(57)【要約】【課題】透明なシートでも画像不良を発生させることなくループ量を検知することのできる画像形成装置を提供する。【解決手段】発光部及び発光部から発光され、シートにて反射した光を受ける受光部を備えた測距センサ１０１により、シートＰのループを検知する。そして、シートＰが測距センサ１０１の方向に所定量ループしたとき、定着装置１４と二次転写部５４の間に設けられた反射ガイド１０２を、シートＰにより押圧し、発光部から発光された光を遮らない第１位置から、発光部から発光された光を遮って反射させ、受光部に向かわせる第２位置に移動させる。【選択図】図２
2013105125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成部で形成されたトナー像をシートに転写する転写部と、前記転写部により転写されたトナー像をシートに定着させる定着部とを備え、トナー像が転写されたシートを前記定着部及び前記転写部のシート搬送速度の差により、前記転写部と前記定着部の間でループを形成させながら搬送する画像形成装置において、
前記転写部と前記定着部の間に設けられ、発光部及び前記発光部から発光され、シートにて反射した光を受ける受光部を有する光学式センサと、
前記転写部と前記定着部の間に設けられ、シートが前記光学式センサの方向に所定量ループしたとき、シートにより押圧されて前記発光部から発光された光を遮らない第１位置から、前記発光部から発光された光を遮って反射させ、前記受光部に向かわせる第２位置に移動する遮光部材と、
前記光学式センサからの検知信号に基づいて前記定着部のシート搬送速度を制御する制御部と、を備え、
前記光学式センサは、前記遮光部材が前記第２位置に移動した際には、前記遮光部材から反射した光を受けてシートのループを検知し、前記制御部は、前記光学式センサからの検知信号に基づいて、シートのループ量が所定範囲内に維持されるように前記定着部のシート搬送速度を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記遮光部材は、シートにより押圧されて撓みながら前記第１位置から前記第２位置に移動す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】
前記制御部は、前記遮光部材により反射した光を受けた前記受光部の出力電圧に基づいてシートのループ量を検知し、かつ前記受光部の出力電圧が所定の割合よりも大きな割合で減少した場合には、搬送されたシートが透明シートであると判断し、透明シートのループ量が前記所定範囲内に収まるよう前記定着部のシート搬送速度を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記光学式センサを、前記制御部で検知されたシートのループ量が前記所定範囲内の所定の値となるとき、前記発光部から発光された光とシートの接線とのなす角度が略９０°となるように設置し、
前記制御部は、前記受光部の出力電圧が増加すると、シートが前記定着部により引っ張られている状態と判断し、前記定着部のシート搬送速度を減速させるよう制御することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記受光部の出力電圧が増加した後、減少を始めたときにシートが前記定着部により引っ張られている状態と判断して前記定着部のシート搬送速度を減速させるよう制御し、前記受光部の出力電圧が増加して所定電圧を越えた場合には、シートのループ量が増加していると判断してシートのループ量が前記所定範囲内に収まるよう前記定着部のシート搬送速度を増速させるよう制御することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関し、特にトナー像が転写されたシートを転写部と定着部との間でループを形成しながら搬送するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を用いた画像形成装置においては、像担持体上に形成されたトナー像を転写部にて転写材としてのシートに転写した後、シートを定着ローラを備えた定着部に導くことにより、シートを加熱し、トナー像をシート上に定着させるようにしている。
【０００３】
このような従来の画像形成装置において、シートの長さによっては、シートの先端が定着部に進入したとき、後端部がまだ転写部を通過していない場合がある。通常、定着部のシート搬送速度と、転写部のシート搬送速度はほぼ等しく設定されているが、定着部に具備される定着ローラの熱膨張や固体差、あるいは経年変化により、定着部と転写部のシート搬送速度の間に差が生じる場合がある。
【０００４】
ここで、定着部のシート搬送速度が転写部のシート搬送速度を上回る場合には、未定着トナー像を担持しているシートが定着部と転写部との間で定着部側に引っ張られるという現象が発生し、画像劣化を招く恐れがある。そこで、このようなシートが引っ張られるという現象を防ぐため、定着部と転写部との間にシート搬送速度差を設けることにより、転写部と定着部との間を搬送されるシートにループを形成し、シートを撓ませるようにしている。
【０００５】
ところが、近年、画像形成装置に対して高速化が求められており、このため定着部には短時間に多くのシートが連続して搬送される。ここで、このように短時間に多くのシートが連続して搬送される場合、トナー像を定着させるためには定着温度を上げる必要がある。しかし、このように定着温度を上げた場合、搬送開始直後は転写部と定着部とのシート搬送速度差が所定範囲に収まっていても、連続プリント中に、定着ローラ外径の膨張ばらつきが従来以上に大きくなる。
【０００６】
ここで、定着ローラ外径が大きくなると、定着部のシート搬送速度が増加し、定着ローラ外径が小さくなると、定着ローラのシート搬送速度が減少する。なお、転写ローラは、高速化しても熱負荷を受けないため、連続プリント中に外径が変化することはなく転写部のシート搬送速度は一定のままである。このように、高速化により定着部のシート搬送速度の変動が大きくなると、転写部と定着部の間のシートのループ量が大きく変動し、転写部と定着部との間でシートの引っ張り合いや、押し込み合いが生じ、転写時の画像の乱れや色ずれが発生する。
【０００７】
そこで、従来は、例えば定着部と転写部との間に配された搬送ガイドにシートのループを検出するループ検出センサを設け、シートに形成されるループ量が一定となるように定着ローラの搬送速度を制御するようにした画像形成装置がある。なお、このような画像形成装置として、例えばループ検出センサとして非接触式の光学センサを用いたものがある（特許文献１参照）。そして、この画像形成装置では、光学センサによってループ量を連続測定して定着部のシート搬送速度にフィードバックすることにより、ループ量を目標ループ量となるようにしている。
【０００８】
また、他の画像形成装置としては、ループ検出センサとして、シートのループ量に応じたアナログ電圧を出力するシート接触式のループ検知装置を備えたものがある（特許文献２参照）。このループ検知装置は、シートの下面に接触して回動する検知アームと、この検知アームに一体に連結された遮光フラグと、前後に配列された２つのフォトインタラプタを備えたものである。なお、この２つのフォトインタラプタは、シートのサイズ、材料、厚みに応じて選択される２種類の目標ループ量に対応している。
【０００９】
そして、この画像形成装置では、通過するシートにより押圧されて回動する検知アームと一体に遮光フラグが回動する際、遮光フラグの同一の遮光縁を、前後に配列された２つのフォトインタラプタが順番に検知する。そして、このように２つのフォトインタラプタにより順番に検知されたループ量に基づいてループ量を目標ループ量となるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−１０６３８０号公報
【特許文献２】特開２００５−２８４０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、このような従来の画像形成装置において、光学式センサを用いた場合、例えばＯＨＴのような透明シートは、センサから発光された光が透過してしまい、シートのループ量を正確に検知することが困難であった。このため、透明シートを用いた場合には、転写−定着間における極度な引張りに伴う画像伸びや後端画像不良、或いは極度な撓みに伴うガイド擦れ等の不具合が発生することがあった。
【００１２】
また、シート接触式のループ検知装置を用いた場合、透明シートのループ量を正確に検知することはできるが、フラグが常にシートと接触するため、シートのフラグとの摺擦部分に帯電に伴う画像ムラや画像擦れといった画像不良が発生することがあった。
【００１３】
そこで、本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、透明なシートでも画像不良を発生させることなくループ量を検知することのできる画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、画像形成部で形成されたトナー像をシートに転写する転写部と、前記転写部により転写されたトナー像をシートに定着させる定着部とを備え、トナー像が転写されたシートを前記定着部及び前記転写部のシート搬送速度の差により、前記転写部と前記定着部の間でループを形成させながら搬送する画像形成装置において、前記転写部と前記定着部の間に設けられ、発光部及び前記発光部から発光され、シートにて反射した光を受ける受光部を有する光学式センサと、前記転写部と前記定着部の間に設けられ、シートが前記光学式センサの方向に所定量ループしたとき、シートにより押圧されて前記発光部から発光された光を遮らない第１位置から、前記発光部から発光された光を遮って反射させ、前記受光部に向かわせる第２位置に移動する遮光部材と、前記光学式センサからの検知信号に基づいて前記定着部のシート搬送速度を制御する制御部と、を備え、前記光学式センサは、前記遮光部材が前記第２位置に移動した際には、前記遮光部材から反射した光を受けてシートのループを検知し、前記制御部は、前記光学式センサからの検知信号に基づいて、シートのループ量が所定範囲内に維持されるように前記定着部のシート搬送速度を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のように、シートが所定量ループしたとき、シートにより遮光部材を押圧して発光部から発光された光を遮って反射させ、受光部に向かわせる位置に移動させることにより、透明なシートでも画像不良を発生させることなくループ量を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の一例であるカラーレーザプリンタの概略構成を示す図。
【図２】上記カラーレーザプリンタに設けられたループ量検知装置の概略構成を示す図。
【図３】上記ループ量検知装置の設置位置を説明する図。
【図４】上記ループ量検知装置からの検知信号に基づいてループ量を制御する制御ブロック図。
【図５】（ａ）は、上記ループ量検知装置の検出距離と出力電圧値の関係を示す図、（ｂ）はグロスと、グロスによる実際の測定距離とのズレ量の関係を示す図。
【図６】上記ループ量検知装置に設けられた反射ガイドの、シートを搬送する際の動き示す図。
【図７】上記ループ量検知装置の検知に基づくシートのループ量制御を示す図。
【図８】上記カラーレーザプリンタの普通紙を使用した際のループ量の時間推移の一例を示す図。
【図９】上記カラーレーザプリンタのＯＨＴを使用した際のループ量制御方法を説明する図。
【図１０】上記ＯＨＴを使用した際のシート及び反射ガイドの動きを示す図。
【図１１】上記ＯＨＴを搬送した場合で、撓み（ループ量）が大きくなったときのループ量の時間推移を示す図。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置に設けられたループ量検知装置の概略構成を示す図。
【図１３】上記ループ量検知装置の、シートのループ量に応じた赤外線検知の違いを説明する図。
【図１４】上記ループ量検知装置の実際の赤外線検知を説明する図。
【図１５】上記ループ量検知装置のＯＨＴを使用した際の出力電圧の時間推移を示す図。
【図１６】本発明の第３の実施の形態に係る画像形成装置に設けられたループ量検知装置の概略構成を示す図。
【図１７】上記ループ量検知装置のＯＨＴを使用した際、一つのジョブにおいて、引張りと撓みが生じた場合の出力電圧の時間推移を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の一例であるカラーレーザプリンタの概略構成を示す図である。図１において、５０はカラーレーザプリンタ、５１はカラーレーザプリンタ本体（以下、プリンタ本体という）である。このプリンタ本体５１には、シートに画像を形成する画像形成部５２が設けられている。
【００１８】
ここで、画像形成部５２は、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの４色のトナー画像を担持する像担持体である感光体ドラム５（５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ）が設けられている。感光体ドラム周囲には、感光体ドラム５の回転方向に沿って感光体ドラム表面を一様に帯電する一次帯電ローラ７（７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ）が設けられている。なお、感光体ドラム５の上方には画像情報に基づいてレーザビームを照射して感光体ドラム上に静電潜像を形成するスキャナユニット９（９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋ）が設けられている。また、感光体ドラム５の周囲には、静電潜像にトナーを付着させてトナー像として顕像化する現像器８（８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋ）が設けられている。
【００１９】
なお、本実施の形態においては、感光体ドラム５、一次帯電ローラ７、現像器８は一体的にカートリッジ化され、プロセスカートリッジ４（４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ）を形成している。そして、このプロセスカートリッジ４の下方には、中間転写ベルトユニット５３が配置されている。この中間転写ベルトユニット５３は、誘電体製で、可撓性を有するエンドレスベルトである中間転写ベルト３と、中間転写ベルト３を循環移動させる駆動ローラ１２と、テンションローラ１３と、アイドラローラ１７と、二次転写対向ローラ１８を有している。
【００２０】
ここで、中間転写ベルト３の材料としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン重合体（ＰＴＦＥ）等が用いられる。なお、本実施の形態において、中間転写ベルト３は、カーボンブラックにより抵抗調整されたポリイミドからなり、体積抵抗率は、１×１０８Ω・ｃｍであり、厚さは７０μｍ、内周長は７００ｍｍ、移動方向と直交する方向の幅は２５０ｍｍである。さらに、中間転写ベルト３は、矢印方向にプロセススピード１１５ｍｍ／ｓｅｃで回転している。また、駆動ローラ１２、二次転写対向ローラ１８はφ２４、テンションローラ１３はφ１６の構成となっている。
【００２１】
この中間転写ベルト３は、各プロセスカートリッジ４の感光体ドラム５に当接しており、また中間転写ベルト３の内側には、一次転写ローラ１０（１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ）が中間転写ベルト３を介して感光体ドラム５と対向して配設されている。そして、この一次転写ローラ１０によって後述するように静電的負荷バイアスが与えられることにより、各感光体ドラム５に形成されたトナー像が中間転写ベルト３に重ね合わせて転写され、この結果、中間転写ベルト上にフルカラーのトナー像が形成される。
【００２２】
また、プリンタ本体５１の下部には、シートカセット１に収容されたシートＰを給送する給送ローラ２及び給送ローラ２と当接してシートＰを分離する分離ローラ２ａを備えたシート給送部２０が配置されている。そして、このシート給送部２０において、シートカセット１に収容されたシートＰが給送ローラ２により、レジストローラ対６に送られる。この後、シートＰは、レジストローラ対６により、トナー画像と同期するように二次転写ローラ１１と中間転写ベルト３とにより形成される二次転写部５４に給送される。なお、二次転写ローラ１１は、弾性層にＮＢＲヒドリンゴムを主成分とした半導電性スポンジを用いており、外径φ１８で、芯金径φ６である。また、二次転写ローラ１１に印加される二次転写バイアスは＋１．５ｋＶ程度である。
【００２３】
次に、このような構成のカラーレーザプリンタ５０の画像形成動作について説明する。まず、プリンタ本体５１に接続された不図示のコンピュータ若しくはＬＡＮ等のネットワークから画像情報が送られてくると、画像情報に応じてスキャナユニット９はレーザ光Ｌを発光する。そして、このレーザ光Ｌにより、一次帯電ローラ７によって表面が所定の極性・電位に一様に帯電されている感光体ドラム５の表面を露光する。
【００２４】
これにより、感光体ドラム表面の露光部分は電荷が除去され、静電潜像が形成され、この静電潜像は、現像器８によってトナーが付着されてトナー像として現像される。なお、第１のプロセスカートリッジ４Ｙは、現像器８Ｙにイエローのトナーを収容しており、感光体ドラム５Ｙにイエロートナー像を形成する。同様に、第２のプロセスカートリッジ４Ｍは、現像器８Ｍにマゼンタのトナーを収容しており、感光体ドラム５Ｍにマゼンタトナー像を形成する。第３のプロセスカートリッジ４Ｃは現像器８Ｃにシアンのトナーを収容しており、感光体ドラム５Ｃにシアントナー像を形成する。第４のプロセスカートリッジ４Ｋは現像器８Ｋにブラックのトナーを収容しており、感光体ドラム５Ｋにブラックトナー像を形成する。
【００２５】
次に、一次転写ローラ１０により所定の加圧力及び静電的負荷バイアスが与えられ、中間転写ベルト３上に感光体ドラム上のトナー像が転写される。なお、各プロセスカートリッジ４による画像形成は、中間転写ベルト上に一次転写された上流のトナー像に重ね合わせるタイミングで行われる。この結果、最終的にはフルカラーのトナー像が中間転写ベルト３上に形成される。
【００２６】
このような画像形成と同期して、シートカセット１から給送ローラ２及び分離ローラ２ａによってシートＰが１枚ずつレジストローラ対６に送られる。この後、レジストローラ対６により、二次転写ローラ１１と中間転写ベルト３とにより構成される転写部である二次転写部５４に搬送される。そして、二次転写ローラ１１へのバイアス印加によって、中間転写ベルト３上のトナー像がシートＰに転写される。さらにトナー像が転写されたシートＰは、定着部である定着装置１４に搬送され、定着ローラ１５及び加圧ローラ１６によって、加熱、加圧されてシートＰ上にトナー像が定着される。この後、トナー像が定着されたシートＰは、排出ローラ対２１によって排出トレイ５５へ排出される。
【００２７】
ところで、図１に示すように、二次転写部５４と定着装置１４の間には、シートＰをガイドする搬送ガイド２２と、二次転写部５４と定着装置１４との間を通過する際、シートＰに生じるループ量を検知するループ量検知装置１００が設けられている。そして、このループ量検知装置１００は、図２に示すように、定着ニップＮ１と転写ニップＮ２との間にあるシートＰとの距離を計測する光学式の非接触式センサである測距センサ１０１と、搬送ガイド２２上に配置された反射ガイド１０２とを備えている。
【００２８】
ここで、反射ガイド１０２は、図３に示すように、搬送ガイド２２のシート搬送方向と直交する幅方向略中央部に設置されている。なお、図３において、２３は搬送ガイド２２に設けられた搬送ガイドリブであり、この搬送ガイドリブ２３により、シートとの接触による帯電を避けてスムーズにシートＰを搬送することができる。また、２４は測距センサ１０１から発光された赤外線１０４を通過させるために搬送ガイド２２に設けられた開口部である。
【００２９】
図４は、ループ量検知装置１００からの検知信号に基づいてループ量を制御する制御ブロック図である。ループ量検知装置１００には、ＬＥＤを備えた発光部１０３、ＰＳＤ（位置検出素子）を備えた受光部１０５及び演算用ＩＣ１０１ａを有し、シートＰとの距離を計測してシートＰのループを検知する光学式センサである測距センサ１０１が設けられている。そして、この測距センサ１０１では、発光部１０３から赤外線１０４を照射し、対象物体から反射された赤外線を受光部１０５で受け、演算用ＩＣ１０１ａは、受光面上に到達した赤外線の分布中心の位置によって、三角測量方式で対象物体との距離を計測する。なお、図４において、１０１ｂはレンズである。
【００３０】
この後、演算用ＩＣ１０１ａは、演算した距離情報を電圧値としてコントローラ１１０に出力する。ここで、この測距センサ１０１は、受光面への到達赤外線の分布中心の位置を検出して距離を演算するため、対象物体の表面状態により反射率が変化しても距離データには影響しない。図５の（ａ）は、検出距離と出力電圧値の関係を示す図である。なお、本実施の形態においては、図５の（ａ）において斜線で示す領域を使用し、搬送中の出力電圧としては約１．６Ｖ〜３．２Ｖでループ量検知を行う。
【００３１】
ここで、制御部であるコントローラ１１０は、ＣＰＵ１０６と、メモリ１０９を備えると共に、モータドライバ１０７を介して定着モータ１０８の回転速度を制御する。そして、このように定着モータ１０８の回転速度を制御することにより、トナー像が転写されたシートを定着装置１４及び二次転写部５４のシート搬送速度の差により、定着装置１４及び二次転写部５４の間で所定範囲内の大きさのループを形成させながら搬送する。
【００３２】
そして、演算用ＩＣ１０１ａにより出力された距離情報（電圧値）は、ＣＰＵ１０６によりＡ／Ｄ変換されることにより距離に応じたデジタル値に変換される。なお、メモリ１０９には、定着ニップＮ１と転写ニップＮ２との間でのシートＰの状態がループなしの場合、つまり図２の破線で示すシートＰがピンと張った状態から、測距センサ１０１とシートＰまでの距離、つまりループ量ｄに応じたデジタル値が格納されている。そして、変換されたデジタル値と、メモリ１０９に格納されているデジタル値によりＣＰＵ１０６は、シートＰのループ量ｄを求めることができる。
【００３３】
ところで、発光部１０３より発光された赤外線１０４は、通常は反射ガイド１０２に当たることなく既述した図３に示す開口部２４を通過し、その先に搬送されるシートＰによって反射（主に乱反射）し、この後、受光部１０５により受光される。しかし、例えばシートがＯＨＴのような透明シートの場合、赤外線がシートを透過してしまうため、赤外線は反射せず、このため受光部１０５は赤外線を受けることができない。
【００３４】
そこで、本実施の形態においては、図６に示すように、遮光部材である反射ガイド１０２を、シートＰが所定量以上のループを形成した場合は、シートにより押圧されてシートに向かう赤外線１０４を遮る位置まで弾性的に撓ませるようにしている。つまり、反射ガイド１０２を、シートＰが測距センサ１０１の方向に所定量ループしたとき、シートにより押圧されて撓ませて赤外線１０４を遮らない第１位置から、赤外線１０４を遮って反射させる第２位置に移動するようにしている。
【００３５】
そして、反射ガイド１０２により赤外線１０４を遮った場合、赤外線１０４は反射ガイド１０２に当たって反射し、反射した赤外線１０４を受光部１０５が受けとることにより、測距センサ１０１から反射ガイド１０２までの距離を検知することができる。このようにシートＰが所定量以上のループを形成した場合、反射ガイド１０２を撓ませて赤外線１０４を反射させることにより、反射ガイド１０２までの距離を検知することができ、この結果、透明シートの場合でも、正確なループ量ｄを検知することができる。
【００３６】
なお、このような機能を有するため、反射ガイド１０２は、シートＰとの接触面が平滑で、かつ赤外線を適度に乱反射させるような表面粗さを持つことが好ましい。このため、本実施の形態において、反射ガイド１０２は、厚み０．５ｍｍのポリエステル材を用いており、これによりシートＰとの接触面側を平滑にして摺動による不具合を抑えつつ、反射面側を適度に粗くして赤外線の乱反射を可能としている。
【００３７】
ここで、本発明者の検討によれば、グロスによる実際の測定距離とのズレ量をなくすためには、反射面側の粗さをグロス値で示す場合、図５の（ｂ）に示すように、グロス値５０以下であることが望ましい。このため、本実施の形態においてはグロス値４５の反射ガイドを使用している。なお、このグロス値の測定は、ＨＯＲＩＢＡハンディ光沢計ＩＧ−３２０（グロスＪＩＳ準拠）により行った。
【００３８】
また、既述した図４に示すメモリ１０９内には、シートの種類に応じた搬送モード毎にループ量の目標ループ量ｄｔが格納されている。そして、後述する制御に従い、実際のループ量ｄが、図７に示す目標ループ量ｄｔとなるように、図４に示すモータドライバ１０７にＣＰＵ１０６からクロック信号を出力し定着モータ１０８の回転速度を制御する。
【００３９】
次に、定着モータ１０８の回転速度制御方法について説明する。本実施の形態においては、ＰＩ制御によって定着モータ１０８の回転速度である定着速度の増減を行っており、この制御は、シートＰの先端が定着ニップＮ１に突入した瞬間から開始する。本制御は、実際のループ量ｄの、目標ループ量ｄｔからの偏差ｅを０に収束させるための制御であり、制御の基本式は下式（式１）にて表わされる。つまり、定着モータ１０８の回転速度制御は、ループ量ｄの目標ループ量ｄｔからの偏差ｅ、及びその積分値の２つの要素によって行われる。
ＭＶ＝ＫＰ・ｅ＋Ｋｉ・∫ｅ・ｄｔ＋Ｍｓ・・・（式１）
ＭＶ：定着モータ１０８の実際の速度（モータ周波数）
ｅ：実際のループ量と目標のループ量からの偏差（ｅ＝ｄ−ｄｔ）
ＫＰ：比例制御の比例定数（ｅに応じて操作量を変更する比例係数）
Ｋｉ：積分制御の比例定数（∫ｅに応じて操作量を変更する比例係数）
Ｍｓ：：定常時の操作量（ｅ＝０の時のモータ周波数：基本周波数）
【００４０】
なお、上記の制御パラメータＫＰ、Ｋｉは、定着ローラ１５が熱膨張することによる外径変動を考慮に入れて決定した。比例制御のパラメータであるＫＰ（比例ゲイン）は、ループ量ｄのオーバーシュート及びハンチングが発生しない範囲で決定した。これは、オーバーシュートやハンチングが発生すると、シートＰが転写ニップＮ２と定着ニップＮ１との間で引っ張られ、転写ニップＮ２で画像ズレ等が発生するためである。そして、比例制御だけでは、目標値に達しないまま残ってしまう目標ループ量ｄｔからの偏差ｅ（オフセット）に関しては、積分制御で除去するようにパラメータＫｉを決定した。
【００４１】
ここで、積分制御を加えると、オフセットがある限り出力変更が積み重なるので、最終的には、オフセットを除去し、目標値に収束することが可能となる。Ｋｉ決定の際にも、ループ量ｄのオーバーシュート及びハンチングが発生しない範囲で決定した。これにより、シートＰが転写ニップＮ２と定着ニップＮ１の両方に挟持搬送されている制御区間において、ループ量ｄは単調に減少し且つ、シートＰの後端が転写ニップを抜ける前に、目標ループ量ｄｔに収束する。
【００４２】
図８は、本制御を用いて普通紙（ＸＥＲＯＸ製  Ｂｕｓｉｎｅｓｓ４２００  ７５ｇ）を搬送した際の、ループ量ｄの時間推移の一例を示す図である。図８のＡは、シート先端が定着ニップＮ１に突入するタイミングであり、定着モータ１０８の制御開始タイミングに相当する。このＡの時点では、ループ量ｄが約２５ｍｍであり、この時は、図６に示すようにシートＰに押圧された反射ガイド１０２による乱反射を利用してループ量を検知している。そして、既述したＰＩ制御によって約０．５ｓｅｃで、目標ループ量ｄｔ（本実施の形態では１０ｍｍ）に収束していることが分かる。
【００４３】
この制御の途中（本実施の形態では、ｄ＝約１８ｍｍ）、シートが反射ガイド１０２から離れ、この後、シートによる乱反射を利用してループ量ｄを検知している。つまり、検知対象物が反射ガイド１０２からシートＰに変わる。しかし、この場合、図８に示すように検知ループ量に殆ど影響が無いことが分かる。Ｂは、シート後端が転写ニップＮ２を抜けるタイミングであり、制御終了タイミングに相当する。この図８から、上記したＰＩ制御により、ループ量ｄは目標ループ量ｄｔに収束し、目標ループ量ｄｔを維持した状態でシートの後端が転写ニップＮ２を抜けていることが分かる。
【００４４】
次に、シートとして透明シートの一例であるＯＨＴ（３Ｍ製  ＣＧ３３００）を使用した際のループ量制御方法について、図９を用いて説明する。ＯＨＴを使用した場合においても、普通紙と同様に、シート先端が転写ニップＮ２を過ぎて反射ガイド１０２を押し下げた時点で、反射ガイド１０２からの反射によってループ量ｄが検出される。しかし、図１０に示すように、シートＰの先端が図１０に示すαに達したとき、シートＰが反射ガイド１０２から離れ、この瞬間、赤外線１０４がシートＰを透過し、ループ量検知が不能となる。本発明者の検討によれば、測距センサ１０１からの赤外線１０４をシートＰに照射した場合の、それまでの出力電圧は約０．８Ｖである。
【００４５】
つまり、シートがＯＨＴの場合、シート搬送中に出力電圧の急激な減少が発生する。言い換えれば、ＯＨＴの場合、シート搬送中に、測距センサ１０１の出力電圧が所定の割合よりも大きな割合で減少する。従って、例えばユーザーが予めシート設定をＯＨＴとしない場合でも、ＣＰＵ１０６は、シートＰが反射ガイド１０２から離れた瞬間の出力電圧の急激な減少から、シートＰは透明シートであるＯＨＴであると判断することができる。
【００４６】
ここで、コントローラ１１０内のメモリ１０９には、予めＯＨＴを搬送する場合の定着モータ１０８の回転速度が記憶されている。そして、ＣＰＵ１０６は、シートＰがＯＨＴであると判断すると、モータドライバ１０７に、ＯＨＴを搬送する場合に決められたクロック信号を送ることによって、目標ループ量ｄｔとなるように定着モータ１０８の回転速度を予測制御する。
【００４７】
図１１は、ＯＨＴを搬送した場合で、撓み（ループ量）が大きくなったときのループ量ｄの時間推移を示す図である。図１１において、ＯＨＴが反射ガイド１０２と離れた瞬間がαの位置に相当し、シートがＯＨＴと判断した以降は、ループ量ｄ＝１０となるように定着モータ１０８の予測制御を行っている。
【００４８】
実際には、普通紙と同様に、図１１のＡで示すシート先端が定着ニップＮ１に突入するタイミングで定着モータ１０８の制御を開始している。また、搬送途中でループ量ｄが所定のループ量（本実施の形態では約１８ｍｍ）以上に大きくなった場合、シートが再び、既述した図６に示すように反射ガイド１０２を押し下げるようになる。これに伴い、図１１のβに示すように再度反射ガイド１０２の乱反射によって出力電圧が上昇する。そして、このように出力電圧が上昇することにより、つまり再度、反射ガイド１０２の乱反射を利用することにより、正確なループ量を検知することができる。
【００４９】
このとき、上述したようにＣＰＵ１０６によって定着モータ１０８の回転速度を増速させる制御を行うことにより、再度、ループ量を安定させることができる。なお、本実施の形態においては、シートのループ量ｄが１５〜１８ｍｍの範囲内にあるときはループ量が安定していると判断し、これよりもループ量が大きくなった場合には即座に反射ガイド１０２を利用して撓みを防ぐような制御になっている。このようにして、ＯＨＴのような透明シートを搬送する場合においても、転写−定着間で極端なループを発生させることなく、安定したシートの搬送が可能となる。
【００５０】
以上説明したように、本実施の形態では、光学式の測距センサ１０１と反射ガイド１０２を組み合わせるようにしている。そして、例えばＯＨＴのような透明シートを搬送する場合、シートが転写−定着間で所定以上のループ量を形成した際には、シートにより反射ガイドを押圧するようにしている。これにより、光学式の測距センサ１０１は、反射ガイドからの反射を利用して正確なループを検知することができ、ＣＰＵ１０６は正確なループ量を検知することができる。この結果、シートの種類にかかわらず、安定した所望のループ量を実現することができ、搬送ガイドに擦れることによるシートの帯電や、これに伴う画像不良、或いはスリップといった不具合を防止することができる。
【００５１】
ところで、本実施の形態においては、主にシートのループ量が大きい場合に、定着モータ１０８の速度を増速させることにより、安定したループ量を形成するようにしている。しかし、定着速度は、定着装置１４の熱による加圧ローラ１６の膨張や収縮、或いはシートＰの表面状態等によって大きく影響を受ける。そして、例えば加圧ローラ１６が急激に熱膨張した場合、シートＰの引張りが発生し、これに伴いシートのループ量が減少するので、このような場合でも正確なループ量を検知する必要がある。
【００５２】
次に、このようなシートが過度に引っ張られた場合においても、正確なループ量を検知するようにした本発明の第２の実施の形態について説明する。図１２は、本実施の形態に係る画像形成装置に設けられた測距センサ１０１の構成を示す図であり、図１２において、既述した図２と同一符号は、同一又は相当部分を示している。
【００５３】
ここで、本実施の形態においては、図１２に示すように、測距センサ１０１を、ループ量ｄが所定範囲内の所定の値（本実施の形態においては約５ｍｍ）となったαの状態の時に、赤外線１０４とシートＰの接線とのなす角度が略９０°となるように設置している。そして、このような位置に測距センサ１０１を設置することにより、シートとしてＯＨＴを使用する際、シートＰの正反射を利用してループを検知し、この検知結果に基づきＣＰＵ１０６は正確なループ量を検知することができる。
【００５４】
なお、このαの状態は、図１３の（ａ）に示すように、赤外線１０４からシートＰに向けた垂線軸をＺ方向とすると、シート搬送方向（Ｘ方向）とＺ方向でなすＸＺ面に対して、シートＰの長手方向（Ｙ方向）とのなす角度が９０°となる状態である。そして、このような状態のとき、ＸＺ面において、発光部１０３から発光された赤外線１０４が、シートＰの主に正反射を利用して受光部１０５にて読み取られる。
【００５５】
一方、シートＰが図１２のβの状態のとき、すなわちループ量ｄが所定の値でないとき、図１３の（ｂ）に示すように、受光部１０５は、シートＰの正反射を受けることができない。但し、実際には、発光部１０３から発光された赤外線は、図１４に示すようにある程度の発光角度を持っているため、αの状態に対して５°程度の角度であれば受光部１０５は、多少の光を受けることになる。本発明者の検討によれば、主にシートＰの正反射を利用した時の最大の出力電圧は１．３Ｖである。
【００５６】
次に、シートＰとしてＯＨＴを搬送した際、シートＰが転写−定着間で引張られたときの制御について説明する。シートＰがＯＨＴの場合、既述した図９に示すようにシート先端が転写ニップＮ２を通過して反射ガイド１０２を押し下げた時点で、反射ガイド１０２からの反射によってループ量ｄが検出される。
【００５７】
しかし、既述した図１０に示すように、シートＰが反射ガイド１０２から離れた瞬間、赤外線１０４がシートＰを透過するようになって受光部１０５における出力電圧が大幅に減少し、この時点でＣＰＵ１０６は、シートＰがＯＨＴ（透明シート）と判断する。なお、コントローラ１１０内のメモリ１０９には、予めシートＰがＯＨＴの場合の定着モータ１０８の回転速度、及びＯＨＴを搬送する際の出力電圧の変動を記憶している。
【００５８】
図１５は、出力電圧の時間推移を示す図である。シートＰが徐々に引張られた場合、ループ量ｄが所定の値に次第に近づくようになり、これに伴い出力電圧は、図１５に示すように、通常の出力電圧（０．８Ｖ）に対し、αに示すように次第に上昇する。そして、ループ量ｄが所定の値となると、図１５のβに示すように出力電圧が最大となる。また、この後、シートが更に引張られると、ループ量ｄが所定の値を超えるようになり、これに伴い、今度は図１５のγに示すように出力電圧が次第に下降する。
【００５９】
このとき、すなわち出力電圧が最大となった後、出力電圧が下降すると、ＣＰＵ１０６は、シートの状態を「引張り」と判断する。なお、本実施の形態では、０．２〜０．５ｓｅｃで０．４〜０．７Ｖ出力電圧が上昇し、下降した時点で「引張り」と判断している。そして、このように「引張り」と判断すると、ＣＰＵ１０６は、定着モータ１０８に対して回転速度を減速させる制御を行い、これにより再び安定したループ量に戻すようにする。
【００６０】
以上説明したように、本実施の形態では、測距センサ１０１を用いてループ検知を行い、主に透明シートの正反射を利用して出力変動を認識することによって、透明シートの「引張り」を正確に検知することができる。そして、このように「引張り」を正確に検知することにより、透明シートを搬送する場合においても、転写−定着間で極端な引張りを発生させることなく、安定してシートを搬送ことができる。これにより、シートの種類にかかわらず、引張りに伴う転写ブレといった不具合を防止することができる。なお、本実施の形態においては、赤外線１０４が発光部から受光部に向かう線が図１３のＸＺ面となるような向きに測距センサ１０１を設置してあるが、これは既述した図１４に示すような赤外線の発光角度や性能等に応じて適宜変更できる。
【００６１】
ところで、これまで説明した第１実施の形態においては、透明シートを搬送する際のシートの転写−定着間の撓みを正確に検知することにより、安定したループ量を実現させていた。また、第２実施の形態においては、透明シートを搬送する際のシートの転写−定着間の引張りを正確に検知することにより、安定したループ量を実現させていた。つまり、これまで説明した第１及び第２実施の形態においては、透明シートを搬送する際の、転写−定着間の撓みと引張りを正確に検知することによって、それぞれ個別に安定したループ量を実現させていた。しかし、本発明は、これに限らず、転写−定着間のシートの撓みと引張りの両方を検知するようにしても良い。
【００６２】
次に、このような転写−定着間のシートの撓みと引張りの両方を検知するようにした本発明の第３の実施の形態について説明する。図１６は、本実施の形態に係る画像形成装置に設けられたループ量検知装置の概略構成を示す図であり、図１６において、既述した図２と同一符号は、同一又は相当部分を示している。
【００６３】
ここで、図１６は、シートＰとしてＯＨＴを用いた場合の、転写−定着間におけるシートＰのループの状態を示している。ここで、本実施の形態においては、シートＰを搬送した際の撓みと引張りとの間で、明確な出力電圧の閾値を設け、挙動の傾向を読み取ることによって、転写−定着間のＯＨＴの撓みと引張りの両方を検知するようにしている。具体的には、搬送されたシートがＯＨＴ（透明シート）と判断した場合、ＯＨＴの通常の出力電圧に対して、段階的に所定領域の上昇を示し、下降を始めた場合は「引張り」と判断し、急激に所定値以上の上昇を示した場合は「撓み」と判断する。
【００６４】
また、図１７は、シートを搬送した際の一つのジョブにおいて、引張りと撓みが生じた場合の出力電圧の時間推移を示している。そして、本実施の形態の場合、シートＰがＯＨＴの場合、シートＰの通常の出力電圧値０．８Ｖに対して、段階的（０．２〜０．５ｓｅｃ）に０．４〜０．７Ｖ出力電圧が上昇し、且つ下降し始めた場合は「引張り」と判断する。また、０．２ｓｅｃ以下で０．７Ｖ以上の急激な上昇を示した場合は「撓み」と判断する。
【００６５】
例えば、図１６において、搬送するシートＰのループが（２）、（３）の状態のときは、ループ量検知装置は、ループ量を確実に検知することはできないものの、不具合の無い安定した画像を提供することができる。このときの出力電圧値は約０．８Ｖである。また、図１７においてαは、図１６における（３）の地点を示しており、シートＰの主に正反射による赤外線を受けはじめた瞬間にあたる。そして、この後、図１７に示すように、この地点αから、段階的に出力電圧が上昇している。
【００６６】
また、図１７においてβは、図１６における（４）の地点を示しており、このときシートの主に正反射による赤外線の受光のピークとなり、出力電圧の頂上にあたる。このとき、αとβの出力電圧の差は約０．５Ｖである。この後、さらにシートが引張られて図１６の（５）に示す地点に達し、これに伴い徐々に出力電圧値が下降して所定の出力電圧値となると、シートの状態が「引張り」であると判断し、定着モータ１０８に対して回転速度を減速させる制御を行う。
【００６７】
次に、このように定着モータ１０８の回転速度を減速させると、図１６のループが大きくなる。なお、このとき図１６における（２）の地点までは通常の出力電圧（０．８Ｖ）を示すが、シートＰが図１６における（１）の地点まで撓むと、シートが反射ガイド１０２を押圧する。そして、このように定着速度が徐々に遅くなり、シートＰが反射ガイド１０２を押圧すると、反射ガイド１０２が赤外線１０４を遮り、測距センサ１０１が急激に反射ガイド１０２からの赤外線１０４を受ける。
【００６８】
なお、このようにシートが反射ガイド１０２を押圧するのが、図１７のγの地点であり、このとき出力電圧が０．１ｓｅｃ未満で急激に上昇している。このときのγの上昇Δが所定電圧０．８Ｖを超える１．１Ｖであることから、ＣＰＵ１０６は、シートの状態が「撓み」、すなわちループ量が増加したと判断し、定着モータ１０８に対して回転速度を増速させる制御を行う。このように、一つのジョブにおいて、転写−定着間でシートの撓みと引張りの両方を確実に検知することができる。
【００６９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、測距センサ１０１を用いてループ量検知を行い、ＯＨＴのような透明シートを搬送する場合においても、出力電圧の変動に応じて「引張り」と「撓み」を判断することができる。そして、このように「引張り」と「撓み」を正確に検知し、これに応じた定着速度の制御を行うことによって、常に最適なループ制御を行うことができる。この結果、シートの種類にかかわらず、転写−定着間で極端な引張りと「撓み」を発生させることなく、安定してシートを搬送することができる。
【００７０】
なお、これまでの説明においては、感光体ドラム５に形成されたトナー像を中間転写ベルト３に一次転写した後、二次転写部５４でシートに一次転写する構成の画像形成装置について説明したが、本発明は、これに限らない。感光体ドラム５に形成されたトナー像をシートに直接写する構成の画像形成装置に適用することもできる。
【符号の説明】
【００７１】
１４…定着装置、５０…カラーレーザプリンタ、５１…カラーレーザプリンタ本体、５２…画像形成部、５４…二次転写部、１００…ループ量検知装置、１０１…測距センサ、１０１ａ…演算用ＩＣ、１０２…反射ガイド、１０３…発光部、１０４…赤外線、１０５…受光部、１０８…定着モータ、１１０…コントローラ、ｄ…ループ量、ｄｔ…目標ループ量、Ｎ１…定着ニップ、Ｎ２…転写ニップ、Ｐ…シート
【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】
2013105125.tif 000013
【図１２】
2013105125.tif 000014
【図１３】
2013105125.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2013105125.tif 000017
【図１６】
2013105125.tif 000018
【図１７】
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