JP2005173293A

JP2005173293A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2005173293A
Application number: JP2003414245A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Fukui; 宣夫福井
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2005-06-30

Abstract

【課題】紙厚さが薄い記録紙を高湿度の環境下で印刷しても、定着後の記録紙にしわが発生しないようした画像形成装置を提供する。
【解決手段】シート状の記録紙２を感光体３と転写体４とのニップ部Ｐ１に送り込み、記録紙２に感光体３の表面のトナー像を転写した後、感光体３と転写体４の回転により転写済みの記録紙２を定着ローラ対５のニップ部Ｐ２に送り込む。そして、この定着ローラ対５のニップ部Ｐ２で記録紙２を加熱・加圧して、トナー像を記録紙２に定着させた後、この定着済みの記録紙２を定着ローラ対５の回転によって記録紙搬送方向下流側へ向けて送り出す。ここで、感光体３の周速（Ｖｔ）に対する定着ローラ対５の加熱ローラ８の周速（Ｖｆ）の関係を、大気温度と相対湿度及び記録紙の紙厚さに応じて、（Ｖｔ）≦（Ｖｆ）とする第１モードと、（Ｖｔ）＞（Ｖｆ）とする第２モードとに切り替える。
【選択図】図１

Description

この発明は、複写機，プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に関するものである。

従来から一般に知られた電子写真方式の複写機等の画像形成装置は、シート状の記録紙を感光体と転写体とのニップ部に送り込み、その記録紙に感光体の表面のトナー像を転写した後、感光体と転写体の回転により転写済みの記録紙を定着ローラ対のニップ部に送り込み、この定着ローラ対のニップ部で記録紙を加熱・加圧して、トナー像を記録紙に定着させた後、この定着済みの記録紙を前記定着ローラ対の回転によって記録紙搬送方向下流側の排紙トレイ等へ向けて送り出すようになっている。

このような画像形成装置においては、転写後の記録紙が定着ローラ対のニップ部を通過する際に、記録紙が通紙幅方向の中央部に向かって引っ張られ、定着後の記録紙にしわが生じることがある。このような記録紙のしわの発生を防止するために、定着ローラ対を構成する加熱ローラ及び加圧ローラの外周面の形状を両端部と中央部の外径差が０．１〜０．２ｍｍの逆クラウン形状とし、この加熱ローラ及び加圧ローラの軸方向中央部と軸方向両端部で周速差を設け、記録紙を加熱ローラ及び加圧ローラの軸方向両端部側へ引っ張るようにしていた。

しかしながら、このような従来の対策では、紙厚さが薄い記録紙を使用した場合や、高湿度の環境下において印刷作業を実行する場合に、しわ防止の十分な効果が得られなかった。しかも、加熱ローラ及び加圧ローラの逆クラウン形状をより大きくして、しわ防止の効果を高めようとすると、加熱ローラ及び加圧ローラの軸方向中央部と軸方向両端部の間の記録紙に生じる応力が大きくなりすぎ、定着ローラ対のニップ部よりも記録紙搬送方向上流側にある記録紙後端部分がばたつきを生じて、画像ズレを生じることがある。

そこで、記録紙の材質やサイズによって、記録紙を定着ローラ対のニップ部に送り込む速度と、記録紙を定着ローラ対が送り出す速度とを可変にして、定着後のしわの発生を防止するようにした技術も開発されている（特許文献１乃至２参照）。

特開平８−１８５０７１号公報（第２頁左欄第２行〜第２０行参照）特開２００２−２８７４４４号公報（第２頁左欄第２行〜第１３行参照）

しかしながら、特許文献１乃至２の技術では、紙厚さが薄い記録紙を使用して印刷する場合や、高湿度の環境下において印刷を実行する場合に、定着後の記録紙のしわの発生を効果的に防止することができなかった。

そこで、本発明は、紙厚さが薄い記録紙を高湿度の環境下で印刷しても、定着後の記録紙にしわが発生しないようした画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、シート状の記録紙を感光体と転写体とのニップ部に送り込み、前記記録紙に前記感光体の表面のトナー像を転写した後、前記感光体と前記転写体の回転により前記転写済みの記録紙を定着ローラ対のニップ部に送り込み、この定着ローラ対のニップ部で前記記録紙を加熱・加圧して、前記トナー像を前記記録紙に定着させた後、この定着済みの記録紙を前記定着ローラ対の回転によって記録紙搬送方向下流側へ向けて送り出す画像形成装置に関するものである。この発明の画像形成装置は、前記感光体と前記転写体による記録紙搬送速度（Ｖｔ）に対する前記定着ローラ対による記録紙搬送速度（Ｖｆ）の関係を、大気温度と相対湿度及び記録紙の紙厚さに応じて、（Ｖｔ）≦（Ｖｆ）とする第１モードと、（Ｖｔ）＞（Ｖｆ）とする第２モードとに切り替えることを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１の発明に係る画像形成装置において、前記両記録紙搬送速度の比である（Ｖｆ）／（Ｖｔ）をｈとすると、前記第１モードがｈ＝１．００〜１．０２であり、前記第２モードがｈ＝０．９７〜０．９９である。そして、この発明の画像形成装置は、前記大気温度が２７℃以上で且つ前記相対湿度が５０％ＲＨ以上であり、前記記録紙の紙厚さが坪量で６４ｇ／ｍ^２以下である場合にのみ、前記第２モードとするようになっている。

本発明は、記録紙のしわ発生の原因となる大気温度，相対湿度及び記録紙厚さのデータに基づいて、定着ローラ対のニップ部に記録紙を送り込む記録紙搬送速度と、定着ローラ対から記録紙を送り出す記録紙搬送速度とを切り替えることにより、紙厚さが薄い記録紙を高湿度環境下において印刷しても、印刷済みの記録紙にしわや画像ズレを生じることがない。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳述する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置１の概略構成を模式的に示すものである。この図に示すように、本実施の形態の画像形成装置１は、図示しない給紙トレイから送り出されたシート状の記録紙２がドラム状の感光体３と転写ローラ（転写体）４のニップ部（転写位置）Ｐ１に送り込まれ、ここで感光体３表面のトナー像が記録紙２に転写される。トナー像が転写された記録紙２は、感光体３と転写ローラ４の回転によって記録紙搬送下流側（定着ローラ対５側）の搬送ガイド６，７に案内されて送り出され、定着ローラ対５を構成する加熱ローラ８と加圧ローラ１０のニップ部Ｐ２に送り込まれる。このニップ部Ｐ２に送り込まれた記録紙２は、加熱ローラ８と加圧ローラ１０とによって加熱・加圧され、トナー像が定着させられる。そして、定着後の記録紙２は、加熱ローラ８と加圧ローラ１０とによって記録紙搬送方向下流側に向けて送り出され、図示しない排紙トレイ上に排出されるようになっている。

この図１に示す画像形成装置１は、感光体３を第１モータＭａで回転駆動し、転写ローラ４をその感光体３に従動させ、加熱ローラ８を第２モータＭｂで回転駆動し、加圧ローラ１０をその加熱ローラ８に従動させるようになっている。第１モータＭａ及び第２モータＭｂは、ともにサーボモータであり、制御手段１１からの制御信号により、回転速度を変化させることができるようになっている。

制御手段１１には、大気の温度を測定する温度センサ１２と、大気中の湿度を相対湿度として検知する湿度センサ１３と、記録紙２の紙厚さを入力するための薄紙選択キー（紙厚さ入力手段）１４と、が接続されている。そして、この制御手段１１は、温度センサ１２，湿度センサ１３及び薄紙選択キー１４からの信号に基づいて第１モータＭａと第２モータＭｂに制御信号を出力するようになっている。

ここで、感光体３と転写ローラ４による記録紙搬送速度をＶｔとし、加熱ローラ８と加圧ローラ１０による記録紙搬送速度をＶｆとすると、これら記録紙搬送速度の速度比（Ｖｆ／Ｖｔ）をｈとすると、定着ローラ対５の記録紙搬送速度Ｖｆの影響で転写画像が伸びたり縮んだりするのを防止するため、ｈ＝１．００〜１．０２に設定するのが一般的である。なお、感光体３の周速を、便宜的に感光体３と転写ローラ４による記録紙搬送速度Ｖｔとして表現している。また、加熱ローラ８の周速を、便宜的に加熱ローラ８と加圧ローラ１０による記録紙搬送速度Ｖｆとして表現している。

しかし、大気中の温度，湿度及び記録紙２の紙厚さによって、ｈ＝１．００〜１．０２の範囲において、定着後の記録紙２にしわや画像ズレ（転写画像の伸びや縮み）が生じることが指摘されていた。

そこで、先ず、どのような環境条件下で印刷すると記録紙２にしわが生じるのかを実験により確認したところ、坪量が６４（ｇ／ｍ^２）以下の薄紙であっても、大気温度が２７℃未満においては、ｈ＝１．００〜１．０２の範囲であるかぎり、湿度に影響されることなく、しわが発生しなかった。この実験結果を考慮し、記録紙２にしわが発生することのある大気温度（２７℃以上の温度）のうち、３０℃を例に採って、相対湿度（％ＲＨ）を変化させ、薄紙（坪量６４ｇ／ｍ^２）の場合と厚紙（坪量９０ｇ／ｍ^２）の場合でしわの発生がどのよう割合で生じるかを実験し、その結果を図２に示した。なお、ｈ＝１．０１に設定して実験を行った。この図２に示す実験結果から、厚紙の場合には、相対湿度の変化に影響されることなく、記録紙２にしわが発生することはなかった。しかし、薄紙の場合には、相対湿度が５０％ＲＨ以上の条件下において、記録紙２にしわが発生することが判明した。

次に、この実験結果から、記録紙２にしわが発生する環境条件として、大気温度が３０℃であり、且つ、相対湿度が６０％ＲＨである場合を例に採り、速度比ｈを変化させた場合に、薄紙又は厚紙が定着後にしわ及び画像ズレ（画像倍率の変化）がどのように生じるかを測定した。その測定結果を示すのが、図３及び図４である。このうち、図３が薄紙（坪量６４ｇ／ｍ^２）を対象とした測定結果であり、図４が厚紙（坪量９０ｇ／ｍ^２）を対象とした測定結果である。

図３の測定結果によれば、紙しわは、ｈ＝０．９９以下の範囲で生じておらず、ｈ＞０．９９で紙しわが生じ、ｈ＝１．００から急激に紙しわが増加している。これは、定着ローラ対５の記録紙搬送速度Ｖｆを感光体３側の記録紙搬送速度Ｖｔよりも遅くすることにより、記録紙２が定着ローラ対５と感光体３との間で記録紙搬送方向に対して垂直の方向に撓み変形し、記録紙２の縦方向の撓みを打ち消していることが原因であると考えられる。

また、この図３において、画像倍率は、ｈ＝０．９７〜１．０２の範囲で１００％に近い値になるが、ｈ＜０．９７では画像が縮み、ｈ＞１．０２では画像の伸びが目立つようになる。これは、薄紙で剛性が小さいと、ｈ＜１．００としても、ＶｆとＶｔの速度差が記録紙２の撓み変形として緩衝されるため、画像倍率への影響が出にくいものと判断される。

図４の測定結果によれば、厚紙の場合には、ｈを変化させても紙しわの発生がなかった。また、厚紙の場合には、ｈ＜１．００で画像倍率が小さくなり、画像が縮む傾向にある、ｈ＞１．０２で画像倍率が急激に大きくなり、画像が伸びる傾向にある。これは、記録紙２の剛性が大きくなると、定着ローラ対５の記録紙搬送速度の変化を記録紙２の変形で緩衝することができなくなり、定着ローラ対５の記録紙搬送速度の変化が転写に悪影響を及ぼしていると考えられる。

これら図３及び図４の結果から、紙しわや画像ズレの発生が考えられる環境条件下（２７℃以上で、５０％ＲＨ）においては、記録紙２が薄紙の場合、ｈ＝０．９７〜０．９９とすることにより、紙しわ及び画像ズレの発生を防止できると判断される。

そこで、画像形成装置１の駆動モードを、ｈ＝１．００〜１．０２を第１モードＭ１とし、ｈ＝０．９７〜０．９９を第２モードＭ２とすると、大気温度が２７℃以上で、且つ、相対湿度が５０％ＲＨ以上の環境条件下においては、図５の表に示すように、薄紙を記録紙（用紙）として使用する場合のみ、第２モードＭ２で画像形成装置を駆動制御することとした。なお、この図５において、薄紙とは、紙厚さを坪量で示すと、６４（ｇ／ｍ^２）以下の用紙をいう。また、普通紙とは、紙厚さｔを坪量で表示すると、６４（ｇ／ｍ^２）＜ｔ（ｇ／ｍ^２）＜９０（ｇ／ｍ^２）の用紙をいう。また、厚紙とは、紙厚さを坪量で表示すると、９０（ｇ／ｍ^２）以上の用紙をいう。

次に、画像形成装置１の駆動モードを第１モードＭ１から第２モードＭ２に切り替えるための制御動作を説明する。まず、ユーザーが薄紙である坪量６４（ｇ／ｍ^２）以下の記録紙２を使用する場合、ユーザーが薄紙選択キー１４を操作し、薄紙使用信号を制御手段１１に入力する。なお、薄紙選択キー１４は、画像形成装置本体（図示せず）の操作パネル上に設置されたもののほか、画像形成装置本体にネット等で接続された他のコンピュータ、ファクシミリ、スキャナ等に設定された薄紙選択キーも含まれる。

この薄紙選択信号が入力された際に、温度センサ１２の検知温度が２７℃以上であり、且つ、湿度センサ１３の検知湿度が相対湿度で５０％ＲＨ以上の場合であると、制御手段１１から出力された制御信号により第１モータＭａ及び第２モータＭｂの回転速度を変化させ、第１モードＭ１から第２モードＭ２に駆動状態を切り替える。

このように、本実施の形態の画像形成装置１は、印刷が実行される環境条件（大気温度及び湿度）及び記録紙２の厚さに応じ、感光体３の周速（記録材搬送速度Ｖｔ）と定着ローラ対５の加熱ローラ８の周速（記録材搬送速度Ｖｆ）を第１モードＭ１と第２モードＭ２の駆動状態に変更し、印刷後の記録紙２に紙しわや画像ズレが生じるのを効果的に防止できる。

本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれらの複合機としての画像形成装置に広く適用することができる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図である。相対湿度としわ発生率との関係を示す図である。薄紙印刷時の速度比（ｈ）に対するしわ発生率と画像倍率の変化を示す図である。厚紙印刷時の速度比（ｈ）に対するしわ発生率と画像倍率の変化を示す図である。相対湿度、記録紙（用紙）厚さ、駆動モードの関係を示す図表である。

符号の説明

１……画像形成装置、２……記録紙、３……感光体、４……転写ローラ（転写体）、５……定着ローラ対、Ｐ１，Ｐ２……ニップ部

Claims

シート状の記録紙を感光体と転写体とのニップ部に送り込み、前記記録紙に前記感光体の表面のトナー像を転写した後、前記感光体と前記転写体の回転により前記転写済みの記録紙を定着ローラ対のニップ部に送り込み、この定着ローラ対のニップ部で前記記録紙を加熱・加圧して、前記トナー像を前記記録紙に定着させた後、この定着済みの記録紙を前記定着ローラ対の回転によって記録紙搬送方向下流側へ向けて送り出す画像形成装置において、
前記感光体と前記転写体による記録紙搬送速度（Ｖｔ）に対する前記定着ローラ対による記録紙搬送速度（Ｖｆ）の関係を、大気温度と相対湿度及び記録紙の紙厚さに応じて、（Ｖｔ）≦（Ｖｆ）とする第１モードと、（Ｖｔ）＞（Ｖｆ）とする第２モードとに切り替えることを特徴とする画像形成装置。
前記両記録紙搬送速度の比である（Ｖｆ）／（Ｖｔ）をｈとすると、前記第１モードがｈ＝１．００〜１．０２であり、前記第２モードがｈ＝０．９７〜０．９９であって、
前記大気温度が２７℃以上で且つ前記相対湿度が５０％ＲＨ以上であり、前記記録紙の紙厚さが坪量で６４ｇ／ｍ^２以下である場合にのみ、前記第２モードとすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。