JP2012013914A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録材として重ね合わせ部が存在する封筒を用いた場合に、その記録材の重ね合わせ部でのズレやシワの発生を抑制し、安定した搬送性及び定着性を確保しつつ、生産性を向上することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】未定着トナー画像を担持した記録材としての封筒Ｅをニップ搬送しつつ未定着トナーを加熱・溶融させて封筒Ｅに定着させる定着部２４と、定着部２４の定着ニップ荷重を変更する定着ニップ荷重変更部４１と、封筒Ｅの搬送方向の長さを検知するレジストセンサ３０と、定着部２４による封筒Ｅのニップ搬送過程でレジストセンサ３０で検知した封筒Ｅの長さの中途部から上流端に至る範囲での定着ニップ荷重と定着線速度とを緩める制御回路４２と、を備えている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、未定着トナー画像を担持した記録材をニップ搬送しつつ未定着トナーを加熱溶融させて記録材に定着させる定着方式を適用した画像形成装置に関する。

従来から、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ、或いは、これらを機能的に備えた複合機等の画像形成装置には、未定着トナー画像を担持した記録材をニップ搬送しつつ未定着トナーを加熱溶融させて記録材に定着させる定着方式を適用したものが周知である。

また、このような画像形成装置では、所謂コピー用紙の他、ユーザーによってさまざまな種類の記録材が用いられることがあり、そのような記録材の種類に関係なく良好な搬送性及び定着性が求められている。

しかしながら、特に、記録材として封筒のような重ね合わせ部が存在するものの場合、厚みの差による上面と下面での搬送状態の差、封筒を製作する際の用紙目方向の差による熱収縮率の差、記録材の調湿状態等の条件によっては、その搬送時や定着時、特に、一対のローラ対によるニップ搬送時にシワやズレ等が発生し易いという問題が生じていた。

そこで、記録材の種類に応じたモード機能を設定し、記録材として封筒を用いる場合にはユーザーのモード選択によって封筒印字に適した専用のモード設定（封筒印字モード）で印字を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この際、封筒印字モードとしては、給紙トレイ等に封筒がセットされた際、或いは、トナー転写又はトナー定着よりも上流側での搬送過程で、封筒の長さや形状を検知し、その結果に応じて、定着ニップ荷重と定着線速度とを変化させることで、定着処理時のシワやフラップ折り目ズレを防止し、生産性の低下を最小限に抑制することが考えられる。

また、定着方式として加熱ローラと加圧ローラとのニップ搬送により未定着トナーを加熱溶融する際、加熱ローラに対する加圧ローラの加圧力をカム機構の回転角を制御することで可変とし、記録材の種類に応じて多段に加圧力を変更可能にした圧力可変機構を具備させることも考えられている（例えば、特許文献２，３参照）。

尚、普通紙においても、シワが発生し易い転写材等については封筒印字モードと同様の処置を用いることができる。

特開２００８−００３２７６号公報 特開昭５９−０８４２７５号公報 特開２００７−０７９１６０号公報

ところが、上述した構成にように、記録材としての封筒を定着部でニップ搬送している際の押圧力や定着線速度を変化させる方法では、給紙から排紙に至る全工程で定着線速度（搬送速度）を遅くした状態であるので、生産性が下がってしまうという問題が生じていた。

そこで、本発明は、記録材として重ね合わせ部が存在する封筒を用いた場合に、その記録材の重ね合わせ部でのズレやシワの発生を抑制し、安定した搬送性及び定着性を確保しつつ、生産性を向上することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の画像形成装置は、未定着トナー画像を担持した記録材をニップ搬送しつつ未定着トナーを加熱・溶融させて記録材に定着させる定着手段と、前記定着手段の定着ニップ荷重を変更する定着ニップ荷重変更手段と、記録材の搬送方向の長さを検知する長さ検知手段と、前記定着手段による記録材のニップ搬送過程で前記長さ検知手段で検知した記録材の長さの中途部から上流端に至る範囲での定着ニップ荷重と定着線速度とを緩める制御手段と、を備えていることを特徴とする。

この際、前記定着手段よりも搬送方向上流側近傍に記録材の厚み方向の変化を検知する厚さ検知手段を備え、前記制御手段は前記厚さ検知手段の検知結果が記録材の搬送過程で変化した場合には定着ニップ荷重と定着線速度とを緩めるのが望ましい。

また、前記定着ニップ荷重変更手段は、前記定着手段の一方を回転可能に支持する支持手段と、該支持手段に当接して前記定着手段の前記一方を他方に向けて付勢する付勢手段と、該付勢手段の付勢力を段階的に切り替える切替手段と、で構成するのが好ましい。

さらに、前記定着ニップ荷重変更手段は、前記定着手段の一方を回転可能に支持する支持手段と、該支持手段に当接して前記定着手段の前記一方を他方に向けて付勢する付勢手段と、該付勢手段の付勢力を無階的に切り替える切替手段と、で構成しても良い。

また、記録材が封筒である場合により効果を発揮することができる。

本発明の画像形成装置は、記録材として重ね合わせ部が存在する封筒を用いた場合に、その記録材の重ね合わせ部でのズレやシワの発生を抑制し、安定した搬送性及び定着性を確保しつつ、生産性を向上することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのプリンタの説明図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置における要部の説明図である。 本発明の一実施形態に係る画像形声装置における変形例の要部の説明図である。

次に、本発明の画像形成装置に係る実施例について、図面を参照して説明する。尚、以下に示す実施例は本発明の画像形成装置における好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。

図１は本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのプリンタの説明図、図２は本発明の一実施形態に係る画像形成装置の要部の説明図、図３は本発明の一実施形態に係る画像形成装置の変形例の要部の説明図である。

（複合機の全体構成）
図１において、本発明の一実施形態に係る画像形成装置としての複合機１１は、複合機本体１２と、複合機本体１２の前面から引き出し可能な複数段の給紙カセット１３，１４，１５と、給紙カセット１３，１４，１５とは別の記録材の利用を可能とするために複合機本体１２の一方の側面に開閉可能に設けられた手差トレイ（マルチトレイ）１６と、複写機・ファクシミリ・スキャナの各種機能として原稿を読み取る際に使用する自動原稿送り装置（ＡＤＦ）１７と、表示画面１８を有すると共に各種機能等の設定・選択操作を行う操作部１９とを備えている。尚、複合機１１の形状や構成・機能等は図示例のものに限定されるものではない。

（複合機本体１２の内部構成）
また、複合機本体１２の内部には、収納手段としての給紙カセット１３，１４，１５又は手差トレイ１６に収納された記録材（図示せず）を取り出して排紙トレイ２０に向けて通紙する通紙経路２１と、通紙経路２１のシート通紙方向上流側に配置されたレジストローラ対２２と、レジストローラ対２２よりも通紙経路２１のシート通紙方向下流側に配置された画像形成部２３と、画像形成部２３によって記録材の表面に転写されたトナー像を記録材の表面に定着させる定着部（定着手段）２４と、通紙経路２１の複合機本体１２内での最下流部に配置された排出部２５と、を備えている。

さらに、通紙経路２１には、複数の経路が分岐・合流されており、本実施の形態では、定着部２４よりも通紙経路２１のシート通紙方向下流側に配置された分岐路２６と、分岐路２６に導かれた記録材を表裏反転させるスイッチバック経路２７と、スイッチバック経路２７によって表裏反転した記録材をレジストローラ対２２よりもシート通紙方向上流側の通紙経路２１へと戻す反転経路２８と、ＡＤＦ１７にセットされた原稿が複数である場合に片面印刷処理後の記録材の排出面を原稿順序に合わせた状態で排出部２５へと導く反転排出路２９と、を備えている。
（レジストローラ対２２の構成）

レジストローラ対２２は、給紙カセット１３，１４，１５又は手差トレイ１６から取り出された記録材の通紙方向先端をレジストセンサ３０で検知することにより、記録材の先端位置と感光体ドラム３１の表面に形成されたトナー像位置との同期を計るものである。

具体的には、レジストセンサ３０が記録材の先端を検知してから所定時間経過後にレジストローラ対２２と感光体ドラム３１の回転駆動を開始させ、レジストセンサ３０が記録材の後端を検知してから所定時間経過後にレジストローラ対２２と感光体ドラム３１の回転駆動を停止する。また、レジストセンサ３０は、給紙カセット１３，１４，１５から通紙経路２１へと送り出された記録材のシート通紙方向に沿うシート長を検知するもので、記録材の先端を検知してから後端を検知するまでの時間によって記録材の長さ（シート通紙方向に沿う方向）を検知することができる。

レジストローラ対２２は、モータ等の駆動源（図示せず）に連繋されている。そして、レジストローラ対２２は、静止状態において、記録材の先端がニップされたときに瞬間的に記録材の通紙を停止することで記録材の斜め送りを矯正する。

（画像形成部２３の構成）
画像形成部２３は、感光体ドラム３１と、感光体ドラム３１の周囲に配置された帯電デバイス３２、露光デバイス３３、現像デバイス３４、転写デバイス３５、クリーニングデバイス３６、除電デバイス３７等を備えている。

これにより、画像形成部２３は、感光体ドラム３１が図示しない駆動手段によって所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動され、その表面が帯電デバイス３２によって所定の極性・電位に均一に帯電される。

帯電後の感光体ドラム３１は、その表面に露光デバイス３３によって静電潜像が形成される。ここで、露光デバイス３３は、例えば、複写機機能によりＡＤＦ１７を利用してスキャナー部で読み取った印刷データ、ファクシミリ機能により電話回線を通じて受信した印刷データ、プリンタ機能によりネットワーク等の通信回線によって接続されたパーソナルコンピュータ等から出力された印刷データに基づいて、感光体ドラム３１の表面にレーザー光を照射し、感光体ドラム３１の表面のレーザー光照射部分の電荷を除去して画像情報に応じた静電潜像を形成する。
そして、感光体ドラム３１の表面に形成された静電潜像は、現像デバイス３４によって電荷を有するトナーが静電的に付着されて未転写トナー像として現像される。さらに、その未転写トナー像は、感光体ドラム３１と転写デバイス３５との協働によって記録材の表面に未定着トナー像として転写される。

この際、記録材の表面に未転写トナー像を転写した感光体ドラム３１は、クリーニングデバイス３６によって残留トナー等が除去されると共に次の画像形成時の帯電のために除電デバイス３７によって除電される。

（定着部２４の構成）
定着部２４は、画像形成部２３によって記録材の表面に転写された未定着トナー像を定着させるために、記録材の表面側、即ち、未定着トナー像側に配置された加熱部材としての加熱ローラ（又は加熱ベルト）３８と、通紙経路２１を挟んで加熱ローラ３８と対向する加圧部材としての加圧ローラ３９とを備え、この加圧ローラ３９を加熱ローラ３８に圧接することで記録材をニップ搬送（ニップ部）する。

記録材の表面に形成された未定着トナー像は、加熱ローラ３８に直接接触することによって溶融し、記録材の裏面側から加圧ローラ３９で加圧されることによってそのまま記録材の表面に溶融トナーが定着像として定着される。

尚、加熱ローラ３８の表面には、溶融トナーが付着しないように表面コーティング処理等がなされている。また、加熱ローラ３８の表面に付着してしまった溶融トナー等は図示を略するクリーニングデバイス等によって除去される。さらに、加熱ローラ３８の表面付近には、加熱ローラ３８の表面温度を検知するサーミスタ４０が設けられている。

（実施例）
次に、本発明の実施例を図２に基づいて説明する。

ところで、記録材に封筒Ｅを用いた場合、封筒Ｅのシワの発生は封筒Ｅの収縮や、厚みの差による上面と下面との間での搬送状態の差が歪となり、ニップ搬送中に搬送方向上流側へと累積・押し潰されることによって発生する。従って、その搬送方向上流側へ累積した歪を圧力を減じて解消することでしわの発生を抑えることができる。

さらに、記録材が封筒Ｅであるというだけで給紙から排紙に至る全工程の処理速度を遅く設定した場合、定着圧力を緩めるだけで歪は発生し難くなるものの、生産性が悪化してしまう。

そこで、本実施例では、未定着トナー画像を担持した記録材としての封筒Ｅをニップ搬送しつつ未定着トナーを加熱・溶融させて封筒Ｅに定着させる定着手段としての定着部２４と、機内温湿度を検知する機内環境検知手段として給紙部等に設けられる温湿度センサ（図示省略）と、定着部２４の定着ニップ荷重を変更する定着ニップ荷重変更手段としての定着ニップ荷重変更部４１と、封筒Ｅの搬送方向の長さを検知する長さ検知手段としてのレジストセンサ３０と、定着部２４による封筒Ｅのニップ搬送過程でレジストセンサ３０で検知した封筒Ｅの長さの中途部から上流端に至る範囲での定着ニップ荷重と定着線速度とを緩める制御回路４２と、を備えている。

また、本実施例では、定着部２４よりも搬送方向上流側近傍に封筒Ｅの厚み方向の変化を検知する厚さ検知手段としての厚さ検知センサ４３を備え、制御回路４２は厚さ検知センサ４３の検知結果が封筒Ｅの搬送過程で厚さ方向に変化した場合には定着ニップ荷重と定着線速度とを緩める。

定着ニップ荷重変更部４１は、加圧ローラ３９の回転軸３９ａを支持する支持手段としての支持部材４４と、支持部材４４に上端が圧接する付勢手段としてのスプリング４５と、スプリング４５の下端を支持する加圧プレート４６と、加圧プレート４６の底面に当接する楕円形状の押圧カム４７と、押圧カム４７を回転駆動させる荷重変更モータ４８と、を備えている。尚、加圧プレート４６と押圧カム４７とは切替手段を構成しており、荷重変更モータ４８は、その駆動源を構成している。

制御回路４２は、図示を略するＲＯＭ等の記憶手段に格納された制御情報に基づいて画像形成処理全般に関わる制御を行う。また、制御回路４２は、操作部１９、レジストセンサ３０、サーミスタ４０、厚さ検知センサ４３、からの出力信号に基づいて加熱ローラ３８の加熱源であるヒータ３８ａ、荷重変更モータ４８、加圧ローラ３９を回転させる加圧ローラモータ４９、を制御する。

このような構成において、手差トレイ１６に記録材がセットされると、手差トレイ１６は公知のサイズ検知センサ（図示せず）を用いてサイズを検知する。

この際、制御回路４２は、手差トレイ１６にセットされた記録材が、図示しないＲＯＭ等の記憶手段に予め記憶された規格サイズ情報から、一般的な規格サイズの普通紙（例えば、Ｂ５，Ａ４等）であるか、特殊な規格サイズの封筒Ｅ（例えば、長形３号，角形２号，洋４タテ等）かを判定することができる。

ここで、制御回路４２は、手差トレイ１６に記録材として封筒Ｅがセットされたと判定した場合、自動的に封筒印刷モードに切り替えると共に、そのサイズ情報に基づいて搬送方向の長さを認識することができる。

尚、封筒印刷モードへの切り替えは、操作部１９を用いてオペレータが指定しても良いし、同時に封筒サイズを指定することもできる。また、封筒サイズ、特に、その搬送方向の長さは、搬送過程でのＪＡＭセンサやレジストセンサ３０といった公知のセンサを利用して、そのＯＮ−ＯＦＦタイミングで長さを検知することも可能である。

そして、レジストローラ対２２に封筒Ｅが搬送されてきたことをレジストセンサ３０が検知すると、制御回路４２は次給紙開始信号を出力し、次の封筒Ｅの搬送を開始する。

また、レジストローラ対２２で所定の転写タイミングを計った後、感光体ドラム３１に形成されたトナー画像が封筒Ｅに転写された後、定着部２４で未定着トナー像が定着される。

加熱ローラ３８は、内部に熱源としてヒータ３８ａを備え、電圧供給部（図示せず）からの電圧印加により通電されることで温度が上昇し、加熱ローラ３８の中央部画像域に非接触で設けられたサーミスタ４０の信号により所定の定着温度を維持するように制御回路４２に制御される。

ここで、オペレータの操作部１９の操作により封筒印字モードを選択すると共に、封筒サイズ（例えば、洋４タテ＝幅１０５ｍｍ、長さ２３５ｍｍ）を選択入力した場合、レジストセンサ３０のＯＮからタイミングを測定し、封筒Ｅの先端から所定長さ（例えば、２００ｍｍ）まで定着部２４で定着ニップ搬送したことを検知すると、制御回路４２が荷重変更モータ４８を駆動させて押圧カム４７を回転させ、定着ニップ荷重を設定する加圧プレート４６を上下動させて、スプリング４５の設定を変更する（例えば、片側荷重５０Ｎ→２５Ｎ）。

また、制御回路４２は、同時に加圧ローラモータ４９の回転力を制御して定着線速度を変更する（例えば、１４０ｍｍ／ｓｅｃ→７０ｍｍ／ｓｅｃ）。尚、この時点からの定着線速度の変更であれば、封筒Ｅの後端部が転写部２４を通過した後の定着線速度変更であるため、定着部２４のみの搬送速度変更だけで良いうえ、例え、その前後に搬送中の封筒Ｅがあったとしても、その搬送速度が遅くなったり、定着処理中の封筒Ｅに次段の封筒Ｅが突っ掛かることも無い。

レジストセンサ３０のＯＮ（又はＯＦＦ）からタイミングを測定し、封筒Ｅが定着部２４を通過したことを検知すると、制御回路４２は、押圧カム４７を回転させ、定着ニップ荷重を設定する加圧プレート４６を上下動させて、スプリング４５の設定を戻す（片側荷重２５Ｎ→５０Ｎ）。また、同時に定着線速度も戻す（例えば、７０ｍｍ／ｓｅｃ→１４０ｍｍ／ｓｅｃ）。これにより、封筒後端のみ定着線速度を落とせばよく、生産性の低下を極力抑えることが可能となる。

また、定着部２４に進入する直前の封筒Ｅの変位量を厚さ検知センサ４３で監視し、その厚さが厚い（変位量が多い）ことを検知した時は、封筒Ｅにシワが発生し易い条件になっていることから、制御回路４２は、上述した後端定着処理と同様に、定着ニップ荷重と定着線速度とを緩めることでシワの発生を抑制することができる。

ところで、厚さ検知センサ４３は、図２に示したように、封筒Ｅの上下変化を監視しても良いし、封筒Ｅの上面側のみを監視しても良い。

図３は、定着ニップ荷重変更部４１の変形例を示し、図２に示した定着ニップ荷重変更部４１が押圧カム４７による段階的（２段又は３段）な定着ニップ荷重の変更であったのに対し、図３に示した定着ニップ荷重変更部４１は無段階な定着ニップ荷重の変更を可能とし、封筒Ｅのサイズや厚さに応じて定着ニップ荷重を変更可能とすることも可能である。

この変形例の定着ニップ荷重変更部４１は、加圧ローラ３９の回転軸３９ａを支持する支持手段としての支持部材４４と、支持部材４４に上端が圧接する付勢手段としてのスプリング４５と、スプリング４５の下端を支持すると共に底面を傾斜させて傾斜当接面５０ａを形成した加圧プレート５０と、傾斜当接面５０ａに擦動可能に当接するように上面を逆向きに傾斜させた傾斜当接面５１ａを有するスライダ５１と、スライダ５１の底面に形成されたラックギヤ部５１ｂと噛み合ってスライダ５１を変位させるピニオンギヤ５２と、ピニオンギヤ５２を回転駆動させる荷重変更モータ４８と、を備えている。尚、加圧プレート５０とスライダ５１とは切替手段を構成しており、ピニオンギヤ５２及び荷重変更モータ４８は、その駆動源及び動力伝達機構を構成している。

尚、定着ニップ荷重及び定着線速度を緩めるタイミングとしては、封筒Ｅの後端（搬送方向上流側）寄りであるが、少なくとも封筒Ｅの全長に対して後ろ半分以降とするのが望ましいが、定着ニップ荷重及び定着線速度の変更値も封筒Ｅのサイズに応じた変更とされる。

具体的には、上述した洋４タテの他、例えば、角４（幅１９７ｍｍ、長さ２６７ｍｍ）の封筒Ｅの場合、定着ニップ荷重は３５Ｎ、定着線速度は１００ｍｍ／ｓｅｃとなる。

また、厚さ検知センサ４３の検知厚さ（封筒Ｅの膨らみ）加減によって、定着ニップ荷重の変更値はある程度の範囲（例えば、２５〜３０Ｎ）で調整しても良い。

さらに、定着ニップ荷重を下げた場合には、定着線速度を緩める代わりに、加熱ローラ３８の温度（ヒータ３８ａの加熱量）を１０℃〜２０℃の範囲で上げても良い。

１１…複合機
２４…定着部（定着手段）
３０…レジストセンサ（長さ検知手段）
３８…加熱ローラ
３８ａ…ヒータ
３９…加圧ローラ
３９ａ…回転軸
４１…定着ニップ荷重変更部（定着ニップ荷重変更手段）
４２…制御回路（制御手段）
４３…厚さ検知センサ（厚さ検知手段）
４４…支持部材（支持手段）
４５…スプリング（付勢手段）
４６…加圧プレート（切替手段）
４７…押圧カム（切替手段）
４８…荷重変更モータ
４９…加圧ローラモータ
５０…加圧プレート（切替手段）
５０ａ…傾斜当接面
５１…スライダ（切替手段）
５１ａ…傾斜当接面
５１ｂ…ラックギヤ部
５２…ピニオンギヤ
Ｅ…封筒

Claims (5)

1. 未定着トナー画像を担持した記録材をニップ搬送しつつ未定着トナーを加熱・溶融させて記録材に定着させる定着手段と、前記定着手段の定着ニップ荷重を変更する定着ニップ荷重変更手段と、記録材の搬送方向の長さを検知する長さ検知手段と、前記定着手段による記録材のニップ搬送過程で前記長さ検知手段で検知した記録材の長さの中途部から上流端に至る範囲での定着ニップ荷重と定着線速度とを緩める制御手段と、を備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記定着手段よりも搬送方向上流側近傍に記録材の厚み方向の変化を検知する厚さ検知手段を備え、前記制御手段は前記厚さ検知手段の検知結果が記録材の搬送過程で変化した場合には定着ニップ荷重と定着線速度とを緩めることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記定着ニップ荷重変更手段は、前記定着手段の一方を回転可能に支持する支持手段と、該支持手段に当接して前記定着手段の前記一方を他方に向けて付勢する付勢手段と、該付勢手段の付勢力を段階的に切り替える切替手段と、を備えてい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. 前記定着ニップ荷重変更手段は、前記定着手段の一方を回転可能に支持する支持手段と、該支持手段に当接して前記定着手段の前記一方を他方に向けて付勢する付勢手段と、該付勢手段の付勢力を無階的に切り替える切替手段と、を備えてい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. 記録材が封筒であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の画像形成装置。

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