JP2009042495A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転写ずれやしわのない画像を形成する。
【解決手段】ループ量センサ２９は、搬送ガイド部材２５、２７を通過するシート材Ｐに向けて所定の広がり角（θ）を呈する光ビームを照射する光源３１と、光源３１からの光照射ビームによってシート材Ｐ上に投映されたビームの画像を取得するＣＣＤカメラ３３と、ＣＣＤカメラ３３で取得したビーム画像の大きさに基づき、シート材Ｐのループ量を演算するループ量演算部３５と、を備え、ループ量演算部３５の演算結果に基づきシート材Ｐのループ量を検知する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式によりシート材に画像を形成する画像形成装置に係り、特に、転写手段と定着手段間におけるシート材のループを適量に維持してシート材を搬送可能な画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いた画像形成装置においては、感光体上のトナー像が転写部にてシート材に転写された後、シート材が搬送ガイド部を経て定着器のニップ部に導かれる。ここで、シート材の先端が定着器のニップ部に突入した状態では、その後端部がまだ転写部を通過していない状態の場合がある。

一方、定着器に具備される加圧ローラの熱膨張や固体差あるいは経年変化等によって、定着器におけるシート材搬送速度と転写部におけるシート材搬送速度との間に差が生じる場合がある。かかる場合において、定着器におけるシート材搬送速度が転写部のそれを上回ると、未定着トナー像を担持しているシート材が定着器と転写部間で定着器側に引っ張られる現象が生じ、転写ずれを招くおそれがある。

かかる転写ずれ現象の発生を未然に防ぐために、転写部と定着器との間を搬送されるシート材に、たるみ（以下、「ループ」という。）を形成しておくことが従来行われている。ところが、シート材に過度のループを与えると、今度はしわを生じるおそれがある。従って、転写部と定着器間におけるシート材のループ量を適切に維持してシート材を搬送することが望まれる。

こうした要請に応えるためのアプローチのひとつとして、定着ユニットと転写ユニットを有する画像形成装置において、各ユニットに独立した駆動系を設け、定着ユニット入口手前で用紙の形成するループ量の上限及び下限を検出して、ループ量の上限を検知したとき定着手段側の駆動手段の速度を速くし、また、ループ量の下限を検知したとき定着手段側の駆動手段の速度を遅くするようにして、検出したループ量に基づいてシート材の搬送速度制御を行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、検出したループ量の上限及び下限に基づいてシート材の搬送速度制御を行っているために、転写ずれやしわのない画像を形成するといった観点からは未だじゅうぶんとはいえなかった。すなわち、転写ずれやしわのない画像を形成するといった観点からは、きめ細かくループ量を検出してこれを搬送速度の制御系に反映させる必要があるところ、特許文献１に記載の技術では、上限及び下限間の中間段階を含む多段階でのループ量をきめ細かく検出することはできない。このため、転写ずれやしわのない画像を形成するといった観点からは未だじゅうぶんとはいえなかった。

特開平７−２３４６０４号公報

解決しようとする問題点は、特許文献１に記載の技術では、転写ずれやしわのない画像を形成するといった観点から未だじゅうぶんとはいえず、改良の余地があった点である。

本発明は、転写ずれやしわのない画像を形成することを目的として、トナー像が担持される像担持体と、当該像担持体のトナー像をシート材に転写するための転写手段と、前記シート材の転写トナー像を定着させるための定着手段と、前記転写手段と前記定着手段の各別に独立して設けられる駆動系と、当該駆動系によって前記転写手段から送り出された前記シート材を前記定着手段へ向けて案内するための搬送ガイド部材と、を備えて構成される画像形成装置であって、前記搬送ガイド部材を通過する前記シート材のループ量を検知するループ量検知手段と、前記ループ量検知手段の検知結果に基づき前記駆動系の駆動制御を行う駆動制御手段と、をさらに備え、前記ループ量検知手段は、前記搬送ガイド部材を通過する前記シート材に向けて所定の広がり角を呈する光ビームを照射する光源と、当該光源からの光照射ビームによって前記シート材上に投映されたビームの画像を取得する画像取得手段と、前記画像取得手段で取得したビーム画像の大きさに基づき、前記シート材のループ量を演算するループ量演算手段と、を備え、前記ループ量演算手段の演算結果に基づき前記シート材のループ量を検知することを最も主要な特徴とする。

本発明に係る画像形成装置は、トナー像が担持される像担持体と、当該像担持体のトナー像をシート材に転写するための転写手段と、前記シート材の転写トナー像を定着させるための定着手段と、前記転写手段と前記定着手段の各別に独立して設けられる駆動系と、当該駆動系によって前記転写手段から送り出された前記シート材を前記定着手段へ向けて案内するための搬送ガイド部材と、を備えて構成される画像形成装置であって、前記搬送ガイド部材を通過する前記シート材のループ量を検知するループ量検知手段と、前記ループ量検知手段の検知結果に基づき前記駆動系の駆動制御を行う駆動制御手段と、をさらに備え、前記ループ量検知手段は、前記搬送ガイド部材を通過する前記シート材に向けて所定の広がり角を呈する光ビームを照射する光源と、当該光源からの光照射ビームによって前記シート材上に投映されたビームの画像を取得する画像取得手段と、前記画像取得手段で取得したビーム画像の大きさに基づき、前記シート材のループ量を演算するループ量演算手段と、を備え、前記ループ量演算手段の演算結果に基づき前記シート材のループ量を検知するので、従って、画像取得手段で取得したビーム画像の大きさに基づき、上限及び下限間の中間段階を含む多段階かつ高精度のループ量が演算によって求められ、こうして求められた多段階かつ高精度のループ量を駆動制御系に反映させることで、搬送ガイド部材を通過中のシート材のループを適量に維持してシート材を搬送可能となる結果として、転写ずれやしわのない画像形成に寄与することができる。

転写ずれやしわのない画像を形成するといった目的を、搬送ガイド部材を通過するシート材に向けて所定の広がり角を呈する光ビームを照射する光源と、当該光源からの光照射ビームによって前記シート材上に投映されたビームの画像を取得する画像取得手段と、前記画像取得手段で取得したビーム画像の大きさに基づき、前記シート材のループ量を演算するループ量演算手段と、を備え、前記ループ量演算手段の演算結果に基づき前記シート材のループ量を検知するループ量検知手段によって実現した。

以下、本発明に係る画像形成装置について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

［画像形成装置の主要部構成］
図１は、本発明実施例に係る画像形成装置の主要部の構成図、図２は、本発明のループ量検知手段として機能するループ量センサの部分構成図である。

図１に示すように、本発明実施例に係る画像形成装置の画像形成部１１は、縦方向の下方から上方に向けてシート材Ｐを搬送するものである。搬送方向上流側には、像担持体としての電子写真感光体１３が配設されている。この感光体１３は、導電性の感光体基体の外周面に有機感光層を形成したものであり、図１の矢印で示す時計方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動される。感光体１３は、その回転過程で帯電器（不図示）によりその周面が所定の極性・電位、本例では負極性の所定の電位に一次帯電される。その感光体帯電面に対してレーザスキャナ（不図示）で画像情報のレーザ走査露光がなされる。これにより、感光体帯電面の露光明部の電位が減衰して、走査露光パターンに対応した静電潜像が形成される。次いで、その静電潜像は現像器（不図示）により現像剤像（以下、トナー像という。）として現像される。本例においては、静電潜像は負極性に帯電したネガトナーにより反転現像（露光明部にトナーが付着）される。

そのトナー像は、感光体１３と転写ローラ（転写手段）１５との当接部である転写ニップ部Ｔにおいて、不図示の給紙機構部から給送されたシート材Ｐに順次に転写されていく。シート材Ｐが転写ニップ部Ｔを挟持搬送されていく過程において、転写ローラ１５には所定の転写バイアスが印加されて、感光体１３面のトナー像がシート材Ｐ面に順次に静電転写される。

転写ニップ部Ｔから送り出されたシート材は、感光体１３面から分離されて定着装置（定着手段）１７へと搬送される。なお、シート材分離後の感光体１３の表面は、不図示のクリーナによって転写残トナー等の残留付着物が除去・清掃されて、繰り返し作像に供される。

定着装置１７は、例えば、加圧回転体駆動方式の加熱装置であり、定着ローラ２１と、加圧ローラ２３とを含んで構成されている。定着ローラ２１と、加圧ローラ２３との間には、定着ニップ部Ｎが形成されている。この定着ニップ部Ｎにおいて、転写ニップ部Ｔから搬送されてきた未定着トナー像を加熱・圧接することで溶融定着させる。なお、定着ローラ２１及び加圧ローラ２３は、図１において紙面に垂直方向を長手とする部材である。定着ニップ部Ｎを通過したシート材Ｐは、下流側の機構へと排出搬送されていく。

転写ローラ１５から定着装置１７へと至る経路には、シート材Ｐの搬送を案内するための一対の搬送ガイド部材２５、２７が、シート材Ｐを挟んで相互に対面するように配設されている。搬送ガイド部材２５、２７には、シート材Ｐのループ量を検知するためのループ量センサ２９が配設されている。このループ量センサ２９は、転写ニップ部Ｔから定着ニップ部Ｎに至るシート材Ｐの搬送経路のうちほぼ中間付近に設けてある。同中間付近において、転写ニップ部Ｔから定着ニップ部Ｎに至るシート材Ｐのループ量が最も大きくなると考えられるからである。ループ量センサ２９は、シート材Ｐのループ量を多段階で検知する役割を果たす。

本発明のループ量検知手段として機能するループ量センサ２９は、図１及び図２に示すように、搬送ガイド部材２５、２７を通過するシート材Ｐに向けて所定の広がり角（例えば、図２中の角度θを参照）を呈する光ビームＢを照射する光源３１と、光源３１からの光照射ビームＢによってシート材Ｐ上に投映されたビームの画像を取得するＣＣＤカメラ（本発明の「画像取得手段」に相当する。）３３と、ＣＣＤカメラ３３で取得したビーム画像の大きさに基づき、シート材Ｐのループ量を演算するループ量演算部（本発明の「ループ量演算手段」に相当する。）３５と、を備え、ループ量演算部３５の演算結果に基づきシート材Ｐのループ量を検知する機能を有している。

光源３１としては、例えば半導体レーザなどを用いることができる。ここで、後述する本発明実施例に係るループ量センサ２９の測定原理の要請から、光源３１は所定の広がり角を呈する光ビームＢを照射可能であることが求められる。そこで、光源３１として半導体レーザを用いる場合には、その光束出射口に凹レンズを含む光学系３２を採用すればよい。一般にレーザ光は、拡散しにくく遠距離まで届く性質を有しているので、光学系３２を採用することなしにそのまま用いたのでは、本発明実施例に係るループ量センサ２９の測定原理に適合し得ないおそれがあるからである。ただし、光源３１として、相互に照射方向の異なる複数の半導体レーザを用いた場合には、そのままで所定の広がり角を呈する光ビームＢを照射可能となるので、光学系３２を省略することができる。

図１の例では、光源３１を、搬送ガイド部材２５の側（請求項２に係る「シート材Ｐにおける一の面側」に相当する。）に設ける一方、ＣＣＤカメラ３３を、搬送ガイド部材２７の側（請求項２に係る「前記一の面に対する背面側」に相当する。）に設けてある。この場合、ＣＣＤカメラ３３は、光源３１からの光照射ビームによってシート材Ｐ上に投映されたビームの画像を、当該シート材Ｐの背面側から取得することになる。

ループ量演算部３５は、ＣＣＤカメラ３３で取得したビーム画像の大きさに基づき、シート材Ｐのループ量を演算する役割を果たす。これを受けてループ量センサ２９は、ループ量演算部３５の演算結果に基づきシート材Ｐのループ量を検知する。ループ量演算部３５の演算結果は、転写ローラ１５や定着ローラ２１又は加圧ローラ２３などの駆動系の駆動制御を行う駆動制御手段（不図示）に与えられる。これによって、ループ量センサ２９で得られた多段階かつ高精度のループ量を、駆動制御系に反映させることができるように構成されている。

［ループ量センサの測定原理とその動作］
図３乃至図４は、本発明実施例に係るループ量センサの測定原理図である。

図３の例では、例えば、ループ量が小さい（距離：ｄ１）ときのシート材Ｐ１上に投映された円形のビーム画像Ｂ１と、ループ量が大きい（距離：ｄ２）ときのシート材Ｐ２上に投映された円形のビーム画像Ｂ２とが、説明の便宜上並べて示してある。また、図４（１）には、ループ量が小さい（距離：ｄ１）ときのシート材Ｐ１上に投映された円形のビーム画像Ｂ１の正面図が示される一方、図４（２）には、ループ量が大きい（距離：ｄ２）ときのシート材Ｐ２上に投映された円形のビーム画像Ｂ２の正面図が示してある。

図３及び図４に示すように、例えば、搬送ガイド部材２５、２７間を通過するシート材Ｐに向けて所定の広がり角（図２中の角度θ）を呈する光ビームＢを光源３１から照射すると、ループ量が小さい（距離：ｄ１）ときのシート材Ｐ１上には、円形のビーム画像Ｂ１が投映される一方、ループ量が大きい（距離：ｄ２）ときのシート材Ｐ２上には、ビーム画像Ｂ１と比較してビーム径の大きい円形のビーム画像Ｂ２が投映される。

シート材Ｐ１上に投映されたビーム画像Ｂ１の半径Ｒ１は、光源３１の発光面とシート材Ｐ１間の距離：ｄ１と、光源３１の広がり角θとに基づき、次の式１から求めることができる。
Ｒ１＝ｄ１・ｔａｎ（θ） （式１）
一方、シート材Ｐ２上に投映されたビーム画像Ｂ２の半径Ｒ２は、光源３１の発光面とシート材Ｐ２間の距離：ｄ２と、光源３１の広がり角θとに基づき、次の式２から求めることができる。
Ｒ２＝ｄ２・ｔａｎ（θ） （式２）
従って、ＣＣＤカメラ３３で取得したビーム画像の大きさ、すなわち、シート材Ｐ１上に投映されたビーム画像Ｂ１の半径Ｒ１、並びにシート材Ｐ２上に投映されたビーム画像Ｂ２の半径Ｒ２を解析して求め、求められたこれらの値を上記の式１、式２に当てはめて逆算することで、ループ量演算部３５は、シート材Ｐのループ量を演算することができることになる。以上が本発明実施例に係るループ量センサの測定原理とその動作である。

なお、光源３１の発光面とシート材Ｐ間の距離が近い場合、又は、搬送ガイド部材２５、２７間を通過するシート材Ｐのループ量の下限と上限間の差が比較的小さい場合には、ビームの広がり角θを比較的大きくとるようにすればよい。このようにすれば、ループ量の差が例え小さい場合であっても、この小差を増幅してシート材Ｐ上のビーム画像の大きさの違いとして投映することが可能となる結果として、ループ量の検知精度向上に寄与することができる。

［実施例の効果］
以上述べたように、本発明実施例に係る画像形成装置では、ループ量センサ２９は、搬送ガイド部材２５、２７を通過するシート材Ｐに向けて所定の広がり角（θ）を呈する光ビームを照射する光源３１と、光源３１からの光照射ビームによってシート材Ｐ上に投映されたビームの画像を取得するＣＣＤカメラ３３と、ＣＣＤカメラ３３で取得したビーム画像の大きさに基づき、シート材Ｐのループ量を演算するループ量演算部３５と、を備え、ループ量演算部３５の演算結果に基づきシート材Ｐのループ量を検知するので、従って、ＣＣＤカメラ３３で取得したビーム画像の大きさに基づき、上限及び下限間の中間段階を含む多段階かつ高精度のループ量が演算によって求められ、こうして求められたループ量を、転写ローラ１５や定着ローラ２１又は加圧ローラ２３などの駆動系の駆動制御を行う駆動制御手段（不図示）に与えることができる。これによって、多段階かつ高精度のループ量を駆動制御系に反映させることを通じて、搬送ガイド部材２５、２７を通過中のシート材Ｐのループを適量に維持してシート材Ｐを搬送可能となる結果として、転写ずれやしわのない画像形成に寄与することができる。

［その他］
本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、あるいは技術思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う画像形成装置もまた、本発明における技術的範囲の射程に包含されるものである。

すなわち、本発明実施例において、縦方向の下方から上方に向けてシート材Ｐを搬送する態様の画像形成部１１を例示して説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、シート材Ｐの搬送方向が横方向又は斜め方向などのいかなる態様の画像形成部１１においても、本発明をそのまま適用することができる。

また、本発明実施例において、本発明のループ量検知手段として機能するループ量センサ２９のうち、光源３１を、搬送ガイド部材２５の側（請求項２に係る「シート材Ｐにおける一の面側」に相当する。）に設ける一方、ＣＣＤカメラ３３を、搬送ガイド部材２７の側（請求項２に係る「前記一の面に対する背面側」に相当する。）に設け、この場合、ＣＣＤカメラ３３は、光源３１からの光照射ビームによってシート材Ｐ上に投映されたビームの画像を、当該シート材Ｐの背面側から取得する態様を例示して説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、図５に示すように、光源３１及びＣＣＤカメラ３３の両者を、シート材Ｐにおける搬送ガイド部材２５の側（請求項３に係る「前記一の面に対する背面側」に相当する。）に設け、この場合、ＣＣＤカメラ３３は、光源３１からの光照射ビームによってシート材Ｐ上に投映されたビームの画像を、当該シート材Ｐの正面側から取得する態様を採用してもよい。さらには、上述した光源３１及びＣＣＤカメラ３３の両者を、シート材Ｐにおける搬送ガイド部材２７の側に設ける構成を採用してもよい。

しかも、本発明実施例において、像担持体として電子写真感光体を例示して説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、感光体に代えて、転写ベルトを採用してもよい。

最後に、本発明実施例において、搬送ガイド部材２５、２７間を通過するシート材Ｐに向けて所定の広がり角を呈する光ビームＢを光源３１から照射すると、シート材Ｐ上に円形のビーム画像が投映される態様を例示して説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、光ビームＢを光源３１から照射すると、シート材Ｐ上に棒形、楕円形などのビーム画像が投映される態様を採用しても、本発明を実施可能であることはいうまでもない。

本発明実施例に係る画像形成装置の主要部の構成図である。 本発明のループ量検知手段として機能するループ量センサの部分構成図である。 本発明実施例に係るループ量センサの測定原理図である。 本発明実施例に係るループ量センサの測定原理図である。 本発明の他の実施例に係る画像形成装置の主要部の構成図である。

符号の説明

１１ 画像形成部
１３ 感光体（像担持体）
１５ 転写ローラ（転写手段）
１７ 定着装置（定着手段）
２１ 定着ローラ（定着手段）
２３ 加圧ローラ（定着手段）
２５、２７ 一対の搬送ガイド部材
２９ ループ量センサ（ループ量検知手段）
３１ 光源
３２ 光学系
３３ ＣＣＤカメラ
３５ ループ量演算部（ループ量演算手段）
Ｐ シート材

Claims (3)

1. トナー像が担持される像担持体と、当該像担持体のトナー像をシート材に転写するための転写手段と、前記シート材の転写トナー像を定着させるための定着手段と、前記転写手段と前記定着手段の各別に独立して設けられる駆動系と、当該駆動系によって前記転写手段から送り出された前記シート材を前記定着手段へ向けて案内するための搬送ガイド部材と、を備えて構成される画像形成装置であって、
   前記搬送ガイド部材を通過する前記シート材のループ量を検知するループ量検知手段と、
   前記ループ量検知手段の検知結果に基づき前記駆動系の駆動制御を行う駆動制御手段と、
   をさらに備え、
   前記ループ量検知手段は、
   前記搬送ガイド部材を通過する前記シート材に向けて所定の広がり角を呈する光ビームを照射する光源と、当該光源からの光照射ビームによって前記シート材上に投映されたビームの画像を取得する画像取得手段と、
   前記画像取得手段で取得したビーム画像の大きさに基づき、前記シート材のループ量を演算するループ量演算手段と、を備え、
   前記ループ量演算手段の演算結果に基づき前記シート材のループ量を検知する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置であって、
   前記ループ量検知手段は、
   前記光源を、前記シート材における一の面側に設ける一方、前記画像取得手段を、前記一の面に対する背面側に設けて構成され、
   この場合、前記画像取得手段は、前記光源からの光照射ビームによって前記シート材上に投映されたビームの画像を、当該シート材の背面側から取得する
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１に記載の画像形成装置であって、
   前記ループ量検知手段は、
   前記光源及び前記画像取得手段の両者を、前記シート材における共通の面側に設けて構成され、
   この場合、前記画像取得手段は、前記光源からの光照射ビームによって前記シート材上に投映されたビームの画像を、当該シート材の正面側から取得する
   ことを特徴とする画像形成装置。

Images