画像形成装置
【課題】構造の複雑化や装置の大型化を伴うことがなく、用紙のカールを検出してカールを矯正する画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置１は、搬送された用紙Ｐ上に画像を形成する画像形成部６３と、用紙Ｐ上に形成された画像を加熱定着する定着部１８と、定着部１８により加熱定着された用紙Ｐの表面を冷却する冷却部５５とその裏面を冷却する冷却部５６とを有し、さらに画像が定着された用紙Ｐのカール状態を検出するカール検出部５８を有し、このカール検出部５８で検出された用紙Ｐのカール方向とカール量に関するカール情報に基づいて、各冷却部５５、５６の冷却能力を制御する制御手段６０を有する。
【解決手段】画像形成装置１は、搬送された用紙Ｐ上に画像を形成する画像形成部６３と、用紙Ｐ上に形成された画像を加熱定着する定着部１８と、定着部１８により加熱定着された用紙Ｐの表面を冷却する冷却部５５とその裏面を冷却する冷却部５６とを有し、さらに画像が定着された用紙Ｐのカール状態を検出するカール検出部５８を有し、このカール検出部５８で検出された用紙Ｐのカール方向とカール量に関するカール情報に基づいて、各冷却部５５、５６の冷却能力を制御する制御手段６０を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関し、特に熱により画像が定着された用紙のカールを矯正する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真法による画像形成装置においては、感光体を一様に帯電し、所定の画像情報に基づく光照射により画像を露光して静電潜像が形成される。次いで、現像剤が感光体表面に供給され、感光体表面上に静電潜像からトナー像が形成される。このトナー像が中間転写ベルトにブラック、イエロー、シアン及びマゼンタの各色に対応し１次転写されて、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。中間転写ベルトに転写されたトナー像が２次転写ローラを用いて所定の用紙に転写される。トナー像が転写された用紙は、熱ローラと加圧ローラとの定着ローラを備えた定着部に搬送され、定着ローラの間を通されることにより、熱、圧力によってトナー像が用紙表面に定着される。このようにしてトナー像が形成された用紙は、定着ローラから、画像形成装置外に排出されるか、或いは画像形成装置内に再循環されて反対側の面に画像形成されて定着が行われてから、画像形成装置外に排出される。
【０００３】
ところで、上記のような画像形成装置において、画像形成のために使用される用紙は、画像形成装置内で種々のローラ等により搬送され、また定着部で加熱されるため、装置内でカールしてしまうことがある。カールしている用紙は、装置外に排出したときに不揃いとなってストック性が不安定であり、また、再度の画像形成に用いた場合には、ジャムや転写不良などの原因となってしまう。
【０００４】
このために、特許文献１では、定着ローラから搬送された用紙のカール量を検出し、そのカール量に応じてデカールを行う方法が提案されている。具体的には、複数個の発光部と受光部の組み合わせを上下に並べたカール量検出手段によって、用紙のカール量を検出し、所定以上のカール量を検出した時に、一方のローラを加熱した一対のローラに用紙を通し、搬送されてくる用紙に対してローラとの当接と離間のデカール動作を行い、用紙を部分的に加熱することにより、カールを矯正させている。
【０００５】
しかしながら、転写定着された用紙のカールは一定ではなく、例えば用紙の種類、厚み、定着条件などによって様々異なり、上向きであったり、下向きであったりする。特に、用紙の両面にフルカラーの定着画像を形成した場合には、用紙へのトナー付着量がモノクロに比べて大幅に増加することになり、トナー付着量が多いほどカール量が大きくなり、また、用紙の表面と裏面へのトナー付着量に応じて、カールの方向が大きく変化することになる。上記の特許文献１で提案されている方法は、カールの向きまでは考慮されておらず、一定のカール量が検出された場合、一律的にカールの矯正を行っている。従って、一方向（例えば上向き）のカールの場合には、有効にカールの矯正が行われるとしても、他方向（例えば下向き）のカールの場合には、カールの矯正が行われず、むしろカールを助長させてしまうという問題がある。また、定着部と用紙排出部との間に一対のローラを配設して、デカール動作のための駆動源と作動機構を設けることになり、装置が大型化し複雑になるという問題がある。
【特許文献１】特開平９−６０７３号公報（段落［００２５］―［００２８］、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、構造の複雑化や装置の大型化を伴うことがなく、用紙のカールを検出してカールを矯正する画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は、搬送された用紙上に画像を形成する画像形成部と、用紙上に形成された画像を加熱定着する定着部と、前記定着部により加熱定着された用紙を冷却する冷却部とを有する画像形成装置において、画像が定着された用紙のカール状態を検出するカール検出部を有し、前記カール検出部で検出された用紙のカールに関するカール情報に基づいて、前記冷却部の冷却能力を制御する制御手段を有することを特徴としている。
【０００８】
この構成によれば、カール検出部で検出された用紙のカールに関するカール情報に基づいて、加熱定着された用紙が冷却部により冷却される。
【０００９】
また、本発明は、上記の構成の画像形成装置において、前記冷却部は用紙の表裏をそれぞれ冷却する冷却ファンを有し、前記制御手段は前記冷却ファンの冷却能力をそれぞれ制御することを特徴としている。この構成によれば、カール検出部で検出された用紙のカールに関するカール情報に基づいて、表面を冷却する冷却ファンと裏面を冷却する冷却ファンがそれぞれ別に制御されて、用紙の表面と裏面がそれぞれ冷却される。
【００１０】
また、本発明は、上記の構成の画像形成装置において、前記カール検出部が用紙のカール方向とカール量を検出して、前記制御手段は、前記カール検出部の検出結果に応じて、前記冷却部における用紙の表裏の冷却能力を制御することを特徴としている。この構成によれば、カール検出部により、上向きのカールが検出されると、用紙の表面冷却用の冷却部より裏面冷却用の冷却部の冷却能力が強くされ、下向きのカールが検出されると、裏面冷却用の冷却部より表面冷却用の冷却部の冷却能力が強くされ、また、カール検出部により検出されるカール量に応じて、各冷却部の冷却能力が制御され、用紙の表面と裏面が冷却される。
【００１１】
また、本発明は、上記の構成の画像形成装置において、前記定着部で画像が定着された用紙を表裏反転して搬送する搬送部を有し、前記冷却部は、前記カール検出部の検出結果に応じて、反転されて定着された用紙の表裏をそれぞれ冷却することを特徴としている。この構成によれば、表面の定着を完了した用紙が冷却部により冷却されるとともに、裏面の定着を完了した用紙が冷却部により冷却される。
【００１２】
また、本発明は、上記の構成の画像形成装置において、前記カール検出部は、光学式センサを備えることを特徴としている。この構成によれば、光学式センサからの情報により用紙のカールが検出される。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、カール検出部で検出された用紙のカールに関するカール情報に基づいて、加熱定着された用紙を冷却する冷却部により、用紙が冷却されるので、定着等の熱による用紙のカールを矯正することができるとともに、装置内を放熱するファンや、定着等により加熱された用紙を冷却する冷却部をカールの矯正にも使用することによって、構造の複雑化や装置の大型化を抑制することができる。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明によれば、カール検出部で検出された用紙のカールに関するカール情報に基づいて、用紙の表面を冷却する冷却部と裏面を冷却する冷却部がそれぞれ別に制御されて、用紙の表面と裏面が冷却されるので、的確に用紙のカールを矯正することができる。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明によれば、カール検出部により、上向きのカールが検出されると、用紙の表面冷却用の冷却部より裏面冷却用の冷却部の冷却能力が強くされ、下向きのカールが検出されると、裏面冷却用の冷却部より表面冷却用の冷却部の冷却能力が強くされ、また、カール検出部により検出されるカール量に応じて、各冷却部の冷却能力が制御され、用紙の表面と裏面が冷却されるので、的確に用紙のカールを矯正することができる。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明によれば、表面の定着を完了した用紙が冷却部により冷却されるとともに、裏面の定着を完了した用紙が冷却部により冷却されるので、片面印刷の用紙のカールを矯正とともに、両面印刷の用紙のカールを矯正することができる。
【００１７】
また、請求項５に記載の発明によれば、光学式センサからの情報により用紙のカールが検出されるので、用紙のカールに関する情報を簡単に検出することができるとともに、装置が大型化するおそれがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は、この実施形態に限定されない。本発明の実施形態は発明の最も好ましい形態を示すものであり、また発明の用途やここで示す用語等はこれに限定されるものではない。
【００１９】
図１は、本発明の画像形成装置１の全体構成を示す概略図である。回転自在である感光体１１は、感光層を形成する感光材料としては、アモルファスシリコン感光体や有機感光体（ＯＰＣ感光体）が用いられ、感光体１１の周囲に、現像装置２、露光ユニット１２、帯電器１３及びクリーニング装置１４と除電器１４ａが配置される。現像装置２は現像ローラとトナーの収容室とを有する。露光ユニット１２は、パーソナルコンピュータ等から画像入力部（図示せず）に入力された原稿画像データに基づいて、感光体１１上にレーザビームを照射する。
【００２０】
転写搬送ベルト１７が転写ローラ２５及び従動ローラ２７に張架されており、転写ローラ２５によって転写搬送ベルト１７が接触するように感光体１１に対向して配列されている。
【００２１】
また、転写搬送ベルト１７は、基材である弾性ベルトと、その表面に設けられたフッ素樹脂層と、弾性ベルトを挟んでフッ素樹脂層と反対側に設けられた補強用樹脂層とを有し、この補強用樹脂層により弾性ベルトの伸縮による転写ずれを有効に防止している。また、転写ローラ２５は発泡ＥＰＤＭ等の導電性ゴムから形成されている。
クリーニングブラシ等を使用してもよい。
【００２２】
画像形成開始の操作がされると、感光体１１は図１中時計周りに回転し、帯電器１３が感光体１１表面を一様に帯電させ、次いで露光ユニット１２が画像データに基づき感光体１１表面に光を照射し、感光体１１表面に静電潜像が形成される。次いで現像装置２が有する現像ローラに印加された現像バイアス電圧により、感光体１１表面に形成された静電潜像に各色トナーが付着し、トナー像が形成される。
【００２３】
感光体１１表面に形成されたトナー像は、転写バイアス電位（トナーの帯電極性と逆極性）を印加された転写ローラ２５により、搬送される転写搬送ベルト１７を介して挟持される用紙に転写されて、用紙上にトナー像が形成される。
【００２４】
給紙部４６は、給紙カセット４７、４８、大容量デッキ４９、５０、手差しトレイ５１等から構成される。画像形成装置１の底部には、各々に用紙Ｐが載置される載置板４７ａ、４８ａを有する給紙カセット４７、４８が上下方向に並べて設けられ、その上方には、各々に用紙Ｐが載置される載置板４９ａ、５０ａを有する大容量デッキ４９、５０が左右に並べて設けられる。又、給紙部４６は、載置板４７ａ〜５０ａ上の用紙Ｐを１枚ずつ用紙搬送路に送り出すために給紙カセット４７、４８、大容量カセット４９、５０の右上部にピックアップローラ４７ｂ〜５０ｂを有する。更に、装置右側面には、別途給紙できるように手差しトレイ５１が設けられる。そして、手差しトレイ５１にも用紙Ｐを１枚ずつ用紙搬送路に送り出すためのピックアップローラ５１ｂが設けられる。
【００２５】
用紙搬送部４１は、画像形成装置１内で用紙Ｐを搬送するためのものである。用紙搬送部４１は、給紙部４６から転写ローラ２５に至る第１搬送路４３と、転写ローラ２５から定着部１８を経て画像形成済みの用紙Ｐを排出するための排出ローラ８２に至る第２搬送路７１と、定着部１８よりも用紙搬送方向下流側における第２搬送路７１の途中から第１搬送路４３の途中をつなぐように設けられる反転搬送路７６等から構成される。第１搬送路４３には、搬送ローラ４２が複数設けられ、転写ローラ２５の手前には用紙Ｐの搬送タイミングを制御するためのレジストローラ７３が配置される。第２搬送路７１の最後端には、排出された用紙Ｐを受け止めるための排出トレイ８１が設けられる。
【００２６】
転写ローラ２５によりトナー像が転写された用紙Ｐは、定着部１８に搬送され、定着ローラにより加熱および加圧されてトナー像が用紙Ｐの表面に定着され、定着された用紙Ｐは、排出ローラ８２によって排出トレイ８１に排出される。
【００２７】
感光体１１から用紙に転写されずに残ったトナーがクリーニング装置１４によって除去されると共に、除電器１４ａが感光体１１表面に残った電荷を除電する。
【００２８】
図２は、図１に示す第２搬送路７１において、定着部１８よりも用紙搬送方向下流側の排出搬送路と反転搬送路を備える用紙排出ユニットを示す斜視図である。
【００２９】
図２に示すように、用紙搬出ユニット５０では、定着された用紙Ｐが搬送ローラ７４により用紙搬出ユニット５０内に搬送され、図２に示す矢印方向から排出トレイ（不図示）に排出される。また、用紙搬出ユニット５０には、定着部で加熱された用紙Ｐを冷却する一対の冷却部５５、５６が配される。
【００３０】
図３は、図２に示す用紙搬送ユニット５０の左方から見た断面側面図である。用紙搬送ユニット５０は、用紙Ｐを搬送ローラ７４から排出ローラ８２に案内する排出用搬送路５２、反転搬送路７６（図１参照）の一部を形成する両面印刷用搬送路５１、前記２箇所の用紙搬送路を通る用紙Ｐの搬送を補助する可動ガイド５４、及び可動ガイド５４の用紙搬送路上流側で用紙Ｐを冷却する冷却部５５、５６を備える。また、冷却部５５、５６は現像装置や定着部で発生した熱気を装置外部に排出している。尚、用紙搬送方向は、矢印で図示している。
【００３１】
可動ガイド５４は、図３に示す矢印Ｒで揺動自在に軸止され、ばね（不図示）により、常時排出用搬送路５２を通る用紙Ｐの搬送を補助するように、図３に示す下方に保持される。両面印刷用搬送路５１に向かって用紙Ｐを送り出す時には、可動ガイド５４は、両面印刷用搬送路５１を通る用紙Ｐの搬送を補助するように図３に示す上方に移動して、用紙Ｐの搬送方向を切り替える。
【００３２】
冷却部５５、５６は、可動ガイド５４の用紙搬送方向上流側に配される冷却用搬送路５３の上方と下方に設けられる。冷却部５５は、搬送ガイド板開口５２ａから搬送される用紙Ｐの表面（図２では上面）に向けて冷風を送り、冷却部５６は、搬送ガイド板開口５１ａから搬送される用紙Ｐの裏面（図２では下面）に向けて冷風を送風する。
【００３３】
図４は、定着部から排出ローラ及び反転搬送路に至る用紙搬送路を示す模式図である。この用紙搬送路には、定着部１８から用紙搬送方向下流側に向けて、カール検出部５８、冷却部５５、５６、可動ガイド５４及び排出ローラ８２が配される。
【００３４】
カール検出部５８は、定着部１８を通過して加熱された用紙Ｐのカールの度合いを検出するものであり、定着部１８の用紙搬送方向下流側に設けられていれば、用紙排出ユニット５０内に配設されてもよく、また、用紙排出ユニット５０外の定着部１８の近傍に設けられてもよい。カール検出部５８で検出されたカールの度合いに応じて、冷却部５５、５６がそれぞれ独立に風速等の冷却能力を制御されることにより、用紙Ｐのカールが矯正される。
【００３５】
次に、カール検出部５８と冷却部５５、５６を図５に基づいて詳細に説明する。図５は、カール検出部と冷却部を模式的に示す斜視図である。
【００３６】
冷却部５５、５６には、各冷却ファン５５ａ、５６ａと各ダクト５５ｂ、５６ｂが設けられ、各冷却ファン５５ａ、５６ａから取り込んだ冷風が各ダクト５５ｂ、５６ｂに送られる。各ダクト５５ｂ、５６ｂは、搬送方向と垂直に延びる長手形状を有しており、冷却用搬送路５３に対向する面には、各複数の開口５５ｃ、５６ｃが長手方向に配設される。複数の開口５５ｃから冷却用搬送路５３に向けて冷風が送風されると、用紙Ｐの表面が冷却され、複数の開口５６ｃから冷却用搬送路５３に向けて冷風が送風されると、用紙Ｐの裏面が冷却される。尚、複数の開口５５ｃ、５６ｃは、冷却ファン５５ａ、５６ａから長手方向の位置に応じて開口の面積が異なり、長手方向に均一に冷風を用紙Ｐに送風する。
【００３７】
カール検出部５８は、発光部５８ａと受光部５８ｂとを備える光学式センサであり、搬送される用紙Ｐのカールの度合いを検出するものである。一対の発光部５８ａと受光部５８ｂが搬送路を挟んで対向し、発光部５８ａ１〜５８ａ４と受光部５８ｂ１〜５８ｂ４の各組み合わせが図５に示す上下方向に並んで設けられるために、各発光部５８ａ１〜５８ａ４から図５に示す矢印方向に光が照射されると、各受光部５８ｂ１〜５８ｂ４に各光が入射する。
【００３８】
発光部５８ａ１〜５８ａ４から照射される光が用紙Ｐにより遮られ、対向する各受光部５８ｂ１〜５８ｂ４への入射光が遮断されることにより、用紙Ｐのカールが検出される。そして、入射光が遮断される各受光部５８ｂ１〜５８ｂ４に応じて、カールの高さを示すカール量が検出される。つまり、最下位の受光部５８ｂ１の入射光が遮断される場合に比べると、受光部５８ｂ２、さらに受光部５８ｂ３、受光部５８ｂ４と、より上方の受光部への入射光が遮断されるほど、用紙Ｐのカール量が大きいものとして検出される。いずれの受光部５８ｂ１〜５８ｂ４でも入射光が遮断されない場合には、用紙Ｐはカールしていないことになる。
【００３９】
また、カール検出部５８は、上向きであったり、下向きであったりする用紙Ｐのカール方向を検出することができる。各発光部５８ａ１〜５８ａ４は、用紙Ｐが搬送される期間に、少なくとも３回、時間経過させて発光して、各回における各受光部５８ｂ１〜５８ｂ４への入射光の遮断の有無により、カールの方向を検出する。
【００４０】
図６に基づいて、カール方向の検出を詳しく説明する。図６は、縦方向に受光部５８ｂ１〜５８ｂ４を配置し、横方向には、受光部５８ｂ１〜５８ｂ４が発光部５８ａ１〜５８ａ４の光を３回受光したときの時間経過を用紙Ｐの位置に対して相対的に示す模式図である。時間Ｔ１は、用紙Ｐの搬送方向の先端部分が受光部５８ｂ１〜５８ｂ４を通過した時であり、時間Ｔ２は、用紙Ｐの搬送方向の中間部分が受光部５８ｂ１〜５８ｂ４を通過した時であり、時間Ｔ３は、用紙Ｐの搬送方向の後端部分が受光部５８ｂ１〜５８ｂ４を通過した時であることを示している。尚、用紙Ｐは、カール検出部５８を通過する時には、搬送ガイド板７５上を搬送されるものとする。
【００４１】
図６に示すように、時間Ｔ１、Ｔ３では、受光部５８ｂ３の入射光が用紙Ｐにより遮断され、時間Ｔ２でいずれの受光部５８ｂ１〜５８ｂ４の入射光が遮断されない。この場合には、用紙Ｐが下向きにカールしているものと判定される。また、入射光が遮断された受光部５８ｂ３の高さが用紙Ｐのカール量と判定される。つまり、少なくとも時間Ｔ１、Ｔ３においていずれかの受光部５８ｂ１〜５８ｂ４の入射光が用紙Ｐにより遮断され、時間Ｔ２でいずれの受光部５８ｂ１〜５８ｂ４の入射光が遮断されない場合には、用紙Ｐが下向きにカールしているものと判定される。また、最も高い位置で入射光が遮断された受光部５８ｂ１〜５８ｂ４から用紙Ｐのカール量が判定される。
【００４２】
一方、時間Ｔ２で入射光が遮断される受光部５８ｂ１〜５８ｂ４が、時間Ｔ１、Ｔ３で遮断されるものより高い位置にあると、用紙Ｐが上向きにカールしているものと判定され、最も高い位置で入射光が遮断された受光部５８ｂ１〜５８ｂ４から用紙Ｐのカール量が判定される。
【００４３】
図７、図８に基づいて、用紙のカールの検出とその検出結果に応じた冷却部の制御について説明する。図７は画像形成装置の機能を示すブロック図であり、図８はカールの検出結果に応じた冷却部の制御の流れを示すフローチャートである。
【００４４】
図７に示すように、画像形成装置１の動作を統括制御する制御手段６０を有する。制御手段６０の出力側には、原稿画像を読み取って対応する画像データを取り込む機能を果たす画像読取部６１、画像読取部６１からの画像データを入力した後、記憶手段に記憶し、フィルタ処理、階調調整、変倍処理等の画像処理を行う画像処理部６２、画像処理部６２で処理された画像データに基づいて感光体１１ａ〜１１ｄ上にトナー像を形成する画像形成部６３、トナー像が転写された用紙Ｐを定着する定着部１８、定着後の用紙Ｐを冷却する冷却ファン５５ａ、５６ａ及び冷却ファン５５ａ、５６ａを駆動する駆動モータ５５ｄ、５６ｄを備える。制御手段６０の入力側には、定着部１８から搬送される用紙Ｐのカール方向とカール量を検出するカール検出部５８を備える。
【００４５】
ここで、カール検出部５８の発光部５８ａ１〜５８ａ４から受光部５８ｂ１〜５８ｂ４への光が照射されている状態をＯＦＦとし、その光が用紙Ｐにより遮断された状態をＯＮとすると、カール方向は表１に示すように、カール量は表２に示すモードで分類される。
【表１】
【表２】
【００４６】
冷却ファン５５ａ、５６ａは、受光部５８ｂ１〜５８ｂ４の表１、表２に示すモードに応じて、表３、表４に示す駆動モータ５５ｄ、５６ｄの回転が制御されて、冷却能力が設定される。表３は下向きカールのモードを示し、表４は上向きカールのモードを示す。用紙Ｐが下向きにカールするのは、用紙Ｐの表面に付着したトナーが定着等の熱により収縮することによるので、用紙Ｐの裏面を冷却すると、カールが矯正される。図３に示すモードＡ〜Ｃのようにカール量が大きい場合には、用紙Ｐの表面と裏面をともに冷却し、表面より裏面の冷却能力を高くすると、迅速にカールを矯正することができる。用紙Ｐが上向きにカールするのは、両面印刷により用紙Ｐの両面にトナーが付着し、表面より裏面に付着したトナーが多い場合であり、この場合には用紙Ｐの表面を冷却すると、カールが矯正される。図４に示すモードＡ〜Ｃのようにカール量が大きい場合には、用紙Ｐの表面と裏面をともに冷却し、裏面より表面の冷却能力を高くすると、迅速にカールを矯正することができる。
【表３】
【表４】
【００４７】
制御手段６０はＣＰＵ（中央演算回路）、記憶手段、演算ユニット、入出力インターフェイスなどから構成されるコンピューターシステムであり、各機能の動作制御は予め記憶手段に記憶させてあるプログラムを実行させることによりなされる。
【００４８】
図１、図４及び図７を参照しながら、図８のステップに従い、制御手段６０による用紙のカールの検出結果に応じた冷却部の制御について説明する。
【００４９】
ユーザにより画像形成開始の操作が行われると、画像読取部６１からの画像データに基づいて、画像形成部６３が感光体１１ａ〜１１ｄ上にトナー像を形成して、中間転写ベルト１７を介して、このトナー像を用紙Ｐに転写する（ステップＳ１）。転写された用紙Ｐは、定着部１８に搬送され、定着ローラにより加熱および加圧される（ステップＳ２）。
【００５０】
定着された用紙Ｐが用紙排出ユニット５０に搬送されると、カール検出部５８では、各受光部５８ｂ１〜５８ｂ４が、所定時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３毎に用紙Ｐの搬送方向の位置に応じて、遮断される入射光の有無を検出して、その検出結果から、記憶手段に設けられたカール方向を示す表１とカール量を示す表２に基づいてモードＡ〜Ｅを設定する（ステップＳ３）。
【００５１】
設定したモードＡ〜Ｅに応じて、記憶手段に設けられた駆動モータ５５ｄ、５６ｄの回転数を示す表３、表４に基づいて冷却ファン５５ａ、５６ａの冷却能力を設定する。ここでは、用紙Ｐの表面が印刷され、用紙Ｐが上向きにカールすることになり、主に冷却ファン５６ａの冷却能力が高くされる（ステップＳ４）。
【００５２】
ステップＳ５では、両面印刷の指示が入力されているか否かを判定して、両面印刷でないのなら、用紙Ｐは排出ローラ８２によって排出トレイ８１に排出される（ステップＳ６）。両面印刷の指示が入力され裏面印刷があるのなら、可動ガイド５４を作動させ、用紙Ｐが両面印刷用搬送路５１に向かって送り出され、反転搬送路７６を通過してレジストローラ７３に搬送される。次にステップＳ１に戻り、用紙裏面における画像形成まで待機する。
【００５３】
ステップＳ１、Ｓ２は、用紙表面における画像形成と同様に、用紙裏面において、画像読取部６１からの画像データに基づいて、画像形成部６３が感光体１１ａ〜１１ｄ上にトナー像を形成して、中間転写ベルト１７を介して、このトナー像を用紙Ｐの裏面に転写する。転写された用紙Ｐは、定着部１８に搬送され、定着ローラにより加熱および加圧される。
【００５４】
定着された用紙Ｐが用紙排出ユニット５０に搬送されると、カール検出部５８では、各受光部５８ｂ１〜５８ｂ４が、所定時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３毎に用紙Ｐの搬送方向の位置に応じて、遮断される入射光の有無を検出して、その検出結果から、カール方向を示す表１とカール量を示す表２に基づいてモードＡ〜Ｅを設定する（ステップＳ３）。ここでは、用紙Ｐの用紙裏面に付着したトナーとともに、先に印刷した用紙表面のトナーも定着の熱等により収縮しているために、用紙の表面と裏面の各トナー付着量の違いにより、上向きまたは下向きにカールすることになる。
【００５５】
設定したモードＡ〜Ｅに応じて、駆動モータ５５ｄ、５６ｄの回転数を示す表３、表４に基づいて冷却ファン５５ａ、５６ａの冷却能力を設定して、用紙Ｐを冷却する（ステップＳ４）。
【００５６】
ステップＳ５では、両面印刷の指示が入力されているか否かを判定して、両面印刷で用紙裏面の印刷が完了したので、用紙Ｐは排出ローラ８２によって排出トレイ８１に排出して（ステップＳ６）、ステップを終了する。
【００５７】
上記実施形態によれば、画像形成装置１は、搬送された用紙Ｐ上に画像を形成する画像形成部６３と、用紙Ｐ上に形成された画像を加熱定着する定着部１８と、定着部１８により加熱定着された用紙Ｐの表面を冷却する冷却部５５とその裏面を冷却する冷却部５６とを有し、さらに画像が定着された用紙Ｐのカール状態を検出するカール検出部５８を有し、このカール検出部５８で検出された用紙Ｐのカール方向とカール量に関するカール情報に基づいて、各冷却部５５、５６の冷却能力を制御する制御手段６０を有する。
【００５８】
この構成によれば、カール検出部５８により、下向きのカールが検出されると、冷却部５５より冷却部５６の冷却能力が強くされ、上向きのカールが検出されると、冷却部５６より冷却部５５の冷却能力が強くされ、また、カール検出部５８により検出されるカール量に応じて、各冷却部５５、５６の冷却能力が制御されることによって、定着等の熱による用紙Ｐのカールを矯正することができる。
【００５９】
また、この構成によれば、装置内を放熱するファンや、定着等により加熱された用紙を冷却する冷却部５５、５６をカールの矯正にも使用することによって、構造の複雑化や装置の大型化を抑制することができる。
【００６０】
また、上記実施形態によれば、定着部１８で画像が定着された用紙Ｐを表裏反転して搬送する両面印刷用搬送路５１を有し、冷却部５５、５６は、反転されて定着された用紙Ｐの表裏をそれぞれ冷却することによって、表面の定着を完了した用紙Ｐが冷却部５５、５６により冷却されるとともに、裏面の定着を完了した用紙Ｐが冷却部５５、５６により冷却されるので、片面印刷の用紙のカールを矯正とともに、両面印刷の用紙のカールを矯正することができる。
【００６１】
また、上記実施形態によれば、カール検出部５８は、一対の発光部５８ａと受光部５８ｂを用紙搬送方向と垂直に複数個上下方向に配列した光学式センサを備えることによって、用紙Ｐのカールに関する情報を簡単に検出することができるとともに、装置が大型化するおそれがない。
【００６２】
尚、上記実施形態では、カール検出部５８がカール方向とカール量を検出する構成を示したが、本発明はこれに限らず、用紙Ｐの片面印刷においては、カール検出部５８がカール量のみ検出するようにしてもよい。この場合も上記同様、カールを矯正することができ、特にカール方向の検出、制御が省かれるために、迅速にカールを矯正することができる。
【００６３】
また、上記実施形態では、冷却部５５、５６は、両面印刷において、表面を印刷した用紙Ｐを冷却して、反転させて裏面に印刷した用紙Ｐを冷却する構成を示したが、本発明はこれに限らず、用紙Ｐの表面のカール量が表３、表４に示すモードＤ等のように小さい時には、冷却部５５、５６による冷却を行わずに、裏面に印刷した用紙Ｐのカール検出結果に基づいて、冷却部５５、５６の冷却能力を制御するようにしてもよい。この場合も上記同様の効果を奏する。
【００６４】
また、上記実施形態では、発光部５８ａと受光部５８ｂを有する光学式センサにより、カールに関する情報を検出する構成を示したが、本発明はこれに限らず、カール検出部５８は、画像形成時の用紙Ｐへの印字割合を算出して、その印字割合から用紙Ｐのトナー付着量を換算して、トナー付着量に基づいてカール量を予測するようにしてもよい。
【００６５】
また、一般の事務用に使用する普通紙とは特性の異なる特殊用紙、例えばコート紙、薄紙、厚紙などにおいては、カールの冷却による補正の特性が異なることが予測される。各特殊紙においてカールと冷却による補正の特性を実験確認して、検出される乃至は予測されるカール方向及びカール量に対する冷却部５５、５６の冷却能力の制御値を各特殊紙について画像形成装置１の制御部の記憶手段に登録しておいてもよい。特殊用紙に印刷したい場合に、使用者はその特殊用紙を画像形成装置１の給紙部４６の手差しトレイ５１にセットして、パソコンから出力する際に用紙の種類を指定すれば、記憶手段に登録された特性に合わせた冷却制御がなされる。また、画像形成装置１に設けられた操作部から、給紙部４６の各給紙手段に収納する用紙の種類を指定して制御部の記憶手段に記憶させておいてもよい。この場合は、使用者がパソコンから印刷する際にパソコンの画面上で各給紙手段の用紙の種類を確認して給紙手段を選択すれば、給紙手段に登録された用紙の種類に応じた冷却制御がなされる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置及びこれを用いた画像形成装置に利用することができ、特に熱により画像が定着された用紙のカールを矯正する画像形成装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】は、本発明の実施形態である画像形成装置の全体構成を示す概略側面図である。
【図２】は、本発明の実施形態である画像形成装置の用紙排出ユニットの斜視図である。
【図３】は、本発明の実施形態である画像形成装置の用紙排出ユニットの断面側面図である。
【図４】は、本発明の実施形態である画像形成装置の用紙搬送路の模式図である。
【図５】は、本発明の実施形態である画像形成装置のカール検出部と冷却部を模式的に示す斜視図である。
【図６】は、本発明の実施形態である画像形成装置のカール検出を示す模式図である。
【図７】は、本発明の実施形態である画像形成装置の機能を示すブロック図である。
【図８】は、本発明の実施形態である画像形成装置のカールの検出と冷却部の制御の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６８】
１ 画像形成装置
１８ 定着部
４１ 用紙搬送部
４３ 第１搬送路
４６ 給紙部
４７ 給紙カセット
５０ 用紙排出ユニット
５１ 両面印刷用搬送路
５２ 排出用搬送路
５３ 冷却用搬送路
５４ 可動ガイド
５５、５６ 冷却部
５５ａ、５６ａ 冷却ファン
５５ｂ、５６ｂ ダクト
５５ｃ、５６ｃ 開口
５５ｄ、５５ｄ 駆動モータ
５８ カール検出部
５８ａ１〜５８ａ４ 発光部
５８ｂ１〜５８ｂ４ 受光部
６０ 制御手段
７１ 第２搬送路
７４ 搬送ローラ
７６ 反転搬送路
８１ 排出トレイ
８２ 排出ローラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関し、特に熱により画像が定着された用紙のカールを矯正する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真法による画像形成装置においては、感光体を一様に帯電し、所定の画像情報に基づく光照射により画像を露光して静電潜像が形成される。次いで、現像剤が感光体表面に供給され、感光体表面上に静電潜像からトナー像が形成される。このトナー像が中間転写ベルトにブラック、イエロー、シアン及びマゼンタの各色に対応し１次転写されて、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。中間転写ベルトに転写されたトナー像が２次転写ローラを用いて所定の用紙に転写される。トナー像が転写された用紙は、熱ローラと加圧ローラとの定着ローラを備えた定着部に搬送され、定着ローラの間を通されることにより、熱、圧力によってトナー像が用紙表面に定着される。このようにしてトナー像が形成された用紙は、定着ローラから、画像形成装置外に排出されるか、或いは画像形成装置内に再循環されて反対側の面に画像形成されて定着が行われてから、画像形成装置外に排出される。
【０００３】
ところで、上記のような画像形成装置において、画像形成のために使用される用紙は、画像形成装置内で種々のローラ等により搬送され、また定着部で加熱されるため、装置内でカールしてしまうことがある。カールしている用紙は、装置外に排出したときに不揃いとなってストック性が不安定であり、また、再度の画像形成に用いた場合には、ジャムや転写不良などの原因となってしまう。
【０００４】
このために、特許文献１では、定着ローラから搬送された用紙のカール量を検出し、そのカール量に応じてデカールを行う方法が提案されている。具体的には、複数個の発光部と受光部の組み合わせを上下に並べたカール量検出手段によって、用紙のカール量を検出し、所定以上のカール量を検出した時に、一方のローラを加熱した一対のローラに用紙を通し、搬送されてくる用紙に対してローラとの当接と離間のデカール動作を行い、用紙を部分的に加熱することにより、カールを矯正させている。
【０００５】
しかしながら、転写定着された用紙のカールは一定ではなく、例えば用紙の種類、厚み、定着条件などによって様々異なり、上向きであったり、下向きであったりする。特に、用紙の両面にフルカラーの定着画像を形成した場合には、用紙へのトナー付着量がモノクロに比べて大幅に増加することになり、トナー付着量が多いほどカール量が大きくなり、また、用紙の表面と裏面へのトナー付着量に応じて、カールの方向が大きく変化することになる。上記の特許文献１で提案されている方法は、カールの向きまでは考慮されておらず、一定のカール量が検出された場合、一律的にカールの矯正を行っている。従って、一方向（例えば上向き）のカールの場合には、有効にカールの矯正が行われるとしても、他方向（例えば下向き）のカールの場合には、カールの矯正が行われず、むしろカールを助長させてしまうという問題がある。また、定着部と用紙排出部との間に一対のローラを配設して、デカール動作のための駆動源と作動機構を設けることになり、装置が大型化し複雑になるという問題がある。
【特許文献１】特開平９−６０７３号公報（段落［００２５］―［００２８］、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、構造の複雑化や装置の大型化を伴うことがなく、用紙のカールを検出してカールを矯正する画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は、搬送された用紙上に画像を形成する画像形成部と、用紙上に形成された画像を加熱定着する定着部と、前記定着部により加熱定着された用紙を冷却する冷却部とを有する画像形成装置において、画像が定着された用紙のカール状態を検出するカール検出部を有し、前記カール検出部で検出された用紙のカールに関するカール情報に基づいて、前記冷却部の冷却能力を制御する制御手段を有することを特徴としている。
【０００８】
この構成によれば、カール検出部で検出された用紙のカールに関するカール情報に基づいて、加熱定着された用紙が冷却部により冷却される。
【０００９】
また、本発明は、上記の構成の画像形成装置において、前記冷却部は用紙の表裏をそれぞれ冷却する冷却ファンを有し、前記制御手段は前記冷却ファンの冷却能力をそれぞれ制御することを特徴としている。この構成によれば、カール検出部で検出された用紙のカールに関するカール情報に基づいて、表面を冷却する冷却ファンと裏面を冷却する冷却ファンがそれぞれ別に制御されて、用紙の表面と裏面がそれぞれ冷却される。
【００１０】
また、本発明は、上記の構成の画像形成装置において、前記カール検出部が用紙のカール方向とカール量を検出して、前記制御手段は、前記カール検出部の検出結果に応じて、前記冷却部における用紙の表裏の冷却能力を制御することを特徴としている。この構成によれば、カール検出部により、上向きのカールが検出されると、用紙の表面冷却用の冷却部より裏面冷却用の冷却部の冷却能力が強くされ、下向きのカールが検出されると、裏面冷却用の冷却部より表面冷却用の冷却部の冷却能力が強くされ、また、カール検出部により検出されるカール量に応じて、各冷却部の冷却能力が制御され、用紙の表面と裏面が冷却される。
【００１１】
また、本発明は、上記の構成の画像形成装置において、前記定着部で画像が定着された用紙を表裏反転して搬送する搬送部を有し、前記冷却部は、前記カール検出部の検出結果に応じて、反転されて定着された用紙の表裏をそれぞれ冷却することを特徴としている。この構成によれば、表面の定着を完了した用紙が冷却部により冷却されるとともに、裏面の定着を完了した用紙が冷却部により冷却される。
【００１２】
また、本発明は、上記の構成の画像形成装置において、前記カール検出部は、光学式センサを備えることを特徴としている。この構成によれば、光学式センサからの情報により用紙のカールが検出される。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、カール検出部で検出された用紙のカールに関するカール情報に基づいて、加熱定着された用紙を冷却する冷却部により、用紙が冷却されるので、定着等の熱による用紙のカールを矯正することができるとともに、装置内を放熱するファンや、定着等により加熱された用紙を冷却する冷却部をカールの矯正にも使用することによって、構造の複雑化や装置の大型化を抑制することができる。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明によれば、カール検出部で検出された用紙のカールに関するカール情報に基づいて、用紙の表面を冷却する冷却部と裏面を冷却する冷却部がそれぞれ別に制御されて、用紙の表面と裏面が冷却されるので、的確に用紙のカールを矯正することができる。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明によれば、カール検出部により、上向きのカールが検出されると、用紙の表面冷却用の冷却部より裏面冷却用の冷却部の冷却能力が強くされ、下向きのカールが検出されると、裏面冷却用の冷却部より表面冷却用の冷却部の冷却能力が強くされ、また、カール検出部により検出されるカール量に応じて、各冷却部の冷却能力が制御され、用紙の表面と裏面が冷却されるので、的確に用紙のカールを矯正することができる。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明によれば、表面の定着を完了した用紙が冷却部により冷却されるとともに、裏面の定着を完了した用紙が冷却部により冷却されるので、片面印刷の用紙のカールを矯正とともに、両面印刷の用紙のカールを矯正することができる。
【００１７】
また、請求項５に記載の発明によれば、光学式センサからの情報により用紙のカールが検出されるので、用紙のカールに関する情報を簡単に検出することができるとともに、装置が大型化するおそれがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は、この実施形態に限定されない。本発明の実施形態は発明の最も好ましい形態を示すものであり、また発明の用途やここで示す用語等はこれに限定されるものではない。
【００１９】
図１は、本発明の画像形成装置１の全体構成を示す概略図である。回転自在である感光体１１は、感光層を形成する感光材料としては、アモルファスシリコン感光体や有機感光体（ＯＰＣ感光体）が用いられ、感光体１１の周囲に、現像装置２、露光ユニット１２、帯電器１３及びクリーニング装置１４と除電器１４ａが配置される。現像装置２は現像ローラとトナーの収容室とを有する。露光ユニット１２は、パーソナルコンピュータ等から画像入力部（図示せず）に入力された原稿画像データに基づいて、感光体１１上にレーザビームを照射する。
【００２０】
転写搬送ベルト１７が転写ローラ２５及び従動ローラ２７に張架されており、転写ローラ２５によって転写搬送ベルト１７が接触するように感光体１１に対向して配列されている。
【００２１】
また、転写搬送ベルト１７は、基材である弾性ベルトと、その表面に設けられたフッ素樹脂層と、弾性ベルトを挟んでフッ素樹脂層と反対側に設けられた補強用樹脂層とを有し、この補強用樹脂層により弾性ベルトの伸縮による転写ずれを有効に防止している。また、転写ローラ２５は発泡ＥＰＤＭ等の導電性ゴムから形成されている。
クリーニングブラシ等を使用してもよい。
【００２２】
画像形成開始の操作がされると、感光体１１は図１中時計周りに回転し、帯電器１３が感光体１１表面を一様に帯電させ、次いで露光ユニット１２が画像データに基づき感光体１１表面に光を照射し、感光体１１表面に静電潜像が形成される。次いで現像装置２が有する現像ローラに印加された現像バイアス電圧により、感光体１１表面に形成された静電潜像に各色トナーが付着し、トナー像が形成される。
【００２３】
感光体１１表面に形成されたトナー像は、転写バイアス電位（トナーの帯電極性と逆極性）を印加された転写ローラ２５により、搬送される転写搬送ベルト１７を介して挟持される用紙に転写されて、用紙上にトナー像が形成される。
【００２４】
給紙部４６は、給紙カセット４７、４８、大容量デッキ４９、５０、手差しトレイ５１等から構成される。画像形成装置１の底部には、各々に用紙Ｐが載置される載置板４７ａ、４８ａを有する給紙カセット４７、４８が上下方向に並べて設けられ、その上方には、各々に用紙Ｐが載置される載置板４９ａ、５０ａを有する大容量デッキ４９、５０が左右に並べて設けられる。又、給紙部４６は、載置板４７ａ〜５０ａ上の用紙Ｐを１枚ずつ用紙搬送路に送り出すために給紙カセット４７、４８、大容量カセット４９、５０の右上部にピックアップローラ４７ｂ〜５０ｂを有する。更に、装置右側面には、別途給紙できるように手差しトレイ５１が設けられる。そして、手差しトレイ５１にも用紙Ｐを１枚ずつ用紙搬送路に送り出すためのピックアップローラ５１ｂが設けられる。
【００２５】
用紙搬送部４１は、画像形成装置１内で用紙Ｐを搬送するためのものである。用紙搬送部４１は、給紙部４６から転写ローラ２５に至る第１搬送路４３と、転写ローラ２５から定着部１８を経て画像形成済みの用紙Ｐを排出するための排出ローラ８２に至る第２搬送路７１と、定着部１８よりも用紙搬送方向下流側における第２搬送路７１の途中から第１搬送路４３の途中をつなぐように設けられる反転搬送路７６等から構成される。第１搬送路４３には、搬送ローラ４２が複数設けられ、転写ローラ２５の手前には用紙Ｐの搬送タイミングを制御するためのレジストローラ７３が配置される。第２搬送路７１の最後端には、排出された用紙Ｐを受け止めるための排出トレイ８１が設けられる。
【００２６】
転写ローラ２５によりトナー像が転写された用紙Ｐは、定着部１８に搬送され、定着ローラにより加熱および加圧されてトナー像が用紙Ｐの表面に定着され、定着された用紙Ｐは、排出ローラ８２によって排出トレイ８１に排出される。
【００２７】
感光体１１から用紙に転写されずに残ったトナーがクリーニング装置１４によって除去されると共に、除電器１４ａが感光体１１表面に残った電荷を除電する。
【００２８】
図２は、図１に示す第２搬送路７１において、定着部１８よりも用紙搬送方向下流側の排出搬送路と反転搬送路を備える用紙排出ユニットを示す斜視図である。
【００２９】
図２に示すように、用紙搬出ユニット５０では、定着された用紙Ｐが搬送ローラ７４により用紙搬出ユニット５０内に搬送され、図２に示す矢印方向から排出トレイ（不図示）に排出される。また、用紙搬出ユニット５０には、定着部で加熱された用紙Ｐを冷却する一対の冷却部５５、５６が配される。
【００３０】
図３は、図２に示す用紙搬送ユニット５０の左方から見た断面側面図である。用紙搬送ユニット５０は、用紙Ｐを搬送ローラ７４から排出ローラ８２に案内する排出用搬送路５２、反転搬送路７６（図１参照）の一部を形成する両面印刷用搬送路５１、前記２箇所の用紙搬送路を通る用紙Ｐの搬送を補助する可動ガイド５４、及び可動ガイド５４の用紙搬送路上流側で用紙Ｐを冷却する冷却部５５、５６を備える。また、冷却部５５、５６は現像装置や定着部で発生した熱気を装置外部に排出している。尚、用紙搬送方向は、矢印で図示している。
【００３１】
可動ガイド５４は、図３に示す矢印Ｒで揺動自在に軸止され、ばね（不図示）により、常時排出用搬送路５２を通る用紙Ｐの搬送を補助するように、図３に示す下方に保持される。両面印刷用搬送路５１に向かって用紙Ｐを送り出す時には、可動ガイド５４は、両面印刷用搬送路５１を通る用紙Ｐの搬送を補助するように図３に示す上方に移動して、用紙Ｐの搬送方向を切り替える。
【００３２】
冷却部５５、５６は、可動ガイド５４の用紙搬送方向上流側に配される冷却用搬送路５３の上方と下方に設けられる。冷却部５５は、搬送ガイド板開口５２ａから搬送される用紙Ｐの表面（図２では上面）に向けて冷風を送り、冷却部５６は、搬送ガイド板開口５１ａから搬送される用紙Ｐの裏面（図２では下面）に向けて冷風を送風する。
【００３３】
図４は、定着部から排出ローラ及び反転搬送路に至る用紙搬送路を示す模式図である。この用紙搬送路には、定着部１８から用紙搬送方向下流側に向けて、カール検出部５８、冷却部５５、５６、可動ガイド５４及び排出ローラ８２が配される。
【００３４】
カール検出部５８は、定着部１８を通過して加熱された用紙Ｐのカールの度合いを検出するものであり、定着部１８の用紙搬送方向下流側に設けられていれば、用紙排出ユニット５０内に配設されてもよく、また、用紙排出ユニット５０外の定着部１８の近傍に設けられてもよい。カール検出部５８で検出されたカールの度合いに応じて、冷却部５５、５６がそれぞれ独立に風速等の冷却能力を制御されることにより、用紙Ｐのカールが矯正される。
【００３５】
次に、カール検出部５８と冷却部５５、５６を図５に基づいて詳細に説明する。図５は、カール検出部と冷却部を模式的に示す斜視図である。
【００３６】
冷却部５５、５６には、各冷却ファン５５ａ、５６ａと各ダクト５５ｂ、５６ｂが設けられ、各冷却ファン５５ａ、５６ａから取り込んだ冷風が各ダクト５５ｂ、５６ｂに送られる。各ダクト５５ｂ、５６ｂは、搬送方向と垂直に延びる長手形状を有しており、冷却用搬送路５３に対向する面には、各複数の開口５５ｃ、５６ｃが長手方向に配設される。複数の開口５５ｃから冷却用搬送路５３に向けて冷風が送風されると、用紙Ｐの表面が冷却され、複数の開口５６ｃから冷却用搬送路５３に向けて冷風が送風されると、用紙Ｐの裏面が冷却される。尚、複数の開口５５ｃ、５６ｃは、冷却ファン５５ａ、５６ａから長手方向の位置に応じて開口の面積が異なり、長手方向に均一に冷風を用紙Ｐに送風する。
【００３７】
カール検出部５８は、発光部５８ａと受光部５８ｂとを備える光学式センサであり、搬送される用紙Ｐのカールの度合いを検出するものである。一対の発光部５８ａと受光部５８ｂが搬送路を挟んで対向し、発光部５８ａ１〜５８ａ４と受光部５８ｂ１〜５８ｂ４の各組み合わせが図５に示す上下方向に並んで設けられるために、各発光部５８ａ１〜５８ａ４から図５に示す矢印方向に光が照射されると、各受光部５８ｂ１〜５８ｂ４に各光が入射する。
【００３８】
発光部５８ａ１〜５８ａ４から照射される光が用紙Ｐにより遮られ、対向する各受光部５８ｂ１〜５８ｂ４への入射光が遮断されることにより、用紙Ｐのカールが検出される。そして、入射光が遮断される各受光部５８ｂ１〜５８ｂ４に応じて、カールの高さを示すカール量が検出される。つまり、最下位の受光部５８ｂ１の入射光が遮断される場合に比べると、受光部５８ｂ２、さらに受光部５８ｂ３、受光部５８ｂ４と、より上方の受光部への入射光が遮断されるほど、用紙Ｐのカール量が大きいものとして検出される。いずれの受光部５８ｂ１〜５８ｂ４でも入射光が遮断されない場合には、用紙Ｐはカールしていないことになる。
【００３９】
また、カール検出部５８は、上向きであったり、下向きであったりする用紙Ｐのカール方向を検出することができる。各発光部５８ａ１〜５８ａ４は、用紙Ｐが搬送される期間に、少なくとも３回、時間経過させて発光して、各回における各受光部５８ｂ１〜５８ｂ４への入射光の遮断の有無により、カールの方向を検出する。
【００４０】
図６に基づいて、カール方向の検出を詳しく説明する。図６は、縦方向に受光部５８ｂ１〜５８ｂ４を配置し、横方向には、受光部５８ｂ１〜５８ｂ４が発光部５８ａ１〜５８ａ４の光を３回受光したときの時間経過を用紙Ｐの位置に対して相対的に示す模式図である。時間Ｔ１は、用紙Ｐの搬送方向の先端部分が受光部５８ｂ１〜５８ｂ４を通過した時であり、時間Ｔ２は、用紙Ｐの搬送方向の中間部分が受光部５８ｂ１〜５８ｂ４を通過した時であり、時間Ｔ３は、用紙Ｐの搬送方向の後端部分が受光部５８ｂ１〜５８ｂ４を通過した時であることを示している。尚、用紙Ｐは、カール検出部５８を通過する時には、搬送ガイド板７５上を搬送されるものとする。
【００４１】
図６に示すように、時間Ｔ１、Ｔ３では、受光部５８ｂ３の入射光が用紙Ｐにより遮断され、時間Ｔ２でいずれの受光部５８ｂ１〜５８ｂ４の入射光が遮断されない。この場合には、用紙Ｐが下向きにカールしているものと判定される。また、入射光が遮断された受光部５８ｂ３の高さが用紙Ｐのカール量と判定される。つまり、少なくとも時間Ｔ１、Ｔ３においていずれかの受光部５８ｂ１〜５８ｂ４の入射光が用紙Ｐにより遮断され、時間Ｔ２でいずれの受光部５８ｂ１〜５８ｂ４の入射光が遮断されない場合には、用紙Ｐが下向きにカールしているものと判定される。また、最も高い位置で入射光が遮断された受光部５８ｂ１〜５８ｂ４から用紙Ｐのカール量が判定される。
【００４２】
一方、時間Ｔ２で入射光が遮断される受光部５８ｂ１〜５８ｂ４が、時間Ｔ１、Ｔ３で遮断されるものより高い位置にあると、用紙Ｐが上向きにカールしているものと判定され、最も高い位置で入射光が遮断された受光部５８ｂ１〜５８ｂ４から用紙Ｐのカール量が判定される。
【００４３】
図７、図８に基づいて、用紙のカールの検出とその検出結果に応じた冷却部の制御について説明する。図７は画像形成装置の機能を示すブロック図であり、図８はカールの検出結果に応じた冷却部の制御の流れを示すフローチャートである。
【００４４】
図７に示すように、画像形成装置１の動作を統括制御する制御手段６０を有する。制御手段６０の出力側には、原稿画像を読み取って対応する画像データを取り込む機能を果たす画像読取部６１、画像読取部６１からの画像データを入力した後、記憶手段に記憶し、フィルタ処理、階調調整、変倍処理等の画像処理を行う画像処理部６２、画像処理部６２で処理された画像データに基づいて感光体１１ａ〜１１ｄ上にトナー像を形成する画像形成部６３、トナー像が転写された用紙Ｐを定着する定着部１８、定着後の用紙Ｐを冷却する冷却ファン５５ａ、５６ａ及び冷却ファン５５ａ、５６ａを駆動する駆動モータ５５ｄ、５６ｄを備える。制御手段６０の入力側には、定着部１８から搬送される用紙Ｐのカール方向とカール量を検出するカール検出部５８を備える。
【００４５】
ここで、カール検出部５８の発光部５８ａ１〜５８ａ４から受光部５８ｂ１〜５８ｂ４への光が照射されている状態をＯＦＦとし、その光が用紙Ｐにより遮断された状態をＯＮとすると、カール方向は表１に示すように、カール量は表２に示すモードで分類される。
【表１】
【表２】
【００４６】
冷却ファン５５ａ、５６ａは、受光部５８ｂ１〜５８ｂ４の表１、表２に示すモードに応じて、表３、表４に示す駆動モータ５５ｄ、５６ｄの回転が制御されて、冷却能力が設定される。表３は下向きカールのモードを示し、表４は上向きカールのモードを示す。用紙Ｐが下向きにカールするのは、用紙Ｐの表面に付着したトナーが定着等の熱により収縮することによるので、用紙Ｐの裏面を冷却すると、カールが矯正される。図３に示すモードＡ〜Ｃのようにカール量が大きい場合には、用紙Ｐの表面と裏面をともに冷却し、表面より裏面の冷却能力を高くすると、迅速にカールを矯正することができる。用紙Ｐが上向きにカールするのは、両面印刷により用紙Ｐの両面にトナーが付着し、表面より裏面に付着したトナーが多い場合であり、この場合には用紙Ｐの表面を冷却すると、カールが矯正される。図４に示すモードＡ〜Ｃのようにカール量が大きい場合には、用紙Ｐの表面と裏面をともに冷却し、裏面より表面の冷却能力を高くすると、迅速にカールを矯正することができる。
【表３】
【表４】
【００４７】
制御手段６０はＣＰＵ（中央演算回路）、記憶手段、演算ユニット、入出力インターフェイスなどから構成されるコンピューターシステムであり、各機能の動作制御は予め記憶手段に記憶させてあるプログラムを実行させることによりなされる。
【００４８】
図１、図４及び図７を参照しながら、図８のステップに従い、制御手段６０による用紙のカールの検出結果に応じた冷却部の制御について説明する。
【００４９】
ユーザにより画像形成開始の操作が行われると、画像読取部６１からの画像データに基づいて、画像形成部６３が感光体１１ａ〜１１ｄ上にトナー像を形成して、中間転写ベルト１７を介して、このトナー像を用紙Ｐに転写する（ステップＳ１）。転写された用紙Ｐは、定着部１８に搬送され、定着ローラにより加熱および加圧される（ステップＳ２）。
【００５０】
定着された用紙Ｐが用紙排出ユニット５０に搬送されると、カール検出部５８では、各受光部５８ｂ１〜５８ｂ４が、所定時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３毎に用紙Ｐの搬送方向の位置に応じて、遮断される入射光の有無を検出して、その検出結果から、記憶手段に設けられたカール方向を示す表１とカール量を示す表２に基づいてモードＡ〜Ｅを設定する（ステップＳ３）。
【００５１】
設定したモードＡ〜Ｅに応じて、記憶手段に設けられた駆動モータ５５ｄ、５６ｄの回転数を示す表３、表４に基づいて冷却ファン５５ａ、５６ａの冷却能力を設定する。ここでは、用紙Ｐの表面が印刷され、用紙Ｐが上向きにカールすることになり、主に冷却ファン５６ａの冷却能力が高くされる（ステップＳ４）。
【００５２】
ステップＳ５では、両面印刷の指示が入力されているか否かを判定して、両面印刷でないのなら、用紙Ｐは排出ローラ８２によって排出トレイ８１に排出される（ステップＳ６）。両面印刷の指示が入力され裏面印刷があるのなら、可動ガイド５４を作動させ、用紙Ｐが両面印刷用搬送路５１に向かって送り出され、反転搬送路７６を通過してレジストローラ７３に搬送される。次にステップＳ１に戻り、用紙裏面における画像形成まで待機する。
【００５３】
ステップＳ１、Ｓ２は、用紙表面における画像形成と同様に、用紙裏面において、画像読取部６１からの画像データに基づいて、画像形成部６３が感光体１１ａ〜１１ｄ上にトナー像を形成して、中間転写ベルト１７を介して、このトナー像を用紙Ｐの裏面に転写する。転写された用紙Ｐは、定着部１８に搬送され、定着ローラにより加熱および加圧される。
【００５４】
定着された用紙Ｐが用紙排出ユニット５０に搬送されると、カール検出部５８では、各受光部５８ｂ１〜５８ｂ４が、所定時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３毎に用紙Ｐの搬送方向の位置に応じて、遮断される入射光の有無を検出して、その検出結果から、カール方向を示す表１とカール量を示す表２に基づいてモードＡ〜Ｅを設定する（ステップＳ３）。ここでは、用紙Ｐの用紙裏面に付着したトナーとともに、先に印刷した用紙表面のトナーも定着の熱等により収縮しているために、用紙の表面と裏面の各トナー付着量の違いにより、上向きまたは下向きにカールすることになる。
【００５５】
設定したモードＡ〜Ｅに応じて、駆動モータ５５ｄ、５６ｄの回転数を示す表３、表４に基づいて冷却ファン５５ａ、５６ａの冷却能力を設定して、用紙Ｐを冷却する（ステップＳ４）。
【００５６】
ステップＳ５では、両面印刷の指示が入力されているか否かを判定して、両面印刷で用紙裏面の印刷が完了したので、用紙Ｐは排出ローラ８２によって排出トレイ８１に排出して（ステップＳ６）、ステップを終了する。
【００５７】
上記実施形態によれば、画像形成装置１は、搬送された用紙Ｐ上に画像を形成する画像形成部６３と、用紙Ｐ上に形成された画像を加熱定着する定着部１８と、定着部１８により加熱定着された用紙Ｐの表面を冷却する冷却部５５とその裏面を冷却する冷却部５６とを有し、さらに画像が定着された用紙Ｐのカール状態を検出するカール検出部５８を有し、このカール検出部５８で検出された用紙Ｐのカール方向とカール量に関するカール情報に基づいて、各冷却部５５、５６の冷却能力を制御する制御手段６０を有する。
【００５８】
この構成によれば、カール検出部５８により、下向きのカールが検出されると、冷却部５５より冷却部５６の冷却能力が強くされ、上向きのカールが検出されると、冷却部５６より冷却部５５の冷却能力が強くされ、また、カール検出部５８により検出されるカール量に応じて、各冷却部５５、５６の冷却能力が制御されることによって、定着等の熱による用紙Ｐのカールを矯正することができる。
【００５９】
また、この構成によれば、装置内を放熱するファンや、定着等により加熱された用紙を冷却する冷却部５５、５６をカールの矯正にも使用することによって、構造の複雑化や装置の大型化を抑制することができる。
【００６０】
また、上記実施形態によれば、定着部１８で画像が定着された用紙Ｐを表裏反転して搬送する両面印刷用搬送路５１を有し、冷却部５５、５６は、反転されて定着された用紙Ｐの表裏をそれぞれ冷却することによって、表面の定着を完了した用紙Ｐが冷却部５５、５６により冷却されるとともに、裏面の定着を完了した用紙Ｐが冷却部５５、５６により冷却されるので、片面印刷の用紙のカールを矯正とともに、両面印刷の用紙のカールを矯正することができる。
【００６１】
また、上記実施形態によれば、カール検出部５８は、一対の発光部５８ａと受光部５８ｂを用紙搬送方向と垂直に複数個上下方向に配列した光学式センサを備えることによって、用紙Ｐのカールに関する情報を簡単に検出することができるとともに、装置が大型化するおそれがない。
【００６２】
尚、上記実施形態では、カール検出部５８がカール方向とカール量を検出する構成を示したが、本発明はこれに限らず、用紙Ｐの片面印刷においては、カール検出部５８がカール量のみ検出するようにしてもよい。この場合も上記同様、カールを矯正することができ、特にカール方向の検出、制御が省かれるために、迅速にカールを矯正することができる。
【００６３】
また、上記実施形態では、冷却部５５、５６は、両面印刷において、表面を印刷した用紙Ｐを冷却して、反転させて裏面に印刷した用紙Ｐを冷却する構成を示したが、本発明はこれに限らず、用紙Ｐの表面のカール量が表３、表４に示すモードＤ等のように小さい時には、冷却部５５、５６による冷却を行わずに、裏面に印刷した用紙Ｐのカール検出結果に基づいて、冷却部５５、５６の冷却能力を制御するようにしてもよい。この場合も上記同様の効果を奏する。
【００６４】
また、上記実施形態では、発光部５８ａと受光部５８ｂを有する光学式センサにより、カールに関する情報を検出する構成を示したが、本発明はこれに限らず、カール検出部５８は、画像形成時の用紙Ｐへの印字割合を算出して、その印字割合から用紙Ｐのトナー付着量を換算して、トナー付着量に基づいてカール量を予測するようにしてもよい。
【００６５】
また、一般の事務用に使用する普通紙とは特性の異なる特殊用紙、例えばコート紙、薄紙、厚紙などにおいては、カールの冷却による補正の特性が異なることが予測される。各特殊紙においてカールと冷却による補正の特性を実験確認して、検出される乃至は予測されるカール方向及びカール量に対する冷却部５５、５６の冷却能力の制御値を各特殊紙について画像形成装置１の制御部の記憶手段に登録しておいてもよい。特殊用紙に印刷したい場合に、使用者はその特殊用紙を画像形成装置１の給紙部４６の手差しトレイ５１にセットして、パソコンから出力する際に用紙の種類を指定すれば、記憶手段に登録された特性に合わせた冷却制御がなされる。また、画像形成装置１に設けられた操作部から、給紙部４６の各給紙手段に収納する用紙の種類を指定して制御部の記憶手段に記憶させておいてもよい。この場合は、使用者がパソコンから印刷する際にパソコンの画面上で各給紙手段の用紙の種類を確認して給紙手段を選択すれば、給紙手段に登録された用紙の種類に応じた冷却制御がなされる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置及びこれを用いた画像形成装置に利用することができ、特に熱により画像が定着された用紙のカールを矯正する画像形成装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】は、本発明の実施形態である画像形成装置の全体構成を示す概略側面図である。
【図２】は、本発明の実施形態である画像形成装置の用紙排出ユニットの斜視図である。
【図３】は、本発明の実施形態である画像形成装置の用紙排出ユニットの断面側面図である。
【図４】は、本発明の実施形態である画像形成装置の用紙搬送路の模式図である。
【図５】は、本発明の実施形態である画像形成装置のカール検出部と冷却部を模式的に示す斜視図である。
【図６】は、本発明の実施形態である画像形成装置のカール検出を示す模式図である。
【図７】は、本発明の実施形態である画像形成装置の機能を示すブロック図である。
【図８】は、本発明の実施形態である画像形成装置のカールの検出と冷却部の制御の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６８】
１ 画像形成装置
１８ 定着部
４１ 用紙搬送部
４３ 第１搬送路
４６ 給紙部
４７ 給紙カセット
５０ 用紙排出ユニット
５１ 両面印刷用搬送路
５２ 排出用搬送路
５３ 冷却用搬送路
５４ 可動ガイド
５５、５６ 冷却部
５５ａ、５６ａ 冷却ファン
５５ｂ、５６ｂ ダクト
５５ｃ、５６ｃ 開口
５５ｄ、５５ｄ 駆動モータ
５８ カール検出部
５８ａ１〜５８ａ４ 発光部
５８ｂ１〜５８ｂ４ 受光部
６０ 制御手段
７１ 第２搬送路
７４ 搬送ローラ
７６ 反転搬送路
８１ 排出トレイ
８２ 排出ローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送された用紙上に画像を形成する画像形成部と、用紙上に形成された画像を加熱定着する定着部と、前記定着部により加熱定着された用紙を冷却する冷却部とを有する画像形成装置において、
画像が定着された用紙のカール状態を検出するカール検出部を有し、前記カール検出部で検出された用紙のカールに関するカール情報に基づいて、前記冷却部の冷却能力を制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記冷却部は用紙の表裏をそれぞれ冷却する冷却ファンを有し、前記制御手段は前記冷却ファンの冷却能力をそれぞれ制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記カール検出部が用紙のカール方向とカール量を検出して、前記制御手段は、前記カール検出部の検出結果に応じて、前記冷却部における用紙の表裏の冷却能力を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記定着部で画像が定着された用紙を表裏反転して搬送する搬送部を有し、前記冷却部は、前記カール検出部の検出結果に応じて、反転されて定着された用紙の表裏をそれぞれ冷却することを特徴とする請求項１〜請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記カール検出部は、光学式センサを備えることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１】
搬送された用紙上に画像を形成する画像形成部と、用紙上に形成された画像を加熱定着する定着部と、前記定着部により加熱定着された用紙を冷却する冷却部とを有する画像形成装置において、
画像が定着された用紙のカール状態を検出するカール検出部を有し、前記カール検出部で検出された用紙のカールに関するカール情報に基づいて、前記冷却部の冷却能力を制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記冷却部は用紙の表裏をそれぞれ冷却する冷却ファンを有し、前記制御手段は前記冷却ファンの冷却能力をそれぞれ制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記カール検出部が用紙のカール方向とカール量を検出して、前記制御手段は、前記カール検出部の検出結果に応じて、前記冷却部における用紙の表裏の冷却能力を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記定着部で画像が定着された用紙を表裏反転して搬送する搬送部を有し、前記冷却部は、前記カール検出部の検出結果に応じて、反転されて定着された用紙の表裏をそれぞれ冷却することを特徴とする請求項１〜請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記カール検出部は、光学式センサを備えることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−１２８８３９（Ｐ２００９−１２８８３９Ａ）
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３０６８０３（Ｐ２００７−３０６８０３）
【出願日】平成１９年１１月２８日（２００７．１１．２８）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月２８日（２００７．１１．２８）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
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