(57)【要約】【課題】  定着装置の直前において転写材の搬送状態を確実に検出してループ量を適正に制御でき、転写材の搬送挙動を安定させることのできる画像形成装置を得る。【解決手段】  中間転写ベルト１１上に形成されたトナー画像を２次転写部１５で転写材Ｓに転写し、該トナー画像を定着装置４０で定着する画像形成装置。２次転写部１５と定着装置４０との間の通紙経路に転写材Ｓのループ量ｙ１，ｙ２，ｙ３，ｙ４を検知するセンサ５１，５２が設けられている。このセンサ５１，５２からの複数位置での検知信号に基づく転写材Ｓのループ成長速度と転写部１５における転写材Ｓの搬送速度との速度差に基づいて定着装置４０による転写材Ｓの搬送速度（定着搬送速度）を算出する。【選択図】  図２
2007041188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に形成されたトナー画像を転写材上に転写した後、該トナー画像を定着手段によって定着する画像形成装置において、
前記定着手段の転写材搬送方向上流側で複数の検知位置にて転写材のループ量を検知する検知手段と、
前記検知手段からの検知信号に基づいて前記定着手段による転写材搬送速度を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記検知手段からの複数位置での検知信号に基づく転写材のループ成長速度と転写部における転写材搬送速度との速度差に基づいて前記定着手段による転写材搬送速度を算出すること、
を特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
像担持体上に形成されたトナー画像を転写材上に転写した後、該トナー画像を定着手段によって定着する画像形成装置において、
前記定着手段の転写材搬送方向上流側で転写材との距離を検知する検知手段と、
前記検知手段からの検知信号に基づいて前記定着手段による転写材搬送速度を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記検知手段からの検知信号に基づく転写材のループ成長速度と転写部における転写材搬送速度との速度差に基づいて前記定着手段による転写材搬送速度を算出すること、
を特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置、特に、電子写真方式の複写機やプリンタなどトナー画像を転写材上に転写、定着させる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式による画像形成装置では、感光体ドラムなどの像担持体の表面に帯電、画像露光、トナーによる現像を施し、紙などの転写材へのトナー転写、該トナーの定着といった工程を経て転写材上にトナー画像を形成している。
【０００３】
ところで、以上の画像形成プロセスにおいて、転写部から定着部への転写材の搬送にあっては、定着装置による転写材の搬送速度を微妙に制御する必要がある。従来では、特許文献１，２に記載されているように、定着装置の転写材搬送方向上流側で転写材のループ量を検知し、検知されたループ量に基づいて定着装置及び／又は転写材搬送装置の搬送速度を制御していた。
【０００４】
しかしながら、これらのループ量の制御方法においては、単にループ量に応じて転写材搬送速度をオン／オフ的に切り換える制御を行っているだけなので、転写材のスリップ、搬送部品の精度のばらつき、搬送ローラの外径の経時的変化、用紙の種類に応じたループ量の変化などに適切に対応することができず、転写／定着時における転写材の搬送挙動を安定化させることが困難であり、転写ずれ、トナー画像の擦れ、色の滲みなどが発生するおそれを有していた。
【特許文献１】特開平１−２６７２３７号公報
【特許文献２】特開２０００−５６５２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、定着装置の直前において転写材の搬送状態を確実に検出してループ量を適正に制御でき、転写材の搬送挙動を安定させることのできる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の目的を達成するため、第１の発明は、像担持体上に形成されたトナー画像を転写材上に転写した後、該トナー画像を定着手段によって定着する画像形成装置において、定着手段の転写材搬送方向上流側で複数の検知位置にて転写材のループ量を検知する検知手段と、該検知手段からの検知信号に基づいて定着手段による転写材搬送速度を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、検知手段からの複数位置での検知信号に基づく転写材のループ成長速度と転写部における転写材搬送速度との速度差に基づいて定着手段による転写材搬送速度を算出することを特徴とする。
【０００７】
第２の発明は、像担持体上に形成されたトナー画像を転写材上に転写した後、該トナー画像を定着手段によって定着する画像形成装置において、定着手段の転写材搬送方向上流側で転写材との距離を検知する検知手段と、該検知手段からの検知信号に基づいて定着手段による転写材搬送速度を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、検知手段からの検知信号に基づく転写材のループ成長速度と転写部における転写材搬送速度との速度差に基づいて定着手段による転写材搬送速度を算出することを特徴とする。
【０００８】
第１の発明に係る画像形成装置においては、複数のループ量検知手段にて複数位置でループ量を検知することにより転写材のループ成長速度を検知する。また、第２の発明に係る画像形成装置においては、検知手段にて転写材との距離を検知することにより転写材のループ成長速度を検知する。
【０００９】
第１及び第２の発明に係る画像形成装置では、このようにして検知されたループ成長速度と転写部における転写材搬送速度との速度差に基づいて定着手段による最適な転写材搬送速度（定着速度）を算出するため、定着装置の直前において転写材の搬送状態を確実に検出してループ量を適正に制御でき、転写材の搬送挙動を安定させることができる。従って、転写ずれ、トナー画像の擦れ、色の滲みなどの不具合が発生することはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る画像形成装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。
【００１１】
（画像形成装置の概略構成、図１参照）
図１に示す画像形成装置１０は、電子写真方式によるカラープリンタであって、いわゆるタンデム式で４色の画像を合成するように構成したものである。
【００１２】
その概略を説明すると、感光体ドラム２１、帯電装置２２、画像露光装置２３、現像装置２４、残留トナーのクリーニング装置２５などを含むＹＭＣＫ（イエロー、マゼンタ、シアン及びブラック）の画像を形成するプリントヘッド２０（２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ）が中間転写ベルト１１の直下に並置されている。
【００１３】
画像データは図示しない画像読取り装置（スキャナ）あるいはコンピュータなどからＹＭＣＫごとの画像データとして制御部（図２参照）に送信され、これらの画像データに基づいて感光体ドラム２１上にトナー画像を形成する。このような電子写真プロセスは周知であり、その説明は省略する。
【００１４】
中間転写ベルト１１は、駆動ローラ１２及び支持ローラ１３，１４に無端状に張り渡され、矢印Ａ方向に回転駆動され、駆動ローラ１２を設置した部分の中間転写ベルト１１に対向する部分（２次転写部１５）には転写ローラ１６が配置されている。
【００１５】
画像形成装置１０の下段には、積載されている転写材を１枚ずつ給紙する自動給紙部３０が設置されている。また、２次転写部１５の直上には加熱ローラ４１と加圧ローラ４２とからなる定着装置４０が設置されている。
【００１６】
各感光体ドラム２１上に形成されたトナー画像は矢印Ａ方向に回転駆動される中間転写ベルト１１上に１次転写ローラ２６から付与される電界にて順次１次転写され、４色の画像が合成される。一方、転写材は１枚ずつ給紙部３０から上方に給紙され、２次転写部１５で転写ローラ１６から付与される電界にて中間転写ベルト１１から合成画像が２次転写される。その後、転写材は定着装置４０に搬送されてトナーの加熱定着が施され、排出ローラ３８からトレイ３９上に排出される。
【００１７】
（ループの形成、検知、図２及び図３参照）
図２に示すように、２次転写部１５において、転写材Ｓは駆動ローラ１２からの回転駆動力により転写ベルト１１と従動回転する転写ローラ１６とに挟着されて上方に搬送される。また、定着装置４０において、転写材Ｓは定着モータ４３によって回転駆動される加熱ローラ４１と従動回転する加圧ローラ４２とに挟着されて上方に搬送される。転写材Ｓの搬送方向を矢印Ｂで示す。
【００１８】
ここで、２次転写部１５での搬送速度はＶａ（一定、システム速度）に設定されており、定着装置４０による搬送速度（定着速度）Ｖは加熱ローラを駆動する定着モータ４３を制御することにより適宜変更される。
【００１９】
Ｖａ＝Ｖの速度関係で転写材を搬送すると、転写材は曲線ｙ１で示すように搬送される。Ｖａ＞Ｖの速度関係で転写材を搬送すると、転写材は曲線ｙ２，ｙ３，ｙ４で示すようにループを形成しつつ搬送され、そのループ量は漸増していく。
【００２０】
このループ量を検知するため、２次転写部１５と定着装置４０との間に図３に示す二つの光透過型のループ検知センサ５１，５２が設置されている。このセンサ５１，５２は転写材の裏面に軽く接触するアクチュエータ５５を備え、アクチュエータ５５の突片５５ａ，５５ｂがセンサ５１の光軸を遮蔽しているとき、及び、アクチュエータ５５の突片５５ｃがセンサ５２の光軸を遮蔽しているとき、センサ５１，５２はオフ信号、光軸が開放されるとオン信号を発生する。アクチュエータ５５は支軸５７を支点として回動自在であり、突片５６が転写材と接触すること（ループ量の増大）によって矢印Ｃ方向に回動し、接触の解除（ループ量の減少）によって矢印Ｃ方向とは逆方向に復帰する。
【００２１】
ここで、従来一般的に行われているループ量の制御を簡単に説明すると、１枚の転写材Ｓの搬送当初は定着搬送速度をＶ１（Ｖａ＞Ｖ１）に設定して搬送し、ループ量がｙ４になると定着搬送速度をＶ２（Ｖａ＜Ｖ２）に切り換えてループ量を減少させ、ループ量がｙ２になると定着搬送速度をＶ１に戻すようにしている。しかし、この制御ではループ状態の予期せぬ変化に対応することができない。
【００２２】
（定着速度の制御、図４〜図７参照）
次に、前記センサ５１，５２の検知信号に基づいて定着モータ４３に対して実行される定着搬送速度の制御について説明する。ここでの定着搬送速度の制御は図２に示す制御部６０によって行われ、センサ５１，５２の検知信号は制御部６０に入力されてループの状態が判定され、加熱ローラ４１を駆動する定着モータ４３の制御にフィードバックされる。
【００２３】
図４は横軸の時間に対して転写材のループ量を示し、図５はループ量に対するセンサ５１，５２の検知状態を示している。Ｖａ＞Ｖの速度関係で転写材を搬送すると、時間の経過に伴ってループ量が漸増していく。ループ量がｙ１のとき、センサ５１は突片５５ａで遮光され、センサ５２は突片５５ｃで遮光され、ともにオフ状態にある。ループ量がｙ２になると突片５５ａが遮光を解除してセンサ５１がオンし、センサ５２はオフのままである。ループ量がｙ３になると突片５５ｂが遮光するのでセンサ５１がオフし、突片５５ｃが遮光を解除してセンサ５２がオンする。また、ループ量がｙ４になると突片５５ｂが遮光を解除してセンサ５１がオンし、突片５５ｃが解除状態を維持するのでセンサ５２はオンのままである。このようにセンサ５１，５２のオン／オフ状態でループ量ｙ１，ｙ２，ｙ３，ｙ４を検知することができる。
【００２４】
定着装置４０の上流側において形成される転写材は、ｙ１とｙ４の中間位置が最適ループ量であり、このときの搬送速度が最適速度である。そこで、ループ量ｙ４を検知すると（図６、ステップＳ１でＹＥＳ）、定着モータ４３を増速させる（ステップＳ２）。そして、ループ量ｙ３を検知すると（ステップＳ３でＹＥＳ）、ループ量ｙ３を検知した時点からループ量ｙ１〜ｙ４までのセンサ５１，５２による検知状態の変化と経過時間Ｔ１（図４参照）から求めたループの成長速度と、加熱ローラ４１による定着搬送速度と中間転写ベルト１１による転写搬送速度との速度差から算出した最適速度に変速する。また、ループ量ｙ４が検知されるまでは（ステップＳ１でＮＯ）この最適速度を維持する（ステップＳ５）。
【００２５】
一方、定着装置４０が最適速度で転写材を搬送しているにも拘わらず、転写材のスリップなどでループ量が増加してループ量ｙ４が検知されると（ステップＳ１）、ループ量ｙ３が検知されるまで増速制御を行い（ステップＳ２）、ループ量ｙ３が検知されると（ステップＳ３でＹＥＳ）、最適速度での通紙を行う（ステップＳ４）。
【００２６】
同様に、転写材のスリップなどでループ量が減少すると、ループ量ｙ２が検知されると（図７、ステップＳ１１でＹＥＳ）、ループ量ｙ３が検知されるまで減速制御を行い（ステップＳ１２）、ループ量ｙ３が検知されると（ステップＳ１３でＹＥＳ）、最適速度での通紙を行う（ステップＳ１４）。また、ループ量ｙ２が検知されるまでは（ステップＳ１１でＮＯ）この最適速度を維持する（ステップＳ１５）。
【００２７】
以上の如く定着モータ４３を制御することにより、定着装置４０の直前において最適ループ量（ｙ１，ｙ４の中間）を形成させつつ転写材を安定的に搬送することが可能となる。また、加熱ローラ４１が外径の変化の大きいスポンジタイプのものであっても、最適速度を算出して転写材を搬送するため、トナーの滲み、擦れといった画像の劣化防止に極めて効果的である。
【００２８】
（最適速度の計算式、図４及び図８〜図１０参照）
ここで、最適速度の計算式について図４及び図８〜図１０を参照して説明する。図８は、ループ量とループ形成時の紙端から距離Ｘ（図９参照）との関係を示している。ループ量Ｙをアクチュエータ５５で検出する範囲は数ｍｍであるため、このループ量Ｙと距離Ｘとの関係は１次で近似している。
【００２９】
図８に示した関係は、Ｙ＝Ｋ×Ｘで表され、Ｋは係数（普通紙、厚紙、薄紙などの紙種やサイズなどで変化する）である。係数Ｋは、数種の紙種とサイズに関するデータテーブルが予め用意されている。
【００３０】
ループ量がｙ４に達したときの紙端からの距離Ａは以下の式（１）で表される。即ち、Ｘ＝Ａのとき、ループ量Ｙはｙ４になる。
Ａ＝ｙ４／Ｋ      …（１）
【００３１】
前述の如く、転写ずれなどを考慮して定着搬送速度は転写搬送速度に比べて若干遅く設定されており、転写部と定着部との間には速度差が発生している。転写搬送速度をＶａ、定着搬送速度をＶ１とすると、速度差はＶａ−Ｖ１であり、該速度差にてループ量が増加する。
【００３２】
ループ量と前記速度差によるループ成長時間との関係は図４に示したとおりであり、ループ量ｙ４に成長する時間はＴ１である。従って、ループ量Ｙの時間変化は、以下の式（２）で表される。
Ｙ＝（ｙ４／Ｔ１）×Ｘ      …（２）
【００３３】
ループ量ｙ４を検知した時間Ｔ１は、以下の式（３）で表される。
Ｔ１＝Ａ／（Ｖａ−Ｖ１）      …（３）
【００３４】
前記式（１），（２），（３）より、ループ量Ｙは以下の式（４）で表すことができる。
Ｙ＝Ｋ×（Ｖａ−Ｖ１）×Ｘ      …（４）
【００３５】
また、最適定着搬送速度Ｖ３は以下の式（５）で表すことができる。
Ｖ３＝（ｙ４／Ｔ１／Ｋ）＋Ｖ１      …（５）
【００３６】
ここで、図１０は前記ループ量の制御における定着搬送速度Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の推移を示している。センサ５１，５２がループ量ｙ４を検知する時間Ｔ１までは、初期定着搬送速度Ｖ１に設定され、その後、ループ量を減少させるための増速を開始する（図６参照）。ループ量の増加率に対してループ量の減少率を同じにするため、定着増速後の搬送速度Ｖ２は以下の式（６）で表される。
Ｖ２＝２（Ｖａ−Ｖ１）＋Ｖ１＝２Ｖａ−Ｖ１
＝（２×ｙ４／Ｔ１／Ｋ）＋Ｖ１        …（６）
【００３７】
増速制御によってループ量ｙ３を検知すると、前記式（５）によって算出した最適搬送速度Ｖ３に設定し、ループ量ｙ４又はループ量ｙ２が検知されるまでは、この最適搬送速度Ｖ３を維持する。
【００３８】
（ループ検知センサの他の例、図１１参照）
また、転写材のループ量を検知するためのセンサとしては、測距センサを用いることもできる。例えば、図１１に示すように、転写材の接触によって支軸６６を支点として矢印Ｄ方向に回動し、接触の解除によって矢印Ｄとは逆方向に復帰するアクチュエータ６５の近傍に非接触式の測距センサ６７を設け、転写材のループ量を検知するようにしてもよい。この測距センサ６７によって転写材のループ量を、例えば、前記ループ量ｙ１〜ｙ４ごとに検知し、図６及び図７に示した制御を行えばよい。
【００３９】
（他の実施例）
なお、本発明に係る画像形成装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。
【００４０】
例えば、本発明は前記実施例に示したタンデム式のカラープリンタに限らず、モノクロプリンタやカラー／モノクロ複写機、ファクシミリなど種々の画像形成装置に適用することができる。また、定着装置としては、前記実施例に示したローラタイプ以外に、ベルトタイプであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】前記画像形成装置において２次転写部と定着装置との間での転写材のループを示す説明図である。
【図３】ループ検出センサの一例を示す斜視図である。
【図４】転写材のループ量の時間に関する変化を示すグラフである。
【図５】転写材のループ量の変化に対するセンサの検知信号を示すチャート図である。
【図６】ループ量が増加する場合の制御手順を示すフローチャート図である。
【図７】ループ量が減少する場合の制御手順を示すフローチャート図である。
【図８】ループ量と紙端からの距離との関係を示すグラフである。
【図９】ループ形成状態を説明するチャート図である。
【図１０】定着搬送速度の時間に関する変化を示すチャート図である。
【図１１】ループ検知センサの他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０…画像形成装置
１１…中間転写ベルト
１５…２次転写部
１６…２次転写ローラ
４０…定着装置
４１…加熱ローラ
４２…加圧ローラ
４３…定着モータ
５１，５２…ループ検知センサ
６０…制御部
６７…測距センサ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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