(1)画像形成装置例
図1は本発明に係る画像形成装置の一例の構成模型図である。この画像形成装置は電子写真方式を用いたレーザープリンタである。
以下の説明において、プリンタおよびプリンタの構成部材に関し、幅方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向である。また幅方向とは像担持体としての感光ドラムの軸線方向でもある。
本実施例に示すプリンタAは、使用可能な記録材(記録紙、OHPシート等)の最大幅がLETTERサイズであり、その最大幅サイズの記録材を該記録材の幅方向中央と後述の搬送手段の搬送基準位置とが一致する中央搬送基準で搬送する。その記録材に画像形成を行なうプロセススピードは200mm/sec、その記録材の搬送間隔は1.714secであり、35枚/分(ppm)でプリントを出力する。
本実施例のプリンタAは、不図示のパーソナルコンピュータ等のホスト装置からプリント指令を入力すると、画像形成部において像担持体としてのドラム型の電子写真感光体(以下、感光ドラムと記す)1が矢印方向へ所定の周速度(プロセススピード)で回転される。また露光手段であるレーザースキャナ2の駆動が開始される。
感光ドラム1はその回転過程で帯電装置としての帯電ローラ3によりその外周面(表面)が所定の極性・電位に一様に帯電される。その感光ドラム1表面に対してレーザースキャナ2によりレーザー光Lによる走査露光がなされる。これにより感光ドラム1表面にホスト装置から入力する画像データに応じた静電潜像が形成される。その静電潜像は現像装置4によってトナー像(現像像)として現像される。
一方、所定の制御タイミングにて搬送手段としてのマルチトレイ(MPトレイ:マルチ・パーパス・トレイ)5、或いは給送カセット6から記録材(以下、用紙と記す)Pを1枚ずつ給送ガイド7を通じてレジストローラ対8に送り出す。
トレイ5は、用紙Pをセットするためのプレート5aと、そのプレート5a上の幅方向に設けられた給送ローラ5bと、を有する。給送ローラ5bは回転軸5b1を有する(図5)。その回転軸5b1の両端はプレート5aの幅方向両端部に設けられた保持部5aR,5aLに図示しない軸受を介して回転自在に支持されている。回転軸5b1の一端には駆動ギアGが設けられている。給送ローラ5bは駆動ギアGが駆動手段としての搬送モーター70により回転駆動されることにより矢印方向に回転してプレート5a上にセットされた用紙Pをローラ対8に搬送する。
トレイ5のプレート5aには、記録材幅規制部材としての用紙幅規制ガイド9R,9L(図2)が設けてある。図2はその規制ガイド9R,9Lの一例の構成模型図である。規制ガイド9R,9Lは、プレート5aの幅方向において左右対称に配置され図示しない同期移動機構により連結されている。これにより規制ガイド9R,9Lは、プレート5aの幅方向中央に仮想的に設定される搬送基準位置CLに対し左右対称に連動して移動できるようになっている。つまり規制ガイド9R,9Lの間隔を搬送基準位置CLを中心に広狭調節することができる。これによってプレート5a上にセットされる用紙Pの左右の端面が対応する規制ガイド9R,9Lの内側面により規制され該用紙Pの幅方向中央Pcと搬送基準位置CLとを一致させることができる。従ってその用紙Pは幅方向中央Pcと搬送基準位置CLとが一致した状態で給送ローラ5bによりローラ対8に搬送される。
カセット6には用紙Pが積載収納され、その用紙Pは給送ローラ6aの回転により給送ガイド7を通じてローラ対8に搬送される。
トレイ5、或いはカセット6から搬送された用紙Pは、上記ローラ対8によって給送ガイド7を通じ感光ドラム1と転写装置としての転写ローラ10との間の転写ニップ部Tに搬送される。
71は記録材検知手段としてのトップセンサーである。トップセンサー71はローラ対8と転写部Tとの間において搬送基準位置CL上に配置される(図5)。このトップセンサー71は用紙Pの通過時に用紙P先端で図示しないレバーが倒されたことを検知することによって用紙Pが通過していることを検知する。つまり用紙P後端がレバーを通過するまで用紙P有り状態を検知し続ける。従って、このトップセンサー71が紙有り状態にある時間によって、用紙Pの搬送方向の長さを検知することができる。そしてトップセンサー71のレバーは用紙Pの後端が通過すると元に戻り、用紙P後端がトップセンサー71の位置を通過したことが検知される。連続プリントの場合の用紙Pのスループットは、トップセンサー71が用紙P先端、あるいは用紙P後端を検知してから一定時間経過後に次の用紙Pを給送することで保たれている。
72は記録材幅検知手段としての用紙幅センサーである。用紙幅センサー72は搬送基準位置CLに対して用紙Pの搬送方向と直交する幅方向で、左右どちらか片側に配置される(図5)。本実施例では、用紙幅センサー72は搬送基準位置CLに対して用紙Pの搬送方向と直交する幅方向で左側に配置されている。この用紙幅センサー72は、用紙Pのサイズが所定サイズ以上であれば、その用紙Pの通過時に用紙P先端で図示しないレバーが倒されたことを検知してセンサーオンとなり、用紙Pが通過していることを検知する。またレバーが倒れていなければセンサーオフとなる。
転写ニップ部Tにおいて用紙Pは感光ドラム1と転写ローラ10とにより挟持搬送されていく。その間、転写ローラ10には転写バイアスが印加される。これにより感光ドラム1表面のトナー像が用紙P面上に順次に静電転写される。
用紙Pに対するトナー像転写後の感光ドラム1表面はクリーニング装置11により転写残トナーや紙紛等の除去を受けて清掃され、繰り返して作像に供される。
転写ニップ部Tでトナー像の転写を受けた用紙Pは搬送ガイド12を介して画像加熱手段としての画像加熱定着装置13に導入される。そしてその用紙Pが定着装置13から熱と圧力を受けることによってトナー像は用紙P面上に定着される。定着装置13を出た記録材Pは排出ガイド14及び排出ローラ15によって排出トレイ16上に排出される。
(2)定着装置(定着部)
1)定着装置の構成
図3は定着装置13の要部の拡大横断面模型図である。この定着装置13は加圧部材駆動式・フィルム加熱方式の定着装置である。
21は定着回転体としての円筒状(エンドレスベルト状)の定着フィルムである。フィルム21は、定着処理の高速化の一環としての熱容量の低減化のために、耐熱性のPTFE、PFA又はFEP等を主成分とする単層、或いは、ポリイミド、ポリアミドイミド、PEEK、PES又はPPS等の樹脂、或いはSUS、Al、Ni、Zn等の金属を単独あるいは合金としたもの、を主成分とする無端状の基体の外周面にPTFE、PFA又はFEP等をコーティングした複合層に構成したものを用いることができる。また、基体の外周面にシリコーンゴム等の弾性部材を被覆し、さらにその外周面にPTFE、PFA又はFEP等をコーティングしたものを用いてもよい。このフィルム21は、保持部材としてのヒーターホルダ23にルーズに外嵌させてある。
ヒーターホルダ23は、横断面略半円弧状樋型の耐熱性・剛性を有する部材である。ホルダ23は、耐熱性の高い液晶ポリマー樹脂で形成されている。このホルダ23は、フィルム21内部に配置されてフィルム21をガイドするとともに、加熱体(熱源)としてのヒーター22を保持する役割を果たす。ヒーター22はホルダ23により用紙P幅方向に沿って保持されている。
25は加圧回転体としての弾性加圧ローラ25である。加圧ローラ25は、鉄、アルミニウム等を主成分とする円柱状若しくは略円柱状の芯金25aの外周面に、耐熱性及び離型性を有するシリコーンゴム等を主成分とする弾性層25bを被覆して構成されている。この加圧ローラ25は、芯金25aの両端部を図示しない装置フレームの側板対に軸受を介して回転可能に保持されている。そしてその加圧ローラ25の上側に上記ヒーター22・ホルダ23・フィルム21等から成る加熱アセンブリがヒーター22側を下向きにして加圧ローラ25と並列に配置されている。そして図示しない加圧機構によりホルダ23の両端部を加圧ローラ25側に付勢してヒーター22をフィルム21を介して加圧ローラ22の外周面(表面)に加圧している。これにより加圧ローラ25の弾性層25bを弾性変形させ、加圧ローラ22表面とフィルム21表面との間にニップ部(定着ニップ部)Nを形成している。
図4はヒーター22の構成模型図である。ヒーター22は、アルミナ、窒化アルミ等に代表されるセラミックスを主成分とする薄板状の基板22aを有する。その基板22aの表面(ニップ部N側の面)には、用紙P幅方向に沿ってAg/Pd(銀パラジウム)等を主成分とする抵抗発熱体22bがスクリーン印刷等により塗工して形成してある。また基板22aの表面には、発熱体22bに通電するための電極部22c1,22c2が形成してある。その発熱体22bはガラス或いはフッ素等を主成分とする保護層22dにより被覆されている。その保護層22dは発熱体22bを覆うように基板22a表面に形成されている。
ヒーター22において、基板22aの裏面(ニップ部N側の面と反対側の面)には、第1温度検知手段としてのメインサーミスタ51と、第2温度検知手段としてのサブサーミスタ52が設けてある(図5)。メインサーミスタ51は、ヒーター22において画像形成装置Mに使用可能な全てのサイズの用紙Pが通過する領域に配置される。本実施例では、メインサーミスタ51は用紙P幅方向において搬送基準位置CLの左側に配置している。サブサーミスタ52は、ヒーター22において画像形成装置Mに使用可能な全てのサイズの用紙Pのうち比較的幅の狭い用紙Pが通過しない領域に配置される。本実施例では、サブサーミスタ52は、用紙P幅方向において搬送基準位置CLの右側に配置している。
2)定着装置の加熱定着動作
加圧ローラ25は、芯金25aの端部に設けられた図示しない駆動ギアが定着駆動手段としての定着モーター26により所定の周速度(プロセススピード)で矢印方向へ回転される。定着モーター26は図示していないがMPU60によって駆動が制御される。この加圧ローラ25の回転による加圧ローラ25表面とフィルム21表面とのニップ部Nにおける圧接摩擦力によりフィルム21に回転力が作用する。この回転力によりフィルム21はフィルム21内面がヒーター22の保護層22d表面に密着して摺動しながらホルダ23の外回りを矢印方向に従動回転する。
加圧ローラ25及びフィルム21の回転状態において、制御手段としてのMPU(マイクロ・プロセッサ・ユニット)60は給電手段としてのヒータ駆動部61の駆動を開始する。このヒータ駆動部61はヒーター22の電極部22c1・22c2を通じて発熱体22bに通電する。これにより発熱体22bが発熱してヒーター22が迅速に昇温する。またMPU60は、メインサーミスタ51の検知する温度情報をリアルタイムに取り込む。そしてMPU60は、その温度情報に基づいてヒータ駆動部61を制御しヒーター22が所定の設定温度(目標温度)(以下、設定温度を定着温度と記す)を維持するようにヒーター22への通電量を制御する。本実施例の定着装置13では、用紙PのサイズがLETTERサイズである場合に、ヒーター22の温度を200℃に維持するようにヒーター22への通電量を制御している。MPU60によるヒータ駆動部61の制御としては、ヒーター22の発熱体22bに通電される交流バイアスに対し、任意の一定時間に亘って発熱体22bへの通電量を調整するという制御、所謂、位相制御、或いは波数制御を用いることができる。これらの制御のうち、特に波数制御は通電に付随するノイズの発生が位相制御に比べて少ないという利点を有することから、本実施例の定着装置13では波数制御を採用している。サブサーミスタ52の出力信号は上記温度制御には用いられないが、MPU60はサブサーミスタ52の検知する温度情報をリアルタイムに取り込んでいる。
ヒーター22が定着温度に維持された状態において、ニップ部Nに未定着トナー像tを担持した用紙Pが導入される(図3)。その用紙Pはニップ部Nにおいてフィルム21と加圧ローラ25とにより挟持搬送される。その搬送過程においてヒーター22の熱をフィルム21を介して用紙Pに付与する。これにより未定着トナー像tがヒーター22からの熱とニップ圧とを受けて用紙P面上に定着される。ニップ部Nを出た用紙Pはフィルム21表面から曲率分離され、排出ガイド14(図1)に排出される。
3)用紙幅センサー72、メインサーミスタ51及びサブサーミスタ52の位置関係
図5は画像形成装置Mのトレイ5、感光ドラム1及びヒーター22の関係を表す平面模型図である。
本実施例の画像形成装置Mにおいては、上述の搬送基準位置CLを跨いだ一方の片側(右側)にサブサーミスタ52、もう一方の片側(左側)に用紙幅センサー72を配置している。サブサーミスタ52及び用紙幅センサー72において、搬送基準位置CLからの距離は等距離が好ましい。しかしながら、サブサーミスタ52及び用紙幅センサー72について必要な機能を満たすことができれば上記距離は若干異なっていてもよい。本実施例では、搬送基準位置CLから用紙幅センサー72までの距離Aと、搬送基準位置CLからサブサーミスタ52までの距離Fは、ともに100mmで等距離とした。サブサーミスタ52から用紙幅センサー72までの距離が200mmであるため、用紙幅センサー72によって検知される用紙Pの幅は200mm未満である。従って、幅200mm未満の用紙Pを幅狭サイズの用紙(以下、幅狭用紙と記す)P1として扱う。また幅200mm以上の用紙Pを幅広サイズの用紙(以下、幅広用紙と記す)P2として扱う。用紙幅センサー72とサブサーミスタ52の配置位置は画像形成装置Mの大きさによって異なるものであり、上記距離に限定するものではない。
また、それぞれの規制ガイド9R,9Lについて搬送基準位置CLからの最大開き幅Bは、幅広用紙P2に対して若干クリアランスを設けてB=110mmとしている。従って、左右の規制ガイド9R,9Lは、それぞれ、矢印にて示すように最大開き幅Bの位置から中央搬送基準で幅狭用紙P1を搬送する場合の該幅狭用紙P1の左右の側面までの範囲を往復移動できるようになっている。ここで中央搬送基準とは、幅狭用紙P1及び幅広用紙P2について幅方向中央Pcと搬送基準位置CLとが一致する状態で搬送されることをいう(図5、図8)。
また、左右の規制ガイド9R,9Lは左右方向で任意の位置に移動できるため、ユーザーによってはこれを中央搬送基準に用紙をセットするガイドとして用いず、幅狭用紙P1を搬送基準位置CLに対し幅方向中央Pcの左側面側(他側面側)或いは右側面側(一側面側)に寄せた状態で搬送させようとする場合がある。これは本来装置で設定している中央搬送基準と異なる仕様外のイレギュラーな使い方であり、装置を破損する危険性の高いものである。ここではこの仕様外のイレギュラーな使用を片寄せ搬送基準と称する。ユーザーが左側の規制ガイド9Lを片寄せ搬送基準の規制ガイドとして使用する場合には、その規制ガイド9Lを最大開き幅B近傍まで開き、その規制ガイド9Lに幅狭用紙P1の左側面を接触させた状態で幅狭用紙P1が搬送される(図7)。右側の規制ガイド9Rを片寄せ搬送基準の規制ガイドとして使用する場合には、その規制ガイド9Rを最大開き幅B近傍まで開き、その規制ガイド9Rに幅狭用紙P1の右側面を接触させた状態で幅狭用紙P1が搬送される(図9)。
次に、上記の中央搬送基準と片寄せ搬送基準との関係で用紙幅センサー72、メインサーミスタ51及びサブサーミスタ52の位置について説明する。用紙幅センサー72は、中央搬送基準で搬送される幅広用紙P2が通過し、かつ搬送基準位置CLに対し幅方向中央を幅方向の左側面側に寄せた片寄せ搬送基準で搬送される幅狭用紙P1が通過する領域(通紙領域)に配置される。メインサーミスタ51は、中央搬送基準で搬送される幅狭用紙P1及び幅広用紙P2が通過し、かつ搬送基準位置CLに対し幅方向中央を幅方向の左側面側或いは右側面側に寄せた片寄せ搬送基準で搬送される幅狭用紙P1が通過する領域(通紙領域)に配置される。サブサーミスタ52は、中央搬送基準で搬送される幅広用紙P2が通過し、かつ搬送基準位置CLに対し幅方向中央を幅方向の右側面側に寄せた片寄せ搬送基準で搬送される幅狭用紙P1が通過する領域に配置される。つまりサブサーミスタ52は、中央搬送基準で搬送される幅狭用紙P1と、搬送基準位置CLに対し幅方向中央を幅方向の左側面側に寄せた片寄せ搬送基準で搬送される幅狭用紙P1が通過しない領域(非通紙領域)に配置される。
4)片寄せ搬送基準で搬送される幅狭用紙P1の誤判断の説明
幅狭用紙P1が中央搬送基準で搬送された場合、上記の非通紙領域の温度を検知するサブサーミスタ52の検知温度に基づいて該非通紙領域の温度がヒーター22の性能を維持するための保護温度を超えたか否かを直接判断することができる。また、ヒーター22の非通紙領域の温度に応じて幅狭用紙P1のスループットを切り替える、定着温度を下げる等の制御を、より的確なタイミングで行うことができ、画像形成装置Mのパフォーマンスを向上させることができる。
このように搬送基準位置CLを挟んで一方の片側にサブサーミスタ52を配置し、もう一方の片側に用紙幅センサー72を配置した場合、幅狭用紙P1の片寄せ搬送基準の搬送を判断する方法として、以下のような方法を採用することができる。
幅広用紙P2が中央搬送基準で搬送された場合、用紙幅センサー72は通紙領域内にあるためセンサーオンとなり、幅広用紙が搬送されていることが検知される。またサブサーミスタ52も通紙領域内にあるため、メインサーミスタ51と比べて異常昇温することはない。従って、このような場合には、幅広用紙P2が中央搬送基準で搬送されていると判断し、通常どおりのスループットで幅広用紙P2の搬送を行う。
幅狭用紙P1が中央搬送基準で搬送された場合は、用紙幅センサー72は非通紙領域となり、センサーオフとなる。またサブサーミスタ52も非通紙領域になるため、メインサーミスタ51と比べて異常昇温する。したがって、このような場合には、幅狭用紙P1が中央搬送基準で搬送されていると判断する。幅狭用紙P1が搬送されている時は前記したように非通紙部昇温の防止のため、定着温度等の定着条件を変更したり、給紙間隔を大きくする(スループットを下げる)等の処理を行う。
幅狭用紙P1が片寄せ搬送基準で搬送された場合は2つのケースが考えられる。
〔ケース1〕:サブサーミスタ52は非通紙領域に、用紙幅センサー72は通紙領域となる場合。
〔ケース2〕:サブサーミスタ52は通紙領域に、用紙幅センサー72は非通紙領域となる場合。
・ケース1
この場合には用紙幅センサー72はセンサーオンでありながら、サブサーミスタ52は異常昇温していくことになる。この時には、まず最初は用紙幅センサー72がセンサーオンであるため、幅広用紙P2が中央搬送基準で搬送されているのと同様に通常どおりのスループットで幅狭用紙P1の連続搬送が行われる。しかしその一方でサブサーミスタ52の温度は非通紙部昇温によって徐々に昇温していくため、サブサーミスタ52の検知温度とメインサーミスタ51の定着温度に温度差が生じていく。やがて、この温度差が所定の判定基準温度以上になり、かつ用紙幅センサー72がセンサーオンである場合に、片寄せ搬送基準が行われていると判断する。
・ケース2
この場合は、まず用紙幅センサー72がセンサーオフとなり、幅狭用紙P1が中央搬送基準でないことが検知される。その一方でサブサーミスタ52は通紙領域にあるため、幅狭用紙P1を複数枚搬送しても異常昇温してくることはない。サブサーミスタ52について異常昇温がないことを検知するためには、幅狭用紙P1を1枚だけ搬送するだけでは不十分であり、複数枚搬送する必要がある。従って、例えば複数枚搬送後のサブサーミスタ52の検知温度とメインサーミスタ51の定着温度の温度差が判定基準温度未満であり、かつ用紙幅センサー72がセンサーオフである場合に、片寄せ搬送基準が行われていると判断する。
このように幅狭用紙P1について片寄せ搬送基準で搬送されていることを判断できれば、幅狭用紙P1が片寄せ搬送基準で搬送されている場合には、幅狭用紙P1が中央搬送基準で搬送されている場合とは異なる制御を行うことができる。幅狭用紙P1が片寄せ搬送基準で搬送されている状態は幅狭用紙P1が中央搬送基準で搬送されている状態と比べて非通紙領域が大きい。そのため、幅狭用紙P1が片寄せ搬送基準で搬送されている場合は中央搬送基準で搬送されている場合よりも非通紙領域の温度が上昇しやすく、より速くヒーター22が保護温度を超える可能性がある。このため、例えば片寄せ搬送基準の場合には、幅狭用紙P1を中央搬送基準で搬送する場合よりも更に定着温度を下げる、もしくは搬送間隔を広げてスループットを下げる、あるいは画像形成装置Mを緊急停止する等の制御を行うことができる。また、正常な位置で通紙が行われていないイレギュラーな使い方をしていることを、画像形成装置Mの表示パネル等に表示し、ユーザーに通知することもできる。
上記ケース1及びケース2の場合、単純にサブサーミスタ52とメインサーミスタ51の温度差が判定基準温度以上か未満かによって片寄せ搬送基準か否かを判断している。しかしながら定着装置13が下記のような状態にある場合には片寄せ搬送基準か否かを正確に判断できない可能性がある。
例えば、サブサーミスタ52とメインサーミスタ51の検知温度にもともと温度差がある場合、上記の制御は正常に働かない。そのような状態はサブサーミスタ52とメインサーミスタ51が温度検出を行っている箇所に定着装置13として温度差がつく要素をもっている場合、具体的にはサーミスタ51,52を配置したヒーター22が幅方向で発熱分布を持っている場合に起こりうる。この発熱分布は意図的なものではなく、ばらつきによって生じるものであるため、完全にフラットにすることは難しい。
また、サブサーミスタ52とメインサーミスタ51自体の温度検出能力のばらつきにより、両者の検知温度に差が出てくる場合もある。サーミスタ51,52の検知温度特性自体には±3deg程度のばらつきがある。
このような場合には、最初からサブサーミスタ52の検知温度がメインサーミスタ51の検知温度よりも高く、温度差が判定基準温度以上になっている可能性がある。したがって幅広用紙P2が中央搬送基準で搬送された場合でもケース1のルーチンに入り、幅広用紙P2について片寄せ搬送基準で搬送されていると判定してしまう恐れがある。
またケース2において実際に幅狭用紙P1が片寄せ搬送基準で搬送された場合でも、もともと温度差が判定基準温度以上であると検知しているため、複数枚搬送しても判定基準温度未満になることはない。従って片寄せ搬送基準で搬送されていることが判断できない可能性がある。
その一方、上記のばらつきによりサブサーミスタ52の検知温度がメインサーミスタ51の検知温度よりも非常に低く、ケース1において幅狭用紙P1が片寄せ搬送基準で搬送されていても、なかなか温度差が判定基準温度を越えない場合もあり得る。そのよう場合も当然に片寄せ搬送基準で搬送されていることが判断できないことになる。
これらの課題を解決するため、本実施例の画像形成装置Mでは、用紙幅センサー72の検知結果と、メインサーミスタ51とサブサーミスタ52とによって検知される温度差の時間的変化とに基づいて、給送ローラ5bの駆動を制御している。その制御(以下、記録材搬送制御シーケンスと記す)はMPU60によって実行される。
5)記録材搬送制御シーケンス
図6は記録材搬送制御シーケンスの一例のフローチャートである。
MPU60は、プリント指令(プリントスタート)を入力すると、搬送モーター70を駆動してトレイ5の給送ローラ5bを回転させる。この給送ローラ5bの回転により、予めプレート5a上にセットされている幅狭用紙P1、或いは幅広用紙P2が搬送される(S1)。
給送ローラ5bによって搬送された幅狭用紙P1の先端、或いは幅広用紙P2の先端が用紙幅センサー72に到達すると、用紙幅センサー72から検知信号を取り込んで第一の判定を行う(S2)。前述したように用紙幅に応じて用紙幅センサー72がオン・オフするため、この結果によって用紙Pの幅が判定される。ただし、この時点でわかるのはあくまで用紙幅センサー72の位置を用紙Pが通過したかどうかだけで、実際の用紙Pの幅や、中央搬送基準で搬送が行なわれているか、片寄せ搬送基準で搬送が行われているかまではわからない。
用紙幅センサー72がオンの場合は、幅広用紙P2であると判断して通常のスループットである35ppmを維持する(S3)。用紙幅センサー72がオフの場合には、中央搬送基準或いは片寄せ搬送基準に関わらず幅狭用紙P1であることは確実なため、本実施例では幅狭用紙P1に対応してスループットをダウンする制御、つまり単位時間当たりの幅狭用紙P1の搬送間隔を広げる制御に移行する(S6)。本実施例では12ppmとした。
なお、幅狭用紙P1であるからといっていきなりスループットダウンせずに、第二の判定を待ってからスループットを切り替えることも可能である。また、前記しているように定着温度を低下させる等定着条件を変更する制御を行うこともできる。
次に、幅狭用紙P1、或いは幅広用紙P2が定着装置13に到達するとサブサーミスタ52によって第二の判定を行う。
まず第一の判定結果により通常のスループット35ppmが維持されている場合(S3)を説明する。
この場合、画像形成装置Mの動作中に常時監視しているサブサーミスタ52の検知温度TSの値に応じて第二の判定を行う(S4)。S4においてその検知温度TSがヒーター22の保護温度以下の場合はそのまま通常のスループット35ppmで動作を続ける。
もし、その検知温度TSがヒーター22の保護温度を超えた場合には、その時点で非通紙部昇温が大きいと判断し、通常スループットを大幅にダウンする制御を行なう。本実施例では、検知温度TSがヒーター22の保護温度270℃を超えた場合にスループットを2ppmにダウンする(S5)。この保護温度は耐熱性の点でヒーター22に破損がおこらない範囲である程度マージンを持たせて設定した温度である。
このようにS3において用紙幅センサー72がオンすることにより幅広用紙P2と判定しているにも関わらず、サブサーミスタ52の検知温度TSがヒーター22の定着温度200℃を大きく越えた場合、図7に示すように実際は幅狭用紙P1が、用紙幅センサー72の存在する側に片寄せ搬送基準で搬送されている可能性が高い。片寄せ搬送基準で幅狭用紙P1の搬送が行われている場合、ヒーター22において非通紙領域が中央搬送基準よりも非常に大きくなるため非通紙領域の昇温(非通紙部昇温)はより悪化する。したがって、非通紙部昇温によってヒーター22が破損するのを防止するため、中央搬送基準で幅狭用紙P1が搬送される時よりもさらにスループットを下げる制御を行う。本実施例では、搬送間隔30secで2ppmにスループットを大幅にダウンし、連続して搬送される幅狭用紙P1間で非通紙部昇温を緩和して対応する。
このケース(用紙幅センサー72がオンの場合)では、後述する用紙幅センサー72がオフの場合と異なり、ダイレクトにサブサーミスタ52の検知温度によって制御を行っている。これはヒーター22において非通紙領域の発生する位置が必ずサブサーミスタ52側になり、ダイレクトにサブサーミスタ52の温度に応じて制御を行った方がヒーター22の破損を確実に防止できるためである。
次に、用紙幅センサー72がオフとなり、第一の判定結果で幅狭用紙P1として判定され(S6)、スループットが12ppmにダウンされた場合(S6)について説明する。
まず、1枚目の幅狭用紙P1の先端がニップ部Nに突入するタイミングのサブサーミスタ52の検知温度TS0とメインサーミスタ51の検知温度TM0の差TS0−TM0=ΔT0を求め、以降その値をホールドする(S7)。本実施例では、その値ΔT0は1枚目の突入直前の値を用いるが、実際はニップ部Nに幅狭用紙P1の先端が突入した後でも、まだそれほど搬送されていなければ、その時点でΔT0を求めても問題は無い。
そしてn枚目の幅狭用紙P1の後端がニップ部Nを抜けるタイミングで、再度、サブサーミスタ52の検知温度TSnとメインサーミスタ51の検知温度TMnの差TSn−TMn=ΔTnを求める(S8)。
nは幅狭用紙P1の検出を開始する枚数である。n枚目の検出が終わった後は、n=n+1として、以降次の幅狭用紙P1においても同様の検出をプリントジョブ(画像形成処理)の終了まで継続する。
次に、ΔTnが1枚目のサブサーミスタ52とメインサーミスタ51の検知温度の差ΔT0に対してどのように変化したかを検出するため、ΔTnとΔT0の差〔ΔTn−ΔT0〕(時間的変化量)を計算する(S9)。〔ΔTn−ΔT0〕がプラスの値になる場合は、非通紙部昇温がおきており、ゼロかマイナスの値の場合は、非通紙部昇温はしていないことになる。ただし、実際はサブサーミスタ52の位置が非通紙領域となっていなくても、若干の温度上昇により〔ΔTn−ΔT0〕がプラスとなる場合もある。そのため、〔ΔTn−ΔT0〕がある程度高い所定値(規定温度差)以上となった場合に非通紙部昇温であると判定する(S9)。本実施例では、〔ΔTn−ΔT0〕が+10deg(しきい値)以上の場合に非通紙部昇温がおきていると判定する。
S9において、第二の判定結果として〔ΔTn−ΔT0〕が+10deg以上の場合には、第一の判定結果を踏まえると図8に示すように幅狭用紙P1が中央搬送基準で搬送されていると考えることができる。すなわち、幅狭用紙P1が中央搬送基準で搬送されているために、想定どおり非通紙領域ができ、したがって非通紙部昇温がおきているのである。この場合には、幅狭用紙P1のためのモードとしてスループットは12ppmを維持する。
このように中央搬送基準で幅狭用紙P1が搬送された場合でも、その幅狭用紙P1の搬送が連続して続くと非通紙領域はヒーター22の保護温度まで昇温していく可能性もある。このため、例えばサブサーミスタ52の検知温度が270℃を超える度にスループットを12ppm→6ppm→4ppmと徐々に低下させる制御を行ってもよい。
第二の判定結果〔ΔTn−ΔT0〕が+10deg未満の場合には、第一の判定結果が幅狭用紙P1であるにも関わらず、サブサーミスタ52の位置が非通紙領域になっていないことを示している。したがって、幅狭用紙P1が中央搬送基準で搬送されておらず、図9に示すようにサブサーミスタ52の存在する側に片寄せ搬送基準で搬送されている可能性が高いといえる。従ってこの場合は、イレギュラーな状態であるため、ヒーター22の破損防止のためスループットを2ppmにダウンする(S5)。
このようにサブサーミスタ52の検知温度とメインサーミスタ51の検知温度の差ΔTが幅狭用紙P1の通過によって変化する量〔ΔTn−ΔT0〕を計算するのは以下の理由による。
上記の4)項に記載したように、ΔTのみで判定を行った場合には、サブサーミスタ52とメインサーミスタ51の検知温度に最初から温度差があると、誤検知がおこる可能性がきわめて高くなる。
例えば非通紙部昇温がなくても、ヒーター22の発熱分布が大きい場合、メインサーミスタ51が200℃の時にサブサーミスタ52が220℃を検知してしまうような場合も実際にはあり得る。このような発熱分布の大きいヒーター22では、ΔTは最小でも必ず+20deg以上となり、いかなる時も非通紙部昇温しているかのように検知してしまう。
これに対して〔ΔTn−ΔT0〕を計算し、温度差ΔTが幅狭用紙P1の通過によってどのように変化したかを検出する。すると、発熱分布によってもともとサブサーミスタ52とメインサーミスタ51の検知温度に差があったとしても、それを相殺して純粋に幅狭用紙P1の通過によって非通紙部昇温した値だけを取り出すことができる。
例えば幅狭用紙P1のニップ部Nへの突入直前でΔT0が+20degだったとしても、幅狭用紙P1の後端がニップ部Nを抜ける時のΔTnも+20degであればΔTn−ΔT0=0degとなり、非通紙部昇温がないことが検知できる。
ここで、特にこのような制御を行わなくてはならないのは、幅狭用紙P1が中央搬送基準で搬送されずにサブサーミスタ52の側に片寄せ搬送基準で搬送されることを考慮しているためである。
幅狭用紙P1が常に中央搬送基準で搬送されれば、図8のように非通紙領域は必ず左右両方にでき、サブサーミスタ52がダイレクトに非通紙部昇温の値を検知できる。そのため、サブサーミスタ52の検知温度がヒーター22の保護温度以上にならないかを監視していればヒーター22の破損を防止できる。
しかしながら、図9のようにサブサーミスタ52側に幅狭用紙P1が片寄せ搬送基準で搬送された場合には、サブサーミスタ52の位置が通紙領域になってしまう。そのため、サブサーミスタ52の検知温度が上昇しない一方で、その反対側は非通紙領域となるためヒーター22の温度が急激に上昇する。この状態ではサブサーミスタ52で非通紙部昇温をダイレクトに検知できないため、ヒーター22が保護温度に達しているのかいないのか全くわからない。従ってダイレクトに非通紙領域の温度を検知している場合と比べて予想で制御を行わねばならない分、より素早く、確実に片寄せ搬送基準で搬送が行われていることを判断しなくてはならない。
ところで、用紙幅センサー72がオフで、かつ、サブサーミスタ52の検知温度が上昇しないことを検知できれば、サブサーミスタ52側に幅狭用紙P1が片寄せ搬送基準で搬送されていると判断することは可能である。
ここで、より素早く幅狭用紙P1が片寄せ搬送基準で搬送されていることを判断するためには、幅狭用紙P1の連続する搬送枚数が少ない状態で、非通紙昇温がおきているか否かの判定を行わなくてはならない。幅狭用紙P1の連続する搬送枚数が少ない状態では、中央搬送基準で幅狭用紙P1が搬送されていてもまだ非通紙昇温が比較的小さい状態である。したがって、判定のためのしきい値(判定基準温度(=判定基準値))は可能な限り小さく設定しなくてはならない。
この時、前記したようにサブサーミスタ52とメインサーミスタ51の温度差ΔTだけで判断すると、元々ヒーター22が持っている発熱分布の影響等により、片寄せ搬送基準であるにも関わらず中央搬送基準であると判断する誤判断がおこりやすくなってしまう。
そこで、本実施例のように幅狭用紙P1の通過による温度差ΔTの変化という時間的なパラメータを付加した値〔ΔTn−ΔT0〕で判定を行うことで、より小さなしきい値で判定しても、上記の誤判断をなくすことができる。
本実施例では温度差ΔTの時間的変化をみているが、時間的変化という点でいえば、サブサーミスタ52の検知温度それ自体の時間的変化をみても同様の効果を得ることはできる。すなわち、プリント開始時のサブサーミスタ52の検知温度TS0からn枚目の幅狭用紙P1におけるサブサーミスタ52の検知温度TSnまでの温度変化〔TSn−TS0〕をしきい値として用いることで、ヒーター22の発熱分布の影響を払拭することができる。これにより非通紙領域が何deg昇温したのかを精度良く検出できる。例えば、〔TSn−TS0〕が+10deg以上であれば非通紙部昇温がおきており、幅狭用紙P1が中央搬送基準で搬送されていると判断しそのままのスループットを維持する。一方、+10deg未満であれば幅狭用紙P1の片寄せ搬送基準の搬送が行われていると判定しスループットを2ppmに低下させる。このように温度差ではなく、サブサーミスタ52の温度自体で時間的変化を検知してもよい。
ただし、連続通紙等によって定着装置が暖まることで定着に必要な定着温度が下がることを想定し、メインサーミスタ51で制御する定着温度を通紙枚数等に応じて段階的に変化させる等の制御を行う場合には、それにともなってサブサーミスタ52の検知温度も変化するため、サブサーミスタ52の温度のみで判断する上記の制御は適さない。例えば、メインサーミスタ51で制御する定着温度を10deg下げればサブサーミスタ52の位置の温度も10deg低下する。すると通紙領域に対する非通紙領域の昇温自体は変化していないにも関わらずサブサーミスタ52の検知温度自体は下がってしまうため、温度変化としてはマイナス側に変化したと判断してしまうことになる。これは誤判断を誘発することになる。
これに対して、サブサーミスタ52とメインサーミスタ51の温度差ΔTはメインサーミスタ51の位置に対するサブサーミスタ52の位置の昇温分を常に検知しているため、メインサーミスタ51の温度が変化しても温度差自体は変わらない。従って非通紙部昇温の値をみる上では温度差ΔTをとった方がヒーター22の温度をより精度高く検知できるといえる。
ところで、上記の例では非通紙領域を通過する幅狭用紙P1についてn枚目のΔT0とΔTnによって非通紙部昇温の判定を行うとしたが、無論1枚目から判定を開始することは可能である。ただし、幅狭用紙P1の種類によっては1枚搬送しただけでは、非通紙部昇温がほとんどわからない場合もある。例えば、坪量の小さい用紙や長さの短い用紙は非通紙部昇温が小さく、幅狭用紙P1が中央搬送基準で搬送されているにも関わらず、片寄せ搬送基準で搬送されていると誤検知してしまう恐れがある。
したがって、これらの用紙について片寄せ搬送基準の搬送であることを判断するためには数枚搬送し、中央搬送基準の搬送であるならば確実に非通紙部昇温が検知できる時点で判定を行う方が誤判断防止の点でよい。ただしその一方で、坪量の大きい用紙や長さの長い用紙では数枚搬送してもヒーター22が破損する恐れのある温度まで非通紙領域が昇温する場合があり、あまり多くの枚数を搬送してから判定を行うのは危険である。したがって、何枚目に判定を行うかは両者のバランスをとって設定することが好ましい。またこの時のしきい値の設定は大きくても小さくても誤判断となるため、最適な値を選択しなくてはならない。例えばしきい値を小さくしすぎると、僅かなサブサーミスタ52の温度上昇によっても非通紙部昇温があると判定され、逆にしきい値が大きすぎると、非通紙部昇温があっても検知できなくなる。従って、しきい値は、非通紙部昇温がない時に〔ΔTn−ΔT0〕が確実にこの値以上にならないとともに、非通紙部昇温がある時には確実にこの値を上回るように設定されなくてはならない。
本実施例の装置では、上記の誤判断防止の点で幅狭用紙P1の連続搬送枚数の5枚以上の搬送が必要であり、また、ヒーター22の破損防止の点でも5枚程度であれば問題はなかった。またこの時のしきい値(しきい温度)は+10degに設定するのが最適であった。無論、この数値は画像形成装置Mの構成によって異なるものであり、これに限定するものではない。
上記の結果から幅狭用紙P1の連続搬送枚数の5枚搬送後に判定を行う場合を以下に説明する。
まず、用紙幅センサー72がオフとなり、第一の判定結果により幅狭用紙P1として判定される。
そして、1枚目の幅狭用紙P1の先端がニップ部Nに突入するタイミングのサブサーミスタ52の検知温度TS0とメインサーミスタ51の検知温度TM0の差TS0−TM0=ΔT0を検出する。
そのまま連続通紙が行われ、幅狭用紙P1の連続搬送枚数の5枚目の幅狭用紙P1の後端がニップ部Nを抜けるタイミングで、再度サブサーミスタ52の検知温度TS5とメインサーミスタ51の検知温度TM5の差TS5−TM5=ΔT5を検出する。
ここでΔT5−ΔT0を計算し、〔ΔT5−ΔT0〕が+10deg以上の場合には、幅狭用紙P1が中央搬送基準で搬送されていると判定して、スループットは12ppmを維持する。〔ΔT5−ΔT0〕が+10deg未満の場合には、幅狭用紙P1がサブサーミスタ52側に片寄せ搬送基準で搬送されていると判定して、スループットを2ppmとする。
また、幅狭用紙P1の連続搬送枚数の6枚目以降もサブサーミスタ52の検知温度TSnとメインサーミスタ51の検知温度TMnの差TSn−TMn=ΔTnの検出は継続する。そして〔ΔTn−ΔT0〕が+10deg以下となった場合には片寄せ搬送基準で搬送されていると判定する方がより好ましい。
これは、中央搬送基準で搬送されていたものが途中で片寄せ搬送基準の搬送に切り換えられた場合を想定するとともに、万が一、幅狭用紙P1の連続搬送枚数の5枚目で誤判断があった場合も考慮している。すなわち幅狭用紙P1の連続搬送枚数の6枚目以降であってもサブサーミスタ52の温度に上昇がみられないと判定した時点で、即、片寄せ搬送基準の搬送であると判断することができる。
ところで、上記例では片寄せ搬送基準の搬送である旨判断した時にスループットを2ppmと大幅にダウンすることで非通紙部昇温を抑えヒーター22の破損等を防止しているが、定着温度を下げることで非通紙部昇温を低減することも可能である。例えば、ヒーター22の温度が通常の定着動作中に200℃に制御されている場合、片寄せ搬送基準の搬送である旨判断した時点で定着温度を30deg下げて170℃に変更する処理を行なうことで、非通紙領域の温度もそれにともなって低下する。これによって、スループットを12ppmに維持したまま、片寄せ搬送基準の搬送時のヒーター22破損等を防止できる。
あるいは、スループットの低下と定着温度の低下の両方を組み合わせてもよい。例えば、片寄せ搬送基準の搬送である旨判断した際に、まず定着温度を10deg低下させるとともに、スループットも6ppmに変更する。定着温度のみを下げて片寄せ搬送基準の搬送に対応した場合、定着温度の低下量を大きくしなくてはヒーター22の破損等の防止に効果が出ないため、定着性の悪化が目立ってしまう。また、スループットのみで対処した場合も大きくスループットを下げなくてはならない。これに対して、スループットと定着温度の両方を同時に低下させた場合は、それぞれ単独で非通紙部昇温に対処した場合よりも、より速いスループットで、かつより良好な定着性によって片寄せ搬送基準の搬送に対応できる。
従って、本実施例の画像形成装置Mによれば、幅狭用紙P1が中央搬送基準或いは片寄せ搬送基準で連続して搬送される場合のヒーター22の非通紙領域の昇温を抑えることができる。
本実施例の画像形成装置Mにおいては、片寄せ搬送基準の搬送である旨判断してもプリントを継続するようにしたが、プリントを停止することも可能である。
また、プリントを停止した場合、或いはプリントを継続させた場合でも、画像形成装置Mの図示しない表示パネル等に警告メッセージを出してもよい。
ところで、本実施例の画像形成装置Mにおいては、用紙Pの幅方向において、搬送基準位置CLの左側に用紙幅センサー72を、右側にサブサーミスタ52を配置した。この構成では左側での幅狭用紙P1の片寄せ搬送基準の搬送時に右側のサブサーミスタ52で異常昇温を検知することができる。このように構成した理由は片寄せ搬送基準で幅狭用紙P1が搬送されることを意図するユーザーが該幅狭用紙P1をトレイ5のプレート5a上にセットする場合に左側の規制ガイド9Lに寄せる傾向があるためである。これは一般に横書きのテキストは左側を基準に書き出しているため、片寄せ搬送基準で搬送した際のテキストの書き出し位置をユーザーが合わせやすいためであると考えられる。すなわち、この構成をとることで、より大多数のユーザーに対して、ダイレクトにサブサーミスタ52の位置の異常昇温で片寄せ搬送基準の搬送を検知することができ、より安全性を高くすることができる。ただし、上記の用紙幅センサー72の位置は左側に限定されるものではなく、またサブサーミスタ52の位置も右側に限定されるものではなく、左側にサブサーミスタ52、右側に用紙幅センサー72を配置しても構わない。
また、用紙幅センサー72の配置位置はトレイ5と転写ニップ部Tとの間に限られず、例えば転写ニップT部と定着装置13との間に配置することもできる。
また、定着装置13は本実施例に示すフィルム加熱方式のものに限られず、熱ローラ方式のものであっても同様の作用効果を得ることができる。
P:用紙(記録材)、P1:幅狭用紙、P2:幅広用紙、1:感光ドラム、5:マルチトレイ、13:定着装置、22:ヒーター、51:メインサーミスタ、52:サブサーミスタ、60:MPU、70:搬送モーター、72:用紙幅センサー