JP5117319B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置に係り、特に、転写部と定着部間におけるシート材のループを適量に維持してシート材の適切な搬送を可能にした電子写真方式の画像形成装置に関する。

この種の画像形成装置においては、トナー像が形成された転写部から当該トナー像をシート材に転写した後、搬送ガイド部を経てそのシート材を定着部のニップ部に導く構成を有しているが、シート材の先端が定着部のニップ部に突入したときでも、同じシート材の後端部が未だ転写部を通過していない状態となっている場合が多い。

他方、定着部を形成する加圧ローラの熱膨張、固体差又は経年変化等に起因して、定着部におけるシート材搬送速度と転写部におけるシート材搬送速度との間に差が生じる場合がある。

このような状況では、定着部におけるシート材搬送速度が転写部のそれを上回ると、未定着トナー像を担持しているシート材が定着部と転写部間で定着部側に引っ張られる現象が生じ、転写ずれを招くおそれがある。

このような転写ずれ現象の発生を防ぐために、転写部と定着部との間を搬送されるシート材に、ループ（たるみ）を形成した状態で搬送することが行われていが、シート材に過度のループを発生させると「しわ」を生じ易いから、転写部と定着部間におけるシート材のループ量を適切に維持してシート材を搬送することが望まれる。

こうした要請に応えるため、例えば特開平７−２３４６０４号公報（特許文献１）の画像形成装置が提案されている。

この特許文献１は、定着ユニットと転写ユニットを有する画像形成装置において、各ユニットに独立した駆動系を設け、定着ユニット入口手前で用紙の形成するループ量の上限及び下限を検出して、ループ量の上限を検出したとき定着部側の駆動部の速度を速くし、ループ量の下限を検出したとき定着部側の駆動部の速度を遅くするように構成し、定着手段のニップ量の変化に伴う転写手段の搬送速度変化を一定に保ち、ピッチ不良の発生を軽減するものである。

また、本出願人は、特願２００７−２１０３７４号（特許文献２）の画像形成装置をもって更に改善した構成を提案した。

すなわち、特許文献２は、搬送ガイド部材を通過するシート材に向けて、光学基準面に対して所定の角度をもって発光素子から光ビームを照射し、そのシート材で反射してきた発光素子の反射光ビームを受光素子の受光面で受光し、受光した反射光ビームの受光面における到着点に基づき、ループ量算出部にてシート材のループ量を三角測量方式で演算し、ループ量算出部の演算結果に基づきシート材のループ量を検知する構成を有し、転写手段と定着手段の駆動系に多段階かつ高精度のループ量を反映制御させることで、搬送ガイド部材を通過中のシート材のループを適量に維持可能にしたものである。
特開平７−２３４６０４号公報 特願２００７−２１０３７４号

しかしながら、上述した特許文献１の画像形成装置では、検出したループ量の上限および下限に基づいてシート材の搬送速度制御を行っているから、上限および下限間の中間段階を含む多段階でのループ量をきめ細かく検出することが困難で、転写ずれやしわのない画像を形成する観点からは十分ではなかった。

また、上述した特許文献２の画像形成装置では、シート材に向けて発光素子から光ビームを照射し、シート材で反射してきた反射光ビームに基づきループ量を演算し、この演算結果によってシート材のループ量を制御するが、ＯＨＰ（OverHead Projecter Panel）用の透光性シート材については、照射光がシート材を透過して反射光が弱くなり易く、正しくループ量を制御することが困難であることが分かり、改善する余地がある。

例えば、特許文献２の画像形成装置において、紙のシート材とＯＨＰ用のシート材からの反射光をセンサとしての受光素子で測定すると、図３に示すように、いずれもループ量（測定距離）が大きくなるとセンサ出力が低下するとともに、実線で示す紙のシート材よりも鎖線で示すＯＨＰ用のシート材からの反射光が弱いことが分かる。

そこで、本発明は、画像形成装置の機能、非透光性シート材と透光性シート材について鋭意観察検討を加えた結果、一般に、ＯＨＰ用の透光性シート材が厚手で紙のこしが強くてループ制御が必要ない点に着目する一方、シート材の背面側に反射部を配置すれば、非透光性シート材のループ量の把握が可能であり、同一の発光素子および受光素子を用いて透光性シート材のジャムの検出が可能である点を見いだし、本発明を完成させた。

本発明はそのような課題を解決するためになされたもので、シート材のループ量の検出が可能であるとともに、透光性の良好なシート材に対してジャム検出を可能にした構成の簡単な画像形成装置の提供を目的とする。

そのような課題を解決するために請求項１に係る本発明の画像形成装置は、担持されたトナー像をシート材に転写するための転写部と、そのシート材の転写トナー像を定着させるための定着部と、それらの転写部および定着部を各々独立して駆動する駆動部と、その転写部から送り出された前記シート材をその定着部へ向けて案内するための搬送ガイド部と、この搬送ガイド部を通過するシート材に向けて照射した光ビームの反射光に基づき前記シート材のループ量を算出するループ量検出部と、このループ量検出部の算出結果に基づき前記駆動部を駆動制御する駆動制御部と、その搬送ガイド部において、そのシート材を間に置き光ビームの照射側とは反対側に配置され、光ビームをその照射側に向けて反射する反射部と、を具備している。

しかも、上記ループ量検出部は、その搬送ガイド部を通過するシート材に向けて、光学基準面に対して所定の角度をもって光ビームを照射する発光素子と、そのシート材側で反射してきた発光素子の反射光ビームを受光する受光面を備えた受光素子と、その受光素子で受光した反射光ビームの受光面における到着点に基づき受光量を検出し、検出された受光量が所定の基準変化量を超えて減少方向に変化したときその受光量からシート材のループ量を三角測量方式で算出し、この算出結果によってその駆動制御部を制御し、検出されたその受光量が基準変化量を超えて減少方向に変化しないとき、そのシート材のジャムを検出する受光量算出部とを有している。

請求項１に係る本発明の画像形成装置は、上記ループ量検出部の受光量算出部が、そのシート材が透光性を有するとき、そのジャムのみを検出する構成である。

請求項１に係る本発明の画像形成装置は、上記ループ量検出部の受光量算出部が、そのシート材が非透光性を有するとき、そのループ量のみを検出する構成である。

請求項２に係る本発明の画像形成装置は、上記ループ量検出部の受光量算出部が、その転写部より上流に配置されたシート検出部であってそのシート材の透光性と非透光性を検出するシート検出部からの検出に基づき、そのジャム又はループ量のみを検出する構成も可能である。

請求項３に係る本発明の画像形成装置は、上記ループ量検出部の受光量算出部が、透光性を有するシート材の外部からの選択指示に基づき、そのジャムのみを検出する構成も可能である。

請求項１に係る本発明の画像形成装置では、搬送ガイド部を通過するシート材に向けて発光素子から光ビームを照射し、そのシート材側から反射してきた発光素子の反射光ビームを受光素子で受光し、その受光素子で受光した反射光ビームの受光量を検出し、検出された受光量が所定の基準変化量を超えて減少方向に変化したときその受光量からシート材のループ量を三角測量方式で算出してその駆動制御部を制御し、検出されたその受光量が基準変化量を超えて減少方向に変化しないとき、そのシート材のジャムを検出するから、シート材のループ量の検出が可能であるとともに、透光性の良好なシート材に対してジャム検出も可能となるし、構成も簡単で複雑化しない。

請求項１に係る本発明の画像形成装置において、上記ループ量検出部の受光量算出部が、そのシート材が透光性を有するときそのジャムのみを検出する構成では、ループ量検出センサを用いて透光性シート材のジャム検出が可能である。

請求項１に係る本発明の画像形成装置において、上記ループ量検出部の受光量算出部が、そのシート材が非透光性を有するときそのループ量のみを検出する構成では、ループ量検出センサを用いて非透光性シート材のループ量検出が可能である。

請求項２に係る本発明の画像形成装置において、上記ループ量検出部の受光量算出部が、その転写部より上流に配置されたシート検出部であってそのシート材の透光性と非透光性を検出する検出部からの検出に基づき、そのジャム又はループ量のみを検出する構成では、そのシート検出部による自動検出に対して、ループ量検出センサを用いて非透光性シート材のループ量検出と透光性シート材のジャム検出が可能である。

請求項３に係る本発明の画像形成装置において、上記ループ量検出部の受光量算出部が、透光性を有するシート材の外部からの選択指示に基づきそのジャムのみを検出する構成では、外部からの選択指示に基づき、ループ量検出センサを用いて非透光性シート材のループ量検出が可能である。

以下、本発明に係る画像形成装置の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の画像形成装置に係る実施の形態を示す主要構成図であり、主に画像形成部を中心にして示している。

図１において、画像形成装置の画像形成部１は、レジストローラ３、感光体５、転写ローラ７、定着ローラ９、加圧ローラ１１等を有し、図示しない給紙段から１次給紙されたシート材Ｐを、図中右側から左側に向けて横方向に搬送する過程で、後述するように、画像を転写および定着させて排紙する機能を有している。

レジストローラ３は、従来公知の１対のローラからなり、１次給紙されたシート材Ｐの搬送路の末端に配置され、シート材Ｐの転写タイミングとシート材Ｐの位置修正をして２次給紙する機能を有している。

レジストローラ３の近傍にあって２次給紙されたシート材Ｐの搬送路には、感光体５と転写ローラ７からなる転写部１３が配置されている。

感光体５は、導電性の円筒基体の外周面に有機感光層を形成した公知のものであり、図１の矢印で示す時計方向に所定の周速度で回転駆動されるとともに、転写ローラ７に当接している。感光体５は公知のモータＭ１等の駆動部によって回転駆動される。

感光体５は、その回転過程で帯電器（図示せず。）によってその周面が所定の極性（例えば負極性）の電位に一次帯電され、その感光体帯電面に対してレーザスキャナ（図示せず。）で画像情報のレーザ走査露光がなされ、走査露光パターンに対応した静電潜像が形成されるとともに、その静電潜像には現像器（図示せず。）からトナー剤が供給されてトナー像（現像剤像）が担持され、現像される。

転写ローラ７は、印加された所定の転写バイアスをシート材Ｐに与えるものであり、感光体５に従動して回転制御されている。

そして、感光体５と転写ローラ７との当接部である転写ニップ部Ｔにおいて、シート材Ｐにトナー像が順次に転写されていく。

なお、シート材Ｐ分離後の感光体５の表面は、図示しないクリーナによって転写残トナー等の残留付着物が除去、清掃され、繰り返し作像に供される。

レジストローラ３と感光体５との間には、２次給紙されるシート材Ｐが非透光性を有するか透光性を有するかを判別するシート検出部１５が配置されている。

シート検出部１５は、例えばシート材Ｐに光を発射してその反射光の強弱を検出し、これに基づきシート材Ｐが非透光性を有するか透光性を有するか判別するものである。紙用紙等の非透光性を有するシート材Ｐでは反射光が強く、ＯＨＰ用シート材Ｐでは発射光が透過して反射光が弱いから、これを利用して判別する。

トナー像が転写されたシート材Ｐの搬送路には、定着ローラ９およびこれに圧接された加圧ローラ１１が配置されて定着部１７が形成されている。

定着ローラ９は、モータＭ１とは別の独立したモータＭ２等の駆動部によって所定の回転周速度で回転制御されており、シート材Ｐを加熱するために図示しないヒータを内蔵しており、定着ローラ９および加圧ローラ１１との間で定着ニップ部Ｎが形成されている。

転写部１３から搬送されてきたシート材Ｐは、この定着ニップ部Ｎにおいて未定着トナー像が加熱、圧接されて溶融定着され、排紙される。

転写部１３から定着部１７へ至る経路には、シート材Ｐの搬送を案内するための一対の搬送ガイド部１９、２１が、シート材Ｐを挟んで間隔を置いて対面するように配置されている。

一方（図１中下側）の搬送ガイド部１９には、シート材Ｐのループ量を検出するためのループ量検出部２３が配置されている。

ループ量検出部２３は、転写ニップ部Ｔから定着ニップ部Ｎに至るシート材Ｐの搬送経路のほぼ中間付近に配置されている。これは、この中間付近において、転写ニップ部Ｔから定着ニップ部Ｎに至るシート材Ｐのループ量が最も大きくなり易く、ループ量の検出が容易であるからである。

ループ量検出部２３は、搬送ガイド部１９、２１間を通過するシート材Ｐに向けて、図２に示すように、光学基準面に対して所定の角度（θ）をもってシート材Ｐに光ビームを照射する発光素子２５と、シート材Ｐで反射してきた発光素子２５の反射光ビームを受光する受光面２７を有する受光素子２９とを有しており、図１の受光量算出部３１に接続されている。

受光量算出部３１は、受光素子２９で受光した反射光ビームの受光面２７における到着点に基づき、シート材Ｐのループ量を三角測量方式で算出するもので、駆動制御部３３に接続されている他、後述する以下の機能を有している。

発光素子２５は例えば赤外線発光ダイオード（ＬＥＤ）からなり、光ビーム出射口に適宜の光学系を配置しても良く、受光素子２９も例えば位置検出素子からなり、受光面２７の前面に適宜の光学系を配置しても良い。

他方の搬送ガイド部２１には、図１に示すように、発光素子２５からの発光ビームをシート材Ｐ側に反射するミラーからなる反射部３５が発光受光素子２５、２９側に向け、光学基準面と平行に対面配置されている。

なお、ループ量検出部２３を搬送ガイド部２１側に配置するとともに、反射部３５を搬送ガイド部１９側に配置する構成も可能である。

受光量算出部３１は、シート材Ｐからの反射光と同様に、反射部３５からの反射光も受光面２７における到着点に基づき、ループ量として三角測量方式で算出する機能を有している。算出は以下のようになされる。

すなわち、ループ量検出部２３は、図２に示すように、例えば搬送ガイド部１９、２１間を通過するシート材Ｐに向けて、光学基準面に対して所定の角度（θ）で発光素子２５から光ビームを照射すると、もし、シート材Ｐが介在していれば、シート材Ｐで反射してきた発光素子２５の反射光ビームが受光素子２９における受光面２７で受光される。

そして、発光素子２５における出射点Ｑ１と、シート材Ｐ上における光ビームの反射点Ｑ２と、受光素子２９の受光面２７における到着点Ｑ３との各点を線分で結ぶことにより、反射点Ｑ２を頂点とし、点Ｑ１、Ｑ３を底点とする二等辺三角形が形成される。

ここで、発光素子２５における出射点Ｑ１の座標（Ｘ、Ｙ）は既知であるから、受光素子２９で受光した反射光ビームの受光面２７における到着点Ｑ３の座標（Ｘ、Ｙ）が分かれば、光学基準面からシート材Ｐの反射点Ｑ２に至る距離Ｌを、三角測量方式をもって求めることが可能となる。

そして、シート材Ｐが、例えばジャム等によって搬送されてこないときには、反射点Ｑ２がＱ４に変位するものの、受光素子２９で受光した反射光ビームの受光面２７における到着点Ｑ３の座標（Ｘ、Ｙ）がＱ４点へ変化するだけで、同様に、光学基準面から反射部３５の反射点Ｑ４に至る距離Ｌ’を、三角測量方式をもって算出することもできる。

しかも、反射部３５の反射点Ｑ４からの反射光は、ＯＨＰ用のシート材Ｐが介在する場合よりも強く、その受光量は一定に近い。

なお、図２においては、発光素子２５から発射される光ビームを線状態で図示したが、実際にはある幅をもったものである。

受光量算出部３１は、シート検出部１５から非透光性シート材を検出する検出情報が入力された状態の下で、距離Ｌの変化量が所定の基準変化量を超えて減少方向に大きければ、その算出結果を駆動制御部３３に出力し、上述したように、シート材Ｐのループ量が所定の基準範囲（基準ループ量）内に収まるよう、駆動制御部３３がモータＭ１、Ｍ２を各々独立して駆動制御し、感光体５および定着ローラ９を回転駆動する。なお、基準変化量としては 回転数±１％（０．１％ｓｔｅｐ）程度が好ましい。

すなわち、図３の実線で示すように、シート材Ｐが普通紙等の紙の用紙であれば、シート材Ｐが発光素子２５から離れるようにループして距離Ｌが大きくなれば、センサとしての受光素子２９からの出力が距離Ｌに応じて低下するから、この変化量が所定の基準変化量を超えて減少方向に変化し、ループ量検出部２３で得られた多段階かつ高精度のループ量が感光体５および定着ローラ９の駆動制御系に反映される。シート材ＰがＯＨＰ用の用紙であっても同様である。

他方、受光量算出部３１は、プリンタドライバ、液晶パネル操作部等から透光性シート材を検出する検出情報が入力された状態の下で、受光素子２９からの出力の変化量が所定の基準変化量を超えて減少方向に変化しないとき、すなわち受光素子２９からの出力の変化量が一定又は小さいとき、シート材Ｐのジャムを検出する機能を有し、画像形成装置Ａの図示しない操作パネル部に警報情報を出力する機能を有している。

このような本発明に係る画像形成装置Ａでは、担持されたトナー像をシート材Ｐに転写するための転写部１３と、そのシート材Ｐの転写トナー像を定着させるための定着部１７と、それらの転写部１３および定着部１７を各々独立して駆動するモータ（駆動部）Ｍ１、Ｍ２と、その転写部１３から送り出されたシート材Ｐをその定着部１７へ向けて案内するための搬送ガイド部１９、２１と、この搬送ガイド部１９、２１を通過するシート材Ｐに向けて照射した光ビームの反射光に基づきシート材Ｐのループ量を検出するループ量検出部３１と、このループ量検出部３１の算出結果に基づきモータＭ１、Ｍ２の駆動制御を行う駆動制御部３３と、その搬送ガイド部１９、２１において、そのシート材Ｐを間に置いて光ビームの照射側とは反対側に配置され、光ビームをその照射側に向けて反射する反射部３５とを具備している。

そして、上記ループ量検出部３１は、その搬送ガイド部１９、２１を通過するシート材Ｐに向けて、光学基準面に対して所定の角度をもって光ビームを照射する発光素子２５と、そのシート材Ｐ側で反射してきた発光素子２５の反射光ビームを受光する受光面２７を備えた受光素子２９と、その受光素子２９で受光した反射光ビームの受光面２７における到着点に基づき受光量を検出し、検出された受光量が所定の基準変化量を超えて減少方向に変化したときその受光量からシート材Ｐのループ量を三角測量方式で算出してその駆動制御部３３を制御し、検出されたその受光量が基準変化量を超えて減少方向に変化しないとき、そのシート材Ｐのジャムを検出する受光量算出部３１とを有している。

そのため、多段階かつ高精度のループ量を駆動制御系に反映させることを通じて、搬送ガイド部１９、２１を通過中のシート材Ｐのループを適量に維持してシート材Ｐを搬送可能となるから、転写ずれやしわのない画像形成に寄与することが可能である。

しかも、シート材Ｐのループ検出が可能であるし、透光性の良好なシート材Ｐに対してはジャム検出が可能となるとともに、発光素子２５および受光素子２９によって双方の検出が可能であるから構成も簡単である。

さらに、転写部１３より上流に配置されたシート検出部１５によってシート材Ｐの透光性と非透光性を検出し、この検出情報に基づきループ量検出部３１がジャム又はループ量を検出可能であるから、シート検出部１５によるシート材Ｐの透光性と非透光性の自動検出に基づき、非透光性シート材のループ量検出と透光性シート材のジャム検出が可能である。

そして、本発明の画像形成装置においては、ループ量検出部２３の受光量算出部３１が、そのシート材Ｐが透光性を有するとき、そのジャムのみを検出する構成にしても良く、この構成では、ループ量検出センサを用いて透光性シート材のジャム検出が可能である。

また、そのシート材Ｐが非透光性を有するとき、ループ量検出部２３の受光量算出部３１がそのループ量のみを検出する構成では、ループ量検出部２３を用いて非透光性シート材のループ量検出が可能である。

さらにまた、操作パネル部等からシート材Ｐが透光性を有する旨の選択指示が可能で、外部からの選択指示に基づき、ループ量検出センサを用いて非透光性シート材のループ量検出が可能である。

そして、シート材Ｐが透光性を有する旨の選択指示は、例えば、給紙段の選択、外部からの印刷データを当該画像形成装置に送信する情報処理装置（何れも図示せず。）からのものであっても良い。

また、上述した本発明の画像形成装置において、横方向の右方から左方に向けてシート材Ｐを搬送する画像形成部１を説明したが、本発明ではシート材Ｐの搬送方向として下方向から上方向に向けた構成の画像形成部１においても実施可能である。

なお、本発明の画像形成装置において、像担持体として感光体５を例にして説明したが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、感光体に代えて、転写ベルト等を採用することも可能である。

本発明に係る画像形成装置の主要部を示す構成図である。 本発明に係る画像形成装置におけるループ量センサを側方から見た外観図である。 本発明に関して画像形成装置の一般的動作を説明するための特性図である。

１ 画像形成部
３ レジストローラ
５ 感光体（転写部）
７ 転写ローラ（転写部）
９ 定着ローラ（定着部）
１１ 加圧ローラ（定着部）
１３ 転写部
１５ シート検出部
１７ 定着部
１９、２１ 搬送ガイド部
２３ ループ量検出部
２５ 発光素子（ループ量検出部）
２７ 受光面（ループ量検出部）
２９ 受光素子（ループ量検出部）
３１ 受光量算出部（ループ量検出部）
３３ 駆動制御部
３５ 反射部
Ｍ１、Ｍ２ モータ（駆動部）
Ｐ シート材

Claims (3)

1. 担持されたトナー像をシート材に転写するための転写部と、
   前記シート材の転写トナー像を定着させるための定着部と、
   前記転写部および前記定着部を各々独立して駆動する駆動部と、
   前記転写部から送り出された前記シート材を前記定着部へ向けて案内するための搬送ガイド部と、
   この搬送ガイド部を通過する前記シート材に向けて照射した光ビームの反射光に基づき前記シート材のループ量を算出するループ量検出部と、
   このループ量検出部の算出結果に基づき前記駆動部を駆動制御する駆動制御部と、
   前記搬送ガイド部において、前記シート材を間に置き前記光ビームの照射側とは反対側に配置され、前記光ビームを前記照射側に向けて反射する反射部と、
   を具備し、
   前記ループ量検出部は、
   前記搬送ガイド部を通過する前記シート材に向けて、光学基準面に対して所定の角度をもって光ビームを照射する発光素子と、
   前記シート材側で反射してきた前記発光素子の反射光ビームを受光する受光面を備えた受光素子と、
   前記受光素子で受光した前記反射光ビームの前記受光面における到着点に基づき受光量を検出し、前記シート材が非透光性を有するとき、検出された前記受光量が所定の基準変化量を超えて減少方向に変化したとき前記受光量から前記シート材のループ量のみを三角測量方式で算出し、この算出結果によって前記駆動制御部を制御し、前記シート材が透光性を有し、検出された前記受光量が前記基準変化量を超えて減少方向に変化しないとき、前記シート材のジャムのみを検出する受光量算出部とを有する、
   ことを具備することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ループ量検出部の前記受光量算出部は、前記転写部より上流に配置されたシート検出部であって前記シート材の透光性と非透光性を検出するシート検出部からの検出に基づき、前記ジャム又はループ量のみを検出する請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記ループ量検出部の前記受光量算出部は、透光性を有する前記シート材の外部からの選択指示に基づき、前記ジャムのみを検出する請求項１記載の画像形成装置。

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