JP2017109836A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送ジャムを起こりにくくする。
【解決手段】画像形成を行う用紙１００に電流を供給する印加ローラ１０１、対向ローラ１０２及び電源１０４と、前記電流を供給した前記用紙１００の変位量を測定する位置センサ１０３と、前記位置センサ１０３の測定結果に基づいて、定着ローラ６４、加圧ローラ６１の定着圧を制御する定着圧可変装置６７及び定着圧可変制御部６７ａと、を備え、定着装置６で媒体に生じるカールを抑制し、搬送ジャムを起こりにくくする。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像形成装置及び画像形成方法に関する。

この種の技術として、例えば、特許第３７６４５５６号公報（特許文献１）及び特開２０１５−１０８６１１号公報（特許文献２）に記載された発明が公知である。

このうち、特許文献１には、シートを搬送する速度、正確さ、転写精度などに影響する記録される媒体の厚み、カール、質量、及び剛性などの媒体の物理特性を、自動的に検出して用紙の種別、状態によらず、最適な条件でシートを搬送できるようにするセンサーシステムである。センサーシステムは、互いに対向して、配置された部材の間を接して通過する部材と、その部材にそれぞれ結合するベース、部材の変位を測定する測定ユニットと含む構成となっている。

特許文献２には、銘柄を検知するために、光源から光を照射し、シートからの表面正反射光を主として受光する際、受光器は、内部反射光に含まれるＰ偏光成分を受光し、また、もうひとつの受光器は記録紙の内部を通過した光を受光するように配置されている。この場合、内部反射光に含まれるＰ偏光成分の光量を検出することで、従来は微弱で分離することが困難であった記録紙内部からの反射光を高精度に分離することができる。

また、記録紙内部を通過した光の光量も検出している。 記録紙内部からの反射光及び記録紙内部を通過した光は、記録紙の内部状態に関する情報を含んでおり、紙種の判別レベルを、従来困難であった銘柄のレベルまで向上させることができる。

プリンタにおいて画像形成に送られるシートは、その搬送品質に関してシートの剛性が影響し、画像品質に関しては、シートの抵抗が影響することがわかっている。そのシートの剛性とは、シートの曲げに対する変形の度合いを表す特性であり、作用した力に対して、変形が小さい場合は剛性が大きく、変形が大きい場合は剛性が小さいことを意味する。シートの剛性により、プリンタ等の機器内の、搬送経路でのシートの形状が決まるため、シートジャムが発生しない搬送経路を設計するには、その剛性を把握しておくことは重要である。

剛性は、基本的には、シートの厚み、及びシートを構成する材料によって左右される。例えば紙の場合はパルプ繊維の太さ、密度、その他添加剤の量などの製造過程である。

シートの剛性は、銘柄によって決まると考えられているが、実際は、その銘柄だけではなく、シートが置かれた温度環境、湿度環境、環境保持時間、などによって変動する。またシート銘柄が同じでも製造ロットが異なれば、シートの状態も変化する場合もある。

従って、銘柄を検知したのみでは、そのシートの剛性の状態を、検知したことにはならない。ましてや、厚みの検知のみでも、シートの剛性は検知できない。

一方、搬送されるシートの剛性は経時で変化する。たとえシートの剛性を的確に検知できたとしても、定着ローラにおいて定着圧を適切に制御しなければ、シートが定着圧によってカールしてしまい、搬送ジャムが起こりやすくなってしまう。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、搬送ジャムを起こりにくくすることにある。

前記課題を解決するため、本発明は、画像形成を行う媒体に電流を供給する電流供給手段と、前記電流を供給した前記媒体の変位量を測定する測定手段と、前記測定手段の測定結果に基づいて、定着ローラの定着圧を制御する制御手段と、を備えた画像形成装置を特徴とする。

本発明によれば、搬送ジャムを起こりにくくすることができる。なお、前記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明において明らかにされる。

本発明の実施形態に係る用紙位置検出装置の用紙に電流を供給しない状態を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る用紙位置検出装置の用紙に電流を供給した状態を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置を示す図である。

本発明は、２つのローラ状の異なる部材に挟持され、その部材間に電圧を印加したシートが、その電圧により変形し、その変形量はシートの剛性により異なるという知見に基づいてなされたものである。以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。

図１及び図２は、本発明の実施形態に係る用紙位置検出装置を示す模式図である。図１は用紙に電流を供給しない状態、図２は用紙に電流を供給した状態をそれぞれ示す。

図１において、シートとしての用紙の位置を検出する用紙位置検出装置１１０は、対向した円筒状の部材、すなわち、印加ローラ１０１と対向ローラ１０２を備えている。用紙１００は、これら印加ローラ１０１と対向ローラ１０２によって搬送される。印加ローラ１０１と対向ローラ１０２には電源（電源装置）１０４と電流計１０５が接続されている。また、用紙１００の変形量を検出するための位置センサ１０３が印加ローラ１０１と対向ローラ１０２のニップより下流側に設置されている。位置センサ１０３は、用紙１００が搬送されてきたときの用紙１００の位置（搬送路における初期位置と、当該初期位置から撓んだときの位置）を検知する。図示しない演算装置が用紙１００の検出位置の変化から用紙１００の変形量を検出する。また、印加ローラ１０１と対向ローラ１０２は後者の方の直径が大きく設定され、後述する変位量がより大きく表れるように意図されている。

位置センサ１０３は、本実施形態では、光反射型のセンサが使用され、電源１０４からの電圧印加がないとき(図１)の用紙１００の位置（初期位置）と、電圧を印加したとき(図２)の用紙１００の位置（撓んだときの位置）から用紙１００の変形量を測定する。印加ローラ１０１と対向ローラ１０２間に印加する電圧は、おおむね放電が開始する±０．５ＫＶ以上で、異常放電が起こらない±６ＫＶ以下の範囲である。

図１の状態で、電圧が印加されると、例えば図２に示すように、電圧が印加された印加ローラ１０１からは、マイナス電荷が放電され、用紙１００の図において上面側にマイナス電荷が帯電する。それに対して、対向ローラ１０２からも放電が起こり、用紙１００の図において下面側にプラスの帯電電荷が発生する。

初期の用紙１００が重力等により変形している場合や、印加ローラ１０１と対向ローラ１０２の大きさが異なる場合には、用紙１００の上面と下面との電荷に差が生じ、図２の例では用紙１００全体でマイナスに帯電する。すると、用紙１００上に力が発生し、用紙１００は下向き（上側が凸状）に変形する。

発生する電荷量は、印加した電圧の大きさ、印加ローラ１０１及び対向ローラ１０２と用紙１００との距離によって決定されるため、基本的に、発生する電荷量は前記各関係によって決まるが、変形量は用紙１００の剛性によって決まる。従って、この状態のときの用紙１００の変形量を測定すれば、用紙１００の剛性を検知することができる。

図３は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。

図３において、画像形成装置Ｇは、トナー像を担持する像担持体である感光体３上に、帯電ローラ２によってマイナスの電荷が付与されて帯電している。スキャナやパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣという。）等から送信された書き込み画像信号に応じたレーザ光を例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）１０から出射し、ポリゴンミラー１１、集光レンズ１２、ｆθレンズ１３、反射ミラー１４等の光学系を備えた露光装置１により通じて感光体３上に照射する。これにより、そのレーザ光の照射の有無、及び照射量に応じた電位分布が像担持体である感光体３に書き込まれる。

ポリゴンミラー１１は、モータによって高速で定速回転駆動することにより、感光体３上での主走査を行うことができる。書き込みの静電潜像は、データ処理後の書き込み信号に応じ、レーザ光をオン・オフ制御することにより作成される。

書き込まれた静電潜像には、現像器４内の現像ローラ４０により、書き込み信号に応じた画像が顕像化される。現像器４には、ホッパ４２から現像剤が補給される。一方、感光体３の下方には、ローラ５１，５２によって張架された転写ベルト５０が配置されている。転写ベルト５０は矢印方向に回転する。一方、給紙部８１内の転写材である用紙（転写紙）１００は、給紙ローラ８０によってピックアップされ、搬送ローラ８２，８３によって感光体３の方向に給紙される。給紙された用紙１００は、停止したレジストローラ８４のニップに当たった状態で搬送が停止され、感光体３上での前記レーザ光による画像の書き込みに合わせ、送るタイミングを計って送られる。

転写ベルト５０の裏側には、ロ−ラ５３が接触しており、接続された電源５にてバイアスが印加され感光体３上のプラスに帯電したトナーは、転写ベルト５０上に給紙された用紙１００に転写される。トナーが転写され、転写部を出た用紙１００は、１００℃以上に熱せられた定着装置６の定着ローラ６４と加圧ローラ６１との間に送られ、用紙１００上にトナーが定着される。

定着ローラ６４は加熱ランプ６５を内部に備えている。対向する加圧ローラ６１は加圧力を変更して定着圧を変える定着圧可変装置６７によって加圧された状態で定着ローラ６４に接し、両者間にニップを形成している。

画像が定着された用紙１００は、裏面に画像を形成しない場合には、そのまま排紙され、裏面に画像を形成する場合、すなわち、両面画像形成の場合には、再給紙ローラ６０から反転搬送路７１を通って用紙反転部に給紙され、スイッチバックローラ７２によってスイッチバックした状態、言い換えれば入った方向と逆方向に搬送される。そして、用紙反転部の下側からレジストローラ８４位置まで送り込まれ、用紙１００の裏面を感光体３側に向けた状態で、次の画像の書き込みを待つ。その後、前述のように感光体３に書き込まれた画像の画像位置とのタイミングを計って送り出され、裏面に画像が転写される。転写後は、前述のようにして定着され、排紙される。

用紙１００に転写されずに感光体３上に残った残留トナーは、クリーナ９によって感光体３表面から除去される。残留トナーは、例えば、感光体３の表面に接触して配置されたブレード９０によって掻き落とされる。掻き落とされた残留トナーは、トナー貯留部９１に貯留され、適宜、現像器４に戻されて再使用される。

また、本実施形態に係る画像形成装置Ｇはコントローラ６６と演算装置７０を備えている。コントローラ６６は定着圧可変制御部６７ａと転写電流供給制御部５ａを含み、画像形成装置Ｇ全体及び前記以外の各部の制御を司る。定着圧可変制御部６７ａは、前記定着圧可変装置６７を制御して定着圧を変える。転写電流供給制御部５ａは、ローラ５３に接続された電源５からローラ５３に供給される電流値を制御する。

演算装置７０は、位置センサ１０３と電流計１０５に接続され、検出されたシート位置７１と電流値７２からシート剛性７３を算出する。算出されたシート剛性は、コントローラ６６に入力され、算出されたシート剛性に応じて加圧ローラ６１の定着圧を定着圧可変制御部６７ａが設定し、定着圧可変装置６７を制御して、設定された定着圧に変更する。

このように大略構成された画像形成装置Gでは、用紙１００は給紙ローラ８０によってピックアップされ、給紙部８１から給紙された後、搬送ローラ８２に至る前に一対の印加ローラ１０１と対向ローラ１０２のニップ間に、用紙１００が挟まれ、電源１０４により、電圧が印加される。そのときの用紙１００の変形を図２に示した手法で位置センサ１０３により検知する。また、流れた電流を電流計１０５により検知する。検知された用紙１００の位置と、電流計で検出された電流値は、演算装置７０内で用紙１００の剛性を演算される際に使用される。

本実施形態では、用紙１００の剛性は、コントローラ６６における定着圧可変の値の決定に使用される。

定着圧を可変に制御するのは、用紙１００の剛性との関係で必要な定着圧が異なるからである。定着の役割は、熱と共に圧を加えてトナーを溶融し、用紙１００に付着させ、あるいは用紙１００に浸み込ませて転写された画像が用紙１００から剥がれないように、あるいは経年劣化が少なくなることを意図したものである。

用紙１００は、同じ厚みであっても、原料や製造方法によって剛性が異なるものがある。用紙１００の厚みが同じであれば定着ローラ６４と加圧ローラ６１の間の定着圧（ニップ圧）も同じでよいと通常考えるが、用紙１００の剛性が異なれば定着圧をその剛性に対応して変化させる必要がある。

すなわち、同じ厚みであっても、用紙１００の剛性が高めであるということは、微視的に見れば用紙内部の空隙が少なく、用紙１００の内部が詰まった状態である。他方、用紙１００の剛性が低めであるということは、微視的に見れば用紙内部の空隙が多く、用紙１００が言わばスカスカの状態である。そのため、剛性が高めの用紙１００では、高い定着圧が必要であり、剛性が低めの用紙では、低い定着圧が適正ということになる。そのため、用紙１００の剛性に応じて定着圧を制御すれば用紙種に応じて適正な定着性能を得ることができる。

演算装置７０は、用紙１００の剛性、言い換えればシート剛性を検出し、検出したシート剛性に応じた適正な定着圧を演算するが、その際、実機でシート種の剛性と、その剛性に対して適正な定着圧との関係を計測しておき、結果をテーブル化して演算装置７０の記憶装置に記憶させておく。そして、シートに電圧を印加し、あるいは電流を供給して電荷によりシートが変形したときに、その変形量を前記手法で検出する。その後、検出された変形量に基づいて演算装置７０は適正な定着圧を演算し、コントローラ６６に通知する。コントローラ６６では定着圧可変制御部６７ａから定着圧可変装置６７を制御し、定着圧を前記適正な定着圧に変更する。

定着圧の変更は、例えば加圧ローラ６１を弾性付勢する弾性部材（スプリング等）のばね長を変えることにより容易に行うことができる。ばね長の変更は、弾性部材の加圧ローラ６１に接触する側ではなくその反対側の端部をベースに支持させ、そのベースの位置を弾性力が作用する方向に移動（近接あるいは離間）させればよい。

なお、測定した、シートの剛性のフィードバック先は、定着装置６に限らず、コントローラ６６を通して、画像形成装置Ｇの制御に使用可能である。

なお、コントローラ６６及び演算装置７０はＣＰＵ（Central Processing Unit）あるいはＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、及びメモリを備え、ＣＰＵにダウンロードされたプログラムに基づいて、あるいはＡＳＩＣに設定された機能に基づいて必要な演算を行い、設定された制御を実行する。

以上のように本実施例形態によれば次のような効果を奏する。なお、以下の説明において特許請求の範囲における各構成要素と実施形態における各部との対応をとり、用語が異なる場合には、後者をかっこ書きで示す。

（１） 本実施形態に係る画像形成装置Ｇは、画像形成を行う媒体（用紙１００）に電流を供給する電流供給手段（印加ローラ１０１、対向ローラ１０２、電源１０４）と、前記電流を供給した前記媒体（用紙１００）の変位量を測定する測定手段（位置センサ１０３）と、前記測定手段（位置センサ１０３）の測定結果に基づいて、定着ローラ（定着ローラ６４、加圧ローラ６１）の定着圧を制御する制御手段（定着圧可変装置６７、定着圧可変制御部６７ａ）と、を備えたので、定着装置６で媒体に生じるカールを抑制することが可能となり、その結果、搬送ジャムを起こりにくくすることができる。特に、両面印刷の場合、片面に画像を形成した後、定着圧によってカールした状態で排紙され、あるいは反転経路に導かれ、スイッチバックさせて、再度感光体側に搬送するので、この間の搬送経路で搬送ジャムを生じやすい。しかし、定着圧を制御してカールの発生を抑えれば、搬送ジャムの発生を抑えることができる。

（２） 前記（１）に係る画像形成装置において、媒体供給部（給紙部８１）から媒体（用紙１００）が搬出された直後の搬送路に前記測定手段（位置センサ１０３若しくは用紙位置検出装置１１０）が設けられているので、初期状態の媒体（用紙１００）の特性を検出することができる。

（３） 前記（１）に係る画像形成装置において、画像形成直前（感光体３の直前）の搬送路に前記測定手段（位置センサ１０３若しくは用紙位置検出装置１１０）が設けられているので、画像形成直前の位置における媒体（用紙１００）の特性を検出することができる。また、感光体３側に搬入される直前に測定するので、測定個所の下流側で搬送ジャムが生じるおそれがない。

（４） 前記（１）ないし（３）に係る画像形成装置において、前記電流供給手段が、前記媒体（用紙１００）をニップに挟んで搬送する一対のローラ状の部材（印加ローラ１０１、対向ローラ１０２）と、当該一対のローラ状の部材（印加ローラ１０１、対向ローラ１０２）に電流を供給するための電源装置（電源１０４）と、を含むので、一対のローラ状の部材（印加ローラ１０１、対向ローラ１０２）に電圧を印加し、電圧が印加された際に用紙１００を介した部材（印加ローラ１０１、対向ローラ１０２）間に流れる電流を簡単な構成で検出することができる。

（５） 前記（４）に係る画像形成装置において、前記一対のローラ状の部材（印加ローラ１０１、対向ローラ１０２）の直径が異なるので、より媒体（用紙１００）の剛性の違いによる変形量の差異を得ることができる。

（６） 前記（１）ないし（５）に係る画像形成装置において、前記測定手段（位置センサ１０３）によって測定された変位量に基づいて前記媒体（用紙１００）の剛性を演算する演算手段（演算装置７０）をさらに備えたので、測定手段（位置センサ１０３）から得られた距離に基づいて媒体（用紙１００）の剛性を求めることができる。

（７） 前記（６）に係る画像形成装置において、前記演算手段（演算装置７０）は、演算された前記媒体（用紙１００）の剛性に基づいて前記定着圧を演算し、前記制御手段（コントローラ６６）に通知するので、制御手段（コントローラ６６）は演算手段（演算装置７０）から通知された剛性に基づいて定着圧可変装置６７を制御して定着圧を変更することができる。

（８） 本実施形態に係る画像形成方法では、電流供給手段（印加ローラ１０１、対向ローラ１０２、電源１０４）により画像形成を行う媒体（用紙１００）に電流を供給し、前記電流を供給した前記媒体（用紙１００）の変位量を測定手段（位置センサ１０３）によって測定し、前記測定した結果に基づいて、定着ローラ（定着ローラ６４、加圧ローラ６１）の定着圧を制御するので、定着装置によるカールを抑えることが可能になり、その結果、搬送ジャムを起こりにくくすることができる。

本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

３ 感光体
６１ 加圧ローラ
６４ 定着ローラ
６６ コントローラ（制御手段）
６７ 定着圧可変装置
６７ａ 定着圧可変制御部
７０ 演算装置（演算手段）
８１ 給紙部（媒体供給部）
１００ 用紙（媒体、シート）
１０１ 印加ローラ（電流供給手段）
１０２ 対向ローラ（電流供給手段
１０３ 位置センサ（測定手段）
１０４ 電源（電源装置：電源供給手段）
１１０ 用紙位置検出装置
Ｇ 画像形成装置

特許第３７６４５５６号公報 特開２０１５−１０８６１１号公報

Claims (8)

1. 画像形成を行う媒体に電流を供給する電流供給手段と、
   前記電流を供給した前記媒体の変位量を測定する測定手段と、
   前記測定手段の測定結果に基づいて、定着ローラの定着圧を制御する制御手段と、
   を備えた画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置であって、
   媒体供給部から媒体が搬出された直後の搬送路に前記測定手段が設けられた画像形成装置。
3. 請求項１に記載の画像形成装置であって、
   画像形成直前の搬送路に前記測定手段が設けられた画像形成装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像形成装置であって、
   前記電流供給手段が、前記媒体をニップに挟んで搬送する一対のローラ状の部材と、
   当該一対のローラ状の部材に電流を供給するための電源装置と、
   を含む画像形成装置。
5. 請求項４に記載の画像形成装置であって、
   前記一対のローラ状の部材の直径が異なる画像形成装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の画像形成装置であって、
   前記測定手段によって測定された変位量に基づいて前記媒体の剛性を演算する演算手段をさらに備えた画像形成装置。
7. 請求項６に記載の画像形成装置であって、
   前記演算手段は、演算された前記媒体の剛性に基づいて前記定着圧を演算し、前記制御手段に通知する画像形成装置。
8. 電流供給手段により画像形成を行う媒体に電流を供給し、
   前記電流を供給した前記媒体の変位量を測定手段によって測定し、
   前記測定した結果に基づいて、定着ローラの定着圧を制御する画像形成方法。