JP4562554B2

JP4562554B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4562554B2
Application number: JP2005065576A
Authority: JP
Inventors: 計政安井; 雅哉荒川
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2005-03-09
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2025-03-09
Also published as: US20060204264A1; JP2006251178A; US7315705B2

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、デジタル複写機やプリンタなどの画像形成装置に関する。

図４は、従来の画像形成装置の定着装置および自動両面装置（ＡＤＵ）の部分を示す断面図である。トナー画像形成部に配置された感光体ドラムからトナー画像の転写を受けた印刷用紙ＰＰが、定着装置１３０の加熱ローラ1３３および加圧ローラ１３４による定着処理を受け、定着排紙ローラ１３５に引き渡される。定着排紙ローラ１３５は、受け取った印刷用紙ＰＰを反転ゲート１３６に送り込む。

ここで、トナー画像が片面にのみ転写された印刷用紙ＰＰを、表裏反転させて機外に排出する表裏反転処理を行う場合、反転ゲート１３６は、定着排紙ローラ１３５から受け取った印刷用紙ＰＰを再給紙ルート１３２ａの側に送り込む。この場合、印刷用紙ＰＰは、定着排紙ローラ１３５から再給紙ルート１３２ａへ向けて急角度に曲がる（図４では直角に曲がる）搬送路内で搬送される。再給紙ルート１３２ａに導かれた印刷用紙ＰＰは、反転搬送ローラ１３７ａおよび１３７ｂによってスイッチバック搬送され、印刷済み用紙排出口１３１に向けて送り出される。

一方、両面印刷を行う場合において、当該印刷用紙ＰＰがまだ片面にしか画像形成されていない場合、反転ゲート１３６は、上記と同様に定着排紙ローラ１３５から受け取った印刷用紙ＰＰを再給紙ルート１３２ａの側に送り込む。再給紙ルート１３２ａに導かれた印刷用紙ＰＰは、反転搬送ローラ１３７ａおよび１３７ｂによってスイッチバック搬送され、自動両面装置１７０に向けて送り出される。自動両面装置１７０は、スイッチバック搬送されてきた印刷用紙ＰＰを、再給紙のために反転搬送ローラ１３７ｃおよび１３７ｄ等によりトナー画像形成部に向けて搬送する。

また、反転ゲート１３６は、受け取った印刷用紙ＰＰに対する片面印刷あるいは両面印刷が指示通りに完了しており、当該印刷用紙ＰＰを表裏反転させることなく機外に排出する場合には、定着排紙ローラ１３５から搬送されてくる印刷用紙ＰＰをそのまま印刷済み用紙排出口１３１に導く。

上述のように定着排紙ローラ１３５により搬送されてくる印刷用紙を再給紙ルート１３２ａへと送り込む場合を分かり易くするために模式的に表示すれば、図５のように表現することができる。従来においては、反転搬送ローラ１３７（１３７ａ，１３７ｂ，・・・）が回転する速度Ｖ３は、加熱ローラ１３３および加圧ローラ１３４が回転する速度Ｖ１と同じに設定されており、定着排紙ローラ１３５が回転する速度Ｖ２のみがＶ１，Ｖ３よりも速く設定されている。速度Ｖ２が速く設定される理由は、印刷用紙が定着装置に配置されている剥離爪に擦れて画像汚れを発生させることの無いようにするためである（例えば、特許文献１および２参照。）。
特開平６−１５６８５２号公報（第３―６頁、第１図）特開平７−２６７４５４号公報（第４―７頁、第１図）

しかし、上述の従来の画像形成装置の場合、反転ゲート１３６に向けて搬送された印刷用紙の先端部分は反転ゲート１３６に当たり、初期的な“ふくらみ”（図５参照）を発生させる。この“ふくらみ”は、印刷用紙が反転ゲート１３６を通過し、搬送が進行するのに従って印刷用紙の後方に移動し、ついには印刷用紙の後端部分に“たわみ”あるいは“カール”として残ってしまう。この“カール”は、印刷用紙が反転されトナー画像形成部に再給紙される際には、印刷用紙の先端部分の“カール”となって再給紙される。このような場合に、印刷用紙のサイズが大きく、厚さが薄いと“カール”が大きくなり易い。

そこで、Ｖ１，Ｖ３を４２０ｍｍ／ｓｅｃに、Ｖ２を４４８ｍｍ／ｓｅｃまたは４２９ｍｍ／ｓｅｃに設定し、反転搬送ローラの速度Ｖ３／定着排紙ローラの速度Ｖ２を±４％変化させ、ＬＤサイズの印刷用紙に対するカール量を測定する実験をした。実験の結果、下記の表−１のようなデータを得ることができた。この場合、Ｖ２ＨはＶ２が４４８ｍｍ／ｓｅｃである場合を、また、Ｖ２ＬはＶ２が４２９ｍｍ／ｓｅｃである場合を示している。

表 − １
Ｖ３／Ｖ２（％）Ｖ２Ｈ（ｍｍ）Ｖ２Ｌ（ｍｍ）
−３．９ − −
−３．７ − １６
−３．０ − １３
−２．２３８１１
−１．５２２９
−０．７１８１１
＋０．１１０１０
＋１．０８１０
＋１．７５１０
＋４．０５９

上記の表−１をグラフで表示すると、図６のようになる。この表−１および図６のグラフから分かることは、定着排紙ローラの速度Ｖ２の値が小さい方がカール量は少ない（Ｖ３／Ｖ２（％）がプラス側になれば、カール量は少ない）ことである。すなわち、定着排紙ローラの速度Ｖ２を低下させれば、カール量が少なくなり、印刷処理された印刷用紙の形状も良好になるということである。しかし、定着排紙ローラの速度Ｖ２を低下させると、印刷用紙が定着装置に配置されている剥離爪に擦れて画像汚れを発生させるという問題がある。その他のカール量低減の手段としては、専用のデーカユニットを備え、あるいは、ヒートパイプを配置するなど特別な器材を利用して対応している。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、定着装置において印刷用紙が定着装置に配置されている剥離爪に擦れて画像汚れを発生させないように、定着排紙ローラの速度を加熱ローラの速度よりも適切に速い速度に保ちつつ、再給紙後の印刷用紙のカール量を低く抑えることが特別な器材を追加すること無しに実現できる画像形成装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために本発明に係る画像形成装置は、ＬＤサイズのシートに転写されたトナー画像を該シートに対して定着させる加熱ローラと剥離爪とを備える定着装置と、前記トナー画像が定着されたシートに前記剥離爪による画像汚れを発生させないよう前記加熱ローラよりも速く回転し、前記トナー画像が定着されたシートを次工程の方向に搬送する定着排紙ローラと、前記定着排紙ローラから搬送されてきたシートを、前記次工程の方向から折れ曲がった方向へと搬送して、スイッチバック搬送すべく反転搬送路に搬入させる反転搬送ローラと、前記加熱ローラ、前記定着排紙ローラおよび前記反転搬送ローラを、それぞれのシート搬送速度である第１の速度Ｖ１、第２の速度Ｖ２および第３の速度Ｖ３の関係がＶ１＜Ｖ３＜Ｖ２かつＶ３がＶ１よりも０．９％以上大きくなるように駆動制御する駆動制御部とを備えてなる。

このような構成によれば、定着排紙ローラから反転搬送路に送り込まれることによって、搬送方向の異なる反転搬送路の方向に向きを変えられても、反転ゲートにおいて発生した“ふくらみ”は、加熱ローラよりも速く回転する反転搬送ローラによって解消され、“ふくらみ”に起因して最終的に残る“カール量”は大きく低減される。

また、上述のような構成の画像形成装置において、前記駆動制御部は、第２の速度Ｖ２を第１の速度よりも数％だけ大きくし、第３の速度Ｖ３を第１の速度Ｖ１よりも０．９〜３．６％だけ大きくするように設定されているのが好ましい。

また、上述のような構成の画像形成装置において、前記駆動制御部は、第２の速度Ｖ２を第１の速度よりも数％だけ大きくし、第３の速度Ｖ３を第１の速度Ｖ１よりも０．９〜１．７％だけ大きくするように設定されているのがさらに好ましい。

また、上述のような構成の画像形成装置において、前記駆動制御部は、第１の速度Ｖ１を４２０ｍｍ／ｓｅｃに、第２の速度Ｖ２を４４８ｍｍ／ｓｅｃに、第３の速度Ｖ３を４２５ｍｍ／ｓｅｃにするように設定されているのが好ましい。

以上に詳述したように本発明の画像形成装置によれば、定着排紙ローラから反転ゲートに送り込まれた印刷用紙が反転ゲートによって、搬送方向の異なる再給紙ルートの方向に向きを変えられても、反転ゲートにおいて発生しようとする“ふくらみ”は、加熱ローラよりも速く回転する反転搬送ローラによって解消され、“ふくらみ”に起因して最終的に残ろうとする“カール量”を大きく低減することができる。すなわち、定着装置において印刷用紙が定着装置に配置されている剥離爪に擦れて画像汚れを発生させないように、定着排紙ローラの速度を加熱ローラの速度よりも適切に速い速度に保ちつつ、再給紙後の印刷用紙のカール量を低く抑えることが特別な器材を追加すること無しに実現できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、この発明の画像形成装置の実施の形態を示す断面図、図２は、図１の画像形成装置の定着部および自動両面装置の部分を拡大表示した断面図、図３は、図１および図２で示される画像形成装置において加熱ローラと反転搬送ローラとの間の速度比率を変化させたときのカール量を示すグラフである。

図１の画像形成装置１００は、感光体ドラム１０を含むトナー画像形成部と、感光体ドラム１０に形成されたトナー画像を印刷用紙の上に転写させる転写ベルト２０と、トナー画像が転写され、転写ベルト２０によって運ばれてくる印刷用紙のトナー画像を印刷用紙に定着させる定着装置３０と、ＣＰＵ（駆動制御部に相当）１０５およびＭＥＭＯＲＹ１０６を有する。

画像形成装置１００は、さらに、各サイズの印刷用紙を保持する複数の給紙カセットから印刷用紙を引き出し、一枚ずつ順次に用紙搬送路５０に送り出す給紙機構と、給紙機構から送り出された印刷用紙について用紙搬送路５０を経由してアライニング位置に給紙スピードで搬送し、アライニング制御の後、さらに、感光体ドラム１０と転写ベルト２０との間の転写ニップに向けてプロセススピードで印刷用紙を送り込む用紙搬送機構と、片面印刷済みの印刷用紙を表裏反転させ、中間搬送ローラ１２と協働して、アライニング位置に向けて再給紙する自動両面装置７０（例えば、スタックレスのＡＤＵ７０）を有する。

上述の給紙機構は、給紙カセット６１，６２，６３，６４と、ピックアップローラ４１ｃ，４２ｃ，４３ｃ，４４ｃと、給紙ローラ４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａと、分離ローラ４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ，４４ｂとから構成され、用紙搬送機構は、第１，第２，第３，第４の搬送ローラ５１，５２，５３，５４と、中間搬送ローラ１２と、レジストローラ１１とから構成されている。この場合、中間搬送ローラ１２は、パルスモータを駆動源にしており、ＣＰＵ１０５は中間搬送ローラ１２について、給紙スピード、プロセススピード、ＡＤＵスピード（再給紙スピード）の３つの速度で作動できるように制御、すなわち、３速制御をするように構成されている。

なお本実施の形態において、ＣＰＵ１０５は、画像形成装置における各種処理（シート搬送を行う各搬送ローラの駆動制御など）を行う役割を有しており、またＭＥＭＯＲＹ１０６に格納されているプログラムを実行することにより種々の機能を実現する役割も有している。ＭＥＭＯＲＹ１０６は、例えばＲＯＭやＲＡＭ等から構成されており、画像形成装置において利用される種々の情報やプログラムを格納する役割を有している。

上述の定着装置３０は、トナー画像が転写された印刷用紙ＰＰを転写ベルト２０から受け取り、加熱ローラ３３と加圧ローラ３４とでトナー画像を印刷用紙ＰＰに定着させる。定着処理の完了した印刷用紙ＰＰは、定着排紙ローラ３５に引き渡され、反転ゲート３６に向けて搬送される。反転ゲート３６は、定着排紙ローラ３５から受け取った印刷用紙ＰＰに対する片面印刷あるいは両面印刷が指示通りに完了している場合、あるいは、片面印刷後に裏面へ印刷は行なわないが表裏を反転させる表裏反転処理が完了している場合には、制御部から再給紙指示が出されないので、受け取った印刷用紙ＰＰを送られてきた方向と同じ方向の印刷済み用紙排出口３１に向けて真っ直ぐ送り出す。

上述の場合と違って、両面印刷または表裏反転処理の指示が出ているが、まだ片面の印刷しか完了しておらず、指示された処理が完了していない場合には、制御部から再給紙指示が出ているので、反転ゲート３６は、定着排紙ローラ３５から受け取った印刷用紙ＰＰを送られてきた方向とは異なる（図１および図２ではほぼ直角に曲がる）再給紙ルート３２ａの側に送り込む。自動両面装置７０は、再給紙ルート３２ａに送り込まれた印刷用紙ＰＰを再給紙ルート３２ａ，３２ｂ，３２ｃなどを通じてレジストローラ１１およびトナー画像形成部に向けて再給紙する。この場合、再給紙ルート３２ａに送り込まれた印刷用紙ＰＰは、再給紙ルートに沿って配置された反転搬送ローラ３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄなどによって搬送される。ここでは、反転搬送ローラ３７ａおよび３７ｂが請求項における反転搬送ローラに相当する。

ここで、加熱ローラ３３はシートに転写されたトナー画像を該シートに対して定着させる役割を有し、定着排紙ローラ３５はトナー画像が定着されたシートを次工程に搬送する役割を有し、反転搬送ローラ３７は定着排紙ローラ３５から搬送されてきたシートをスイッチバック搬送すべく（少なくとも）反転搬送路に搬入させる役割を有している。

再給紙のとき、従来の画像形成装置においては、印刷用紙ＰＰの先端部分が反転ゲート３６に当たり、初期的な“ふくらみ”を発生させ、その“ふくらみ”が反転搬送ローラによる印刷用紙の搬送の進行とともに印刷用紙の後方に移動し、印刷用紙の後端部分の“ふくらみ”となる。この後端部分の“ふくらみ”は、印刷用紙ＰＰが反転されて再給紙されるときに印刷用紙の先端部分の“ふくらみ”となってトナー画像形成部に向かって搬送される。この場合、両面印刷または表裏反転処理が完了して印刷用紙ＰＰが印刷済み用紙排出口３１から排紙されたとき、上述の“ふくらみ”は、いわゆる“カール”として大分大きく（特に、ＬＤサイズの印刷用紙）残っていたが、図１および図２で示される画像形成装置１００においては、この“カール”を相当に小さいものとすることに成功した。

画像形成装置１００において、“カール”減少のために以下に述べる実験を行なった。すなわち、定着装置３０に備えられた剥離爪に対する対策のために、定着排紙ローラ３５の回転速度は、加熱ローラ３３および加圧ローラ３４の回転速度よりも従来通りに数％速く設定した。他方、反転搬送ローラ３７の回転速度は、加熱ローラ３３の回転速度に対して±４％の範囲で変化させた。具体的には、加熱ローラ３３および加圧ローラ３４の回転速度を４２０ｍｍ／ｓｅｃに、定着排紙ローラ３５の回転速度を４４８ｍｍ／ｓｅｃにそれぞれ設定し、反転搬送ローラの回転速度を変化させ、“カール量”のＭＡＸ値（ｍｍ）を測定した。その結果が下記の表−２に示されている。なお、ここでは、用紙サイズＬＤ，Ａ４−Ｒ，Ａ４の印刷用紙について実験している。

表 − ２
Ｖ３／Ｖ１（％）ＬＤのＭＡＸ値Ａ４−ＲのＭＡＸ値Ａ４のＭＡＸ値
−３．９
−３．７ − １６１５
−３．０ − １３１６
−２．２３８１１１２
−１．５２２９１２
−０．７１４１１１２
＋０．１１１１０１０
＋０．５４ − −
＋０．９３ − −
＋１．７５１０１０
＋２．５５ − −
＋３．３４ − −
＋４．０ − ９８

上記の表−２に示された結果をグラフに表示したのが図３である。これらの表−２および図３のグラフから分かることは、Ｖ３／Ｖ１（％）が＋０．５％〜＋３．３％の範囲では“カール量”が低く抑えられることが分かる。特にＬＤサイズの印刷用紙について、Ｖ３／Ｖ１（％）が＋０．９％の時に“カール量”が非常に小さくなっていることが分かる。さらに、別途に、加熱ローラ３３および加圧ローラ３４の回転速度を４２０ｍｍ／ｓｅｃに、定着排紙ローラ３５の回転速度を４４８ｍｍ／ｓｅｃに、反転搬送ローラ３７の回転速度を４２５ｍｍ／ｓｅｃに設定して両面印刷を行なった場合に、“カール量”について極めて良好の結果（カール量３ｍｍ）を得た。

また、本実施の形態では、駆動制御部（ＣＰＵ１０５）は、加熱ローラ３３におけるシート搬送速度を４２０ｍｍ／ｓｅｃである場合に、反転搬送ローラ３７によるシート搬送速度が４２０ｍｍ／ｓｅｃよりも１〜１５ｍｍ／ｓｅｃ程度速くなる（すなわち、反転搬送ローラにおける搬送速度Ｖ３が、シート搬送速度Ｖ１よりもＶ１の０．１〜４．０％分だけ大きい速度になる）ように駆動制御する構成となっている。また、さらにシートのカールの発生を抑制するためには、第３の速度Ｖ３を第１の速度Ｖ１よりもＶ１の０．２〜３．６％分だけ大きい速度となるように駆動制御することが好ましい。もちろん、これよりも更にカールの発生を抑制するために、駆動制御部によって、第２の速度Ｖ２を第１の速度よりも数％だけ大きくし、第３の速度Ｖ３を第１の速度Ｖ１よりもＶ１の０．５〜１．７％分だけ大きくするように設定してもよい（図３参照）。

以上のように、本実施の形態による画像形成装置では、駆動制御部（ＣＰＵ１０５）が、加熱ローラ、定着排紙ローラおよび反転搬送ローラを、それぞれのシート搬送速度である第１の速度Ｖ１、第２の速度Ｖ２および第３の速度Ｖ３の関係がＶ１＜Ｖ３＜Ｖ２となるように駆動制御を行っている。

この発明の画像形成装置の実施の形態を示す断面図である。図１の画像形成装置の定着部および自動両面装置の部分を拡大表示した断面図である。図１および図２で示される画像形成装置において加熱ローラと反転搬送ローラと間の速度比率を±４％の範囲で変化させたときの再給紙を伴う印刷後における印刷用紙のカール量を示すグラフである。従来の画像形成装置の定着部および自動両面装置の部分を示す断面図である。図４についての説明をより理解しやすいように模式的に表示した図である。ＬＤサイズの印刷用紙に対する両面印刷を行ない、反転搬送ローラの速度Ｖ３／定着排紙ローラの速度Ｖ２を±４％の範囲で変化させ、印刷後の印刷用紙のカール量を測定した結果を示すグラフである。

符号の説明

１０感光体ドラム、１１レジストローラ、１２中間搬送ローラ、２０転写ベルト、３０定着装置，３１印刷済み用紙排出口、３２ａ，３２ｂ，３２ｃ再給紙ルート、３３加熱ローラ、３４加圧ローラ、３５定着排紙ローラ、３６反転ゲート、３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ反転搬送ローラ、４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａ給紙ローラ、４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ，４４ｂ分離ローラ、４１ｃ，４２ｃ，４３ｃ，４４ｃピックアップローラ、５０用紙搬送路、５１第１の搬送ローラ、５２第２の搬送ローラ、５３第３の搬送ローラ、５４第４の搬送ローラ、６１，６２，６３，６４給紙カセット、７０自動両面装置（ＡＤＵ）、１００画像形成装置。

Claims

ＬＤサイズのシートに転写されたトナー画像を該シートに対して定着させる加熱ローラと剥離爪とを備える定着装置と、
前記トナー画像が定着されたシートに前記剥離爪による画像汚れを発生させないよう前記加熱ローラよりも速く回転し、前記トナー画像が定着されたシートを次工程の方向に搬送する定着排紙ローラと、
前記定着排紙ローラから、前記次工程の方向に対して折れ曲がった方向へと搬送する搬送経路を経由して搬送されてきたシートをスイッチバック搬送すべく反転搬送路に搬入させる反転搬送ローラと、
前記加熱ローラ、前記定着排紙ローラおよび前記反転搬送ローラを、それぞれのシート搬送速度である第１の速度Ｖ１、第２の速度Ｖ２および第３の速度Ｖ３の関係がＶ１＜Ｖ３＜Ｖ２かつＶ３がＶ１よりも０．９％以上大きくなるように駆動制御する駆動制御部と
を備えてなる画像形成装置。
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記駆動制御部は、第２の速度Ｖ２を第１の速度よりも数％だけ大きくし、第３の速度Ｖ３を第１の速度Ｖ１よりも０．９〜３．６％だけ大きくするように設定されている画像形成装置。
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記駆動制御部は、第２の速度Ｖ２を第１の速度よりも数％だけ大きくし、第３の速度Ｖ３を第１の速度Ｖ１よりも０．９〜１．７％だけ大きくするように設定されている画像形成装置。
請求項３に記載の画像形成装置において、
前記駆動制御部は、第１の速度Ｖ１を４２０ｍｍ／ｓｅｃに、第２の速度Ｖ２を４４８ｍｍ／ｓｅｃに、第３の速度Ｖ３を４２５ｍｍ／ｓｅｃにするように設定されている画像形成装置。