JP2018200430A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】生産性の低下やコスト上昇を招くことなく、ローラー径のムラに起因する用紙後端の撥ねを防止することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】2次転写ローラー116から定着ローラー11に至る用紙の搬送経路114上で弛み量検知センサー43(43a〜43c)が検知する用紙の弛み量が所定の目標量になるように定着ローラー11の搬送速度Vfを制御する画像形成装置において、所定時間が経過するたびに温度センサー28の検出温度を参照して、定着ローラー11のCD方向端部の温度が中央部の温度よりも所定温度以上高くなった場合、定着ローラー11の搬送速度Vfが2次転写ローラー116の搬送速度Vtよりも速くなるように、定着ローラー11の搬送速度Vfを2%だけ速くする。【選択図】図2

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、搬送ローラーどうしの搬送速度差と搬送ローラー径の不均一化とが相俟って発生する弛みに起因する用紙の撥ねを抑制する技術に関する。
従来、画像形成装置においては、画像形成に用いる用紙を搬送するために、用紙Pの搬送経路上に複数の搬送ローラーが配設されている。搬送経路に沿って搬送ローラー間で用紙を受け渡すためには、用紙が一時的に2つの搬送ローラーに跨って搬送される必要がある。このような場合に、下流側の搬送ローラー601よりも上流側の搬送ローラー602の方の搬送速度が速いと、図6(a)に示すように、上流側の搬送ローラー602によって用紙Pが下流側の搬送ローラー601に押し付けられるので、下流側で用紙Pに弛みが発生する。
下流側の搬送ローラー601が定着ローラーである場合、用紙の搬送方向に直交する方向(CD: Cross Direction)における用紙幅が定着ローラーのCD長よりも狭い用紙を連続通紙すると、定着ローラーのCD方向端部が中央部よりも高温になるので(センター通紙の場合)、膨張により中央部よりも端部のローラー径(外径)が大きくなる。また、定着ローラーに限らず、CD幅の狭い用紙を連続通紙すると、通紙領域のみが用紙に圧迫されて陥凹し、搬送ローラーが逆クラウン形状になる場合もある。
このように下流側の搬送ローラー601の形状が変形した状態でCD幅の広い用紙Pを通紙すると、用紙Pの通紙範囲内でローラー径が変動しているので、搬送速度にムラが生じて用紙Pに応力が加わり、下流側で用紙Pの腰が強くなる。その結果、下流側では緩みが発生し難くなり、用紙Pの弛み位置が上流側へ移行する(図6(b))。
上流側に弛みが発生している状態で用紙Pを搬送し続けると、上流側に用紙Pが噛み込んでいる間は用紙Pの弛み状態は変化しないまま維持されるが、用紙後端が上流側の搬送ローラー602の搬送ニップを脱すると(図6(c))、弛みに対する弾性復元力が用紙Pに作用して、用紙Pの後端が上流側の搬送ローラー602の外周面に沿って、用紙Pが膨出している面側へ向かって移動した後(図6(d))、弛みを解消するように撥ねてしまう(図6(e))。用紙後端が撥ねると、画像印字面が搬送ガイドに擦れて、用紙後端が汚れたり画像にスクラッチ傷が現れたりする。
用紙Pが普通紙や薄紙である場合には厚紙よりも腰が弱いため、ローラー径の変動によって下流側で腰が強くなったとしても、上流側での弛みが顕著になり易い。また、高温高湿度環境によって用紙Pの腰が弱くなっても同様に上流側での緩みが顕著になるので、弛みに起因する用紙後端の撥ねも顕著になる。
このような問題に対して、例えば、一旦、用紙搬送を停止して、温度分布の偏りが緩和されたり、下流側の搬送ローラー601自体が弾性復元したりして、ローラー径の不均一が十分に解消されるのを待つ。これによって、用紙Pの弛みが上流側から下流側へ移動すれば、その後、用紙搬送を再開しても用紙後端が撥ね難くなる。
また、下流側の搬送ローラー601で上流側の搬送ローラー602よりも搬送速度を速くした画像形成装置が提案されている、このように搬送速度を設定すれば、用紙Pの弛みそのものの発生を抑制することができるので、用紙後端の撥ねを防止することができる(特許文献1を参照)。
特開2009−298027号公報 特開2015−193429号公報 特開2004−196483号公報
しかしながら、ローラー径のムラが解消されるのに長時間を要する場合には、その間、画像形成を実行することができないので、生産性が低下してしまい、ユーザーの利便性が損なわれる。
また、上流側の搬送ローラー602よりも下流側の搬送ローラー601の搬送速度を速くする従来技術では、例えば、上流側の搬送ローラー602が用紙Pにトナー像を転写するための転写ローラーであった場合、下流側の搬送ローラー601に用紙Pが引っ張られることによって転写不良が発生するおそれがある。上流側の搬送ローラー602が転写ローラーでない場合であっても、下流側の搬送ローラー601によって用紙Pに過度な引き抜く力が働くと、上流側の搬送ローラー602でビビり音やローラー擦れによる画像不良が発生するおそれがある。
このような問題に対して、例えば、用紙Pが引っ張られ過ぎないように、センサーを用いて弛み量を検出しながら、搬送速度をフィードバック制御することによって、弛みを所定量に維持する技術が開示されている(特許文献2を参照)。
しかしながら、下流側の搬送ローラー601の形状変化によって、用紙Pの弛み位置が搬送経路に沿って移動すると、センサーによって弛み量を適切に検出することができなくなるおそれがある。言うまでもなく、弛み量を検出できなければ、用紙Pの弛みを所定量に維持することができない。
特に、弛み位置がセンサーによる検出位置から外れて、弛み量が実際よりも少なく検出されるような場合には、下流側の搬送ローラー601の搬送速度を遅くし続けるようにフィードバック制御され、弛み量が増大するので、用紙後端の撥ねによる用紙後端の汚れやスクラッチ傷が助長されてしまう。
しかしながら、弛み位置が移動しても弛み量を適正に検出できるように、弛み量センサーの個数を増やすと、部品コストが上昇するという問題もある。
従って、弛み量を検出しながら用紙Pの弛みをフィードバック制御することによって用紙後端の撥ねを防止することは難しい。
本発明は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、生産性の低下やコスト上昇を招くことなく、ローラー径のムラや用紙種類、環境変動などに起因する用紙後端の撥ねを防止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。
上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、用紙を搬送する上流側搬送手段と、前記用紙の搬送経路上の前記上流側搬送手段よりも下流側に配設され、用紙を搬送する下流側搬送手段と、前記上流側搬送手段から前記下流側搬送手段に至る前記搬送経路上で発生する前記用紙の弛みのうち、検知位置において発生した前記用紙の弛み量を検知する検知手段と、前記検知手段が検知する弛み量が所定の目標量になるように前記上流側搬送手段と前記下流側搬送手段との少なくとも一方の搬送速度を制御する第1の制御手段と、を有する画像形成装置であって、前記用紙の弛み位置が前記検知位置から外れるか否かを推定する推定手段と、前記弛み位置が前記検知位置から外れると推定された場合に、前記第1の制御手段による制御を禁止するとともに、前記弛み位置が検知位置から外れた用紙の弛み量を少なくするように、前記上流側搬送手段と前記下流側搬送手段との少なくとも一方の搬送速度を制御する第2の制御手段と、を備えることを特徴とする。
このようにすれば、上流側搬送手段から下流側搬送手段に至る搬送経路上で用紙の弛みが形成されるように用紙を搬送する画像形成装置において、前記検知位置から用紙の弛み位置が外れている場合には、検知手段が検知した弛み量に関わらず、第2の制御手段が搬送速度を制御して用紙の弛み量を少なくするので、用紙後端が上流側搬送手段を抜けた際に撥ねて用紙が汚損したり、用紙が担持する画像にスクラッチ傷がついたりするのを抑制することができる。
また、前記検知位置から用紙の弛み位置が外れていない場合には、検知手段が検知した弛み量が所定の目標量になるように、第1の制御手段が搬送速度を制御するので、上流側搬送手段から用紙を引き抜く力が過度に作用せず、ビビり音や用紙と上流側搬送手段との擦れによる画像不良を抑制することができる。従って、画像不良の発生によってサービスマンによる現像装置の交換が必要になって、画像形成装置が一時的に利用できなくなり、ユーザーの利便性が低下することも防止することができる。このように、スループットを低減させたり、通紙を一旦停止させたりすることなく、安定した連続通紙を可能にすることができる。
この場合において、前記下流側搬送手段は、前記用紙に圧接して搬送する搬送ローラーを有し、前記推定手段は、前記搬送ローラーのローラー径がローラー軸に沿って不均一になっているときに、前記用紙の弛み位置が前記検知位置から外れたと推定してもよい。
また、前記第2の制御手段は、前記上流側搬送手段の搬送速度よりも前記下流側搬送手段の搬送速度が速くなるように制御してもよい。
また、前記検知位置は、前記搬送経路上の前記上流側搬送手段よりも前記下流側搬送手段寄りの位置であってもよい。
また、前記推定手段は、前記下流側搬送手段に所定の枚数以上の用紙を連続通紙した後、前記連続通紙した用紙よりもCD幅が大きい用紙を通紙する際に、前記弛み位置が前記検知位置から外れると推定してもよい。
また、前記推定手段は、機内温度が所定温度以上、且つ機内湿度が所定湿度以上であるときに、前記弛み位置が前記検知位置から外れると推定してもよい。
また、前記推定手段は、前記下流側搬送手段に通紙する用紙の坪量が所定の坪量より少ないときに、前記弛み位置が前記検知位置から外れると推定してもよい。
また、前記推定手段は、用紙のFD長が所定の長さ以上であるときに、前記弛み位置が前記検知位置から外れると推定してもよい。
また、前記下流側搬送手段は定着ローラーであって、前記推定手段は、前記定着ローラーのローラー軸方向における中央部の温度T1より端部の温度T2が所定の温度差以上高くなっているときに、前記弛み位置が前記検知位置から外れると推定してもよい。
また、前記第2の制御手段は、前記弛み位置が前記検知位置から外れると推定された場合に、前記用紙の先端又は後端が前記搬送経路上の所定の位置を経過するのを待ってから、前記第1の制御手段による制御を禁止するとともに、前記弛み量が少なくなるように、前記上流側搬送手段と前記下流側搬送手段との少なくとも一方の搬送速度を制御してもよい。
また、前記上流側搬送手段は、前記用紙にトナー像を転写する転写ローラーであってもよい。
本発明の実施の形態に係る画像形成装置100の主要な構成を示す図である。 2次転写ローラー116から定着ローラー11に至る用紙Pの搬送経路上における構成を示す図である。 定着ローラー11の一部を切り欠いて加熱ヒーター24を示す斜視図である。 制御部119の主要な構成を示すブロック図である。 制御部119の動作を示すフローチャートである。 従来技術に係る画像形成装置において発生する用紙Pの弛みと撥ねを説明する図であって、(a)はローラー径が均一である場合に発生する用紙Pの弛みを例示し、(b)、(c)、(d)はローラー径が不均一である場合に発生する用紙Pの弛みを例示し、(e)は用紙P後端の撥ねを例示する。
以下、本発明に係る画像形成装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
[1]画像形成装置
まず、本実施の形態に係る画像形成装置の構成について説明する。
図1に示すように、画像形成装置100は、所謂タンデム方式のカラープリンターであって、中間転写ベルト101を備えている。中間転写ベルト101は無端状のベルトであって、駆動ローラー102及び従動ローラー103に張架されている。不図示の搬送モーターによって駆動ローラー102が回転駆動されると、中間転写ベルト101は駆動ローラー102に従動して、矢印A方向に回転走行する。中間転写ベルト101の下部には、中間転写ベルト101に沿って、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像形成部104Y、104M、104C及び104K及び画像濃度センサー105が配置されている。
画像形成部104Y、104M、104C及び104Kはいずれも同様の構成になっており、それぞれ感光体ドラム106Y、106M、106C及び106Kとその周囲に配置された帯電装置107Y、107M、107C及び107K、露光装置108Y、108M、108C及び108K、現像装置109Y、109M、109C及び109K、クリーナー装置110Y、110M、110C及び110Kを有している。
帯電装置107Y、107M、107C及び107Kは、感光体ドラム106Y、106M、106C及び106の外周面を一様に帯電させる。露光装置108Y、108M、108C及び108Kは、感光体ドラム106Y、106M、106C及び106の外周面を露光して、静電潜像を形成する。現像装置109Y、109M、109C及び109Kは、YMCK各色のトナーを供給して静電潜像を現像し、YMCK各色のトナー像を形成する。
中間転写ベルト101を挟んで感光体ドラム106Y、106M、106C及び106Kに対向する位置に、1次転写ローラー111Y、111M、111C及び111Kが配置されている。1次転写ローラー111Y、111M、111C及び111Kは、感光体ドラム106Y、106M、106C及び106が担持するYMCK各色のトナー像を互いに重なり合うように中間転写ベルト101へ静電転写する。これによってカラートナー像が形成される。
クリーナー装置110Y、110M、110C及び110Kは、1次転写後に感光体ドラム106Y、106M、106C及び106の外周面上に残留する電荷を除去し、更に残留トナーを除去する。
画像形成部104Y、104M、104C及び104Kの下方には、用紙Pを収容する給紙カセット112が配置されている。給紙カセット112の上部に設けられている給紙ローラー113が用紙Pを給紙カセット112から送り出すと、用紙Pは搬送経路114に沿って上方へ送られる。
駆動ローラー103には、中間転写ベルト101を挟んで2次転写ローラー116が圧接されており、2次転写ローラー116には2次転写バイアス電圧が印加されている。駆動ローラー103と2次転写ローラー116とは2次転写ニップを形成する。中間転写ベルト101がカラートナー像を2次転写ニップへ搬送するのにタイミングを合わせて、タイミングローラー115が用紙Pを2次転写ニップへ搬送する。2次転写ニップでは、中間転写ベルト101から用紙Pへカラートナー像が静電転写される。
用紙Pの搬送経路114上、2次転写ローラー116の下流側には定着装置1が配置されている。定着装置1は、定着ローラー11及び加圧ローラー12を有しており、これらのローラーを圧接することによって形成される定着ニップに用紙Pを通紙すると、カラートナー像が用紙Pに熱定着される。その後、用紙Pは排紙ローラー117によって排紙トレイ118上に排出される。
制御部119は、パーソナルコンピューター(PC: Personal Computer)等の外部装置から印刷ジョブを受け付けると、その画像信号からYMCK各色の画像データを生成して、対応する画像形成部104Y、104M、104C、104Kにそれぞれ入力し、YMCK各色のトナー像を形成させる。この他、制御部119は、用紙Pの搬送動作を含む画像形成装置100の各部の動作を制御する。
本実施の形態においては、駆動ローラー103及び2次転写ローラー116から定着ローラー11及び加圧ローラー12に至る用紙Pの搬送経路114において、用紙Pを搬送するための装置構成を用紙搬送装置というものとする。用紙搬送装置は、駆動ローラー103、2次転写ローラー116、定着ローラー11及び加圧ローラー12を含む。
[2]定着装置1
次に、定着装置1について説明する。
図2に示すように、定着装置1は、定着ローラー11と加圧ローラー12とからなる定着ローラー対を有している。定着ローラー11は芯金21の外周面上に耐熱弾性体層22と離型層23とを順次積層したものである。芯金21の内部には加熱ヒーター24が挿設されている。本実施の形態においては、画像形成装置100が中央通紙タイプである場合を想定しており、加熱ヒーター24はハロゲンヒーターであって、定着ローラー11の軸方向に沿って3分割されている。
3分割された加熱ヒーター24のうち、小サイズ紙を通紙する際には中央部のヒーター24cのみが点灯され、大サイズ紙を通紙する際には中央部のヒーター24cに加えて両端部のヒーター24sもまた点灯される。中央部のヒーター24cと両端部のヒーター24sとは互いに異なる温度に設定することができる。両端部のヒーター24sどうしは管長が等しく、通常、同じ温度に設定される。また、中央部のヒーター24cと両端部のヒーター24sとの両方を点灯する際には、両端部のヒーター24sの設定温度を中央部のヒーター24cの設定温度よりも高くするのが通常である。
定着ローラー11は、ローラー軸方向における少なくとも一端側に駆動ギアが設けられており、定着処理時には不図示の定着モーターによって矢印B方向に回転駆動される。定着ローラー11の外周面の近傍には、非接触で定着ローラー11の外周面の温度を検出する温度センサー28が設けられている。図3に示すように、温度センサー28cはローラー軸方向における中央部の温度を検出し、温度センサー28sは端部の温度を検出する。温度センサー28c、28sは検出温度を指標する温度信号を出力する。
加圧ローラー12は、芯金25の外周面上に耐熱弾性体層26と離型層27とを順次積層したものである。加圧ローラー12は、不図示の付勢手段によって不正されており、定着ローラー11に圧接して定着ニップを形成する。加圧ローラー12は定着ローラー11に従動して回転する。
ヒーター24が点灯されると、定着ローラー11の耐熱弾性体層23や加圧ローラー12の耐熱弾性体層26が熱膨張して、定着ローラー11や加圧ローラー12のローラー径が変化する。また、用紙Pの通紙などによって耐熱弾性層23、26が圧縮されることによってもローラー径の変化は生じる。本実施の形態においては、加圧ローラー12の耐熱弾性体層23の厚みが特に大きいので、定着ローラー11よりも加圧ローラー12の方がローラー径の変化が大きい。
定着ローラー11や加圧ローラー12のローラー径は必ずしもローラー軸方向に沿って一様に変化するとは限らず、ローラー径はローラー軸上の位置によって異なり得る。このため、ヒーター24によって昇温されていないときや外力の影響を脱してから十分長い時間をかけて弾性復元したときには、定着ローラー11や加圧ローラー12のローラー径はローラー軸方向に沿って略均一になる。一方、ヒーター24によって昇温されたときや、ローラー軸に沿って不均一な外力の影響下にあるときには、定着ローラー11や加圧ローラー12のローラー径はローラー軸方向に沿って不均一になる。
加圧ローラー12は定着ローラー11に圧接しており、加圧ローラー12の外周面の温度分布は定着ローラー11の外周面の温度分布に相関する。このため、定着ローラー11と加圧ローラー12とは、ローラー軸に沿ったローラー径の分布もまた互いに相関する。
[3]弛み量検知センサー43
次に、弛み量センサー43について説明する。
2次転写ローラー116から定着ローラー11に至る搬送経路114上の下流側、定着ローラー11寄りの位置には、用紙Pの弛み量を検知する弛み量検知センサー43が配設されている。
図2に示すように、弛み量検知センサー43は筒軸部43a、腕部43b及び遮光部43cを一体的に形成したものであって、腕部43aと遮光部43cとは筒軸部43aから略反対方向に突出している。筒軸部43aは、画像形成装置100に設けられた不図示の軸受け部を外套する状態で回転自在に軸受けされている。弛み量検知センサー43の腕部43bを揺動させると筒軸部43aが回転し、遮光部43cがフォトセンサー45の検出光を遮断する位置(遮光位置)に進出したり、遮光位置から退避したりする。これによって、フォトセンサー45の検出信号がオンオフされる。
弛み量検知センサー43は、不図示の付勢手段によって矢印C方向(図中、反時計廻り)に付勢されており、用紙Pに弛みが生じていない状態においては、図2の実線で示す姿勢(待機姿勢)をとる。待機姿勢においては、遮光部43cがフォトセンサー45の遮光位置から退避し、フォトセンサー45の検出光が遮断されないので、フォトセンサー45の検出信号がオンされる。
一方、用紙Pの先端が定着ニップに突き当って、用紙Pの弛みが弛み量検知センサー43に向かって湾出すると、弛み量検知センサー43の腕部43aが押し倒される。これによって、弛み量検知センサー43が矢印C方向とは反対向き(図中、時計廻り)に揺動して、破線で示す姿勢(検出姿勢)をとる。用紙Pの弛み量が所定量(以下、「第1の弛み量L1」という。)を超えると、遮光部43cがフォトセンサー45の遮光位置に進出して、検出光が遮られてフォトセンサー45の検出信号がオフされる。
このように、フォトセンサー45の検出信号がオンならば、用紙Pの弛み量が第1の弛み量L1よりも大きく、フォトセンサー45の検出信号がオフならば、用紙Pの弛み量は第1の弛み量L1よりも小さくなっていることが判別できる。
[4]制御部119
次に、制御部119について説明する。
図4に示すように、制御部119はCPU(Central Processing Unit)400やROM(Read Only Memory)401等を備えており、画像形成装置100に電源が投入されると、CPU400はROM401からブートプログラムを読み出して起動し、RAM(Random Access Memory)402を作業用記憶領域として、HDD(Hard Disk Drive)403から読み出したOS(Operating System)や制御プログラム等を実行する。
CPU400は、タイマー404に所定のインターバルを設定して、定期的にタイマー割り込みを受け付け、タイマー割り込み処理を実行する。また、CPU400は、NIC(Network Interface Card)405を介してLAN(Local Area Network)等の通信網にアクセスし、PC等の外部装置から画像形成ジョブを受け付けると、画像形成装置100の各部を制御して画像形成処理を実行させる。
画像形成処理を実行する際に、CPU400は、搬送モーター406に制御信号を入力して駆動ローラー103を回転駆動したり、定着モーター407に制御信号を入力して定着ローラー11を回転駆動したりする。また、フォトセンサー45の検出信号を受け付けて、2次転写ローラー116から定着ローラー11に至る搬送経路114上で用紙Pの弛み量が第1の弛み量L1を超えたか否かを判定し、搬送モーター406や定着モーター407を制御する。
また、CPU400は、温度センサー28c、28sから温度信号を受け付けて、弛み量検知センサー43では検出できない用紙Pの弛みを解消できるように、搬送モーター406や定着モーター407を制御する。
[5]弛み量の制御
次に、弛み量を制御するために制御部119が実行する処理について説明する。
制御部119は、画像形成処理の実行を開始すると、まずタイマー404に所定のインターバルを設定して、定期的にタイマー割り込みを発生させる(S501)。その後、タイマー割り込みが発生したら(S502:YES)、下流側の搬送ローラーである定着ローラー11及び加圧ローラー12のローラー径がローラー軸に沿って変動して不均一になっているかを測定する。本実施の形態では、定着ローラー11のローラー軸方向における中央部と両端部の温度をそれぞれ温度センサー28c、28sを用いて測定し、端部の温度が中央部の温度よりも高くなったら、定着ローラー11及び加圧ローラー12のローラー径がローラー軸に沿って不均一になったと判断する。
なお、センター通紙の場合、定着ローラー11及び加圧ローラー12のローラー長(CD長)よりもCD幅が小さい用紙Pを連続通紙すると、用紙Pが加圧ローラー12から熱を奪うことによって、定着ローラー11及び加圧ローラー12の中央部の温度に対し両端部の温度が高くなる。この温度差は、連続通紙される用紙PのCD幅が小さいほど大きくなり、連続通紙される用紙PのCD幅が大きいほど小さくなるが、中央部の温度に対して両端部の温度の方が低くなることはない。
制御部119は、具体的には、温度センサー28c、28sが出力する温度信号を参照して(S503)、定着ローラー11の中央部の検出温度Tcと端部の検出温度Tsとの温度差Td(=Ts−Tc>0)を算出する(S504)。算出した温度差Tdが閾値Thより大きい場合には(S505:YES)、用紙Pの弛み位置が弛み量検知センサー43の検知位置よりも上流側に外れて、用紙Pの後端が2次転写ニップを脱する際に撥ねるおそれがあると推定することができる。このときの用紙Pの弛み量を調整前弛み量L0とする。
これに対して、定着ローラー11の搬送速度Vfが2次転写ローラー116の搬送速度Vtよりも所定速度だけ速くなるように、
Vf > Vt …(1)
定着モーター407の回転速度を加速すれば(S506)、用紙Pの弛み量を調整前弛み量L0よりも小さい第2の弛み量L2にすることができる。定着ローラー11の搬送速度Vfが2次転写ローラー116の搬送速度Vtよりも所定速度だけ速い状態に維持されている間、第2の弛み量L2は減少し続ける。本実施の形態においては、定着ローラー11の搬送速度Vfが2%だけ速くなるように定着モーター407の回転速度を加速する。
なお、定着ローラー11の搬送速度Vfを変化させることによって、用紙Pが定着ニップを通過する所要時間が変化し、トナー像の定着性が変動して画像品質に与える影響を視認できない程度に抑えるため、定着ローラー11の搬送速度Vfの変化幅は元の搬送速度に対して±2%以内の微調整に留めるのが望ましい。
その後、タイマー割り込みが発生したら(S507:YES)、ステップS503に進んで上記の処理を繰り返す。また、用紙Pの後端が2次転写ニップを脱したら、用紙Pの緩みに起因する後端の撥ねを抑制するために、定着ローラー11の搬送速度Vfを2%だけ速くなっている状態に維持する必要が無くなる。このため、用紙Pの後端が2次転写ニップの搬送方向におけるすぐ上流側の所定位置に到達したら(S508:YES)、定着モーター407の回転速度を減速して、定着ローラー11の搬送速度Vfを元に戻す(S509)。このようにすれば、後続の用紙Pが定着ローラー11と加圧ローラー12とに引っ張られ過ぎて、2次転写不良が発生するのを防止することができる。
なお、用紙Pの後端が所定位置に到達したか否かはセンサーを用いて検出してもよいし、搬送方向における2次転写ローラー11の上流側に配設されたタイミングローラー115にて2次転写タイミングに合わせて用紙Pの搬送を再開したタイミングから所定の時間が経過したか否かによって判定してもよい。
用紙Pの後端が所定位置に到達していない場合や(S508:NO)、ステップS509の処理の後、ステップS507に進んで上記の処理を繰り返す。
温度差Tdが閾値Th以下である場合には(S505:NO)、用紙Pに弛みが発生するとすれば、その発生位置は弛み量検知センサー43の検知位置になっていると判断されるので、弛み量検知センサー43が出力する検知信号を参照する(S510)。弛み量検知センサー43の検出信号がオンならば、用紙Pの弛み量が第1の弛み量L1よりも大きいと判断されるので(S511:YES)、定着ローラー11の搬送速度を2次転写ローラー116の搬送速度よりも速くなるように、定着モーター407の回転速度を加速する(S512)。このようにすれば、用紙Pの弛みを小さくすることができるので、用紙Pが用紙ガイド41、42に擦れてトナー像や用紙そのものが汚損するのを防止することができる。
また、参照した検出信号がオフならば、用紙Pの弛み量が第1の弛み量L1よりも小さいと判断されるので(S511:NO)、定着ローラー11の搬送速度を2次転写ローラー116の搬送速度よりも遅くなるように、定着モーター407の回転速度を減速する(S513)。このようにすれば、用紙Pの弛みが無くならないようにすることができるので、用紙Pが定着ローラー11に引っ張られ過ぎて、2次転写ローラー116における転写不良が発生するのを防止することができる。
ステップS512、S513の処理の後、タイマー割り込みが発生していなければ(S514:NO)、ステップS510へ進んで用紙Pの弛み量のフィードバック制御を続行する。タイマー割り込みが発生したら(S514:YES)、ステップS503へ進んで上記の処理を繰り返す。
定着ローラー11や加圧ローラー12のローラー径がローラー軸方向に概ね均一である場合、用紙Pの搬送経路114上で2次転写ローラー116の下流に配設されている定着ローラー11の搬送速度Vfは、用紙Pの引っ張り過ぎに起因する2次転写不良を防止するために、2次転写ローラー116の搬送速度Vtよりもやや遅く設定されている。このため、用紙Pの先端が定着ニップに噛み込むと、2次転写ローラー116から定着ローラー11に至る搬送経路114上で用紙Pが弛み始めて、弛み量が漸増する。弛み量が大きくなり過ぎると、用紙Pが用紙ガイド41、42に擦れて画像不良などが生じる恐れがある。
このため、搬送経路114上の用紙Pの弛みが発生する箇所に、用紙Pの弛み量が第1の弛み量L1を超えているか否かを検出する弛み量検知センサー43を配設する。そして、用紙Pの弛み量が第1の弛み量L1を超えて、フォトセンサー45の検出信号がオンしたら、定着ローラー11の搬送速度Vfを2次転写ローラー116の搬送速度Vtよりも速くして弛み量を小さくする。これによって、用紙Pの弛み量が第1の弛み量L1を下回って、フォトセンサー45の検出信号がオフしたら、定着ローラー11の搬送速度Vfを2次転写ローラー116の搬送速度Vtよりも遅くして、定着ローラー11によって用紙Pが引っ張られ過ぎないように、弛みを生成する。
なお、本実施の形態においては、用紙Pの搬送経路上、下流側の搬送ローラーである定着ローラー11の搬送速度Vtのみを制御する場合を例にとって説明したが、下流側の搬送ローラーに併せて上流側の搬送ローラーの搬送速度も制御してもよいし、上流側の搬送ローラーの搬送速度のみを制御してもよい。本実施の形態においては、上流側の搬送ローラーが2次転写ローラー116であり、2次転写ローラー116の搬送速度Vtを変化させると、用紙Pに静電転写されるカラートナー像が乱れるおそれがあるため、下流側の搬送ローラーである定着ローラー11の搬送速度Vfのみを制御対象とし、2次転写ローラー116の搬送速度Vtを一定速度に維持することで、2次転写不良を防止している。
これに対して、定着ローラー11や加圧ローラー12のローラー径がローラー軸方向に不均一である場合には、略均一である場合とは異なる制御が実行される。例えば、定着ローラー11及び加圧ローラー12のローラー長(CD長)よりもCD幅が小さい用紙Pを連続通紙すると、用紙Pが定着ローラー11及び加圧ローラー12から熱を奪うことによって、定着ローラー11及び加圧ローラー12の中央部の温度に対し両端部の温度が高くなる。すると、熱膨張によって、定着ローラー11及び加圧ローラー12の端部の方が中央部よりもローラー径が大きくなり、用紙Pの搬送速度が速くなる。
このように、定着ローラー11及び加圧ローラー12の端部における搬送速度Vsが中央部における搬送速度Vcよりも速くなると、
Vc < Vs …(2)
図6(b)に示すように、2次転写ローラー116から定着ローラー11に至る搬送経路114上において、用紙Pの弛みが搬送方向下流側から上流側へ移動する。これは、定着ローラー11及び加圧ローラー12上で搬送速度差が発生することによって、用紙Pにせん断応力が作用し、搬送方向下流側で用紙Pの腰が強くなると、下流側では用紙Pが緩み難くなる。一方、2次転写ローラー116から定着ローラー11に至る搬送経路114の経路長よりも、2次転写ローラー116から定着ローラー11までの用紙Pの用紙長の方が長いと、用紙Pは当該経路上の何処かで弛まなければならない。このため、用紙Pは搬送方向上流側で弛むことになる。
用紙Pの弛みが上流側に発生している状態で用紙Pの後端が2次転写ニップを脱すると、用紙Pの弛みによる反りの戻り力のために用紙Pの後端が撥ねてしまい、用紙Pの画像引地面が用紙ガイド41に擦れて用紙Pの後端が汚れたり、画像にスクラッチ傷を被ったりする。
しかしながら、用紙Pの弛み位置が弛み量検知センサー43による弛み量の検知位置よりも上流側に移動していると、弛み量検知センサー43の検知位置では用紙Pが弛んでおらず、用紙Pの弛み位置における弛み量よりも弛み量が少なく検知されるので、フォトセンサー45の検出信号がオンされない。
このため、ローラー径が略均一である場合と同様に搬送速度をフィードバック制御すると、用紙Pが引っ張られ過ぎないように定着ローラー11の搬送速度を2次転写ローラー116の搬送速度よりも遅くした状態が維持されるので、用紙Pの弛み量が更に大きくなってしまい、用紙Pが搬送ガイド41、42に擦れるなどの不具合が発生するおそれがある。
そのため本実施の形態では、加圧ローラー12の表面温度が中央部と端部とで異なっている場合には、弛み量検知センサー43の検出信号を参照することなく、定着ローラー11の搬送速度が2次転写ローラー116の搬送速度よりも速くなるように制御して用紙Pの弛み量を低減する。
[6]変形例
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
(1)上記実施の形態においては、定着ローラー11及び加圧ローラー12にローラー径の不均一が生じた場合、定着ローラー11の搬送速度Vfを2%加速する場合を例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、定着ローラー11の搬送速度Vfの加速は2%以下であってもよい。また、定着ローラー11の搬送速度Vfは一定でなくてもよい。
何れの場合においても、定着ローラー11の搬送速度Vfの時間平均値が2次転写ローラー116の搬送速度Vtよりも速くなっていればよい。このようにすれば、用紙Pの後端が2次転写ローラー116の2次転写ニップを通過するまでに搬送方向上流側に生じた用紙Pの弛み量を少なくすることができるので、用紙Pの後端が撥ねることに起因する不具合を低減することができる。
(2)上記実施の形態においては、定着ローラー11の中央部及び端部の温度Tc、Tsを検出することによって、定着ローラー11及び加圧ローラー12のローラー径が均一であるか否かを判定する場合を例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしてもよい。
例えば、同じサイズの用紙Pを所定枚数以上連続通紙した後で、連続通紙した先行用紙PよりもCD幅が大きい後続用紙Pを通紙する場合には、定着ローラー11及び加圧ローラー12のローラー径が不均一であると判定してもよい。
定着ローラー11及び加圧ローラー12は、先行用紙Pの通紙範囲内では、先行用紙Pの連続通紙によって圧縮されて窪み、ローラー径が小さくなるのに対して、通紙範囲外は圧縮されないので、ローラー径が小さくならない。このため、先行用紙Pの通紙範囲の内外でローラー径が不均一になるので、搬送速度差が発生する。後続用紙Pは、先行用紙PよりもCD幅が広いので、先行用紙Pの通紙範囲内だけでなく通紙範囲外においても定着ローラー11及び加圧ローラー12に圧接され、先行用紙Pの通紙範囲内では通紙範囲外よりも遅く搬送されることになる。
従って、後続用紙Pの通紙に先立って後続用紙PよりもCD幅が狭い先行用紙Pを連続通紙したか否かを確認すれば、定着ローラー11及び加圧ローラー12のローラー径が不均一になっているか否かを判定することができる。
(3)上記実施の形態においては、用紙Pの搬送経路114上、下流側の搬送ローラーにおけるローラー径の不均一に起因して用紙Pの弛み位置が上流側へシフトする場合を例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて、或いはこれに併せて次のようにしてもよい。
用紙Pの坪量が少ない薄紙である場合には、腰が弱く、弛みの発生位置が搬送経路114上の搬送方向上流側にシフトし易いため、弛み量検知センサー43を用いて弛み量を適切に検出することが難しい。従って、弛み量をフィードバック制御することができないので、弛み量が大きくなり過ぎると用紙Pの後端が撥ねて不具合が発生するおそれがある。画像形成装置100の機内温度と機内湿度が共に高い場合も同様である。
このため、用紙Pの坪量が所定の坪量よりも少ない場合や、画像形成装置100の機内温度が所定の温度よりも高く、且つ機内湿度が所定の湿度よりも高い場合には、搬送経路上下流側の搬送ローラーのローラー径が不均一になっている場合(S505:YES)と同様に搬送速度を制御し、用紙Pの坪量が所定の坪量よりも多い場合や、画像形成装置100の機内温度が所定の温度よりも低く、且つ機内湿度が所定の湿度よりも低い場合には、搬送経路上下流側の搬送ローラーのローラー径が均一になっている場合(S505:NO)と同様に搬送速度を制御すれば、用紙Pの後端の撥ねを抑制することができる。
上記の他にも、用紙Pの弛み位置が搬送方向上流側へシフトする条件を監視して、搬送速度の制御の仕方を切り替えれば用紙Pの後端の撥ねを抑制することができる。
(4)上記実施の形態においては、定着ローラー11及び加圧ローラー12にローラー径の不均一が生じた場合、定着ローラー11の搬送速度Vfを2%加速する場合を例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、次のようにしてもよい。
例えば、用紙Pの先端が定着ニップに噛み込んだ直後にローラー径が不均一であると判定され、定着ローラー11の搬送速度Vfを2%加速すると、用紙Pの後端が2次転写ニップを脱する前に用紙Pの弛みが無くなり定着ローラー11に引っ張られ過ぎて、2次転写不良が発生するおそれがある。このような2次転写不良を防止するためには、2次転写ローラー116の搬送速度Vtよりも遅くならない範囲内で、定着ローラー11の搬送速度Vfを十分遅く制御するのが望ましい。
用紙Pの弛みは、用紙Pの先端が定着ニップに噛み込むまでは発生しない。このため、用紙Pの先端が定着ニップに噛み込んでから、ローラー径が不均一であると判定されるまでの時間が短いほど、ローラー径が不均一であると判定された時点での用紙Pの弛み量が小さいと考えられる。従って、2次転写ローラー116の搬送速度Vtよりも遅くならなければ、定着ローラー11の搬送速度Vfを元の搬送速度Vfよりも2%も加速しなくても、用紙Pの後端の撥ねを抑制することができる。
(5)上記実施の形態においては、搬送経路114上における用紙Pの弛み位置の搬送方向上流側に2次転写ローラー116が配設され、下流側に定着ローラー11が配設される場合を例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて、2次転写ローラー116や定着ローラー11以外の搬送ローラーが配設されていてもよい。用紙Pの弛み位置の上下流側に配設される搬送ローラーの如何に関わらず本発明を適用してその効果を得ることができる。
(6)上記実施の形態においては、定着ローラー11の中央部と端部との温度差から用紙Pの弛み位置が弛み量検知センサー43の検知位置から外れるか否かを推定して搬送制御を切り替える場合を例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしてもよい。
例えば、搬送方向における用紙Pの長さであるFD(Feeding Direction)長が長いほど、用紙Pが2次転写ニップと定着ニップとの双方に噛み込んで搬送される状態が長時間に亘って継続することになる。そのような場合に、用紙Pの弛み位置が弛み量検知センサー43の検知位置から外れたままフィードバック制御が維持されると、用紙Pの弛み量が大きくなり過ぎて不具合を生じるおそれがある。
このため、用紙PのFD長が所定の長さ以上であるときには、用紙Pの弛み位置が検知位置から外れる場合を考慮して、用紙Pの弛み量のフィードバック制御に代えて、2次転写ローラー116の搬送速度Vtよりも定着ローラー11の搬送速度Vfを速くする制御を行えば、上記の不具合を防止することができる。
(7)上記実施の形態においては、上記実施の形態においては、定着ローラー11の中央部と端部との温度差から用紙Pの弛み位置が弛み量検知センサー43の検知位置から外れるか否かを推定して搬送制御を切り替える場合を例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしてもよい。
例えば、用紙Pの弛み位置が弛み量検知センサー43の検知位置から外れると推定された時点での用紙Pの弛み量に対して、当該時点から用紙Pの後端が2次転写ニップを脱するまでの時間が長い場合には、用紙Pの弛み位置が弛み量検知センサー43の検知位置から外れると推定された時点で定着ローラー11の搬送速度Vfを加速すると、用紙Pの後端が2次転写ニップを脱する前に用紙Pの弛みが無くなってしまい、2次転写ニップから用紙Pを引き抜く力が過度に作用してビビり音やローラー擦れにより画像不良が発生するおそれがある。
このような問題に対して、用紙Pの弛み位置が弛み量検知センサー43の検知位置から外れると推定された場合には、一旦、定着ローラー11の搬送速度Vfと2次転写ローラー116の搬送速度Vtとを同じ速度にすることによって、用紙Pの弛み量が増大したり減少したりするのを防止した後、前記用紙の先端又は後端が前記搬送経路上の所定の位置を経過するのを待ってから、定着ローラー11の搬送速度Vfを2次転写ローラー116の搬送速度Vtよりも速くすればよい。
このようにすれば、用紙Pの後端が2次転写ニップを脱する前に用紙Pの弛みが無くなってしまうのを防止することができるので、画像不良等の問題を回避することができる。
(8)上記実施の形態においては、画像形成装置100がタンデム方式のカラープリンターである場合を例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、タンデム方式以外の方式のカラープリンターであってもよいし、モノクロプリンターであってもよい。また、スキャナーを備えた複写装置や、ファクシミリ通信機能を備えたファクシミリ装置といった単機能機、或いはこれらの機能を兼ね備えた複合機(MFP: Multi-Function Peripheral)に本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。
本発明に係る画像形成装置は、搬送ローラーどうしの搬送速度差と搬送ローラー径の不均一化とが相俟って発生する弛みに起因する用紙の撥ねを抑制する装置として有用である。
1………定着装置
11……定着ローラー
12……加圧ローラー
43……弛み量検知センサー
100…画像形成装置
116…2次転写ローラー
119…制御部

Claims (11)

  1. 用紙を搬送する上流側搬送手段と、
    前記用紙の搬送経路上の前記上流側搬送手段よりも下流側に配設され、用紙を搬送する下流側搬送手段と、
    前記上流側搬送手段から前記下流側搬送手段に至る前記搬送経路上で発生する前記用紙の弛みのうち、検知位置において発生した前記用紙の弛み量を検知する検知手段と、
    前記検知手段が検知する弛み量が所定の目標量になるように前記上流側搬送手段と前記下流側搬送手段との少なくとも一方の搬送速度を制御する第1の制御手段と、を有する画像形成装置であって、
    前記用紙の弛み位置が前記検知位置から外れるか否かを推定する推定手段と、
    前記弛み位置が前記検知位置から外れると推定された場合に、
    前記第1の制御手段による制御を禁止するとともに、
    前記弛み位置が検知位置から外れた用紙の弛み量を少なくするように、前記上流側搬送手段と前記下流側搬送手段との少なくとも一方の搬送速度を制御する第2の制御手段と、を備える
    ことを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記下流側搬送手段は、前記用紙に圧接して搬送する搬送ローラーを有し、
    前記推定手段は、前記搬送ローラーのローラー径がローラー軸に沿って不均一になっているときに、前記用紙の弛み位置が前記検知位置から外れたと推定する
    ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記第2の制御手段は、前記上流側搬送手段の搬送速度よりも前記下流側搬送手段の搬送速度が速くなるように制御する
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 前記検知位置は、前記搬送経路上の前記上流側搬送手段よりも前記下流側搬送手段寄りの位置である
    ことを特徴とする請求項1から3の何れかに記載の画像形成装置。
  5. 前記推定手段は、前記下流側搬送手段に所定の枚数以上の用紙を連続通紙した後、前記連続通紙した用紙よりもCD幅が大きい用紙を通紙する際に、前記弛み位置が前記検知位置から外れると推定する
    ことを特徴とする請求項1から4の何れかに記載の画像形成装置。
  6. 前記推定手段は、機内温度が所定温度以上、且つ機内湿度が所定湿度以上であるときに、前記弛み位置が前記検知位置から外れると推定する
    ことを特徴とする請求項1から5の何れかに記載の画像形成装置。
  7. 前記推定手段は、前記下流側搬送手段に通紙する用紙の坪量が所定の坪量より少ないときに、前記弛み位置が前記検知位置から外れると推定する
    ことを特徴とする請求項1から6の何れかに記載の画像形成装置。
  8. 前記推定手段は、用紙のFD長が所定の長さ以上であるときに、前記弛み位置が前記検知位置から外れると推定する
    ことを特徴とする請求項1から7の何れかに記載の画像形成装置。
  9. 前記下流側搬送手段は定着ローラーであって、
    前記推定手段は、前記定着ローラーのローラー軸方向における中央部の温度T1より端部の温度T2が所定の温度差以上高くなっているときに、前記弛み位置が前記検知位置から外れると推定する
    ことを特徴とする請求項1から8の何れかに記載の画像形成装置。
  10. 前記第2の制御手段は、前記弛み位置が前記検知位置から外れると推定された場合に、前記用紙の先端又は後端が前記搬送経路上の所定の位置を経過するのを待ってから、
    前記第1の制御手段による制御を禁止するとともに、前記弛み量が少なくなるように、前記上流側搬送手段と前記下流側搬送手段との少なくとも一方の搬送速度を制御する
    ことを特徴とする請求項1から9の何れかに記載の画像形成装置。
  11. 前記上流側搬送手段は、前記用紙にトナー像を転写する転写ローラーである
    ことを特徴とする請求項1から10の何れかに記載の画像形成装置。
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