JP2010066622A - 画像形成装置および画像形成システム - Google Patents

Abstract

【課題】どのような種類の用紙に対しても確実に転写を可能とする。
【解決手段】径の大きさの異なる転写ロールを複数設け、その複数の転写ロールのうち最大の径の転写ロールの径よりも大きな径の回転体に複数の転写ロールを具備し、転写ニップ部を通過する記録媒体の種類によって、その回転体を回転させることで、複数の転写ロールのうち感光体に対向する位置にあるものが転写を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レーザプリンタやデジタル複写機等、光走査装置を有する画像形成装置に関するものである。

電子写真の転写方式で多種多用の大きさの種類の連続用紙を使用する装置では、信頼性や汎用性の面よりＤＣを印加するコロトロン方式が一般的である。また、画質向上の為に、感光体に用紙裏面から押さえつける構成を付加することは、例えば、特許文献１（特開２００８−０５２０３６号公報）に示すようなフラップを取り付ける等が挙げられる。しかし、これは構成が複雑になり、且つ部品点数が多く、そのためコストが高くなってしまう。そのため、このような点を考慮してもコロトロンだけの方が一般的に用いられる。

また、特許文献２（特開２００６−２３５６４２号公報）および特許文献３（特開２００１−０８０２９６号公報）に示す転写ロールや転写ベルトは、用紙裏面より押し付けることで高画質になりやすいメリットがある。

しかしながら、電子写真方式の高速で連続した用紙を用いた装置では、手間がかかる用紙のかけ替えは、頻繁に行うものの、まとまった量の同一用紙を一定期間である数千〜数万頁印刷するのが常である。このような場合、例えば転写ロールの種類が、１種類しか用意がないと、たとえ転写電流を変化させたとしても、印刷を行う用紙厚さ及び用紙の種類が限定されてしまい装置としての汎用性が乏しくなってしまう。つまり、使用する用紙の種類や厚さに汎用性を持たせる為には、転写ロール種類の異なった装置を複数台用意する必要があり、そのためコストと手間がかかってしまう。

そして、複数の転写ローラを備えたものや、曲率半径の異なるローラをそなえたものには以下の公報が挙げられる。

特許文献４（特開２００３−２５５６６５号公報）には、曲率半径の異なる２つの接触面をもつ転写ローラを備え、その接触面を多色の画像モードと単色の画像モードとで切替える構成が記載されている。

そして、特許文献５（特開２００６−３３７４５４号公報）には、軸方向の幅の長さが異なる３つの転写ローラを備え、通紙する用紙の種類によって、それら３つの転写ローラを使い分ける構成が記載されている。

特開２００８−０５２０３６号公報 特開２００６−２３５６４２号公報 特開２００１−０８０２９６号公報 特開２００３−２５５６６５号公報 特開２００６−３３７４５４号公報

しかしながら、特許文献１〜３は、連量の異なる用紙種類や用紙材質の異なる用紙や用紙幅違いの用紙を同一の装置で転写させ、１台の装置で高画質化を実現した上で用紙の使用する種類を増やすことができず、汎用性が低くなってしまう。

一方、特許文献４には、用紙の種類については考慮されていない。そのため、用紙の抵抗の違いによる影響が抑えられない。また、トナーの種類によって、径を変える制御は、複雑になる。

また、特許文献５は、３つの転写ローラ径が同じ大きさであるため、転写ローラの取り付けられている回転体の中心から各転写ローラの中心までの距離が同じになり、大きくバネ圧を変えることができず、用紙の坪量が変わると必ずしも転写効率が向上するとは限らない。

そこで、本発明の目的は、どのような種類の用紙に対しても確実に転写を可能とする画像形成装置および画像形成システムを提供することにある。

上記課題を解決するため本発明は、像担持体と、前記像担持体上に一様に形成された潜像をトナーで現像することにより前記像担持体表面にトナー像を形成する現像装置と、前記像担持体と対向する転写ロールと備え、前記像担持体と前記転写ロールとによって転写ニップ部が形成され、前記転写ニップ部で前記転写ロールからバイアスを印加することで記録媒体へトナー像を転写する画像形成装置において、径の大きさの異なる前記転写ロールを複数設け、複数の前記転写ロールのうち最大の径の転写ロールの径よりも大きな径の回転体に前記複数の転写ロールを具備し、前記転写ニップ部を通過する記録媒体の種類によって、前記回転体を回転させることで、複数の前記転写ロールのうち前記像担持体と対向する位置にあるものが転写を行うことを特徴としている。

更に、請求項２記載の発明は、各前記転写ロールと前記回転体の回転の中心にはシャフトがあり、前記回転体シャフトには各前記転写ロールのシャフトと接続する弾性部材が設けられていることを特徴としている。

更に、請求項３記載の発明は、前記回転体シャフトを固定するシャフト固定部を設け、前記シャフト固定部は、前記回転体シャフトを固定する溝部と、前記複数の転写ロールの本数に対応した溝部を備えたことを特徴としている。

更に、請求項４記載の発明は、４本のアームを備え、前記４本のアームは前記回転体シャフトを軸として固定し、前記記録紙を前記像担持体に押し付ける押し付け部を設けたことを特徴としている。

更に、請求項５記載の発明は、前記回転体に取手部を設けたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

更に、請求項６記載の発明は、前記画像形成装置を２台設け、前記各画像形成装置はコントローラを設けており、前記２台の前記コントローラは、情報を通信するケーブルで接続されており、前記第１の画像形成装置で印刷を行う記録媒体が選択されたとき、前記第１のコントローラは前記第２の画像形成装置の前記第２のコントローラに情報を送信すると同時に、前記第１の画像形成装置内に備えられた前記回転体を回転させ、また、前記第２の画像形成装置のコントローラは前記情報を受信し、前記第２の画像形成装置内に備えられた前記回転体を回転させることを特徴としている。

本発明の画像形成装置および画像形成システムによれば、どのような種類の用紙に対しても確実に転写を行うことが可能となる。

複数の転写ロールを配置した回転体を設けることが、最良の形態となる。以下、本発明の実施例を説明する。なお、以下に説明する実施例は、一例であり、本願の請求項の範囲は、これに限定されないものとする。

先ず、図６について説明する。本発明は、画像形成装置である第１プリンタ１０１と第２プリンタ１０２で構成される。さらに、第１プリンタ１０１は、第１プリンタエンジン１０３と、第１プリンタコントローラ１０４によって構成し、第２プリンタ１０２は、第２プリンタエンジン１０５と、第２プリンタコントローラ１０６によって構成される。また、第１プリンタエンジン１０３を第１プリンタコントローラ１０４によって制御し、第２プリンタエンジン１０５を第２プリンタコントローラ１０６によって制御している。また、図６では記載していないが、第１プリンタ１０１と第２プリンタ１０２の間には、第１プリンタ１０１で印刷した用紙を反転し、第２プリンタ１０２へ送る装置がある。印刷データの受け渡しについて説明すると、第１プリンタコントローラ１０４と第２プリンタコントローラ１０６間の印刷データのやり取りは、ケーブル１０７を介して行う。なお、第１プリンタ１０１と第２プリンタ１０２との構成は同じである。

次に、本発明の転写ロールについて説明する。図１に、本実施例のプリンタ内に設けられた転写装置の構成断面図を示す。１は像担持体である感光体であり、感光体１上に図示しない現像機によって現像されたトナー２が用紙３に転写され、詳細については後ほど説明するが、複数本あるうちの１本の転写ロールによって用紙の裏から押し当てられ用紙３上にトナー２が転写される。用紙３は、ここでは、連続紙である。４は用紙３を感光体１に押し付けられトナー２の転写の補助の役割をする部材であり、ここでは４をリトラクタと呼ぶ。

図１には、転写ロールが３本配置されている場合を示している。１本目の転写ロール５はシャフト９を中心に回転し、２本目の転写ロール６は、シャフト１０を中心に回転し、３本目の転写ロール７は、シャフト１１を中心に回転し、回転体８に取り付けられている。また、回転体８は、回転体シャフト１２を中心に回転する。なお、３つの転写ロールの用紙幅方向の長さは同じである。この理由としては、多種多様の用紙の抵抗の違いによりロールを変更する点を考慮したためである。

回転体８は、転写ロールを入れ替える際には、回転体シャフト１２が感光体１と離れる。
同時に、回転体シャフト１２に取り付けられているリトラクタ４と回転体に取り付いている転写ロール５、転写ロール６または転写ロール７が感光体１より離れ、連続した用紙３が感光体１とリトラクタ４間に用紙３を挟み込むことにより、再度、回転体シャフト１２が元の位置に戻ることで、用紙３をセットすることができる。

この回転体８の回転により、転写ロールが入れかわるが、回転体８に挟み込まれた転写ロールについていうと、転写ロール５はバネ１４により、転写ロール６はバネ１５により、そして転写ロール７はバネ１６によってシャフト１２に向かって中心部に引っ張られることにより、回転体８の回転時に、図１に示すリトラクタ４の用紙を押さえつける側となる接触部１８ではなく、その非接触部１９に転写ロール５，６，７が接触することはない。なお、取手１３は、回転体８を手動で回転させるものである。

３本の転写ロールの固定される位置について、図２を用いて説明する。先ず、回転体シャフト１２は前述したように軸であり、回転体８の回転の中心である。図２に示すラッチ１７は、回転体８の側面に設けられており、回転体シャフト１２を軸に両側から回転体８を挟みこむように両側からラッチ１７の凹部分ア、イ、ウにより、各転写ロールのシャフト９、１０，１１の位置を固定させる。例えば、転写ロール５のシャフト９は、ラッチ１７の凹部分アにより固定され、回転体シャフト１２の中心から、ＡＡの距離になる。同様に転写ロール６は、ラッチ１７のイにより固定され、回転体シャフト１２の中心からＢＢの距離になり、転写ロール７は、ラッチ１７のウにより固定され、回転体シャフト１２の中心からＣＣの距離になる。なお、図２でいえば、このラッチ１７の形状に上に凹状となっているが、下に凹状になっていても構わず、本実施例の形状に限定されない。

次に、図３を用いて、リトラクタ４の形状を説明する。リトラクタ４は、回転体シャフト１２に図３でいえば手前側のアーム２０，２１の２本、奥側のアーム２２、２３の２本、合計４本のアームで構成されている。なお、アーム２０，２１，２２および２３は、回転体シャフト１２に固定されている。また、各アームとアームの間は空洞となっている。そして、回転体８は、図３でいえば回転体シャフト１２の手前側と奥側の両端面端部に設置する。このとき、回転体８の回転の中心が回転体シャフト１２と一致するようにする。なお、転写ロール５，６および７の入れかえ時、回転体８はリトラクタ４には接触しない。４本のアームの先には、用紙の裏側に接触する接触部１８と用紙に接触しない非接触部１９が図の手前から奥まで伸びている。

次に、本発明の特徴となる径の異なる複数の転写ロールを回転体８での配置関係について図１を用いて説明する。例として、ロール径の異なる３本の転写ロールを用いた場合について述べる。なお、ここでは３本として説明するが、この数値に限定しない。

ロール径の大きさが異なる３本の転写ロール５，６，７は、回転体８に９０°毎に配置されている。転写ロール５、６，７のロール径の大きさは、転写ロール５がａ、転写ロール６がｂ、転写ロール７がｃとすると３つのロール径の大きさの関係は、ａ＜ｂ＜ｃとなっている。

ここで、３本の転写ロールを具備する回転体８の径の大きさは、最大径の転写ロール７より大きな径ｄである。回転体８は、図１に示す点線部を含めると回転体シャフト１２を軸として２枚の円形状である。転写ロール５，６，７は、回転体８に両側から挟みこまれている。最も小さい径の転写ロール５の両側に伸びたシャフト９と回転体シャフト１２の距離ＡＡは、回転体８の径ｄと同じ値であり、転写ロール６の両側に伸びたシャフト１０と回転体８のシャフト９の距離ＢＢは、ＡＡよりも短くなる。また、最大径の転写ロール７の両側に伸びたシャフト１１と回転体シャフト１２の距離ＣＣは、ＢＢよりも短くなる。

次に、３つの転写ロールの変更について説明する。先ず、どのようにして自動で回転体８を回転させるか、説明する。

回転体８を回転させ、３つの転写ロールを入れ替えるときは、以下のようになる。最初に第１プリンタ１０１で印刷する場合についてだが、先ず、印刷する用紙３の種類を選択する。すると、プリンタ内に備えられた第１プリンタコントローラ１０３は、選択された用紙３の種類に応じて使用する転写ロールを３つのうちどれか選択し、回転体８を回転させる。それと、同時に第１プリンタコントローラは第２プリンタ１０２の第２プリンタコントローラ１０６にケーブル１０７を介して、印刷する用紙３の情報を送信する。一方、第２プリンタコントローラ１０６は、ケーブルを介して印刷する用紙３の情報を受け取り、２台目で使用する転写ロールを選択する。その後に、第２プリンタコントローラ１０６は、回転体８を回転させる。なお、第１プリンタ１０１から第２プリンタ１０２に用紙３を送るときは、一般的に知られている方法で自動的に行うものとする。また、両方のプリンタで共通することだが、使用する転写ローラが選択され、回転体８が回転すると、リトラクタ４の接触部１８も稼動し、こうして、リトラクタ４の間にある転写点に３本の転写ロールのうちどれか１本が配置される。その後、印刷が開始される。

なお、回転体シャフト１２を中心に手動で回転させる構成にしても構わない。その場合、回転体８は、取手１３を使用して回転体シャフト１２を中心に回転させ、用紙３を架け替えるときに入れ替える。

この手動で回転させる場合には、次のことが挙げられる。例えば、大型かつ高速で連続して、同一の帳票を印刷するデータセンタ等の場合、用紙の種類は、幅広く用いられるが、実際はある程度決まっていることが多く、そのため同一のフォーマットで１日に印刷する量も多い。そのため、予め用紙種類による転写ロール切り替え一覧表により用紙架け替えのタイミングで、用紙かけ替え部材の空け閉めと同時に数本の転写ロールを有する回転体を回転させ転写ロールを入れ替える装置は、１台で使える用紙の汎用性を増大させることができる。

次に、どのようにして３本の転写ロールを使いわけるかを説明する。

先ず、最も径の小さい転写ロール５は、４５ｋｇ〜７０ｋｇの薄め用紙の転写用に用いる。この場合、用紙負荷を最も下げる為に、シャフト９をラッチ１７の穴アによって固定させ、回転部材８の中心方向からのバネ１４により一定圧力で引っ張られ、感光体１の接触圧力を弱める働きを持つ。

また、転写ロール６は、７０〜１３５ｋｇ用紙の転写用に用いる。この場合、シャフト１０をラッチ１７の穴イによって固定されるが、転写ロール５に用いたバネと同じものを用いても、バネの伸び量が小さい為、感光体の接触圧力を転写ロール５よりも強めることができる。

また、最も径の大きい転写ロール７は、１３５ｋｇ用紙以上の厚紙の転写用に用いるものであり、シャフト１１をラッチ１７の穴ウによって固定する。このとき、バネ圧は、転写ロール６よりも弱くなり、感光体１への接触圧力を大きくすることができる。

ここで、図４を用いて、ロールを変更することによる効果を、転写性の点で説明する。

図４には、同一のトナーを用い、同一の用紙を用いて、５，６，７の転写ロールを用いた場合の転写ロールに印加する電流値と転写効率の関係を示す。

例えば、３本の転写ロールにウレタンにＰＦＡコートしたものを用いた場合について説明する。最小径の転写ロール５は、図４に示すように、最も少ない転写電流の小さい値にピークがあるものの、ピ−クの範囲も狭いことがわかる。

逆に最大転写ロール７を用いた場合、転写電流は大きな値が必要となるが、転写効率が良い範囲が広がっている。

ここで、５５ｋｇ用紙のような比較的厚さの薄いものは、電荷量も１３５ｋｇ用紙のような厚紙に比べ少ないため、少ない量の電荷で転写でき、したがって飛散り等の不具合も生じにくい。つまり、径の小さい転写ロール５で転写することが可能である。なお、この場合には、転写ニップ幅も小さくてすむ。

逆に、１３５ｋｇ用紙のように厚目の紙を転写させようとする場合には、径の大きい転写ロールが必要となってくる。これについて図５を用いて説明する。図５は転写ロール５の転写ロール電流と転写効率とを示したものである。なお、転写効率の数値の大きさの関係としては、Ｄ＞ＤＤ＞ＤＤＤとなっている。もし、厚目の用紙に転写ロール５で転写を行おうとすると、用紙に与えられる電荷量が足りなくなり、したがってトナーに完全に電荷が行渡らなくなる。これは、図５をみると、５５ｋｇ用紙の転写効率Ｄに対し、７０ｋｇ用紙が転写効率ＤＤ、１３５ｋｇ用紙が転写効率ＤＤＤのように低下してくることがわかる。そこで、このような場合、転写ロール５に代えて径の大きい転写ロール７を用いる。このことで、５５ｋｇ用紙に比べ、用紙抵抗が高い１３５ｋｇ用紙は、転写ロール５よりも電荷を多くかけることが可能な転写ロール７によって、転写を行うことが可能となる。このことで、転写効率も向上する。

また、転写ロール５より転写ロール７の方が、表面積が大きいことによって、より多くの電圧を印加しても、用紙に単位時間で単位面積に与える電荷量は、同程度に抑えることもできる。さらに、バネ圧を十分にとり、ニップ幅を確保することができることで、用紙の蛇行等の補整をしやすくなると共に、トナー１つ１つに与える電荷量を増やすことができ、十分な転写効率も確保できる。

なお、ここでは転写ロール５を例にとったが、転写ロール６についても同様である。

そして、転写電流は、本実施例では３本とも０．４〜０．９μＡ程度をかけているものとする。これは、あくまで一例であり、転写電流は、適宜設定するものとする。また、転写ロールにかける電圧は、外部帯電でも内部帯電でも構わないものとする。

なお、本発明の径の大きさが違う転写ロールの構成は、連続紙のみに限らず、カット紙にも適用することも可能である。

以上から、どのような種類の用紙に対しても確実に転写を行うことが可能となる。

本発明の画像形成装置の転写部の構成断面図である。 ラッチの断面図である。 リトラクタの斜視図である。 転写ロールの電流値と転写効率の関係を示した図である。 本発明の最も径が小さい転写ロールの電流値と転写効率の関係を示した図である。 本発明の２台のプリンタの構成図である。

符号の説明

１…感光体、２…トナー、３…連続用紙、４…リトラクタ、５，６，７…転写ロール、８…回転体、９，１０および１１…転写ロールのシャフト、１２…回転体シャフト、１３…取手、１４，１５および１６…バネ、１７…ラッチ、１８…接触部、１９…非接触部、２０，２１，２２および２３…アーム、１０１…第１プリンタ、１０２…第２プリンタ、１０３…第１プリンタエンジン、１０４…第１プリンタコントローラ、１０５…第２プリンタエンジン、１０６…第２プリンタコントローラ、１０７…ケーブル。

Claims (6)

1. 像担持体と、前記像担持体上に一様に形成された潜像をトナーで現像することにより前記像担持体表面にトナー像を形成する現像装置と、前記像担持体と対向する転写ロールと備え、前記像担持体と前記転写ロールとによって転写ニップ部が形成され、前記転写ニップ部で前記転写ロールからバイアスを印加することで記録媒体へトナー像を転写する画像形成装置において、
   径の大きさの異なる前記転写ロールを複数設け、複数の前記転写ロールのうち最大の径の転写ロールの径よりも大きな径の回転体に前記複数の転写ロールを具備し、前記転写ニップ部を通過する記録媒体の種類によって、前記回転体を回転させることで、複数の前記転写ロールのうち前記像担持体と対向する位置にあるものが転写を行うことを特徴する画像形成装置。
2. 各前記転写ロールと前記回転体の回転の中心には回転体シャフトがあり、前記回転体シャフトには各前記転写ロールのシャフトと接続する弾性部材が設けられていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記回転体シャフトを固定するシャフト固定部を設け、前記シャフト固定部は、前記回転体シャフトを固定する溝部と、前記複数の転写ロールの本数に対応した溝部を備えたことを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. ４本のアームを備え、前記４本のアームは前記回転体シャフトを軸として固定し、前記記録紙を前記像担持体に押し付ける押し付け部を設けたことを特徴とする請求項２または３記載の画像形成装置。
5. 前記回転体に取手部を設けたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
6. 前記画像形成装置を２台設け、前記各画像形成装置はコントローラを設けており、前記２台の前記コントローラは、情報を通信するケーブルで接続されており、前記第１の画像形成装置で印刷を行う記録媒体が選択されたとき、前記第１のコントローラは前記第２の画像形成装置の前記第２のコントローラに情報を送信すると同時に、前記第１の画像形成装置内に備えられた前記回転体を回転させ、また、前記第２の画像形成装置のコントローラは前記情報を受信し、前記第２の画像形成装置内に備えられた前記回転体を回転させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像形成システム。

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