JP4539188B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に関し、具体的には、未定着トナー画像の転写部での画像ズレを防止した画像形成装置に関する。

従来、像担持体上に形成された未定着トナー像を記録紙に転写する転写部と、未定着トナー像を加熱溶融して記録紙上に定着する定着部を有する電子写真方式の画像形成装置おいては、転写部と定着部との間の記録紙の搬送態様が必ずしも一定とはならず、像担持体上のトナー像の記録紙への転写が、その態様によって影響を受け画像ズレを引き起こすことが知られている。そのため、このような画像形成装置では搬送路を通過する記録紙に一定の弛みを持たせ、搬送ローラによる記録紙の引っ張り合いや記録紙のコシの強さに起因した急激な動きを防止する制御方法が採用されている。

例えば、像担持体上に形成された未定着トナー像を転写ローラにより記録紙側に転写する転写部を有する画像形成装置では、記録紙の先端が転写部を抜けて定着部に達した時点を検知し、所定時間だけ定着部の定着ローラの用紙搬送速度を転写ローラの用紙搬送速度より遅くすることにより、転写部と定着部との間で一定量の記録紙のループを形成し、転写部と定着ローラの搬送速度のずれ等に起因した未定着トナー像の画像劣化（画像ズレ）を防止する方法が採用されている。

また、転写ガイド板方式の転写部を有する画像形成装置でも、転写部における記録紙の画像ズレを防止するために、記録紙に弛みを持たせ一定量のループを形成するが、転写部において記録紙が機械的な圧力を持って挟持されることがないため、定着部と転写部への給紙のタイミングを調整するレジストローラとの間で一定量のループが形成されるように構成される。

特許文献１には、転写ローラ方式の転写部と定着部の間に一のアクチュエータを有するセンサを配置してループ量を検知し、記録紙の厚みや含水状態が変化した場合でも、簡単な構成によって転写部と定着部との間で常に一定量のループを形成することができ、転写ローラによって記録紙に転写される時に、未定着トナー像の画像ズレが生じることのない画像形成装置が提案されている。
特開平５−１０７９６６（図１）

しかし、特許文献１に提案される画像形成装置は、所定の搬送路における記録紙のループ量が一定量のループに達しているか否かのみの検知を行うものであって、一定のループ量に達していればループ量が大きくなっても許容されてしまう。いいかえれば、所定のループ以下になった場合にローラ速度を切り替えて一定量のループを維持するものであり、検知目的は定着ローラによって未定着トナー像を表面に担持した記録紙が定着ローラと転写ローラによって引っ張られることによる画像ズレを防止することにあった。

一方、転写ガイド板方式の転写部を有する画像形成装置においては、記録紙の後端がレジストローラを抜け出る時に記録紙のコシ等の強さに起因して転写部近傍のガイド部材に衝突することも未定着トナー像の画像ズレを引き起こす原因となっている。この場合の画像ズレはループ量が少ない場合、すなわち記録紙が下流側搬送ローラに引っ張られている場合だけでなく、上流側搬送ローラの押し出し量が多く、ループ量が大きくなり過ぎた場合にも起こることが知られている。

従って、記録紙への画像品質を向上させるためには、一定量以上のループが維持されているか否かだけでなく、搬送路を通過中の記録紙のループ量が大きくなりすぎず、また少なくなりすぎないように、細かなループ量の制御を行わなければ安定した画像品質を維持することができない。

本願発明はかかる事情に基づいてなされたものであり、一のアクチュエータに複数のセンサを設けてアクチュエータの位置（回転角度）を複数準位で検出することにより、記録紙のループ量を検出し、記録紙の種類、サイズ、含水率等に影響されることなく、転写部を含む搬送路上を通過する記録紙の適正なループ量の維持を確実に行うことのできる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、本発明に係る画像形成装置は、下流側搬送ローラ対と上流側搬送ローラ対とに挟持された記録紙を、前記各搬送ローラ対の回転により搬送する用紙搬送手段と、前記下流側搬送ローラ対と前記上流側搬送ローラ対によってほぼ鉛直方向に形成される搬送路上に設けられ、記録紙に転写されるトナー像を保持する像担持体と、前記搬送路上に設けられ、且つ、コロナ放電によって記録紙に電荷を与えることで前記像担持体上に形成されたトナー像を該記録紙に転写する転写部と、前記上流側搬送ローラ対と前記像担持体との間にあって、記録紙を前記転写部に送り込むガイド部材と、前記搬送路における前記記録紙のループ量を複数の準位で検出する検知手段と、前記検知手段の検知結果に応じて、前記搬送路を通過中の記録紙のループ量を設定範囲内に維持するよう、前記用紙搬送手段を構成する少なくともいずれか一の搬送ローラ対の回転速度を制御する制御手段と、を備えることを特徴としている。

搬送路に設けられた検知手段は、搬送路上を通過する記録紙に当接し、記録紙のループ量に応じて所定位置からの回転角を変動するアクチュエータと、複数のセンサとから構成されている。回転角の大きさは複数のセンサによって複数準位の信号に変換される。

請求項３に記載の画像形成装置では、下流側搬送ローラ対は記録紙に未定着トナー像の定着を行う定着ローラとして構成し、上流側ローラ対は記録紙を転写部へ給紙するタイミングを調整するレジストローラとして構成している。上記構成によれば、以下のような作用効果が得られる。

本願発明に係る画像形成装置によれば、搬送路上にある記録紙のループ量を複数準位で検出するので、記録紙のループ量の微細な設定及び制御が可能となり、転写ローラを使用しない、転写力の弱い転写ガイド板方式を採用する転写部を有する画像形成装置であっても、記録紙の後端が搬送ローラ対を抜けるときの衝撃によって未定着トナー画像の画像ズレを生じさせることのない画像形成装置とすることができる。

特に記録紙の種類・サイズや含水率、あるいは記録紙のコシの強さ等が変わっても、記録紙ごとに搬送ローラ対の線速を調整して最適化する必要がなく、如何なる種類の記録紙に対しても転写時の画像ズレを防止することができるという優れた効果を発揮することができる。

また、請求項２に記載の画像形成装置では、一のアクチュエータと複数のセンサによって細かなループ量の設定を可能としているので、反射式変位センサなどの高価な部品を使用する必要がなく、安価かつ簡単な構成で検知手段を形成することができる。

特に請求項３に記載の画像形成装置のように、下流側搬送ローラ対を定着ローラとして構成し、上流側ローラ対をレジストローラとして構成すれば、記録紙のループの形成に特別な構成を付加することなく記録紙の搬送時の衝撃に基づく画像ズレを有効に防止することができる。

以下、本願発明に係る画像形成装置の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本願発明の実施形態である画像形成装置１００の全体構成図であり、図２は画像形成装置１００の転写部と、レジストローラから定着装置までの搬送路の拡大図である。図中、同じ番号を付した部分は同じ部分を表わし、基本的な構成は図１に示す画像形成装置１００と同様である。

この画像形成装置１００は、自動原稿搬送装置１０、画像読取部２０、図示しない画像処理部、画像形成部４０、給紙部５０、定着装置６０、排紙部７０、自動両面コピーのための再搬送路８０を備えて構成されている。画像形成装置１００の本体上部には画像読取部２０と、さらにその上に自動原稿搬送装置１０が搭載されている。

自動原稿搬送装置１０は、原稿台１１、排紙台１９、給紙機構１３を構成する原稿押圧板１２と複数のローラ群１４，１５，１６及び原稿搬送路から構成されている。給紙機構１３のローラ群は、原稿を原稿台１１から引出すピックアップローラ１４、原稿搬送路に送り出すフィードローラ１５及び原稿の重送を防止する分離ローラ１６の３種類のローラ対から構成されている。

原稿台１１は、原稿を複数枚セット可能な給紙皿を有し、この給紙皿には原稿の幅方向に位置決めを行う一対の規制板１８が幅方向に移動可能に設けられている。原稿台１１上に記載面を上向きにして載置された原稿は、原稿押圧板１２により上方に付勢されてピックアップローラ１４に接触し、ピックアップローラ１４の回転により原稿台１１から給紙され、フィードローラ１５及び分離ローラ１６により一枚ずつ分離されて原稿搬送路に送り込まれる。

原稿搬送路の先には画像読取部２０との境にスリットガラス１７が設けられ、原稿台１１の下方には排紙台１９が設けられている。給紙機構１３により原稿搬送路に送り出された原稿はスリットガラス１７上を通過する時に画像読取部２０によってその画像が読み取られ、その後、排紙台１９上に排紙されて載置される。

画像読取部２０は、原稿を照射する光源Ｌとミラー２２からなる走査ユニット２１、反射光をガイドする二枚のルーフミラー２３，２４からなる走行体２５、結像レンズ２６及びＣＣＤイメージセンサ２７（以下、ＣＣＤセンサという）から構成されている。画像読取部２０では、原稿が原稿搬送路中に設けられたスリットガラス１７上を通過する際に、スリットガラス１７の下方に停止した走査ユニット２１の光源Ｌが原稿を照射することにより画像データを読み取り、その反射光が二枚のルーフミラー２３，２４からなる走行体２５および結像レンズ２６を経てＣＣＤセンサ２７上に導かれ結像する。

ＣＣＤセンサ２７では、読み取った光画像を電子画像データに変換してシステム基板上に形成される画像処理部に送る。画像処理部は、この電子画像データにアナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、ディジタル化した画像情報のデータを画像形成部４０へ搬送する。

画像形成部４０は、表面に潜像が形成されるドラム状の感光体１を中央に有しており、感光体１の外周面に沿って動作順に、この感光体１の表面をほぼ一様に帯電する帯電装置４１と、感光体表面上に静電潜像の書き込みを行う露光装置４２と、感光体１の表面に形成された潜像にトナーを転移させてトナー画像を形成する現像装置４３と、感光体１が担持するトナー像を記録紙Ｐに転写する転写装置４４、及び転写後の感光体１の表面を清掃するクリーニング装置４５が配設されている。

画像形成部４０の露光装置４２では、ディジタル化された画像情報データをもとに、半導体レーザを電気的に変調し、コリメータレンズを通して多面体反射鏡４２１（ポリゴンミラー）とレンズ群によって副走査を行う。さらに感光体１を回転させることで主走査が行われ、原稿画像の静電潜像を感光体１上に再現する。

露光に先立ち、感光体１上には、帯電装置４１のコロナ放電により所定の表面電荷が付与されているが、レーザ光の照射により露光部分の電荷が露光量に応じて減じられ，結果として画像情報データに応じた静電潜像がそれぞれの感光体１上に形成される。静電潜像は、現像装置４３から供給された現像剤トナーにより可視化されてトナー画像となる。

画像形成装置１００本体の下部には、給紙部５０が設けられている。記録紙Ｐを収容する給紙カセット５１の底部には持ち上げ手段により上方向に持ち上げられる可動板５２が配置されている。記録紙Ｐの載置された可動板５２は給紙開始信号を受けて上限検知センサで限定される上限位置まで記録紙Ｐを持ち上げる。同時にピックアップローラ５３は落下し、載置された記録紙Ｐの最上位のものがピックアップローラ５３に接触するように構成されている。

ピックアップローラ５３に接触した記録紙Ｐは給紙カセット５１から給紙され、フィードローラ５４、分離ローラ５５によって一枚ずつ分離された後、複数の中間ローラにガイドされてレジストローラ５７まで搬送される。記録紙Ｐはレジストローラ５７により記録紙Ｐの曲がり矯正と給紙タイミングがとられて転写装置４４に搬送され、感光体１の表面上に形成されたトナー画像が転写装置４４において記録紙Ｐ上に一括転写される。

トナー画像の転写された記録紙Ｐは、ほぼ垂直方向に形成された搬送路Ａを通って定着装置６０まで搬送されて定着処理される。定着処理のため加熱された記録紙Ｐは、図示しない冷却ファンにより冷却され、排紙ローラ７１により排紙されて記録紙排紙台７２上に載置される。或いは排紙路切換板７３により再搬送路８０に送り込まれた片面画像処理済みの記録紙Ｐは、再び画像形成部４０において両面画像処理された後、排紙部７０の排紙ローラ７１により記録紙排紙台７２上に排紙される。

以下に、記録紙Ｐがレジストローラ５７によって斜行が矯正され、給紙タイミングが図られて転写装置４４に給紙された後、搬送路Ａを通って定着装置６０まで搬送される状況と本願発明の構成要素を構成する検知装置３０の構成を画像形成部４０の転写装置４４近辺の拡大図である図２を参考にして説明する。

図２に示す画像形成部４０はドラム状の感光体１を有し、その周囲に記録紙Ｐの搬送経路の上流側から記録紙Ｐを所定のタイミングで転写部へ送り込むレジストローラ５７、感光体１の表面と対向して配置されたコロナ転写方式の転写装置４４と、転写後の記録紙Ｐを感光体１の表面から分離する分離装置４４１が配置されている。レジストローラ５７と転写装置４４との間には、記録紙Ｐを転写装置４４へ案内する転写ガイド部材４６，４７が設けられている。

分離装置４４１の下流側には、ガイド壁面３１，３２によって記録紙Ｐの搬送路Ａが形成され、搬送路Ａは定着ガイド部材６３を介して定着装置６０に連通している。定着装置６０は定着ローラ６１（加熱ローラ６１１とそれに接触して従動する加圧ローラ６１２）を有し、定着ローラ６１によって記録紙Ｐを挟持して未定着トナー像を加熱溶融する。それにより転写された未定着トナー像を記録紙Ｐ上に定着させる。

搬送路Ａのほぼ中央には記録紙Ｐの通過とそのループ量を検知する検知装置３０が配置されている。この検知装置３０は、一体として構成されるアーム状のアクチュエータ３３と、その反対側に位置する扇状の遮光板３４を有し、このアクチュエータ３３と遮光板３４は搬送路Ａの図面右側ガイド壁面３２に接して設けられた回転軸３３１を中心に回転するように構成されている。通常、アクチュエータ３３は搬送路Ａを横断し遮断する位置（図中破線で表示した位置）に静止しており、回転が加えられると回転軸３３１に設けられたバネ等の付勢手段（図示しない）により軽い復元力が働くように構成されている。

また、検知装置３０には扇状の遮光板３４の円周部分に沿って二つのフォトインタラプタ３５，３６が配置されており、アクチュエータ３３の回転に伴う遮光板３４の回転によって、フォトインタラプタ３５，３６の光が遮断され、アクチュエータ３３の回転角を３つの準位で検知できるように構成されている。なお、フォトインタラプタの数を増やせばさらに細かな準位でアクチュエータ３３の回転角を検知できる。

今、給紙部５０から搬送された記録紙Ｐは一旦、レジストローラ５７において斜行が矯正され挟持されて停止する。その後、記録紙Ｐは感光体１上に形成されたトナー像との同期がとられてレジストローラ５７の回転により画像形成部４０へ送り出される。記録紙Ｐは転写ガイド部材４６，４７にガイドされながら転写装置４４と感光体１との間隙に搬送させる。

記録紙Ｐが感光体１とコロナ放電器である転写装置４４との間を通過する時、転写装置４４は記録紙Ｐの背面（感光体面の反対側面）から現像剤トナーと逆極性の電荷を記録紙Ｐに与えてトナー像を記録紙Ｐの表面に転移させる。本願発明に係る画像形成装置１００では、トナー像の良好な転写を行うため、記録紙Ｐが転写領域に進入する直前で、記録紙Ｐのコシの強さを利用して記録紙Ｐを感光体１に密着させている。

転写装置４４によってトナー像の転写された記録紙Ｐは、その下流側に位置するＡＣコロナ除電器を用いた分離装置４４１によって感光体１の表面から分離される。このときも記録紙Ｐのコシの強さを利用した分離モーメントが考慮され、転写画像に影響を及ぼすことがないように安定的に分離が行われる。

分離装置４４１を抜け出た記録紙Ｐの先端は、ほぼ垂直に形成された搬送路Ａを上昇し、検知装置３０のアクチュエータ３３を押し上げて時計方向に回転させる。この時、遮光板３４も同方向に回転しフォトインタラプタ３５を導通させることにより記録紙Ｐの通過を検知する。さらに記録紙Ｐの先端は上方に搬送されて定着装置６０に到達し、定着ローラ６１にニップされる。この状態で記録紙Ｐは定着ローラ６１とレジストローラ５７の両ローラに挟持された状態となる。

定着ローラ６１に挟持された記録紙Ｐが定着ローラ６１の回転に引っ張られ、記録紙Ｐに弛みがなくなると転写部における記録紙Ｐと感光体１との密着が影響を受けて画像転写ズレの原因となる。特に記録紙Ｐの後端がレジストローラ５７を通過しきる時に、記録紙Ｐに弛み量がないと、記録紙Ｐがそのコシの強さに起因して転写ガイド部材４６に衝突し、記録紙Ｐを振動させて画像ズレを引き起こす。

そのため、定着ローラ６１の回転線速をほんの僅かながらレジストローラ５７の回転線速より遅く設定して、記録紙Ｐを搬送路Ａに押し込むように搬送する。その結果、記録紙Ｐは搬送路Ａの内部で次第に弛みを生じて記録紙Ｐのループが形成されるようになり、そのループも次第に大きく成長していくようになる。

ループ量が一定以上に大きくなった状態では、記録紙Ｐの画像形成面が搬送路Ａの壁の当たったりして転写画像に影響を与えることがある。あるいはまた、記録紙Ｐの後端がレジストローラ５７のニップを抜け出る時にループした記録紙Ｐのコシの強さによって転写ガイド部材４６又は４７に衝突し、転写部における記録紙Ｐと感光体１の密着度に影響を与えて転写時の画像ズレを引き起こすことがある。

本願発明ではこのような転写時の画像ズレを防止するため、搬送路Ａに検知装置３０を設け、記録紙Ｐに最適なループ量を維持させている。図３は検知装置３０の作動を説明するための説明図である。（ａ）は記録紙Ｐが引っ張られている状態、（ｂ）は最適なループが維持されている状態、（ｃ）はループ量が過大になった状態を示している。以下、図３を用いて検知装置３０の作動を説明する。

図３（ａ）に示す記録紙Ｐのループ量が少ない時、あるいは記録紙Ｐが定着ローラ６１に引っ張られる時は検知装置３０のアクチュエータ３３は通常位置から最も回転角を大きくした状態に変位し、遮光板３４も時計方向に大きく回転してフォトインタラプタ３５，３６から外れた位置に移動する。その結果、フォトインタラプタ３５，３６は共に導通し、その検知結果に応じて定着ローラ６１の回転が緩められ、記録紙Ｐにループが形成されるように制御される。

図３（ｃ）に示す記録紙Ｐのループ量が大きいとき、検知装置３０のアクチュエータ３３は通常位置から僅かに回転した位置に変位し、遮光板３４は深くフォトインタラプタ３５，３６方向に入り込んだ位置に移動する。その結果、フォトインタラプタ３５，３６は共に非導通となり、その検知結果の応じて定着ローラ６１の回転が速められ、記録紙Ｐのループ量が小さくなるように制御される。

図３（ｂ）は最適な記録紙Ｐのループが形成されている状態であり、このときのアクチュエータ３３の回転角によって遮光板３４がフォトインタラプタ３５を導通させ、フォトインタラプタ３６を非導通の状態にしている。この状態でループ量が少なくなればフォトインタラプタ３６も導通となって定着ローラ６１の速度は緩められ、ループ量が多くなればフォトインタラプタ３５も非導通となって定着ローラ６１の速度が速められる。

このような制御によって搬送路Ａを通過する記録紙Ｐには最適なループ量が維持され、その結果、記録紙Ｐの後端がレジストローラ５７を抜け出る時に、紙のコシに起因して記録紙Ｐが転写ガイド部材４６，４７に衝突する衝撃を緩和することができ、転写部における転写ズレを効果的に排除することが可能となる。

なお、本願発明においては、上流側搬送ローラをレジストローラ５７として構成し、下流側搬送ローラを定着ローラ６１として構成した実施例で説明したが、本願発明はこれらに限定するものではなく、転写ガイド方式の転写装置４４を搬送路Ａに有する駆動搬送ローラであればよい。また、記録紙Ｐの搬送路を縦型に形成した画像形成装置１００について説明したが、水平方向に形成された搬送路においても実施が可能であり、本願発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本願発明の実施形態である画像形成装置の全体構成図である。 画像形成装置の転写部と、レジストローラから定着装置までの搬送路の拡大図である。 検知装置の作動を説明するための説明図である。（ａ）は記録紙が引っ張られている状態、（ｂ）は最適なループが維持されている状態、（ｃ）はループ量が過大になった状態を示す。

符号の説明

１ 感光体
１０ 自動原稿搬送装置
２０ 画像読取部
３０ 検知装置（検知手段）
３１，３２ ガイド壁面
３３ アクチュエータ
３４ 遮光板
３５，３６ フォトインタラプタ（センサ）
４４ 転写装置
４６，４７ 転写ガイド部材
５０ 給紙部
５７ レジストローラ（上流側搬送ローラ対）
６０ 定着装置
６１ 定着ローラ（下流側搬送ローラ対）
６３ 定着ガイド部材
７０ 排紙部
１００ 画像形成装置
４４１ 分離装置
Ａ 搬送路
Ｐ 記録紙

Claims (4)

1. 下流側搬送ローラ対と上流側搬送ローラ対とに挟持された記録紙を、前記各搬送ローラ対の回転により搬送する用紙搬送手段と、
   前記下流側搬送ローラ対と前記上流側搬送ローラ対によってほぼ鉛直方向に形成される搬送路上に設けられ、記録紙に転写されるトナー像を保持する像担持体と、
   前記搬送路上に設けられ、且つ、コロナ放電によって記録紙に電荷を与えることで前記像担持体上に形成されたトナー像を該記録紙に転写する転写部と、
   前記上流側搬送ローラ対と前記像担持体との間にあって、記録紙を前記転写部に送り込むガイド部材と、
   前記搬送路における前記記録紙のループ量を複数の準位で検出する検知手段と、
   前記検知手段の検知結果に応じて、前記搬送路を通過中の記録紙のループ量を設定範囲内に維持するよう、前記用紙搬送手段を構成する少なくともいずれか一の搬送ローラ対の回転速度を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記検知手段は、前記搬送路上を通過する前記記録紙に当接し、前記記録紙のループ量に応じて所定位置からの回転角を変動するアクチュエータと、
   前記アクチュエータの回転角を、複数準位の信号に返還する複数のセンサと、からなることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記下流側搬送ローラ対は前記記録紙にトナー像の定着を行う定着ローラであり、前記上流側ローラ対は前記記録紙を前記転写部へ給紙するタイミングを調整するレジストローラであ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. 前記アクチュエータは、前記搬送路上を記録紙が通過しない場合には該搬送路を横断して遮断する位置に静止しており、前記搬送路上を記録紙が通過する場合には該記録紙に当接することを特徴とする請求項２又は請求項３項に記載の画像形成装置。

Images