判断する（ステップＳ５）。第２面であれば、搬送速度は初期値に対して０．３５％ダウンし（ステップＳ６）、第１面であれば、搬送速度は初期値に対して０．２５％ダウンしてプリントを行う（ステップＳ７）。
【００４６】
連続プリント８０枚目以上であれば、次に、連続プリント１５０枚目以上か否かを判断する（ステップＳ８）。１５０枚目未満のプリントであれば、今度は第２面のプリントであるか否か判断する（ステップＳ９）。第２面であれば、搬送速度は初期値に対して０．５５％ダウンし（ステップＳ１０）、第１面であれば、搬送速度は初期値に対して０．４５％ダウンしてプリントを行う（ステップＳ１１）。
【００４７】
連続プリント１５０枚目以上であれば、次に、連続プリント２５０枚目以上か否かを判断する（ステップＳ１２）。２５０枚目未満のプリントであれば、今度は第２面のプリントであるか否か判断する（ステップＳ１３）。第２面であれば、搬送速度は初期値に対して０．８％ダウンし（ステップＳ１４）、第１面であれば、搬送速度は初期値に対して０．７％ダウンしてプリントを行う（ステップＳ１５）。
【００４８】
連続プリント２５０枚目以上であれば、第２面のプリントであるか否か判断する（ステップＳ１６）。第２面であれば、搬送速度は初期値に対して１．０％ダウンし（ステップＳ１７）、第１面であれば、搬送速度は初期値に対して０．９％ダウンしてプリントを行う（ステップＳ１８）。
【００４９】
なお、両面プリントでは、１枚の記録材で第１面と第２面のプリントが行われるが、それぞれを１枚とカウントしている。したがって、１イメージを１枚とカウントし、記録材１枚の両面プリントにおいては、カウンタは２枚とカウントするように設定している。また、プリント枚数は、プリント信号受信時にカウントアップし、記録材搬送速度切り替えタイミングは、非画像形成時（非露光時）としている。
【００５０】
図６は、両面連続プリント枚数の進行過程における画像の伸び率と加圧ローラ駆動速度低下率を示したグラフである。（ａ）は第１面、（ｂ）は第２面の制御を示している。このグラフでわかるように、本実施例では、第１面および第２面ともに画像の伸びが０．２５％以内に抑えられることになる。
【００５１】
本実施例では、連続プリント枚数に応じて記録材搬送速度を変化させたが、連続プリント枚数に相当する連続プリント時間、さらには第１面と第２面のプリント時間に応じて記録材搬送速度を変化させてもよい。
【００５２】
また、プリント動作の終了後、あまり時間をあけずに次のプリント動作を行う場合には、加圧ローラがある程度温まっていることもある。したがって、プリント開始時に前回の動作が終了してからの経過時間を参照し、経過時間が短ければ、加圧ローラが温まっていると判断し、逆に経過時間が長ければ、加圧ローラが冷めていると判断して、次のプリント動作時の記録材搬送速度を制御することもできる。
【００５３】
（実施の形態３）
実施の形態３では、記録材の第１面よりも記録材の第２面の搬送速度を速くする場合の例を示す。なお、プリンタ構成は実施の形態１および２と同じであるため、同様である箇所については説明を省略する。
【００５４】
記録材の第１面にベタ黒やハーフトーンなどの印字率が大きい画像を印字した場合、第２面プリント時において、記録材が加圧ローラに巻き付く場合がある。
これは、第２面プリント時には、第１面が反転して加圧ローラ側を通るため、一旦は定着した記録材上のトナーが定着器の熱で再び溶融して加圧ローラ表面に吸着して、記録材が加圧ローラに貼り付きやすくなるためである。特に、記録材の先端は加圧ローラ巻き付きが発生しやすい。したがって、第１面の後端部の画像印字率が高い場合には、第２面で加圧ローラ側先端にトナーが多く付着しているため、特に注意を要する。
【００５５】
本実施例においては、第１面の印字率が高い場合には、記録材の第１面よりも記録材の第２面の搬送速度を速くする。本制御の目的は、定着ニップを通過する時間が長いほど、記録材の加圧ローラ側トナーの再溶融が進行するため、第２面では記録材にあまり熱を付与しないようにすることである。したがって、このとき同時に、定着温調温度を低下させるとさらに効果が見込める。
【００５６】
本実施例は、基本的に記録材の搬送速度制御は実施の形態１に従うが、第１面の印字率が５０％を越えた場合のみ、ＣＰＵ１４により、第２面の搬送速度を第１面よりも０．１％速くするものである。また、同時に定着温度を第１面よりも５℃低くなるように設定した。具体的には、第１面の定着温調温度は１９０℃にして、第２面の定着温調温度は１８５℃となるように設定した。第２面は、第１面プリント時に記録材に熱が付与されているため、定着性は良好であり、第１面よりも０．１％搬送速度を速めたり、あるいは同時に５℃程度定着温度を低下させても、定着不良などの問題は発生しなかった。それどころか、第２面の定着温度を低下させることにより、記録材に熱を過剰に与えることに起因する第２面のホットオフセットを防止するという新たな効果が生じた。
【００５７】
図７は、上記制御のフローチャートである。本実施例の基本制御としては、実施の形態２のように連続プリントの枚数に応じて記録材の搬送速度を段階的に落としていく制御を行っており、図５において、第２面のプリントである場合に、対応する第１面のプリントが高印字率であったか否かを判断するステップおよび、第１面が高印字率であった場合に搬送速度を速めるステップを追加している。
図７は、図５に追加したステップのみ説明するものである。連続プリント何枚目か判断したあとは、第２面のプリントか否かを判断する（ステップＳ１）。第１面であれば、ＣＰＵにより画像印字領域の占める割合が記録材全域の５０％以上であるか否かを判断して（ステップＳ２）、５０％以上であれば、不図示のメモリに記憶して（ステップＳ３）、連続プリント枚数に応じて搬送速度をダウンして（ステップＳ４）、第１面のプリントを行い終了する。第２面であれば、ＣＰＵにより対応する第１面の印字率が５０％以上であったか否かを判断して（ステップＳ５）、５０％以上であれば、記録材の搬送速度を第１面に対して０．１％アップする（ステップＳ６）。このとき同時に、定着温調温度を１８５℃にダウンする。５０％未満であれば、実施の形態２の制御通り、記録材の搬送速度をダウンする（ステップＳ７）。このとき、定着温調温度は、第１面と同じく１９０℃のままとする。すなわち、印字率が５０％以上の高印字率の記録材を１枚ずつ給紙して３枚の両面プリントを行った場合には、図８（ａ）に示したような加圧ローラ駆動モータＭ２の回転数制御となり、同時に２枚の記録材がプリンタ本体内を搬送されるような交互給紙で３枚の両面プリントを行った場合には、図８（ｂ）に示したような回転数制御となる。なお、速度切り替えのタイミングは、プリント信号を受信してから画像形成が開始されるまでの間に設定している。また、印字率としては、第１面の記録材全体ではなく、後端付近の印字率のみを判断のパラメータに設定してもよい。
【００５８】
本制御により、主に記録材の縮みに起因した第２面の画像伸びはほとんどなくなり、第１面と同様の良好な画像を得ることができた。さらに、第１面が高印字率であっても、第２面の加圧ローラ巻き付きを防止することができた。このとき、実施の形態２の制御に基づき連続プリント枚数に応じて、第１面の搬送速度を低下させているため、第２面の搬送速度を第１面に対して０．１％アップしても、第２面の画像伸びが０．５％を越えることはなく、したがって、後端マージン２ｍｍの場合でも画像が記録材からはみ出すことはない。
【００５９】
以上、実施の形態１〜３では、フィルム定着装置の場合について述べたが、本発明はフィルム定着装置に限定されるものではなく、回転駆動を受ける定着もしくは加圧部材の熱膨張が比較的大きく、画像の搬送方向の寸法に影響を及ぼすような定着装置に一般的に応用が可能である。
【００６０】
例えば、励磁手段によって磁性部材に磁力を作用させ、誘導電流を生じさせて加熱する電磁誘導加熱方式の定着装置においても本件の発明は有効である。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、潜像担持体上のトナー像を記録材に転写する転写装置と、未定着トナー像が形成された記録材を、定着部材と加圧部材により互いに圧接してなる定着ニップ部を通過させることにより、前記未定着トナー像を記録材上に熱定着させる定着装置を備え、記録材の第１面に画像を形成した後、記録材の第２面に画像を形成する手段を有する画像形成装置において、記録材搬送速度を可変とする手段を設け、記録材の第１面よりも記録材の第２面の搬送速度を遅くすることにより、定着部材もしくは加圧部材の熱膨張で生じる記録材搬送速度変化および記録材の縮みに起因する第２面の画像の伸びを防止することができる。
【００６２】
また、記録材の第１面の画像印字率が所定値よりも大きい場合は、記録材の第１面よりも記録材の第２面の搬送速度を速くすることにより、記録材第２面の定着部材もしくは加圧部材への巻き付きやホットオフセットを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る画像形成装置の断面図。
【図２】本発明の実施形態１に係る定着装置の断面図。
【図３】本発明の実施形態１に係る記録材搬送速度制御を示すフローチャート。
【図４】本発明の実施形態１に係る加圧ローラ駆動モータの回転数制御を示す図。
【図５】本発明の実施形態２に係る記録材搬送速度制御を示すフローチャート。
【図６】本発明の実施形態２に係る両面連続プリント枚数の進行過程における画像伸び率と加圧ローラ駆動速度低下率を示す図。
【図７】本発明の実施形態３に係る記録材搬送速度制御を示すフローチャート。
【図８】本発明の実施形態３に係る加圧ローラ駆動モータの回転数制御を示す図。
【図９】従来の画像形成装置における連続プリント枚数と画像伸び率の関係を示すグラフ。
【図１０】従来の画像形成装置におけるプリント１枚目と連続プリント２５０枚目の各記録材の記録画像状態の説明図。
【図１１】従来の画像形成装置における記録材搬送速度制御を示す図。
【図１２】従来の画像形成装置における両面連続プリント枚数と画像伸び率の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１０ レーザスキャナ
１１ 感光ドラム
１２ 一次帯電器
１３ 現像ローラ
１４ ＣＰＵ
１５ 印字プロセスユニット
１６ 転写ローラ
１８ 搬送ローラ対
２０ 給紙カセット
２１ 給紙ローラ
２２〜２６ 搬送板金
３１ 加熱体
３２ 加熱体支持部材
３３ 定着フィルム
４０ 加圧ローラ
４１ 加圧芯金
４２ 弾性層
４３ 離型層
４４ 定着入口ガイド
６０ 定着器
６１ 定着排紙搬送ローラ対
６２ 両面反転ローラ
６３ 両面搬送ローラ
６４ 再給紙ローラ
７０ 排紙トレイ
７１ 排紙ローラ
Ｌ レーザ光
Ｎ 定着ニップ部
Ｐ 記録材
Ｔ 未定着トナー像
Ｍ１ メインモータ
Ｍ２ 加圧ローラ駆動モータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真プロセスを用いる複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザビームプリンタ、等の画像形成装置においては、レーザ光等によって描かれた潜像を現像せしめる現像装置と、現像されたトナー像を記録材に転写せしめる転写手段と、転写されたトナー像を記録材上に定着せしめる定着器とを備えたものが主流となっている。
【０００３】
記録材に未定着トナー画像を定着させる定着手段としては、熱ローラ方式の定着器が一般的に用いられている。熱ローラ方式の定着器は、発熱源としてのハロゲンヒータを内蔵させ、該ハロゲンヒータの発熱で所定の温度に加熱温調される定着ローラと、シリコンゴム等の耐熱性を有しかつ所定の弾性を有する素材により形成された加圧ローラとを圧接させて定着ニップ部を形成させ、該ローラ対を回転させ、画像形成部で未定着トナー画像を形成担持させた記録材を定着ニップ部に導入して挟持搬送させることで定着ローラから熱を加えると共に加圧してトナー像を記録材上に融着固定させるものである。
【０００４】
しかし、熱ローラ方式の定着器は、定着ローラの熱容量が大きく、発熱源としてのハロゲンヒータに通電して定着ローラを常温状態から所定の定着温度に立ち上げて温調状態にするまでにはかなりのウォーミングアップタイムを要しクイックスタート性に欠ける。また定着ローラを常温状態から所定の定着温度に一旦立ち上げた後はいつでも直ちに画像形成動作を実行できるようにするためにプリンタの不使用時にもハロゲンヒータに通電して定着ローラを余熱状態に維持する必要があること、発熱源としてのハロゲンヒータは電気エネルギーを一旦は光エネルギーに変換しているためエネルギー効率が悪いこと等から消費電力が大きいという問題がある。またプリンタの不使用時にもハロゲンヒータに通電して定着ローラを余熱状態に維持することは定着ローラからの放熱で機内を不必要に昇温させることにもなる。
【０００５】
そこで近年は、クイックスタート化・省電力化の見地から、熱ローラ方式の定着器に代わって、オンデマンドタイプの定着器が主流となりつつある。オンデマンドタイプの定着器としては、例えばフィルム加熱方式の装置が知られている。
この装置は、加熱部材としてセラミックヒータ等の低熱容量の加熱体とポリイミド等の薄い伝熱フィルム材を用いて加熱部材の熱容量を小さくしたものである。
より具体的には特開昭６３−３１３１８２号公報等に開示のように、加熱体としてのセラミックヒータと加圧部材としての加圧ローラとの間に耐熱性フィルムを挟んで定着ニップ部を形成し、定着ニップ部に未定着トナー像を形成担持させた記録材を導入して、セラミックヒータの熱を耐熱性フィルムを介して記録材に与えて加熱してトナー像を記録材に熱定着させるものである。
【０００６】
このようなフィルム加熱方式の定着器は、加熱体としてのセラミックヒータやフィルムに低熱容量のものを用いており温度応答性が良いためヒータに対する通電により定着ニップ部を所要の定着温度に迅速に立ち上げて温調状態にすることができてクイックスタート性があり、通紙時以外はヒータに対する通電をオフにすることが可能で省電力性がある。また、機内昇温も抑えることができる。
【０００７】
加熱体を電磁誘導発熱性部材にする、あるいはフィルムを電磁誘導発熱性部材にし、それらを電磁誘導発熱させて定着ニップ部で記録材を加熱し未定着トナー画像を記録材に熱定着させる電磁誘導加熱方式の定着器も知られており、これらもオンデマンドタイプで、クイックスタート性、省電力性を有している。
【０００８】
上述例のようなオンデマンドタイプの定着器では通常加圧ローラ側に駆動源を設けて加圧ローラを回転駆動させることで、加熱部材側の移動体としての耐熱性フィルムあるいは電磁誘導発熱性フィルムを従動移動させており、定着ニップ部に導入された記録材は加圧ローラの回転駆動力で搬送力が与えられ定着ニップ部をフィルムとともに挟持搬送される（加圧ローラ駆動方式、特開平４−４４０７５〜４４０８３、２０４９８０〜２０４９８４号公報等）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
オンデマンドタイプの定着器は上記のようにクイックスタート性・省電力性があり有効なものであるが、加圧ローラ駆動方式の場合に次のような問題点がある。
【００１０】
すなわち、加圧ローラ駆動方式の定着器の場合は加圧ローラの径により定着ニップ部における記録材搬送速度が支配されるため、プリント開始初期で加圧ローラが冷えている状態時の加圧ローラ径（初期径）による定着ニップ部における記録材搬送速度に比べて、連続プリントを行いその間に加圧ローラが加熱部材側の熱で次第に加熱されて熱膨張して初期径よりも径が大きくなった状態時の定着ニップ部における記録材搬送速度が速くなる変動現象を生じる。
【００１１】
そのため、プリント動作を連続したときには、転写部における記録材搬送速度に対して、定着器の定着ニップ部における記録材搬送速度が速くなり両者に差を生じることになる。つまり、記録材が転写部を所定のプロセススピードで搬送されてトナー画像転写を受けつつ転写部を通り、その記録材先端が定着器の定着ニップ部に到達して定着ニップ部に挟持されると、記録材は転写部における所定のプロセススピードである記録材搬送速度よりも大きくなった定着ニップ部における記録材搬送速度をもって搬送されるようになる。
【００１２】
そのため、記録材先端が定着ニップ部に到達した時点以降に記録材に転写されるトナー画像は、記録材が転写部における記録材搬送速度よりも大きい定着ニップ部における記録材搬送速度をもって引っ張られて搬送されるので記録材搬送方向に引き延ばされてしまい画像伸びを生じたものとなる。場合によっては、その画像伸びで画像後端部が記録材後端から外れて欠損してしまうことになる。
【００１３】
図９は連続プリント枚数と画像伸び率の関係を示したグラフである。この画像形成装置では、２５０枚連続プリント時点で印字画像が初期と比べて１％程度伸びたものになり、その後は連続プリントを続けても加圧ローラの熱膨張による径の増大勾配がほぼ０となり、画像伸び率は飽和する。したがって、１枚目の印字画像に対して２５０枚目の印字画像は、Ａ４サイズ（２９７ｍｍ）であれば約３ｍｍ伸びる。
【００１４】
図１０（ａ）は１枚目のプリント紙であり、この場合は、プリント開始初期であることで加圧ローラは冷えていて初期径状態にあるので、定着ニップ部における記録材搬送速度は、転写部における記録材搬送速度とほぼ同じであり、記録材はその先端が転写部から定着ニップ部に到達した後も転写部における記録材搬送速度とほぼ同じ速度で定着ニップ部を搬送され、転写部における記録材の引っ張り搬送はなく、したがって記録材に形成される画像は先端から後端の全領域部において伸びは生じない。
【００１５】
図１０（ｂ）は２５０枚目のプリント紙であり、この場合は、前述したようにそれまでの連続プリントの間に加圧ローラが加熱部材側の熱で次第に加熱されて熱膨張して径が初期径よりも大きくなった状態となるために、転写部における記録材搬送速度に対して、定着ニップ部における記録材搬送速度が速くなるため、転写部を搬送され、先端が定着ニップ部に到達した時点における記録材の加圧ローラと転写部間に対応する画像部分には伸びはないが、それ以降の画像部分は引っ張り搬送のために記録材搬送方向に画像伸びしたものとなる。そのため、仮にＡ４サイズの記録紙に後端マージン２ｍｍの画像を印字し続けると、２５０枚目では約３ｍｍ画像が延びて１ｍｍの画像欠損が生じることになる。
【００１６】
そこで、加圧ローラ駆動方式・オンデマンドタイプの定着器を画像定着手段として具備させた画像形成装置においては、連続プリント時の画像伸びの防止を目的として、加圧ローラ駆動手段の回転数を変速して、記録材搬送速度を制御することが実施されている。代表的な例としては、連続プリントにおいて所定枚数通紙する毎に、加圧ローラの熱膨張による外径の変化を予測し、加圧ローラ駆動モータの回転数を低減させる方法が挙げられる。すなわち、連続プリントを続けるに従って加圧ローラの熱膨張は大きくなるため、図１１に示したように、連続プリント枚数をカウントしておき、プリント枚数が多くなるにつれて、段階的に加圧ローラ駆動モータの回転数を小さくすることにより、記録材の搬送速度を遅くするものである。
【００１７】
しかしながら、両面プリントにおいて、第２面をプリントする場合には、第１面よりも更に画像伸びが生じる。これは、第１面プリント時に定着器を通過した記録材は、熱により記録材に含まれていた水分が蒸発して、僅かに記録材が縮むためである。この通常よりも縮んだ状態の記録材に第２面を転写するため、画像伸びは第１面よりも顕著になる。第２面のプリントを完了した記録材は、排紙後しばらく放置しておけば、再び吸湿して元の状態に戻るが、既に印字しているため、画像が伸びつつ、元のサイズに戻ることになる。また、第２面は、紙が縮んでいるため、第１面よりも、画像後端部が記録材後端から外れて欠損しやすくなるのは言うまでもない。さらに、第１面プリント後の第２面プリントは、第１面（片面）のみの連続プリント時よりも、記録材間が長くなり、その間、プリント温調で定着フィルムと加圧ローラの空回転が行われるため、加圧ローラの熱膨張が大きくなる。そのため、第２面のプリント時には、記録材は定着ニップ部によってますます引っ張られることになる。図１２は両面連続プリント枚数と画像伸び率の関係を示したグラフであり、第１面と第２面の画像伸び率を比較したものである。このグラフより、第１面よりも第２面の画像伸び率が０．１％程度大きくなっていることがわかる。
【００１８】
このように、両面プリントを行う場合には、第２面の搬送速度を第１面と同じ制御にしていては、第２面の画像伸びを防止することができない。従来の技術は、プリント枚数による記録材搬送速度の制御であり、第１面と第２面の区別を行っていないため、第１面→第２面の記録材間の加圧ローラ熱膨張および第１面プリント後の記録材の縮みに起因した第２面の画像伸びが問題となっていた。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、潜像担持体上のトナー像を記録材に転写する転写装置と、未定着トナー像が形成された記録材を、定着部材と加圧部材により互いに圧接してなる定着ニップ部を通過させることにより、前記未定着トナー像を記録材上に熱定着させる定着装置を備え、記録材の第１面に画像を形成した後、記録材の第２面に画像を形成する手段を有する画像形成装置において、記録材搬送速度を可変とする手段を設け、記録材の第１面と記録材の第２面とで、記録材搬送速度が異なることを特徴とする。
【００２０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記定着装置は、定着部材もしくは加圧部材のいずれか一方を駆動する方式であり、駆動モータの回転数を変速して、記録材搬送速度を制御することを特徴とする。
【００２１】
請求項３記載の発明は、請求項１〜２記載の発明において、記録材の第１面よりも記録材の第２面の搬送速度を遅くすることを特徴とする。
【００２２】
請求項４記載の発明は、請求項１〜２記載の発明において、記録材の第１面の画像印字率が所定値よりも大きく、該記録材の第２面にも画像記録を行う場合は、記録材の第１面よりも記録材の第２面の搬送速度を速くすることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、図面を参照し本発明の実施の形態１を説明する。
図１は、記録材の両面印字を行うレーザビームプリンタである。以下、図１のレーザビームプリンタの構成部品を説明する。プリンタ本体（画像形成装置本体）内には、レーザスキャナ１０、感光ドラム１１と、一次帯電器１２と現像ローラ１３を含む印字プロセスユニット１５、転写ローラ１６、定着器６０、搬送ローラ対１８、給紙カセット２０と給紙ローラ２１等が設置されている。
【００２４】
給紙カセット２０内に積載収納されたシート状の記録材Ｐは、反時計方向に回転する給紙ローラ２１により給送され、搬送板金２２に導かれて搬送ローラ対１８のニップ部へ送られる。
【００２５】
次いで、記録材Ｐは搬送ローラ対１８によって感光ドラム１１転写ローラ１６の間に送られる。感光ドラム１１は時計方向に回転しており、一次帯電器１２で均一に帯電されている。そして、その外周面には、レーザスキャナ１０のレーザ光Ｌにより静電潜像が順次形成され、続いてその静電潜像が現像ローラ１３で現像され、トナー像が形成される。感光ドラム１１と転写ローラ１６との間に送られた記録材Ｐには、感光ドラム１１上のトナー像が転写ローラ１６より順次転写される。
【００２６】
このようにしてトナー像が転写された記録材Ｐは定着器６０へ送られ、ここで加熱、加圧されてトナー像が記録材Ｐに定着する。
【００２７】
この後、記録材Ｐは定着排紙搬送ローラ対６１により排紙ローラ７１へ送られ、次いで排紙ローラ７１によりプリンタ本体上面の排紙トレイ７０上に排紙される。
【００２８】
両面印字を行う場合、まず、給紙カセット２０上の記録材Ｐを給紙ローラ２１により１枚ずつ給紙し、搬送板金２２に沿って搬送ローラ対１８へ搬送する。記録材Ｐは、搬送ローラ対１８の回転により、転写ニップへ搬送される。転写部でトナー像の転写を行った記録材Ｐは、定着器６０により定着され固定画像を得る。定着器６０から排出された記録材は、定着排紙搬送ローラ対６１により、搬送板金２３に沿って排紙ローラ７１へ送られ、プリンタ本体の機外へ一部を排出される。記録材後端が排紙搬送ローラ対６１のニップを抜けた後に、排紙ローラ７１は反時計回りに逆回転駆動を行い、記録材を搬送板金２３に沿って下向きへ搬送する。このようにして再びプリンタ本体内へ引き込まれた記録材は、今度は、両面反転ローラ６２のニップに噛んで、搬送板金２４へ沿って、両面搬送ローラ６３に搬送される。両面搬送ローラ６３は、記録材を搬送板金２５に沿って搬送して、再給紙ローラ６４へ送る。再給紙ローラ６４により、搬送板金２６に沿って再び搬送ローラ対１８へ送られた記録材は、１面目と同様の現像、転写、定着工程を経て２面目に画像を形成して、今度は排紙ローラ７１が逆回転駆動を行わずに排紙トレイ７０上に排出される。
【００２９】
次に、図２を用いて定着器６０の詳細を説明する。図２において、加熱体支持部材３２に支持させた加熱体３１と、耐熱性の薄肉フィルム（以下、定着フィルムと記す）３３に対向して、未定着トナー画像の定着に必要な所定の定着ニップ幅を形成するために弾性層を有した加圧ローラ４０を圧接させる。加熱体は通電により所定の温度に加熱され、定着に必要な発熱を行うように所定温度に温調される。
【００３０】
定着フィルム３３は加圧ローラ４０からの回転駆動力により従動回転を行い、定着ニップ部Ｎにおいて加熱体面に密着・摺動しつつ、矢印の方向に搬送移動されるエンドレスベルト状の部材である。加熱体を所定の温度に加熱、温調させ、定着フィルムを矢印の方向に回転移動させた状態において、定着ニップ部の定着フィルムと加圧ローラとの間に、未定着トナー像Ｔが形成された記録材Ｐが、定着入口ガイド４４に案内されて定着ニップに搬入され、記録材上の未定着トナー像Ｔは、加熱・溶融され、永久画像として定着される。そして、定着ニップ部を通過した記録材は定着フィルムの面から剥離して、定着排紙搬送ローラ対６１を経て排紙トレイに排出される。
【００３１】
加熱体としてのヒータ３１は、一般にセラミックヒータが使用される。例えば、アルミナ等の電気絶縁性、高熱伝導性、低熱容量を有したセラミック基板の一方の面（定着フィルムと対面する側の面）に、基板長手に沿って銀パラジウム等の抵抗発熱体をスクリーン印刷等で形成し、さらに該抵抗発熱体形成面を薄肉のガラスコート層で覆うことで形成されている。このセラミックヒータは不図示の給電装置から給電部を介して抵抗発熱体に通電がなされることにより、該抵抗発熱体が発熱してセラミック基板、ガラスコート層を含むヒータ全体を急速昇温させる。このヒータ３１の昇温は搬送可能な全ての記録材が搬送される領域内の加熱体背面に設置されたサーミスタにより検知され、ＣＰＵ１４の通電制御部へフィードバックされる。通電制御部はサーミスタで検知されたヒータ温度が、所定の温度に保持されるように抵抗発熱体への給電を制御する。
【００３２】
制御方法としては、印加する電圧の波数の増減を制御する波数制御方式や、電圧の各位相角から電圧を印加する位相制御方式等がある。これらの制御方式によってヒータは所定の定着温度に加熱され温調がなされる。
【００３３】
また、定着フィルムは、定着ニップ部においてヒータからの発熱を効率よく被加熱材としての記録材に伝熱するために、２０〜７０μｍの厚さが適している。
この定着フィルムはフィルム基層、プライマ層、離型層の３層で構成されており、フィルム基層側がヒータに接する面側であり、離型層が記録材と接する面側である。フィルム基層はヒータのガラスコート層と同様に絶縁性の高いポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ等の樹脂で形成され、耐熱性、高弾性を有している。また、フィルム基層により定着フィルム全体の引裂強度等の機械的強度を保っている。プライマ層は２〜６μｍ程度の厚みで塗布されている。離型層は定着フィルムに、トナーがオフセットすることを防止する目的で、離型性に優れるＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、等のフッ素樹脂を１０μｍ程度塗布したり、膜厚２０〜７０μｍのチューブにして被覆形成している。
【００３４】
また、加熱体支持部材３２は、耐熱性プラスチック製部材より形成され、ヒータを保持するとともに、定着フィルムの搬送ガイドも兼ねている。
【００３５】
加圧ローラ４０はアルミ、鉄等の金属製芯金４１の上に、弾性層としてのシリコンソリッドゴム、シリコンスポンジゴム等の絶縁性、若しくは、導電材を分散した導電性を有する弾性層４２を形成し、その上に離型層４３としてフッ素樹脂層が形成されている。この加圧ローラは、不図示の加圧バネによって所定の加圧力で、定着部材と密着加圧されている。また、芯金４１の端部が加圧ローラ駆動モータＭ２により駆動されることで矢印方向に回転駆動され、この加圧ローラ４０の回転駆動によりエンドレスの定着フィルム３３がその内面がヒータ３１に密着摺動しながら矢印方向に回転駆動される。
【００３６】
前述のように、加圧ローラ４０は、ヒータ３１からの熱により加熱されて昇温していき、熱膨張を生じて外径が初期径よりも増し、そのために転写部における記録材の引っ張り搬送で画像が伸びる。特に、両面プリントの場合には、第１面よりも第２面の方が、記録材が縮んだ状態で転写されるために、画像伸びが顕著に発生する。
【００３７】
そこで、本実施例では、第２面の画像伸びを補正するため、ＣＰＵ１４が加圧ローラ駆動モータＭ２の回転速度を制御して、記録材の第１面よりも第２面の搬送速度を遅くする。本実施例においては、加圧ローラは、本体のメインモータＭ１とは別の専用モータＭ２で駆動される。この加圧ローラ駆動モータＭ２は、パルスモータであり、励磁パルスの周波数を変化させることにより、回転速度を変化させることができる。すなわち、ＣＰＵ１４により、励磁パルスの周波数を上げれば、加圧ローラ駆動モータＭ２の回転が速くなり、記録材Ｐの搬送速度が速くなる。逆に、周波数を下げれば、回転が遅くなり、記録材Ｐの搬送速度が遅くなる。
【００３８】
図３は、上記制御のフローチャートである。プリント信号を受信したら、第２面のプリントか否かを判断して（ステップＳ１）、第２面であれば、搬送速度は初期値に対して０．１％ダウンする（ステップＳ２）。第１面であれば、搬送速度は変更せず初期値のままでプリントを行う。すなわち、１枚ずつ給紙して３枚（６イメージ）の両面プリントを行った場合には、図４（ａ）に示したような加圧ローラ駆動モータＭ２の回転数制御となる。また、同時に２枚の記録材がプリンタ本体内を搬送されるような交互給紙で３枚（６イメージ）の両面プリントを行った場合には、図４（ｂ）に示したような回転数制御となる。本実施例においては、速度切り替えのタイミングは、プリント信号を受信してから画像形成が開始されるまでの間に設定している。本制御により、主に記録材の縮みに起因した第２面の画像伸びはほとんどなくなり、第１面と同様の良好な画像を得ることができた。
【００３９】
なお、加圧ローラは専用の駆動源Ｍ２を用いずに、画像形成装置本体のメインモータＭ１の動力を加圧ローラへ伝達して駆動させてもよい。この場合、メインモータの速度を変化させることになるが、速度切り替えタイミングが非画像形成時（非露光時）であれば、画像に影響を及ぼすことはない。あるいは、メインモータから加圧ローラへの駆動伝達装置にスリップクラッチ等の変速機を用いる、すなわち、加圧ローラの駆動のみクラッチ式の変速手段を設けたり、伝達駆動ギアをＯＮ／ＯＦＦする等して回転速度を変化させられるような構成にしてもよい。
【００４０】
また、回転速度可変の駆動モータＭ１もしくはＭ２には、パルスモータではなく、ＤＣモータを用いてもよい。
【００４１】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２を説明する。本実施の形態２において、実施の形態１との違いは、連続プリント枚数に応じて段階的に記録材搬送速度を遅くしていくことである。その他のプリンタ構成は同じであるため、実施の形態１と同様である箇所については説明を省略する。
【００４２】
前述のように、加圧ローラは、連続してプリントを行ううちに、ヒータからの熱により加熱されて昇温していき、熱膨張を生じて外径が初期径よりも増し、そのために連続プリント枚数が多くなるにつれて、転写部における記録材の引っ張り搬送で画像が伸びる。特に、両面連続プリントの場合には、第１面よりも第２面の方が、記録材が縮んだ状態で転写されるために、画像伸びがさらに顕著に発生してくる。
【００４３】
そこで、本実施例は、この連続プリント時に発生する画像伸び、および第２面の画像伸びを補正するため、ＣＰＵ１４が連続プリント枚数をカウントし、加圧ローラ駆動モータＭ２の回転速度を段階的に遅くしていき、かつ記録材の第１面よりも第２面の搬送速度を遅くするものである。すなわち、連続プリント枚数が所定枚数に達する毎に記録材搬送速度を遅くしつつ、第１面よりも第２面の搬送速度を０．１％遅く設定して、加圧ローラの熱膨張が飽和して画像伸びが飽和する２５０枚以上はその速度を保持する。
【００４４】
図５は、上記制御のフローチャートである。プリント信号を受信したら、連続プリント４０枚目以上か否かを判断して（ステップＳ１）、４０枚目未満のプリントであれば、今度は第２面のプリントであるか否か判断する（ステップＳ２）。第２面であれば、搬送速度は初期値に対して０．１％ダウンする（ステップＳ３）。第１面であれば、搬送速度は初期値のままでプリントを行う。
【００４５】
連続プリント４０枚目以上であれば、次に、連続プリント８０枚目以上か否かを判断する（ステップＳ４）。８０枚目未満のプリントであれば、今度は第２面のプリントであるか否か判断する（ステップＳ５）。第２面であれば、搬送速度は初期値に対して０．３５％ダウンし（ステップＳ６）、第１面であれば、搬送速度は初期値に対して０．２５％ダウンしてプリントを行う（ステップＳ７）。
【００４６】
連続プリント８０枚目以上であれば、次に、連続プリント１５０枚目以上か否かを判断する（ステップＳ８）。１５０枚目未満のプリントであれば、今度は第２面のプリントであるか否か判断する（ステップＳ９）。第２面であれば、搬送速度は初期値に対して０．５５％ダウンし（ステップＳ１０）、第１面であれば、搬送速度は初期値に対して０．４５％ダウンしてプリントを行う（ステップＳ１１）。
【００４７】
連続プリント１５０枚目以上であれば、次に、連続プリント２５０枚目以上か否かを判断する（ステップＳ１２）。２５０枚目未満のプリントであれば、今度は第２面のプリントであるか否か判断する（ステップＳ１３）。第２面であれば、搬送速度は初期値に対して０．８％ダウンし（ステップＳ１４）、第１面であれば、搬送速度は初期値に対して０．７％ダウンしてプリントを行う（ステップＳ１５）。
【００４８】
連続プリント２５０枚目以上であれば、第２面のプリントであるか否か判断する（ステップＳ１６）。第２面であれば、搬送速度は初期値に対して１．０％ダウンし（ステップＳ１７）、第１面であれば、搬送速度は初期値に対して０．９％ダウンしてプリントを行う（ステップＳ１８）。
【００４９】
なお、両面プリントでは、１枚の記録材で第１面と第２面のプリントが行われるが、それぞれを１枚とカウントしている。したがって、１イメージを１枚とカウントし、記録材１枚の両面プリントにおいては、カウンタは２枚とカウントするように設定している。また、プリント枚数は、プリント信号受信時にカウントアップし、記録材搬送速度切り替えタイミングは、非画像形成時（非露光時）としている。
【００５０】
図６は、両面連続プリント枚数の進行過程における画像の伸び率と加圧ローラ駆動速度低下率を示したグラフである。（ａ）は第１面、（ｂ）は第２面の制御を示している。このグラフでわかるように、本実施例では、第１面および第２面ともに画像の伸びが０．２５％以内に抑えられることになる。
【００５１】
本実施例では、連続プリント枚数に応じて記録材搬送速度を変化させたが、連続プリント枚数に相当する連続プリント時間、さらには第１面と第２面のプリント時間に応じて記録材搬送速度を変化させてもよい。
【００５２】
また、プリント動作の終了後、あまり時間をあけずに次のプリント動作を行う場合には、加圧ローラがある程度温まっていることもある。したがって、プリント開始時に前回の動作が終了してからの経過時間を参照し、経過時間が短ければ、加圧ローラが温まっていると判断し、逆に経過時間が長ければ、加圧ローラが冷めていると判断して、次のプリント動作時の記録材搬送速度を制御することもできる。
【００５３】
（実施の形態３）
実施の形態３では、記録材の第１面よりも記録材の第２面の搬送速度を速くする場合の例を示す。なお、プリンタ構成は実施の形態１および２と同じであるため、同様である箇所については説明を省略する。
【００５４】
記録材の第１面にベタ黒やハーフトーンなどの印字率が大きい画像を印字した場合、第２面プリント時において、記録材が加圧ローラに巻き付く場合がある。
これは、第２面プリント時には、第１面が反転して加圧ローラ側を通るため、一旦は定着した記録材上のトナーが定着器の熱で再び溶融して加圧ローラ表面に吸着して、記録材が加圧ローラに貼り付きやすくなるためである。特に、記録材の先端は加圧ローラ巻き付きが発生しやすい。したがって、第１面の後端部の画像印字率が高い場合には、第２面で加圧ローラ側先端にトナーが多く付着しているため、特に注意を要する。
【００５５】
本実施例においては、第１面の印字率が高い場合には、記録材の第１面よりも記録材の第２面の搬送速度を速くする。本制御の目的は、定着ニップを通過する時間が長いほど、記録材の加圧ローラ側トナーの再溶融が進行するため、第２面では記録材にあまり熱を付与しないようにすることである。したがって、このとき同時に、定着温調温度を低下させるとさらに効果が見込める。
【００５６】
本実施例は、基本的に記録材の搬送速度制御は実施の形態１に従うが、第１面の印字率が５０％を越えた場合のみ、ＣＰＵ１４により、第２面の搬送速度を第１面よりも０．１％速くするものである。また、同時に定着温度を第１面よりも５℃低くなるように設定した。具体的には、第１面の定着温調温度は１９０℃にして、第２面の定着温調温度は１８５℃となるように設定した。第２面は、第１面プリント時に記録材に熱が付与されているため、定着性は良好であり、第１面よりも０．１％搬送速度を速めたり、あるいは同時に５℃程度定着温度を低下させても、定着不良などの問題は発生しなかった。それどころか、第２面の定着温度を低下させることにより、記録材に熱を過剰に与えることに起因する第２面のホットオフセットを防止するという新たな効果が生じた。
【００５７】
図７は、上記制御のフローチャートである。本実施例の基本制御としては、実施の形態２のように連続プリントの枚数に応じて記録材の搬送速度を段階的に落としていく制御を行っており、図５において、第２面のプリントである場合に、対応する第１面のプリントが高印字率であったか否かを判断するステップおよび、第１面が高印字率であった場合に搬送速度を速めるステップを追加している。
図７は、図５に追加したステップのみ説明するものである。連続プリント何枚目か判断したあとは、第２面のプリントか否かを判断する（ステップＳ１）。第１面であれば、ＣＰＵにより画像印字領域の占める割合が記録材全域の５０％以上であるか否かを判断して（ステップＳ２）、５０％以上であれば、不図示のメモリに記憶して（ステップＳ３）、連続プリント枚数に応じて搬送速度をダウンして（ステップＳ４）、第１面のプリントを行い終了する。第２面であれば、ＣＰＵにより対応する第１面の印字率が５０％以上であったか否かを判断して（ステップＳ５）、５０％以上であれば、記録材の搬送速度を第１面に対して０．１％アップする（ステップＳ６）。このとき同時に、定着温調温度を１８５℃にダウンする。５０％未満であれば、実施の形態２の制御通り、記録材の搬送速度をダウンする（ステップＳ７）。このとき、定着温調温度は、第１面と同じく１９０℃のままとする。すなわち、印字率が５０％以上の高印字率の記録材を１枚ずつ給紙して３枚の両面プリントを行った場合には、図８（ａ）に示したような加圧ローラ駆動モータＭ２の回転数制御となり、同時に２枚の記録材がプリンタ本体内を搬送されるような交互給紙で３枚の両面プリントを行った場合には、図８（ｂ）に示したような回転数制御となる。なお、速度切り替えのタイミングは、プリント信号を受信してから画像形成が開始されるまでの間に設定している。また、印字率としては、第１面の記録材全体ではなく、後端付近の印字率のみを判断のパラメータに設定してもよい。
【００５８】
本制御により、主に記録材の縮みに起因した第２面の画像伸びはほとんどなくなり、第１面と同様の良好な画像を得ることができた。さらに、第１面が高印字率であっても、第２面の加圧ローラ巻き付きを防止することができた。このとき、実施の形態２の制御に基づき連続プリント枚数に応じて、第１面の搬送速度を低下させているため、第２面の搬送速度を第１面に対して０．１％アップしても、第２面の画像伸びが０．５％を越えることはなく、したがって、後端マージン２ｍｍの場合でも画像が記録材からはみ出すことはない。
【００５９】
以上、実施の形態１〜３では、フィルム定着装置の場合について述べたが、本発明はフィルム定着装置に限定されるものではなく、回転駆動を受ける定着もしくは加圧部材の熱膨張が比較的大きく、画像の搬送方向の寸法に影響を及ぼすような定着装置に一般的に応用が可能である。
【００６０】
例えば、励磁手段によって磁性部材に磁力を作用させ、誘導電流を生じさせて加熱する電磁誘導加熱方式の定着装置においても本件の発明は有効である。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、潜像担持体上のトナー像を記録材に転写する転写装置と、未定着トナー像が形成された記録材を、定着部材と加圧部材により互いに圧接してなる定着ニップ部を通過させることにより、前記未定着トナー像を記録材上に熱定着させる定着装置を備え、記録材の第１面に画像を形成した後、記録材の第２面に画像を形成する手段を有する画像形成装置において、記録材搬送速度を可変とする手段を設け、記録材の第１面よりも記録材の第２面の搬送速度を遅くすることにより、定着部材もしくは加圧部材の熱膨張で生じる記録材搬送速度変化および記録材の縮みに起因する第２面の画像の伸びを防止することができる。
【００６２】
また、記録材の第１面の画像印字率が所定値よりも大きい場合は、記録材の第１面よりも記録材の第２面の搬送速度を速くすることにより、記録材第２面の定着部材もしくは加圧部材への巻き付きやホットオフセットを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る画像形成装置の断面図。
【図２】本発明の実施形態１に係る定着装置の断面図。
【図３】本発明の実施形態１に係る記録材搬送速度制御を示すフローチャート。
【図４】本発明の実施形態１に係る加圧ローラ駆動モータの回転数制御を示す図。
【図５】本発明の実施形態２に係る記録材搬送速度制御を示すフローチャート。
【図６】本発明の実施形態２に係る両面連続プリント枚数の進行過程における画像伸び率と加圧ローラ駆動速度低下率を示す図。
【図７】本発明の実施形態３に係る記録材搬送速度制御を示すフローチャート。
【図８】本発明の実施形態３に係る加圧ローラ駆動モータの回転数制御を示す図。
【図９】従来の画像形成装置における連続プリント枚数と画像伸び率の関係を示すグラフ。
【図１０】従来の画像形成装置におけるプリント１枚目と連続プリント２５０枚目の各記録材の記録画像状態の説明図。
【図１１】従来の画像形成装置における記録材搬送速度制御を示す図。
【図１２】従来の画像形成装置における両面連続プリント枚数と画像伸び率の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１０ レーザスキャナ
１１ 感光ドラム
１２ 一次帯電器
１３ 現像ローラ
１４ ＣＰＵ
１５ 印字プロセスユニット
１６ 転写ローラ
１８ 搬送ローラ対
２０ 給紙カセット
２１ 給紙ローラ
２２〜２６ 搬送板金
３１ 加熱体
３２ 加熱体支持部材
３３ 定着フィルム
４０ 加圧ローラ
４１ 加圧芯金
４２ 弾性層
４３ 離型層
４４ 定着入口ガイド
６０ 定着器
６１ 定着排紙搬送ローラ対
６２ 両面反転ローラ
６３ 両面搬送ローラ
６４ 再給紙ローラ
７０ 排紙トレイ
７１ 排紙ローラ
Ｌ レーザ光
Ｎ 定着ニップ部
Ｐ 記録材
Ｔ 未定着トナー像
Ｍ１ メインモータ
Ｍ２ 加圧ローラ駆動モータ
Claims (4)
- 潜像担持体上のトナー像を記録材に転写する転写装置と、未定着トナー像が形成された記録材を、定着部材と加圧部材により互いに圧接してなる定着ニップ部を通過させることにより、前記未定着トナー像を記録材上に熱定着させる定着装置を備え、記録材の第１面に画像を形成した後、記録材の第２面に画像を形成する手段を有する画像形成装置において、
記録材搬送速度を可変とする手段を設け、記録材の第１面と記録材の第２面とで、記録材搬送速度が異なることを特徴とする画像形成装置。 - 前記定着装置は、定着部材もしくは加圧部材のいずれか一方を駆動する方式であり、駆動モータの回転数を変速して、記録材搬送速度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。
- 記録材の第１面よりも記録材の第２面の搬送速度を遅くすることを特徴とする請求項１〜２記載の画像形成装置。
- 記録材の第１面の画像印字率が所定値よりも大きく、該記録材の第２面にも画像記録を行う場合は、記録材の第１面よりも記録材の第２面の搬送速度を速くすることを特徴とする請求項１〜２記載の画像形成装置。
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|---|---|---|---|---|
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| JP2015069092A (ja) * | 2013-09-30 | 2015-04-13 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | 定着装置及び画像形成装置 |
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-
2003
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Cited By (5)
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| CN110231760A (zh) * | 2018-03-05 | 2019-09-13 | 柯尼卡美能达株式会社 | 图像形成装置 |
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