JP2010152032A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送される用紙の種類を検知して、定着装置の加圧力を適正に設定可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成部５でトナー像が転写された用紙を挟持搬送する加熱ローラ７ｂと加圧ローラ７ａ間の加圧力を強弱の何れかに切り替え可能な圧力調整機構１７と、圧力調整機構１７による加圧状態を検知する状態検知部と、設定された用紙種類に応じて前記圧力調整機構１７を制御する制御部を備えている画像形成装置１であって、前記制御部は、状態検知部により検知された加圧状態と、画像形成部５への用紙の搬送経路１１に設置された用紙種類検知部１２により検知された用紙種類に基づいて、加圧状態が不適正であると判別すると、加圧力を適正な加圧力に切り替えるように圧力調整機構１７を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成部でトナー像が転写された用紙を挟持搬送する加熱ローラと加圧ローラ間の加圧力を強弱の何れかに切り替え可能な圧力調整機構と、前記圧力調整機構による加圧状態を検知する状態検知部と、設定された用紙種類に応じて前記圧力調整機構を制御する制御部を備えている画像形成装置に関する。

電子写真方式を採用したプリンタ、複写機及び複合機等の画像形成装置に設けられた定着装置は、トナー像が担持された記録材（用紙）を加熱定着する加熱ローラと、この加熱ローラに圧接して用紙にニップ部を形成する加圧ローラとを備えている。

この定着装置は、加熱ローラと加圧ローラとの加圧力を用紙種類に応じて調整するために、通常、圧力調整機構を設けている。この圧力調整機構の一例として、回動アーム、バネ体、カム及びモータ等を備え、前記両ローラ間の加圧力を調整するタイプが普及している。

この定着装置においては、ヒータを内蔵した加熱ローラと加圧ローラとを上下に配置し、両者が圧接するように回動アーム及びバネ体を設けている。回動アームは、基端側が装置本体に軸支され、先端側が上下に回動自在となっている。また、バネ体は、本体と回動アームとの間に取り付けられ、回動アームを介して加熱ローラに押圧力を付勢している。
一方、カムは、回動アームの先端側の下部に設けられ、この回動アーム１８に摺接している。モータは、制御部の制御を受けるモータドライバにより回転駆動され、カムを連動させて、回動アームを上下動させるようになっている。

この画像形成装置は、操作部で用紙種類が選択設定されると、制御部が設定に応じて圧力調整機構の加圧力を調整する。
即ち、制御部がモータドライバを制御してモータを回転駆動させると、カムが回転して回動アームの先端側を押し上げる。すると、加熱ローラに対するバネ体の押圧力が弱まり、この加熱ローラと加圧ローラ間の加圧力が「弱」に設定される。また、制御部がカムをさらに回転させると、回動アームの先端側が下動するとともに、バネ体の押圧力によって加熱ローラも下動する。これにより、加熱ローラと加圧ローラ間の加圧力が強まり、この加圧力が「強」に設定される。

このように、操作部で用紙種類を設定すると、制御部が圧力調整機構を強弱の何れかに切り替え設定するので、熱定着装置に搬送されてきた用紙のニップを大または小の何れかに変更することができる。例えば、圧力調整機構が、加圧力を「弱」に切り替えたときは、ニップが小となり、加圧力を「強」に切り替えたときは、ニップが大となる。
よって、加圧力を「弱」に設定してニップを小にすると、厚みのある封筒に皺が発生することがないように定着させ、「強」の設定でニップを大にすると、厚紙や普通紙の定着性を高めることができる。

ところで、この種の定着装置において、例えば、特許文献１に示すように、外装カバーの開操作により定着体と加圧体との圧接を解除し、外装カバーの閉操作により再び圧接することにより、ユーザーの操作を簡潔化することを目的とした画像形成装置が提案されている。

この画像形成装置は、外装カバーユニットが圧解除アームと係合可能な係合部材を有している。外装カバーユニットは、開動作されることにより圧解除アームと係合し付勢支持部材を揺動させてヒートローラと加圧ローラとの圧接を解除可能となっている。そして、外装カバーユニットが閉動作の際に、係合部材は、圧解除アームと係合しないよう撓み可能になっており、外装カバーユニットの一部が圧解除アームと当接し付勢支持部材を揺動させることで、上記圧接が可能となっている。

この定着装置は、外装カバーの開操作のみによりヒートローラと加圧ローラとの圧接が解除されるので、定着器本体内にジャムした用紙の除去が容易になり、ユーザーが定着器を加圧状態のまま無理にジャム処理を行なって破れた用紙が機械内部で残留することがなくなる。そして、圧解除アームが加圧位置にあっても、ユーザーはそれを気にすることなく操作が可能となり、操作の簡潔化を実現できるものである。

また、他の例として、使用されるトナーのタイプに応じてロール圧を変更することにより、定着プロセスを最適に制御することを目的とした定着装置も提案されている（例えば、特許文献２）。

この定着装置は、定着ロール対に加え、圧着解除レバー、アーム、３個の圧着バネ、この圧着バネそれぞれに対応する圧着力切換カム等を備えている。圧着解除レバーは、回動自在であり、垂直の状態のときに定着ロール対が圧着状態にある。圧着解除レバーを４５度右方向に回すとバネ荷重が解除され、さらに、右方向に回すと圧着解除となる。

このような圧着と解除に伴い、カムとアームが動作し定着ロール圧が変更されるので、グロス系トナーとマット系トナーを定着する定着ユニットの共通化が可能となる。従って、厚紙を検知した際に、圧着カムを回転させて定着圧力を上げると、厚紙の定着に最適なニップ幅が得られる。また、普通紙時は、厚紙時に比べ圧着力を下げると、普通紙の定着に最適なニップ幅を得ることができる。
特開平２０００−１９９２７号公報 特開平２００３−１５４５９号公報

しかしながら、上記従来の画像形成装置は、定着装置に圧力調整機構を備えて記録材に対し最適な加圧力となるようにしているが、封筒や厚紙の印刷時に定着不良が発生して、印刷品質が低下する問題が残されていた。
即ち、ユーザーが操作部で用紙種類を選択設定してから印刷を行う場合、この用紙種類と手差し給紙部にセットされて実際に給紙される用紙種類との間に齟齬が生じることがある。例えば、操作部で設定された用紙種類が厚紙または普通紙で、前記加圧力が「強」に調整された場合、手差し給紙部に封筒がセットされて給紙がなされると、ニップが大の状態で定着されることから、この定着時に封筒の糊代部分に強い加圧力が加わり、皺が発生する。

この逆に、設定された用紙種類が封筒で、加圧力が「弱」に調整された場合、実際に厚紙または普通紙が給紙されると、ニップが小になることから、定着不良が発生して印刷品質が損なわれる。このような問題は、ユーザーによる用紙種類の設定ミスや前回の設定を変更しなかったこと等に起因するが、人為的なミスは解消し難いものであった。

また、上記特許文献１の画像形成装置は、外装カバーの開操作のみによりヒートローラと加圧ローラとの圧接を変えて、定着器本体内にジャムした用紙を容易に除去し得るが、設定操作によりヒートローラと加圧ローラとの圧接状態を切り替えて、記録材である用紙に最適なニップを形成する構成を有していない。
従って、用紙に応じて両ローラの圧接状態を自動的に調整し、ニップを自在に変更できないので、用紙の種類によっては定着不良等が生じることがあった。例えば、設定された用紙種類が普通紙であった場合、手差し給紙部から封筒が給紙されると、封筒に皺が発生したり、逆に、封筒が設定されたときに手差し給紙部から厚紙や普通紙が給紙されると、定着不良によりこれらの印刷品質が損なわれていた。

また、上記特許文献２の定着装置は、予め厚紙または普通紙の定着に最適なニップ幅を設定するので、厚紙や普通紙の印刷品質が損われる不具合を回避できるが、前述の如く人為的なミスに起因する不具合を解消することはできなかった。
即ち、ユーザーが操作部で選択設定した用紙種類と手差し給紙部にセットされて実際に給紙される用紙種類との間に齟齬が生じると、ローラ間の加圧力が逆に調整されて、不適正なニップとなり、定着不良が発生して印刷品質が損なわれたり、皺が発生する問題が残されていた。

本発明の目的は、上述の問題に鑑み、搬送される用紙の種類を検知して、定着装置の加圧力を適正に設定可能な画像形成装置を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明による画像形成装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、画像形成部でトナー像が転写された用紙を挟持搬送する加熱ローラと加圧ローラ間の加圧力を強弱の何れかに切り替え可能な圧力調整機構と、前記圧力調整機構による加圧状態を検知する状態検知部と、設定された用紙種類に応じて前記圧力調整機構を制御する制御部を備えている画像形成装置であって、前記制御部は、前記状態検知部により検知された加圧状態と、前記画像形成部への用紙の搬送経路に設置された用紙種類検知部により検知された用紙種類に基づいて、加圧状態が不適正であると判別すると、加圧力を適正な加圧力に切り替えるように前記圧力調整機構を制御する点にある。

つまり、制御部が状態検知部により検知された圧力調整機構の加圧状態と、用紙の搬送経路に設置された用紙種類検知部により検知された用紙種類に基づいて、加圧状態が不適正であると判別すると、加圧力を適正な加圧力に切り替えるように圧力調整機構を制御するので、搬送される用紙の種類に応じて加熱ローラと加圧ローラ間の加圧力が適正に調整される。
よって、従来のように、ユーザーが操作部で選択設定した用紙種類と用紙給紙部にセットされて実際に給紙される用紙種類との間に齟齬が生じて、加圧力が不適正に調整されることにより、定着不良が惹起されて印刷品質が損なわれる問題を解消することができる。

同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記制御部は、前記状態検知部により検知された加圧状態と、前記用紙種類検知部により検知された用紙種類に基づいて、加圧状態が不適正であると判別したときに、適正な加圧状態になるように前記圧力調整機構を制御する間、前記用紙搬送経路で用紙を一時待機させる点にある。

制御部が圧力調整機構の加圧状態を不適正であると判別したときに、適正な加圧状態になるように前記圧力調整機構を制御する間、前記用紙搬送経路で用紙を一時待機させるので、用紙の先端と画像先端とを一致させてから次の画像形成部に搬送可能となり、適正な画像形成による印刷がなされる。

同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記用紙種類検知部は、用紙種類が封筒であるか否かを検知する超音波センサで構成されている点にある。

用紙種類検知部は、用紙種類が封筒であるか否かを検知する超音波センサで構成されているので、一重の用紙及び二重構造の用紙を的確に検知可能となる。
よって、圧力調整機構が、普通紙や厚紙又は封筒等の用紙種類に応じて適正に加圧力を調整し、普通紙や厚紙に定着不良が発生することなく、また、封筒に皺が生じる不具合を回避することができる。

同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第三の特徴構成に加えて、前記超音波センサは、前記搬送経路に沿って搬送される用紙の重送を検知する重送センサと兼用され、設定された用紙種類が封筒以外のときに用紙の重送を検知するために使用される点にある。

前記超音波センサは、前記搬送経路に沿って搬送される用紙の重送を検知する重送センサと兼用されるので、設定された用紙種類が封筒以外の例えば、厚紙や普通紙等であると、搬送時における重送を検知可能となる。よって、従来、搬送経路に設けられていた重送センサを省略することができる。

同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第三または第四の特徴構成に加えて、前記超音波センサは、用紙先端と画像先端を調整するためのレジストセンサと兼用されている点にある。

前記超音波センサは、用紙先端と画像先端を調整するためのレジストセンサと兼用されているので、用紙の先端と画像先端とを一致させてから次の画像形成部に搬送可能となる。よって、従来、搬送経路に設けられていたレジストセンサを省略することができる。

以上説明した通り、本発明によれば、搬送される用紙の種類を検知して、定着装置の加圧力を適正に設定可能な画像形成装置を提供することができるようになった。

以下、本発明の画像形成装置の一例であるプリンタについて説明する。
図１及び図２に示すように、電子写真方式を採用したプリンタ１（本実施形態ではモノクロプリンタで説明するがカラープリンタでもよい。）は、マンマシンインターフェースであり、液晶画面やプリント条件等を入力する操作キー等が配置された操作部２と、ネットワークを介してパーソナルコンピュータ端末２５等から入力された画像データに基づいてトナー像を形成する画像形成部５と、用紙収容部９から搬送された用紙に画像形成部５が形成したトナー像を転写する転写部６と、転写部６により転写されたトナー像を用紙に溶融定着する定着装置である定着部７等と、用紙を用紙搬送路１１に搬送する給紙部８と、これらを制御して所定の画像形成プロセスを実行するシステム制御部３２等を設けた制御装置３と、この制御装置３等に必要な電力を供給する電源部４を備えている。

画像形成部５は、感光体ユニット５ａと、感光体ユニット５ａの感光体表面を一様に帯電する帯電装置と、入力された画像データに基づきレーザビームを走査して感光体表面を露光し静電潜像を形成する露光ユニットと、形成された静電潜像をトナー像として顕像化する現像装置等を備えている。

定着部７は、内挿したヒータの熱により被加熱媒体である用紙を加熱する定着ローラ７ｂと、この定着ローラ７ｂに圧接されて定着ローラ７ｂと共に用紙を挟持搬送する加圧ローラ７ａと、定着ローラ７ｂの加圧力を調整するための圧力調整機構１７を備えている。定着ローラ７ｂは、定着モータにより回転駆動され、この定着モータはモータドライバにより駆動される。また、このモータドライバは、エンジン制御部２８によって制御されるようになっている。

給紙部８は、用紙収容部である給紙カセット９、手差し給紙部１０、給紙ローラ、搬送ローラ及びレジストローラ１１ｂ等を備えている。給紙カセット９は、本体１ａの下部に用紙の種類に応じて複数が着脱可能に設けられ、それぞれに複数枚の用紙が積層収容されている。
手差し給紙部１０は、本体１ａの一側部１ｂに設けられており、手差しトレイ１０ａ及びピックアップローラ１０ｂを備えている。手差しレイ１０ａ上には、手差しされる複数種の用紙が積層される。この用紙は、普通紙、はがき、厚紙、封筒等が含まれており、予め操作部２で用紙の設定を行って給紙するようになっている。

このように構成された給紙部８は、プリント動作の開始に伴って給紙ローラが回転すると、給紙カセット９から用紙が１枚ずつ取り出され、搬送ローラ側に送り出される。また、プリント動作の開始に伴いピックアップローラ１０ｂが回転すると、手差しトレイ１０ａから封筒又は厚紙等が１枚ずつ取り出され、搬送ローラ側に送り出される。

この搬送ローラは、用紙又は封筒等をレジストローラ１１ｂ側に搬送する。このレジストローラ１１ｂは、搬送されてきた用紙又は封筒の先端を揃え、斜行搬送を防止して用紙搬送路１１へ送り出すようになっている。
この用紙搬送路１１は、終端に排紙ローラ１１ｃを設けており、転写部６及び定着部７を介して搬送されてきた用紙又は封筒等を本体１ａの上部に排紙する。なお、この用紙搬送路１１は、手差し給紙部１０の給紙路と給紙カセット９の給紙路とがレジストローラ１１ｂの前の用紙合流部１１ａで合流するようになっており、この用紙合流部１１ａ側に用紙種類検知部である超音波センサ１２が配設されている。

図２に示すように、このプリンタ１は、ネットワークを介してコンピュータ端末２５と接続するネットワーク制御部２６と、コンピュータ端末２５から入力された画像データに基づいてトナー像を形成し、当該トナー像を用紙に転写・定着して、当該用紙を出力するプリンタエンジン２７と、このプリンタエンジン２７を制御するエンジン制御部２８と、前記画像データを処理するＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）を備えた画像処理部２９と、操作部２を制御する操作制御部３０と、画像データや超音波センサからの出力データ等を記憶するメモリ３１と、上記のエンジン制御部１６等の各機能ブロックを制御してプリンタ１を統括制御するシステム制御部３２とが、バス（例えば、コマンドバス（図中細線で示すバス）２３及び画像バス（図中太線で示すバス）２４）を介してそれぞれ接続されている。

ネットワーク制御部２６、エンジン制御部２８、操作制御部３０及びシステム制御部３２はそれぞれ、ＣＰＵとＣＰＵの動作プログラムを格納したＲＯＭとＣＰＵの作業領域であるＲＡＭと周辺回路を備えた基板にて構成されている。
なお、システム制御部３２のＲＯＭには、超音波センサ１２の出力データを受けて、給紙される用紙の種類を判別するための基準データが記憶されている。
基準データは、例えば、測定対象の種類である用紙一枚に対して、超音波センサ１２の送波器から所定の超音波を発信した場合に、受波器で受信した透過量に基づいて決定される。

このネットワーク制御部２６は、コンピュータ端末２５から入力された画像データ（例えば、ポストスクリプト（アドビシステムズ株式会社の登録商標）などのページ記述言語で記述されたデータ）が入力されると、当該画像データをシステム制御部３２に送出する。

このシステム制御部３２は、ネットワーク制御部２６からの画像データが入力すると、当該画像データをレンダリングしてビットマップデータ等でなる画像データを生成する。また、このシステム制御部３２は、プリントモードに移行したとき、エンジン制御部２８に対しプリンタエンジン２７を駆動させる指令信号を出力する。このプリンタエンジン２７は、駆動指令に応じて前記画像データからトナー像を形成し、当該トナー像を用紙に転写・定着した後、この用紙を排出させる各動作を実行する。
即ち、エンジン制御部２８は、システム制御部３２が生成した印字データに基づいて露光装置を制御し感光体に静電潜像を形成する。また、現像装置を制御して静電潜像を現像し、トナー像を感光体表面に形成する。

そして、転写部６を制御して当該トナー像を感光体表面から当該用紙に転写する。さらに、定着部７を制御して当該定着部７の温度を目標温度まで昇温し、トナー像を用紙に加熱定着する。この後、用紙搬送機構を制御して用紙を搬送し排紙する、といった一連のプリント動作を制御する。
なお、このエンジン制御部２８は、超音波センサ１２からの検出信号を受けて、用紙の種類判別、先端検出及び重送検出をも行うようになっている。

画像処理部２９は、システム制御部３２の制御に従い、予め設定された倍率や印刷紙の種類に応じてＡＳＩＣにより画像処理した後、メモリ３１に送出する。
このメモリ３１は、システム制御部３２の制御に従って、画像処理部２９からの画像データを所定エリアに記憶させる。なお、このメモリ３１には、画像データの他に超音波センサ１２の受波器１５で受波された波形の信号もディジタルデータで記憶される。

操作制御部３０は、操作部２のハードキー２ｂまたはタッチパネルで各種情報が入力されると、システム制御部３２に指令信号を送出する。また、システム制御部３２から表示指令が送出されてくると、操作部２の表示部２ａにプリンタ１がプリント動作中である旨を示す画面を表示させる。この表示部２ａには、タッチパネルが設けられており、メニューを表示させて各種の入力が可能となっている。このメニューには、コピー初期設定、プリンタ初期設定、マシン初期設定等が含まれる。
ユーザーが、給紙カセット９の用紙を自動給紙させてプリントする通常の設定の他に、手差しトレイ１０ａに所望の用紙をセットしてプリントする場合は、予め用紙設定を行っておく。

この用紙設定は、用紙種類、用紙サイズ及び圧力調整機構１７による加圧力である。

用紙種類は、例えば、起動時に操作部２の画面に表示される「システム／カウンタキー」を押して、次に表示される「マシン初期設定」キーを押す。そして、画面に表示される各種の用紙の中から、手差しトレイ１０ａにセットされた封筒、厚紙、普通紙といった用紙と同じ種類の用紙を選択する。

また、用紙サイズは、「システム／カウンタキー」で表示される「手差し設定」を押してから、「自動検知キー」と、センチかインチを選択する「単位設定キー」を押す。さらに、「手差し設定」が表示されたとき、「その他定形サイズキー」を押してから、「サイズ設定キー」を押して用紙サイズを選択する。

圧力調整機構１７による加圧力は、選択された用紙の種類に基づいて強弱二段階に設定される。例えば、選択された用紙の種類が「封筒」の場合、加圧力は「弱」に設定され、選択された用紙の種類が「厚紙」や「普通紙」の場合、加圧力は「強」に設定される。これにより、手差し給紙部１０から給紙する用紙種類、用紙サイズ及び圧力調整機構１７による加圧力が設定される。

なお、圧力調整機構１７による加圧力は、操作部２の画面上での手動設定も可能である。この場合、例えば、操作部２の画面上で、圧力「強」と圧力「弱」よりなる「ニップ圧設定キー」の何れかのキーを押して加圧力を選択する。

図３に示すように、用紙種類検知部は、超音波センサ１２で構成されており、用紙搬送路１１のレジストローラ１１ｂ近傍の用紙合流部１１ａ側に設けられている。この超音波センサ１２は、例えば、透過型であって、送信回路１３、送波器１４、受波器１５及び受信回路１６からなり、用紙搬送路１１に沿って搬送される用紙の重送を検知する重送センサと用紙先端と画像先端を調整するためのレジストセンサを兼用可能となっている。

送信回路１３には、送波器１４が接続されており、エンジン制御部２８からの指令信号が導かれている。この送信回路１３は、エンジン制御部２８のオン指令に応じて、アナログの電気信号を送波器１４に送出する。送波器１４は、電気信号を受けて超音波を発する振動子を備えており、図５（ａ）に示すような振幅Ｓの超音波を基準波として送波する。受波器１５は、超音波を受けたとき、入力波形に応じた検知信号を出力する変換素子を備えて構成されている。

送波器１４は、図３に示したように、用紙搬送路１１の上部側において、用紙に対し若干傾斜させて配置する一方、受波器１５を送波器１４に対向するように、用紙搬送路１１の下部側に設けている。なお、送波器１４と受波器１５とを用紙搬送路１１に対して傾斜させているのは、超音波の放射方向を用紙の面方向と直交させないためである。即ち、超音波の放射方向を用紙の面方向と直交させると、用紙に反射した超音波が用紙搬送路１１の上部側で反射し、受波器１５により受波されて誤検知が生じるからである。
これにより、送波器１４から発された超音波が用紙を透過したとき、その透過波を受波器１５が適正に受波することができる。

受信回路１６には、受波器１５の出力が接続されており、エンジン制御部２８に出力信号を与えるようになっている。この受信回路１６は、受波器１５からアナログの検出信号が送出されてくると、ディジタルデータに変換してエンジン制御部２８に送出する。

このように構成された超音波センサ１２は、エンジン制御部２８がオン指令信号を送信回路１３に与えると、送信回路１３からアナログの電気信号が送波器１４に送出される。
これに伴い、送波器１４から超音波が発されると、用紙側で反射し、受波器１５により受波される。すると、受波器１５は、超音波をアナログの検出信号に変換して受信回路１６に送出する。この受信回路１６は、アナログの検出信号をディジタルデータに変換してエンジン制御部２８に送出する。

この超音波センサ１２は、用紙の給紙に応じてエンジン制御部２８から送信回路１３に送出指令が発せられる。すると、送波器１４が超音波を発し、図４の実線に示すように、搬送中の用紙Ｐ側へ送波される。この送信音波は、用紙Ｐに当たると、図４の鎖線の如く一部が反射し、一部は透過して波形が変化する。
そして、この透過波が受波器１５により受波されると、受信回路１６からエンジン制御部２８にディジタルデータとして伝送される。このエンジン制御部２８は、データが入力した時点でメモリの基準データと比較し、変化の程度に応じた判別を行う。

この基準データは、超音波センサ１２から送波する超音波が、図５（ａ）に示す如く振幅幅Ｓの等しいバースト波であることから、これを基準波として認識するためのディジタル値である。これにより、超音波が用紙を透過したときに変化する波形のデータと基準データとを比較して、搬送される用紙の種類、例えば、封筒や厚紙等を判別することができる。

本実施形態では、基準データと入力データとの比較結果、その差異が大きいときは、図５（ｂ）に示すように、波形変化が大であるとして、搬送用紙が普通紙であると判別する。即ち、超音波が１枚の普通紙を透過するとき、輻射（超音波の放射）が大きくなり、透過波の振幅幅Ｓ１が大となっている。
また、基準データと入力データとの差異が小さいときは、波形変化が小であるとして、搬送用紙を二重または封筒と判別する。用紙が二重の場合、超音波は用紙の間の僅かな空気層で大きく減衰するので、前記輻射が小さくなり、図５（ｃ）に示すように、透過波の振幅幅Ｓ２も小となる。

さらに、基準データと入力データとの差異が普通紙より小さく、二重の用紙よりも大きいときは厚紙としている。つまり、厚紙の場合は、超音波が透過するときに輻射が普通紙よりも小さくなるので、図５（ｄ）に示すように、振幅幅Ｓ３が普通紙の振幅幅Ｓ１と封筒等の振幅幅Ｓ３との中間にあるとして、搬送用紙を厚紙と判別する。
なお、搬送用紙の種類判別は、前述のように透過波の波形（振幅）を基準送波と比較する例に限らず、周波数や位相の変化を検出することによっても可能である。

周波数の場合は、図５（ａ）に示したバースト波の周波数を基準データとしてシステム制御部３２のＲＯＭに記憶し、受信回路１６は入力する周波数信号をディジタルデータに変換可能な構成とする。
これにより、前述の透過波が受波器１５で受波されたとき、その周波数がアナログ信号として受信回路１６に出力される。これに伴い、受信回路１６から入力周波数のディジタルデータがエンジン制御部２８に送出される。すると、このエンジン制御部２８は、基準データと比較して用紙の種類を判別する。よって、透過波の振幅を基準送波と比較する場合と同様、搬送用紙の種類を判別することができる。

また、位相の場合も、前述のバースト波の位相を基準データとしてシステム制御部３２のＲＯＭメモリ３１に記憶しておくとともに、前記受信回路１６は入力する位相信号をディジタルデータに変換可能な構成とする。
これにより、前述の透過波が受波器１５で受波されたとき、その位相のディジタルデータが基準データと比較されるので、透過波の振幅や周波数を基準送波と比較する場合と同じく、搬送用紙の種類を判別することができる。

このように構成された超音波センサ１２は、エンジン制御部２８により動作が制御されて、用紙の種類が判別される。
まず、超音波センサ１２からの入力データと基準データとを比較したとき、両者間に差異が無いときは波形に変化が生じていないので、エンジン制御部２８は用紙が搬送されていないと判別する。

用紙合流部１１ａに用紙が存在すると、超音波が用紙を透過して波形が変化するので、この波形のデータと基準波形の基準データとの間に差異が生じる。すると、エンジン制御部２８は、用紙の給紙によりその先端を検出したと判別する。よって、この超音波センサ１２は、用紙の先端を検出するレジストセンサを兼用し得るので、従来、用紙搬送路に設けられていたレジストセンサを省略することができる。

また、エンジン制御部２８は、入力データと基準データとを比較したとき、基準データとの変化が大きいときは、図５（ｂ）に示すように、基準波形に対して透過波の振幅Ｓ１が大きくなっているので、普通紙であると判別する。
一方、図５（ｃ）に示すように、基準データとの変化が小さいときは、基準波形に対して透過波の振幅Ｓ２が小となっているので、用紙の重送あるいは封筒であると判別する。よって、この超音波センサ１２は、重送を検出する重送センサとして兼用し得るので、従来、用紙搬送路に設けられていた重送センサを省略することができる。

なお、上記超音波センサは、透過型について説明したが、反射型としてもよい。この反射型の場合は、図３に示す用紙搬送路１１の上部側に送波器１４を傾斜させて設ける一方、この上部側において受波器１５を送波器１４の対称位置に配置する。その他の構成は、透過型と同様である。
これにより、反射型超音波センサによっても、用紙の重送及び用紙の種類等を判別することができる。

図６に示すように、圧力調整機構１７は、用紙の種類に応じて定着ローラ７ｂと加圧ローラ７ａ間の加圧力を強弱の何れかに切り替えるもので、回動アーム１８、バネ体１９、カム２０及びモータ２１等を備えて構成されている。

回動アーム１８は、直方体状で基端側１８ａに軸孔が形成され、この軸孔に支軸１８ｅが挿通されている。この支軸１８ｅは、両端が図１に示した本体１ａに固定されており、回動アーム１８を上下方向へ回動自在に軸支している。
また、回動アーム１８は、支軸１８ｅ寄りの下面１８ｄに半円状の係合凹所１８ｆを形成している。この係合凹所１８ｆには、定着ローラ７ｂの中心軸７ｄが保持されており、この定着ローラ７ｂの上下動に回動アーム１８が応動するようになっている。

バネ体１９は、上端が本体１ａの内面に固着される一方、下端が係合凹所１８ｆの直上における回動アーム１８の上面１８ｃに固着されており、回動アーム１８に対し押圧力を付勢している。
カム２０は、回動アーム１８の先端側１８ｂの下部に、回動自在に設けられている。即ち、このカム２０は、中心から離間して回転軸２０ａが突設されている。これにより、カム２０は、回転軸２０ａを中心に回転するとき、外周面２０ｂが上下に移動する。

また、この回転軸２０ａの先端には、傘歯車が固着されており、モータ２１のシャフトに固着された傘歯車と噛合している。このモータ２１は、エンジン制御部２８の制御を受けるモータドライバ２２により正逆に回転駆動され、傘歯車を介してカム２０を回動させる。
図６の一点鎖線に示すように、カム２０が正回転すると、外周面２０ｂが回動アーム１８に摺接しつつ押し上げ、バネ体１９の押圧力に抗して定着ローラ７ｂを上動させる。これに伴い、定着ローラ７ｂと加圧ローラ７ａ間の加圧力が弱まり、この加圧力が「弱」に切り替えられる。

一方、図６の実線に示すように、カム２０が逆回転すると、バネ体１９の押圧力によって回動アーム１８が押し下げられ、定着ローラ７ｂが下動する。これに伴い、定着ローラ７ｂと加圧ローラ７ａ間の加圧力が強まり、この加圧力が「強」に切り替えられる。

このように、圧力調整機構１７は、強弱二段階の切り替えが可能であり、「弱」のときに用紙のニップを小にできるので、封筒定着時の設定とされる。一方、「強」のときには用紙のニップを大にできるので、封筒以外の厚紙や普通紙を定着するときに設定される。
これにより、「弱」設定でニップを小にすると、封筒の糊代に皺を発生させることなく定着させることができ、「強」でニップを大にすると、厚紙や普通紙の定着性を高めることができる。

なお、このように構成された圧力調整機構１７は、エンジン制御部２８からの切り替え指令に応じてモータドライバ２２がモータ２１を回転駆動させることにより加圧力を調整する。よって、エンジン制御部２８は、圧力調整機構１７による加圧力の状態を認識しており、エンジン制御部２８によって実行される加圧力を認識する機能が状態検知部を構成するものである。

以上のように、このプリンタ１は、プリントモードに移行すると、給紙カセット９又は手差し給紙部１０から所定のタイミングで送り出されてくる用紙に、転写部６で画像が転写された後、定着部７で熱と加圧力が加えられて定着される。そして、この定着により画像が形成された印刷用紙は、排紙ローラ１１ｃによって外部へ自動排出することができる。

ところで、この種のプリンタ１は、圧力調整機構１７によって用紙に対し最適な加圧力となるようにしているが、人為的なミスにより封筒や厚紙の印刷時に定着不良が発生して、印刷品質が低下することがあった。
即ち、ユーザーが操作部２で用紙種類を選択設定してから印刷を行う場合、この用紙種類と手差し給紙部１０にセットされて実際に給紙される用紙種類との間に齟齬が生じることがある。すると、圧力調整機構１７による加圧力が逆に調整されて、不適正なニップとなり、定着不良が発生して厚紙や普通紙の印刷品質が損なわれたり、封筒に皺が発生していた。

本実施形態のプリンタ１は、搬送されてくる用紙種類に応じて自動的に圧力調整機構１７の加圧力を調整し、常に適正なニップに切り替えるものである。

以上の説明より、本発明による画像形成装置１は、画像形成部５でトナー像が転写された用紙を挟持搬送する加熱ローラ７ｂと加圧ローラ７ａ間の加圧力を強弱の何れかに切り替え可能な圧力調整機構１７と、圧力調整機構１７による加圧状態を検知する状態検知部と、設定された用紙種類に応じて圧力調整機構１７を制御する制御部を備えており、制御部は、状態検知部により検知された加圧状態と、画像形成部５への用紙の搬送経路に設置された用紙種類検知部１２により検知された用紙種類に基づいて、加圧状態が不適正であると判別すると、加圧力を適正な加圧力に切り替えるように圧力調整機構１７を制御する。

また、制御部は、状態検知部により検知された加圧状態と、用紙種類検知部１２により検知された用紙種類に基づいて、加圧状態が不適正であると判別したときに、適正な加圧状態になるように圧力調整機構１７を制御する間、用紙搬送経路１１で用紙を一時待機させる。

また、用紙種類検知部１２は、用紙種類が封筒であるか否かを検知する超音波センサ１２で構成されている。

また、超音波センサ１２は、搬送経路に沿って搬送される用紙の重送を検知する重送センサと兼用され、設定された用紙種類が封筒以外のときに用紙の重送を検知するために使用される。

また、超音波センサ１２は、用紙先端と画像先端を調整するためのレジストセンサと兼用されている。

以下、上記プリンタの待機モードからのプリント動作について、図７に示すフローチャートを用いて説明する。但し、手差し給紙部１０の手差しトレイ１０ａに用紙をセットして印字する場合について説明する。

ユーザーがプリンタ１の電源をＯＮにすると、システム制御部３２をはじめネットワーク制御部２６、エンジン制御部２８及び操作制御部３０が起動する。システム制御部３２が起動されると、初期化の設定処理が行われた後、待機モードに移行する。

まず、ネットワーク制御部２６が、プリンタ１が印字命令を受け取り、ネットワークを介してコンピュータ端末２５から画像データが入力したか否かを判別する（Ｓ１）。画像データが入力すると、エンジン制御部２８からプリンタエンジン２７に駆動指令が送出される。これに伴い、プリンタエンジン２７は、手差し給紙部１０のピックアップローラ１０ｂを回転させることにより、用紙搬送を開始させる（Ｓ２）。

そして、エンジン制御部２８は、この用紙が用紙合流部１１ａに搬送されてきたとき、超音波センサ１２（本説明ではレジストセンサと兼用されている。）の検出信号から、重送が検知されたか否かを判別する（Ｓ４）。
重送が検知されたとき、エンジン制御部２８は、手差し給紙部１０の手差しトレイ１０ａに対する用紙設定が封筒であるか否かを判別する（Ｓ５）。ここで、手差しトレイ１０ａに対する用紙設定が封筒に設定されていると、エンジン制御部２８は、ニップ圧が「小」に設定されているか否かを判別する（Ｓ６）。

このニップ圧が「小」に設定されていると、エンジン制御部２８は、印刷動作を継続させる（Ｓ７）。つまり、用紙が画像形成部５に送出されて、画像のプリントが行われる。この後、エンジン制御部２８は、プリントが終了か否かを判別する（Ｓ８）。
ここで、プリントが終了でなければ、ステップＳ１に進み、画像データが入力したか否かを判別する。そして、画像データが入力すると、用紙搬送を開始させることにより、プリントモードに移行させる。

一方、ステップＳ６でニップ圧が「小」に設定されていないとき、エンジン制御部２８は、レジストローラ１１ｂの回転を制御し、用紙をレジスト位置で待機させた上で（Ｓ１８）、ニップ圧を「小」に設定してから（Ｓ１１）、所定のタイミング（用紙先端とトナー像先端が一致するタイミング）で用紙搬送を再開させる（Ｓ１７）。
これに伴い、用紙が画像形成部５に送出されて、画像のプリントが行われる。
この後、エンジン制御部２８は、プリントが終了か否かを判別し（Ｓ８）、終了であれば、一連のプリントが動作を終了する。

また、ステップＳ５で手差しトレイ１０ａの用紙設定を判別したとき、封筒でなければ、プリント動作を中断する（Ｓ９）。そして、エンジン制御部２８は、操作部２の表示部２ａに重送である旨（ジャム）を表示させ（Ｓ１０）、一連のプリント動作を終了する。

また、ステップＳ４で重送が検知されなかったとき、エンジン制御部２８は、手差しトレイ１０ａに対する用紙設定が封筒以外であるか否かを判別する（Ｓ１２）。ここで、手差しトレイ１０ａに対する用紙設定が封筒以外に設定されていると、エンジン制御部２８は、ニップ圧が「大」に設定されているか否かを判別する（Ｓ１３）。

一方、手差しトレイ１０ａに対する用紙設定が封筒以外に設定されていない（つまり封筒に設定されている）と、エンジン制御部２８は、手差しトレイ１０ａに対する用紙設定を厚紙に変更する（Ｓ１４）。そして、ステップＳ１３に進み、ニップ圧が「大」に設定されているか否かを判別する。

ステップＳ１３で、ニップ圧が「大」に設定されていたときは、エンジン制御部２８は、印刷動作を継続させる（Ｓ７）。

一方、ニップ圧が「大」に設定されていないとき、エンジン制御部２８は、レジストローラ１１ｂの回転を制御し、用紙をレジスト位置で待機させた上で（Ｓ１６）、ニップ圧を「大」に設定してから（Ｓ１５）、所定のタイミングで用紙搬送を再開させる（Ｓ１７）。
これに伴い、用紙が画像形成部５に送出されて、画像のプリントが行われる。
この後、エンジン制御部２８は、プリントが終了か否かを判別し（Ｓ８）、終了であれば、一連のプリントが動作を終了する。

以上のように、本実施例のプリンタ１は、ユーザーが操作部２で選択設定した用紙種類と手差し給紙部１０にセットされて実際に給紙される用紙種類との間に齟齬が生じても、搬送される用紙種類に応じて自動的に圧力調整機構１７の加圧力が調整され、常に適正なニップに切り替えられる。
よって、定着不良により封筒に皺が発生したり、厚紙や普通紙の印刷品質が損なわれるといった問題を解消することができる。

上述の実施形態では、本発明を採用したプリンタ１について説明したが、本発明は加熱定着を行なう定着部を備えた画像形成装置全般に適用することができる。つまり、プリンタ機能、ファクシミリ機能、複写機能などの複数の機能を備えた所謂複合機や、単一の機能を備えた複写機などの、加熱定着処理を行なう定着装置を備えた任意の画像形成装置に対して本発明を採用することができる。

なお、上述した実施形態は何れも本発明の一実施例に過ぎず、当該記載により本発明の範囲が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更設計することができることは言うまでもない。

プリンタの機能ブロック図 同プリンタの電気的構成を示すブロック図 用紙種類検知部の説明図 用紙種類検知部の検知時における超音波の送波と透過波の説明図 （ａ）は用紙種類検知部の検知時における送信波の波形図、（ｂ）は用紙種類検知部の送信波に対する普通紙の透過波の波形図、（ｃ）は同送信波に対する封筒の透過波の波形図、（ｄ）は同送信波に対する厚紙の透過波の波形図 圧力調整機構の説明図 用紙種類設定時の動作を説明するフローチャート

符号の説明

１：画像形成装置（プリンタ）
５：画像形成部
７ａ：加圧ローラ
７ｂ：加熱ローラ（定着ローラ）
１１：搬送経路
１２：用紙種類検知部（超音波センサ）
１７：圧力調整機構

Claims (5)

1. 画像形成部でトナー像が転写された用紙を挟持搬送する加熱ローラと加圧ローラ間の加圧力を強弱の何れかに切り替え可能な圧力調整機構と、前記圧力調整機構による加圧状態を検知する状態検知部と、設定された用紙種類に応じて前記圧力調整機構を制御する制御部を備えている画像形成装置であって、
   前記制御部は、前記状態検知部により検知された加圧状態と、前記画像形成部への用紙の搬送経路に設置された用紙種類検知部により検知された用紙種類に基づいて、加圧状態が不適正であると判別すると、加圧力を適正な加圧力に切り替えるように前記圧力調整機構を制御する画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記状態検知部により検知された加圧状態と、前記用紙種類検知部により検知された用紙種類に基づいて、加圧状態が不適正であると判別したときに、適正な加圧状態になるように前記圧力調整機構を制御する間、前記用紙搬送経路で用紙を一時待機させる請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記用紙種類検知部は、用紙種類が封筒であるか否かを検知する超音波センサで構成されている請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 前記超音波センサは、前記搬送経路に沿って搬送される用紙の重送を検知する重送センサと兼用され、設定された用紙種類が封筒以外のときに用紙の重送を検知するために使用される請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記超音波センサは、用紙先端と画像先端を調整するためのレジストセンサと兼用されている請求項３または４記載の画像形成装置。

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