JP2008046545A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ループ検知センサを有するショートパスエンジンにおいて、転写手段から記録材の後端が抜けてからの記録材搬送速度を安定化。
【解決手段】 転写手段から記録材の後端が抜けてから、定着手段の記録材搬送速度が定着下流の搬送手段の記録材搬送速度よりも速い速度に切り替える制御手段を有する。
【選択図】 図２

Description

未定着画像として記録材に転写する転写手段と、未定着画像を加熱することにより記録材に定着させる定着手段と、定着手段の下流に位置し記録材を排出するための排紙搬送手段と、定着手段を回転駆動する定着駆動部と、排紙搬送手段を回転駆動する排紙駆動部を有するショートパスエンジンにおいて、定着駆動部と排紙駆動部が制御されることで記録材搬送速度が所定速度に設定される画像形成装置に関する。

図１１は画像形成装置の画像形成部の構成を示す断面図であり、カラー画像の画像形成で説明する。

例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成する、平行に配置された４つの画像形成媒体である感光体ドラムａ（イエロー）・ｂ（マゼンタ）・ｃ（シアン）・ｄ（ブラック）と、これら感光ドラムａ〜ｄの上部に、これを縦断する態様で配置された転写搬送手段である中間転写ベルト２を備える。

不図示のモータにより駆動される感光体ドラムａ・ｂ・ｃ・ｄの周囲には、それぞれ不図示の一次帯電器、現像器、転写帯電器が配置され、それらがプロセスカートリッジ1ａ〜1ｄとしてユニット化されている。

また感光ドラムａ〜ｄの下方にはポリゴンミラー等で構成される露光装置６が配置される。

まず、感光ドラムａには、原稿のイエロー成分色の画像信号によるレーザー光が露光装置6のポリゴンミラー等を介して投射され、感光ドラムａ上に静電潜像が形成され、これに現像器からイエロートナーを供給して現像し、静電潜像がイエロートナー像として可視化される。

このトナー像が感光ドラムａの回転にともなって、感光ドラムａと中間転写ベルト2とが当接する１次転写部位に到来すると、転写帯電部材2ａに印加した１次転写バイアスによって、感光ドラムａ上のイエロートナー像が中間転写ベルト2に転写される（１次転写）。

中間転写ベルト2のイエロートナー像を担持した部位が画像形成部に移動すると、このときまでに画像形成部において上記と同様な方法で感光ドラムｂ上にマゼンタトナー像が形成され、このマゼンタトナー像がイエロートナー像上から中間転写ベルト2に転写される。

同様に、中間転写ベルト2が移動するにつれて、画像形成部のそれぞれの１次転写部位においてシアントナー像、ブラックトナー像が、前記のイエロートナー像、マゼンタトナー像上に重ね合わせて転写される。

一方、記録材Ｐはカセット4に収納されている。

記録材Ｐは、カセット4からピックアップローラ8により１枚ずつ送り出され、レジストローラ９でタイミングを合わされた後、２次転写部位に達し、転写手段である２次転写ローラ対3に印加した２次転写バイアスによって、中間転写ベルト2上の４色のトナー像が記録材Ｐ上に一括して転写される（２次転写）。

４色のトナー像が転写された記録材Pは、２次転写ローラ対〜定着ローラ対２０における搬送ガイドに案内されて定着手段である定着ローラ対5に搬送され、そこで熱および圧力を受けて定着され、これにより各色のトナーが溶融混色して記録材Ｐに固定されたフルカラーのプリント画像とされた後、定着ローラ対5の下流に設けられた排紙搬送手段である排紙搬送ローラ対１１によって排紙トレイ7に排紙される。

また、両面画像形成時には、反転センサフラグRに記録材Pの先端が進入すると、反転センサフラグR が回転軸周りに揺動することで、不図示のフォトインタラプタを遮光し、記録材の先端位置情報が得られる。この先端位置情報をトリガに、記録材長さおよび記録材搬送速度の情報から、記録材P後端が反転フラッパ２６を抜けるタイミングを得る。そして、このタイミングで排紙搬送ローラ対１１が反転を開始し、反転フラッパ２６の案内により記録材Pを両面搬送路２７へと搬送される。

そして、合流部２８を経由して、レジストローラ９へと再給紙され、１面目の画像形成時と同様に上記の画像形成動作により記録材Pにトナー画像を形成し排紙される。

ここで、定着ローラ対5の内部にはヒ−タが配置されており、定着ロ−ラの表面温度が所定の定着温度になるように温度制御が行われる。

このような画像形成装置により記録材P上に形成された画像の質は、定着ローラ対5から受ける熱エネルギや圧力エネルギにより変化することは既に知られており、特に、記録材P上に大量のトナ−を付着させて形成されるカラ−画像では、トナ−付着量の少ない白黒画像に比較して、画質や光沢に影響を受けやすい。

特に、画像形成動作を連続して実行する場合は、１枚の記録材の定着処理により奪われたエネルギが十分に回復せず、定着ロ−ラの温度が低下したまま次の記録材の定着処理が開始される場合がある。

この対処としては、ヒ−タへの供給電力を増加（ヒ−タ容量の増加）させることにより、比較的長時間の間隔でみれば供給エネルギと消費エネルギとを均衡させることができるが、画質を向上させるために定着ロ−ラの表面に耐熱ゴムなど熱応答性の悪い材料が使用されている場合は、一時的に定着ロ−ラの温度が低下してしまう場合がある。

このため、定着ロ−ラに発生する温度変化は定着ロ−ラの外径の変化となって現れるから、定着ロ−ラ対5を通過する記録材の搬送速度が変化することになる。

また、記録材Pの熱容量の違い、即ち記録材Pが薄手の紙か厚手の紙か、ＯＨＰフイルムか等によっても画質や記録材の搬送速度が変化する。

したがって、ショートパスエンジン、特に記録材に未定着画像を形成する２次転写ローラ対3と速度変化の大きい定着ローラ対5に渡るパスが短いエンジンの場合においては、上記パス空間の中で安定した記録材のループを形成させることが困難である。

すなわち、定着ローラ対５の記録材搬送速度が２次転写ローラ対3の記録材搬送速度よりも大きい場合には、記録材Pが上記パス間で引っ張り合うことで転写ノイズ（転写時の画像の乱れ）の発生や、複写倍率のずれが生じる。

さらに、定着ローラ対５の記録材搬送速度が２次転写ローラ対3の記録材搬送速度よりも小さい場合には、過大なループを形成することによって、搬送ガイド２０へのこすれによる画像不良や転写ノイズ（転写時の画像の乱れ）が生じる。
上記問題点を解決するため、定着手段の記録材搬送速度を画像担持体の転写手段における記録材搬送速度よりも遅い第１の速度及びこの第１の速度よりも速い第２の速度で制御可能な制御手段と、定着手段の記録材搬送速度が画像担持体の転写部における記録材搬送速度よりも遅い第１の速度で制御される際に、画像担持体の転写部と定着ローラとの間に形成される記録材のループが所定の高さ以上となった場合に、図１０でも示すフラグ５０を介し、センサSによってループを検知して制御手段を第２の速度に切り換えるとともに、記録材のループが所定の高さ以下となった場合にこれを検知して制御手段を第１の速度に切り換えるループ検知手段とを具備ように構成されているものがある（例えば、特許文献１、２参照）。
特開平05-107966号公報 特開平07-234604号公報

転写手段と定着手段の間のループ検知手段によって記録材のループを保ちつつ画像形成を行った場合、図１２のようにループ検知中は定着手段は転写手段とほぼ同一の記録材搬送速度で搬送することができる。したがって、図１３に示すように定着手段と排紙搬送手段との間でもループをつくることと、ループを解消すること（図１４）を繰り返すことで、記録材が排紙搬送手段のニップを抜けた領域では排紙搬送手段の記録材搬送速度と同一速度で送られることになる。

しかしながら、記録材の後端が転写手段を抜けた後は、実際の定着手段の記録材搬送速度が検出できないため、あらかじめ定められた定着駆動部の回転速度で搬送するほかない。したがって、定着手段の記録材搬送速度が排紙搬送速度の記録材搬送速度よりも遅い場合には、定着手段と排紙搬送手段間で引張り合うことになる。このとき、記録材搬送力は未定着画像を圧と熱で定着させる定着手段のほうがはるかに強いため、記録材の排紙搬送手段のニップを抜けた領域においては、不安定な定着手段の記録材搬送速度と同一速度で送られることになる。

こうなると、図１５に示すように反転センサRによって、記録材の先端を検出して、記録材長さと記録材搬送速度の情報をもとに反転動作を行う場合、記録材の排紙搬送手段のニップを抜けた領域の搬送材搬送速度が安定しないため、記録材後端が反転フラッパ２６を抜けきらずに反転動作を開始してしまうことで、紙詰まりを生じる場合があった。

また、図１６に示すように排紙搬送手段の下流に増設されるフィニッシャ３１等の後処理装置への記録材の受け渡し安定性に欠け、後処理装置内の紙詰まりや、ステイプル時の整合不良等の問題が生じる場合があった。

本発明は、転写手段と記録材搬送速度の大きい定着手段との間に配置されたループ検知センサを有するショートパスエンジンにおいて、転写手段から記録材の後端が抜けてからの記録材搬送速度を安定化させることで、良好な反転動作や、良好な後処理装置へ搬送受け渡しを実現する画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項の範囲と同じであるため省略する。

本発明によれば、ループ検知センサを有するショートパスエンジンにおいて、転写手段から記録材の後端が抜けてからの記録材搬送速度を安定化させたことで、良好な反転動作や、良好な後処理装置へ搬送受け渡しを実現した画像形成装置を提供することができる。

以下、この発明の実施の形態について説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態の画像形成装置の構成の概略を説明する断面図である。

図２は本発明の実施形のタイミングチャートである。図3は本発明の実施形のブロック図である。

なお、画像形成装置の全体構成は図１１と同じであるため、説明を省略する。

記録材Pの寸法情報はメモリ１００にあらかじめ設定されており、ユーザ設定情報１５からの情報により、画像形成前に設定されている。

記録材Ｐは、カセット4からピックアップローラ8により１枚ずつ送り出され、停止しているレジストローラ９でタイミングを合わされる。

そしてレジストローラ９の駆動系のクラッチ１３がONすると、レジストローラ９に駆動が伝わり、記録材Pが２次転写ローラ対３に向かって搬送される。

また、クラッチ１３がONと同時に、タイマ１４のカウントが開始する。

記録材Pが２次転写部位に達すると、２次転写ローラ対3に印加した２次転写バイアスによって、中間転写ベルト2上の４色のトナー像が記録材Ｐ上に一括して転写される（２次転写）。

４色のトナー像が転写された記録材Pは、搬送ガイドに案内されて、L0のループを形成しながら、定着ローラ対５のニップ部に突入する。

ここで、定着ロ−ラ対5は、感光体、現像器、中間転写ベルト、排紙搬送ローラなどの駆動源から独立した駆動源である定着モ−タＭにより駆動されている。

また、定着モータMはステッピングモーターであり、制御基板1０１中のドライバのパルス信号をもとに、回転速度が切換可能に構成されている。

この、定着ローラ対５に記録材Pの先端部分が突入するタイミングを第１のループ検知マスキングQの開始時間として、タイマ１４の開始からのタイミングTsがメモリ１００にあらかじめ設定されている。

すなわち、ループ検知マスキングQがONし、ループ検知センサSの信号読み取りが開始される。

ここで、ループ検知センサSはフォトインタラプタであり、ループ検知フラグ５０を介して、２次転写ローラ対３と定着ローラ対５間の記録材Pのループ長さを検出している。（図４）
なお、非接触式の光学式の変位センサSaを用いて記録材Ｐのループを検知する手法などもでもよい。（図５）
定着ローラ対5の記録材搬送速度Vfは背景技術で説明したように、定着ローラ対５の温度状態や記録材の種類などによって変動するため、図２で示すようにレンジLを有している。

定着ローラ対5の記録材搬送速度Vfは、あらかじめ２次転写ローラ対３の記録材搬送速度Vｔよりも遅い速度Vfl（定着モータMの回転速度Ml）に設定されており、記録材Pはしだいにループを大きく形成する。

そして、２次転写ローラ対３と定着ローラ対５の間の記録材Pのループ長さがLaなったとき、ループ検知フラグ５０が揺動して第１のループ検知センサSがOFF状態からON状態となる。（図６）
このとき、定着モータMは定着ローラ対５の記録材搬送速度Vfが２次転写ローラ対３の記録材搬送速度よりも速い速度Vfh（定着モータMの回転速度Mｈ）なるように一定の遅れ時間Ta後に切り替わる。

そして、ループ検知センサSがON状態からOFF状態に切り替わると、定着モータMは定着ローラ対５の記録材搬送速度Vfが２次転写ローラ対３の記録材搬送速度よりも遅く速度Vfl（定着モータM１の回転速度Mｌ）なるように一定の遅れ時間Tb後に切り替わる。

そして、上記行程を繰り返すことによって、２次転写ローラ対３と定着ローラ対５の間で記録材Pのループ状態をLaに保つことができる。

搬送ローラ対１０は主にカール付けの機能を果たしており、常に定着ローラ対５の記録材搬送速度Vfよりも速い記録材搬送速度になるよう設定され、記録材Ｐを引っ張り状態に保つことでカールを安定化している。

ここで、搬送ローラ対１０は定着ローラ対５よりも搬送力がはるかに低いため、スリップ搬送状態になっている。

反転センサフラグRに記録材Pの先端が進入すると、反転センサフラグR が回転軸周りに揺動することで、不図示のフォトインタラプタを遮光し、記録材の先端位置情報Aが得られる。（図７）
そして、記録材Pの先端は排紙搬送手段である排紙搬送ロ−ラ対１１へ進入する。（Tb）
排紙搬送ロ−ラ対１１は不図紙の専用の排紙モータによって回転駆動されており、排紙搬送ローラ対１１の記録材搬送速度Vdが、２次転写ローラ対３の記録材搬送速度Vt（すなわち、プロセススピード）と同じ速度になるように設定されている。

また、排紙搬送ローラ対１１は、反転機能を備えており、先端位置情報Aをトリガに、ユーザー設定情報１５である記録材長さと、排紙搬送ローラ対１１の記録材搬送速度Vdの情報から、記録材P後端が反転フラッパ２６を抜けたタイミングで反転動作を開始する。

反転時の記録材Pの位置を検出する手段としては、記録材Pの後端を検出する手段もあるが、記録材のカール状態、反転センサフラグRの進入角度、戻り時間のばらつきなどを考慮した場合、フォトインタラプタの検出が安定しない。特に記録材搬送速度が速い場合には、紙詰まりの原因となりやすくなる。

また、記録材Pの後端を検出するには、記録材Pの後端をダイレクトで検出する反射型センサを用いればよいが、高価になってしまう。

本実施例では、高速化と低コスト化を実現するために、記録材Pの先端を反転センサフラグRとフォトインタラプタで構成し、記録材Pの後端を算出するものとした。

記録材Pが排紙搬送ロ−ラ対１１へ進入し、しばらく搬送すると、定着ローラ対５と排紙搬送ローラ対１１の間では、２次転写ローラ対３と定着ローラ対５の間でのループ制御にあわせて、ループをつくることと、ループを解消することを繰り返す。したがって、記録材Pが排紙搬送ローラ対１１のニップを抜けた領域では排紙搬送ローラ対１１の記録材搬送速度Vｄとほぼ同一速度、すなわちプロセススピードで送られることになる。（図８）
そして、記録材Pの後端が２次転写ローラ対３を抜けるタイミング（図９）でループ検知マスキングQがOFFし、定着ローラ対５の記録材搬送速度Vfが排紙搬送ローラ対１１の記録材搬送速度Vd以上の速度Vfｍ（定着モータMの回転速度Mｍ）に切換る。（Td）
すると、定着ローラ対５と排紙搬送ローラ対１１の間では、記録材Pがループを作る。したがって、記録材Pが排紙搬送ローラ対１１のニップを抜けた領域では排紙搬送ローラ対１１の記録材搬送速度Vｄとほぼ同一速度、すなわちプロセススピードで送られることになる。

なお、Vfmの設定値はVfhと同一であってもよいが、定着ローラ対５と排紙搬送ローラ対１１の間で過多になって画像擦れが生じることがないように、Vfmの下限値がVdに出来る限り近づくように設定している。

したがって、排紙搬送ローラ対１１のニップを抜けた記録材Pの搬送速度は、ループ検知中と、記録材Pが２次転写ローラ対３を抜けた後も、排紙搬送ローラ対１１で設定される記録材搬送速度Vdで送られることになる。

そして、記録材P後端が反転フラッパ２６を抜けたタイミングで反転動作を開始する。（図１０）
なお、本実施例では、定着モータMを記録材Pの後端が２次転写ローラ対３から抜けるタイミングで、定着ローラ対５の記録材搬送速度Vfを排紙搬送ローラ対１１の記録材搬送速度Vd以上になるように設定している。したがって、排紙搬送ローラ対１１の記録材搬送速度Vdと２次転写ローラ対の記録材搬送速度Vtを同一できるため、反転タイミングの算出を記録材長さを記録材搬送速度で除算のみで行うことでき、シンプル化している。

ただし、記録材Pの後端が2次転写ローラ対３を抜けてからは、定着ローラ対５の記録材搬送速度Vfが排紙搬送ローラ対１１の記録材搬送速度Vd以上になればよく、排紙モータを減速させて制御する方法のものでもよい。この場合の反転タイミングの算出は、本実施例に加えて、記録材Pの後端が2次転写ローラ対３を抜けるタイミングと、排紙モータ減速による排紙搬送ローラ対１１の記録材搬送速度をパラメータに設定して算出を行うことになる。

本実施の形態の画像形成装置においては、次のような効果を奏する。

転写手段から記録材の後端が抜けてからの排紙搬送手段の記録材搬送速度を安定化させることができる。したがって、高速、低コストかつ省スペースで記録材Pの反転動作が可能となる。

なお、本実施例では反転動作を説明したが、記録材の搬送速度が排紙搬送ローラ対１１で設定されている記録材搬送速度Vdで安定して搬送されるので、フィニッシャ等の後処理装置への受け渡しも良好に行うことが出来る。

本発明の画像形成装置の断面図である。 本発明の制御の一例を示したタイムチャートである。 本発明の制御の一例を示したブロック図である。 本発明のループ検知手段の斜視図である。 本発明のループ検知手段の一例である。 本発明の制御のタイミングを示した一例である。 本発明の制御のタイミングを示した一例である。 本発明の制御のタイミングを示した一例である。 本発明の制御のタイミングを示した一例である。 本発明の制御のタイミングを示した一例である。 従来の画像形成装置の断面図である。 従来の転写手段〜定着手段のループ状態の一例を示した断面図である。 従来の定着〜排紙搬送手段のループ状態の一例を示した断面図である。 従来の定着〜排紙搬送手段のループ状態の一例を示した断面図である。 従来の画像形成装置の断面図である。 従来の画像形成装置の断面図である。

符号の説明

a〜ｄ 感光ドラム
Ｍ 定着モータ
P 記録材
Ｓ ループ検知センサ
Q ループ検知マスキング
R 反転センサフラグ
1a〜1ｄ プロセスカートリッジ
2 中間転写ベルト
3 2次転写ローラ対
5 定着ローラ対
7 排紙トレイ
９ レジストローラ
１１ 排紙搬送ローラ対
５０ ループ検知フラグ
１３ クラッチ
１４ タイマ
１５ ユーザ設定情報
１７ ＣＰＵ
２０ ２次転写ローラ対〜定着ローラ対搬送路
２１，２２ 定着後搬送路
１００ メモリ
１０１ 制御手段

Claims (6)

1. 未定着画像として記録材に転写する転写手段と、前記未定着画像を加熱することにより前記記録材に定着させる定着手段と、前記定着手段の下流に位置した搬送手段と、前記転写手段と前記定着手段の間で前記記録材のループ状態を検出するループ検知手段と、前記記録材の寸法を検出可能な記録材寸法検出手段と、前記記録材の搬送位置を検出または算出可能な位置検出手段と、
   前記記録材寸法検出手段からの検出情報と前記位置検出手段の検出信号をもとに、前記ループ検知手段を動作させるマスク手段を有する画像形成装置において、
   前記マスク手段の動作状態から非動作状態への切換タイミングで、前記定着手段の記録材搬送速度が前記搬送手段の記録材搬送速度よりも速くなるように、前記定着手段と前記搬送手段のどちらか一方、あるいは両方を速度切換する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記切換タイミングは、前記記録材の後端が転写手段を抜けるタイミングであることを特徴とした請求項1に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は定着手段を速度切換することを特徴とする請求項１および２に記載の画像形成装置。
4. 前記搬送手段は前記記録材を反転させる反転機能を有することを特徴とする請求項1〜３に記載の画像形成装置。
5. 前記定着手段と前記搬送手段の間に前記記録材の先端を検出する先端検出手段を有し、
   前記記録材寸法検出手段からの検出情報と前記先端検出手段の検出信号から算出したタイミングで、前記搬送手段の反転動作を開始させることを特徴とした請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記搬送手段の搬送下流側に後処理装置が装着可能であることを特徴とする請求項1〜５に記載の画像形成装置。

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