JP2010189195A

JP2010189195A - 用紙搬送装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2010189195A
Application number: JP2010129486A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Maki; 恒雄牧
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2010-06-05
Filing date: 2010-06-05
Publication date: 2010-09-02

Abstract

【課題】用紙が搬送ベルトから剥離するときの剥離放電によって積載保持部で既に積載された用紙との静電吸着が生じる。
【解決手段】用紙を搬送する搬送ベルト２１と、搬送ベルト２１を帯電させる帯電ローラ２６と、帯電ローラ２６による搬送ベルト２１の帯電領域を制御する主制御部７３とを備え、用紙１２の先端部に相当するベルト帯電範囲は通常の帯電ピッチで印加を行って帯電させ、未帯電領域を帯電するタイミングでは、高周波の印加を行って除電し、用紙１２の後端側に相当するベルト表面に対しては、再び通常の帯電ピッチで印加を行って帯電させる。
【選択図】図１２

Description

本発明は用紙搬送装置及び画像形成装置に関し、特に搬送ベルトを用いて用紙を搬送する用紙搬送装置及び画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像記録装置（或いは画像形成装置ともいう。）として、例えばインクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置は、インク記録ヘッドから用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、現像剤などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙などとも称される。）にインクを吐出して記録を行うものであり、高精細な画像を高速で記録することができ、ランニングコストが安く、騒音が少なく、しかも、多色のインクを使用してカラー画像を記録するのが容易であるなどの利点を有している。

インクジェットヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどをインクを吐出するためのエネルギー発生手段として備えたものが知られている。

ところで、インクジェット記録方式ではインクを用紙にインクを付着させるために、画像を形成すると、用紙はインクに含まれる水分によって伸びる現象がある。この現象をコックリングと呼んでいる。このコックリングによって用紙は波打ち、ヘッドのノズルと用紙表面の位置が場所場所で変化する。このコックリングの程度が悪くなると、最悪の場合、用紙がヘッドのノズル面と接触して、ヘッドのノズル面を汚したり、用紙自身も汚れてしまって画像品質が低下し、加えてコックリングの影響でインク滴の着弾位置がずれてしまうこともある。

そのため、インクジェット記録装置では用紙のコックリングを吸収する凹みを設けたプラテン上で印字が行われ、用紙の押えとして周上に突起を有する拍車を設けているが、この拍車による画像のひっかき傷が生じることも問題となっている。

また、従来のインクジェット記録装置では用紙の送りをローラによって行っており、印字領域を挟んで２組のローラ（一方は前述のよう拍車とコロの組み合わせ）が配置されている。しかし、この構成では用紙の送り精度を保証できるのは用紙がこの２組のローラに噛んでいる状態でのみである。

ところが、近年は、画像印字領域の増大が望まれているため、印字領域を確保するために本来であれば用紙の送り精度を保証できない状態、つまり２組あるローラの内、一方のローラ対にしか用紙が噛んでいない状態で印字を行うようにしたインクジェット記録装置も存在する。しかしながら、片方のローラ対にしか用紙が噛んでいない状態では、用紙の浮きが発生した場合は、対処できなかったり、用紙搬送力が確保できないために送りの精度を保証できないので、画像品質も低下するという問題が生じる。

インクジェット記録装置において、高画質化を追求すると、インク液滴の用紙への着弾位置精度が求められ、用紙の平面度を向上させる必要があるが、前述したように、普通紙に印字した場合には、インクに含まれる水分によって、紙の繊維が膨潤し波状に変形してしまい、ドットの着弾位置にずれが生じてしまうことになる。これまでのところ、紙にインクが付着してから３秒程度以上かかってこの紙の変形が大きく発生することが判明している。

そこで、特許文献１や特許文献２に記載されているように、用紙の平面性を維持するために、無端状の帯電ベルトを備え、帯電ベルト表面を帯電して用紙を静電吸着させ、この状態で帯電ベルトを周回させることで用紙を搬送することにより、用紙の帯電ベルトからの浮き上がりを防止して、高い平面性を維持できるようにしたインクジェット記録装置が提案されている。

ここで、特許文献１には帯電ベルトの表面に電圧印加手段を接触させ、帯電ベルト表面に交番する電荷パターンを、例えば、帯状に形成する用紙搬送装置や画像記録装置が開示されている。また、特許文献２には帯電ベルトに常に安定した電位を得るために、除電ブラシで帯電ベルト上の電位を除電するようにした印刷装置が開示されている。

特許第２８９７９６０号公報特開平７−５３０８１号公報

ところで、インクジェット記録装置などの画像形成装置においては、普通紙だけでなくＯＨＰシートなども使用されるので、搬送しなければならない用紙の材質は１種類に限られない。

ところが、搬送ベルト（従来の帯電ベルトと同じ）に用紙を静電的に吸着して搬送する場合、搬送する用紙の表面抵抗によって搬送ベルト上の電荷の影響で誘電分極する率（速度）が変化するために、静電的な吸着力が変化することになる。

そのため、従来の用紙搬送装置や画像形成装置では、使用される用紙の種類が異なると、所要の静電的な吸着力が得られず、安定して搬送を行うことができなくなり、搬送性安定性が低下したり、画像品質が低下するという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、用紙の搬送性、積載性の向上を図ることを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る用紙搬送装置は、
無端状の搬送ベルト表面を帯電させて用紙を搬送する用紙搬送装置において、
用紙の先端部と後端部の領域に相当する搬送ベルトの領域にのみ帯電を行い、その間は未帯電領域とする帯電領域制御を行う手段を備えている
構成とした。

ここで、帯電後の電荷を除去する手段を備え、前記手段により前記帯電領域制御を行う構成とできる。

また、前記帯電は交番する帯状の電圧パターンに帯電され、前記帯電領域制御は前記帯状の電圧パターンの帯電ピッチを変更する制御である構成とできる。

この場合、前記未帯電領域では前記電圧パターンの帯電ピッチを２ｍｍ以下とする構成とできる。

また、前記帯電領域制御を前記用紙の種類に応じて変更する構成とできる。

この場合、表面抵抗が１Ｅ＋１２Ω／□を越える用紙を搬送するときに前記帯電領域制御を行う構成とできる。

また、前記用紙の先端部は先端から５０ｍｍ以下の領域である構成とできる。

また、前記用紙の後端部は後端から１００ｍｍ以下の領域である構成とできる。

本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る用紙搬送装置を備えているものである。

ここで、前記用紙を搬送ベルトに給送する前に前記搬送ベルトを帯電させる構成とできる。

また、前記用紙に画像を形成中は前記搬送ベルトに対する帯電を停止し、前記用紙を所望量搬送するとき前記搬送ベルトに対する帯電を行う構成とできる。

本発明に係る用紙搬送装置によれば、用紙の先端部と後端部の領域に相当する搬送ベルトの領域にのみ帯電を行い、その間は未帯電領域とする帯電領域制御を行う手段を備えている構成としたので、用紙の搬送性、積載性を向上することができる。

本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る用紙搬送装置を備えているので、用紙の搬送安定性が向上して画像品質が向上する。

本発明の第１実施形態に係る用紙搬送装置を含む画像形成装置の模式的構成図である。同画像形成装置の要部平面説明図である。同画像形成装置の要部正面説明図である。同画像形成装置の搬送ベルトの構成を示す模式図である。同画像形成装置の制御部の概要を示すブロック図である。同画像形成装置による帯電電圧パターンの説明図である。同画像形成装置における用紙の静電搬送の説明に供する説明図である。同制御部による帯電電圧パターンの帯電幅制御の説明に供するフロー図である。同制御部による改行中の帯電制御の説明に供する説明図である。同制御部による改行中の帯電制御の他の例の説明に供する説明図である。本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。同画像形成装置における高抵抗搬送物を搬送するときの帯電制御の説明に供する説明図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。本発明に係る用紙搬送装置を備えた本発明に係る画像形成装置の第１実施形態について図１ないし図３を参照して説明する。なお、図１は同装置の全体構成を説明する構成図、図２は同装置の要部平面説明図、図３は同装置の要部正面図である。

この画像形成装置であるインクジェット記録装置は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド１と図示しないステーとでキャリッジ３を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ４（図２）によってタイミングベルトを介して図２で矢示方向に移動走査される。

このキャリッジ３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する４個のインクジェットヘッドからなる記録ヘッド４を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。

記録ヘッド４を構成するインクジェットヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどをインクを吐出するためのエネルギー発生手段として備えたものなどを使用できる。

また、キャリッジ３には、記録ヘッド４に各色のインクを供給するための各色のサブタンク５を交換可能に搭載している。このサブタンク５にはインク供給チューブ６を介して図示しないメインタンク（インクカートリッジ）からインクが補充供給される。

一方、給紙トレイなどの用紙積載部１１に積載した用紙１２を給紙するための給紙部として、用紙積載部１１から用紙１２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）１３及び給紙コロ１３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド１４を備え、この分離パッド１４は給紙コロ１３側に付勢されている。

そして、この給紙部から給紙された用紙１２を記録ヘッド４の下方側で搬送するための搬送部として、用紙１２を静電吸着して搬送するための搬送ベルト２１と、給紙部からガイド２２を介して送られる用紙１２を搬送ベルト２１との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ２３と、略鉛直上方に送られる用紙１２を略９０°方向転換させて搬送ベルト２１上に倣わせるための上記搬送ガイド２２と、押さえ部材２４で搬送ベルト２１側に付勢された先端加圧コロ２５とを備えている。また、搬送ベルト２１表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ２６を備えている。

ここで、搬送ベルト２１は、無端又は繋ぎ合わされた（これらを「無端状」という。）ベルトであり、搬送ローラ２７とテンションを与えたテンションローラ２８との間に掛け渡されて、搬送ローラ２７を副走査モータ３１（図２）で回転駆動することによって矢示Ａ方向（ベルト搬送方向）に周回するように構成している。

この搬送ベルト２１は、図４に示すように、抵抗制御を行っていない純粋な厚さ４０μｍ程度の樹脂材、例えばＥＴＦＥピュア材で形成した用紙吸着面を形成する表層２１ａと、この表層２１ａと同材質でカーボンによる抵抗制御を行った裏層（中抵抗層、アース層）２１ｂとを有している。

搬送ベルト２１の絶縁層（表層）２１ａの厚みが誘電率に影響し、厚みが厚くなると誘電率が下がり帯電した際にベルトに載る電荷の量が減る。実験によれば、この表層２１ａの厚みは６０μｍ以下とすることで所望の静電吸着力が得られたが、製造上ばらつく膜厚の範囲を考慮し、また、実機にてベルトに発生する傷によってもこの層厚みが０とならない範囲で、極力薄くすることで静電吸着力をより向上させることができる。

また、搬送ベルト２１の裏層（中抵抗層、アース層）２１ｂの厚みは直接静電的な作用には影響しないが、ベルトの総厚みが厚くなると、剛性が増しベルトを実機上で張ったときにベルトの平面度を確保することが困難になり、一方所要の強度を確保する上ではあまり薄くできない。実験によると、裏層２１ｂの厚みとしては４０〜２００μｍ程度が好ましい。

このように二層構成として搬送ベルト２１の全面裏側に抵抗制御をした層２１ｂを設けることで、予め絶縁層である表層２１ａに電荷を形成した後、ベルトに吸着させる用紙が接触すると電荷を更に供給し、用紙と搬送ベルト２１との間の静電的な吸着力を増加させることができる。仮に、絶縁層単層の場合、その吸着力は二層の場合に比べて半減し、また、単層の場合には用紙がベルトに接触し始める位置がベルト内側に配置されるアースローラに対向する位置でなければならないが、二層にすることにより、このような制約がなくなる。

この場合、この表層２１ａとしては表面抵抗１Ｅ＋１０Ω／□以上のものを使用し、裏層２１ｂとしては表面抵抗１Ｅ＋０８Ω／□以下のものを使用することで、所望の静電吸着力が得られた。

帯電ローラ２６は、搬送ベルト２１の表層に接触し、搬送ベルト２１の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として軸の両端に各２．５Ｎをかけている。また、搬送ローラ２７はアースローラの役目も担っており、搬送ベルト２２の中抵抗層と接触配置され、接地ライン２９を介して接地している。

さらに、記録ヘッド４で記録された用紙１２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト２２から用紙１２を分離するための分離部４１と、排紙される用紙１２をストックする排紙トレイ４２とを備えている。

次に、このインクジェット記録装置の制御部の概要について図５を参照して説明する。なお、同図は同制御部の全体ブロック説明図である。
この制御部は、プリンタコントローラ７０と、主走査モータ４及び副走査モータ３１を駆動するためのモータドライバ８１と、記録ヘッド４（インクジェットヘッド）を駆動するためのヘッドドライバ（ヘッド駆動回路、ドライバＩＣで構成）８２等とを備えている。

プリンタコントローラ７０は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナなどの画像読み取り装置、デジタルカメラなどの撮像装置などのホスト側からの印刷データ等をケーブル或いはネットを介して受信するインターフェース（以下「Ｉ／Ｆ」という）７２と、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｆ等からなる本発明に係る搬送ベルトの帯電領域制御を行う手段を兼ねる主制御部７３と、各種データの記憶等を行うＲＡＭ７４と、各種データ処理のためのルーチン等を記憶したＲＯＭ７５と、記録ヘッド７への駆動波形を発生させる駆動信号発生回路７７と、ドットパターンデータ（ビットマップデータ）に展開された印字データ及び駆動波形等をヘッドドライバ８４に送信するためのＩ／Ｆ７８、モータ駆動データをモータドライバ８１に送信し、帯電ローラ２６に対する高電圧（帯電電圧）を印加する高圧回路８３の出力を制御する信号を送信するためのＩ／Ｆ７９等とを備えている。

主制御部７３には、図２に示すように副走査モータ３１で回転駆動される搬送ローラ２７の軸２７ａに固定したスリット板３２とフォトセンサ３３で構成したエンコーダ３４の出力、図示しない操作パネルに設けた使用する用紙の種別を指定する用紙種別指定手段（スイッチ或いはメニュー選択で構成している。）３５などの各種センサ、スイッチ類からの信号も入力される。また、使用する用紙の種別を指定する情報はホスト側のプリンタドライバなどからも与えることができる。主制御部７３はこれらの搬送ローラ２７の回転量すなわち搬送ベルト２１の移動量、指定された用紙種別に基づいて、高圧回路８３を制御して搬送ベルト２１の帯電を制御する。

ＲＡＭ７４は各種バッファ及びワークメモリ等として用いる。ＲＯＭ７５は主制御部７３によって実行する各種制御ルーチンとフォントデータ及びグラフィック関数、各種手続き、用紙種別と搬送ベルト２１に形成する帯電電圧パターンの帯電幅の関係などの固定情報（テーブル）等を記憶している。

主制御部７３は、Ｉ／Ｆ７２に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、この解析結果（中間コードデータ）をＲＡＭ７４の所定のエリアに記憶し、記憶した解析結果からＲＯＭ７５に格納したフォントデータを用いて画像出力するためのドットパターンデータを生成し、ＲＡＭ７４の異なる所定のエリアに再び記憶する。なお、ホスト側のプリンタドライバで画像データをビットマップデータに展開してこの記録装置に転送する場合には、単にＲＡＭ７４に受信したビットマップの画像データを格納する。

そして、主制御部７３は、記録ヘッド４の１行分に相当するドットパターンデータが得られると、この１行分のドットパターンデータを、発振回路からのクロック信号ＣＬＫに同期して、Ｉ／Ｆ７８を介してヘッドドライバ８２にシリアルデータで送出し、また所定のタイミングでラッチ信号をヘッドドライバ８２に送出する。

駆動信号発生回路７７は、駆動波形（駆動信号）のパターンデータを格納したＲＯＭ（ＲＯＭ７５で構成することもできる。）と、このＲＯＭから読み出される駆動波形のデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器を含む波形生成回路及びアンプ等で構成している。

ヘッドドライバ８２は、主制御部７３からのクロック信号及び印字信号であるシリアルデータを入力するシフトレジスタと、シフトレジスタのレジスト値を主制御部７３からのラッチ信号でラッチするラッチ回路と、ラッチ回路の出力値をレベル変化するレベル変換回路（レベルシフタ）と、このレベルシフタでオン／オフが制御されるアナログスイッチアレイ（スイッチ手段）とからなり、アナログスイッチアレイのオン／オフを制御することで駆動波形に含まれる所要の駆動波形を選択的にヘッド４に印加する。

このように構成したインクジェット記録装置においては、給紙部から用紙１２が１枚ずつ分離給紙され、この給紙された用紙１２は搬送ガイド２２で案内され、搬送ベルト２１とカウンタローラ２３、先端コロ２５との間で順次挟まれて給送される。

このとき、主制御部７３によって高圧回路（高圧電源）８３から帯電ローラ２６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すよう、つまり交番する電圧が印加される。これにより、図６に示すように、搬送ベルト２１の表面（絶縁層２１ａ）が交番する極性の帯状の電圧パターン（これを「帯電電圧パターン」という。）９１で帯電される。すなわち、搬送ベルト２１は周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅（帯電幅あるいは帯電ピッチという）で帯状に交互に帯電される。

ここで、搬送ベルト２１上に形成される電荷による用紙吸着の様子について図７を参照して説明すると、同図（ａ）に示すように帯電ローラ２６によって、搬送ベルト２１の絶縁層２１ａにプラスとマイナスの電荷が同電位で、ある帯電ピッチ（帯電幅）で帯電されて帯電電圧パターン９１が形成される。

この状態で、同図（ｂ）に示すように、用紙１２が接触し始めたとき、搬送ベルト２１表面にはベルト２１上のプラス電荷からマイナス電荷に向かって磁力線９０が発生している。この磁力線９２の影響で用紙１２の搬送ベルト２１と接触している側とその反対側には同極の電荷が誘電される。用紙１２の搬送ベルト２１と接触する側の磁力密度は高く、用紙１２の搬送ベルト２１と非接触面側の密度は疎となる。そのとき、用紙１２の下側と上側で電荷の差異が生じて、その差異分、搬送ベルト２１と吸着する向きに力が作用する（マクセル応力）。これにより、用紙１２が搬送ベルト２１に吸着され、搬送ベルト２１の周回移動によって用紙１２が副走査方向に搬送される。

この場合、搬送ベルト２１上に形成する帯電電圧パターン９１の帯電ピッチＬの制御は、図６にも示すように、搬送ローラ２７の回動量を検出するエンコーダ３４の出力に基づいて搬送ベルト２１の搬送量（移動量）を求め（換算し）、主制御部７３によって搬送ローラ２７を駆動する副走査モータ３１を制御して、搬送ベルト２１の移動量を制御するとともに、搬送ベルト２１を帯電させる帯電装置（帯電ローラ）２６に高圧を印加する高圧回路（高圧電源）８３の出力をプラスもしくはマイナスに切替制御することによって行う。

このようにプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト２１で用紙１２を搬送して停止させ、キャリッジ３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド４を駆動することにより、停止している用紙１２にインク滴を吐出して１行分を記録する。そして、１行分の記録が終了したときに、搬送ベルト２１を駆動して用紙１２を所定量搬送させた後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙１２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙１２を排紙トレイ４２に排紙する。

なお、キャリッジ３の移動方向の一端側の記録領域を外れた位置には、記録ヘッド４の吐出不良を回復するための回復装置を配置し、待機中にはこの回復装置側に移動してキャッピング手段で記録ヘッド４をキャッピングし、ノズル部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止し、また、記録途中などでも記録と関係しないインク滴を吐出させることにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持するようにしている。

また、吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で記録ヘッド４のノズルを密封し、チューブを通して吸引手段でノズルからインクとともに気泡等を吸い出し、ノズル面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去して吐出不良を回復するための処理を行う。

そこで、このインクジェット記録装置における帯電電圧パターンの制御について図８以降をも参照して説明する。
図８を参照して、主制御部７３は、用紙種別指定手段３５又はホスト側のプリンタドライバから与えられた用紙種別情報を取り込み、ＲＯＭ７５に格納している用紙種別と帯電ピッチとのテーブルから指定された用紙種別に対応する帯電ピッチ情報を取り込む。

そして、取り込んだ帯電ピッチ情報と、エンコーダ３４で検出される搬送ローラ２７の回動量（搬送ベルト２１の移動量）に基づいて、高圧電源８３の出力のオン／オフ及びプラス／マイナスの切り替え制御を行って帯電ローラ２６に印加する電圧の極性を切り換えることにより、搬送ベルト２１の帯電電圧パターン９１の帯電ピッチＬを搬送する用紙１２の種別に応じたピッチに制御する。

すなわち、搬送ベルトによる用紙に対する吸着力は、搬送ベルト表面に帯電している電位幅によって影響を受け、搬送する対象物の表面抵抗によって、搬送ベルト上の電荷の影響で誘電分極する率（速度）が変わり静電的な吸着力が変化する。つまり、用紙の含水分量や表面材質の影響で、表面抵抗が異なると、プラスとマイナスの交番電荷を形成したベルトへの静電吸着力が異なる。

ここで、用紙の表面抵抗は用紙の種別（種類）によって大別することができるので、用紙の種別に応じて帯電ピッチを調整する（異ならせる）ことによって、搬送する用紙に応じた適切な帯電ピッチで搬送ベルトを帯電させることができる。これにより、搬送ベルトによる安定した吸着力を発生させることができて、高い搬送品質が得られ、したがってまた高い画質で画像形成することができる。

また、用紙の表面抵抗は、環境条件（温度、湿度など）によっても変動することから、環境条件を検出する手段（温度センサ、湿度センサ）を設けて、検出した環境条件に基づいて帯電ピッチを制御することで、より適切な吸着力が得られるようになる。

ここで、搬送する用紙が普通紙の場合について説明すると、普通紙の表面抵抗は一般的には１Ｅ＋０７Ω／□程度である。この普通紙の場合には、上述した静電吸着力（マクセル応力）に加えて、搬送ベルト２１上の電荷と逆極性の電荷が用紙１２のベルト２１と接触している面に誘電され、ベルト２１上の電荷と搬送用紙１２上に誘電された電荷同士が互いに静電的に引っ張り合い用紙１２をベルト２１に吸着させる力が本方式の静電吸着には作用する。この誘電電荷による吸着力はマクセル応力に対してより強い吸着をもたらす。

この誘電電荷は、搬送用紙の表面抵抗によってその発生割合が変化する。表面抵抗が高くなる（１Ｅ＋１０Ω／□を越える）と、誘電電荷の発生が少なく、用紙の吸着は上述したマクセル応力に依存することになる。

また、誘電電荷による吸着力は、帯電幅（帯電ピッチＬ）が４ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲内では、帯電幅が広くなるほど高くなる傾向にある。これに対して、マクセル応力は、プラスとマイナスの切り換えポイントが多いほど、つまり帯電ピッチが短いほど、その吸着力は効率的となる。

そこで、搬送物の表面抵抗が１Ｅ＋１０Ω／□以下であるときには、帯電幅を４ｍｍ以上３０ｍｍ以下とすることで、一般的に普通紙を安定して搬送することができるようになる。つまり、普通紙を搬送するときの帯電幅は４ｍｍ以上３０ｍｍ以下とすることが安定搬送の上で好ましい。

一方、ＯＨＰなどの樹脂を含む用紙（以下、単に「ＯＨＰ」という。）は、搬送ベルト２１との接触面に何らかの抵抗制御に至る薬剤を塗布していない限り、その表面抵抗は、少なくとも１Ｅ＋１０Ω／□を越える値となり、上述した１Ｅ＋０７Ω／□程度の表面抵抗である普通紙等と比較すると、ＯＨＰをベルト２１に吸着させる力が弱い。

表面抵抗が高いことによって、誘電分極による静電作用よりも搬送ベルト２１上のプラスとマイナスの電荷の切り替わるエッジ部で発生するマックスウェル応力による執着作用が支配的となる。すなわち、表面抵抗が高い搬送物に対しては、より多くのプラスとマイナスの切り替わり点を有する、つまり帯電幅が狭い方が、より高い吸着力を発生させることができる。

そこで、搬送物の表面抵抗が１Ｅ＋１０Ω／□を越えるときには、帯電幅を２ｍｍ以上８ｍｍ以下の範囲内とすることで安定した搬送を行うことができる。つまり、ＯＨＰを搬送する場合の帯電幅は２ｍｍ以上８ｍｍ以下の範囲内とすることが好ましい。なお、帯電幅２ｍｍを下限としているのは後述するように２ｍｍ未満では帯電電荷が相殺されて未帯電と同じになるためである。

次に、搬送ベルト２１の帯電開始タイミングと用紙１２の搬送ベルト２１上への給送タイミングの関係について説明する。
上述したインクジェット記録装置では、搬送する用紙１２は給紙コロ１３によって積載された用紙群から分離して搬送される。ここで、用紙１２を連続して印字する場合、あるいは複数枚目の印字では、保持される用紙１２の先端が、徐々に搬送方向にせり出し、用紙１２の先端が搬送ベルト２１の近傍に位置するようになる場合がある。

また、画像形成装置のレイアウトによっては、用紙積載位置から搬送ベルトと用紙１２の接触開始点までの距離と、搬送ベルト上の帯電装置（帯電ローラ）から印字用紙との接触開始点までの距離と比較して、前者の方が短い場合もあり得る。

この両者の場合、用紙先端部に相対する搬送ベルト表面に電荷を形成することができなくなる。

そこで、用紙１２に印字するために印字用紙１２を分離給紙する前に、給紙コロ１３を駆動しない状態で、搬送ベルト２１を駆動し、かつ高圧電源８３からの出力を帯電装置（帯電ローラ）２６に印加して、搬送ベルト２１の帯電を行うようにする。

このようにして、予め搬送ベルト２１上に所望の帯電ピッチで電荷を形成した後、給紙コロ１３を駆動して、印字用紙１２を分離給紙し、搬送ベルト２１に用紙１２を吸着した状態で、記録ヘッド４の直下まで、用紙１２を搬送させて、印字を開始する。

これにより、搬送ベルトに用紙との接触領域で未帯電領域が生じることが防止されて、用紙の安定した搬送を行うことができる。

次に、用紙サイズと搬送ベルトの全周長との関係と帯電制御について説明する。
搬送ベルト２１を一定速で連続駆動しながら搬送ベルト２１への帯電を行うと、帯電ローラ２６に印加する高圧電源８３の出力は一定の周波数で良くなり、このような出力を発生する高圧電源８３の仕様は簡易になる。

ここで、搬送ベルト２１に予め電荷を形成し、その形成された電荷によってのみ搬送させると、搬送ベルト２１の全周長が搬送する用紙１２のサイズよりも短い場合には、一旦用紙１２が搬送ベルト２１に吸着し、搬送ベルト２１と用紙１２が分離した部分が更にその同じ用紙１２の異なる部分を吸着することになる。

この場合、一度搬送ベルト２１に吸着した用紙１２が離れると、搬送ベルト２１上の電荷は減衰する。したがって、搬送ベルト２１の全周長より長い用紙１２を搬送する際は、その用紙１２の後端側では常に吸着力が低い状態となってしまうことになる。

そこで、ここでは、搬送ベルト２１を停止して記録ヘッド４による画像形成を行っているときには帯電ローラ２６による搬送ベルト２１の帯電も中止するが、改行のために搬送ベルト２１を所望量移動させるときには、搬送ベルト２１への帯電を行うようにしている。これにより、用紙に対するベルト上の電荷を常に一定にすることができて、安定した吸着力を得ることができる。

このように改行中（搬送ベルト２１の所要量の移動中）にも帯電を行うようにした場合、画像形成装置では改行量が複数存在する場合がある。例えば、ある一つのノズルピッチでノズルピッチ以上の画素密度で画像を形成する場合や、ノズルピッチ以上の画素密度で画像を形成する場合などがある。つまり、用紙を送る改行量がその画素密度に応じて複数存在するということになる。

一方、静電吸着搬送方式の用紙吸着力は、プラス及びマイナスそれぞれの帯電電圧パターンのベルト搬送方向の幅（帯電ピッチ）によって異なり、用紙の種類によって、また環境によって最適な帯電ピッチが存在する。

そのため、１改行時に同じ極性の帯電電圧が印加されると、最適な帯電ピッチの実現が不可能となる。そこで、図９に示すように、画像形成時の改行のために搬送ベルト２１を駆動する量（改行量）が、帯電ピッチの整数倍でない場合、また、１改行量よりも帯電ピッチが短い場合には、同図（ａ）に示すように副走査モータ３１を駆動して搬送ベルト２１を駆動（移動）しているときに、同図（ｂ）に示すように高圧電源（Ｐ．Ｐ）８３の出力のプラスとマイナスを切り換えるようにする。

そして、１改行中に所望の帯電ピッチを帯電しきらずに改行が終了してしまった場合には、その次の改行にて残りの帯電しきれていない分を同じ極性で帯電する。図９の例ではＳ１の部分で前の改行で残った分を帯電し、またその改行でもＳ２で残りが生じているので更に次の改行でＳ３の部分で帯電している。

このように、１改行中に帯電の極性を搬送ベルトの移動量に応じて切り替えることで、一定幅の帯電ピッチを形成している途中で、改行が停止した場合でも、所望の帯電ピッチを形成することができ、用紙の吸着力を安定して得ることができ、搬送安定性が得られる。

また、改行中（搬送ベルト２１の所要量の移動中）にも帯電を行うようにした場合、図１０に示すように、画像形成時の改行のために搬送ベルト２１を駆動する量（改行量）が、帯電ピッチの整数倍となるように帯電ピッチを設定することもできる。

ここで、改行量は、形成しようとする画像の画素密度と、ヘッド４のノズルピッチ及びノズルの使用数によって決まる。通常、インクジェットヘッドによる画像形成装置においては、形成しうる画素密度を複数選択可能である。帯電ピッチをこの画像形成装置が有している改行量全てに対する最大公約数の１／ｎ（ｎ＝整数）とすることで、図１０に示すように必ず１改行中に帯電ピッチの形成が完了する。このようにすれば、前述した図９に示すような、極短い時間での帯電を行う必要がなくなる。

すなわち、図９で説明した例では、１改行中に帯電の極性切り替えを行うので、その改行量が帯電ピッチの整数倍でない場合には、同じ極性の帯電が２改行にまたがって印加されることになる。そのとき、図９に示すように、極短い時間の帯電電圧の印加（同図中特にＳ４で示す部分）が行われることが考えられ、そのときに帯電される電荷量としては、所期の量に満たない場合がある。

つまり、極短い時間での帯電では、高圧電源８３の出力は所望の電位に立ち上がっていても、帯電ローラ２６を介して、搬送ベルト２１上に所望の帯電電位が形成されているということにはならない。このとき、帯電電位が所望のレベルより低い電位しかのっていないということになり、このように帯電部の電位が上がりきらずに改行が終了し帯電が終了する場合がある。

これに対して、図１０に示すように、改行量が帯電ピッチの整数倍になるように帯電ピッチを設定することで、同極の帯電が２改行にまたがることなく、所望の帯電ピッチは一度に帯電されるため、搬送ベルト上の電荷量を所望量得ることができ、電位レベルの安定化を図ることができる。

次に、本発明の第２実施形態に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置について図１１を参照して説明する。
この実施形態では、搬送ベルト２１上の残留電荷を除去する除電ブラシなどの除電装置３８を設けている。なお、除電装置３８は装置筐体などに電気的に接続している。

したがって、搬送ベルト２１上にプラスとマイナスの電荷を形成しつつ、搬送ベルト２１を駆動すると、除電装置３８によって分離部後の搬送ベルト２１上の電荷が除去される。これにより、帯電ローラ２６によって搬送ベルト２１上を帯電するときには、搬送ベルト２１上に常に電荷が載っていない状態となり、帯電の安定化と搬送ベルト２１の耐久性の向上を図ることができる。

すなわち、搬送ベルト２１上の全面に、所望の帯電ピッチでプラスとマイナス交互の電位（帯電電圧パターン）を形成した場合、搬送する用紙１２と接触している部分は用紙１２との乖離が行われるとベルト表面の電位は下がる。

しかしながら、用紙１２と接触しない用紙と用紙の間に相当するベルト表面の電位は帯電時の電位が載っている。その状態で更に帯電を実施した場合で、帯電部のベルト上の電位極性に対して逆の極性を印加する場合、印加電位のおよそ２倍の電位差がその部分で生じることになる。

一般に、印加時、ベルト表面に帯電のアタックよって発生する絶縁層の微小破壊があるが、上述したように印加電位の２倍相当の電位差で印加が行われた場合、そのアタックはより強くなり、ベルトの耐久性に悪影響を与える可能性がある。そこで、除電装置３８を設けることによって帯電時には電荷が乗っていない状態とすることにより、このように印加電位の２倍相当の電位差で印加が行われることを防止して耐久性を向上することができる。

また、用紙１２を搬送する上で、次に述べるように、用紙１２の特定部位に相対する搬送ベルト部位に電荷を形成したくない場合がある。そのようなときには、帯電後除電する機構を有することで、ベルト上の特定部位にのみ電荷をのせる制御が可能となる。

次に、この装置で表面抵抗の高い（１Ｅ＋１２Ω／□を越える）高抵抗搬送物である用紙を搬送するときの帯電領域の制御について図１２を参照して説明する。
この場合には、搬送する用紙１２の先端位置を検出し、この用紙１２の先端位置の検出結果と用紙１２のサイズに基づいて、図１２に示すように、用紙１２の先端部（５０ｍｍ以下）と後端部（１００ｍｍ以下）の領域に相当する搬送ベルト２１の領域にのみ帯電を行い、その間は未帯電領域９３としている。

この装置では、上述したように搬送ベルト２１上の電荷を除去する除電装置３８を備えているので、搬送ベルト２１上の帯電を行わない未帯電領域９３には電荷が形成されない。

したがって、高抵抗搬送物の用紙１２を搬送するときには、用紙１２の先端部分及び後端部分のみ静電的に搬送ベルト２１と吸着して搬送される。高抵抗搬送物の用紙１２は、多くの場合樹脂を含んで構成されており、インクによる画像形成で、用紙の姿勢が崩れるとはなく、用紙の中央部付近は、静電的にベルトに吸着させる必要性が低い。先端部分は、コロによって用紙の姿勢が保たれた状態ではないときに画像を形成する必要があるために静電的に吸着し、後端側は、その理由に加えて、印字した後の用紙を確実に排紙トレイ４２に排出させる作用が要求されるために静電的に吸着させる。

このようにして、高抵抗搬送物の用紙を搬送するときには、用紙の先端部及び後端部のみを静電的に搬送ベルトと吸着しているため、この用紙が搬送ベルトから剥離される際も、剥離放電によっては、用紙の先端部及び後端部のみに電荷が用紙表面に発生する。このような用紙を排紙トレイ上に積載しても、剥離放電による帯電範囲が狭いので、既に排出され積載している高抵抗搬送物との静電的な吸着が発生することなく、スタックが可能となる。

すなわち、表面抵抗の高い（１Ｅ＋１２Ω／□を越える）用紙を搬送ベルトに静電的に吸着させて搬送する場合、用紙が搬送ベルトと乖離する際に用紙の表面電荷が移動しにくいために、搬送ベルト上の電荷と剥離放電が発生する。この剥離放電が発生すると、用紙の搬送ベルトと接触していた面が帯電する。その結果、用紙が搬送ベルトから分離されて排紙トレイに排紙されたときに、既に排紙トレイに積載保持されている用紙と静電的に張り付き、排紙トレイに積載されている用紙を押し出したり、搬送中の用紙の搬送抵抗となり搬送性に悪影響をもたらす。

そこで、高抵抗搬送物の用紙を搬送する際には、用紙の先端部及び後端部に相当するベルト部位にのみ帯電を行い、用紙が搬送ベルトに対して、自身の先端部及び後端部のみ静電的に吸着し、それ以外の部分は電荷が乗っていない状態とすることで、剥離放電によって用紙に発生する帯電領域を搬送上問題ないレベルで抑制し、積載保持部での既に積載された用紙との静電吸着を抑止し、積載性の向上及び、搬送性の向上を果たすことができる。

さらに、搬送ベルト上に形成する帯電電圧パターンの帯電ピッチを２ｍｍ以下とすることで、搬送ベルト上に電荷が載っていない状況を作ることができる。ベルト上に形成した電荷を次の逆極性の帯電を行うことで相殺させるということであるが、この帯電は、ベルト上に残留電荷がある状態のベルトに対しても同様に、除電する作用が働く。

高抵抗搬送物を搬送する際は、上述した図１２に示すような帯電制御を実施するが、除電装置の効果によっては、未帯電領域９３にもある程度の残留電荷は存在することがある。このようなときは、２ｍｍピッチ以下の高周波の帯電を印加することで、強制的に除電し、除電装置がなくとも、未帯電領域を形成することができる。

つまり、帯電制御動作としては、図１２に示すように、用紙先端部に相当するベルト帯電範囲は通常の帯電ピッチで印加を行い、未帯電領域を帯電するタイミングでは、高周波の印加を行って除電し、用紙後端側に相当するベルト表面に対しては、再び通常の帯電ピッチで印加を行うようにすれば良い。このように用紙先端部からの距離に応じて帯電ピッチを制御することによって、用紙の所要領域にのみ帯電電圧パターン９１を形成することができる。

なお、上記実施形態においては、本発明をキャリッジが走査するシリアル型（シャトル型）インクジェット記録装置に適用した例で説明したが、ライン型ヘッドを備えたライン型インクジェット記録装置にも同様に適用することができる。

また、本発明に係る画像形成装置は、インクジェットプリンタ以外にも、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ／ファックス／コピア複合機などにも適用することができる。さらに、インク以外の液体、例えばレジスト、医療分野におけるＤＮＡ試料を吐出させる画像形成装置にも適用することができる。

３キャリッジ
４記録ヘッド
１２用紙
２１搬送ベルト
２６帯電ローラ
８３高圧回路（高圧電源）。

Claims

無端状の搬送ベルト表面を帯電させて用紙を搬送する用紙搬送装置において、
用紙の先端部と後端部の領域に相当する搬送ベルトの領域にのみ帯電を行い、その間は未帯電領域とする帯電領域制御を行う手段を備えている
ことを特徴とする用紙搬送装置。
帯電後の電荷を除去する手段を備え、前記手段により前記帯電領域制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の用紙搬送装置。
前記帯電は交番する帯状の電圧パターンに帯電され、前記帯電領域制御は前記帯状の電圧パターンの帯電ピッチを変更する制御であることを特徴とする請求項１に記載の用紙搬送装置。
前記未帯電領域では前記電圧パターンの帯電ピッチを２ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項３に記載の用紙搬送装置。
前記帯電領域制御を前記用紙の種類に応じて変更することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の用紙搬送装置。
請求項５に記載の用紙搬送装置において、表面抵抗が１Ｅ＋１２Ω／□を越える用紙を搬送するときに前記帯電領域制御を行うことを特徴とする請求項５に記載の用紙搬送装置。
前記用紙の先端部は先端から５０ｍｍ以下の領域であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の用紙搬送装置。
前記用紙の後端部は後端から１００ｍｍ以下の領域であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の用紙搬送装置。
無端状の搬送ベルト表面を帯電させて用紙を搬送する用紙搬送装置を備え、前記用紙に画像を形成する画像形成装置において、請求項１ないし８のいずれかに記載の用紙搬送装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
前記用紙を搬送ベルトに給送する前に前記搬送ベルトを帯電させることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
前記用紙に画像を形成中は前記搬送ベルトに対する帯電を停止し、前記用紙を所望量搬送するとき前記搬送ベルトに対する帯電を行うことを特徴とする請求項９又は１０に記載の画像形成装置。