JP6160238B2 - 画像形成装置、ローラー制御方法およびコンピュータープログラム - Google Patents

Description

本発明は、シートを加熱するローラー対を有した画像形成装置およびその制御に関する。

電子写真法によって用紙（印刷用のシート）に画像を印刷する画像形成装置は、トナー像が転写された用紙を加熱する定着器を備える。加熱によって色材であるトナーが溶融して用紙に定着する。典型的な定着器は、周面を昇温させる熱源を有した加熱ローラー（定着ローラーとも呼ばれる）と、加熱ローラーに当接してニップ部を形成する加圧ローラーとを備える。用紙はニップ部に搬送され、加圧されながらニップ部を通過する間に加熱される。

印刷品質に関わる定着条件は、加熱温度、加圧力および搬送速度である。ニップ部を通過するトナー像が十分に加熱されるように、トナーの溶融に伴う融解熱の消費を見込んで定着条件を設定する必要がある。特許文献１には、用紙内のトナーの最大付着量に応じて定着条件を制御することによって、用紙１枚当たりの加熱に費やすエネルギーを最小化する画像形成装置が提案されている。

定着器のニップ部における加圧に関して、用紙の通過中に圧力を変更する先行技術がある。特許文献２によって開示された画像形成装置は、ニップ部を通過した用紙がローラーに巻き付く定着ジャムを防止するため、用紙の先端部がニップ部を通過するときの加圧荷重を先端部以外の部分が通過するときの加圧荷重よりも軽くする。これにより、先端部のローラーへの貼り付きを低減する。

また、印刷パターンに応じた制御に関して、高濃度パターンや高印字率パターンで印刷された用紙がニップ部を通過した場合に、定着ローラーをクリーニングする押圧部材のローラーへの加圧力を弱める技術がある（特許文献３）。加圧力を弱めることにより、定着ローラーにおける押圧部材との当接部の上流側にトナーが溜まるのを防止するとの記載がある。

特開２００４−２８６８０６号公報 特開２０００−０８９６０４号公報 特開２００９−０６３９０６号公報

画像形成装置の消費電力の低減を図る上で、定着における電力消費を最小限に抑える必要がある。

本発明は、このような事情に鑑み、印刷用のシートの加熱における消費電力を低減することを目的としている。

上記目的を達成する画像形成装置は、印刷用のシートを挟んで加熱する一対のローラーを有した画像形成装置であって、前記シートを前記一対のローラーによって挟まれるニップ部へ搬送する搬送機構と、前記一対のローラーの一方と他方との相対位置を前記シートに対する加圧力が変わる方向に変化させる加圧切替え機構と、前記シートの印刷面のうちの搬送方向と直交する幅方向の少なくとも一部分に色材を付着させる着色領域が前記ニップ部を通過する期間にわたって当該シートに第１圧力が加わり、当該印刷面のうちの前記着色領域ではない非着色領域が前記ニップ部を通過する期間中に前記第１圧力よりも低い圧力が当該シートに加わるように、前記加圧切替え機構を制御するコントローラーと、を備え、前記コントローラーは、単一または複数のシートに対する印刷に際して前記搬送機構によって搬送される当該単一のシートまたは当該複数のシートで構成されるシート列である被搬送体における、前記着色領域の前記搬送方向の位置を示す印刷位置情報を取得する取得部と、前記印刷位置情報に基づいて、前記被搬送体における前記搬送方向に並ぶ二つの前記着色領域の間の部分である中間空白部を検知する検知部と、前記中間空白部の前記搬送方向の長さが設定長さ以上であるかどうかを判定する判定部と、を備え、前記判定部により前記長さが設定長さ以上であると判定した場合には、前記中間空白部の前端が前記ニップ部を通過した後に、前記加圧力が前記第１圧力から当該第１圧力よりも低い第２圧力へ切り替わり、当該中間空白部の後端が前記ニップ部に到着する以前に、前記加圧力が前記第２圧力から前記第１圧力へ切り替わるように、前記加圧切替え機構を制御し、前記判定部により前記長さが設定長さ以上ではないと判定した場合には、前記中間空白部の前端が前記ニップ部を通過した後に、前記加圧力が前記第１圧力から当該第１圧力と前記第２圧力との間の圧力である第３圧力へ切り替わり、当該中間空白部の後端が前記ニップ部に到着する以前に、前記加圧力が前記第３圧力から前記第１圧力へ切り替わるように、前記加圧切替え機構を制御する。

加圧力を第１圧力から第２圧力に切り替えることにより、ニップ部の搬送方向寸法であるニップ幅が狭まる。これにより、非着色領域がローラーと接する時間が短くなり、加熱の不要な非着色領域へのローラーからの熱拡散が低減される。

これに対して、従来では、定着器内のニップ部を用紙が通過する期間にわたって、予め用紙の厚さや印刷内容に応じて値の設定された一定の加圧力が用紙に加えられていた。上記特許文献２の手法を適用した場合にも、用紙の先端部を除く部分がニップ部を通過する期間において、加圧力が一定に保たれる。

加圧力が一定であることは、ニップ幅が一定であって用紙上のどの位置も一定の時間にわたって加熱ローラーと接することを意味する。すなわち、用紙におけるトナーの付着していない空白部分もトナーの付着している着色部分と同様に加熱することを意味する。

本発明によれば、印刷用のシートを加熱するローラーからシートへの無駄な熱拡散を抑えて消費電力を低減することができる。

画像形成装置の構成を示す図である。 定着器に組み付けられる加圧切替え機構の一例を示す図である。 加圧切替え機構を制御するエンジンコントローラーの構成を示す図である。 加圧制御のタイミングを示す図である。 加圧制御に係る着色領域および中間空白部を示す図である。 被搬送体における搬送方向の位置の決め方を示す図である。 中間空白部における加圧力の切替えのタイミングを示す図である。 中間空白部の搬送方向の長さと加圧力の切替えの有無との関係を示す図である。 搬送路における加圧制御に係る複数の位置を示す図である。 加圧制御に係る時間および距離の具体例を表形式で示す図である。 搬送路上に定着ループが形成された状態を示す図である。 ループセンサー信号と搬送速度との関係を示すタイミングチャートである。 定着ループを形成する場合の用紙の移動距離の変化示すグラフである。 加圧制御の第１例のフローチャートである。 加圧制御の第２例のフローチャートである。 ニップ部の上流側における用紙搬送の進行状況を検知するためのエンコーダー信号の取得方法の例を示す図である。 図１６の取得方法に係る制御パラメーターの具体例を示す図である。 ニップ部における用紙搬送の進行状況を検知するためのエンコーダー信号の取得方法の例を示す図である。 図１６の取得方法に係る制御パラメーターの具体例を示す図である。 加圧制御の他の例を示す図である。

図１に例示される画像形成装置１は、電子写真法によってカラー画像またはモノクロ画像を形成するタンデム式のカラープリンタである。カラー画像形成時にイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、および黒（Ｋ）の４色のトナー像を並行して形成するため、画像形成装置１は中間転写ベルト２０および中間転写ベルト２０に沿って並ぶ４個のプロセスユニットＵＹ，ＵＭ，ＵＣ，ＵＫを有する。黒（Ｋ）の像形成のためのプロセスユニットＵＫは、感光体ドラム１１、帯電装置１２、プリントヘッド１３、現像器１４、一次転写装置１５、および清掃装置１６を備えており、他のプロセスユニットＵＹ，ＵＭ，ＵＣも、トナーの色の違いを除いて同様の構成要素を備えている。

画像形成装置１にはランプ加熱型の定着器３０が実装されている。定着器３０は、加熱ローラー（定着ローラー）３１、加圧ローラー３２および加圧切替え機構３６を備える。加熱ローラー３１の周面部の材質はスポンジであり、周面を昇温させる熱源はハロゲンランプである。加圧ローラー３２の周面部の材質はソリッドゴムである。

画像形成装置１に図示しない外部装置（例えば、パーソナルコンピュータ）からプリントジョブが与えられると、エンジンコントローラー２００によって制御される一連の印刷動作が始まる。例えばカラープリントジョブの場合、プロセスユニットＵＹ，ＵＭ，ＵＣ，ＵＫにおいて、帯電装置１２が感光体ドラム１１の表面を一様に帯電させる。外部装置からの画像データに応じて、プリントヘッド１３の射出する光ビームがオンオフ制御され、感光体ドラム１１の表面に静電潜像が形成される。静電潜像は現像装置１４によってトナー像に現像され、一次転写ローラー１５によって中間転写ベルト２０に一次転写される。中間転写ベルト２０の移動に同期した一次転写によって、４色のそれぞれのトナー像が中間転写ベルト２０上で重ねられる。

４色のトナー像の形成と並行して、用紙収納部２４から図中に二点鎖線で表わされる搬送路５０へ用紙Ｑが送り出される。その後、用紙Ｑはレジストローラー２６によって搬送され、中間転写ベルト２０と二次転写ローラー２７とが対向する二次転写位置へ向かう。中間転写ベルト２０からトナー像が二次転写された用紙Ｑは、定着器３０を経た後、排紙ローラー２８によって排紙トレイ２９に排出される。用紙Ｑが定着器３０を通過するとき、加熱ローラー３１と加圧ローラー３２との対（以下、これを定着ローラー対ということがある）によって挟まれる。定着ローラー対のニップ部での加熱と加圧とによってトナーが溶融して画像が用紙Ｑに定着する。

図２に例示される加圧切替え機構３６は、モーター６５、ギヤー６６およびカム６７を有する。加圧切替え機構３６は、加熱ローラー３１に対する加圧ローラー３２の相対位置を用紙に対する加圧力が変わる方向に変化させる。すなわち、加圧ローラー３２の回転シャフト３２１に当接するカム６７が回動することによって、加圧ローラー３２が加熱ローラー３１に近づく方向および離れる方向に移動する。加熱ローラー３１は定着ローラー対の軸心間の距離が可変に支持されており、かつ図示しない例えばコイルバネによって加熱ローラー３１から離れる方向に付勢されている。

図２中の実線は、加圧ローラー３２が加熱ローラー３１に強く当接してニップ幅の大きいニップ部の形成された状態を示している。また、図中の鎖線は、加圧ローラー３２が加熱ローラー３１に弱く当接してニップ幅の小さいニップ部の形成された状態を示している。ギヤー６６が図中に白抜き矢印で表わされる方向に回転するようにモーター６５を回転させると、軸心間の距離が増大する方向に加圧ローラー３２が付勢力によって移動し、ニップ部が狭まる。モーター６５を逆方向に回転させると、カム６７に押されて加圧ローラー３２が移動し、定着ローラー対の軸心間の距離が減少してニップ部が拡がる。

画像形成装置１では、用紙Ｑがニップ部を通過する期間中にニップ幅を変化させる。すなわち、用紙Ｑの搬送速度で決まる所定時間内に、用紙Ｑに加わる加圧力が変わるように定着ローラー対の軸心間の距離を増減させる。このため、モーター６５として、各種のモーターの中で起動および停止の指示に対する応答性に優れるインナーロータ型ＤＣブラシレスモータが用いられる。

図３のように、エンジンコントローラー２００は、制御プログラムを実行するコンピューターとしてのＣＰＵ（Central Processing Unit）２０１を備える。ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０２または不揮発性メモリ２０４から制御に必要なプログラムやデータを適時にＲＡＭ（Random Access Memory）２０３にロードする。エンジンコントローラー２００は、画像形成装置１の全体制御を受け持つメインコントローラー１００からの指示を受けて電子写真プロセスを制御する。

ＣＰＵ２０１は、定着モーター６１の駆動回路２０６にイネーブル信号（ＥＮＡＢＬＥ）とクロック信号（ＣＬＫ）とを送信することによって、定着ローラー対の回転を制御する。また、ＣＰＵ２０１は、加圧切替え機構３６のモーター６５に内蔵された駆動回路６５０にＰＷＭＤｕｔｙ信号とブレーキ信号と回転方向信号とを必要に応じて送信することによって、定着器３０内のニップ部のニップ幅を切り替える。ＣＰＵ２１には、用紙センサー４１およびループセンサー４２から検出信号が入力される。

ＣＰＵ２０１によって制御されるその他の制御対象４５には、プロセスユニットＵＹ，ＵＭ，ＵＣ，ＵＫ、用紙搬送用のモーターやクラッチ、および加熱ローラー３１の熱源などが含まれる。

図４（Ａ）〜（Ｆ）は加圧切替え機構３６によってニップ幅を切り替える加圧制御のタイミングを示している。以下のように、用紙Ｑ１がニップ部を通過する期間中に加圧力の切替え（ニップ幅の変更）が行なわれる。

図４（Ａ）では、搬送方向Ｍ１に移動中の用紙Ｑ１における着色領域８５の前端が圧力増加開始位置ｐ４の上流に位置する。圧力増加開始位置ｐ４は、加圧力の切替えに要する時間を見込んで設定された位置であり、ニップ部における搬送方向の中央であるニップ位置ｐ６に対する上流側に設定されている。着色領域８５は、印刷内容を示す画像データが指定するトナーを付着させるべき領域である。通常は画像データにほぼ忠実にトナー像が形成されるので、着色領域８５はトナーが付着した領域であるといえる。図４（Ａ）の状態では、定着ローラー対の加圧力はトナーの定着に適した定着圧Ｐ１よりも低い低減圧Ｐ２とされ、ニップ幅は小さい。

図４（Ｂ）では、着色領域８５の前端がちょうど圧力増加開始位置ｐ４に到着している。図４（Ｂ）の状態になった時点で、加圧切替え機構３６のモーター６５の加圧力を増大させる方向の回転が開始される。回転開始時点ではニップ幅は小さいが、この後、カム６７の回動が進むにつれてニップ幅は大きくなる（図２参照）。

図４（Ｃ）では、着色領域８５がニップ位置ｐ６の直前に到着している。図４（Ｃ）の段階では既に加圧力が定着圧Ｐ１に切り替わっており、ニップ幅は大きい。モーター６５は回転を停止している。

図４（Ｄ）では、着色領域８５がニップ位置ｐ６を通過中である。加圧力は定着圧Ｐ１に保たれている。図４（Ｅ）の段階は、着色領域８５がニップ位置ｐ６を通過し終えた段階である。この段階で、加圧切替え機構３６のモーター６５の加圧力を低減させる方向の回転が開始される。回転開始時点ではニップ幅は大きいが、この後、カム６７の回動が進むにつれてニップ幅は小さくなる。

図４（Ｆ）では、着色領域８５の後端が圧力低減完了位置ｐ８に到達している。圧力低減完了位置ｐ８はニップ位置ｐ６の下流側の位置であり、加圧力を定着圧Ｐ１から低減圧Ｐ２へ切り替えるのに要する時間分の搬送距離だけニップ位置ｐ６から離れている。図４（Ｆ）の段階ではニップ幅は大きく、モーター６５は回転を停止している。

図５に加圧制御に係る着色領域および中間空白部が示されている。図５（Ａ）では、１枚の用紙Ｑ１のみを使用するプリントジョブにおける中間空白部８１が示されている。図５（Ｂ）では、複数枚の用紙Ｑ1、Ｑ２を使用するプリントジョブにおける中間空白部８１が示されている。

図５（Ａ）において、定着のためのニップ部に搬送される被搬送体としての１枚の用紙Ｑ１の印刷面は、着色領域８５とそれ以外である非着色領域とに区分される。着色領域８５は、搬送方向Ｍ１と直交する幅方向Ｍ２の少なくとも一部分がトナーを付着させる部分であるような領域である。つまり、画像データが表わす主走査方向（幅方向Ｍ２）の画素列のうちの有色画素を含む画素列、およびそのような画素列が副走査方向（搬送方向Ｍ１）に連なる領域が着色領域８５である。着色領域８５は、幅方向Ｍ２の全長にわたる。

非着色領域は、用紙Ｑ１の搬送方向Ｍ１の両端部分である空白部８０と、搬送方向Ｍ１に並ぶ二つの着色領域８５の間の部分である中間空白部８１とに区分される。空白部８０が定着用のニップ部を通過するときには、ニップ幅を小さくして用紙Ｑ１への熱拡散を低減するために、加圧力が低減圧Ｐ２とされる。中間空白部８１についても加圧力を低減圧Ｐ２とするのが望ましいが、画像形成装置１では中間空白部８１の後端側の着色領域８５がニップ部に到着する以前に定着圧Ｐ１に戻すことが可能な搬送方向Ｍ１に長い中間空白部８１についてのみ、加圧力が低減される。

図５（Ｂ）において、被搬送体３は所定の間隔を設けて連続的に搬送される２枚の用紙Ｑ１，Ｑ２から構成される。図５（Ａ）の場合と同様に、各用紙Ｑ１，Ｑ２の印刷面は着色領域８５とそれ以外である非着色領域とに区分される。図５（Ａ）の場合と異なるのは、図５（Ｂ）では、各用紙Ｑ１，Ｑ２内の着色領域８５の間の部分と共に、用紙間の間隙とその両側の空白部８０とを合わせた部分が一続きの中間空白部８１として扱われることである。用紙Ｑ１の後端側の空白部８０および用紙Ｑ２の前端側の空白部８０の片方また両方が広く、これらを含む中間空白部８１の搬送方向Ｍ１の長さが所定値以上である場合、当該中間空白部８１が加圧制御の対象になる。

図６に示されるように、被搬送体における任意の部位の搬送方向Ｍ１の位置は、用紙間隔を含める前端からの距離Ｌによって特定される。４枚の用紙Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４の用紙列である図示の被搬送体４において、例えば、３枚目の用紙Ｑ３の中央の位置Ｙの前端からの距離Ｌ（Ｙ）は、各用紙の長さをｙとし、用紙間隔をｄとすると、２．５ｙ＋２ｄとなる。

図７は中間空白部における加圧力の切替えのタイミングを示している。着色領域８５ｊと着色領域８５ｋとの間の非着色領域である中間空白部８１ｋは、二つの距離Ｌ１，Ｌ２の和よりも搬送方向Ｍ１に長い。ここで、距離Ｌ１は定着圧Ｐ１から低減圧Ｐ２への切替えの所要時間（Ｔ１）における中間空白部８１ｋの移動距離であり、距離Ｌ２は低減圧Ｐ２から定着圧Ｐ１への切替えの所要時間（Ｔ２）における中間空白部８１ｋの移動距離である。つまり、中間空白部８１ｋは、前端側の着色領域８５ｊがニップ部を通過し終えてから後端側の着色領域８５ｋがニップ部に到達するまでの期間内に加圧力を下げて戻すのが可能な長さを有している。

実際には、図示のように所定のマージンＬｍを設けたタイミングで加圧力が切り替えられる。すなわち、距離Ｌ１にマージンＬｍを加えた距離Ｌ１ｍと距離Ｌ２にマージンＬｍを加えた距離Ｌ２ｍとの和よりも中間空白部８１ｋが長い場合に、中間空白部８１ｋがニップ部を通過する期間中に加圧力が切り替えられる。詳しくは、着色領域８５ｊの後端がニップ部を通過し終えた時点からマージンＬｍ分の搬送時間が経過した時点で定着圧Ｐ１から低減圧Ｐ２への切り替えが行なわれる。そして、着色領域８５の前端がニップ部に到着する時点よりもマージンＬｍ分の搬送時間だけ早い時点で切替えが完了するように、低減圧Ｐ２から定着圧Ｐ１への切り替えが開始される。

図８は中間空白部の搬送方向の長さと加圧力の切替えの有無との関係を示している。

１枚目の用紙Ｑ１の前端側の空白部８０がニップ部を通過する期間に、低減圧Ｐ２から定着圧Ｐ１への切替えが行なわれる。一つ目の中間空白部８１ａの搬送方向Ｍ１の長さＬ８１ａは距離Ｌ１，Ｌ２の和よりも短いので、中間空白部８１ａがニップ部を通過するときには加圧力が定着圧Ｐ１のまま変更されない。

用紙Ｑ１，Ｑ２の間隙を含む中間空白部８１ｂの搬送方向Ｍ１の長さＬ８１ｂは十分に長い。したがって、中間空白部８１ｂがニップ部を通過する期間中に定着圧Ｐ１をいったん低減圧Ｐ２に下げて所定時間の経過後に定着圧Ｐ１に戻す切替えが行なわれる。十分な長さＬ８１ｃを有する中間空白部８１ｃについても、中間空白部８１ｂと同様に加圧力の切替えが行なわれる。

中間空白部８１ｄの搬送方向Ｍ１の長さＬ８１ｄは、距離Ｌ１，Ｌ２の和である距離Ｌ３にマージンＬｍを二つ加えた距離とちょうど等しい。中間空白部８１ｄについても、中間空白部８１ｂ，８１ｃと同様に加圧力の切替えが行なわれる。

図９は搬送路における加圧制御に係る複数の位置を示している。

搬送路５０におけるレジストローラー２６のニップ位置であるレジスト位置ｐ１の下流側の近傍に、用紙の有無を検出する用紙センサー４１が配置されている。この用紙センサー４１の配置位置が加圧制御のタイミングの基準位置ｐ２とされている。つまり、ＣＰＵ２０１は、基準位置ｐ２を被搬送体の前端が通過するのを検知し、基準位置ｐ２からの距離と搬送速度Ｖ１，Ｖ２とから移動中の被搬送体上の注目する部位（中間空白部や空白部の端縁）の現在位置を計算する。そして、注目する部位が基準位置ｐ２から距離Ｌ２４だけ離れた圧力増加開始位置ｐ４またはさらに距離Ｌｘだけ圧力低減完了位置ｐ８に到着する時点を算定し、算定した時点が到来したときに加圧力を切り替える。

レジスト位置ｐ１から二次転写位置ｐ３を経てニップ位置ｐ６に至る区間の搬送速度Ｖ２は、中間転写ベルト２０の移動速度（システム速度）と等しい。ニップ位置ｐ６より下流側の搬送速度Ｖ１は、定着ローラー対の回転速度または排紙ローラー２８（図１参照）の回転速度で決まる。基本的には搬送速度Ｖ１は搬送速度Ｖ２と同じ速度とされる。上述の距離Ｌ１は搬送速度Ｖ１と所要時間Ｔ１との積であり、距離Ｌ２は搬送速度Ｖ２と所要時間Ｔ２との積である。

なお、ニップ幅を考慮して切替えのタイミングを設定する場合には、被搬送体上の注目する部位が、ニップ部の上流端の位置ｐ５および下流端の位置ｐ７のそれぞれを通過する時点が算定される。

図１０は加圧制御に係る時間および距離の具体例を表形式で示している。例示において、加圧力の切替えの所要時間Ｔ１，Ｔ２は共に５１．７ｍｓである。マージンＬｍは、用紙上の画像位置の誤差（１ｍｍ）と用紙搬送の位置ずれ見込み量（１ｍｍ）との合計である。

図１１は搬送路上に定着ループが形成された状態を示している。定着ローラー対の回転周速度は、部品ばらつき、経時変化、熱膨張、用紙の種類などによって変化する。回転周速度が変化すると、二次転写位置ｐ３とニップ位置ｐ６との間で搬送速度差が生じ、以下の問題が発生する。ニップ位置ｐ６の速度の方が大きくなって用紙Ｑがつっぱると、転写ずれが起こる。ニップ位置ｐ６の速度の方が小さくなって用紙Ｑがニップ位置ｐ６の手前でたわむ定着ループが過大となると、用紙が搬送ガイドに接触して未定着トナーが搬送ガイドに付着する。これが用紙汚れを引き起こす。

これら問題の発生を防ぐために、ＣＰＵ２０１は、定着ループが所定範囲内に収まるように定着ローラー対の回転速度を調整するループ制御を行なう。ループ制御では、ニップ位置ｐ６の手前に配置されたループセンサー４２の出力が監視される。

図１２のように、ループセンサー信号Ｓ４２がオン状態のとき、ＣＰＵ２０１は、定着ローラー対の回転速度を通常速度Ｖｓより大きくする指示をモーター６１に与える。ループセンサー信号Ｓ４２がオン状態からオフ状態に変化すると、ＣＰＵ２０１は、回転速度を通常速度Ｖｓより小さくする指示をモーター６１に与える。

図１３のグラフにおいて実線で示されるように、定着ローラー対の回転速度を変化させることによって、二次転写位置ｐ３から圧力増大開始位置ｐ４までの区間において用紙の移動速度が変化する。これに対して、ループ制御を行なわない場合には、図１３中に鎖線で示されるように、基準位置ｐ２から圧力増大開始位置ｐ４まで一定の速度で用紙が移動する。このため、ループ制御を行なう場合と行なわない場合とで、用紙の圧力増大開始位置ｐ４への到着に時間差ｄＴが生じる。ループ制御を行なう場合には、時間差ｄＴを考慮して加圧力の切替えタイミングが設定される。
図１４は加圧制御の第１例のフローチャートである。

ＣＰＵ２０１は、例えば静電潜像の形成に際してプリントヘッド１３のオンオフ制御に用いるラスター画像データに基づいて、用紙の印刷面における着色領域８５の位置を示す印刷位置情報を取得する（Ｓ０１）。ＣＰＵ２０１は、被搬送体におけるどの部位が圧力増加開始位置ｐ４を通過中であるかを検知し（Ｓ０２）、被搬送体の先頭の着色領域８５が圧力増加開始位置ｐ４に到着すると（Ｓ０３でＹＥＳ）、加圧力を低減圧Ｐ２から定着圧Ｐ１に切り替える（Ｓ０４）。

次に、ＣＰＵ２０１は、印刷位置情報から被搬送体における中間空白部８１の位置情報を抽出して被搬送体の前端に近い順にキューに格納する（Ｓ０５）。キューでは未注目の中間空白部８１の位置情報が記憶される。キュー内の先頭の位置情報が注目され、注目された位置情報は次のステップＳ０６のチェック後に順にキューから削除される。

注目した中間空白部８１の搬送方向Ｍ１の長さが距離Ｌｘ以上である場合（Ｓ０６でＹＥＳ）、被搬送体におけるどの部位がニップ位置ｐ６を通過中であるかを検知する（Ｓ０７）。距離Ｌｘは、上述のとおり、所要時間Ｔ１，Ｔ２に対応する距離Ｌ１，Ｌ２の和Ｌ３にマージンＬｍを加えた距離である。注目する中間空白部８１の前端がニップ部に到着すると(Ｓ０８でＹＥＳ）、ＣＰＵ２０１は、加圧力を定着圧Ｐ１から低減圧Ｐ２へ切り替える（Ｓ０９）。

続いて、ＣＰＵ２０１は、被搬送体におけるどの部位が圧力増加開始位置ｐ４を通過中であるかを検知し（Ｓ１０）、注目している中間空白部８１の後端が圧力増加開始位置ｐ４に到着すると（Ｓ１１でＹＥＳ）、加圧力を低減圧Ｐ２から定着圧Ｐ１に戻す（Ｓ１２）。その後、フローはステップＳ０６に戻る。

ステップＳ０６において、注目した中間空白部８１の搬送方向Ｍ１の長さが距離Ｌｘ未満である場合（Ｓ０６でＮＯ）、被搬送体における最後の着色領域８５がニップ部を通過したかどうかがチェックされる（Ｓ１３）。最後の着色領域８５がニップ部を通過すると(Ｓ１３でＹＥＳ）、ＣＰＵ２０１は加圧力を定着圧Ｐ１から低減圧Ｐ２へ切り替える（Ｓ１４）。キューに位置情報が格納された中間空白部８１の全てを注目し終えるまで、ステップＳ０６からステップＳ１３までの処理が繰り返される。

図１５は加圧制御の第２例のフローチャートである。第２例ではニップ部のニップ幅を考慮して加圧制御のタイミングが設定される。基本的なフローは図１４の第１例と同様である。ここでは第１例と異なる処理について説明する。

ステップＳ０５に続くステップＳ０６ｂでは、注目した中間空白部８１の搬送方向Ｍ１の長さが距離Ｌｘｂ以上であるかどうかがチェックされる。距離Ｌｘｂは、距離Ｌｘに定着ローラー対のニップ幅を加えた距離である。ステップＳ０６ｂのチェック結果がＹＥＳである場合、ＣＰＵ２０１は、被搬送体におけるどの部位がニップ部の下流端の位置ｐ７を通過中であるかを検知する（Ｓ０７ｂ）。注目する中間空白部８１の前端がニップ部の下流端の位置ｐ７に到着すると(Ｓ０８ｂでＹＥＳ）、ＣＰＵ２０１は、加圧力を定着圧Ｐ１から低減圧Ｐ２へ切り替える（Ｓ０９）。

一方、ステップＳ０６ｂのチェック結果がＮＯである場合、ＣＰＵ２０１は、被搬送体における最後の着色領域８５がニップ部の下流端を通過したかどうかをチェックする（Ｓ１３ｂ）。最後の着色領域８５がニップ部の下流端を通過すると(Ｓ１３ｂでＹＥＳ）、ＣＰＵ２０１は加圧力を定着圧Ｐ１から低減圧Ｐ２へ切り替える（Ｓ１４）。

図１６はニップ部の上流側における用紙搬送の進行状況を検知するためのエンコーダー信号の取得方法の例を示している。

図１６（Ａ）のように、中間転写ベルト２０が巻回されるローラーを回転させるモーター７１からローラーの回転量を検出するためのエンコーダー信号Ｓ２０を得ることができる。また、モーター７１に代えて、エンコーダーを内蔵していないモーター７１ｂを使用する場合には、図１６（Ｂ）のように、中間転写ベルト２０が巻回されるローラーのシャフトにエンコーダー７５を取り付けることによって、エンコーダー信号Ｓ２０を得ることができる。

エンコーダー信号Ｓ２０のパルス周期を検出することによって、ローラーの回転速度を求めて二次転写位置ｐ３における搬送速度Ｖ２を計算し、ニップ位置ｐ６に向かって移動する被搬送体における注目する部位の現在位置を検知することができる。図１６に係る制御パラメーターの具体例が図１７に挙げられている。

図１８はニップ部における用紙搬送の進行状況を検知するためのエンコーダー信号の取得方法の例を示している。

図１８Ａ）のように、加熱ローラー３１を回転させるモーター６１から加熱ローラー３１の回転量を検出するためのエンコーダー信号Ｓ３１を得ることができる。また、モーター６１に代えて、エンコーダーを内蔵していないモーター６１ｂを使用する場合には、図１８（Ｂ）のように、加熱ローラー３１のシャフトにエンコーダー６４を取り付けることによって、エンコーダー信号Ｓ３１を得ることができる。

エンコーダー信号Ｓ３１のパルス周期を検出することによって、加熱ローラー３１の回転速度を求めてニップ位置ｐ６における搬送速度Ｖ１を計算し、ニップ位置ｐ６から下流に向かって移動する被搬送体における注目する部位の現在位置を検知することができる。図１８に係る制御パラメーターの具体例が図１９に挙げられている。

以上の実施形態において、図１４、図１５のステップＳ０１において、ＣＰＵ２０１は印刷位置情報を取得する取得部として動作する。ステップＳ０５において、ＣＰＵ２０１は中間空白部を検知する検知部として動作する。ステップＳ０６またはステップＳ０６ｂにおいて、ＣＰＵ２０１は、中間空白部の搬送方向の長さが設定長さ以上であるかどうかを判定する判定部として動作する。

上述の実施形態では、定着ローラー対の加圧力を定着圧Ｐ１と低減圧Ｐ２とに切り替える加圧制御が行なわれる。用紙Ｑの搬送中に低減圧Ｐ２まで加圧力を下げても着色領域８５がニップ部に到着するまでに加圧力を戻すことが可能な場合に限って加圧力が切り替えられる。しかし、必ずしもで低減圧Ｐ２まで加圧力を下げなくても、熱拡散を低減する効果が得られる。すなわち、図２０のように、中間空白部８１ｘの搬送方向Ｍ１の長さに関係なく、中間空白部８１に対して加圧制御を実施してもよい。

定着圧Ｐ１および低減圧Ｐ２を、用紙の厚さ、用紙の材質、環境温度、システム速度などに応じて変更することができる。

図２０では、用紙Ｑｘにおける中間空白部８１ｘの搬送方向Ｍ１の長さＬ８１ｘは、距離Ｌ１，Ｌ２の和よりも短い。しかし、中間空白部８１ｘのうちの両端のマージンＬｍを除いた区間において、加圧力を圧力Ｐ２ｂまで下げて定着圧Ｐ１の戻す加圧制御が行なわれている。圧力Ｐ２ｂの値は定着圧Ｐ１と低減圧Ｐ２との間の値である。

以上の実施形態において、画像形成の方式、加圧切替え機構３６の構成、加圧制御のタイミング、構成部品の材質および寸法などを含めて、画像形成装置１の構成を本発明の趣旨に沿う範囲内で適宜変更することができる。例えば、基準位置ｐ２はレジスト位置ｐ１の下流側に限らず、定着ローラー対のニップ部より上流側であればよい。レジスト位置ｐ１でいったん搬送を止め、一次転写と同期させてレジストローラー２６によって用紙を送り出す搬送シーケンスを採用する場合のように、ＣＰＵ２０１がある時点における用紙の前端位置を所定の精度で制御可能な場合には、用紙センサー４１による検出を省略することができる。

搬送速度または用紙搬送速度の推定値のいずれかと定着ニップ径およびニップ幅とを用いて、加圧力の切替えのタイミングを未定着トナーのニップ到達に間に合うように調整することができる。加圧力を下げると、ニップ径が小さくなり、定着ローラー対による用紙搬送の速度が下がる。同時にニップ幅が大きくなるのを加味してタイミングを調整することになる。

１ 画像形成装置
Ｑ，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑｘ 用紙（印刷用のシート）
３，４ 被搬送体
３１ 加熱ローラー
３２ 加圧ローラー
２０ 中間転写ベルト（搬送機構）
２６ レジストローラー（搬送機構）
３６ 加圧切替え機構
８１,８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ 中間空白部
８５ 着色領域
Ｍ１ 搬送方向
Ｍ２ 幅方向
２００ エンジンコントラーラー（コントローラー）
Ｐ１ 定着圧（第１圧力）
Ｐ２ 低減圧（第２圧力）
Ｐ２ｂ 圧力（第２圧力）
Ｌ１ 距離
Ｌ２ 距離
Ｌ３ 距離
ｐ２ 基準位置
ｐ６ ニップ位置

Claims (8)

1. 印刷用のシートを挟んで加熱する一対のローラーを有した画像形成装置であって、
   前記シートを前記一対のローラーによって挟まれるニップ部へ搬送する搬送機構と、
   前記一対のローラーの一方と他方との相対位置を前記シートに対する加圧力が変わる方向に変化させる加圧切替え機構と、
   前記シートの印刷面のうちの搬送方向と直交する幅方向の少なくとも一部分に色材を付着させる着色領域が前記ニップ部を通過する期間にわたって当該シートに第１圧力が加わり、当該印刷面のうちの前記着色領域ではない非着色領域が前記ニップ部を通過する期間中に前記第１圧力よりも低い圧力が当該シートに加わるように、前記加圧切替え機構を制御するコントローラーと、を備え、
   前記コントローラーは、
   単一または複数のシートに対する印刷に際して前記搬送機構によって搬送される当該単一のシートまたは当該複数のシートで構成されるシート列である被搬送体における、前記着色領域の前記搬送方向の位置を示す印刷位置情報を取得する取得部と、
   前記印刷位置情報に基づいて、前記被搬送体における前記搬送方向に並ぶ二つの前記着色領域の間の部分である中間空白部を検知する検知部と、
   前記中間空白部の前記搬送方向の長さが設定長さ以上であるかどうかを判定する判定部と、を備え、
   前記判定部により前記長さが設定長さ以上であると判定した場合には、前記中間空白部の前端が前記ニップ部を通過した後に、前記加圧力が前記第１圧力から当該第１圧力よりも低い第２圧力へ切り替わり、当該中間空白部の後端が前記ニップ部に到着する以前に、前記加圧力が前記第２圧力から前記第１圧力へ切り替わるように、前記加圧切替え機構を制御し、
   前記判定部により前記長さが設定長さ以上ではないと判定した場合には、前記中間空白部の前端が前記ニップ部を通過した後に、前記加圧力が前記第１圧力から当該第１圧力と前記第２圧力との間の圧力である第３圧力へ切り替わり、当該中間空白部の後端が前記ニップ部に到着する以前に、前記加圧力が前記第３圧力から前記第１圧力へ切り替わるように、前記加圧切替え機構を制御する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記設定長さは、前記第１圧力から前記第２圧力への切替えの所要時間における搬送距離Ｌ１と、前記第２圧力から前記第１圧力への切替えの所要時間における搬送距離Ｌ２との和Ｌ３以上の長さである
   請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記コントローラーは、前記加圧力の切替えの開始時点を決定するために、前記被搬送体が搬送される搬送路の前記ニップ部よりも上流の基準位置を前記被搬送体の前端が通過した時点を基準として、前記中間空白部の前端が前記ニップ部を通過し終える時点および前記中間空白部の後端が前記ニップ部に到着する時点を算定する
   請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 前記基準位置におけるシートの有無を検出するセンサーを備え、
   前記コントローラーは、前記センサーの出力によって前記被搬送体の前端が前記基準位置を通過した時点を検知する
   請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記コントローラーは、前記中間空白部の前端が前記ニップ部を通過し終える時点の算定に際して、前記一対のローラーの回転量を検知して、前記中間空白部が前記ニップ部を通過する時間を計算する
   請求項３または４記載の画像形成装置。
6. 前記コントローラーは、前記中間空白部の後端が前記ニップ部に到着する時点の算定に際して、前記搬送機構の駆動源であるモーターの回転量を検知して、前記中間空白部が前記基準位置から前記ニップ部まで移動する時間を計算する
   請求項３ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 印刷用のシートを挟んで加熱する一対のローラーと、前記シートを前記一対のローラーによって挟まれるニップ部へ搬送する搬送機構とを有した画像形成装置において、前記一対のローラーの一方と他方との相対位置を前記シートに対する加圧力が変わる方向に変化させるローラー制御方法であって、
   単一または複数のシートに対する印刷に際して前記搬送機構によって搬送される当該単一のシートまたは当該複数のシートで構成されるシート列である被搬送体における、前記シートの印刷面のうちの搬送方向と直交する幅方向の少なくとも一部分に色材を付着させる着色領域の前記搬送方向の位置を示す印刷位置情報を取得し、
   前記印刷位置情報に基づいて、前記被搬送体における前記搬送方向に並ぶ二つの前記着色領域の間の部分である中間空白部を検知し、
   前記中間空白部の前記搬送方向の長さが設定長さ以上であるかどうかを判定し、
   前記着色領域が前記ニップ部を通過する期間にわたって前記シートに第１圧力が加わるように前記相対位置を制御し、
   前記長さが前記設定長さ以上であると判定した場合には、前記中間空白部の前端が前記ニップ部を通過した後に、前記印刷面のうちの前記着色領域ではない非着色領域が前記ニップ部を通過する期間中に前記加圧力が前記第１圧力よりも低い第２圧力へ切り替わり、当該中間空白部の後端が前記ニップ部に到着する以前に、前記加圧力が前記第２圧力から前記第１圧力へ切り替わるように、前記相対位置を変化させ、
   前記長さが前記設定長さ以上ではないと判定した場合には、前記中間空白部の前端が前記ニップ部を通過した後に、前記非着色領域が前記ニップ部を通過する期間中に前記加圧力が前記第１圧力から当該第１圧力と前記第２圧力との間の圧力である第３圧力へ切り替わり、前記中間空白部の後端が前記ニップ部に到着する以前に、前記加圧力が前記第３圧力から前記第１圧力へ切り替わるように、前記相対位置を変化させる
   ことを特徴とするローラー制御方法。
8. 印刷用のシートを挟んで加熱する一対のローラーと、前記シートを前記一対のローラーによって挟まれるニップ部へ搬送する搬送機構と、前記一対のローラーの一方と他方との相対位置を前記シートに対する加圧力が変わる方向に変化させる加圧切替え機構と、を有した画像形成装置において実行されるコンピュータープログラムであって、
   前記画像形成装置が有するコンピューターに、
   単一または複数のシートに対する印刷に際して前記搬送機構によって搬送される当該単一のシートまたは当該複数のシートで構成されるシート列である被搬送体における、前記シートの印刷面のうちの搬送方向と直交する幅方向の少なくとも一部分に色材を付着させる着色領域の前記搬送方向の位置を示す印刷位置情報を取得する処理を実行させ、
   前記印刷位置情報に基づいて、前記被搬送体における前記搬送方向に並ぶ二つの前記着色領域の間の部分である中間空白部を検知する処理を実行させ、
   前記中間空白部の前記搬送方向の長さが設定長さ以上であるかどうかを判定する処理を実行させ、
   前記着色領域が前記ニップ部を通過する期間にわたって前記シートに第１圧力が加わるように前記加圧切替え機構を制御する処理を実行させ、
   前記長さが前記設定長さ以上であると判定された場合に、前記中間空白部の前端が前記ニップ部を通過した後に、前記印刷面のうちの前記着色領域ではない非着色領域が前記ニップ部を通過する期間中に前記加圧力が前記第１圧力から当該第１圧力よりも低い第２圧力へ切り替わり、前記中間空白部の後端が前記ニップ部に到着する以前に、前記加圧力が前記第２圧力から前記第１圧力へ切り替わるように、前記加圧切替え機構を制御する処理を実行させ、
   前記長さが設定長さ以上ではないと判定された場合に、前記中間空白部の前端が前記ニップ部を通過した後に、前記非着色領域が前記ニップ部を通過する期間中に前記加圧力が前記第１圧力から当該第１圧力と前記第２圧力との間の圧力である第３圧力へ切り替わり、前記中間空白部の後端が前記ニップ部に到着する以前に、前記加圧力が前記第３圧力から前記第１圧力へ切り替わるように、前記加圧切替え機構を制御する処理を実行させる
   ことを特徴とするコンピュータープログラム。

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