JP2009134120A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録媒体のコシの強さを自動的に検知して転写−定着間における記録媒体の弛み量を一定の範囲に維持することで、転写ずれやシワ、定着不良或いは画像欠損の発生しない画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光体ドラム５と転写ローラ１４との転写ニップ部Ｎ１と、定着ローラ１６ａ及び加圧ローラ１６ｂの定着ニップ部Ｎ２との間には搬送ガイド２１が配置されている。搬送ガイド２１の内側には、搬送ガイド２１のガイド面２１ａから用紙Ｐまでの距離を測定する紙高さセンサ２５が配置されている。制御部３３は紙高さセンサ２５から送信された出力電圧を用いてガイド−紙間距離を算出し、予め記憶部３４に記憶されたガイド−紙間距離と用紙の坪量との関係を用いて用紙の厚みを判断し、判断結果に基づいて定着駆動モータ３８に制御信号を送信して定着線速を調整する。
【選択図】図３

Description

本発明は、デジタル複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置に関し、特に画像転写部における用紙搬送速度と定着装置における用紙搬送速度の速度差により生じる不具合を解消する用紙搬送制御に関するものである。

従来の画像形成装置においては、通常、画像転写部における用紙搬送速度（以下、転写線速という）と、画像形成部の下流側に配置される定着装置における用紙搬送速度（以下、定着線速という）が同一となるように制御されているが、定着装置を構成する定着ローラ対の部品精度や熱膨張による経時変化等の影響を受けて定着線速にばらつきが生じることがある。また、搬送される用紙の搬送方向の長さは、感光体ドラムと転写ローラとのニップ部（転写ニップ部）から定着ローラ対のニップ部（定着ニップ部）までの長さより長い。

このとき、定着線速が転写線速よりも速くなると、用紙先端が定着ローラ対にニップされた時に転写ローラを通過する用紙後端にテンションが掛かり、画像の転写ずれの原因となる。そのため、定着線速を転写線速に比べて所定量遅く設定するのが一般的である。

しかし、定着線速が転写線速よりも遅くなると、用紙先端が定着ローラ対にニップされた時に弛みが発生するため、用紙後端にテンションは掛からなくなるが、用紙が薄くコシの弱い材質である場合は、弛みの大きさが一定以上になると定着時にシワが発生したり、画像面が搬送ガイドに接触して画像欠損が発生したりする可能性がある。また、用紙が厚くコシの強い材質である場合は普通紙や薄紙に比べて弛みが形成されにくく、加熱及び加圧不足による定着不良が生じ易いため、定着線速をさらに遅くする必要がある。

上記の問題点を解決するため、例えば特許文献１には、記録媒体の種類に応じて定着線速或いは転写線速を調整可能とした画像形成装置が開示されている。
特開２００２−２１５０００号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、記録媒体の種類をユーザが予め設定しておく必要があるため、設定を間違えたり忘れたりした場合は定着線速や転写線速が適切に調整されないという問題点があった。また、予め装置に記憶された種類以外の記録媒体を用いる場合は適切な定着線速や転写線速に調整できないおそれがあった。

本発明は、上記問題点に鑑み、記録媒体のコシの強さを自動的に検知して転写−定着間における記録媒体の弛み量を一定の範囲に維持することで、転写ずれやシワ、定着不良或いは画像欠損の発生しない画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、像担持体と、像担持体に所定の圧力で当接して記録媒体を挿通させる転写ニップ部を形成するとともに像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体上に転写する転写ローラとを含む画像転写部と、該画像転写部により記録媒体上に転写されたトナー像を加熱及び加圧する定着ニップ部を有する定着装置と、該定着装置と前記画像形成部との間の記録媒体搬送路を形成するガイド部材と、を備えた画像形成装置において、前記ガイド部材から記録媒体の先端までの距離を非接触で検知する検知手段と、該検知手段の検知結果と記録媒体の坪量とを関連づけて記憶する記憶手段と、前記検知手段の検知結果に基づいて記録媒体の坪量を判断して前記定着ニップ部を通過する記録媒体の搬送速度を調整する制御手段とを設けたことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記検知手段は、前記記録媒体搬送路の転写ローラ側の搬送面を形成するガイド部材に配置されることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記検知手段は、前記ガイド部材のガイド面よりも凹んだ位置に配置されることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記記録媒体搬送路は略水平に延設されており、前記検知手段は、前記転写ローラから搬送方向下流側に４０ｍｍ以上離れた位置に配置されることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記検知手段は、赤外線反射型距離センサであることを特徴としている。

本発明の第１の構成によれば、検知手段の検知結果から記録媒体の坪量を自動的に判断して記録媒体の種類に応じた最適な定着線速に調整可能となるため、転写−定着間における記録媒体の弛み量を一定の範囲に維持して転写ずれやシワ、定着不良或いは画像欠損の発生を効果的に抑制することができる。

また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の画像形成装置において、検知手段を記録媒体搬送路の転写ローラ側の搬送面を形成するガイド部材に配置することにより、未定着トナーの飛散により検知面が汚染されるおそれがなくなる。

また、本発明の第３の構成によれば、上記第２の構成の画像形成装置において、検知手段をガイド部材のガイド面よりも凹んだ位置に配置することにより、記録媒体に負荷を与えずにガイド面からの高さを検知することができ、記録媒体の搬送に悪影響を及ぼすおそれがなくなる。

また、本発明の第４の構成によれば、上記第１乃至第３のいずれかの構成の画像形成装置において、記録媒体搬送路が略水平に延設されており、検知手段を転写ローラから搬送方向下流側に４０ｍｍ以上離れた位置に配置することにより、記録媒体先端の撓み量の差から記録媒体の坪量を容易に判断可能となる。

また、本発明の第５の構成によれば、上記第１乃至第４のいずれかの構成の画像形成装置において、検知手段として応答速度の速い赤外線反射型距離センサを用いることにより、適切な検知結果をフィードバックして記録媒体の定着線速を調整可能となる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の画像形成装置の内部構造を示す側面断面図である。画像形成装置（例えばプリンタ）１００では、画像形成動作を行う場合、帯電ユニット４により図中時計回りに回転する感光体ドラム５が一様に帯電され、原稿画像データに基づく露光ユニット（レーザ走査ユニット等）７からのレーザビームにより感光体ドラム５上に静電潜像が形成され、現像ユニット８により静電潜像に現像剤（以下、トナーという）が付着されてトナー像が形成される。

この現像ユニット８へのトナーの供給はトナーコンテナ９から行われる。なお、画像データはパーソナルコンピュータ（図示せず）等から送信される。また、感光体ドラム５の表面の残留電荷を除去する除電装置（図示せず）がクリーニング装置２０の下流側に設けられている。

上記のようにトナー像が形成された感光体ドラム５に向けて、用紙が給紙カセット１０又は手差しトレイ１１から用紙搬送路１２及びレジストローラ対１３を経由して搬送される。感光体ドラム５及び転写ローラ１４（画像転写部）は、所定の圧力で当接して用紙を挿通させる転写ニップ部を形成しており、転写ローラ１４により感光体ドラム５の表面に形成されたトナー像が用紙に転写される。そして、トナー像が転写された用紙は感光体ドラム５から分離され、加熱ローラ１６ａ及び加圧ローラ１６ｂから成る定着ローラ対１６を有する定着装置１５に搬送されてトナー像が定着される。定着装置１５を通過した用紙は、用紙搬送路１７により装置上部に搬送され、排出ローラ対１８より排出トレイ１９に排出される。

図２は、本発明の画像形成装置の構成を示すブロック図である。図１と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。画像入力部３０は、画像形成装置１００が図１に示したようなプリンタである場合、パーソナルコンピュータ等から送信される画像データを受信する受信部であり、画像形成装置１００が複写機である場合、複写時に原稿を照明するスキャナランプや原稿からの反射光の光路を変更するミラーが搭載された走査光学系、原稿からの反射光を集光して結像する集光レンズ、及び結像された画像光を電気信号に変換するＣＣＤ等から構成される画像読取部である。画像入力部３０より入力された画像信号はＡＤ変換部３１においてデジタル信号に変換された後、後述する記憶部３４内の画像メモリ６０に送出される。

画像形成部３２は、帯電ユニット４、感光体ドラム５、露光ユニット７、現像ユニット８、転写ローラ１４等を含み、ＡＤ変換部３１において変換されたデジタル信号に基づいて感光体ドラム５上に静電潜像を形成し、現像ユニット８によりトナー像に現像した後、転写ローラ１４により用紙上にトナー像を転写する。

記憶部３４は、画像メモリ６０、ＲＡＭ６１、及びＲＯＭ６２を備えており、画像メモリ６０は、画像入力部３０から入力され、ＡＤ変換部３１においてデジタル変換された画像信号を記憶し、制御部３３に送出する。ＲＡＭ６１及びＲＯＭ６２は、制御部３３の処理プログラムや処理内容等を記憶する。

操作パネル３５は、複数の操作キーから成る操作部と、設定条件や装置の状態等を表示する表示部（いずれも図示せず）とから構成されており、ユーザが印刷条件等の設定を行う他、画像形成装置１００がファクシミリ機能を有する場合は記憶部３４にファクシミリ送信先を登録し、さらに登録された送信先の読み出しや書き換えを行う等の種々の設定にも使用される。

紙高さセンサ２５は転写ローラ１４と定着装置１５との間の搬送ガイド２１（図３参照）に配置されており、搬送ガイド２１を通過する用紙の高さ（搬送ガイド２１と用紙との距離）を検知する。紙高さセンサ２５による検知結果は制御部３３に送信され、検知結果に基づいて定着線速が調整される。

メインモータ３７は、制御部３３からの制御信号に応じて画像形成部３２内の感光体ドラム５、現像ユニット８、レジストローラ対１３、転写ローラ１４等を駆動する。なお、レジストローラ対１３は画像形成部３２における画像形成タイミングに応じて用紙の供給タイミングを調整する必要があるため、図示しないクラッチを介してメインモータ３７に連結され、独立して駆動可能となっている。定着駆動モータ３８は、制御部３３からの制御信号に応じて定着装置１５内の定着ローラ対１６（図３参照）を駆動する。用紙収容部３９は給紙カセット１０及び手差しトレイ１１（いずれも図１参照）から成り、用紙を収容するとともに操作パネル３５からの印刷開始命令の入力によりレジストローラ対１３に向けて用紙を給紙する。

制御部３３は、設定されたプログラムに従ってレジストローラ対１３、定着装置１５、画像入力部３０、画像形成部３２、用紙収容部３９やそれらを駆動するメインモータ３７、定着駆動モータ３８等を全般的に制御するとともに、画像入力部３０から入力された画像信号を、必要に応じて変倍処理或いは階調処理して画像データに変換する。露光ユニット７は、処理後の画像データに基づいてレーザ光を照射し、感光体ドラム５上に潜像を形成する。

図３は、本発明の画像形成装置における画像形成部及び定着装置周辺の構成を示す概略図である。図１及び図２と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。感光体ドラム５と転写ローラ１４との転写ニップ部Ｎ１と、定着ローラ１６ａ及び加圧ローラ１６ｂの定着ニップ部Ｎ２との間には搬送ガイド２１が配置されている。転写ニップ部Ｎ１において感光体ドラム５上に形成されたトナー像が転写された用紙Ｐは、搬送ガイド２１に沿って図３の左方向に進む。

定着ローラ対１６の上流側には搬送方向に対し上り勾配となるように定着進入ガイド２３が設けられており、搬送ガイド２１上を搬送されてくる用紙Ｐの先端は定着進入ガイド２３の上面に沿って定着ニップ部Ｎ２に案内される。用紙Ｐは定着ニップ部Ｎ２を通過するとき所定の温度及び圧力により加熱、加圧され、用紙Ｐ上の未定着トナーが永久像とされる。

搬送ガイド２１の内側には、搬送ガイド２１のガイド面２１ａから用紙Ｐまでの距離を測定する紙高さセンサ２５が配置されている。紙高さセンサ２５としては、測定物に赤外光を出射する発光部と、測定物からの反射光を受光する受光素子（位置検出素子）とを有する赤外線反射型距離センサが用いられる。

受光素子に入射した反射光は光電変換され、光電流として制御部（図示せず）に出力される。測定物の位置（発光部からの距離）が変化すれば反射光の光量も変化するため、センサからの出力電流（出力電圧）を測定すれば、三角測距方式を用いてセンサから測定物までの距離を求めることができる。搬送ガイド２１から用紙Ｐまでの距離と紙高さセンサ２５の出力電圧との関係の一例を図４に示す。また、図４の紙高さセンサ２５を用いた定着線速の制御例を表１に示す。

次に、図１〜図３及び表１を参照しながら定着線速の制御方法について説明する。表１の制御例では、制御部３３は紙高さセンサ２５から送信された出力電圧Ｅを用いて搬送ガイド２１のガイド面２１ａから用紙Ｐまでの距離（以下、ガイド−紙間距離という）を算出し、予め記憶部３４に記憶されたガイド−紙間距離と用紙の坪量との関係を用いて用紙の厚みを判断し、判断結果に基づいて定着駆動モータ３８に制御信号を送信して定着線速を調整する。

例えばガイド−紙間距離が３〜６ｍｍ（出力電圧Ｅが２．１〜２．３Ｖ）のときは、用紙Ｐが普通紙（坪量６４ｇ／ｍ²）であると判断して定着線速を初期速度のまま維持し、１〜３ｍｍ（出力電圧Ｅが２．３〜２．４Ｖ）のときはやや薄手の紙（坪量５３ｇ／ｍ²）と判断して定着線速を０．１％速くする。また、０〜１ｍｍ（出力電圧Ｅが２．４Ｖ以上）のときは薄紙（坪量４０ｇ／ｍ²）と判断して定着線速を０．２％速くする。一方、６〜８ｍｍ（出力電圧Ｅが２．０〜２．１Ｖ）のときはやや厚手の紙（坪量８０ｇ／ｍ²）と判断して定着線速を０．１％遅くする。また、８〜１０ｍｍ（出力電圧Ｅが２．０Ｖ未満）のときは厚紙（坪量１００ｇ／ｍ²）と判断して定着線速を０．２％遅くする。

ガイド−紙間距離の検知タイミングは、用紙Ｐの先端が定着ニップ部Ｎ２に到達する前であれば良いが、できるだけ早く用紙の厚みを判断可能であり、また用紙の厚みの違いによってガイド−紙間距離（撓み量）に差が出やすいように、用紙Ｐの先端が紙高さセンサ２５に到達した時点が好ましい。また、定着線速の切り換えタイミングは用紙Ｐの先端が定着ニップ部Ｎ２に到達する前であれば良い。そして、紙高さセンサ２５が用紙Ｐの後端を検知してから所定時間経過した時点（用紙Ｐが完全に定着ニップ部Ｎ２を通過した時点）で定着線速を再び初期速度に戻す。

このような制御を行うことにより、用紙Ｐがコシの弱い薄紙（図５に破線で表示）である場合は定着線速を速くすることで、用紙の弛みすぎによる画像欠損や定着時のシワの発生を抑制できる。また、用紙Ｐがコシの強い厚紙（図５に一点鎖線で表示）である場合は定着線速を遅くすることで、定着時の加熱及び加圧時間も十分に確保される。

また、紙高さセンサ２５は、用紙Ｐの画像形成面（図２の上側）に対し反対側となる搬送ガイド２１側に配置されているため、未定着トナーの飛散によりセンサ面が汚染されるおそれがなく、紙高さセンサ２５の検知精度を長期間に亘って維持できる。また、紙高さセンサ２５は搬送ガイド２１のガイド面２１ａよりも凹んだ位置に配置されるため、用紙Ｐとの干渉により用紙Ｐの搬送に悪影響を及ぼすおそれもない。

また、紙検知センサ２５は、搬送ガイド２１内の任意の場所に配置可能であるが、ガイド−紙間距離の検知位置が転写ニップ部Ｎ１に近づきすぎると用紙が弛みにくくなり、用紙の厚み（坪量）の違いが検知しにくくなる。従って、転写ニップ部Ｎ１から４０ｍｍ以上離れた位置に配置することが好ましい。また、紙高さセンサ２５として、赤外線反射型距離センサ以外の他の光学式変位センサを用いることもできる。

その他、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば上記実施形態では、転写ローラ１４から定着装置１５までの用紙搬送路が略水平である場合について説明したが、図５に示すように、転写ローラ１４から定着装置１５までの用紙搬送路が略垂直である縦搬送方式の画像形成装置においても、搬送ガイド２１のガイド面２１ａから用紙Ｐまでの距離を測定することにより、用紙Ｐの坪量に応じた定着線速の調整が可能となる。この場合、ガイド面２１ａから用紙Ｐまでの距離と用紙の厚み（坪量）とが相関するように、図５のように転写ニップ部Ｎ１を通過した用紙Ｐの先端が紙高さセンサ２５側に傾斜する設計としておけば良い。

また、本発明は図１に示したようなモノクロプリンタに限らず、タンデム式のカラープリンタや複写機、ファクシミリ等、電子写真プロセスを用いる種々の画像形成装置に適用できるのはもちろんである。

本発明は、像担持体と、像担持体に所定の圧力で当接して記録媒体を挿通させる転写ニップ部を形成するとともに像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体上に転写する転写ローラとを含む画像転写部と、該画像転写部により記録媒体上に転写されたトナー像を加熱及び加圧する定着ニップ部を有する定着装置と、該定着装置と画像転写部との間の記録媒体搬送路を形成するガイド部材と、を備えた画像形成装置において、ガイド部材から記録媒体の先端までの距離を非接触で検知する検知手段と、該検知手段の検知結果と記録媒体の坪量とを関連づけて記憶する記憶手段と、検知手段の検知結果に基づいて記録媒体の坪量を判断して定着ニップ部を通過する記録媒体の搬送速度を調整する制御手段とを設けたものである。

これにより、記録媒体の種類に応じた最適な定着線速に調整して転写ずれやシワ、定着不良或いは画像欠損の発生を効果的に抑制可能な画像形成装置を提供することができる。また、検知手段を記録媒体搬送路の転写ローラ側のガイド部材に設け、さらにガイド面よりも凹んだ位置に配置したので、未定着トナーの飛散により検知面が汚染されず検知精度を長期間に亘って維持でき、且つ検知手段と記録媒体との干渉により搬送に悪影響を及ぼすおそれもない画像形成装置となる。

は、本発明の画像形成装置の構成を示す側面断面図である。 は、本発明の画像形成装置の制御経路を示すブロック図である。 は、図１における画像形成部及び定着装置周辺の構成を示す概略図である。 は、搬送ガイドから用紙までの距離と紙高さセンサの出力電圧との関係の一例を示すグラフである。 は、本発明の画像形成装置の他の構成例を示す部分断面図である。

符号の説明

４ 帯電ユニット
５ 感光体ドラム（像担持体）
７ 露光ユニット
８ 現像ユニット
１３ レジストローラ対
１４ 転写ローラ
１５ 定着装置
１６ 定着ローラ対
２１ 搬送ガイド（ガイド部材）
２５ 紙高さセンサ（検知手段）
３０ 画像入力部
３２ 画像形成部
３３ 制御部（制御手段）
３４ 記憶部（記憶手段）
３８ 定着駆動モータ
１００ 画像形成装置
Ｎ１ 転写ニップ部
Ｎ２ 定着ニップ部
Ｐ 用紙

Claims (5)

1. 像担持体と、像担持体に所定の圧力で当接して記録媒体を挿通させる転写ニップ部を形成するとともに像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体上に転写する転写ローラとを含む画像転写部と、
   該画像転写部により記録媒体上に形成されたトナー像を加熱及び加圧する定着ニップ部を有する定着装置と、
   該定着装置と前記画像転写部との間の記録媒体搬送路を形成するガイド部材と、
   を備えた画像形成装置において、
   前記ガイド部材から記録媒体の先端までの距離を非接触で検知する検知手段と、該検知手段の検知結果と記録媒体の坪量とを関連づけて記憶する記憶手段と、前記検知手段の検知結果に基づいて記録媒体の坪量を判断して前記定着ニップ部を通過する記録媒体の搬送速度を調整する制御手段とを設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記検知手段は、前記記録媒体搬送路の転写ローラ側の搬送面を形成するガイド部材に配置されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記検知手段は、前記ガイド部材のガイド面よりも凹んだ位置に配置されることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記記録媒体搬送路は略水平に延設されており、前記検知手段は、前記転写ローラから搬送方向下流側に４０ｍｍ以上離れた位置に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記検知手段は、赤外線反射型距離センサであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。

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