JP2008216738A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着手段へ転写後の用紙を安定して搬送できる制御手段を有する画像形成装置を提供すること。
【解決手段】像担持体上のトナー像を用紙に転写する転写手段と、転写されたトナー像を用紙に定着する定着手段と、前記転写手段と前記定着手段との間で、前記転写手段の転写部と前記定着手段の定着部とを結ぶ面より下方に設けられたベルト状の搬送手段とを有する画像形成装置において、前記用紙のサイズが、前記転写手段と前記定着手段との距離よりも短く、前記搬送手段の搬送寄与部の長さより長い場合は、前記定着手段における用紙搬送速度より前記転写手段における用紙搬送速度の方を速くするよう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。
【選択図】図３

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真方式の画像形成装置に関し、特にトナー像が転写された用紙を定着手段へ搬送する搬送手段の搬送効果を向上させるよう制御する制御手段を有する画像形成装置に関する。

像担持体上のトナー像を用紙に転写する転写手段と、当該トナー像を用紙に定着する定着手段との間にベルト状の用紙搬送手段（以下、単にベルトユニットともいう。）を有する画像形成装置においては、葉書のような極小サイズの用紙（以下、極小紙ともいう。）を搬送する場合、定着下ガイド板と転写後ガイドとの間で、用紙が搬送寄与部である通紙面（搬送ベルト面）から離れる方向にカール（ブリッジ）した状態（図２参照）が生じる場合がある。

すなわち、用紙の先端は定着手段の入口の定着下ガイド板に達っするが定着部に挟持されないうちに、用紙の後端が転写部を離れた状態になる。

この状態では吸引力が弱いため用紙が通紙面に接触しないので吸引箱の吸引効果が得られず、停止する不具合が発生する。特に、定着性を確保するため定着時の用紙搬送速度を遅くしなければならない極小紙の厚紙搬送の場合この現象が顕著となる。

図２は、極小紙が、搬送ベルト上で搬送不能となった状態を示す図である。

図３は、搬送ベルト上での搬送不能を回避する従来技術の例を示す図である。

上記不具合を回避するための公知の技術として、図３（ａ）に示すように、転写手段の転写部と定着手段の定着部のそれぞれのニップ部Ｎ１、Ｎ２とを結ぶ面より下方に設けられたベルトユニットに、当該ベルトユニットの通紙面ｆより上方に突出する駆動ローラと同軸に回動する補助ローラ機構を設け、極小サイズの用紙のプリントの場合のみソレノイドを作動させて補助ローラ機構の補助ベルトを上昇（実線）させることでカールした用紙の先端部を接触させ、定着手段（以下、定着装置という。）への安定した用紙搬送を確保する方法がある（例えば、特許文献１参照）。また、図３（ｂ）の点線で示すように、極小サイズの用紙のプリントの場合のみローラ軸Ａを支点として不図示機構で昇降（回動）させ、搬送ベルト（吸引箱）を用紙に近接させることにより吸引力を強めて定着手段への安定した用紙搬送を確保する方法もある。
特開２００３−３２７３４２号公報

しかしながら、上記の補助ローラ機構やベルトユニットを回動させる機構を設けることは、搬送手段近傍に必要スペースの確保や、コストアップを伴う。

本発明は、付加機構のスペースの確保やコストアップを伴わず、定着手段へ転写後の用紙を安定して搬送できる制御手段を有する画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的は下記の構成によって達成される。
像担持体上のトナー像を用紙に転写する転写手段と、転写されたトナー像を用紙に定着する定着手段と、前記転写手段と前記定着手段との間で、前記転写手段の転写部と前記定着手段の定着部とを結ぶ面より下方に設けられたベルト状の搬送手段とを有する画像形成装置において、前記用紙のサイズが、前記転写手段と前記定着手段との距離よりも短く、前記搬送手段の搬送寄与部の長さより長い場合は、前記定着手段における用紙搬送速度より前記転写手段における用紙搬送速度の方を速くするよう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。

付加機構を必要とせず、コストアップを伴うことなく、極小紙を安定した搬送状態で定着装置へ送ることができる。

はじめに、本発明に係わる画像形成装置について図１を基に説明する。

本発明の実施の形態における説明では、本明細書に用いる用語により技術範囲が限定されることはない。

図１は画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。

図１において、１０は像担持体である感光体、１１は帯電手段であるスコロトロン帯電器、１２はデジタル式の露光書込み手段である書込装置、１３は現像手段である現像器、１４は感光体１０の表面を清掃するためのクリーニング装置、１５は感光体１０のクリーニング用のブレード、１６は現像スリーブ、２０は中間転写体である中間転写ベルトを示す。

画像形成手段１は感光体１０、スコロトロン帯電器１１、現像器１３、およびクリーニング装置１４等からなっており、各色毎の画像形成手段１の機械的な構成は同じであるので、図ではＹ（イエロー）系列のみの構成について参照符号を付けており、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）およびＫ（黒）の構成要素については参照符号を省略した。

各色毎の画像形成手段１の配置は中間転写ベルト２０の走行方向に対して、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順になっている。転写時には、１次転写ローラ２５が中間転写ベルト２０を感光体１０に圧着させる。なお、圧着領域では感光体１０は中間転写ベルト２０の走行方向と同方向、かつ、同線速度で回転する。

中間転写ベルト２０は駆動ローラ２１、アースローラ２２、テンションローラ２３、除電ローラ２７、従動ローラ２４に張架され、これらのローラと中間転写ベルト２０、１次転写ローラ２５、クリーニング装置２８等で中間転写ユニット２を構成する。なお、前記アースローラ（バックアップローラ）２２は、アルミ地肌のままの導電性アルミローラで、接地されている。

感光体１０は、例えばアルミ材によって形成される円筒状の金属基体の外周に導電層、ａ−Ｓｉ層あるいは有機感光体（ＯＰＣ）等の感光層を形成したものであり、導電層を接地した状態で図の矢印で示す反時計方向に回転する。

読み取り装置８０からの画像データに対応する電気信号は、画像形成レーザで光信号に変換され、書込装置１２によって感光体１０上に投光される。

現像器１３は、感光体１０の周面に対し所定の間隔を保ち、感光体１０の回転方向と逆方向に回転する円筒状の非磁性ステンレスあるいはアルミ材で形成された現像スリーブ１６を有している。

中間転写ベルト２０の走行は不図示の駆動モータによる駆動ローラ２１の回転によって行われる。当該中間転写ベルト２０の材質は、体積抵抗率１０⁶〜１０¹²Ω・ｃｍの無端ベルトであり、例えば変性ポリイミド、熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエンジニアリングプラスチックに導電材料を分散した、厚さ０．０４〜０．１０ｍｍの半導電性フィルム基体の外側に、好ましくはトナーフィルミング防止層として厚さ５〜５０μｍのフッ素コーティングを行った、２層構成のシームレスベルトである。ベルトの基体としては、この他に、シリコンゴム或いはウレタンゴム等に導電材料を分散した厚さ０．５〜２．０ｍｍの半導電性ゴムベルトを使用することもできる。

１次転写ローラ２５は、トナーと逆極性の直流電圧が印加され、不図示の圧着および圧着解除機構によってベルト内側から中間転写ベルト２０を感光体１０に押し当て、アースローラ２２とで形成されたニップ部Ｓで、中間転写ベルト２０上に形成されたトナー像を用紙Ｐに再転写（２次転写）する。

２６は、転写手段としての電極ローラである２次転写ローラで、不図示の圧着および圧着解除機構によって用紙Ｐを介してアースローラ２２を押圧し、中間転写ベルト２０上のトナー像を用紙Ｐに転写する機能を有する。なお、２次転写ローラ２６は、表面がコート層で覆われた導電性のソリッドゴムからなり、転写時にはトナーと逆極性バイアス電圧（本実施の形態では正極性）が印加されいる（または、アースローラ２２にトナーと同極性の電圧印加し、転写ローラ２６をアースしてもよい。）。

除電ローラ２７には、トナーと同極性または逆極性の直流電圧を重畳した交流電圧が印加され、トナー像を用紙Ｐに転写後、中間転写ベルト２０に残留するトナーの電荷を弱めている。

３は、トナー像が転写された用紙Ｐを定着手段へ搬送する搬送手段（搬送部）であるベルトユニットである。なお、ベルトユニット３の詳細については後述する。

４は定着手段である定着装置で、加熱ローラ４１と圧着ローラ４２を有している。

前記加熱ローラ４１は薄手のアルミから形成された円筒状のもので、内側から所定の温度まで加熱するハロゲンヒータ４７等を有し、その温度は、前記加熱ローラ４１に設置された不図示の接触温度センサにより検出され、制御される。

７０は紙送り出しローラ、７１はタイミングローラ、７２は紙カセット、７３は搬送ローラである。８１は排紙ローラで、定着された用紙を排紙皿８２へ排出する。

制御部Ｂ１は、画像形成プロセス制御、定着温度制御、用紙搬送速度制御、トナー濃度制御等を行う。

次に、図１に基づいて画像形成プロセスを説明する。

画像記録のスタートと同時に不図示の感光体駆動モータの始動により色信号Ｙの感光体１０は矢印で示す反時計方向に回転され、同時にスコロトロン帯電器１１の帯電作用により感光体１０に電位の付与が開始される。

感光体１０は電位を付与されたあと、書込装置１２によってＹの画像データに対応する画像の書込みが開始され、感光体１０の表面に原稿画像のＹの画像に対応する静電潜像が形成される。

前記静電潜像はＹの現像器１３により非接触の状態で反転現像され、感光体１０の回転に応じＹのトナー像が感光体１０上に形成される。

当該感光体１０上に形成されたＹのトナー像は、Ｙの１次転写ローラ２５の作用により、中間転写ベルト２０上に一次転写される。

その後、前記感光体１０はクリーニングのブレード１５によって残留トナーが清掃され、次の画像形成サイクルにはいる（以下、Ｍ、Ｃ、Ｋのクリーニングプロセスにても同様故、説明を省略する）。

次いで、書込装置１２によってＭ（マゼンタ）の色信号すなわちＭの画像データに対応する画像書き込みが行われ、感光体１０の表面に原稿画像のＭの画像に対応する静電潜像が形成される。当該静電潜像は、Ｍの現像器１３により感光体１０上にＭのトナー像となり、Ｍの１次転写ローラ２５において、中間転写ベルト２０上の前記Ｙのトナー像と同期が取られ、前記Ｙのトナー像の上に重ね合わされる。

同様のプロセスにより、Ｙ、Ｍの重ね合わせトナー像と同期が取られ、Ｃ（シアン）のトナー像が、Ｃの１次転写ローラ２５において、前記のＹ、Ｍの重ね合わせトナー像上へ重ね合わされる。次に、すでに形成されているＹ、Ｍ、Ｃの重ね合わせトナー像と同期が取られ、Ｋのトナー像が、Ｋの１次転写ローラ２５において、前記のＹ、Ｍ、Ｃの重ね合わせトナー像上へ重ね合わされ、Ｙ、Ｍ、ＣおよびＫの重ね合わせトナー像が形成される。

重ね合わせトナー像が担持されている中間転写ベルト２０は矢印のように時計方向に送られ、用紙Ｐが紙カセット７２より、紙送り出しローラ７０によって送り出され、搬送ローラ７３を経て、タイミングローラ７１へ搬送され一時停止し、その後前記タイミングローラ７１の駆動によって、中間転写ベルト２０上の重ね合わせトナー像と同期がとられて、トナーと逆極性の直流電圧が印加されている２次転写ローラ２６（中間転写ベルト２０に圧着状態にある）の転写部のニップ部Ｓに給送され、中間転写ベルト２０上の重ね合わせトナー像が一括して転写材Ｐに２次転写される。

その後、中間転写ベルト２０は走行し、除電ローラ２７によって残留トナーの電荷が弱められ、クリーニング装置２８でベルト上の残留トナーがクリーニング装置２８のブレード２９によって清掃され、次の画像形成サイクルに入る。

掻き落とされたトナーは、クリーニング装置２８内に溜められ、不図示の搬送スクリューの回転によって軸方向（図において紙表面から紙裏面方向）に搬送し、不図示の廃棄管を介して貯留箱に溜められる。

前記重ね合わせトナー像が２次転写ローラ２６で転写された用紙Ｐは、ベルトユニット３で搬送され、定着装置４へと送られ、加熱ローラ４１と加圧ローラ４２とのニップ部Ｔで挟持、加圧され定着される。トナー像が定着された用紙Ｐは、排紙ローラ８１によって排紙皿８２へ搬送される。

以下、本発明について説明する。

図４は、図１のベルトユニットを拡大した図である。

図４（ａ）は側面から視た断面図で、図４（ｂ）は図４（ａ）の矢印Ｙ方向から視た平面図である。

図４において、ベルトユニット３は、複数の貫通孔ｔをもつ搬送ベルト３０と、当該搬送ベルト３０を張架する駆動ローラ３１、従動ローラ３２と、前記搬送ベルト３０の内側にベルト裏面に当接する吸引箱３３等で構成されている。当該吸引箱３３の上面に多数の吸引孔ｎがあり、前記搬送ベルトは吸引孔ｎ上を摺動する。駆動ローラ３１は不図示のカップリングを介して駆動源から動力を得て回転する。また、吸引箱３３の側面には吸引ダクト３４に連通する排気口３５が設けられ、当該吸引ダクト３４を介して不図示の吸引ファンによって用紙Ｐを通紙面ｆに引き寄せ搬送する。

前述したが、極小紙の厚紙が上方にカール（ブリッジ）して搬送される場合、定着下ガイド板と転写後ガイドとの間で、用紙が通紙面（搬送ベルト面）から離れる方向にカールした状態（図２参照）が生じ、搬送不能となることがある。

本発明によると、極小紙を搬送する場合でも用紙の搬送速度を制御することによって安定した用紙搬送ができる。

上記安定した用紙搬送を行うために、転写部のニップ部Ｓと定着部のニップ部Ｔとの距離Ｌｎ＞用紙Ｐのサイズ＞搬送ベルトの用紙搬送寄与部の長さＬｂの場合、定着部のニップ部Ｔの用紙搬送速度Ｖｆ＜ニップ部Ｓの用紙搬送速度Ｖｔなる条件で搬送速度を制御する。

すなわち、ニップ部Ｔの速度は定着性を確保するため低く設定するが、転写部のニップ部Ｓより上流側の用紙搬送速度をより速い所定の速度に設定する。これによって、ニップ部Ｓでの用紙排出速度が高くなり、用紙後端の落下地点がニップ部Ｓから遠退き、用紙の後端部が転写後ガイド板３６に残るのを防止できる。

次に、上記用紙排出速度に関して、転写部から定着部へ搬送される用紙の位置、搬送速度を、本発明の場合と従来技術の場合との比較を図５に示す。

図５は、極小紙の、転写部、搬送部、定着部における位置、搬送速度を示す図である。

図５（ａ）は、本発明に係わる用紙の位置、搬送速度を示すものである。

図５（ｂ）は、従来技術（改良前）の用紙の位置、搬送速度を示すものである。

図５（ａ）において、例えば、転写処理までは所定の速度２Ｖで搬送されれば、用紙後端は転写部のニップ部Ｓから初速２Ｖで排紙され、転写後ガイド板３６を飛び越えて搬送ベルト３０上に落下し、そのまま搬送され、用紙先端が定着のニップ部Ｔに挟持され速度Ｖで定着される。なお、速度２Ｖは、後続の用紙が先行の用紙との間に所定の長さが保てる範囲の速度に設定する。

一方、図５（ｂ）では、転写処置から定着処理まで一定の速度Ｖで搬送され、用紙後端は転写部のニップ部Ｓから低速の初速Ｖで排紙されるので、転写後ガイド板３６上に落下し、用紙先端部は定着ローラに到達せず、定着部入口辺で停止し、搬送不良となる場合がある。

なお、ニップ部Ｓおよびニップ部Ｔでの用紙搬送速度の切り替えは、極小紙（厚紙）が装填されている紙カセット７２を使用する際、当該紙カセット７２に不図示の紙サイズセンサからの信号が制御部Ｂ１に伝達され、定着装置４および中間転写ベルト２０の駆動部が制御される。

本実施の形態では、転写手段に２次転写ローラ２６を適用しているが、ワイヤー電極（図４（ａ）参照）を使用してもよい。

画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。 極小紙が、搬送ベルト上で搬送不能となった状態を示す図である。 搬送ベルト上での搬送不能を回避する従来技術の例を示す図である。 図１のベルトユニットを拡大した図である。 極小紙の、転写部、搬送部、定着部における位置、搬送速度を示す図である。

符号の説明

１ 画像形成手段
２ 中間転写ユニット
２６ 二次転写ローラ
３ ベルトユニット
３０ 搬送ベルト
３１ 駆動ローラ
３２ 従動ローラ
３３ 吸引箱
３６ 転写後ガイド板
４ 定着装置
４１ 加熱ローラ
４２ 圧着ローラ

Claims (4)

1. 像担持体上のトナー像を用紙に転写する転写手段と、転写されたトナー像を用紙に定着する定着手段と、前記転写手段と前記定着手段との間で、前記転写手段の転写部と前記定着手段の定着部とを結ぶ面より下方に設けられたベルト状の搬送手段とを有する画像形成装置において、前記用紙のサイズが、前記転写手段と前記定着手段との距離よりも短く、前記搬送手段の搬送寄与部の長さより長い場合は、前記定着手段における用紙搬送速度より前記転写手段における用紙搬送速度の方を速くするよう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。
2. 前記用紙のサイズにより前記用紙搬送速度を切り替え可能ならしめる制御手段を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記転写手段は電極ローラであることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記転写手段はワイヤー電極であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。

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