JP2011237743A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】用紙の搬送ねじれを精度よく補正でき、定着性能を低下させることなくねじれの補正が可能な画像形成装置を得る。
【解決手段】トナー画像を用紙へ転写する定着部の直上にトナー定着装置１１５が配置され、定着ニップ部２０５の用紙搬送方向下流側に用紙先端検出センサＳＥ５ａ，ＳＥ５ｂを定着ニップ部２０５と平行であって用紙搬送方向と直交する方向に配置した画像形成装置。センサＳＥ５ａ，ＳＥ５ｂの用紙先端検出信号に基づいて用紙搬送方向に対する定着ニップ部２０５の傾きを判別し、該傾きを補正する。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像形成装置、特に、複写機やプリンタなどの電子写真法による画像形成装置に関する。

近年、複写機やプリンタなどの電子写真法による画像形成装置では、小スペース、エコロジー、コストダウンの観点から、部品点数の削減、ダウンサイジングなどが要求されている。このため、余裕度を最小限確保して生産可能な構成とすると、部品や組立てのばらつきが想定を超えてしまった場合、剛性を低くした部品にストレスが増大し、想定外での不具合が発生することがある。

例えば、搬送経路において用紙の後端が跳ね上がり、画像不良が発生している。その原因を調査すると、トナー定着装置の剛性が不十分で、組立て上のばらつきによって定着ニップ部が傾き、転写ニップ部との平行度が確保できていないことが判明した。つまり、定着ニップ部の傾きによって搬送される用紙がねじれ、ねじれた用紙の後端が転写ニップ部を抜けたときに、用紙のねじれが解放されて後端が跳ね上がり、中間転写体上の残留トナーが用紙の後端部に付着し、画像汚れが発生している。また、用紙のねじれが発生すると、画像汚れ以外にも、搬送が不安定になるので、紙詰まり、しわなどの発生率も上昇する。

このような不具合に鑑みて、特許文献１には、定着器の搬送方向下流側に用紙の搬送ローラを設け、該搬送ローラの下流側で用紙のスキューを検出し、定着器内の加圧ローラの圧接力を変化させるようにした画像形成装置が記載されている。しかし、これでは、搬送ローラの傾き誤差もスキュー検出結果に含まれてしまうため、定着ニップ部の傾き及びそれに起因する用紙のねじれを正確に検出できない。また、定着器の剛性が低い場合、圧接力を大幅に低下させる必要があり、定着温度調整が適正でない場合は、定着性能が劣化するためにトナーの剥がれが生じるおそれがある。定着温度調整が適正であっても、用紙への圧接力が低くなると、定着性能を確保するために定着時間を増大させる必要があり、これではプリント生産性が低下してしまう。

実開平７−９８５９号公報

そこで、本発明の目的は、用紙の搬送ねじれを精度よく補正でき、定着性能を低下させることなくねじれの補正が可能な画像形成装置を提供することにある。

以上の目的を達成するため、本発明の一形態である画像形成装置は、 トナー画像を用紙へ転写する転写部の直上にトナー定着装置が配置され、定着後にさらに用紙を上方に搬送する画像形成装置において、
前記トナー定着装置の用紙搬送方向下流側に定着ニップ部と平行であって用紙搬送方向と直交する方向に配置された複数の用紙先端検出手段と、
前記定着ニップ部の傾きを補正する補正手段と、
前記複数の用紙先端検出手段からの検出信号に基づいて用紙搬送方向に対する前記定着ニップ部の傾きを判別する制御手段と、
を備えたことを特徴とする。

前記画像形成装置においては、トナー定着装置の用紙搬送方向下流側に定着ニップ部と平行であって用紙搬送方向と直交する方向に配置された複数の用紙先端検出手段によって用紙先端の傾きを検出する。ここで検出された傾きは定着ニップ部を経過した後の用紙自体の傾きと定着ニップ部の傾きの合算値である。この検出結果に基づいて用紙搬送方向に対する定着ニップ部の傾きを補正することにより、用紙の搬送ねじれを精度よく補正することが可能になる。また、定着圧力を調整することはないので、定着性能が低下するおそれはない。

本発明によれば、用紙の搬送ねじれを精度よく補正でき、定着性能を低下させることなくねじれの補正が可能である。

一実施例である画像形成装置を示す概略構成図である。 トナー定着装置とその近傍の用紙搬送経路を示す立面図である。 制御部を示すブロック図である。 制御手順の第１例を示すフローチャート図である。 定着ニップ部の傾きを補正する一例を示す説明図である。 制御手順の第２例を示すフローチャート図である。

以下、本発明に係る画像形成装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。

（画像形成装置の概略構成、図１参照）
一実施例である画像形成装置について、その概略構成を図１を参照して説明する。この画像形成装置は、電子写真方式によるカラープリンタであって、いわゆるタンデム方式で４色（Ｙ：イエロー、Ｍ：マゼンタ、Ｃ：シアン、Ｋ：ブラック）の画像を形成するように構成したものである。画像は、各画像形成ステーション１０１で形成され、中間転写ベルト１１２上で合成される。なお、図１において、参照数字に付されているＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの文字はそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック用の部材であることを意味している。

各画像形成ステーション１０１の概略を説明すると、感光体ドラム１０２、現像器１０３などを含み、レーザ走査光学装置１１０が配置されている。レーザ走査光学装置１１０から放射された光ビームが各感光体ドラム１０２を照射し、各色の画像を形成する。一方、画像形成ステーション１０１の直上には中間転写ベルト１１２が無端状に張り渡され、矢印Ａ方向に回転駆動可能に設置されている。また、画像形成装置の下段には、積載されている用紙を１枚ずつ給紙する自動給紙部１３０が３段に設置されている。それぞれの自動給紙部１３０には収容されている用紙のサイズを検出するセンサＳＥ１が配置されている。

画像データは、自動原稿搬送装置１２０を備えた画像読取り装置（スキャナ）１２５あるいはコンピュータなどからＹＭＣＫごとの画像データとして図示しない画像処理部に入力され、そこで生成された駆動用の画像データに基づいてレーザ走査光学装置１１０が駆動され、それぞれの感光体ドラム１０２上に静電潜像が形成され、その後現像される。このような電子写真プロセスは周知であり、その説明は省略する。

各感光体ドラム１０２上に形成されたトナー画像は、矢印Ａ方向に回転駆動される中間転写ベルト１１２上に図示しない１次転写チャージャから付与される電界にて順次１次転写され、４色の画像が合成される。一方、用紙は１枚ずつ給紙部１３０のいずれかから上方に給紙され、２次転写ローラ１１３から付与される電界にて中間転写ベルト１１２から合成画像が２次転写される。２次転写ローラ１１３と中間転写ベルト１１２との圧接部分を転写ニップ部１１４と称する。その後、用紙は定着装置１１５に搬送されてトナーの加熱定着が施され、排出ローラ対１１６からトレイ部１４０に排出される。

自動給紙部１３０には、それぞれ、給紙ローラ３１及びさばきローラ３２が配置され、該ローラ３１，３２でピックアップされた１枚の用紙が搬送経路３３に送り込まれる。給紙された用紙は、垂直方向に配置された搬送経路３５に沿って搬送ローラ対３４によって上方に搬送され、レジストローラ対３６にてさらに上方に搬送され、前記転写ニップ部１１４に送り込まれる。

また、それぞれの自動給紙部１３０には、用紙の坪量を判別するためのセンサＳＥ２が設置されている。このセンサＳＥ２は、給紙される用紙の厚みを透過光量によって検出し、用紙の坪量を判別する。なお、用紙の坪量は、給紙ローラ３１の駆動モータの電流値を検出して判別してもよい。

画像形成装置には、さらに、再給紙搬送部１５０が設置されている。再給紙搬送部１５０は、ローラ対１５１，１５２，１５３を備え、第１面（表面）に画像を形成された用紙を反転させてローラ対１５１，１５２，１５３によってレジストローラ対３６へと再給紙する。再給紙された用紙は第２面（裏面）に画像を形成され、再度定着装置１１５を通過した後、トレイ部１４０に排出される。

用紙の再給紙は以下のようにして行われる。第１面に画像を形成された用紙は、ガイド爪１１７でガイドされて排出ローラ対１１６へ送り出され、該用紙の後端がセンサＳＥ３で検出されてから所定時間経過後、即ち、用紙の後端がガイド爪１１７を通過して排出ローラ対１１６に挟まれている状態で、排出ローラ対１１６を逆転させることにより再給紙搬送部１５０に送り込まれる。

（定着装置、図２参照）
定着装置１１５は、定着ローラ２０１と加熱ローラ２０２とに巻回された定着ベルト２０３と、定着ベルト２０３を介して定着ローラ２０１に圧接する加圧ローラ２０４とを備え、加圧ローラ２０４と定着ベルト２０３との圧接部分を定着ニップ部２０５と称する。転写ニップ部１１４でトナー画像を転写された用紙は、矢印Ｂ方向から定着ニップ部２０５に送り込まれ、トナーの加熱定着を施された後、矢印Ｃ方向へ送り出される。

また、定着装置１１５の搬送方向上流側には、図１に示すように、用紙を検出するためのセンサＳＥ４が配置されている。このセンサＳＥ４は、転写ニップ部１１４と定着ニップ部２０５との間で用紙にループを形成するための周知の制御に使用されるとともに、以下に説明する定着ニップ部２０５の傾き補正制御にも使用される。

定着ニップ部２０５の搬送方向下流側には、用紙を検出するためのセンサＳＥ５が定着ニップ部２０５と平行であって搬送方向と直交する方向に配置されている。図２において、手前側に配置されたセンサをＳＥ５ａ、奥側に配置されたセンサをＳＥ５ｂと称する。このセンサＳＥ５ａ，ＳＥ５ｂは用紙と接触して動作するアクチュエータ４１と、該アクチュエータ４１によって光軸が遮蔽／解放される透過型の検出素子４２とで構成されている。なお、検出素子４２は反射型であってもよい。

前記センサＳＥ５ａ，ＳＥ５ｂからの検出信号に基づいて搬送方向に対する定着ニップ部２０５の傾きを判別することができる。即ち、センサＳＥ５ａ，ＳＥ５ｂでの用紙先端の検出タイミング差を測定することにより、搬送方向と直交する方向の一方端部（用紙の手前側端部）と他方端部（用紙の奥側端部）のずれ量及び傾きの方向が検出される。このずれ量及び傾きの方向は用紙のスキューに相当する。

ここで検出された用紙の傾きは定着ニップ部２０５を経過した後の用紙自体の傾きと定着ニップ部の傾きの合算値である。用紙は転写ニップ部１１４の上流側でレジストローラ対３６によってスキューを補正されている。従って、センサＳＥ５ａ，ＳＥ５ｂによって用紙の傾きが検出されることは、転写ニップ部１１４に対する定着ニップ部２０５の平行度がずれていることを意味している。センサＳＥ５ａ，ＳＥ５ｂによる検出結果に基づいて用紙搬送方向に対する定着ニップ部２０５の傾きを補正することで、用紙の搬送ねじれを精度よく補正することが可能になる。また、定着圧力を調整することはないので、定着性能が低下するおそれはない。

定着ニップ部２０５の傾き補正は、定着装置１１５の用紙搬送方向の一方端部（例えば図２の手前側）を、検出された用紙の傾きに応じて、搬送方向に又は搬送方向とは逆方向に移動させることによって行われる。補正機構やその制御手順については後に詳述する。

また、前記補正は、検出された用紙の傾きは所定の閾値以上であった場合に実行されることが好ましい。例えば、システム速度（用紙搬送速度）が２００ｍｍ／ｓｅｃである場合、約２０ｍｓｅｃのずれ量であると、用紙後端の跳ね上がり、紙詰まり、しわなどの不具合の発生率が上昇するので、余裕を見込んで閾値を１０ｍｓｅｃに設定することが好ましい。

定着ニップ部２０５の傾き補正は以下に詳述するように自動的に補正することが好ましいが、自動補正機構はコストが掛ることになる。そこで、手動で補正する構成とし、定着ニップ部２０５の傾きが閾値以上であった場合には、図３に示す操作パネル５１上の表示部５２に「定着装置の補正が必要、サービスマンを呼んで下さい」などの表示を行うようにしてもよい。

用紙のねじれによる不具合は、用紙の搬送方向長さが大きいほど発生頻度が高くなる。逆に、転写ニップ部１１４から定着ニップ部２０５までの搬送時間が短い場合は、用紙のねじれが生じていても、用紙後端が転写ニップ部１１４を抜けた際に跳ね上がることはない。また、前記傾き補正を１ジョブのプリント処理の間で実行するとしても、次ジョブまでに待機時間が発生するために、ユーザにとっては不快と感じる可能性がある。よって、用紙の搬送方向長さが所定値以上の場合に（所定値とは、例えば、２９７ｍｍ）、前記傾き補正を実行するようにしてもよい。なお、１ジョブとは、１回のプリント指示で連続してプリント処理が行われる動作をいう。

（制御部、図３参照）
制御部は、図３に示すように、ＣＰＵ５０を中心として構成され、ＣＰＵ５０には、前記各種センサＳＥ１〜ＳＥ５ａ，ＳＥ５ｂ及び以下に説明する傾き制御のためのセンサＳＥ６などの検出信号が入力される。ＣＰＵ５０は操作パネル５１と信号を交換する。さらに、ＣＰＵ５０は各種駆動機構、特に、以下に説明する傾き補正用モータＭ１の駆動を制御する。なお、傾き補正はこの種の画像形成装置に設置されているメインモータの駆動力を利用してもよい。

（制御手順の第１例、図４参照）
ここで、定着ニップ部２０５の傾きを検出／補正する制御手順の第１例を図４に示すフローチャートを参照して説明する。

電源がオンされると、ウォームアップ動作が開始される（ステップＳ１）。ここでは、定着装置１１５の温度調整制御も実行される。定着装置１１５の定着温度が所定の閾値に達するまでは、定着温度の調整制御を実行する（ステップＳ３）。定着温度が閾値に達すると（ステップＳ２でＹＥＳ）、画像形成装置はプリント可能状態となる（ステップＳ４）。この状態で、プリント指示を待ち、所定時間が経過すると（ステップＳ６でＹＥＳ）、待機モードへ移行する（ステップＳ７）。

プリント指示が入力されると（ステップＳ５でＹＥＳ）、画像データや用紙サイズを読み込んだうえ、プリント処理を開始する（ステップＳ８）。用紙にトナー画像が転写され、該用紙の先端がセンサＳＥ４で検出されると（ステップＳ９でＹＥＳ）、センサＳＥ５ａ，ＳＥ５ｂによる用紙先端の傾き検出処理を開始する（ステップＳ１０）。即ち、センサＳＥ５ａ，ＳＥ５ｂそれぞれの用紙先端の検出タイミングのずれ量を算出し（ステップＳ１１）、該ずれ量に基づいて用紙の傾き、傾き方向を算出する（ステップＳ１２）。そして、ずれ量が閾値以上であれば（ステップＳ１３でＹＥＳ）、ジョブ（現在行っているプリント処理）の終了後にずれ量及び傾き方向に基づいて定着ニップ部２０５の傾きを補正する（ステップＳ１４）。

傾き補正は、例えば、用紙の先端タイミングが早い側（手前側のセンサＳＥ５ａ又は奥側のセンサＳＥ５ｂのいずれか）の定着ニップ部２０５の高さを用紙搬送方向に移動させる。逆に、先端検出タイミングが遅い側の定着ニップ部２０５の高さを用紙搬送方向と反対方向に移動させてもよい。以下、補正機構とその動作の一例を説明する。

（補正機構及びその動作、図５参照）
定着ニップ部２０５の自動補正機構は、図５に示すように、定着装置１１５の手前側に設けられている。この定着装置１１５では独自の駆動モータを設置することなく、定着ベルト２０３などをメインモータから奥側に配置した伝達機構を通じて駆動している。従って、定着装置１１５の奥側を移動させることはできず、手前側のみを搬送方向と略平行に移動させるように構成している。

即ち、定着装置１１５のハウジング６０は手前側が本体フレーム７０にピン６１を介して上下方向に移動自在に取り付けられている。ハウジング６０の手前側の外部には、軸６２を介して位置決め部材６３が固定されている。位置決め部材６３はカム６４によって保持され、該カム６４は支軸６５を中心にモータＭ１（図３参照）から伝達される駆動力によってギヤ６６を介して正転／逆転駆動される。

図５（Ａ）が通常状態を示し、このとき、カム６４は中間部分が位置決め部材６３に当接しており、ハウジング６０は水平上に保持されている。図５（Ｂ）に示すように、カム６４が反時計回り方向に回転し、大径部が位置決め部材６３に当接すると、ハウジング６０は手前側が上方（用紙搬送方向側）に移動する。また、図５（Ｃ）に示すように、カム６４が時計回り方向に回転し、小径部が位置決め部材６３に当接すると、ハウジング６０は手前側が下方（用紙搬送方向とは反対側）に移動する。このような移動は、本体フレーム７０に固定された反射型のセンサＳＥ６よって位置決め部材６３の高さを測定することによって検出される。

従って、前記センサＳＥ５ａ，ＳＥ５ｂによって検出された用紙先端のずれ量に基づいて、センサＳＥ６によって位置決め部材６３が必要な高さに移動したことを検出するまでモータＭ１を正逆いずれかの方向に回転させることによって、定着ニップ部２０５の傾きが補正される。具体的には、検出された用紙の先端の傾きが閾値以上であって、手前側のセンサＳＥ５ａが先にオンしたのであれば、図５（Ａ）の状態からカム６４を反時計回り方向に回転させ、センサＳＥ６によってハウジング６０の手前側がずれ量を解消する高さに上昇したことが検出されるまで移動させる。一方、奥側のセンサＳＥ５ｂが先にオンしたのであれば、図５（Ａ）の状態からカム６４を時計回り方向に回転させ、センサＳＥ６によってハウジング６０の手前側がずれ量を解消する高さに下降したことが検出されるまで移動させる。

なお、定着装置１１５が定着ベルト２０３などを駆動する独自のモータを備えている場合には、ハウジング６０の手前側、奥側のいずれを移動させてもよい。

（制御手順の第２例、図６参照）
次に、定着ニップ部２０５の傾きを検出／補正する制御手順の第２例を図６に示すフローチャートを参照して説明する。

電源がオンされると、ウォームアップ動作が開始される（ステップＳ２１）。ここでは、定着装置１１５の温度調整制御も実行される。定着装置１１５の定着温度が所定の閾値に達するまでは、定着温度の調整制御を実行する（ステップＳ２３）。定着温度が閾値に達すると（ステップＳ２２でＹＥＳ）、画像形成装置はプリント可能状態となる（ステップＳ２４）。この状態で、プリント指示を待ち、所定時間が経過すると（ステップＳ２６でＹＥＳ）、待機モードへ移行する（ステップＳ２７）。

プリント指示が入力されると（ステップＳ２５でＹＥＳ）、画像データや用紙サイズを読み込み、用紙の搬送方向長さが２９７ｍｍ未満であれば（ステップＳ２８でＹＥＳ）、傾きの検出／補正を実行することなく、プリント処理を開始する（ステップＳ２９）。用紙の搬送方向長さが２９７ｍｍ以上であり、かつ、前回の補正データが残っていれば（ステップＳ３０でＹＥＳ）、即ち、前回にも長さが２９７ｍｍ以上の用紙にプリント処理を行い、その補正データが残っていれば、その補正データを参照して定着ニップ部２０５の傾きを補正する（ステップＳ３１）。その後にプリント処理を開始する（ステップＳ２９）。

一方、用紙の搬送方向長さが２９７ｍｍ以上で、かつ、前回の補正データがない場合は（ステップＳ３０でＮＯ）、傾きの検出／補正を実行することなく、プリント処理を開始する（ステップＳ３２）。用紙にトナー画像が転写され、該用紙の先端がセンサＳＥ４で検出されると（ステップＳ３３でＹＥＳ）、センサＳＥ５ａ，ＳＥ５ｂによる用紙先端の傾き検出処理を開始する（ステップＳ３４）。即ち、センサＳＥ５ａ，ＳＥ５ｂそれぞれの用紙先端の検出タイミングのずれ量を算出し（ステップＳ３５）、該ずれ量に基づいて用紙の傾き、傾き方向を算出する（ステップＳ３６）。そして、ずれ量が閾値以上であれば（ステップＳ３７でＹＥＳ）、ジョブ（現在行っているプリント処理）の終了後にずれ量及び傾き方向に基づいて定着ニップ部２０５の傾きを補正する（ステップＳ３８）。

（他の実施例）
なお、本発明に係る画像形成装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。

例えば、定着装置の構成や用紙搬送経路の構成は任意であり、用紙の検出にも種々のセンサを用いることができる。また、定着ニップ部の傾きを補正するメカニズムも前記実施例に記載の構成に限定するものではない。

以上のように、本発明は、画像形成装置に有用であり、特に、用紙の搬送ねじれを精度よく補正でき、定着性能を低下させることなくねじれの補正が可能である点で優れている。

５０…ＣＰＵ
５２…表示部
６０…ハウジング
６１…ピン
６３…位置決め部材
６４…カム
１１４…転写ニップ部
１１５…トナー定着装置
２０５…定着ニップ部
ＳＥ５ａ，ＳＥ５ｂ…用紙先端検出センサ
ＳＥ６…高さ検出センサ

Claims (5)

1. トナー画像を用紙へ転写する転写部の直上にトナー定着装置が配置され、定着後にさらに用紙を上方に搬送する画像形成装置において、
   前記トナー定着装置の用紙搬送方向下流側に定着ニップ部と平行であって用紙搬送方向と直交する方向に配置された複数の用紙先端検出手段と、
   前記定着ニップ部の傾きを補正する補正手段と、
   前記複数の用紙先端検出手段からの検出信号に基づいて用紙搬送方向に対する前記定着ニップ部の傾きを判別する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記補正手段は、前記定着装置の用紙搬送方向と直交する方向の一方端部を用紙搬送方向又は用紙搬送方向とは逆方向に移動させること、を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、判別された前記定着ニップ部の傾きが閾値以上であった場合、傾き方向と傾き量に応じて前記補正手段を駆動して定着ニップ部の傾きを補正すること、を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、判別された前記定着ニップ部の傾きが閾値以上であった場合、その旨を表示手段に表示すること、を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
5. 用紙サイズ検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記用紙サイズ検出手段にて検出された用紙の搬送方向長さが所定値以上の場合に、前記補正手段を駆動して定着ニップ部の傾きを補正すること、を特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の画像形成装置。

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