JP6173264B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、レジストローラー対と定着装置のローラー対とを備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus including a registration roller pair and a fixing device roller pair.
電子写真方式によって用紙に画像を形成する複写機やプリンターなどの画像形成装置には、トナーを用いて現像を行う現像装置が備えられている。感光体ドラムなどの像担持体上に形成された静電潜像は、現像装置によってトナーが供給されて、トナー像として現像される。そして、このトナー像は、転写ローラーによって感光体ドラムから搬送される用紙上に転写される。トナー像が転写された用紙は、定着装置によって加熱及び加圧される。これにより、トナー像が用紙に定着して用紙に画像が形成される。これによって一連の画像形成動作が完了する。 2. Description of the Related Art Image forming apparatuses such as copying machines and printers that form images on paper by electrophotography are equipped with a developing device that performs development using toner. An electrostatic latent image formed on an image carrier such as a photosensitive drum is developed as a toner image by being supplied with toner by a developing device. The toner image is transferred onto a sheet conveyed from the photosensitive drum by a transfer roller. The sheet on which the toner image is transferred is heated and pressed by a fixing device. As a result, the toner image is fixed on the paper and an image is formed on the paper. This completes a series of image forming operations.
このような画像形成装置において、トナー像が形成された感光体ドラムの回転速度と用紙の搬送速度と同期させるために、用紙の搬送速度を一定に保つ必要がある。転写ローラーの表面は弾性素材等で形成されているため、用紙を搬送させる搬送力が弱い。一方、レジストローラー対はゴム製（弾性体）ローラー及び金属製ローラーのローラー対によって形成されており、定着装置は金属製ローラーである定着ローラー及び加圧ローラーのローラー対によって形成されている。加圧ローラーは、芯金の上にゴムを被覆し、さらにゴムの上に樹脂チューブを被覆して形成されている。レジストローラー対のニップ部、転写ローラーによるニップ部、及び定着装置のローラー対のニップ部のなかで、転写ローラーによるニップ部のニップ圧が一番低い。そのため、感光体ドラムと転写ローラーとの間を搬送される用紙の搬送力は、レジストローラー対の搬送力と定着装置のローラー対との搬送力とに依存する。レジストローラー対と定着装置のローラー対との間の用紙の搬送速度は、レジストローラー対の用紙搬送速度と定着装置のローラー対の用紙搬送速度とに依存する。仮に、レジストローラー対による用紙の搬送速度が定着装置のローラー対による用紙の搬送速度よりも過度に速い場合には、転写ローラー及び定着装置のローラー対の間で用紙が過度に撓む。そのため、用紙に現像された画像には、等倍度及び等角度不良が生じるおそれがある。逆に、レジストローラー対による用紙の搬送速度が定着装置のローラー対による用紙の搬送速度よりも遅い場合には、転写ローラー及び定着装置のローラー対の間で用紙に適正な撓みが得られない。そのため、用紙がレジストローラー対から離れるときに転写ズレが生じるおそれや、定着装置のローラー対によって加圧されている用紙の加圧部分に皺が生じるおそれがある。 In such an image forming apparatus, it is necessary to keep the paper transport speed constant in order to synchronize the rotational speed of the photosensitive drum on which the toner image is formed and the paper transport speed. Since the surface of the transfer roller is formed of an elastic material or the like, the conveyance force for conveying the paper is weak. On the other hand, the registration roller pair is formed by a rubber (elastic body) roller and a metal roller pair, and the fixing device is formed by a fixing roller and a pressure roller pair which are metal rollers. The pressure roller is formed by coating rubber on a core metal and further coating a resin tube on the rubber. The nip pressure of the nip portion by the transfer roller is the lowest among the nip portion of the registration roller pair, the nip portion by the transfer roller, and the nip portion of the roller pair of the fixing device. Therefore, the conveyance force of the sheet conveyed between the photosensitive drum and the transfer roller depends on the conveyance force of the registration roller pair and the conveyance force of the fixing device roller pair. The sheet conveyance speed between the registration roller pair and the fixing apparatus roller pair depends on the sheet conveyance speed of the registration roller pair and the sheet conveyance speed of the fixing apparatus roller pair. If the sheet conveyance speed by the registration roller pair is excessively higher than the sheet conveyance speed by the fixing apparatus roller pair, the sheet is excessively bent between the transfer roller and the fixing apparatus roller pair. For this reason, there is a possibility that the image developed on the paper may have the same magnification and the same angle defect. On the other hand, when the paper conveyance speed by the registration roller pair is slower than the paper conveyance speed by the roller pair of the fixing device, it is not possible to obtain an appropriate deflection of the paper between the transfer roller and the roller pair of the fixing device. For this reason, there is a possibility that a transfer deviation occurs when the paper leaves the pair of registration rollers, and there is a possibility that wrinkles may occur in the pressurizing portion of the paper being pressed by the roller pair of the fixing device.
このような問題に対し従来技術として、用紙がレジストローラー対から離れる直前であることを検出して、レジストローラー対と定着装置のローラー対とによる用紙の搬送速度を同じ速度に制御する技術が知られている（前記特許文献１参照）。 As a conventional technique for solving such a problem, a technique is known in which it is detected that a sheet is just before leaving the registration roller pair, and the conveyance speed of the sheet by the registration roller pair and the fixing apparatus roller pair is controlled to the same speed. (See Patent Document 1).
しかしながら、用紙の位置を検出する検出装置の測定誤差によって、レジストローラー対による用紙の搬送速度と定着装置のローラー対による用紙の搬送速度とにずれが生じる。また、検出装置等を設けることによって部品が増えて、システムの構成が複雑になる問題がある。さらに、従来の画像形成装置において、レジストローラー対を構成するゴム製ローラーが熱膨脹することによって用紙の搬送速度が変動することを考慮していない。そのため、レジストローラー対の温度変化によって、用紙に現像された画像に等倍度、等角度不良、及び転写ズレが生じたり、用紙に皺ができたりする問題が生じる。 However, due to the measurement error of the detection device that detects the position of the paper, a deviation occurs between the paper conveyance speed by the pair of registration rollers and the paper conveyance speed by the roller pair of the fixing device. In addition, there is a problem that the number of parts increases due to the provision of the detection device and the like, resulting in a complicated system configuration. Further, in the conventional image forming apparatus, it is not considered that the sheet conveyance speed fluctuates due to the thermal expansion of the rubber roller constituting the registration roller pair. For this reason, due to the temperature change of the pair of registration rollers, there arises a problem that an image developed on the paper has an equal magnification, an equal angle defect, a transfer deviation, and a paper is wrinkled.
本発明の目的は、簡易な構成によってレジストローラー対を構成する弾性体ローラーの熱膨張に起因する画像の劣化を抑制することが可能な画像形成装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of suppressing image deterioration due to thermal expansion of an elastic roller constituting a registration roller pair with a simple configuration.
本発明の一の局面に係る画像形成装置は、像担持体、転写部、定着部、及びレジストローラー対を備え、下記の場合に、ニップ間を撓まされた状態でシートが搬送されたとしても長さＬが距離βｄを超えないようにするために、下記の式（１）を満たす。但し、下記の式（１）において、係数α≧１、係数β≧１である。前記像担持体は、搬送されるシートに転写されるトナー像が保持される回動可能なものである。前記転写部は、前記像担持体に当接して転写ニップ部を形成し、前記転写ニップ部で前記像担持体から前記トナー像をシートに転写させる。前記定着部は、前記転写部よりもシートの搬送方向の下流に設けられ、加熱部により加熱される定着ローラー及び前記定着ローラーに圧接されて定着ニップ部を形成する加圧ローラーからなり、前記定着ニップ部で前記転写部から搬送されるシートを挟持して前記トナー像をシートに定着するとともにシートを前記搬送方向の下流側へ搬送する。前記レジストローラー対は、前記転写部よりも前記搬送方向の上流側に設けられ、第１ローラー及び前記第１ローラーに圧接されてレジストニップ部を形成する第２ローラーからなり、前記レジストニップ部でシートを挟持して前記転写部側へ搬送する。前記下記の場合とは、前記レジストニップ部から前記転写ニップ部を経て前記定着ニップ部に至るシートの搬送経路のうち最も短い最短経路の距離をｄとし、搬送時に前記レジストニップ部及び前記定着ニップ部それぞれにシートが挟持された状態で当該シートにおけるニップ間の長さをＬとし、前記定着ローラーによるシートの搬送速度をＶ１、前記レジストローラー対によるシートの搬送速度をαＶ１、及び前記搬送経路のうち最も長い最長経路の距離をβｄとした場合である。前記式（１）とは、（β−１）≧（１−１／α）×（Ｌ−ｄ）／ｄである。 An image forming apparatus according to an aspect of the present invention includes an image carrier, a transfer unit, a fixing unit, and a registration roller pair. In the following cases, a sheet is conveyed in a state where the sheet is bent between nips. In order to prevent the length L from exceeding the distance βd, the following expression (1) is satisfied. However, in the following equation (1), the coefficient α ≧ 1 and the coefficient β ≧ 1. The image carrier is a rotatable member that holds a toner image transferred to a conveyed sheet. The transfer unit is in contact with the image carrier to form a transfer nip, and the toner image is transferred from the image carrier to a sheet at the transfer nip. The fixing unit is provided downstream of the transfer unit in the sheet conveyance direction, and includes a fixing roller that is heated by a heating unit and a pressure roller that is pressed against the fixing roller to form a fixing nip portion. The sheet conveyed from the transfer unit is nipped at the nip portion to fix the toner image on the sheet, and the sheet is conveyed downstream in the conveying direction. The registration roller pair is provided upstream of the transfer unit in the transport direction, and includes a first roller and a second roller that is pressed against the first roller to form a registration nip portion. The sheet is nipped and conveyed to the transfer unit side. In the case described below, the distance of the shortest shortest path among the conveyance paths of the sheet from the registration nip to the fixing nip through the transfer nip is d, and the registration nip and the fixing nip are conveyed during conveyance. The length between the nips of the sheet is set to L in a state where the sheet is sandwiched between the respective sections, the sheet conveyance speed by the fixing roller is V1, the sheet conveyance speed by the registration roller pair is αV1, and the conveyance path This is the case where the distance of the longest longest path is βd. The expression (1) is (β-1) ≧ (1-1 / α) × (Ld) / d.
本発明によれば簡易な構成によってレジストローラー対を構成する弾性体ローラーの熱膨張に起因する画像の劣化を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress image degradation due to thermal expansion of the elastic roller constituting the registration roller pair with a simple configuration.
［実施形態］
以下、適宜図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
[Embodiment]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings as appropriate. In addition, the following embodiment is only an example which actualized this invention, and does not limit the technical scope of this invention.
［画像形成装置１の概略構成］
まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係る画像形成装置１（本発明の画像形成装置の一例）の概略構成について説明する。なお、説明の便宜上、画像形成装置１が使用可能に設置された設置状態（図１に示される状態）で鉛直方向を上下方向６と定義する。また、図１に示される紙面左側を前方とし紙面右側として上下方向７を定義する。図１に示される紙面正面を右方として左右方向８を定義する。
[Schematic Configuration of Image Forming Apparatus 1]
First, a schematic configuration of an image forming apparatus 1 (an example of an image forming apparatus of the present invention) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. For convenience of explanation, the vertical direction is defined as the
図１に示される画像形成装置１は、プリンター、及びファクシミリ等の各機能を備えた複合機である。この画像形成装置１は、入力された画像データに基づいてトナー等の現像剤を用いて印刷用紙Ｐ（本発明のシートの一例）に画像を印刷する。画像形成装置１は、装置全体を制御する制御部５を備える。なお、本実施形態では、本発明の画像形成装置の一例として画像形成装置１を例示して説明するが、これに限られず、例えばプリンター、ファクシミリ、及び複写機も本発明の画像形成装置に該当する。
An
［画像形成部２２］
画像形成部２２は、外部の情報処理装置から入力された画像データに基づいて画像形成処理（印刷処理）を実行する電子写真方式の画像形成部である。画像形成部２２は、図１に示されるように、給紙カセット１９、感光体ドラム３１、帯電装置３２、現像装置３３、転写装置３４（本発明の転写部の一例）、クリーニング装置３５、除電装置３６、定着装置４（本発明の定着部の一例）、露光装置３７、及び排出トレイ２７等を備えている。
[Image forming unit 22]
The
図１に示されるように、給紙カセット１９は、画像形成部２２の下方に設けられている。給紙カセット１９には、複数のシート状の印刷用紙Ｐが積層された状態で収容される。給紙カセット１９に収容された印刷用紙Ｐは、給送ローラー等を含む給送機構１７によって一枚ずつ取り出された後に、画像形成部２２の内部の搬送経路１８を通って転写装置３４へ向けて搬送される。
As shown in FIG. 1, the
図２に示されるように、感光体ドラム３１は、ドラム形状に形成された回転体であり、画像形成部２２の内部のフレーム等に回転可能に支持されている。感光体ドラム３１は、駆動モーター３９（図３参照）から駆動力が伝達されて、図２における反時計回転方向（矢印Ｙ５）へ回転駆動される。
As shown in FIG. 2, the
図１に示されるように、感光体ドラム３１の外周面に沿うように、帯電装置３２、現像装置３３、転写装置３４、クリーニング装置３５、及び除電装置３６の順に配置されている。
As shown in FIG. 1, a charging
帯電装置３２は、感光体ドラム３１の上方において、感光体ドラム３１の外周面に対向するように設けられている。帯電装置３２は、画像形成時に感光体ドラム３１の外周面の感光層を所定の極性の表面電位となるように一様に帯電させる。現像装置３３は、帯電装置３２よりも感光体ドラム３１の回転方向の下流側に設けられている。現像装置３３は、表面電位よりも低いバイアス電圧が印加された現像ローラーを有している。現像ローラーによって、図示しないトナーコンテナから運ばれたトナーが感光体ドラム３１へ供給される。
The charging
露光装置３７は、帯電装置３２と現像装置３３との間から感光体ドラム３１へ向けてレーザービームを照射して、感光体ドラム３１の外周面を露光する。これにより、レーザービームに含まれる画像情報に応じた静電潜像が感光体ドラム３１の外周面に形成される。感光体ドラム３１の外周面にレーザービームが照射されると、その照射された露光部分の電位が減衰し、その露光部分によって静電潜像が形成される。現像装置３３によって感光体ドラム３１にトナーが供給されると、そのトナーは、静電潜像とバイアス電圧との電位差による静電気力によって静電潜像に付着することで、感光体ドラム３１の外周面にトナー像が形成される。感光体ドラム３１は、トナー像を保持する。
The
転写装置３４は、現像装置３３よりも感光体ドラム３１の回転方向の下流側に設けられている。転写装置３４は、感光体ドラム３１の後方において、感光体ドラム３１の外周面に対向するように設けられている。転写装置３４は、感光体ドラム３１の外周面に当接して回転する転写ローラー３４Ａ（図２、図３参照）を有している。転写ローラー３４Ａは、ＳＵＭ材（ＪＩＳ規格名：硫黄及び硫黄複合快削鋼）にニッケルメッキ処理をした円筒型の芯金と、芯金上に形成される弾性部材（例えばスポンジ状の素材等）からなる表層を備える。転写ローラー３４Ａは、感光体ドラム３１の駆動部である駆動モーター３９からギヤ４０（図３参照）を介して駆動力が伝達されて、図２における時計回転方向（矢印Ｙ６）へ回転駆動される。画像形成時に感光体ドラム３１と転写ローラー３４Ａとの転写ニップ部３８（本発明の転写ニップ部の一例）に印刷用紙Ｐが挟持された状態になると、感光体ドラム３１の外周面に形成されたトナー像が印刷用紙Ｐの表面に付着（転写）する。転写ローラー３４Ａの表層がスポンジ状の素材によって形成されているため、転写ローラー３４Ａは、転写ニップ部３８で感光体ドラム３１を弱い力で押圧する。
The
クリーニング装置３５は、転写装置３４よりも感光体ドラム３１の回転方向の下流側に設けられている。クリーニング装置３５は、用紙に転写されずに感光体ドラム３１の外周面上に残存したトナーを除去するものである。
The
除電装置３６は、クリーニング装置３５よりも感光体ドラム３１の回転方向の下流側に設けられている。除電装置３６は、感光体ドラム３１の感光層に残った電荷を除去する。
The
［定着装置４］
図１に示されるように、定着装置４は、転写装置３４よりも印刷用紙Ｐの搬送方向７Ａの下流側に設けられている。定着装置４は、印刷用紙Ｐに転写されたトナー像をその印刷用紙Ｐに定着させる。定着装置４を通過した印刷用紙Ｐは、排出トレイ２７へ排出される。図２及び図３に示されるように、定着装置４は、定着ローラー４１（本発明の定着ローラーの一例）、加圧ローラー４２（本発明の加圧ローラーの一例）、及び駆動モーター４５等を備えている。
[Fixing device 4]
As shown in FIG. 1, the fixing
定着ローラー４１は、トナー像が転写された印刷用紙Ｐに熱を伝達するものであり、回転可能に支持されている。定着ローラー４１は、筒状のステンレス鋼等の金属によってローラー形状に形成されている。そのため、定着ローラー４１は、熱容量が小さく比較的短時間でその温度が昇温される。
The fixing
ハロゲンランプ４３（本発明の加熱部の一例）は、定着ローラー４１の内部に設けられており、定着ローラー４１を内側から加熱する。なお、本発明の加熱部は、ハロゲンランプ４３に限らず、セラミックヒーター等でもよい。
The halogen lamp 43 (an example of the heating unit of the present invention) is provided inside the fixing
加圧ローラー４２は、定着ローラー４１に対向する位置に定着ローラー４１に圧接して配置されている。定着ローラー４１と加圧ローラー４２との圧接部分である定着ニップ部４８（本発明の定着ニップ部の一例）を通過する印刷用紙Ｐに、加圧ローラー４２は圧力を加えてトナー像を印刷用紙Ｐに定着させる。加圧ローラー４２は、ステンレス鋼等の円筒型の芯金と、芯金上に形成される例えばシリコンゴムの弾性層と、前記シリコンゴムの弾性層の表面を覆うフッ素樹脂等からなる層と、を備える。これによって、加圧ローラー４２は、適正なニップ幅及び適正な圧力で印刷用紙Ｐを加圧することができる。また、熱容量が大きい材質であるシリコンゴム等で形成される加圧ローラー４２は、金属等で形成される定着ローラー４１よりも熱を保持しやすい。
The
駆動モーター４５は、定着ローラー４１に駆動力を付与し、定着ローラー４１を反時計方向（矢印Ｙ３）に回転させる。加圧ローラー４２は、定着ニップ部４８で圧接する定着ローラー４１から駆動力が伝達されて従動し時計方向（矢印Ｙ４）に回動する。加圧ローラー４２及び定着ローラー４１は、定着ニップ部４８で、転写装置３４から搬送される印刷用紙Ｐを挟持して、印刷用紙Ｐを搬送方向７Ａの下流側の排出トレイ２７へ搬送する。なお、駆動モーター４５は、加圧ローラー４２に駆動力を付与し、加圧ローラー４２を回転させ、定着ローラー４１を従動させるもの、又は定着ローラー４１及び加圧ローラー４２の双方に駆動力を付与して、双方を回転駆動するものでもよい。
The
[搬送機構及びレジストローラー対２]
給送機構１７によって搬送経路１８に送られた印刷用紙Ｐは、複数の搬送ローラー対、及びレジストローラー対２によって転写装置３４へ搬送される。画像形成部２２の内部には、搬送用のガイドなどにより印刷用紙Ｐを搬送する搬送経路１８が形成されている。図１に示されるように、搬送経路１８は、給紙カセット１９からその斜め上方に設けられた排出トレイ２７まで湾曲形状に形成されている。搬送経路１８に沿って、レジストセンサー２６、レジストローラー対２、複数の前記搬送ローラー対（不図示）、感光体ドラム３１、転写ローラー３４Ａ、定着ローラー４１、及び加圧ローラー４２が配置されている。
[Transport mechanism and registration roller pair 2]
The printing paper P sent to the
図２に示されるように、レジストローラー対２は、転写装置３４よりも搬送方向７Ａの上流側であり、レジストセンサー２６の搬送方向７Ａの下流側に設けられている。レジストローラー対２は、第１ローラー２３（本発明の第１ローラー及び金属製ローラーの一例）及び第２ローラー２４（本発明の第２ローラー及び弾性体ローラーの一例）によって構成される。第１ローラー２３は、筒状のステンレス鋼等の金属によってローラー形状に形成されている金属ローラーである。第２ローラー２４は、ステンレス鋼等の円筒型の芯金と、芯金上に形成されるゴム等の弾性層を備えるゴム製ローラーである。これによって、第２ローラー２４は、適正なニップ幅及び適正な圧力で印刷用紙Ｐに搬送力を付与することができる。印刷用紙Ｐは、第１ローラー２３及び第２ローラー２４によって形成されるレジストニップ部２５（本発明のレジストニップ部の一例）で挟持され、転写装置３４側へ搬送される。第２ローラー２４は、印刷用紙Ｐを搬送するときに発生する熱、及び定着装置４から伝搬する熱などによって、画像形成装置１が稼働するときに約４０度まで熱せされる。第２ローラー２４は、金属よりも熱膨張率が大きい弾性体によって形成された前記弾性層を備えている。そのため、熱膨張によって、第２ローラー２４の外径は第１ローラー２３の外径よりも大きくなる。
As shown in FIG. 2, the
レジストローラー対２は、印刷用紙Ｐに対してレジスト動作を行う。ここで、レジスト動作とは、印刷用紙Ｐが前記搬送ローラー対等によって搬送されて、その印刷用紙Ｐの先端（搬送経路１８の下流側の端部）が停止中のレジストローラー対２のレジストニップ部２５に突き当てられた状態で印刷用紙Ｐに搬送方向７Ａへの搬送力を付与する動作のことである。このレジスト動作が行われることにより、搬送中の印刷用紙Ｐの斜行が補正される。また、印刷用紙Ｐにおける画像形成位置と印刷用紙Ｐに転写される画像の転写位置との位置合わせが可能となる。
The
図３に示されるように、第２ローラー２４は、所定の回転速度で回転駆動されるステッピングモーター４６（本発明の駆動部の一例）に連結されている。また、第１ローラー２３は、ギヤ５１（本発明のギヤの一例）を介して、ステッピングモーター４６に連結されている。ギヤ５１は、ステッピングモーター４６の駆動力を所定の伝達比率で第１ローラー２３に伝達する。図２に示されるように、ステッピングモーター４６が回転駆動されて、その駆動力が伝達されると、第２ローラー２４が時計方向（矢印Ｙ２）に回転駆動される。第１ローラー２３は、第２ローラー２４に対向して配置されており、ギヤ５１によって第２ローラー２４の回転に従って反時計方向（矢印Ｙ１）に回転する。これにより、レジストローラー対２に到達した印刷用紙Ｐを搬送経路１８の搬送方向７Ａの下流側へ搬送することができる。なお、本実施形態の説明では、本発明の駆動部がステッピングモーター４６である場合についてとして説明するが、本発明の駆動部は、ステッピングモーター４６に限られず、種々のタイプのモーターが適用可能である。
As shown in FIG. 3, the
レジストセンサー２６は、レジストローラー対２よりも搬送経路１８の搬送方向７Ａの上流側に設けられている。レジストセンサー２６は、搬送経路１８の上流側からレジストローラー対２へ向けて搬送される印刷用紙Ｐの先端を検知する。このレジストセンサー２６は、レジストローラー対２を回転駆動させるタイミングを決定する用途に用いられる。換言すると、レジストローラー対２によって印刷用紙Ｐに対して行われるレジスト動作（レジストレーションとも呼ばれている。）に要する時間である設定時間を決定する用途に用いられる。レジストセンサー２６は、例えば、搬送経路１８を通過する印刷用紙Ｐを検知可能な反射型のフォトトランジスタである。或いは、印刷用紙Ｐの通過に応じて変位する検出子とこの検出子の変位に応じて光路が遮断又は透過される透過型のフォトトランジスタとを組み合わせたものでもよい。
The
図２に示されるように、画像形成部２２の内部に、搬送経路１８の一部（搬送経路１８Ａ，１８Ｂ）を形成する第１ガイド２８及び第２ガイド２９が設けられている。第１ガイド２８は、レジストローラー対２から転写装置３４の間に設けられており、搬送経路１８Ａを形成している。第１ガイド２８は、前後方向７の後方の後方ガイド２８Ａ、及び前方の前方ガイド２８Ｂから形成されている。第１ガイド２８は、レジストニップ部２５及び転写ニップ部３８の間で、搬送経路１８Ａに沿って搬送される印刷用紙Ｐを転写ニップ部３８に案内する。第２ガイド２９は、転写装置３４から定着装置４の間に設けられており、搬送経路１８Ｂを形成している。第２ガイド２９は、転写ニップ部３８及び定着ニップ部４８よりも前後方向７の後方に設けられており、上下方向６の下方の下方ガイド２９Ａ、及び上方の上方ガイド２９Ｂから形成されている。第２ガイド２９は、転写ニップ部３８及び定着ニップ部４８の間で、搬送経路１８Ｂに沿って搬送される印刷用紙Ｐを定着ニップ部４８に案内する。レジストローラー対２は、転写装置３４へ搬送する印刷用紙Ｐをレジスト動作するため、転写装置３４の近傍に配設されている。そのため、第１ガイド２８によって形成される搬送経路１８Ａは、搬送経路１８における他の前記搬送ローラー対によって形成される各ニップ部の間の距離よりも短い。また、レジストローラー対２は、印刷用紙Ｐの搬送位置と感光体ドラム３１に形成されたトナー像の位置とを合わせる。そのため、第１ガイド２８によって形成される搬送経路１８Ａは、印刷用紙Ｐが撓むことが可能な領域が狭い。一方、定着装置４は、ハロゲンランプ４３によって熱を発生する。転写装置３４に過度の熱が伝達されることを防ぐために、定着装置４は転写装置３４から離れた位置に配設されている。そのため、第２ガイド２９は搬送経路１８Ｂに沿って長く形成されており、また、定着装置４から転写ニップ部３８への熱伝達を軽減すべく、下方ガイド２９Ａと上方ガイド２９Ｂの２つの部材によって構成されている。また、画像形成部２２内に長い搬送経路を確保する必要がある。そのため、第２ガイド２９によって形成される搬送経路１８Ｂは、搬送経路１８における他の前記搬送ローラー対によって形成される各ニップ部の間の距離よりも長く、印刷用紙Ｐが撓むことが可能な領域を有する。なお、レジストニップ部２５から転写ニップ部３８を経て定着ニップ部４８に至る搬送経路１８Ｃは、搬送経路１８Ａと搬送経路１８Ｂとを合わせた搬送経路である。
As shown in FIG. 2, a
［制御部５の構成］
制御部５は、画像形成装置１を統括制御する。図１に示されるように、制御部５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を主な構成要素とするマイクロコンピュータとして構成されている。なお、制御部５は、集積回路（ＡＳＩＣ、ＤＳＰ）等の電子回路で構成されたものであってもよい。
[Configuration of Control Unit 5]
The
制御部５は、画像形成装置１の内部において、画像形成部２２及び給送機構１７等に接続されており、これらの構成要素を制御する。また、図３に示されるように、制御部５は、画像形成部２２内のレジストセンサー２６及びステッピングモーター４６及び駆動モーター３９,４５などの搬送機構に接続されている。制御部５は、前記搬送機構を一体的に駆動させて、印刷用紙Ｐの搬送を制御することが可能である。
The
[搬送速度と搬送経路の距離との条件]
定着装置４からの熱伝搬、駆動部からの熱伝搬、及び搬送による摩擦熱などによって、第２ローラー２４の前記弾性層を形成する前記弾性体が熱膨張する。なお、画像形成装置１が両面印刷機能を有する場合は、片面印刷後にレジストローラー対２の上流側に戻されて再び搬送経路１８を搬送される印刷用紙Ｐから第２ローラー２４に熱が伝達される場合もある。上述したように、前記弾性体の熱膨張率が金属の熱膨張率よりかなり大きい。そのため、画像形成装置１の稼働中にレジストローラー対２に熱が伝搬されても、金属製の第１ローラー２３の外径はほとんど変化しない。一方、前記弾性体により形成された前記弾性層を有する第２ローラー２４の外径は、前記弾性体の熱膨張により数パーセント程度大きくなる場合がある。印刷用紙Ｐは、熱膨張した第２ローラー２４から搬送力が付与される。第２ローラー２４が熱膨張したにもかかわらず、制御部５がステッピングモーター４６を熱膨張する前と同じ回転速度で回転駆動させる。そのため、レジストローラー対２によって印刷用紙Ｐが搬送される搬送速度が速くなる。一方、定着装置４の各部は、一定の定着温度に維持された状態で使用される。そのため、定着装置４による印刷用紙Ｐの搬送速度は安定する。レジストローラー対２の搬送速度が定着装置４の搬送速度よりも過度に速い場合には、転写装置３４及び定着装置４の間で印刷用紙Ｐが過度に撓む。そのため、印刷用紙Ｐに現像された画像には、等倍度及び等角度不良が生じるおそれがある。このような問題を生じないようにするために、以下に検討する条件を満たすようにする。
[Conditions of transfer speed and transfer route distance]
The elastic body forming the elastic layer of the
図２に示されるように、第１ガイド２８によって形成され、レジストニップ部２５から転写ニップ部３８に至る搬送経路１８Ａにおいて最も短い最短経路Ｓ１の距離をｄ１とする。第２ガイド２９によって形成され、転写ニップ部３８から定着ニップ部４８に至る搬送経路１８Ｂのうち最も短い最短経路Ｓ２の距離をｄ２とする。印刷用紙Ｐの搬送経路１８のうち、レジストニップ部２５から転写ニップ部３８を経て定着ニップ部４８に至る搬送経路１８Ｃにおいて最も短い最短経路Ｓ３の距離ｄは、搬送経路１８Ａの最短経路Ｓ１の距離ｄ１に搬送経路１８Ｂの最短経路Ｓ２の距離ｄ２を加えた距離である。また、第１ガイド２８及び第２ガイド２９によって、搬送経路１８Ｃには、搬送される印刷用紙Ｐが撓むことが可能な領域が形成されている。搬送中に撓んだ印刷用紙Ｐが一方の面を第１ガイド２８及び第２ガイド２９のガイド面に接しながら搬送される際の経路は、搬送経路１８Ｃにおける最長経路Ｈ３（本発明の経路長の一例）である。印刷用紙Ｐの搬送経路１８のうち、レジストニップ部２５から転写ニップ部３８を経て定着ニップ部４８に至る搬送経路１８Ｃにおいて最も長い最長経路Ｈ３は、搬送経路１８Ａの最長経路Ｈ１に搬送経路１８Ｂの最長経路Ｈ２を加えたものである。ここで、搬送経路１８Ｃの最短経路Ｓ３の距離ｄに対する最長経路Ｈ３の距離の比率をβ（１以上の値）とする。言い換えると、最長経路Ｈ３の距離を最短経路Ｓ３の距離ｄで除算した数値がβである。この場合、搬送経路１８Ｃの最長経路Ｈ３の距離は、この係数βを用いてβｄと表すことができる。本実施形態では、第１ガイド２８及び第２ガイド２９は、レジストニップ部２５から第１ガイド２８及び第２ガイド２９における印刷用紙Ｐのガイド面に沿って定着ニップ部４８に至る最長経路Ｈ３の長さが距離βｄとなるように構成されている。なお、搬送経路１８Ｃの最長経路Ｈ３の距離と最短経路Ｓ３の距離とを基準にして前記比率（係数β）を定める例について説明するが、各搬送経路１８Ａ，１８Ｂごとに各比率を定めてもよい。
As shown in FIG. 2, the distance of the shortest shortest path S1 in the
搬送経路１８Ｃの最長経路Ｈ３の距離βｄとその最短経路Ｓ３の距離ｄとから、搬送経路１８Ｃにおける印刷用紙Ｐの撓み許容量が求められる。搬送経路１８Ｃの前記撓み許容量は、搬送経路１８Ｃにおいて撓みながら搬送される印刷用紙Ｐの長さ（搬送方向７Ａの長さ）の許容量である。前記撓み許容量は、最長経路Ｈ３の距離βｄから最短経路Ｓ３の距離ｄを引いた値（βｄ−ｄ）である。
From the distance βd of the longest path H3 of the transport path 18C and the distance d of the shortest path S3, the allowable deflection amount of the printing paper P in the transport path 18C is obtained. The allowable bending amount of the transport path 18C is an allowable amount of the length of the printing paper P that is transported while being bent in the transport path 18C (the length in the
転写ニップ部３８でトナー像が転写される印刷用紙Ｐは、搬送時にレジストニップ部２５及び定着ニップ部４８のそれぞれに挟持される。印刷用紙Ｐにおける搬送方向７Ａの上流側の端部がレジストニップ部２５でレジストローラー対２に挟持され、印刷用紙Ｐにおける搬送方向７Ａの下流側の端部が定着ニップ部４８で定着ローラー４１及び加圧ローラー４２に挟持される。この場合、転写ニップ部３８のニップ圧がレジストニップ部２５及び定着ニップ部４８のニップ圧よりも低いため、印刷用紙Ｐの搬送力は、レジストニップ部２５を形成するレジストローラー対２の搬送力及び定着ニップ部４８を形成する定着装置４の搬送力に依存する。後述するように、レジストローラー対２による印刷用紙Ｐの搬送速度が定着装置４による印刷用紙Ｐの搬送速度よりも速いため、搬送経路１８Ｃにおいて、印刷用紙Ｐが撓まされた状態で搬送される。搬送経路１８Ｃにおいて印刷用紙Ｐが撓まされた状態で搬送されたときに、その印刷用紙Ｐにおけるレジストニップ部２５から定着ニップ部４８までの長さをＬとする（ニップ間の長さＬ）。前記長さＬは、印刷用紙Ｐの搬送時に、レジストニップ部２５から印刷用紙Ｐの面に沿って定着ニップ部４８に至るまでの長さＬである。上述したように、搬送経路１８Ｃにおいて印刷用紙Ｐは撓まされるため、前記長さＬは、最短経路Ｓ３の距離ｄよりも長い。このとき、印刷用紙Ｐの用紙撓み量は、前記長さＬから最短経路Ｓ３の距離ｄを引いて得られる値（Ｌ―ｄ）で表すことができる。
The printing paper P on which the toner image is transferred at the transfer nip
定着装置４による印刷用紙Ｐの搬送速度をＶ１とする場合、係数αを用いて、レジストローラー対２による印刷用紙Ｐの搬送速度はαＶ１で表すことができる。係数αは、搬送速度Ｖ１に対する比率である。言い換えると、レジストローラー対２の搬送速度を定着装置４の搬送速度で除算した数値がαである。レジストローラー対２の搬送速度αＶ１と定着装置４の搬送速度Ｖ１の相対速度の差によって、搬送される印刷用紙Ｐが撓むことになる。前記相対速度の差は、印刷用紙Ｐの撓みに関係する撓み速度である。撓み速度は、レジストローラー対２の搬送速度αＶ１から定着装置４の搬送速度Ｖ１を引いた値（αＶ１―Ｖ１）である。
When the conveyance speed of the printing paper P by the fixing
そこで、前記用紙撓み量（Ｌ−ｄ）をレジストローラー対２の搬送速度αＶ１で除すると、撓み時間｛（Ｌ−ｄ）／αＶ１｝が得られる。前記撓み時間｛（Ｌ−ｄ）／αＶ１｝は、レジストニップ部２５と定着ニップ部４８との二か所で印刷用紙Ｐを挟持する際に、レジストローラー対２の搬送速度より定着装置４の搬送速度が遅いことによって、印刷用紙Ｐが撓む時間である。前記撓み時間｛（Ｌ−ｄ）／αＶ１｝に、撓み速度（αＶ１―Ｖ１）を乗じると、印刷用紙Ｐの撓み長が得られる｛（αＶ１―Ｖ１）×（Ｌ−ｄ）／αＶ１｝。前記撓み長｛（αＶ１―Ｖ１）×（Ｌ−ｄ）／αＶ１｝は、搬送される印刷用紙Ｐが搬送経路１８Ｃで撓む長さである。
Therefore, when the sheet deflection amount (Ld) is divided by the conveyance speed αV1 of the
搬送経路１８Ｃにおける搬送距離の撓み許容量（βｄ−ｄ）よりも、前記撓み長｛（αＶ１―Ｖ１）×（Ｌ−ｄ）／αＶ１｝が大きいと、搬送される印刷用紙Ｐに皺ができたりジャムが発生したりする。そのため、前記撓み長が搬送経路１８Ｃの前記撓み許容量を超えない条件を満たす必要があり、下記の式（１）により表すことができる。
｛（βｄ−ｄ）≧（αＶ１―Ｖ１）×（Ｌ−ｄ）／αＶ１｝・・・（１）
If the deflection length {(αV1−V1) × (Ld) / αV1} is larger than the allowable deflection (βd−d) of the conveyance distance in the conveyance path 18C, wrinkles are formed on the conveyed printing paper P. Or jams occur. Therefore, it is necessary to satisfy the condition that the bending length does not exceed the allowable bending amount of the transport path 18C, and it can be expressed by the following equation (1).
{(Βd−d) ≧ (αV1−V1) × (Ld) / αV1} (1)
式（１）を整理する。左辺は、｛ｄ（β−１）｝と纏められ、右辺は、分母のαＶ１を消去して｛（１―１／α）×（Ｌ−ｄ）｝と整理できる。更に、両辺をｄで割って、下記の式（２）により表すことができる。
（β−１）≧（１−１／α）×（Ｌ−ｄ）／ｄ・・・（２）
Formula (1) is arranged. The left side can be summarized as {d (β-1)}, and the right side can be organized as {(1-1 / α) × (L−d)} by eliminating αV1 of the denominator. Further, both sides can be divided by d and expressed by the following formula (2).
(Β-1) ≧ (1-1 / α) × (L−d) / d (2)
なお、レジストローラー対２による印刷用紙Ｐの搬送速度αＶ１が定着装置４による印刷用紙Ｐの搬送速度Ｖ１よりも遅くなると、搬送される印刷用紙Ｐがレジストニップ部２５と定着ニップ部４８との間で引っ張られる。引っ張りにより印刷用紙Ｐの搬送速度が遅くなり、転写ずれや過度の加圧や加熱による皺が生じるおそれがある。そのため、レジストローラー対２による印刷用紙Ｐの搬送速度αＶ１が定着装置４による印刷用紙Ｐの搬送速度Ｖ１よりも速い条件を満たす必要がある。下記の式（３）で表すことができる。
α≧１・・・（３）
When the conveyance speed αV1 of the printing paper P by the
α ≧ 1 (3)
例えば、画像形成装置１において、レジストニップ部２５から転写ニップ部３８を経て定着ニップ部４８に至る搬送経路１８Ｃのうち最も距離が短い最短経路Ｓ３の距離ｄを１１８ｍｍとする。同様に、第１ガイド２８及び第２ガイド２９に沿った搬送経路１８Ｃのうち最も距離が長い最長経路Ｈ３の距離βｄを１２０ｍｍとする。この場合、係数βは、最長経路Ｈ３の距離βｄを最短経路Ｓ３の距離ｄで除算した値であり、係数βは１．０１７である。この場合、印刷用紙Ｐとして、写真印刷規格の半切（用紙サイズ：３５６ｍｍ×４３２ｍｍ）の長い辺を搬送方向７Ａに沿って搬送させるときの搬送経路１８Ｃにおける印刷用紙Ｐの長さＬは、４３２ｍｍである。これらの値を上記式（２）に代入して係数αを求めると、α≦１．００６が得られる。また上記式（３）より、係数αは１以上の値である。そのため、係数αが満たす条件は、１≦α≦１．００６である。
For example, in the
係数αは、定着装置４による印刷用紙Ｐの搬送速度Ｖ１に対するレジストローラー対２による印刷用紙Ｐの搬送速度αＶ１の比率を示している。レジストローラー対２による印刷用紙Ｐの搬送中に、第２ローラー２４の熱膨張による外径の拡大によって搬送速度αＶ１が速くなる。第２ローラー２４の外径が最大に膨脹した場合でも、上記式（２）を満たす範囲内に搬送速度αＶ１が定められていればよい。熱膨張による外径変化によってレジストローラー対２の搬送速度αＶ１が速くなっても、定着装置４の搬送速度Ｖ１に対して０．６％以下の増加であれば、熱膨張による変化が画質劣化や印刷用紙Ｐの撓みなどの問題として生じない。言い換えれば、使用環境での温度変化（例えば５度〜４０度）に対して、レジストローラー対２による印刷用紙Ｐの搬送速度αＶ１の変化が０．６％以下の増加になるようにする。例えば、使用環境での温度変化に対して、熱膨張による第２ローラー２４の外径変化による搬送速度αＶ１の変化が０．６％以下である材質により形成された前記弾性体を使用する。または、外径変化による搬送速度αＶ１の変化が０．６％以下になるように前記弾性体により形成される前記弾性層の厚さを定める。さらに、制御部５によってレジストローラー対２が回転駆動する速度を変更することによって、搬送速度αＶ１の変化を０．６％以下の増加に抑えるものでもよい。
The coefficient α indicates the ratio of the conveyance speed αV1 of the printing paper P by the
［実施形態の効果］
以上説明したように、本発明の画像形成装置１によれば、簡易な構成によってレジストローラー対２を構成する前記弾性体の第２ローラー２４の熱膨張に起因する画像の劣化を抑制することができる。
[Effect of the embodiment]
As described above, according to the
１：画像形成装置
２：レジストローラー対
４：定着装置
５：制御部
１８，１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ：搬送経路
２３：第１ローラー
２４：第２ローラー
２５：レジストニップ部
２８：第１ガイド
２９：第２ガイド
３１：感光体ドラム
３４Ａ：転写ローラー
３８：転写ニップ部
４１：定着ローラー
４２：加圧ローラー
４８：定着ニップ部
ｄ：最短経路の距離
βｄ：最長経路の距離
Ｖ１：定着ローラーの搬送速度
αＶ１：レジストローラー対の搬送速度
Ｐ：印刷用紙
Ｌ：レジストニップ部と定着ニップ部とのニップ間の印刷用紙の長さ
1: Image forming device 2: Registration roller pair 4: Fixing device 5:
Claims (4)
前記像担持体に当接して転写ニップ部を形成し、前記転写ニップ部で前記像担持体から前記トナー像をシートに転写させる転写部と、
前記転写部よりもシートの搬送方向の下流に設けられ、加熱部により加熱される定着ローラー及び前記定着ローラーに圧接されて定着ニップ部を形成する加圧ローラーからなり、前記定着ニップ部で前記転写部から搬送されるシートを挟持して前記トナー像をシートに定着するとともにシートを前記搬送方向の下流側へ搬送する定着部と、
前記転写部よりも前記搬送方向の上流側に設けられ、第１ローラー及び前記第１ローラーに圧接されてレジストニップ部を形成する第２ローラーからなり、前記第１ローラー及び前記第２ローラーの何れか一方が金属製ローラーであり、他方が前記金属製ローラーよりも熱膨張率の大きい弾性体ローラーであり、前記レジストニップ部でシートを挟持して前記転写部側へ搬送するレジストローラー対と、
を備え、
前記レジストニップ部から前記転写ニップ部を経て前記定着ニップ部に至るシートの搬送経路のうち最も短い最短経路の距離をｄとし、搬送時に前記レジストニップ部及び前記定着ニップ部それぞれにシートが挟持された状態で当該シートにおけるニップ間の長さをＬとし、前記定着ローラーによるシートの搬送速度をＶ１、前記レジストローラー対によるシートの搬送速度をαＶ１、及び前記搬送経路のうち最も長い最長経路の距離をβｄとした場合、前記ニップ間を撓まされた状態でシートが搬送されたとしても前記長さＬが前記距離βｄを超えないようにするために、下記の式（１）を満たす画像形成装置。
（β−１）≧（１−１／α）×（Ｌ−ｄ）／ｄ・・・（１）
但し、式（１）において、係数α≧１、係数β≧１である。 A rotatable image carrier that holds a toner image transferred to a conveyed sheet;
A transfer unit that abuts on the image carrier to form a transfer nip, and transfers the toner image from the image carrier to a sheet at the transfer nip; and
The fixing unit is provided downstream of the transfer unit in the sheet conveyance direction, and includes a fixing roller heated by a heating unit and a pressure roller that is pressed against the fixing roller to form a fixing nip unit, and the transfer is performed at the fixing nip unit. A fixing unit that sandwiches the sheet conveyed from the unit and fixes the toner image on the sheet and conveys the sheet to the downstream side in the conveyance direction;
A first roller and a second roller that forms a resist nip portion by being in pressure contact with the first roller and provided on the upstream side in the transport direction with respect to the transfer unit , whichever of the first roller and the second roller Either one is a metal roller, and the other is an elastic roller having a larger coefficient of thermal expansion than the metal roller, and a pair of registration rollers that sandwich the sheet at the registration nip portion and convey it to the transfer portion side,
With
The distance of the shortest shortest path among the conveyance paths of the sheet from the registration nip portion to the fixing nip portion through the transfer nip portion is d, and the sheet is sandwiched between the registration nip portion and the fixing nip portion during conveyance. In this state, the length between the nips of the sheet is L, the sheet conveyance speed by the fixing roller is V1, the sheet conveyance speed by the registration roller pair is αV1, and the distance of the longest longest path among the conveyance paths Is set to βd, in order to prevent the length L from exceeding the distance βd even if the sheet is conveyed while being bent between the nips, image formation satisfying the following expression (1) apparatus.
(Β-1) ≧ (1-1 / α) × (L−d) / d (1)
However, in the formula (1), the coefficient α ≧ 1 and the coefficient β ≧ 1.
前記駆動部の駆動力を所定の伝達比率で前記金属製ローラーに伝達するギヤと、
を更に備える請求項２に記載の画像形成装置。 A drive unit that rotationally drives the elastic body roller at a predetermined rotational speed;
A gear for transmitting the driving force of the driving unit to the metal roller at a predetermined transmission ratio;
The image forming apparatus according to claim 2, further comprising:
前記搬送ガイドは、前記レジストニップ部から前記搬送ガイドにおけるシートのガイド面に沿って前記定着ニップ部に至る経路長が前記距離βｄとなるように構成されている請求項１〜３の何れかに記載の画像形成装置。 A conveyance guide that is provided between the nips of the registration nip portion and the fixing nip portion, forms the conveyance path that is equal to or less than the distance βd, and guides a sheet conveyed along the conveyance path to the fixing nip portion; Prepared,
4. The conveyance guide according to claim 1, wherein a path length from the registration nip portion to the fixing nip portion along a sheet guide surface of the conveyance guide is the distance βd. The image forming apparatus described.
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