| 【発明の名称】 |
画像形成装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】藤田 正彦
【氏名】御喜田 俊也
【氏名】立石 嘉信
【氏名】水口 泰範
【氏名】山口 孝三
【氏名】万代 英伸
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| 【要約】 |
【課題】記録媒体の破損、記録媒体のズレ、画像のコスレ、記録媒体後端部のハネ現象などを防止し、所望の画像を得ることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置内の湿度を検知するための湿度センサ３６と、湿度センサ３６からの検知信号に基づいて定着ローラ３２の回転速度を制御するための制御装置とを設け、制御装置の制御に基づいて、記録媒体が転写装置２９から分離される際に、定着ローラ３２をプロセス速度よりも遅い第１の速度で回転させることにより、定着ローラ３２の手前で記録媒体のループを形成させ、湿度センサ３６からの検知信号に対応した所定の時間が経過した後、定着ローラ３２をプロセス速度よりも速い第２の速度に切り換えて回転させる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 像担持体と、該像担持体に形成されたトナー画像を記録媒体に転写するための転写装置と、該転写装置により転写されたトナー像を定着するための一対の定着ローラとを備えた画像形成装置において、画像形成装置内の湿度を検知するための湿度センサと、該湿度センサからの検知信号に基づいて前記定着ローラの回転速度を制御するための制御装置とを設け、該制御装置の制御に基づいて、前記記録媒体が前記転写装置から分離される際に、前記定着ローラをプロセス速度よりも遅い第１の速度で回転させることにより、前記定着ローラの手前で前記記録媒体のループを形成させ、前記湿度センサからの検知信号に対応した所定の時間が経過した後、前記定着ローラをプロセス速度よりも速い第２の速度に切り換えて回転させるようにしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】 前記転写装置は、前記記録媒体を静電吸着して搬送する転写ベルトからなることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】 前記制御装置は、予め設定された適正ループ量と、湿度変化によるループ量との差に基づいて、前記定着ローラの速度切換を制御することを特微とする画像形成装置。
【請求項４】 前記定着ローラの第１の速度は、プロセス速度よりも−１．２５％以下の速度であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】 前記定着ローラの第１の速度は、プロセス速度よりも−１．７５％以上の速度であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】 前記定着ローラの第２の速度は、プロセス速度よりも＋１％以下の速度であることを特徴とする画像形成装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特に定着ローラの回転速度を適正に制御することが可能な画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の画像形成装置を、図１２に示す。なお、図１２において、後に詳述する本発明の実施形態に係る画像形成装置と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して説明を行う。
【０００３】従来の画像形成装置は、図１２に示すように、転写ベルト２５から分離された記録媒体（例えば紙）を、一対の定着ローラ３２に向かって搬送する記録媒体搬送経路を備えている。このような従来の画像形成装置では、定着ローラ３２の引っ張りによる記録媒体のシワや破損を防止するために、記録媒体が転写ベルト２５から分離され、一対の定着ローラ３２の間に引き込まれる時点において、定着ローラ３２の駆動速度Ｖｈを、転写ベルト２５の駆動速度（以下、プロセス速度Ｖｐという）よりも若干遅い速度に切り換え、定着ローラ３２の手前で記録媒体のループを形成させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような従来の画像形成装置では、装置内の湿度が変化すると、転写ベルト２５と記録媒体との静電吸着力も変化する。このため、湿度の高低によって転写ベルト２５から記録媒体が分離するタイミングが異なり、形成されるループ量が少なかったり、あるいは、必要以上に多くなったりする。このように記録媒体に形成されるループ量が変化すると、記録媒体の破損、記録媒体のズレ、画像コスレ、記録媒体後端部におけるハネ現象など、種々の不具合が発生していた。
【０００５】本発明は、上述した問題に鑑みなされたものであり、定着ローラの回転速度制御を湿度センサからの信号に対応して制御し、装置内の湿度の変化にかかわらず、常に最適なループを形成させた後、定着ローラの回転速度を高速に切り換えて記録媒体を搬送することにより、記録媒体の破損、記録媒体のズレ、画像のコスレ、記録媒体後端部のハネ現象などを防止し、所望の画像を得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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の画像形成装置は、像担持体と、該像担持体に形成されたトナー画像を記録媒体に転写するための転写装置と、該転写装置により転写されたトナー像を定着するための一対の定着ローラとを備えた画像形成装置において、画像形成装置内の湿度を検知するための湿度センサと、該湿度センサからの検知信号に基づいて前記定着ローラの回転速度を制御するための制御装置とを設け、該制御装置の制御に基づいて、前記記録媒体が前記転写装置から分離される際に、前記定着ローラをプロセス速度よりも遅い第１の速度で回転させることにより、前記定着ローラの手前で前記記録媒体のループを形成させ、前記湿度センサからの検知信号に対応した所定の時間が経過した後、前記定着ローラをプロセス速度よりも速い第２の速度に切り換えて回転させるようにしたことを特徴とするものである。
【０００７】また、前記転写装置は、前記記録媒体を静電吸着して搬送する転写ベルトにより構成することが可能である。
【０００８】また、前記制御装置は、予め設定された適正ループ量と、湿度変化によるループ量との差に基づいて、前記定着ローラの速度切換を制御することが可能である。
【０００９】また、前記定着ローラの第１の速度は、プロセス速度よりも−１．２５％以下の速度であることが好ましい。また、前記定着ローラの第１の速度は、プロセス速度よりも−１．７５％以上の速度であることが好ましい。また、前記定着ローラの第２の速度は、プロセス速度よりも＋１％以下の速度であることが好ましい。
【００１０】本発明の画像形成装置において、制御装置の制御に基づいて、記録媒体が転写装置から分離される際に、定着ローラをプロセス速度よりも遅い第１の速度で回転させることにより、定着ローラの手前で記録媒体のループを形成させる。湿度センサからの検知信号に対応した所定の時間が経過した後、定着ローラをプロセス速度よりも速い第２の速度に切り換えて回転させている。このため、湿度変化にかかわらず、記録媒体のループを常に最適化することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の画像形成装置の実施形態を説明する。
【００１２】以下の説明では、代表的な画像形成装置としてタンデム式デジタルカラー複写機を例にとって説明するが、本発明は、この他に、例えば、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置にも適用することができる。図１は、本発明の一実施形態に係るデジタルカラー複写機の概略構成図である。また、図２は、画像形成ステーションおよび定着装置の拡大図、図３は、定着装置の拡大図である。
【００１３】このデジタルカラー複写機は、図１に示すように、複写機本体１の上面に、原稿を裁置するための原稿台２が設けられてあり、複写機本体１の内部には、画像読み取り部３、画像形成部４および給紙部５が設けられている。前記原稿台２の上部には、原稿台２に対して開閉可能に支持され、原稿台２の上面に対して所定の位置関係を有した自動原稿送り装置（ＡＤＦ）６が装着されている。前記画像読み取り部３は、原稿台２の下方に配置されており、原稿台２の下面に沿って平行に往復移動する原稿走査体７、光学レンズ８、光電変換素子であるＣＣＤラインセンサ９とを有し、前記自動原稿送り装置６（ＡＤＦ）により原稿台２上に送られてきた原稿の画像を読み取るようになっている。
【００１４】前記画像形成部４は、複数の画像形成ステーション１０ａ〜ｄからなる。この画像形成ステーション１０ａ〜ｄは、実質的に同一の構成を有しており、記録媒体としての用紙２２の搬送路に沿って並設されている。また、画像形成ステーション１０ａ〜ｄには、回転駆動される像担持体、例えば、感光体ドラム１１ａ〜ｄが設けられている。前記感光体ドラム１１ａ〜ｄの周辺には、感光体ドラム１１をそれぞれ一様に帯電するための帯電器１２ａ〜ｄと、感光体ドラム１１上に形成された静電潜像をそれぞれ現像するための現像装置１３ａ〜ｄと、現像された感光体ドラム１１上のトナー像を用紙２２へ転写するための転写ローラ１４a〜ｄと、感光体ドラム１１上に残留するトナーを除去するためのクリーニング装置１５ａ〜ｄとがそれぞれ配置されている。
【００１５】また、各感光体ドラム１１の上方には、帯電器１２により帯電された感光体ドラム１１の表面を露光するためのレーザ光学装置１６ａ〜ｄが設けられている。このレーザ光学装置１６ａ〜ｄは、画像データに応じて変調されたドット光を発する半導体レーザ素子（図示せず）と、この半導体レーザ素子からのレーザビームを主走査方向に偏向するためのポリゴンミラー１７（偏向装置）と、このポリゴンミラー１７により偏向されたレーザビームを感光体ドラム１１ａ〜ｄの表面に結像させるための第１および第２のｆθレンズ１８、１９と、光路を所定の方向に折曲するための第１および第２の反射ミラー２０、２１とから構成されている。なお、図１において、レーザ光学装置１６ａ〜ｄを構成する各機器については、第１のレーザ光学装置１６ａにのみ符号を付しているが、他のレーザ光学装置１６ｂ〜ｄにおいても同様の構成となっている。
【００１６】前記レーザ光学装置１６ａにはカラー原稿画像の黒色（Ｂｋ）成分像に対応する画素信号が入力され、レーザ光学装置１６ｂにはカラー原稿画像のシアン色（Ｃ）成分像に対応する画素信号が入力され、前記レーザ光学装置１６ｃにはカラー原稿画像のマゼンタ色（Ｍ）成分像に対応する画素信号が入力され、前記レーザ光学装置１６ｄにはカラー原稿画像のイエロー色（Ｙ）成分像に対応する画素信号が入力される。これにより、色変換された原稿画像情報に対応する静電潜像が、各感光体ドラム１１上に形成される。
【００１７】また、現像装置１３ａには黒色（Ｂｋ）のトナー、現像装置１３ｂにはシアン色（Ｃ）のトナー、現像装置１３ｃにはマゼンタ色（Ｍ）のトナー、現像装置１３ｄにはイエロー色（Ｙ）のトナーがそれぞれ収容されており、感光体ドラム１１ａ〜ｄ上に形成される静電潜像は、これら各色のトナーにより現像される。これにより、画像形成部４により色変換された原稿画像情報が、各色のトナー像として再現される。
【００１８】また、前記画像形成部４の下方には、給紙カセット内に積載収容されている用紙２２（記録媒体）を１枚ずつ分離して、画像形成部４に向けて供給するための給紙機構２３を有する給紙部５が設けられている。この給紙部５により１枚ずつ分離供給された用紙２２は、画像形成部４の手前に配置された一対のレジストローラ２４によりタイミングが制御されて画像形成部４に搬送される。
【００１９】また、前記画像形成部４の下方には、感光体ドラム１１ａ〜ｄに形成されたトナー画像を用紙２２に転写せしめるための転写ベルト２５が配置されている。この転写ベルト２５は、駆動ローラ２６と従動ローラ２７との間に略平行に伸びるように張架されており、図中矢印で示す方向に回転駆動されて、給紙部５より送られて来る用紙２２を静電吸着し、画像形成ステーション１０ａ〜ｄの感光体ドラム１１ａ〜ｄと接触させる。
【００２０】前記画像形成ステーション１０ａ〜ｄにより形成された各色のトナー像は、転写バイアスが印加された転写ローラ１４ａ〜ｄにおいて、転写ベルト２５により搬送される用紙２２に対して順次転写され、カラーの色合成が行われる。
【００２１】さらに、トナー像が転写されて、転写ベルト２５に吸着搬送される用紙２２は、剥離部材２８により転写ベルト２５から剥離され、下側からガイド板３５により支持され、転写装置２９の下流側に設けた光センサ等からなる用紙検知センサ３０により検知された後、定着装置３１に向けて送られる。前記定着装置３１は、内部にヒータが設けられた一対の定着ローラ３２から構成されており、用紙２２が定着ローラ３２のニップ部を通過することによって、用紙２２上にトナー像が溶融定着される。前記定着装置３１においてトナー像が定着された用紙２２は、排出ローラ３３により排紙トレイ３４上に排出される。
【００２２】次に、前記定着ローラ３２の駆動制御について、図２および図３に基づき説明する。前記定着ローラ３２の駆動は、制御装置３７の制御に基づいて、転写装置２９と定着装置３１の間で、用紙２２のループが形成されるように制御される。この制御装置３７は、詳細には図示しないが、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の機能を有したマイクロコンピュータ等により構成され、ＲＯＭ等に記憶されたシーケンシャルプログラムに従ってＣＰＵ等が動作することにより、デジタルカラー複写機を構成する各機器を制御するようになっている。
【００２３】用紙２２が引き込まれる時点における定着ローラ３２の速度（第１の速度）Ｖｈ１は、転写ベルト２５に吸着されて搬送される用紙２２を強制的に引っ張ることがなく、定着ローラ３２と転写ベルト２５との間でループを形成させるように、転写ベルト２５の搬送速度（プロセス速度）Ｖｐよりも遅い速度（第２の速度）に設定されている。
【００２４】さらに、本実施形態の画像形成装置では、図１および図３に示すように、複写機の内部に、複写機内部の湿度を検出するための湿度センサ３６を設け、この湿度センサ３６により検出される信号を、定着ローラ３２を駆動制御せしめる制御装置３７に送信するように構成してある。
【００２５】次に、湿度によって用紙２２が形成するループが異なる現象を説明する。図４〜図６は、湿度と用紙２２の搬送状態の関係を示すもので、図４は常湿時における用紙２２の搬送状態の説明図、図５は高湿時における用紙２２の搬送状態の説明図、図６は低湿時における用紙２２の搬送状態の説明図である。常湿時においては、転写ベルト２５から搬送される用紙２２は、図１２、図４に示すように、搬送経路ａに示すように搬送され、そのときの搬送距離（用紙２２が転写ベルト２５から分離される位置Ａと定着ローラ３２のニップ位置Ｂとの距離）をＬａとする。
【００２６】装置内の湿度が高い場合には、図５に示すように、用紙２２と転写ベルト２５の静電吸着力が弱くなるため、転写ベルト２５から定着ローラ３２に搬送される用紙２２は、直線的な搬送経路ｂに示すように搬送され、そのときの搬送距離Ｌｂは、常湿時の搬送距離Ｌａより短くなる（Ｌｂ＜Ｌａ）。また、装置内の湿度が低い場合には、図６に示すように、用紙２２と転写ベルト２５の静電吸着力が強くなるため、用紙２２は、剥離部材２８によって剥離された後、搬送経路ｃに示すように搬送され、そのときの搬送距離Ｌｃは、常湿時の搬送距離Ｌａより長くなる（Ｌｃ＞Ｌａ）。
【００２７】図７に、湿度と初期搬送距離および適正ループ量との関係についての実験結果を示す。本発明者らの実験結果によれば、図７に示すように、湿度５０％（常湿時）の場合に、用紙２２の搬送経路ａにおいて、用紙２２が転写ベルト２５から分離される位置Ａから定着ローラ３２のニップ位置Ｂまでの搬送距離Ｌａが９６ｍｍであるとすると、湿度８０％（高湿時）の場合に、用紙２２の搬送経路ｂにおける搬送距離Ｌｂは９４ｍｍであり、湿度２０％（低湿度）の場合に、用紙２２の搬送経路ｃにおける搬送距離Ｌｃは９７ｍｍであった。
【００２８】したがって、湿度が高い場合には、図５に示すように、定着ローラ３２が常湿時と同じタイミングで高速のプロセス速度Ｖｐに切り換わると、用紙２２は、十分にループが形成されない状態のままプロセス速度Ｖｐで搬送されて、定着ローラ３２に引っ張られることになり、用紙２２がずれたり、用紙２２が破損したりして、所望の画像が得られないという不都合が生じる。
【００２９】また、湿度が低い場合には、図６に示すように、定着ローラ３２が常湿時と同じタイミングで高速のプロセス速度Ｖｐに切り換わると、用紙２２のループが必要以上に形成されるたため、用紙２２の上面に転写されている未定着のトナー画像が定着ローラ３２の周面と接触して擦れたり、また、用紙２２の後端部が転写ベルト２５から分離する際に跳ねたりして、トナー画像が乱されるといった不都合が生じる。
【００３０】これに対して、本実施形態の画像形成装置では、装置内の湿度を検知するための湿度センサ３６の信号に基づいて定着ローラ３２を制御する制御装置３７を設けたことにより、用紙２２が転写ベルト２５から分離される際に、定着ローラ３２をプロセス速度Ｖｐよりも遅い第１の速度Ｖｈ１として、定着ローラ３２の手前で用紙２２のループを形成させるとともに、湿度センサ３６の検知信号に対応した所定の時間が経過し、用紙２２に対して所定のループが形成されると、定着ローラ３２をプロセス速度Ｖｐよりも速い第２の速度Ｖｈ２に切り換えるようにしている。
【００３１】例えば、定着ベルトの搬送速度（プロセス速度）Ｖｐを１１７ｍｍ／ｓとし、定着ローラ３２の第１の速度Ｖｈ１をプロセス速度Ｖｐの−１．０％となる１１５．８３ｍｍ／ｓと設定したとき、前述したように、湿度５０％（常湿）時の転写ベルト２５と定着ローラ３２との間の搬送距離Ｌａが９６ｍｍであり、湿度８０％（高湿）時の搬送距離Ｌｂが９４ｍｍであり、湿度２０％（低湿）時の搬送距離Ｌｃが９７ｍｍであった。
【００３２】ここで、実験に基づき、適正ループ量を形成するときの搬送経路Ｌｘを９８ｍｍと設定する。図７に示すように、湿度５０％（常湿時）において、適正ループ量との差は、２ｍｍ（９８ｍｍ−９６ｍｍ）となり、適正ループ量を形成するまでの時間は、１．７１秒となる。同様に、高湿時には、適正ループ量との差は４ｍｍ（９８ｍｍ−９４ｍｍ）となり、適正ループ量を形成する時間は３．４２秒となり、低湿時には、適正ループ量との差は１ｍｍ（９８ｍｍ−９７ｍｍ）となり、適正ループ量を形成する時間は０．８５秒となる。したがって、適正ループ量を形成するため、制御装置３７において定着ローラ３２の速度を第１の速度Ｖｈ１から第２の速度Ｖｈ２へ切り換える時間を、常湿時においては１．７１秒、高湿時においては３．４２秒、低湿時においては０．８５秒と設定する。
【００３３】なお、その他の湿度に対する切り換え時間については、図８に示すグラフ等を参考に特定することができる。なお、図８は、湿度と切換タイミングとの関係を示す説明図である。
【００３４】このように、湿度によるループ量の変化を予め計測しておき、ループ量の適正値との差に対応する時間に基づいて、定着ローラ３２の速度の切り換えを行うことにより、用紙２２に対して適正なループ量を形成させることができる。これにより、従来の画像形成装置のように、湿度の変化に起因した画像コスレ、用紙２２後端のハネ現象、用紙２２が引っ張られて生じるシワや破損等を防止し、所望の画像を得ることが可能となる。
【００３５】なお、上述した実施形態では、定着ローラ３２の第１の速度Ｖｈ１を、プロセス速度Ｖｐ（１１７ｍｍ／ｓ）の−１．０％（１１５．８３ｍｍ／ｓ）として例示したが、図示した実験例によれば、Ａ３の用紙２２が定着ローラ３２に引き込まれた後、転写ベルト２５から外れるまでの時間が２．７３秒であり、それまでに搬送距離９８ｍｍ確保するためには、図９、図１０から明らかなように、定着ローラ３２の第１の速度Ｖｈ１を−１．２５％以下とする必要がある。ここで、図９は、定着ローラ３２の第１の速度と速度切換タイミングとの関係を示す説明図、図１０は、定着ローラ３２の第１の速度と速度切換タイミングとの関係を示すグラフ化した説明図である。また、切り換えタイミングを０．５秒以上とすると、第１の速度Ｖｈ１は、−１．７５％以上とする必要がある。
【００３６】さらに、定着ローラ３２、転写ローラ１４などの精度のばらつきを考慮し、最終ループ搬送距離を９５ｍｍ以上とする場合には、図１１に示すように、定着ローラ３２の第２の速度Ｖｈ２は１％以下にする必要がある。ここで、図１１は、定着ローラ３２の第２の速度時における最終ループ搬送距離を示す説明図である。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像形成装置によれば、画像形成装置内の湿度を検知するための湿度センサと、湿度センサからの検知信号に基づいて定着ローラの回転速度を制御するための制御装置とを設け、制御装置の制御に基づいて、記録媒体が転写装置から分離される際に、定着ローラをプロセス速度よりも遅い第１の速度で回転させることにより、定着ローラの手前で記録媒体のループを形成させ、湿度センサからの検知信号に対応した所定の時間が経過した後、定着ローラをプロセス速度よりも速い第２の速度に切り換えて回転させている。したがって、湿度変化にかかわらず、記録媒体のループを常に最適化することが可能となり、画像コスレ、記録媒体後端のハネ現象、記録媒体が定着ローラに引っ張られて生じるシワや破損等を防止することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５０４９
【氏名又は名称】シャープ株式会社
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| 【出願日】 |
平成１３年２月１５日（２００１．２．１５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１１２３３５
【弁理士】
【氏名又は名称】藤本 英介
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| 【公開番号】 |
特開２００２−２４４５２３（Ｐ２００２−２４４５２３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年８月３０日（２００２．８．３０） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−３８８５１（Ｐ２００１−３８８５１） |
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