(57)【要約】【課題】本発明は電子写真方式による印刷装置の定着装置に関するものであり、加熱ロール軸方向における用紙蛇行を、用紙走行開始持、用紙安定状態時など、用紙走行状態に関係なく矯正することができ安定した用紙走行性を実現し、常に安定した印刷品質を得ることにある。【解決手段】前記の課題は、加熱ロールとその加熱ロールに対し接触加圧可能に設けられた加圧ロールからなる挟持搬送機構と、用紙蛇行センサの出力により用紙蛇行の補正を加圧ロールと加熱ロールとにより発生する挟持力のバランスを可変できる機構とにより、用紙蛇行センサの出力する用紙蛇行データの蛇行量に対する挟持力バランスの関係と、単位時間あたりの用紙蛇行データの蛇行量変化量に対する挟持力バランスの関係を各々数通りづつ有し、印刷開始より随時、用紙走行状態を用紙蛇行センサの出力する用紙蛇行データの変化を監視しながら、蛇行量に対する挟持力バランスの関係と蛇行量変化量に対する挟持力バランスの関係を任意に選択し用紙走行位置を制御することにより解決することができる【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷用紙上の未定着トナー像を定着させる為、内部に複数のランプを配置した加熱ロール、該加熱ロールに対し印刷時には接触加圧し非印刷時には後退するように構成された加圧ロールを有する挟持搬送機構と、用紙蛇行を検出する用紙蛇行センサを備え、且つ該用紙蛇行センサの出力により前記加熱ロールと前記加圧ロールとにより発生する挟持力のバランスを可変させて用紙蛇行補正を行う蛇行補正機構とを備える連続用紙用電子写真式印刷装置の定着装置において、
前記用紙蛇行センサの出力する用紙蛇行データの蛇行量に対する前記挟持力バランスの関係と、単位時間あたりの前記用紙蛇行データの蛇行量変化量に対する前記挟持力バランスの関係とを各々複数通りずつ、定着装置内の記憶装置に格納し、用紙走行が安定して用紙蛇行量が最小限になるように、印刷開始より随時、用紙走行状態を前記用紙蛇行センサの出力する前記用紙蛇行データの変化を監視しながら、蛇行量に対する挟持力バランスの関係と蛇行量変化量に対する挟持力バランスの関係とを任意に選択し、用紙走行位置を制御することを特徴とする連続用紙用電子写真式印刷装置の定着装置。
【請求項２】
請求項１記載の定着装置を備えることを特徴とする連続紙用電子写真式印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真式印刷装置およびその定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来の定着装置の一実施例を示す概略図である。また、図６は従来の定着装置の要部斜視図である。
【０００３】
図５、図６において、印刷用紙１上のトナー像２は、内部にヒータ４を有する予熱板３より前記印刷用紙１裏面から熱を受け軟化し始める。軟化した前記トナー像２は、内部に複数の発熱ランプ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを有する加熱ロール５と、支持体７ａ，７ｂで保持される加圧ロール８により挟持搬送されることで、前記印刷用紙１上に定着される。
【０００４】
この時、前記加熱ロール５の表面温度検出手段として、前記加熱ロール５の非印刷用紙走行領域に取付けた温度センサ９ａと検出部９ｂ、例えば、磁気センサと磁気チップによる検出等の手法によるものを備える。さらに、前記加熱ロール５の印刷用紙走行領域に前記発熱ランプ６ａ，６ｂ，６ｃの各々の発熱領域に対向し、且つ前記加熱ロール５とある隙間を持たせて取付けられた温度センサ１０ａ，１０ｂ，１０ｃを備える。そして、例えば、サーミスタによる検出等の手法を併用し、前記加熱ロール５の表面温度を、トナー像定着に必要なある温度範囲内に保つよう、前記発熱ランプ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ各々の点灯を制御部１１にて制御している。
【０００５】
ここで、左右一対の前記支持体７ａ，７ｂは、各々に回転中心７ａｃ，７ｂｃを有し、各々の前記支持体７ａ，７ｂ上端部にて、スプリング１２，ワイヤ１３にて繋がれており、前記ワイヤ１３には、走行調整モータ１４により任意の回転方向及び回転量が得られるように取付けられている走行調整プーリ１５に巻付けられている構成になっている。前記走行調整モータ１４により、前記加圧ロール８の前記加熱ロール５への押付け具合を変化させ、前記両者により発生する左右の挟持力のバランスを可変させることが可能な構成となっている。
【０００６】
更に、蛇行センサ１６は、前記印刷用紙１端部付近に設けられており、前記印刷用紙１端部の走行位置により異なった出力を持ち、用紙走行位置が規定の位置に対し、どちら側へどれぐらいずれて蛇行しているかを検出するセンサである。
【０００７】
前記印刷用紙１の走行時に、一定周期にて随時、前記蛇行センサ１６の出力からの用紙蛇行方向と用紙蛇行量との情報である用紙蛇行データが、制御部１７内に設けられているメモリ１８へ記憶されて行く。
【０００８】
更に、前記制御部１７では、蛇行量の平均値を算出し、図７に示すような一通りに定義された関係から、その蛇行量平均値に応じた前記加圧ロール８と前記加熱ロール５とにより発生する挟持力バランスの関係分Ａ（前記走行調整モータ１４の駆動量Ａ）と、単位時間当りの蛇行量変化量を算出する。そして、図８に示すような、一通りに定義された関係から、その蛇行量変化量に応じた前記加圧ロール８と前記加熱ロール５とにより発生する挟持力バランスの関係分Ｂ（前記走行調整モータ１４の駆動量Ｂ）とを決定し、これら２つの挟持力バランス関係分の和（Ａ＋Ｂ）を取り、その結果に基づいた回転方向と回転量にて前記走行調整モータ１４を駆動し、前記印刷用紙１の蛇行補正を行っている。
【０００９】
例えば、図６において、印刷用紙１がＬ側に蛇行していた場合、加圧ロール８と加熱ロール５とにより発生する挟持力バランスのＲ側を大きく、Ｌ側を小さくする為に、走行調整モータ１４を、図６中の矢印Ａ方向に回転させる。これにより、ワイヤ１３が巻き取られ、支持体７ｂの加圧ロールを支持している側が支点７ｂｃを中心に上方向（矢印Ｂ方向）に動き、加圧ロール８と加熱ロール５により発生する挟持力はＲ側が大きく、反対に支持体７ａは下方向に動き、加圧ロール８と加熱ロール５により発生する挟持力はＬ側が小さくなる。このような挟持力バランスにすることにより、印刷用紙１は挟持力の大きいＲ側に寄っていくことになる。
【００１０】
ここで、前記加圧ロール８及び前記加熱ロール５のいづれか一方もしくは両方が、前記挟持力バランスの変化が起こし易いように、ある決められた量の逆クラウン形状になっている。
【００１１】
前記した構成では、前記印刷用紙１の蛇行補正は、予め一通りに印刷用紙蛇行状態により定義されたものであり、印刷用紙幅、又用紙が受けている熱や走行などに起因する用紙ストレスにより変化する印刷用紙走行状態に関係無く、前記印刷用紙１の蛇行補正を行っていた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来技術の定着装置において、印刷用紙の蛇行補正は蛇行センサによる印刷用紙端部の蛇行状態に基づくものであり、蛇行センサ通過以前の用紙走行中に印刷用紙端部が熱や用紙走行補助用部材等との接触により局部的に変形した場合、印刷用紙の走行が蛇行した場合と区別して制御することは出来ない。
【００１３】
この状態は、高速な両面印刷を行うタンデム印刷時において、表面印刷時の１台目の定着装置内にて未定着トナー像を印刷用紙に定着させる際に短時間により多くの熱エネルギーを供給できるよう設定温度を高温にて制御されている予熱板や加熱ロールからの熱により局部的に熱収縮をおこした印刷用紙が、裏面印刷時の２台目の定着装置内にて用紙蛇行補正を行う場合、印刷用紙端部の蛇行が用紙走行状態によるものなのか、又は局部的な印刷用紙端部の変形によるものなのか、蛇行センサ自身は判断がつかない状態となり顕著に現れる。
【００１４】
このような印刷用紙走行開始より一定期間が経過した後、用紙走行が安定している状態において、突如として印刷用紙は蛇行していないにも関わらず印刷用紙端部の変形により、蛇行センサにおいて印刷用紙が急激な蛇行を起こしたと検出し用紙蛇行補正が行われると、加圧ロールと加熱ロールとにより発生する挟持力バランスは走行中の印刷用紙に急激に過剰な蛇行矯正力を与えることになり、加圧ロールと加熱ロールとによる挟持搬送中に発生する印刷用紙しわという問題を引起すことになり、用紙走行が安定している際には、必要な挟持力バランスは蛇行矯正力をなるべく小さくする方向の設定が望ましい。
【００１５】
また逆に、このような状態を避ける為など、加圧ロールと加熱ロールとにより発生する挟持力バランスを蛇行矯正力がなるべく小さくなる方向に設定した場合、用紙走行開始時に起る過渡的な用紙蛇行を補正する必要が有る時や、加圧ロールや加熱ロールに付加されている逆クラウン形状の為に挟持力バランスが元々偏った状態で用紙走行させなければならない幅狭用紙走行時には、用紙蛇行矯正力が不足し用紙走行が不安定になり、その結果、予熱板及び加熱ロールから供給されるトナー像定着に必要な熱エネルギーが印刷用紙全面に均等に与えられず、部分的な熱量過少による定着不良を引起すことになり、このような際には、必要な挟持力バランスは蛇行矯正力をなるべく大きくする設定が望ましい。
【００１６】
以上の様に、加圧ロールと加熱ロールとにより発生する挟持力バランスによる用紙蛇行矯正力設定が一通りしかない為、用紙走行状態関係無く一義的に用紙への蛇行矯正力が働くことになり、印刷用紙走行が不安定な状況になっていた。
【００１７】
本発明の目的は、加熱ロール軸方向における用紙蛇行を、用紙走行開始持、用紙安定状態時など、用紙走行状態に関係なく矯正することができ安定した用紙走行性を実現し、常に安定した印刷品質を得ることにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、印刷用紙上の未定着トナー像を定着させる為、内部に複数のランプを配置した加熱ロール、該加熱ロールに対し印刷時には接触加圧し非印刷時には後退するように構成された加圧ロールを有する挟持搬送機構と、用紙蛇行を検出する用紙蛇行センサを備え、且つ該用紙蛇行センサの出力により前記加熱ロールと前記加圧ロールとにより発生する挟持力のバランスを可変させて用紙蛇行補正を行う蛇行補正機構とを備える連続用紙用電子写真式印刷装置の定着装置において、前記用紙蛇行センサの出力する用紙蛇行データの蛇行量に対する前記挟持力バランスの関係と、単位時間あたりの前記用紙蛇行データの蛇行量変化量に対する前記挟持力バランスの関係とを各々複数通りずつ、定着装置内の記憶装置に格納し、用紙走行が安定して用紙蛇行量が最小限になるように、印刷開始より随時、用紙走行状態を前記用紙蛇行センサの出力する前記用紙蛇行データの変化を監視しながら、蛇行量に対する挟持力バランスの関係と蛇行量変化量に対する挟持力バランスの関係とを任意に選択し、用紙走行位置を制御することを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１および図２を用いて、本発明の一実施例を説明する。従来例と同様の部材については、同一記号を付けその説明は省略する。
【００２０】
印刷用紙１の走行時には、一定周期にて随時、用紙蛇行方向と用紙蛇行量との情報である用紙蛇行データが蛇行センサ１６から出力され、制御部１９内に設けられているメモリ２０へ記憶されて行く。それと共に、前記制御部１９では前記用紙蛇行データを随時監視している。
【００２１】
更に、前記制御部１９は、蛇行量の平均値を算出し、図３に示すような前記用紙蛇行データの変化に応じて、幾通りかに定義された関係の中から蛇行量平均値に応じた前記加圧ロール８と前記加熱ロール５とにより発生する挟持力バランスの関係分Ｃ（前記走行調整モータ１４の駆動量Ｃ）を決定する。さらに、単位時間当りの蛇行量変化量を算出し、図４に示すような前記用紙蛇行データの変化に応じて幾通りかに定義された関係の中からその蛇行量変化量に応じた前記加圧ロール８と前記加熱ロール５とにより発生する挟持力バランスの関係分Ｄ（前記走行調整モータ１４の駆動量Ｄ）を決定し、これら２つの挟持力バランス関係分の和（Ｃ＋Ｄ）を取り、その結果に基づいた回転方向と回転量にて前記走行調整モータ１４を駆動し、前記印刷用紙１の蛇行補正を行う。
【００２２】
まず、用紙走行開始時や印刷用紙幅が狭い場合など、印刷用紙は過渡的に蛇行する為、前記用紙蛇行データはある一定期間大きく変化する。この場合、蛇行矯正力が大きくなるように設定された加圧ロールと加熱ロールとにより発生する挟持力バランスの関係を前記制御部１９にて選択する。更に、用紙走行開始より一定期間が経過した後など、用紙走行が安定してくるにつれ、前記用紙蛇行データの変化が小さくなる。この場合には、蛇行補正力が小さくなるように設定された加圧ロールと加熱ロールとにより発生する挟持力バランスの関係を前記制御部１９にて選択する。
【００２３】
次に、前記蛇行センサ１６通過以前の用紙走行中に、印刷用紙端部が熱や用紙走行用補助部材等との接触により局部的に変形した前記印刷用紙１では、用紙走行開始より一定期間が経過した後、用紙走行が安定している状態において、突如として印刷用紙は蛇行していないにも関わらず印刷用紙端部の変形により、前記蛇行センサ１６で前記印刷用紙１が急激な蛇行を起こしたと検出する為、前記用紙蛇行データは変化が小さい状態から大きい状態へと変化する。この場合には、走行中の印刷用紙に急激に過剰な蛇行矯正力を与えることがないよう、蛇行補正力が小さくなるように設定された加圧ロールと加熱ロールとにより発生する挟持力バランスの関係を前記制御部１９にて選択する。
【００２４】
このように、前記用紙蛇行センサ１６の出力からの前記用紙蛇行データ変化を随時監視しながら、用紙走行状態の変化に適した、蛇行量平均値に応じた前記加圧ロール８と前記加熱ロール５とにより発生する挟持力バランスの関係分と蛇行量変化量に応じた同様の挟持力バランスの関係分とにより、用紙蛇行状態に適した蛇行矯正力にて用紙蛇行補正を行うことが可能となる。
【００２５】
そのため、用紙走行が安定な状態となり、前記予熱板３及び前記加熱ロール５から前記トナー像２定着に適切な熱エネルギーが印刷用紙全面に均等に与えられることになり、常に安定した定着強度が得られることになる。また、前記印刷用紙１へ無理の掛からない前記蛇行矯正力が働くため、用紙しわの発生も無くなる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、如何なる用紙走行状態においても、加熱ロールの軸方向に発生する印刷用紙の蛇行補正を可能とする。また、常に安定した印刷用紙走行を可能とする。従って、定着不良や用紙しわなどの印刷品質の低下を防ぎ、かつ安価な定着装置を供給することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による定着装置の一実施例を示す概略図である。
【図２】本発明による定着装置の要部斜視図である。
【図３】本発明による平均蛇行量に応じた加圧ロールと加熱ロールとにより発生する挟持力バランスの関係図である。
【図４】本発明による単位時間あたりの蛇行量変化量に応じた加圧ロールと加熱ロールとにより発生する挟持力バランスの関係図である。
【図５】従来の定着装置の一実施例を示す概略図である。
【図６】従来の定着装置の要部斜視図である。
【図７】従来の平均蛇行量に応じた加圧ロールと加熱ロールとにより発生する挟持力バランスの関係図である。
【図８】従来の単位時間あたりの蛇行量変化量に応じた加圧ロールと加熱ロールとにより発生する挟持力バランスの関係図である。
【符号の説明】
１は印刷用紙、２はトナー像、３は予熱板、４はヒータ、５は加熱ロール、６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは発熱ランプ、７ａ，７ｂは支持体、７ａｃ，７ｂｃは回転中心、８は加圧ロール、９ａは温度センサ、９ｂは検出部、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは温度センサ、１１は制御部、１２はスプリング、１３はワイヤ、１４は走行調整モータ、１５は走行調整プーリ、１６は蛇行センサ、１７は制御部、１８はメモリ、１９は制御部、２０はメモリである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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