JP2009053612A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着手段や搬送手段の耐久、使用環境変動、記録材種を原因とする搬送速度変化に伴う搬送不良や画像不良発生を防止する画像形成装置の提供。
【解決手段】記録用紙Ｐ上のトナー画像を加熱・定着する定着ユニット６１と、記録用紙Ｐを定着ユニット６１に搬送する二次転写部６０と、定着ユニット６１の搬送速度と二次転写部６０の搬送速度との速度差に応じて発生する記録用紙Ｐのループの程度を検知するループセンサ１０と、定着ユニット６１の搬送速度を制御するＣＰＵ９５と、定着ユニット６１の使用量を検知する定着排紙センサ８５と、定着排紙センサ８５によって検知された定着ユニット６１の使用量情報を記憶するＥＥＰＲＯＭ９２とを備え、ＣＰＵ９５は、ＥＥＰＲＯＭ９２に記憶された定着ユニット６１の使用量情報と、ループセンサ１０による検知結果を用いて、定着ユニット６１の搬送速度を制御する。
【選択図】図４

Description

本発明は、画像形成装置に関するものであり、特に、電子写真方式により画像を形成し、その形成した画像を記録材に定着する画像形成装置における制御方法に関するものである。

従来の画像形成装置においては、像担持体上のトナー像を、転写ローラ等の転写手段により記録材上に転写し、搬送ガイドを経て定着部のニップ部に導かれて定着される。しかし、記録材の先端部が定着部のニップ部に導入された状態で記録材の後端部はまだ転写部を通過していない状態が存在する。

このような場合、記録材は定着部と転写部の両方に搬送されているために、定着部の記録材搬送速度が転写部の記録材搬送速度より速ければ、記録材は引っ張られた状態となり、色ずれ、転写ブレなどの画質の低下が発生する。逆に転写部の記録材搬送速度が定着部の記録材搬送速度より速ければループが大きくなりすぎ、適正なループ形状を維持するスペースが無くなるために、未定着の画像面が装置内に擦られるなどの問題が発生する。

そこで、一般的には、特許文献１のように、記録材に定着部の入口手前でループを形成させ、そのときのループ量を調整すること（以下、「ループ制御」という）で、転写部と定着部の記録材の搬送速度差を極力なくしている。具体的には、記録材の形成するループ量の上限と下限を検知するセンサを設け、ループ量の上限を検知したとき定着手段の駆動系駆動源の速度を一定量速くし、また、前記ループ量の下限を検知したとき定着手段の駆動系駆動源の速度を一定量遅くする制御である。

一方、特許文献２では、定着部と転写部との間の搬送ガイド部に記録材のループを検知するループ検知センサを設けている。そして、この結果から定着部もしくは転写部の記録材搬送速度を切り替えて記録材のループ量を所定範囲内とするようにした画像形成装置が提案されている。

さらに、特許文献３では、転写部から定着器の定着ニップ部に向けて搬送される記録材のループ量を検知する検知センサを２つ備える構成としている。そのうち片方のセンサでループ量を検知した場合はループ量を少なくする方向、もう一方のセンサでループ量を検知した場合はループ量を大きくする方向に記録材搬送速度の制御を行い、記録材のループ量を一定範囲内に抑制させる画像形成装置が提案されている。
特開平０７−２３４６０４号公報 特開平１０−３４００１２号公報 特開２００１−２８２０７２号公報

しかしながら、特許文献１〜３に示されるようなループ制御を行った場合、次のような問題が発生する。

特許文献１に示されているループ制御は、定着部の駆動系駆動源を予め決めた、速い速度（Ｈ）と遅い速度（Ｌ）の２つの速度を切り替えることによりループ量を調整するとしている。ループ量を調整とする場合には、速い速度（Ｈ）では、転写部と定着部との間のループ量を小さくするように定着部の駆動系駆動源の速度を速くする必要がある。逆に遅い速度（Ｌ）では、定着部のループ量を大きくするように定着部の駆動系駆動源の速度を遅くする必要がある。

速い速度（Ｈ）、遅い速度（Ｌ）の速度設定値は、定着部や転写部の耐久による記録材速度の変動、環境による記録材の速度変動、記録材種類による影響など、全て考慮して決定しなければならない。もし、耐久により定着部の記録材速度が転写部よりも相対的に速くなるのであれば、耐久後においても遅い速度（Ｌ）の速度設定値は、ループ制御時に転写部と定着部との間のループ量を大きくするような設定でなければならない。逆に耐久により定着部の記録材速度が転写部よりも相対的に遅くなるのであれば、耐久後においても速い速度（Ｈ）の速度設定値は、ループ制御時に転写部と定着部との間のループを小さくするような設定でなければならない。

このため、従来技術においては、定着手段や転写手段の耐久、画像形成装置の使用環境、記録材種類による影響を考慮して速い速度（Ｈ）と遅い速度（Ｌ）との速度差、つまりは速度制御巾を広くとる必要性がある。

このような場合においては、ループ制御がハンチングを起こしてしまうおそれがあった。この結果、記録材のループ量が大きくなったり、小さくなったりしてしまうために、定着速度切り替えに対応したグロスムラ、ＯＨＴ透過性のムラが発生する。さらにひどい場合には、搬送が不安定なことに起因する紙シワや、転写手段と定着部での引っ張り合いや、ループの増大による画像擦れや、記録材への負荷変動による各色の色ずれが発生することもあった。

本発明は以上の点に着目してなされたもので、記録材のループの制御を安定させ、定着手段や搬送手段の耐久状態、画像形成装置の使用環境、記録材種類にかかわらず、画像形成過程で発生する問題を防止する画像形成装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の画像形成装置は下記の特徴を有する。

（１）記録材上のトナー画像を加熱・定着する定着手段と、前記記録材を前記定着手段に搬送する搬送手段と、前記定着手段の搬送速度と前記搬送手段の搬送速度との速度差に応じて、前記定着手段と前記搬送手段との間に発生する前記記録材のループの程度を検知するループ検知手段と、前記定着手段の搬送速度を制御する制御手段と、前記定着手段の使用量を検知する定着手段の使用量検知手段と、前記定着手段の使用量検知手段によって検知された前記定着手段の使用量情報を記憶する記憶手段とを備え、前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された前記定着手段の使用量情報と、前記ループ検知手段による検知結果を用いて、前記定着手段の搬送速度を制御することを特徴とする画像形成装置。

（２）記録材上のトナー画像を加熱・定着する定着手段と、前記記録材を前記定着手段に搬送する搬送手段と、前記定着手段の搬送速度と前記搬送手段の搬送速度との速度差に応じて、前記定着手段と前記搬送手段との間に発生する前記記録材のループの程度を検知するループ検知手段と、前記搬送手段の搬送速度を制御する制御手段と、前記搬送手段の使用量を検知する搬送手段の使用量検知手段と、前記搬送手段の使用量検知手段によって検知された前記搬送手段の使用量情報を記憶する記憶手段とを備え、前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された前記搬送手段の使用量情報と、前記ループ検知手段による検知結果を用いて、前記定着手段の搬送速度を制御することを特徴とする画像形成装置。

（３）記録材上のトナー画像を加熱・定着する定着手段と、前記記録材を前記定着手段に搬送する搬送手段と、前記定着手段の搬送速度と前記搬送手段の搬送速度との速度差に応じて、前記定着手段と前記搬送手段との間に発生する前記記録材のループの程度を検知するループ検知手段と、前記定着手段の搬送速度と前記搬送手段の搬送速度を制御する制御手段と、前記定着手段の使用量を検知する定着手段の使用量検知手段と、前記搬送手段の使用量を検知する搬送手段の使用量検知手段と、前記定着手段の使用量検知手段によって検知された前記定着手段の使用量情報及び前記搬送手段の使用量検知手段によって検知された前記搬送手段の使用量情報を記憶する記憶手段とを備え、前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された前記定着手段の使用量情報及び前記搬送手段の使用量情報と、前記ループ検知手段による検知結果を用いて、前記定着手段の搬送速度を制御することを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、ループ制御を用いた記録材の搬送速度制御を行った場合において、定着手段や搬送手段の耐久、使用環境変動、記録材種類を原因とする搬送速度変化に伴う搬送不良もしくは画像不良発生を防止することができる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

（１）画像形成装置（図１）
図１は、実施例１に係るカラー画像形成装置の全体構成を示す断面図である。この装置は、電子写真方式のカラー画像形成装置の一例である、中間転写体を採用したタンデム方式のカラー画像形成装置である。

画像信号は、カラー画像形成装置に直接あるいはネットワーク接続されたホストコンピュータ（以下、ホストＰＣとする）またはオペレーションパネル上から、プリンタコントローラを介して、画像データ入力部に送信される。５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋは感光ドラムで、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー（現像材）を備えた各画像形成ステーションに設けられている。それぞれの色に対応したレーザスキャナ装置５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋから、画像形成装置の制御部から送られた画像データに基づいて、各感光ドラム５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋの表面にレーザ露光され、潜像が形成される。潜像が形成された各感光ドラム５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋの表面には、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーによって現像されトナー画像が形成される。４０は中間転写ベルト（中間転写体）であり、駆動ローラ４１、テンションローラ４２、及び従動ローラ４３、により張架されている。中間転写ベルト４０上には、各感光ドラム５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋで形成された各色のトナー画像が一次転写される。

また、８０は給紙カセットであり、記録材である記録用紙Ｐが積載されている。記録用紙Ｐは給紙ローラ３１により給紙され、フィード・リタードローラ対３２、搬送ローラ対３３により搬送され、駆動停止しているレジストローラ対３４に搬送される。レジストローラ対３４付近には、記録用紙Ｐの種類（記録材種）を検知する記録材種検知センサ６８（記録材種類検知手段）が配置され、記録用紙Ｐの種類の検知が可能となっている。記録用紙Ｐは、レジストローラ対３４により斜行が補正された後、所定のタイミングで二次転写部６０へ搬送されて中間転写ベルト４０上のトナー画像が転写される。二次転写で中間転写ベルト４０上に残ったトナーはクリーニング装置４４（クリーニング手段）により除去される。

記録用紙Ｐは、記録材搬送手段としての役割を兼ねる二次転写ローラ６０ａと中間転写ベルト４０により、定着ユニット６１に搬送される（詳細を後述）。二次転写部６０と定着ユニット６１との間には、ループセンサ１０があり、二次転写部６０と定着ユニット６１の間にその速度差によってできる記録用紙Ｐのループ量を調整するための速度制御を行っている（詳細を後述）。定着ユニット６１では、記録用紙Ｐが定着ローラ６２、加圧ローラ６３に狭持されて、記録用紙Ｐ上のトナー画像の加熱・定着が行われる。定着ユニット６１は交換可能なユニット構成となっており、定着ユニット６１が新品であるかどうかを検知するためのヒューズ８４（定着ユニット新品検知手段）が具備されている。定着ユニット６１を通過した記録用紙Ｐは、定着排紙ローラ対６４、排紙ローラ対６５に搬送され排紙トレー６６上に排出積載される。記録用紙Ｐは、プリンタコントローラから両面印字命令があった場合に、排紙ローラ対６５で搬送方向が逆転され、搬送ローラ対７１、７２、７３へと搬送され、再び駆動停止しているレジストローラ対３４に搬送される。また、本画像形成装置は、環境センサ６７（環境検知手段）を搭載されており、画像形成装置が使用されている場所の温度（環境温度）および湿度（環境湿度）が検知することが可能である。

（２）二次転写部６０（搬送手段）
二次転写部６０において、記録用紙Ｐは中間転写ベルト４０と二次転写ローラ６０ａに挟持搬送される。中間転写ベルト４０は、ポリイミド樹脂にカーボンを分散させて体積抵抗率を１０８Ω・ｃｍに調整した厚み０．１ｍｍのものを用いており、張架ローラの一つである駆動ローラ４１により回転駆動されている。二次転写ローラ６０ａには、中抵抗（５００Ｖ印加時のニップ形成部での実抵抗が１０７〜１０９Ω）の発泡ゴムを芯金に被覆したもので構成される。そして、芯金端部に設けられた駆動ギア（不図示）を介して、本体装置（画像形成装置本体）に設けられたモータ（不図示）により回転駆動されている。また、二次転写ローラ６０ａは、中間転写ベルト４０に対して、食い込み量が約０．４ｍｍ程度になるように配置されている。

（３）定着ユニット構成（図２）
図２は定着ユニット６１の一部切り欠き側面模型図である。

定着ローラ６２および加圧ローラ６３は、本実施例ではほぼ同一構造をとっている。すなわち、アルミニウム（Ａｌ６０６３）の芯金６上に、シリコーンゴムからなる弾性層５、フッ素ゴムラテックスからなる中間層２０およびＰＦＡコートからなる離型層２を設けた３層構造に形成されている。芯金６の内部にハロゲンヒータ８が設置される。弾性層５のシリコーンゴムは、熱伝導率が約０．４０Ｗ／ｍ・Ｋ、テストピース硬度がＪＩＳ−Ａ硬度で約１０°であり、定着ローラ６２では約１．９ｍｍ、加圧ローラ６３では約２．１ｍｍの肉厚を有している。中間層２０のフッ素ゴムラテックスは、フッ素ゴム中にＰＦＡ粒子を分散させたもので、厚さ約４０〜６０μｍに設けている。離型層２のＰＦＡコートは厚さ約２０μｍである。定着ローラ６２、加圧ローラ６３とも外径４５ｍｍで、ローラ硬度は定着ローラ６２が約６７°、加圧ローラ６３が約６５°（アスカーＣ、１ｋｇｆ荷重）であり、総荷重６０ｋｇｆで約９ｍｍのニップ幅を得ている。有効ローラ長は約３３０ｍｍである。薄いゴム肉厚で、広い定着ニップ幅を得、ニップ部の圧力をたとえば約２．０ｋｇｆ／ｃｍ^２程度に上げることにより、定着温度１８０℃、定着スピード１２０ｍｍ／秒において、良好な定着性を有する。かつ、出力画像の光沢が約１５〜４０°（日本電色工業（株）製光沢計ＰＧ−３Ｄを用いて測定。７５°での光沢値）と適度な光沢の画像を得ることができる。

定着ローラ６２の回転駆動は定着ローラ６２の端部に設けられたギア（不図示）を介して行われ、加圧ローラ６３は従動回転している。定着駆動部に関しては、後述のループ制御説明部にて説明を行う。

また、定着ユニット６１は新品検知のためのヒューズ８４と、ＪＡＭ（用紙の搬送不良）等の検知や定着ユニット６１の使用量の検知に使用される定着排紙センサ８５（定着手段の使用量検知手段）を具備している。

（４）定着ユニット使用量検知（図３、図４）
定着ユニット６１の使用量検知は、記録用紙Ｐの記録材枚数カウントと、定着ユニット６１の新品検知にて行われる。新品検知は、定着ユニット６１に設けられた、例えばヒューズ８４のような識別部材により、新品であるか否かを判断して行う。つまり、画像形成装置本体に設けられた新品検知手段によって、ヒューズ８４が溶断されていないことを検知したときは、定着ユニット６１が新品であると判断する。そして、その後定着ユニット６１が新品であるとの識別をしないようにヒューズ８４を溶断する。

図３に、定着ユニット６１の使用量検知制御の流れをフローチャートで示す。また、図４に示す定着ユニット６１のループ制御を説明する図も用い、以下説明する。

電源オン又は画像形成装置本体のドア開閉後（ステップＳ１１、以下「ステップ」を省略する）、定着ユニット６１のヒューズ８４の有無により定着ユニット６１が新品かどうか検知する（Ｓ１２）。定着ユニット６１が新品でなければ（Ｓ１２の“ヒューズ無”の場合）、通常通り装置はＲＥＡＤＹ状態となる。一方、定着ユニット６１が新品であれば（Ｓ１２の“ヒューズ有”の場合）、画像形成装置本体の制御部９１にある不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ９２）（記憶手段）に格納されている定着ユニット６１の積算印字枚数をリセットする（Ｓ１３）。その後ＣＰＵ９５からの指令に基づき、定着ユニット６１にあるヒューズ８４を溶断した後に（Ｓ１４）、装置はＲＥＡＤＹ状態となる。

プリンタコントローラからの指示によりプリントが開始されると（Ｓ１５）、定着ユニット６１内に設けられた定着排紙センサ８５及び制御部９１にあるタイマ９３にて記録用紙Ｐの長さ（記録材長さ）を計測する（Ｓ１６）。記録用紙Ｐの長さはＬＥＴＴＥＲサイズの横巾（２１５．９ｍｍ）を１枚の単位として枚数カウントに変換（換算）する（Ｓ１７）。枚数カウントは小数点１桁の単位まで算出し、制御部９１にあるＥＥＰＲＯＭ９２（不揮発性メモリ）に格納されている定着ユニット６１の積算印字枚数に加算する（Ｓ１８）。また、定着ユニット６１の寿命は１０万枚であり、積算印字枚数が１０万枚を超えた場合は１０万枚に固定するものとする。

尚、新品検知のための識別部材は、定着ユニット６１に設けられた情報を記憶できるメモリであってもよい。定着ユニット６１が新品であるときは、新品の情報をメモリが記憶している。そして、定着ユニット６１を画像形成装置本体（以下、単に本体とも記載する）に装着した際に、本体に設けられた本体電気接点で、メモリの情報を読みにいく。そして、メモリの情報が新品であるときは、定着ユニット６１を新品と判断する。そして、その後、メモリ内の情報を新品でない情報に書き換える。そして、このメモリの情報を読みにいく動作は、本体電源投入時、又は、本体ドア開閉時に行われる。

（５）ループ制御（図４）
本実施例のカラー画像形成装置は、図４に示すように、定着ユニット６１と二次転写部６０（転写手段）間に記録用紙Ｐのループ量を検知するループセンサ１０（ループ検知手段）が設けられている。

このループセンサ１０は、レバー部材が記録用紙Ｐに当接して回動可能となっており、その回動元部のフラグ２１が光センサで構成された検知センサ２２を遮光するか否かで、記録用紙Ｐのループ量が一定以上になったか否かを検出するものである。制御部９１にあるＣＰＵ９５（制御手段）は記録用紙Ｐのループ量を調整にするため、次のような制御を行う。すなわち、検知センサ２２で検出された信号の結果および、同じく制御部９１にあるＥＥＰＲＯＭ９２に設けられた定着ユニット６１の積算印字枚数から求められた速度設定値に基づき、定着モータ８１ａの速度を制御する。

定着駆動部は、定着モータ８１ａと、モータドライバー８１ｂとを備えたもので、定着モータ８１ａとしてマイクロステップ５相ステッピングモータを使用している。この定着モータ８１ａの駆動信号は、モータドライバー８１ｂにより生成され、その基となるクロック信号を制御部９１内のＣＰＵ９５から発している。このクロックの周期を短くすれば、定着モータ８１ａを高速で回転させことになり、クロックの周期を長くすれば、定着モータ８１ａを低速で回転させることとなる。

定着部の定着ローラ６２の駆動速度は、速度切り替え手段でもあるＣＰＵ９５によって、速度の違う複数の速度設定値（モータ回転周波数）を切り替えることによって速度制御されている。尚、本実施例においては２段階での速度切り替えが可能とし、その２段階の速度設定値（モータ回転周波数）をＶｈ（モータ回転数が高い方）（第１の搬送速度）とＶｌ（モータ回転数が低い方）（第２の搬送速度）とする。搬送される記録用紙Ｐのループが小さい場合は、検知センサ２２は、オフ状態にあり、ループ量が所定より大きくなるとフラグ２１が検知センサ２２を遮光するためにオンになる。したがって、検知センサ２２がオフの時は、定着ローラ６２の速度設定をＶｌとし記録用紙Ｐの搬送速度を遅くし、検知センサ２２がオンの時は、定着ローラ６２の速度設定をＶｈとし記録用紙Ｐの搬送速度を速くする。

本発明においては、ＶｈとＶｌを定着ユニット６１の使用量（積算印字枚数）により可変とするところに特徴がある。本実施の形態においては、次の式（１）及び式（２）に示されるように、ＶｈとＶｌは本体内メモリ（ＥＥＰＲＯＭ９２）に格納された定着ユニット６１の積算印字枚数ｘの関数として与えられるものとした。また、図５に、定着ユニット６１の積算印字枚数に対するＶｈとＶｌの値をプロットしたグラフを記した。

Ｖｈ＝ｆ（ｘ）＝−２Ｅ−０６ｘ^３＋０．０００６ｘ^２−０．０６１７ｘ＋１０１ 式（１）
Ｖｌ＝ｆ（ｘ）＝−２Ｅ−０６ｘ^３＋０．０００７ｘ^２−０．０８７ｘ＋９９ 式（２）
ここで、ＶｈとＶｌは、定着ユニット新品時（０ｋ枚時）における、Ｖｈ（モータ回転数が高い方）とＶｌ（モータ回転数が低い方）の定着モータ８１ａの定常回転周波数の平均を１００％と定義し、その他を比率にて求めた。定着ユニット６１の積算印字枚数ｘは、「（４）定着ユニット使用量検知」に述べた方法で算出した枚数を１０００（ｋ）で除したものとした。

上記した例においては、ＶｈおよびＶｌを、定着ユニット６１の積算印字枚数ｘの関数として無断階的に変更したが、図６に示したように段階的に変更することも可能である。

尚、本実施例では、定着ユニット６１の積算印字枚数が多くなると、Ｖｈ−Ｖｌ（制御巾）を大きくしたが、これは定着ユニット６１の耐久履歴によるバラツキを考慮したものである。しかし、定着部の紙速度の耐久による変動が、紙種類、使用環境、使用頻度などの種々の使用履歴により変わらないのであれば、Ｖｈ−Ｖｌ（制御巾）を極力小さくすることが、記録用紙Ｐの安定搬送という観点からは望ましい。

（６）耐久による定着部の紙搬送速度変化の検証実験
図５および図６からわかるように、本実施例においては、定着ユニット６１の積算印字枚数が大きくなるにつれて、ＶｈとＶｌがそれぞれ小さくなっている。これは、本構成においては、定着ユニット６１の耐久に伴い、定着部での記録用紙Ｐの搬送能力が向上し、搬送速度が耐久と共に速くなるためである。つまり、定着部での紙搬送速度を調整にするためには、耐久に伴いモータの回転周波数を小さくし、耐久による搬送能力の向上を相殺する必要性があるためである。

図７に、本発明者らが、定着モータ８１ａの回転周波数を一定としたときの、定着部の紙搬送速度を、定着の耐久に伴い測定した結果である。紙速度測定は、紙上に形成されたトナー像の通過時間を高速度カメラ（ＰＨＯＴＯＲＯＮ社 ＦＡＳＴＣＡＭ−１０２４ＰＣＩ）にて測定した。その後、通過時間測定を行った部分の画像長さを実測することにより計算で求めた。尚、実験は３台の定着ユニット（定着器＃１、定着器＃２、定着器＃３）を用いて行った。

図７に示したとおり、定着ユニット６１の耐久が進むにつれて定着部の紙速度は速くなっている。速くなる原因としては、加圧ローラ６３や記録用紙Ｐと定着ローラ６２とが摺動することによって、定着ローラ６２表面の表面性が劣化したり、または、定着ローラ６２表面が微小の凸凹が発生するためであると考えられる。

（７）比較実験 従来方式と本実施例との比較
本実施例に示された画像形成装置を用いて、本実施例に示されたループ制御した場合と、従来の方法におけるループ制御した場合においての比較実験を行った結果を以下に記す。

・従来の方法におけるＶｈとＶｌの設定について
従来の方法におけるループ制御においては、Ｖｈ、Ｖｌの速度設定値は、定着ユニット６１の耐久を通して一定の値となっている。このため、定着ユニット６１の耐久による紙搬送速度変動の影響をあらかじめ考慮してＶｈ、Ｖｌを決定する必要性がある。つまり、Ｖｌは耐久により定着ユニット６１の紙搬送速度が速くなった場合においても、ループ制御時に定着部のループ量を大きくするように決定しなければならない。Ｖｈは、新品の定着ユニット６１を用いた場合において、ループ制御時に定着部のループ量を小さくするような設定でなければならない。本実施例に示された構成においては、上述の式（１）、式（２）または、図３に示されたように、Ｖｈ＝１０１％、Ｖｌ＝９５．６％に設定する必要性がある。制御巾（Ｖｈ−Ｖｌ）は、５．４％となる。

一方、本発明におけるＶｈとＶｌの設定については、「（５）ループ制御」で述べた通り、定着ユニット６１の積算印字枚数に連動したＶｈとＶｌを選択するものとする。

比較実験は、新品の定着ユニットと、１０万枚耐久済みの定着ユニットを用いおこなった。テスト方法は、１０００枚のプリントを行い、ループ制御のハンチングに起因すると思われる、紙シワ、画像擦れの回数および画像評価からのレベルの総合評価を行い、Ａ、Ｂ、Ｃにて判定を行った。Ａは紙シワや画像こすれなどが全く発生しない場合、Ｂは発生するものの軽微なレベルである場合、Ｃは発生の頻度、レベルが比較的に高い場合と定義する。また、表中には、定着モータ８１ａの速度設定値であるＶｈ、Ｖｌ及び制御巾（Ｖｈ−Ｖｌ）も合わせて記した。

表１に示された結果から判るように、従来技術のループ制御を行った場合において、新品定着ユニットでは定着ループが大きすぎることが起因と思われるための紙シワが発生した（表中、アンダーライン付きで記載）。また、耐久済み定着ユニットでは定着ユニット引っ張りが起因すると思われる画像こすれが発生した（表中、アンダーライン付きで記載）。一方で本発明のループ制御を適用した場合、定着ユニットの新品から耐久後にわたり安定した紙搬送を実現し、紙シワや画像こすれのレベルも市場で受け入れられるレベルであった。

また、従来技術のループ制御は制御巾（Ｖｈ−Ｖｌ）が本実施例よりも大きく、制御のハンチングが発生しやすいことが判る。また、二次転写部６０と定着部との間で記録用紙Ｐが乱れるなどの現象が発生して、ループセンサ１０で記録用紙Ｐの姿勢が正しく検知できない場合に、極端に大きなループになり画像に壊滅的な影響を与えるおそれがある。一方で、本実施例におけるループ制御においては、制御巾は耐久を通して小さく制御のハンチングが発生しにくいことが判る。また、二次転写部６０と定着部との間で記録用紙Ｐが乱れるなどの現象が発生して、ループセンサ１０で記録用紙Ｐの姿勢が正しく検知できない場合においても、制御巾が小さく安定した紙搬送が可能となる。

以上説明したとおり、本実施例によれば、定着ユニット６１の使用量（積算印字枚数）に応じてループ制御の制御値を決めることにより、定着ユニット６１の耐久を通し、安定した紙搬送が可能となる。そして、紙シワ、画像こすれや、その他の紙搬送乱れに起因する画像不良が無い良好な画像を形成することが可能となる。

本実施例においては、定着ユニット（定着手段）の使用量情報と、搬送手段の役割をあわせ持つ転写ユニットの使用量（積算印字枚数）情報に基づいて、定着速度制御を変更するものである。

本実施例の装置構成および定着速度制御工程は、実施例１に示されたものと同じであるため、詳細説明は省略し、同じ符号を用いて、その差異についてのみ述べる。

（８）転写ユニット使用量検知
二次転写ローラ６０ａ、二次転写部６０を有する転写ユニットが新品であることを検知するための新品検知のためのヒューズ（不図示）（転写ユニット新品検知手段）から構成される転写ユニットの使用量検知は、定着ユニット６１の使用量検知と同様に行われる。すなわち、記録用紙Ｐの記録材枚数カウントと、転写ユニットの新品検知にて行われる。

転写ユニットの使用量検知制御の流れは、記録用紙Ｐの長さをレジストローラ対３４（搬送手段の使用量検知手段）で計測する以外は、実施例１に説明した「（４）定着ユニット使用量検知」と、同じであるため説明は省略する。また、転写ユニットの寿命は１５万枚であり、積算印字枚数が１５万枚を超えた場合は１５万枚に固定するものとする。

（９）定着ユニット速度制御工程
本実施例においては、ＶｈとＶｌを転写ユニットと定着ユニット６１の使用量（積算印字枚数）により可変とするところに特徴がある。本実施の形態においては、次の式（３）及び式（４）に示されるように、ＶｈとＶｌは、本体内メモリ（ＥＥＰＲＯＭ９２）（記憶手段）に格納された定着ユニット６１の積算印字枚数ｘと転写ユニットの積算印字枚数ｙの関数として与えられるものとした。

Ｖｈ＝ｆ（ｘ，ｙ）＝−２Ｅ−０６ｘ^３＋０．０００６ｘ^２−０．０６１７ｘ−０．０１ｙ＋１０１ 式（３）
Ｖｌ＝ｆ（ｘ，ｙ）＝−２Ｅ−０６ｘ^３＋０．０００７ｘ^２−０．０８７ｘ−０．０１ｙ＋９９ 式（４）
ここで、ＶｈとＶｌは、工場出荷時、つまりは、定着ユニット６１と転写ユニットが新品時における、Ｖｈ（モータ回転数が高い方）とＶｌ（モータ回転数が低い方）の平均を１００％と定義し、その他を比率にて求めた。定着ユニット６１の積算印字枚数ｘと、転写ユニットの積算印字枚数ｙは、前述した方法で求めた枚数を１０００で除したものとした。

本実施例においては、転写ユニットの使用量に応じて二次転写部６０の紙速度が遅くなるため、二次転写ローラ６０ａの耐久枚数が増えるに従い、定着ローラ６２の回転周波数をそれに合わせて下げる補正を行っている。耐久に応じて二次転写部６０の紙速度が遅くなるのは、紙を搬送する二次転写ローラ６０ａの外径が耐久と共に小さくなることが主な原因である。

本実施例においては、転写ユニット及び定着ユニット６１の使用量情報を基に、定着速度工程を変更している。しかし、転写ユニットの耐久での速度変動が支配的な構成においては、転写ユニットの使用量情報のみに基づいて、定着速度工程を変更することも有効となる。

以上説明したとおり、本実施例によれば、転写ユニット及び定着ユニット６１の使用量（積算印字枚数）に応じてループ制御の制御値を決めることにより、装置の耐久を通し、安定した紙搬送が可能となる。そして、紙シワ、画像こすれや、その他の紙搬送乱れに起因する画像不良が無い良好な画像を形成することが可能となる。

本実施例においては、装置本体に設けられた環境センサ６７（環境検知手段）の検知結果により、定着ユニット６１の速度制御工程を変更する以外は、実施例１と同じであるため、同じ符号を用いて、その差異についてのみ記す。

（１０）環境センサ結果に基づく定着ユニット速度制御工程
本実施例においても、実施例１と同様に、ループセンサ１０の検知結果に基づきＶｈ（モータ回転数が高い方）とＶｌ（モータ回転数が低い方）を切り替える制御となっている。本実施の形態においては、次の式（５）及び式（６）に示されるように、ＶｈとＶｌは本体内メモリに格納された定着ユニット６１の積算印字枚数ｘと環境センサ６７の温度結果ｔ（℃）に基づいて決定するようにした。

Ｖｈ＝ｆ（ｘ，ｔ）＝−２Ｅ−０６ｘ^３＋０．０００６ｘ^２−０．０６１７ｘ＋（ｔ−２３）＊０．０３＋１０１ 式（５）
Ｖｌ＝ｆ（ｘ，ｔ）＝−２Ｅ−０６ｘ^３＋０．０００７ｘ^２−０．０８７ｘ＋（ｔ−２３）＊０．０３＋９９ 式（６）
ここで、ＶｈとＶｌは、工場出荷時、つまりは、定着ユニット６１と転写ユニットが新品時における、Ｖｈ（モータ回転数が高い方）とＶｌ（モータ回転数が低い方）の平均を１００％と定義し、その他を比率にて求めた。定着ユニット６１の積算印字枚数ｘと、前述した方法で求めた枚数を１０００で除したものとした。

これは、装置内の温度環境により、用紙搬送手段としての役割をあわせ持つ二次転写ローラ６０ａの外径が変動し、定着部と二次転写部６０の相対的な紙搬送速度が変わってしまうためである。このため、環境センサ６７の検知結果により、実施例１に示した定着部の速度制御工程を補正し、より安定した紙搬送を実現するため補正制御である。

以上説明したとおり、本実施例によれば、定着ユニット６１の使用量（積算印字枚数）と使用環境（使用温度）に応じてループ制御の制御値を決めることにより、装置の使用環境および耐久状態を問わず、安定した紙搬送が可能となる。そして、紙シワ、画像こすれや、その他の紙搬送乱れに起因する画像不良が無い良好な画像を形成することが可能となる。

本実施例においては、装置本体に設けられた記録材種検知センサ６８（記録材種検知手段）の検知結果により、定着ユニット６１の速度制御工程を変更する以外は、実施例１と同じであるため、その差異についてのみ記す。

（１１）記録材種検知センサ
図８を用いて記録材種検知センサ６８について説明する。記録材種検知センサ６８は、記録用紙Ｐの表面に光を照射するＬＥＤ２１１と、記録材表面のＬＥＤ２１１による光照射領域内を映像として読み取り出力するＣＭＯＳエリアセンサ２１２とを有する。そして、ＬＥＤ用レンズ２１３と、ＣＭＯＳエリアセンサ用レンズ２１４と、記録材搬送ガイド２１５を有する。ＬＥＤ２１１から照射された光はＬＥＤ用レンズ２１３を介して記録材搬送ガイド２１５に沿って移動する記録用紙Ｐに対して斜めに照射される。記録用紙Ｐからの反射光はＣＭＯＳエリアセンサ用レンズ２１４を介し集光されてＣＭＯＳエリアセンサ２１２に結像することにより、記録用紙Ｐの表面画像を読み取る。ＬＥＤ２１１から照射された光が記録用紙Ｐに斜めに照射されることで、記録用紙Ｐ表面の凹凸に応じて影ができる。このため、ＣＭＯＳエリアセンサ２１２により読み取った画像の平均光量から記録用紙Ｐの光沢度と透過度を検知することが可能になる。また、ＣＭＯＳエリアセンサ２１２により読み取った画像のコントラストの最大値と最小値の差から記録用紙Ｐ表面の凹凸の深度を検知することが可能となる。さらに、ＣＭＯＳエリアセンサ２１２により読み取った画像を２値化した画像のエッジ数から記録用紙Ｐ表面の凹凸の間隔を検知することが可能になる。記録用紙Ｐの光沢度と透過度と表面凹凸の深度（凸凹深度）と間隔（凸凹間隔）を検知することで、表２に挙げる分類に従って、普通紙、ラフ紙、コート紙、ＯＨＴ、樹脂フィルムといった記録材種の検知が可能である。

（１２）記録材種類検知センサ結果に基づく定着ユニット速度制御工程
本実施例においても、実施例１と同様に、ループセンサ１０の検知結果に基づきＶｈ（モータ回転数が高い方）とＶｌ（モータ回転数が低い方）を切り替える制御を行っている。本実施の形態においては、次の式（７−１）〜式（７−３）及び式（８−１）〜式（８−３）に示されるようにした。すなわち、ＶｈとＶｌは本体内メモリ（ＥＥＰＲＯＭ９２）に格納された定着ユニットの積算印字枚数ｘと記録材種検知センサ６８の結果に基づいて決定されるものとした。

Ｖｈ＝ｆ（ｘ）＝−２Ｅ−０６ｘ^３＋０．０００６ｘ^２−０．０６１７ｘ＋１０１＋０ （ｉｆ 普通紙） 式（７−１）
Ｖｈ＝ｆ（ｘ）＝−２Ｅ−０６ｘ^３＋０．０００６ｘ^２−０．０６１７ｘ＋１０１＋０．２ （ｉｆ ラフ紙） 式（７−２）
Ｖｈ＝ｆ（ｘ）＝−２Ｅ−０６ｘ^３＋０．０００６ｘ^２−０．０６１７ｘ＋１０１−０．１ （ｉｆ コート紙 ｏｒ ＯＨＴ ｏｒ 樹脂フィルム） 式（７−３）
Ｖｌ＝ｆ（ｘ）＝−２Ｅ−０６ｘ^３＋０．０００７ｘ^２−０．０８７ｘ＋９９＋０ （ｉｆ 普通紙） 式（８−１）
Ｖｌ＝ｆ（ｘ）＝−２Ｅ−０６ｘ^３＋０．０００７ｘ^２−０．０８７ｘ＋９９＋０．２ （ｉｆ ラフ紙） 式（８−２）
Ｖｌ＝ｆ（ｘ）＝−２Ｅ−０６ｘ^３＋０．０００７ｘ^２−０．０８７ｘ＋９９−０．１ （ｉｆ コート紙 ｏｒ ＯＨＴ ｏｒ 樹脂フィルム） 式（８−３）

ＶｈとＶｌは、工場出荷時、つまりは、定着ユニット６１が新品時における、Ｖｈ（モータ回転数が高い方）とＶｌ（モータ回転数が低い方）の平均を１００％と定義し、その他を比率にて求めた。定着ユニット６１の積算印字枚数ｘと、前述した方法で求めた枚数を１０００で除したものとした。

これは、記録材種類により二次転写ローラ６０ａの搬送力が変わるために紙速度が変動し、定着部と二次転写部６０の相対的な紙搬送速度が変わってしまうためである。そして、記録材種検知センサ６８の結果を定着部の速度制御にフィードバックして補正を行うことにより、紙搬送の安定化を狙うものである。

以上説明したとおり、本実施例によれば、定着ユニット６１の使用量（積算印字枚数）と記録材種検知センサ６８結果に応じてループ制御の制御値を決めることにより、記録材種類および耐久状態を問わず、安定した紙搬送が可能となる。そして、紙シワ、画像こすれや、その他の紙搬送乱れに起因する画像不良が無い良好な画像を形成することが可能となる。

本発明の実施例１に係わるカラー画像形成装置の全体構成を示す断面図 本発明の実施例１に係わる定着ユニットの一部切り欠き側面模型図 本発明の実施例１に係わる定着ユニットの使用量検知制御の流れを説明する図 本発明の実施例１に係わる定着ユニットのループ制御を説明する図 本発明の実施例１に係わる定着ユニットの積算印字枚数に対するＶｈとＶｌの値をプロットしたグラフ 本発明の実施例１に係わる定着ユニットの積算印字枚数に対するＶｈとＶｌの値をプロットしたもので、図５とは別の例を示すグラフ 本発明の実施例１に係わる耐久による定着部の紙搬送速度変化の検証実験を説明する図 本発明の実施例４に係わる記録材種検知センサの概略図

符号の説明

１０ ループセンサ（ループ検知手段）
３４ レジストローラ対（搬送手段の使用量検知手段）
６０ 二次転写部（転写手段）（搬送手段）
６０ａ 二次転写ローラ
６１ 定着ユニット（定着手段）
６２ 定着ローラ
６７ 環境センサ（環境検知手段）
６８ 記録材種検知センサ（記録材種検知手段）
８１ａ 定着モータ
８４ ヒューズ（定着ユニット新品検知手段）
８５ 定着排紙センサ（定着手段の使用量検知手段）
９１ 制御部
９２ ＥＥＰＲＯＭ（記憶手段）
９５ ＣＰＵ（制御手段）
Ｐ 記録用紙（記録材）

Claims (10)

1. 記録材上のトナー画像を加熱・定着する定着手段と、
   前記記録材を前記定着手段に搬送する搬送手段と、
   前記定着手段の搬送速度と前記搬送手段の搬送速度との速度差に応じて、前記定着手段と前記搬送手段との間に発生する前記記録材のループの程度を検知するループ検知手段と、
   前記定着手段の搬送速度を制御する制御手段と、
   前記定着手段の使用量を検知する定着手段の使用量検知手段と、
   前記定着手段の使用量検知手段によって検知された前記定着手段の使用量情報を記憶する記憶手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された前記定着手段の使用量情報と、前記ループ検知手段による検知結果を用いて、前記定着手段の搬送速度を制御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において、
   前記定着手段は、第１の搬送速度と第２の搬送速度を有し、
   前記制御手段は、前記第１の搬送速度と前記第２の搬送速度とを、前記ループ検知手段による検知結果に基づいて切り替えて制御し、
   前記第１の搬送速度と前記第２の搬送速度の少なくとも一方は、前記記憶手段に記憶された前記定着手段の使用量情報に応じて変化することを特徴とする画像形成装置。
3. 記録材上のトナー画像を加熱・定着する定着手段と、
   前記記録材を前記定着手段に搬送する搬送手段と、
   前記定着手段の搬送速度と前記搬送手段の搬送速度との速度差に応じて、前記定着手段と前記搬送手段との間に発生する前記記録材のループの程度を検知するループ検知手段と、
   前記搬送手段の搬送速度を制御する制御手段と、
   前記搬送手段の使用量を検知する搬送手段の使用量検知手段と、
   前記搬送手段の使用量検知手段によって検知された前記搬送手段の使用量情報を記憶する記憶手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された前記搬送手段の使用量情報と、前記ループ検知手段による検知結果を用いて、前記定着手段の搬送速度を制御することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３に記載の画像形成装置において、
   前記定着手段は、第１の搬送速度と第２の搬送速度を有し、
   前記制御手段は、前記第１の搬送速度と前記第２の搬送速度とを、前記ループ検知手段による検知結果に基づいて切り替えて制御し、
   前記第１の搬送速度と前記第２の搬送速度の少なくとも一方は、前記記憶手段に記憶された前記搬送手段の使用量情報に応じて変化することを特徴とする画像形成装置。
5. 記録材上のトナー画像を加熱・定着する定着手段と、
   前記記録材を前記定着手段に搬送する搬送手段と、
   前記定着手段の搬送速度と前記搬送手段の搬送速度との速度差に応じて、前記定着手段と前記搬送手段との間に発生する前記記録材のループの程度を検知するループ検知手段と、
   前記定着手段の搬送速度と前記搬送手段の搬送速度を制御する制御手段と、
   前記定着手段の使用量を検知する定着手段の使用量検知手段と、
   前記搬送手段の使用量を検知する搬送手段の使用量検知手段と、
   前記定着手段の使用量検知手段によって検知された前記定着手段の使用量情報及び前記搬送手段の使用量検知手段によって検知された前記搬送手段の使用量情報を記憶する記憶手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された前記定着手段の使用量情報及び前記搬送手段の使用量情報と、前記ループ検知手段による検知結果を用いて、前記定着手段の搬送速度を制御することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５に記載の画像形成装置において、
   前記定着手段は、第１の搬送速度と第２の搬送速度を有し、
   前記制御手段は、前記第１の搬送速度と前記第２の搬送速度とを、前記ループ検知手段による検知結果に基づいて切り替えて制御し、
   前記第１の搬送速度と前記第２の搬送速度の少なくとも一方は、前記記憶手段に記憶された前記定着手段の使用量情報と前記搬送手段の使用量情報の少なくとも一方に応じて変化することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１、２、５、６のいずれかに記載の画像形成装置において、
   前記定着手段は、交換可能な定着ユニットであり、
   前記定着ユニットが新品であることを検知する定着ユニット新品検知手段を備え、
   前記記憶手段は、前記定着ユニット新品検知手段による検知結果に基づいて、記憶された前記定着ユニットの使用量情報を変更することを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項３乃至６のいずれかに記載の画像形成装置において、
   前記搬送手段は、交換可能な転写ユニットであり、
   前記転写ユニットが新品であることを検知するための転写ユニット新品検知手段を備え、
   前記記憶手段は、前記転写ユニット新品検知手段による検知結果に基づいて、記憶された前記転写ユニットの使用量情報を変更することを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の画像形成装置において、
   前記画像形成装置が設置された場所の環境温度或いは環境湿度を検知する環境検知手段を備え、
   前記制御手段は、前記環境検知手段の検知結果をもとに、前記定着手段の搬送速度を補正することを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載の画像形成装置において、
    前記記録材の種類を検知する記録材種検知手段を備え、
    前記制御手段は、前記記録材種検知手段の検知結果をもとに、前記定着手段の搬送速度を補正することを特徴とする画像形成装置。

Images