JP5110806B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式、静電記録方式などの作像プロセスを採用した画像形成装置に関し、特に、加熱装置を備えた画像形成装置に関するものである。

従来、例えば、電子写真プロセスの複写機・プリンタ等の画像形成装置には、記録材（転写材、紙等のシート）上に転写方式あるいは直接方式にて形成担持させた未定着トナー画像を永久画像として定着させるための加熱装置としての加熱定着装置が搭載される。この加熱定着方式には、熱エネルギーのみを利用するラジアントフラッシュ定着やオーブン定着方式、熱エネルギーと圧力を利用する熱ローラー方式、フィルム加熱定着方式などがある。現在は、高速性と安全性からフィルム加熱定着方式が主流である。

フィルム加熱定着方式の装置は、固定支持された加熱手段（加熱体）と、該加熱手段と摺動する摺動移動部材と、該摺動移動部材を介して前記加熱手段に圧接してニップを形成する加圧部材とを有する。ここで、加熱手段としては、セラミックヒータ（以下、ヒータと記す）を例示することができる。また、摺動移動部材としては、耐熱性樹脂フィルム（以下、フィルムと記す）を例示することができる。また、加圧部材としては、弾性加圧ローラ（以下、加圧ローラと記す）を例示することができる。そして、ニップのフィルムと加圧ローラとの間で未定着トナー画像を担持した記録材を挟持搬送させてフィルムを介したヒータからの熱により未定着トナー画像を記録材上に加熱溶融定着させるものである（例えば、特許文献１〜３参照）。

上記のようなフィルム加熱方式の装置は、装置の稼動にともなって加圧ローラの温度が上昇すると、加圧ローラのゴム部が熱膨張して、その回転周速度が増加する。そのため、転写定着間で記録材が引っ張られ、厚紙プリント時（厚い記録材のプリント時）に転写不良やブレ画像を引き起こすことがある。また、この引っ張り現象を見込んで回転周速度を遅く設定しておくと、加圧ローラの温度が低い場合などに転写定着間で記録材がたるみ、記録材のコシが弱くなることが原因でシワ（紙シワ）が発生しやすくなる。この現象は、高温多湿環境下でコシのない薄紙（薄い記録材）を通紙した場合でとくに顕著である。

このような問題に対して、従来は、転写定着間の搬送路を長くして、記録材の引っ張りやたるみ分を吸収したり、加圧ローラの熱膨張量を低減するべく、その弾性層を発泡ゴムにするなどしていた。このようにして、常にたるみすぎず、引っ張り過ぎず最適な記録材搬送状態を維持することで、ブレ画像の防止とシワの抑制を両立していた。
特開昭６３−３１３１８２号公報 特開平４−４４０７５号公報 特開平４−２０４９８０号公報

しかしながら、従来の装置では、装置の小型化やコストダウンにより、転写定着間の搬送路は徐々に短くなり、また、高速化による定着温度の上昇により、加圧ローラの熱膨張量も増大している。そのため、たるみすぎず、引っ張りすぎずの最適な記録材搬送状態を維持するのが困難な状況になっている。すなわち、ブレ画像を防止し、かつ、シワを抑制することが困難な状況になっている。

本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、記録材の厚みや画像形成装
置が設置される環境に左右されることなく、高品位の画像を得るとともに、記録材のシワを防止することを目的とする。特に、厚い記録材の画像形成時の画像のブレを防止しつつ、高温多湿環境下でコシのない薄い記録材を通紙した場合でもシワの発生を防止することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明にあっては、
像担持体上に形成されたトナー画像を転写ニップ部にて記録材に転写する画像形成手段と、
前記画像形成手段の転写部から搬送される記録材を、加熱部材及び加圧部材により互いに圧接して構成される定着ニップ部で、挟持搬送することにより、記録材に転写されている未定着のトナー画像を定着させる定着手段と、
装置が設置される環境に関する情報を検知又は予測する環境検知手段と、
前記ニップ部で搬送される記録材に関する情報を取得する記録材情報取得手段と、を備えた画像形成装置において、
前記環境検知手段により検知又は予測される情報、及び、前記記録材情報取得手段により取得される情報に応じて、前記定着手段を駆動する駆動源の駆動速度を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、少なくとも、記録材が前記転写ニップ部と前記定着ニップ部の間で弛んだ状態で搬送されるように前記駆動源の前記駆動速度を制御する第1のモードと、記録
材が前記転写部と前記定着ニップ部の間で引っ張った状態で搬送されるように前記定着手段の前記駆動源の前記駆動速度を制御する第2のモードと、を実行可能であり、
前記環境検知手段により検知又は予測される温度が所定の温度以上且つ湿度が所定の湿度以上で、更に、前記記録材情報取得手段により取得される記録材の情報が記録材の厚さが所定の厚さ以下の場合に、前記第２のモードを実行し、それ以外の場合は、前記第1の
モードを実行することを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、記録材の厚みや画像形成装置が設置される環境に左右されることなく、高品位の画像を得るとともに、記録材のシワを防止することが可能となる。また、厚い記録材の画像形成時の画像のブレを防止しつつ、高温多湿環境下でコシのない薄い記録材を通紙した場合でもシワの発生を防止することが可能となる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。なお、記録材に関する説明において、説明の便宜上、「紙」という表現を用いる場合がある（例えば、厚い記録材を厚紙とし、薄い記録材を薄紙とする）。

本発明に係る実施形態では、加熱装置に専用の駆動源（定着モータ）を用いて、その駆動速度を増速、又は、減速することで、転写定着間における記録材Ｐの搬送状態を変更制御するものである。例えば、シワが発生しやすい高温多湿環境下でコシのない薄紙を通紙した場合は、通常時よりも駆動源の駆動速度を増速させ、また、ブレが発生しやすい厚紙を通紙する場合には、通常時よりも駆動源の駆動速度を減速させるものである。このようにして、環境や紙種に応じて各種弊害を防止する最適な搬送状態に変更制御するものである。

本発明の実施例１では、画像形成装置に内蔵された加熱装置に、専用の駆動モータで加圧ローラの回転周速度（以下、回転速度という）のみを制御できる機構を有する。そして、その駆動速度を、環境検知手段と記録材情報取得手段からの情報をもとに制御すること
を特徴とする。ここで、環境検知手段は、画像形成装置が設置される環境に関する情報を検知又は予測するものであって、本実施例では温湿度を検知している。また、記録材情報取得手段は、定着ニップで挟持搬送される記録材に関する情報を取得するものであって、記録材の坪量や厚さを指定するプリントコマンド等の情報や、記録材の厚さを検知する検知手段からの情報を取得するものである。

そして、本実施例においては、高温多湿環境で、かつ、薄紙プリントを実行したと判断した場合に限り、通常時よりも２％速くする制御シーケンスを持つことを特徴とする。

以下に本実施例の詳細について説明する。

（１）画像形成装置
図１は本実施例に係る画像形成装置の一例を示す概略断面図である。本実施例の画像形成装置は、転写式電子写真プロセス利用のレーザービームプリンタである。

通例、電子写真方式における画像形成動作は、画像形成手段により以下のプロセスにて行われる。すなわち、給送カセット１から記録材Ｐが給送ローラ２で給送された後、転写部Ｔに至る記録材の搬送路（紙パス）３の途中に設けられたトップセンサ４にて記録材Ｐの先端が認識され、これに同期して像担持体としての感光体ドラム５上に画像が形成される。

６は記録材搬送ローラである。感光体ドラム５は矢印の時計方向に所定の周速度にて回転駆動され、その周面が帯電ローラ７によってマイナスの所定電位に一様に帯電される。その感光体ドラム５の一様帯電面に対してレーザー光学系８によってレーザービーム走査露光Ｌがなされて、記録材Ｐの搬送に同期して、感光体ドラム５上に画像情報に対応した静電潜像が形成される。その静電潜像が現像器９でネガトナーによってトナー画像として現像される。感光体ドラム５上のトナー画像は、転写部Ｔにおいて記録材Ｐを介して転写部材としての転写ローラ１０からネガトナーと逆の極性のプラス電圧を印加することで、記録材Ｐ上に転写される。

１１は転写ローラ１０に対するバイアス印加手段としての転写バイアス印加電源である。転写部Ｔを出た記録材Ｐは感光体ドラム５の面から分離され、搬送路１２を通って、加熱装置としての加熱定着装置１３に導入され、記録材Ｐ上に転写されたトナー画像は熱と圧をかけられることで記録材Ｐ上に永久画像として固着される。加熱定着装置１３を出た記録材Ｐは搬送路１４を通って排出ローラ１５により排出トレイ１６にプリントとして排出される。また、転写部Ｔにおいて記録材の分離後に感光体ドラム５上に残ったトナーと紙粉はクリーナー１７によって除去され、感光体ドラム５は繰り返して作像に供される。

１８は、プリンタ本体に対して着脱交換自在なプロセスカートリッジである。本実施例のプリンタにおいては、プロセスカートリッジ１８に、感光体ドラム５、帯電ローラ７、現像器９、クリーナー１７の４器を包含させてある。なお、感光体ドラム５、帯電ローラ７、レーザー光学系８、現像器９、転写ローラ１０は、画像形成手段を構成している。

（２）加熱定着装置１３
図２は加熱定着装置１３の概略断面図である。本実施例の加熱定着装置１３は、例えば特開平４−４４０７５〜４４０８３号公報等に開示されている、加圧回転体駆動方式（テンションレスタイプ）のフィルム加熱方式の加熱装置である。

１９は加熱手段（加熱体）としてのセラミックヒータ（以下、ヒータと記す）である。このヒータ１９は図２が示されている紙面に対して略垂直方向を長手方向とする細長薄板
状のセラミック基板と、この基板面に具備させた通電発熱体層を基本構成とするものである。そして、通電発熱体層に対する通電により全体に急峻な立ち上がり特性で昇温する、低熱容量のヒータである。

２０は上記のヒータ１９を固定支持させたヒータ支持体兼フィルムガイドである。このフィルムガイド２０は横断面略半円弧状樋型で、図２が示されている紙面に対して略垂直方向を長手方向とする耐熱・断熱性部材である。ヒータ１９はこのフィルムガイド２０の下面に長手方向に沿って形成具備させた溝部にヒータ表面側を下向きに露呈させて嵌め入れて耐熱性接着剤等により固定して配設してある。

２１は回転体としての円筒状（エンドレス）の耐熱性フィルム（以下、定着フィルムと記す）であり、上記のヒータ１９を含むフィルムガイド２０にルーズに外嵌させてある。ここで、ヒータ１９・フィルムガイド２０・定着フィルム２１は、加熱部材を構成している。

定着フィルム２１としては、耐熱性のあるＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰの単層、あるいはポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ等の外周表面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等をコーティングした複合層フィルムが好ましい。フィルム膜厚は１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下２０μｍ以上であるとよい。これにより、熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させることができる。金属製フィルムも使用できる。

２２は加圧部材としての弾性加圧ローラ（以下、加圧ローラ）であり、その外径は端部ほど太い逆クラウン形状であり、芯金２２ａとシリコンゴム等の離型性の良い耐熱ゴム層２２ｂからなり、芯金２２ａの両端部を回転自由に軸受け支持させて配設してある。この加圧ローラ２２の上側に上記のヒータ１９・フィルムガイド２０・定着フィルム２１のアセンブリを、ヒータ１９側を下向きにして加圧ローラ２２に並行に配置し、フィルムガイド２０を不図示の付勢部材で下方に押圧させている。このことで、ヒータ１９の下面を定着フィルム２１を介して加圧ローラ２２の上面にローラ弾性層の弾性に抗して圧接させて加熱部としての所定幅の定着ニップ部Ｎを形成させてある。ここで、ヒータ１９・フィルムガイド２０・定着フィルム２１のアセンブリと、加圧ローラ２２は、定着手段を構成している。

加圧ローラ２２は不図示の駆動手段により図に示す矢印の反時計方向に所定の回転速度にて回転駆動される。

定着フィルム２１は、この加圧ローラ２２の回転駆動により、次のようにして図に示す矢印の時計方向に従動して回転する。すなわち、定着フィルム２１は定着ニップ部Ｎでの加圧ローラ表面（非通紙時）もしくは記録材表面（通紙時）との圧接摩擦力により定着フィルム内面がヒータ１９の下向き面に密着して摺動しながらフィルムガイド２０の外回りを従動回転状態になる。

加圧ローラ２２が回転駆動されると、それに伴って円筒状の定着フィルム２１が従動回転状態になり、またヒータ１９に通電がなされる。そして、ヒータ１９が迅速に昇温して所定の定着温調温度に達した後に、定着ニップ部Ｎの定着フィルム２１と加圧ローラ２２との間に未定着トナー画像ｔを担持した記録材Ｐが導入される。その後、定着ニップ部Ｎにおいて記録材Ｐのトナー画像担持側面が定着フィルム２１の外面に密着して定着フィルム２１と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。

この際、記録材Ｐがスムーズに定着ニップ部Ｎに突入するために定着装置入り口には入り口ガイド２３が設けてある。記録材Ｐは定着ニップ部Ｎを通過することで、ヒータ１９
の熱を定着フィルム２１を介して受けて記録材Ｐ上の未定着トナー画像ｔが記録材Ｐ上に加熱・加圧されて溶融定着される。

定着フィルム２１は、薄肉で熱容量が小さく、かつ熱応答性が良いため、ヒータ１９の熱応答を、ほぼそのまま定着ニップ部Ｎ内に反映する事ができる。よって、ヒータオン時より短時間の定着温度到達が達成され、これに伴う省電力が実現される。

定着ニップ部Ｎを抜けた記録材Ｐは定着フィルム２１の面から曲率分離して排出搬送され、排出センサ２４及び排出ローラ対をなす排出コロ２５ａと排出ローラ２５ｂとのニップ部に導かれる。排出センサ２４は通例、定着装置内を記録材Ｐが所定の時間で通過するかをモニタすることでジャム発生の有無を監視するために設けてある。また通例、排出ローラ対２５ａ・２５ｂは記録材Ｐを、次のステップである排出口へ、安定して搬送するために設けてある。

（３）加圧ローラ２２の駆動方法（図３）
図３は、本実施例における加圧ローラ２２の駆動手段を示す概略断面図である。

加圧ローラ２２は、駆動源としての定着モータＭ２の駆動を受け回転され、耐熱性フィルム２１がこれに伴って従動回転する。記録材Ｐは加圧ローラ２２と耐熱性フィルム２１との圧接部Ｎ（ニップ部）にて挟持、搬送され、記録材Ｐ上のトナー像が加熱加圧されて記録材上に定着される。

加圧ローラ２２を駆動する定着モータＭ２は、他の駆動系とは独立して設けられたものであり、駆動速度を変更可能に構成されている。つまり、感光体ドラム５、転写ローラ１０、記録材搬送のための各ローラは、駆動速度（システム速度）を一定に保つようメインモータＭ１によって駆動される。これに対して、加圧ローラ２２の駆動速度は、システム速度とは独立して可変制御可能なように、別の定着モータＭ２にて駆動される。

定着モータＭ２の駆動制御は、ＣＰＵ２８の指令に基づき、モータＭ２の駆動回路２９で制御される。ＣＰＵ２８は、装置全体の様々な制御を司っており、図示しないＲＯＭに格納されているプログラムを読み出し、それに基づいて駆動制御を実行する。ここで、ＣＰＵ２８、駆動回路２９は、制御手段を構成している。

（４）定着モータＭ２の駆動制御（概要）
本実施例におけるモータＭ２の駆動制御は、環境検知手段による温湿度情報と、記録材情報取得手段による紙種（記録材の種類）に関するメディア検知情報をもとに、通常時の駆動制御と高温多湿時の駆動制御の二つに分けられる。以下に、通常時の駆動制御、高温多湿時の駆動制御について記述する。

（ｉ）通常時の駆動制御
本例における通常時の駆動制御は、本体の動作時間が０．１ｓｅｃ経過するごとに所定の係数を加算していき、その積算値に応じて速度を変化させる方式である。以下、これを「係数駆動制御」と呼称する。

下記の表１は、本例の係数駆動制御における、係数を示す一覧表である。

通常時の駆動制御では、プリント動作を数段階に分割し、その分割された時間（動作状態或いは動作段階という）ごとに異なる係数を定める。数段階とは、例えば予備加熱時間（ヒータ１９が通電を開始してから排出センサ２４がオンするまでの時間）、通紙時間（排出センサ２４がオンしてからオフするまでの時間）、紙間時間（排出センサ２４がオフ
してからオンするまでの時間）などである。

係数は加圧ローラ２２の温度が上昇する場合をプラス、下降する場合をマイナスとする。予備加熱時間と紙間時間では、ヒータ１９の通電により加圧ローラ２２の温度は上昇する。通紙時間では、記録材Ｐが加圧ローラ２２を通過する際に加圧ローラ２２の熱を奪うため加圧ローラ２２の温度は下降する。また、係数の大きさは温度の上昇度合いによる。

下記の表２は、加算された係数の積算値とモータＭ２の減速率の関係を示す。

減速率はモータＭ２の駆動速度１０００ｒｐｍを基準速度として、数式：１００×（１−駆動速度／基準速度）で示される。例えば、基準速度１０００ｒｐｍに対し、９８０ｒｐｍで駆動した場合に、その減速率は２％となる。本例では、係数が加算されて積算値が２５０増加するほど、モータＭ２の駆動速度が０．１％ずつ減速するように制御している。

例えば、加熱定着装置１３が冷えているような駆動開始状態で、Ａ４記録材を連続で１００枚プリントした場合、１枚目プリント時のモータＭ２の駆動速度は、基準速度に対して減速率０％で回転する。その後、１枚目プリント時に、予備加熱時間は７ｓｅｃ、通紙時間は１．５ｓｅｃ、紙間時間は０．５ｓｅｃが経過し、１枚目プリント終了時の積算値は５０５にまで増える。ここで、１枚目プリント終了時の積算値５０５は、７×７ｓｅｃ／０．１ｓｅｃ−１．５ｓｅｃ／０．１ｓｅｃ＋０．５ｓｅｃ×６／１００ｍｓｅｃにより求められる。

その結果、２枚目のモータＭ２の駆動速度は、表２にならい、減速率０．２％で回転することになる。

その後、１００枚目プリント終了時には、１枚目からの累積で予備加熱時間は７ｓｅｃ、通紙時間は１５０ｓｅｃ、紙間時間は４９．５ｓｅｃになり、積算値は１７１０にまで増える。このため、１０１枚目プリント時のモータＭ２の駆動速度は、基準速度に対して減速率０．６％で回転することになる。

その他、プリント時間が長いモードでプリントする場合、例えば両面の連続プリントのように紙間時間が長い場合や厚紙専用モードのように予備加熱時間や紙間時間が長い場合においては、プリント時間が長い分だけ係数を加算される回数が増える。このため、プリント枚数が増えると積算値は最大で７５００近くまで達し、減速率は最大で２．９％になる。

下記の表３は、初期サーミスタ２６の検知温度と記録材１枚目のモータＭ２の減速率の関係を示す。

本例の駆動制御では、間欠プリント時、例えばプリント終了後、本体が停止してすぐのプリント等のように加熱定着装置１３が暖まっている状態の時には、次のようにして制御を行う。すなわち、プリント開始直前における静止時のヒータ１９の温度（初期サーミスタ２６の検知温度）に基づいて、記録材１枚目の駆動速度を決定するなどの制御を行う。

例えば、プリント開始直前で加熱定着装置１３が冷えている場合には、サーミスタの検知温度（初期サーミスタ２６の検知温度）が５０℃未満となり、この場合、表３よりモータＭ２の減速率は０．００％であるから、表２の積算値は０から係数が加算される。また、前回のプリント終了後、本体の休止時間が短い場合、例えば初期サーミスタ２６の検知温度が１００℃の状態でプリントが開始される場合には、表３に従って減速率が１．０％に決定され、表２の減速率１．０％の積算値２５０１からのプリントとなる。

以上説明してきた駆動制御を用いれば、熱膨張で加圧ローラ２２の外径が変動した場合でも、モータＭ２の駆動速度を変更制御することで、加圧ローラ２２の回転速度を常に一定にすることができる。したがって、転写定着間における記録材搬送をプリント履歴やプリントモードによらず、常に所望の記録材搬送状態に維持することができる。

図１４は従来例における転写定着間の記録材搬送状態を示す概略図である。

従来では、本例のように加圧ローラ２２の熱膨張、熱収縮に対応して加圧ローラ２２の
回転速度を一定に保つことができない。そのため、記録材搬送状態は、加圧ローラ２２の熱膨張量に応じて搬送状態Ａ，Ｂ，Ｃの間で常に変動することになる。したがって、搬送状態Ａのように引っ張り搬送のときに厚紙がプリントされるとブレ画像が発生するおそれがあり、また、搬送状態Ｃのようにたるみ搬送のときに薄紙がプリントされるとシワが発生するおそれがある。

一方、図４は本例の通常時における転写定着間の記録材搬送状態を示す概略図である。

本例の通常時では、本体動作により加圧ローラ２２が熱膨張、熱収縮した場合でも、常に加圧ローラ２２の回転速度を一定に保つことで、転写定着間を搬送される記録材を引っ張りすぎず、弛みすぎずの所望の搬送状態Ｂに維持することができる。したがって、引っ張りすぎによる厚紙プリント時の画像ブレを防止し、また、弛みすぎによる搬送不良やシワの発生を抑制することができる。

しかし、本例の駆動制御で搬送状態Ｂを維持した場合でも、高温多湿環境下でコシのない薄紙を通紙すると、シワが発生するおそれがある。

そこで、本例では、環境予測手段による温湿度情報と紙種を判別するメディア検知情報をもとに、通常時の駆動制御と高温多湿時の駆動制御を切り分けて制御している。

以下に高温多湿時の駆動制御について説明する。

（ｉｉ）高温多湿時の駆動制御
本例における高温多湿時の駆動制御でも、基本的な制御は通常時と同じく係数駆動制御を用いている。通常時と異なるのは、高温多湿を検知した上で、薄紙プリントが実行された場合に限り、通常時よりも駆動速度を２％速くしている点である。すなわち、積算値０のときの減速率を−２．０％にしている。このとき、係数駆動制御における積算値と減速率の関係、及び、初期検知温度と減速率の関係は、下記の表５，６に示した通りとなる。ただし、係数は通常時と同様で、表１に示した通りである。

なお、高温多湿環境の判別は、印加転写電圧制御例として特開平２−１２３３８５号公報に開示されるＡＴＶＣ制御を用いて行う。ＡＴＶＣ制御とは、転写時に転写ローラに印加する転写バイアスを最適化する手段である。ＡＴＶＣ制御は、画像形成装置の前回転中に、転写ローラから感光体ドラムに所望の定電流バイアスを印加し、そのときのバイアス値から抵抗値検知手段により転写ローラの抵抗値を検知させ、その抵抗値に応じた転写バイアスを印加する制御である。

本例における環境検知では、上記の制御において、定電流バイアスを印加したときの転写ローラの抵抗値、又は、バイアス値Ｖから高温多湿環境を判別する。

表４に本例のＡＴＶＣ制御において、４．５μＡの定電流バイアスを印加した場合の各環境下における転写ローラの抵抗値、及び、バイアス値Ｖを示す。表４より、出力電圧Ｖ、及び、転写ローラの抵抗値はともに、高温多湿になるほど値が小さくなるのがわかる。したがって、本例では、この出力電圧Ｖが０．５ｋＶ未満、もしくは転写ローラの抵抗値が０．５×１０^８Ω以下の場合に、高温多湿環境と判断する。

また、高温多湿環境の判別には、画像形成装置本体又は加熱定着装置１３本体に内蔵の環境センサ２７で行ってもよい。その際、環境センサ２７は装置本体内外の温度と湿度を検出し、例えば、検知温度が３２．５℃以上、かつ湿度が８５％以上の場合を高温多湿環境と判断する。

一方、薄紙プリントの判別はユーザーが指定したプリントコマンドが坪量７０ｇ以下の紙種に該当した場合に、薄紙プリントと判断する。また、薄紙プリントの判別には、給送部もしくは排出部に具備した不図示のメディアセンサ等で記録材の厚みや粗さを測定し、その測定情報をもとに判別してもよい。これらの検知情報はプリント開始以前にＣＰＵ２８に送信され、高温多湿環境でかつ薄紙プリントであると判断した場合、ＣＰＵ２８の指令に基づき、モータＭ２の駆動速度を通常時よりも２％速くする。

図５は、高温多湿時に薄紙プリントが実行された場合の転写定着間における記録材搬送
状態を示す概略図である。

この場合、本体動作により加圧ローラ２２が熱膨張、熱収縮した場合でも、常に加圧ローラ２２の回転速度を一定に保ち、かつ、通常時よりもモータＭ２の駆動速度を２％速くすることで、転写定着間の記録材搬送を引っ張り気味の所望の搬送状態Ａにしている。これにより、高温多湿時にコシのない薄紙がプリントされた場合でもシワを完全に抑制することができる。

（５）定着モータＭ２の駆動制御（フローチャート）
図６は、本例における定着モータＭ２の動作を説明するためのフローチャートであり、上記（４）で説明した動作をまとめたものとなっている。なお、本フローチャートの動作の制御はＣＰＵ２８によって実行される。

ステップＳ１で印刷要求がされると、ステップＳ２において積算値がリセットされているかが判断される。電源を立ち上げて最初の印刷の場合には当然に積算値は「０」となっている。また、既に何回か印刷がなされている場合には積算値はリセットされていない限り何らかの値を示している。積算値がリセットされて「０」の場合には処理はステップＳ３に移行し、リセットされていない場合には処理はステップＳ４に移行する。

ステップＳ３では、サーミスタ２６の温度を検知し、ステップＳ５においてこの検知温度によってモータＭ２の駆動速度を決定する。つまり、表２により検知温度に対応した減速率に設定される。例えば検知温度が５０℃未満なら減速率は０．００％である。

一方、ステップＳ４では図示しないメモリ（例えばＲＡＭ）に格納されている積算値を読み出（検知）し、ステップＳ５においてこの積算値によってモータＭ２の駆動速度を決定する。つまり、表３により検知された積算値に対応した減速率に設定される。例えば、初期積算値が２６０の場合、減速率は０．１０％となる。

次に、ステップＳ６で環境検知と紙種検知が行われる。ステップＳ６の検知結果により、高温多湿環境、及び、薄紙プリントを判別した場合、ステップＳ５で決定したモータＭ２の駆動速度に対して、２％加速した値を駆動速度として再決定する。つまり、表４により検知された積算値に対応した減速率に設定される。例えば、初期積算値が２６０の場合、減速率は−１．９０％となる。

このようにステップＳ７でモータＭ２の初期駆動速度が再決定されると、処理はステップＳ８に移行し、ヒータをＯＮし、加圧ローラ２２を加熱する。続いてステップＳ９において係数加算を行い、積算値を取得する。

表１に、１００ｍｓｅｃ（単位時間）毎に加算すべき制御係数が示されているが、印刷ジョブの各ページ毎に各動作段階（予備加熱時、通紙時、紙間時）の動作時間と制御係数を乗算し、それらを加算して積算値を取得する。

上述のように、例えば１枚目で予備加熱時間が７ｓｅｃ、通紙時間が１．５ｓｅｃ、紙間時間が０．５ｓｅｃの場合には、積算値は５０５（＝７×７ｓｅｃ／０．１ｓｅｃ−１×１．５ｓｅｃ／０．１ｓｅｃ＋６×０．５ｓｅｃ／０．１ｓｅｃ）となる。

そして、ステップＳ１０では、ステップＳ９で取得した積算値が表２で示される各範囲について、前回の積算値の範囲が今回の積算値の範囲に変更が生じた（各範囲の上限及び下限閾値をまたぐ）かを判断する。変更が生じた場合には、処理はステップＳ１１に移行し、そこで表２、もしくは表４にならい、各積算値の範囲に対応する減速率によってモー
タＭ２の駆動速度が制御される。ただし、変更が生じない場合にはステップＳ１１をスキップし、ステップＳ１２に移行する。

ステップＳ１２では、ヒータ１９をＯＦＦするか（加圧ローラ２２の加熱を止めるか）否かが判断される。つまり、あるジョブの印刷が終了していない（連続通紙）場合には次のページの印刷動作が継続されるため、係数加算処理であるステップＳ９に処理が戻る。そして、積算値を取得しさらにモータ速度制御（ステップＳ１１）が実行される。また、あるジョブの印刷が終了した（間欠通紙）場合には、処理はステップＳ１３に移行する。

ステップＳ１３では、ヒータＯＦＦの時間が所定時間（例えば４０ｓｅｃ）を超えてないかが判断される。ここでは、加圧ローラ２２が加熱を止めたため冷えてしまい、取得した積算値が次の印刷動作でそのまま使えるか否かが判断される。

ステップＳ１３で所定時間超えるまでに再度の印刷指示がなされれば、処理はステップＳ４に戻り印刷処理が開始される。そのとき使用される初期積算値は前回の印刷動作中に得られた値となる。一方、所定時間を超えても再度の印刷指示がなされない場合には処理はステップＳ１５に移行し、積算値がリセットされる。これは、加圧ローラ２２の温度が対応する減速率（表３）と積算値が対応する減速率（表２）との解離が大きくなりすぎてしまっているからである。ステップＳ１６では、再度の印刷指示がなされたかが判断され、なされなければ処理は終了する。指示がなされれば処理はステップＳ３に戻り、印刷処理が続行される。

（６）評価
本実施例では、モータ駆動速度を速めた場合の転写定着間における搬送状態の変化と、通常時に対してモータＭ２の駆動速度を速めた場合のシワ発生数、及び、厚紙を通紙した場合のブレ画像の程度を評価した。結果を表７に示す。

表７中の搬送状態Ａ，Ｂ，Ｃは転写定着間における記録材の弛み状態を示すレベルであり、図１４中の搬送状態Ａ，Ｂ，Ｃと同じランク指標である。搬送状態Ａ，Ｂ，Ｃは、それぞれ引っ張り系、わずかなたるみ系、たるみ系である。測定は、常温常湿環境にてＡ４紙を連続５０枚、プロセススピード２０１ｍｍ／ｓｅｃで通紙し、目視で各搬送状態を選定し、該当する枚数を計測した値である。

表７中のシワ発生数は、通常環境、及び、高温高湿環境にて、薄紙Ａ４紙を連続５０枚、プロセススピード２０１ｍｍ／ｓｅｃで通紙し、シワに該当する場合を計測した値である。

表７中のブレ画像の結果は、○が発生なし、△が軽微、×が発生、××がひどく発生した場合である。測定は、常温常湿環境にて坪量１２８ｇの厚紙を連続５枚通紙し、もっとも程度の悪いもので評価した結果である。

表７より、モータ駆動速度が通常時の場合、搬送状態は常にたるみすぎず、引っ張りすぎずに、適度なたるみ搬送状態Ｂ付近を維持することがわかる。このとき、シワは５０枚中で４８枚発生する。これを防止するため、駆動速度を通常時に比べて２％以上速めた場合、その搬送状態は常にＡ又はＢの引っ張り搬送になり、このときシワは完全に抑制されることがわかる。

したがって、シワの抑制には、モータＭ２の駆動速度を速めて、定着で記録材を上流側に引っ張る構成が好ましいといえる。しかし、これとは対照的に、駆動速度を速めるほど、厚紙通紙時にブレが発生するようになる。そこで本例では、シワが発生しやすいとされ
る、高温多湿環境でかつ、コシのない薄紙をプリントした場合のみ、モータＭ２の駆動速度を２％速めることにした。

図７、図８は転写定着間で記録材を引っ張り搬送した場合の記録材に働く力の大きさ、及び力の方向を示す模式図である。

図７に示すように、加圧ローラ２２は端部が太い逆クラウン形状をしている。そのため、加圧ローラ２２が記録材Ｐに与える搬送力Ｆは、記録材の収縮を妨げながら長手外側方向へも働くことになる。図８に示すように、搬送力Ｆは搬送下流方向への力Ｆｂと長手外側方向への力Ｆａの合力で成り立つ。したがって、モータＭ２の駆動速度を増し、加圧ローラ２２の回転速度が速くなれば、加圧ローラ２２の記録材搬送力ＦがＦ”に増えることにより、長手外側方向への力ＦａもＦ”ａへと増えることになる。長手外側方向への力が増えれば、記録材が熱収縮する力ｆを抑制することができ、シワの発生を押えることができる。なお、加圧ローラ２２がストレートローラでも、記録材を搬送方向に引っ張ることで記録材にコシがつくため、シワに効果は見られる。

以上のように、本実施例では、画像形成装置に加圧ローラ２２の回転速度のみを駆動制御できる機構、すなわち、専用の駆動モータを設けているので、転写定着間における記録材の搬送状態を変更制御することができる。これにより、加圧ローラ２２が熱膨張、熱収縮した場合でも、常に加圧ローラ２２の回転速度を一定に保ち、転写定着間における記録材搬送状態を安定させることができる。

そして、本実施例では、環境検知情報やメディア情報をもとに、その駆動速度を変更制御することとしている。すなわち、通常時はわずかにたるむ搬送状態を維持し、また、シワが発生しやすい高温多湿環境下でコシのない薄紙を通紙した場合は、通常時よりも加熱装置の駆動速度を増速させ、完全に引っ張る搬送状態を維持することとしている。

このように、環境や紙種に応じて各種弊害を防止する最適な搬送状態に制御できるので、搬送状態においてトレードオフの関係にある、厚紙プリント時の画像ブレと高温多湿環境下でコシのない薄紙をプリントした場合のシワの問題を完全に両立することができる。

以下、本発明の実施例２について説明する。なお、実施例１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

本実施例では、実施例１の駆動制御シーケンスに加え、次のような制御シーケンスを持つことを特徴とする。それは、記録材の坪量を指定するプリントコマンド、もしくは、記
録材の厚みを判別するメディア検知手段等の情報をもとに、厚紙がプリントされると判断した場合に、その駆動速度を、通常時よりも１〜２％ほど遅くする制御シーケンスである。

図９は、本実施例における画像形成装置の概略断面図である。図１０は、本実施例の厚紙通紙時における転写定着間の記録材搬送状態を示す概略図である。

本実施例では、記録材Ｐを給送カセット１だけでなく装置本体側面に備えたマルチトレイ１１９からも記録材Ｐを給送することができる。マルチトレイ１１９から給送された記録材Ｐは、給送カセット１からの給送と異なり、記録材が湾曲することなく、ほぼストレートに転写Ｔ、加熱定着装置１３まで搬送される。したがって、図１に示す実施例１のように、給送カセット１からの給送のみの画像形成装置と比較して、コシが強く、坪量の多い厚紙を通紙することが可能である。

しかしながら、マルチトレイ１１９からこのような厚紙を通紙すると、転写部Ｔや現像部９などで画像がブレてしまうおそれがある。この現象は記録材Ｐの後端が搬送ローラ６を抜けたときの衝撃で、転写部Ｔ、又は現像部９が振動してしまうことによる。実施例１でも述べた通り、このブレの現象は、転写定着間１２で記録材をたるませることで改善できる。特に、マルチトレイ１１９からの給送に限定される坪量１６３ｇ／ｍｍ^２以上の厚紙ブレを防止するには、図１０に示す搬送状態を、搬送状態Ｃにまでたるませることが好ましい。

そこで、本実施例では、加圧ローラ２２を駆動する駆動制御として、実施例１の通常時モード（第１のモード）、高温多湿モード（第２のモード）（薄紙プリント）に加えて、厚紙モード（第３のモード）も選定できるようにする。厚紙を検知するのは、実施例１と同様で、給送部１２０に備えた不図示の検知手段で行う。

厚紙モード選定時のモータＭ２の駆動速度は、表８、表９、表１０に従う駆動制御シーケンスにより、通常時に比べて常に１％減速する。これにより、転写定着間の搬送状態は、常に図１０に示す搬送状態Ｃにまでたるませることができる。

表１１に厚紙モード選定時の転写定着間における搬送状態と、厚紙ブレの発生状況を示す。

表１１より、厚紙モード（通常時−１．０％）を選定時、搬送状態は常にたるみ系となり、坪量１６３ｇ／ｍｍ^２以上の厚紙ブレを完全に防止できることがわかる。一方で、薄紙モードを選定した場合は、実施例１の表７に従い、搬送状態を引っ張り系にすることで、シワを防止することができる。

このように、本実施例では、加圧ローラ２２を駆動する駆動制御として、通常時モード
、高温多湿かつ薄紙プリントモード（通常時＋２．０％）、厚紙モード（通常時−１．０％）の３モードを設けている。そして、その各モードを装置本体の環境検知手段や紙種検知手段で自動判別することにより、コシのない薄紙で発生しやすいシワと、マルチカセットから給送されるようなとくに坪量の多い厚紙のブレを完全に両立することができる。

以下、本発明の実施例３について説明する。なお、実施例１，２と同様の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

本実施例では、実施例１の駆動制御シーケンスに加え、プリントコマンドで自動両面の薄紙が選定された場合に、その駆動速度を、通常時よりも３％速くする制御シーケンスを持つことを特徴とする。

図１１は、本実施例における画像形成装置の概略断面図である。図１２は、本実施例の厚紙通紙時における転写定着間の記録材搬送状態を示す概略図である。

本実施例の画像形成装置は記録材Ｐを自動で両面印刷する自動両面機構を備えている。そして、１面目の先端が排出部１５を抜け、１面目の後端が加熱定着装置１３を抜けて排出部１５の直前まで搬送されたタイミングで、その搬送方向がスイッチバックし、記録材Ｐは１面目の後端が２面目の先端となり搬送ローラ２２０の方向に搬送される。

このとき、２面目搬送中の記録材Ｐは、１面目と２面目の吸湿状況の違いにより、先端でカールや波打ちをしたまま搬送されることがある。このような傾向は、とくにコシのない薄紙をプリントしたときに発生しやすい。それゆえ、コシのない薄紙を自動両面でプリントした場合、２面目において、とくにシワが発生しやすくなる。

そこで、本実施例では、加圧ローラ２２を駆動する駆動制御として、実施例１、２の通常時モード、高温多湿モード（薄紙プリント）、厚紙モードに加えて、自動両面の薄紙プリント時も選定できるようにする。

薄紙を検知するのは、実施例１と同様で、給送部２２０に備えた不図示の検知手段、又は、プリントコマンドで坪量７０ｇ以下を推奨するモードを選択された場合とする。自動両面で薄紙モード選定時のモータＭ２の駆動速度は、表１２、表１３、表１４に従う駆動制御シーケンスにより、通常時に比べて常に３％増速する。すなわち、積算値０の減速率を−３．０％にしている。これにより、転写定着間の搬送状態は、常に図１２に示す搬送状態Ａの引っ張り系にすることができる。

表１５に自動両面で薄紙モード選定時の転写定着間における搬送状態と、シワの発生状況を示す。表１５より、自動両面で薄紙モード選定時、搬送状態は常に引っ張り系となり、コシのない薄紙を自動両面でプリントした場合でもシワを抑制できることがわかる。

このように、本実施例では、加圧ローラ２２を駆動する駆動制御として、通常時モード、高温多湿かつ薄紙プリントモード（通常時＋２．０％）、厚紙モード（通常時−１．０％）、自動両面の薄紙プリントモードの４モードを設けている。そして、その各モードを装置本体の環境検知手段や紙種検知手段で自動判別することにより、薄紙のシワと厚紙のブレを完全に両立することができる。

以下、本発明の実施例４について説明する。なお、実施例１〜３と同様の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

本実施例では、実施例１〜３の駆動制御シーケンスに関して、装置本体もしくはカートリッジに内蔵のメモリタグによる通紙履歴情報に応じて、その駆動速度を変更制御する制
御シーケンスを持つことを特徴とする。

図１３は、本実施例における画像形成装置の概略断面図である。

本実施例の画像形成装置は、装置本体もしくはプロセスカートリッジ１８に通算の通紙枚数、もしくは感光体ドラム５の通算回転数を記憶する記憶手段としてのメモリタグ３０１が搭載されている。本実施例では、このメモリタグの情報をもとに、加圧ローラ２２の駆動速度を変更制御する。なお、本実施例では、メモリタグ３０１は、感光体ドラム５の通算回転数を記憶するものであるが、これに限らず画像形成装置に設けられた回転体の通算回転数を記憶するものであればよい。

加圧ローラ２２の外径は、装置本体寿命まで通紙を繰り返すと記録材やフィルムとの摺擦により徐々に細くなる。そのため、加圧ローラ２２の回転速度を一定に保つには、通紙による外径縮小にあわせて、加圧ローラ２２の駆動速度も増速することが好ましい。

本実施例では、加圧ローラ２２に外径２５ｍｍのローラを用いている。この加圧ローラ２２を装置本体寿命まで通紙した場合、その外径は２％ほど減少し、２４．５ｍｍに縮小する。

そこで、本実施例の駆動制御では、実施例１〜３に記載の駆動制御シーケンスに加えて、装置本体寿命である５万枚に対して、１万枚経過するごとに加圧ローラ２２の駆動速度を０．４％ずつ増速している。これにより、装置本体寿命である５万枚が経過するまでの間、常に加圧ローラ２２の摺擦による外径縮小を見込んで、その回転速度を一定に保つことができる。

このように、本実施例では、加圧ローラ２２を駆動する駆動制御として、通常時モード、高温多湿かつ薄紙プリントモード（通常時＋２．０％）、厚紙モード（通常時−１．０％）、自動両面の薄紙プリントモードの４モードを設けている。

そして、その各モードを装置本体の環境検知手段や紙種検知手段で自動判別するだけでなく、装置本体もしくはカートリッジに内蔵のメモリタグによる通紙履歴情報に応じて、その駆動速度を増速することとしている。これにより、装置本体初期から寿命に至るまで安定して薄紙のシワと厚紙のブレを完全に両立することができる。

本発明の実施例１に係る画像形成装置を説明する概略断面図。 本発明の実施例１に係る加熱定着装置の概略断面図。 本発明の実施例１に係る加圧ローラの駆動手段を示す概略模型図。 本発明の実施例１に係る通常時における転写定着間の記録材搬送状態を示す概略図。 本発明の実施例１に係る高温多湿時に薄紙プリントが実行された場合の転写定着間における記録材搬送状態を示す概略図。 本発明の実施例１に係る定着モータＭ２の動作を説明するためのフローチャート。 本発明の実施例１に係る引っ張り搬送時に記録材に働く力の大きさ、向きを表す概略図。 本発明の実施例１に係る引っ張り搬送時に記録材に働く力の大きさ、向きを表す概略図。 本発明の実施例２に係る画像形成装置を説明する概略断面図。 本発明の実施例２に係る厚紙通紙時における転写定着間の記録材搬送状態を示す概略図。 本発明の実施例３に係る画像形成装置を説明する概略断面図。 本発明の実施例３に係る厚紙通紙時における転写定着間の記録材搬送状態を示す概略図。 本発明の実施例４に係る画像形成装置を説明する概略断面図。 従来例に係る転写定着間の記録材搬送状態を示す概略図。

符号の説明

１ 給送カセット
５ 感光体ドラム
７ 帯電ローラ
９ 現像器
１０ 転写ローラ
１３ 加熱定着装置
２１ 定着フィルム
２２ 加圧ローラ
２７ 環境センサ
２９ 駆動回路
Ｍ２ 定着モータ

Claims (1)

1. 像担持体上に形成されたトナー画像を転写ニップ部にて記録材に転写する画像形成手段と、
   前記画像形成手段の転写部から搬送される記録材を、加熱部材及び加圧部材により互いに圧接して構成される定着ニップ部で、挟持搬送することにより、記録材に転写されている未定着のトナー画像を定着させる定着手段と、
   装置が設置される環境に関する情報を検知又は予測する環境検知手段と、
   前記ニップ部で搬送される記録材に関する情報を取得する記録材情報取得手段と、を備えた画像形成装置において、
   前記環境検知手段により検知又は予測される情報、及び、前記記録材情報取得手段により取得される情報に応じて、前記定着手段を駆動する駆動源の駆動速度を制御する制御手段を備え、
   前記制御手段は、少なくとも、記録材が前記転写ニップ部と前記定着ニップ部の間で弛んだ状態で搬送されるように前記駆動源の前記駆動速度を制御する第１のモードと、記録
   材が前記転写部と前記定着ニップ部の間で引っ張った状態で搬送されるように前記定着手段の前記駆動源の前記駆動速度を制御する第２のモードと、を実行可能であり、
   前記環境検知手段により検知又は予測される温度が所定の温度以上且つ湿度が所定の湿度以上で、更に、前記記録材情報取得手段により取得される記録材の情報が記録材の厚さが所定の厚さ以下の場合に、前記第２のモードを実行し、それ以外の場合は、前記第1の
   モードを実行することを特徴とする画像形成装置。
   

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