JP2014109609A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な画像品質及び搬送品質を得る。
【解決手段】複数の張架ローラによって張架され、表面にトナー像を担持して無端移動するトナー像担持ベルトと、複数の張架ローラのうちの一つと対向して転写ニップを形成し、トナー像担持ベルト上のトナー像をシート状部材に転写する転写ローラとを有する画像形成装置は、前記転写ニップの位置からの前記シート状部材の排出角度を制御するために前記転写ニップの位置を移動する。
【選択図】図１１

Description

電子写真技術等を用いた複写機、プリンタ、複合機等のトナーを溶融して作像する画像形成装置に関わり、特にトナー像担持ベルト上のトナー像をシート状部材（いわゆる記録媒体）に転写して、シート状に画像を得る画像形成装置及び画像形成方法に関するものである。

従来、電子写真方式を利用した画像形成装置において、像担持体の表面を帯電装置で帯電電荷を保持し、画像情報に基づいてレーザ光、又はLED（発光ダイオード）光等の光照射装置より発光して像担持体上に潜像を形成する。この潜像は現像装置のトナーにより顕像化され、転写装置によりこのトナー像を中間転写ベルトに転写し、その後記録媒体に転写される。

次に記録媒体上に定着する定着装置においてトナーを定着する。
特にこのようなシステムを採用した、カラーの画像形成装置においては、像担持体上に形成されたトナー像を、一次転写部において、無端状のベルト上に転写し、異なる色の層を重ねる。このような異なる色の層を重ねることでカラー画像を形成し、そのトナー像を２次転写ニップにてシート状部材（いわゆる記録媒体）に２次転写する。

近年の市場のニーズは、電子写真方式のカラー画像形成装置であっても、印刷の領域の顧客を取り入れており、オンデマンドで印刷機のように、はがきの様な厚紙からザラ紙のような薄い用紙へ画像を形成することが形成されることが望まれている。
このような中間転写ベルト方式のカラー画像形成装置は、厚紙、はがき、普通紙、薄紙等多種多様な用紙等の記録媒体に対応し、画像を形成することが出来る為、多く用いられる。

ところが、ザラ紙のような薄い用紙は、無端状の中間転写ベルトと転写ローラの転写ニップ部で画像を形成した後、ニップ排出後に中間転写ベルトに張り付いてしまうという不具合を生じてしまう。

これは、転写ニップにて画像を記録媒体に転写する際に、電荷を与え、記録媒体が帯電することで静電気による吸着力が発生するが、腰の弱い（弾力性の弱い）記録媒体は、その静電気力により中間転写ベルトに引き寄せられてしまうことで発生する。

ここで、薄紙とは、紙の坪量が45Kg〜55Kg程度、普通紙とは紙の坪量が60Kg〜90Kg程度、厚紙とは紙の坪量が100Kgとする。

転写部での用紙の巻き付きを防止するための対策として種々の対策が挙げられる（例えば、特許文献１〜３参照。）。
特許文献１に記載には、除電針を設け、帯電した用紙の除電を設ける方法が開示されている。特許文献２には、転写後の記録用紙に帯電した静電気を導電性不燃布によって除電する安価な方法が開示されている。このような方法は用紙の除電に一定の効果があるが、除電の際には、除電針又は除電シート間で電位差が生じており、その間での放電を起こすことで転写されたトナーを乱す場合がある。

一方、２次転写部である程度以上の厚さを有する用紙が転写ニップに突入するときの衝撃により、転写画像を乱す現象に対する対策が特許文献３に開示されているが、この場合、用紙が薄紙の場合の転写部での巻き付きについては考慮されていない。

そこで、目的は、良好な画像品質及び搬送品質を得ることにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、複数の張架ローラによって張架され、表面にトナー像を担持して無端移動するトナー像担持ベルトと、前記複数の張架ローラのうちの一つと対向して転写ニップを形成し、前記トナー像担持ベルト上のトナー像をシート状部材に転写する転写ローラとを有する画像形成装置において、前記転写ニップの位置からの前記シート状部材の排出角度を制御するために前記転写ニップの位置を移動することを特徴とする。

良好な画像品質及び搬送品質を得ることができる。

画像形成装置の概念図の一例である。 画像形成装置における用紙の排出角度と用紙の帯電傾向とを示す図である。 画像形成装置における普通紙以上の２次転写ニップ部のニップ通過後の用紙の排出角度を示す図である。 画像形成装置における薄紙の場合の２次転写ニップ部のニップ通過後の紙排出角度を示す図である。 画像形成装置における普通紙以上の２次転写ニップ部のニップ通過前の紙排出角度を示す図である。 画像形成装置における薄紙の場合の２次転写ニップ部のニップ通過前の紙排出角度を示す図である。 画像形成装置における実施例１の詳細の動作を示す図である。 画像形成装置における実施例２の詳細の動作を示す図である。 画像形成装置における実施例３の詳細の動作を示す図である。 画像形成装置における説明図である。 画像形成装置における動作を説明するためのフローチャートの一例である。 画像形成装置における動作を説明するためのフローチャートの他の一例である。

［実施形態］
実施形態について説明する。
＜構 成＞
電子写真方式の画像形成の流れを図１に基づき説明する。
図１は、画像形成装置の概念図の一例である。
画像形成装置の感光体3a，3b，3c，3dは、感光体3a〜3d上にそれぞれ配置された帯電ローラ4a，4b，4c，4dによりマイナスの電荷が付与されて帯電される。帯電した感光体3a〜3dの電位分布は以下のように形成される。
スキャナーやパソコン等から送り込まれた書きこみ画像信号に応じたレーザビームもしくはLED（発光ダイオード）光が露光装置6a，6b，6c，6dから出力され、ポリゴンミラー5a，5b，5c，5dの光学系を通して、感光体3a〜3d上に照射される。そのレーザビーム等の光の照射の有無及び量に応じた電位分布が像担持体としての感光体3a〜3d上に書きこまれる。
ポリゴンミラー5a〜5dはモータによって高速で定速回転駆動することにより、感光体3a〜3d上での主走査を行なうことができる。書きこみの静電潜像はデータ処理後のトナーの原色であるイエロー（Y），マゼンタ（M），シアン（C），ブラック（B）の書き込み信号に応じてレーザビームをオン／オフ制御することにより作成される。

書きこまれた静電潜像には、現像器7a，7b，7c，7dにより、イエロー（Y），マゼンタ（M），シアン（C），ブラック（B）の画像の書きこみ信号に応じた画像が現像される。

一方、感光体3a〜3dの下方には中間転写体として、ローラ21，22に張架され、表面にトナー像を担持して無端移動するトナー像担持ベルトとしての中間転写ベルト２が配置されている。中間転写ベルト２は矢印方向に回転される。中間転写ベルト２の裏側にはロ−ラ9a，9b，9c，9dが接触するように配置され、それぞれ接続されたバイアス電源31a，31b，31c，31dによって１次バイアス電圧が印加される。その１次バイアス電圧によって中間転写ベルト２上には可視的に複数色のトナー像が形成される。

転写紙としての用紙20上に形成されたカラーのトナー像は、２次転写部の転写ローラ23方面に送られる。設定されたタイミングでカセット51又はカセット52内の用紙20が同時に転写ローラ23方面に給紙される。給紙された用紙20は搬送ローラ12の位置で画像の書きこみに合わせ、用紙20を送るタイミングが計られて送られる。転写ローラ23に対向するローラ14には電源26によりマイナスの電圧が印加され、中間転写ベルト２上のプラスに帯電した各色のトナーが用紙20に一括して転写される。
トナーが転写され転写部から搬送された用紙20は110度以上に熱せられた定着装置の定着ローラ30と加圧ローラ37との間に搬送され、用紙20上にトナーが定着される。紙DB（データベース）46には用紙名、用紙の坪量、紙厚データ、紙種別データ等が記憶されている。
34はヒータ、35はガイド、36はブラシ、40は回転軸、45は搬送ベルト、53は搬送ガイドをそれぞれ示す。

本実施形態を説明するために、背景について説明する。
図１０は、対向ローラ14と転写ローラ23との接触部近傍の部分拡大図である。
図１０を参照して詳しく説明する。
２次転写のシステムは、まず、転写ローラ23と対向ローラ14と中間転写ベルト２とのニップ部Nを形成する。次に電源26は対向ローラ14にマイナスの電圧が印加されたことより中間転写ベルト２上のトナーを転写する。次にニップ部Nより排出された記録媒体の一例である用紙20は、ニップ部Nの近傍にて、中間転写ベルト２からの放電及び転写ローラ23からの放電により帯電される。その帯電の際、図１０に示したように、用紙20の排出後ニップ部Nの近傍では、中間転写ベルト２からのマイナス放電と転写ローラ23からのプラス放電に帯電され、用紙20上はそのトータルの帯電電荷が付与されることとなる。そのため、中間転写ベルト２からのマイナス放電が多いと用紙20はマイナスに帯電され、転写ローラ23からの放電が多いとプラスに帯電される。

用紙20の静電気力は、用紙20の帯電がプラス帯電又はマイナス帯電が少ない場合は、中間転写ベルト２（もしくは対向ローラ14）の向きに働き、マイナス帯電が多い場合は、転写ローラ23の向きに働くことが分かっている。

用紙20が厚紙、はがき、普通紙等、坪量（１ｍ²当たりの重量）で60Kg以上の用紙20に関しては、発生した静電気力があっても、用紙20の剛性が強いため問題なく、次工程である定着部に搬送される。
これに対して、坪量55Kｇ以下の薄紙では、用紙20の剛性より静電気力が強く、転写のニップ部Nにおける用紙20の排出後、特に用紙20が中間転写ベルト２等に用紙20が吸着して、搬送不良等の不具合を生じてしまう。

このような不具合を解消する方法として、転写の対向部材と中間転写ベルト２に対する転写ローラ14との位置を、図３に示す位置より図４に示す位置のように転写のニップ部を搬送上流側に移動させることが有用である。
図４に示す対策は、用紙20の排出角度を下向きに変えることで用紙20の帯電のマイナスを大きくし、転写の対向部材にはマイナスの印加がなされているため、マイナス同士の反発により巻き付きを防止することが出来ると考えられる。

例えば、図３に示すレイアウトの場合、用紙20の排出角度が水平方向からの角度（以下、俯角と表記）がαとなる。図４に示すレイアウトのようにすると、用紙20の排出角度が水平方向からの俯角はそれよりも大きくなりβとなる。これら用紙20の俯角α、βでの用紙20上の帯電量を、放電を含めた電界計算により計算した結果を図２に示す。図２において、横軸は角度であり、縦軸は紙上帯電量である。これによれば、俯角がある閾値を超えると（たとえばβ）の付近であると、用紙20の帯電のマイナスを大きくし、転写の対向部材にはマイナスの印加がなされているため、マイナス同士の反発により巻き付きを防止することとなる。

図３に示すレイアウトでは、用紙20の俯角がαであると用紙はプラスに帯電する。図４に示すレイアウトでは、用紙20の俯角がβであると、用紙は大きくマイナスに帯電する。従って、図４に示す転写ローラ23の位置を変え、用紙20の俯角がβとなるように転写のニップ部をBの位置に形成することにより、用紙20の巻きつきを防止できる。

ここで、俯角αは、０°〜３０°程度であり、俯角βはα＋Ｄとして、Ｄの範囲は２°〜１５°程度である。
対向ローラ14の外径は１６ｍｍ〜３０ｍｍであり、転写ローラ23の外径は１６ｍｍ〜３０ｍｍであり、軸間の傾斜角度は０°〜３０°である。例えば、軸間１６ｍｍで転写ローラ23を移動させた場合には傾斜角度は１７°となる。なお、軸間とは、対向ローラ14の中心軸と転写ローラ23の中心軸との間の距離である。

しかしながら、発明者等は、図４に示すように転写のニップ部を搬送上流側Bに移動することにより、別の不具合が発生することが分かった。
図６に示した用紙20の実線は薄紙の場合を示す。用紙20の剛性が小さいため、直接ニップ部に用紙20が搬送されている。この場合、画像に不具合を生じない。
しかしながら、用紙20が厚紙の場合には、搬送経路が急峻であるにもかかわらず、用紙20の剛性が大きいため、図６に示した用紙20の破線で示す搬送経路となる。この場合、中間転写ベルト２に用紙20が当たることになり、その衝撃で１次転写時の中間転写ベルト２の速度を変動させたり、用紙20の先端にて中間転写ベルト２上のトナー像を乱したりしてしまう。

＜動 作＞
本実施形態の転写部分での動作を、図７を用いて詳細に説明する。
図７は、図１に示した画像形成装置における実施例１の詳細の動作を示す図である。
本実施形態の転写装置は、図7に示すように中間転写ベルト２と、中間転写ベルト２を張架する対向ローラ14と、対向ローラ14と対向するように転写ローラ23が当接している。転写ローラ23は、ばね27により中間転写ベルト２及び対向ローラ14に押圧されている。
ちなみに図7において、ばね27は鉛直方向に力を付与しているが、この方向に定めるものではなく、ニップ部に向かって押圧する方法でも良い。図7においては、通常はニップ部Aを形成するようにカム28が位置している。
カム28は、ほぼ90度回動可能に構成されており、カム28の上方及び横には、転写ローラ23を保持する筐体25が配置されている。カム28が回動することにより筐体25の位置が実線で示す位置25Aもしくは破線で示す位置25Bに移動する。すなわち、筐体25の下側のカム28が横長の状態であって、筐体25の横側のカム28が縦長の状態のときには筐体25は位置25Aに位置する。筐体25の下側のカム28が縦長の状態であって、筐体25の横側のカム28が横長の状態のときには筐体25は位置25Bに位置する。
この状態では、搬送転写が行われた用紙20は、図３に示したように、俯角αにて排出され、用紙20の帯電はプラス帯電の傾向となる。搬送及び画像の状況は表１に示す状態であり、55Kg紙以下の薄い用紙20では中間転写ベルト２に巻きつく。

ここで、表１、表２の説明を行う。
表１、表２はそれぞれ図７、８、９に示すようにニップ位置A、ニップ位置Bが形成されていた場合の排出後の用紙20の巻き付きと、画像の乱れと、についての用紙20の紙種の違いによるデータである。
表１は、図７、８、９に示すレイアウトでニップ位置Aが形成されていた場合の排出後の用紙20の巻き付きと、画像の乱れとの発生状況を示す表である。形成されたニップ位置がAの位置の場合、用紙20の帯電はプラス側になる。このため剛性の小さい55Kg紙の用紙20を用いると巻き付きが発生し、坪量が45K（45kg）紙以下の用紙20を用いると転写ローラ23に完全に巻きついてしまう。

また、図７、８、９に示したレイアウトにおいて、ニップ位置Bが形成されていた場合の排出後の用紙20の巻き付きと画像の乱れとの関係を表２に示す。このレイアウトでは排出後の用紙20の巻き付きは発生していない。しかしながら、これとは逆に、厚紙の坪量が135K（135Kg）以上の用紙20において、ニップ入り口での中間転写ベルト２へ用紙20が突き当たることにより画像の乱れが生じてしまうことがわかる。

そこで、図７にあるように用紙20が薄紙の場合には、ユーザーが薄紙モードを選択した場合、カム28を稼動させ、転写ローラの位置制御を行い、ニップ位置Aからニップ位置Bに移動し、ニップ部を形成する。このニップ位置Bは、用紙20の搬送と画像の状態とが前述した表２の状態であり、55Kg紙以下の薄い用紙20を用いても、中間転写ベルト２に巻き付きが起こらない。薄い用紙20への画像形成が終了した、すなわち薄紙モード終了後にはカム28によりニップ部はニップ位置Aの状態に戻すことで、次の普通紙や厚紙からなる用紙20への対応が可能になる。このように、用紙20によって、カム28を動作させて、ニップ位置をAやBに移動させることにより、あらゆる用紙に適切なニップ位置を設けることができる。38は下流側の搬送ガイド（転写出口ガイドともいう）である。

［実施形態２］
図８は、図１に示した画像形成装置における実施例２の詳細の動作を示す図である。
転写ローラの移動手段は、図８に示すように、転写ローラ23と搬送ガイド38との一体型のユニットにギヤ29を設け、そのギヤ29を回転させることで移動するように構成してもよい。
図７、８に示した実施形態は、転写ローラと、上流に設置したシート状部材を案内する搬送ガイドと、転写ニップ部より下流に設置した搬送ガイド38とを一体のユニットにしたものである。ユニットを移動させることで転写ニップの位置を移動し、転写ニップの位置からのシート状部材の排出角度を制御するものである。また、下流側の搬送ガイド38を連動させて38Aまたは38Bの位置に移動させることができるので、シート状部材の排出角度を更に適切に制御することが可能となる。

〔実施形態３〕
図９は、図１に示した画像形成装置における実施例３の詳細の動作を示す図である。
図９に示したように、転写ローラ23、転写入り口前下ガイド260、及び転写出口ガイド38を独立して制御してもよく、ジャムを発生させずに定着までの搬送を制御が可能となる。
図１１、１２は、図１に示した画像形成装置における動作を説明するための動作を説明するためのフローチャートの一例である。
図１１に示すフローチャートの動作の主体は、図１に示した画像形成装置に用いられるCPU（Central Processing Unit）である。
紙DB46に記憶されている用紙名、用紙の坪量、紙種データの関係から、給紙カセットから供給される紙を区別することから行われる。紙を区別するために、給紙カセットに設けられた紙種センサ（光学的に紙を種別するセンサ）を用い、この紙種センサから紙種データを得る。CPUは、紙DB46を紙種データ用いて探索し、該当する用紙の坪量を取得する。
この坪量により、供給される用紙が薄紙モードか否かを判断し（ステップＳ１）、薄紙モードである場合（ステップＳ１／Yes）、転写ローラ位置制御をONし（ステップＳ２）、薄紙モードでない場合（ステップＳ１／No）、終了する。
転写ローラ位置制御がONになると、転写ローラ位置がニップ位置Aからニップ位置Bに移動する。そして、印刷開始か否かを判断し（ステップＳ３）、印刷開始する場合（ステップＳ３／Yes）、印刷処理を実施し（ステップＳ４）、印刷開始しない場合は待機する（ステップＳ／No）。
印刷処理を実施すると、印刷終了か否かを判断し（ステップＳ５）、印刷終了である場合（ステップＳ５／Yes）、転写ローラ位置制御をOFFにして、ニップ位置をBからAに変更してから終了し（ステップＳ６）、印刷終了でない場合（ステップＳ５／No）、印刷を継続する。

図１２に示すフローチャートの動作の主体は、図１に示した画像形成装置に用いられるCPUである。この実施形態では、紙厚と坪量は、一般的に比例関係にある。そこで、坪量の代わりに紙厚を用いた場合を説明する。
紙DB46に記憶されている用紙名、用紙の坪量、紙厚データの関係から、給紙カセットから供給される紙を区別することから行われる。紙を区別するために、給紙カセット又はその近傍に設けられた紙厚検知センサ（光学又は接触により紙厚を測定するセンサ）を用い、この紙厚検知センサから紙厚データを得る。CPUは、紙DB46を紙厚データ用いて探索し、該当する用紙の坪量を取得する。
紙厚検知センサにより用紙の紙厚検知を実施し（ステップＳ１１）、紙厚＜Ｄであるか否かを判断し（ステップＳ１２）、紙厚＜Ｄである場合（ステップＳ１２／Yes）、例えば、CPUは紙DB46から紙厚データを用いて、用紙の坪量を取得し、その結果に応じて、転写ローラ位置制御をONし、ニップ位置をBからAに移動する（ステップＳ１３）。例えば、CPUは紙DB46から紙厚データを用いて紙厚＜Ｄでない場合、用紙の坪量が所定以下であるため、すなわち紙厚≦Ｄである場合は終了する（ステップＳ１２／No）。すなわち、ニップ位置はBに維持される。
ニップ位置をAに移動させた後に印刷処理を実施すると、印刷終了か否かを判断し（ステップＳ１６）、印刷終了である場合（ステップＳ１６／Yes）、転写ローラ位置制御をOFF、ニップ位置をBからAに移動した後に終了する（ステップＳ１７）。印刷終了でない場合（ステップＳ１６／No）、印刷を継続する。

なお、用紙20の紙種の検知は、図１１に示すように紙種モードをユーザーに選択させることもできる。また、本実施形態は、図7に示したような構成の転写装置のみではなく、ローラ径が対向ローラ14及び転写ローラ23のローラ径が図示した割合でなくてもよい。また電圧の印加場所が転写ローラ23や他の張架ローラに行われていても良い。

＜作用効果＞
本実施形態によれば、転写ニップ位置を移動し、ニップ位置からのシート状部材としての記録媒体の排出角度を制御する手段を設けたことにより、良好な画像品質と搬送品質とを得ることが出来る。

本実施形態によれば、転写ローラと、上流に設置したシートを案内する搬送ガイドと、転写ニップ部より下流に設置した搬送ガイドを一体のユニットにし、ユニットを移動させることで転写ニップ位置を移動し、ニップ位置からのシート状部材としての記録媒体の排出角度を制御する手段を設けたことにより、簡単な動作で良好な画像品質と搬送品質とを得ることが出来る。

本実施形態によれば、転写ニップに搬送させるシート状部材としての記録媒体の厚さに基づいて、シート状部材の排出角度が変化するように、ニップ位置の移動手段を制御することにより、多種多様な記録媒体の用紙において、良好な画像品質と搬送品質とを得ることが出来る。

なお、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、それに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。

２ 中間転写ベルト
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 感光体
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 帯電ローラ
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ ポリゴンミラー
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ 露光装置
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ 現像器
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、２１ ローラ
１２ 搬送ローラ
１４ 対向ローラ
２０ 用紙
２３ 転写ローラ
２６ 電源
２７ バネ
２８ カム
２９ ギヤ
３０ 定着ローラ
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ バイアス電源
３７ 加圧ローラ
３８ 転写出口ガイド
５１、５２ カセット
２６０ 転写入り口前下ガイド

特開２０１０−１７５９７６号公報 特開２００９−１２２４４８号公報 特開２０１１−８５７４９号公報

Claims (5)

1. 複数の張架ローラによって張架され、表面にトナー像を担持して無端移動するトナー像担持ベルトと、前記複数の張架ローラのうちの一つと対向して転写ニップを形成し、前記トナー像担持ベルト上のトナー像をシート状部材に転写する転写ローラとを有する画像形成装置において、
   前記転写ニップの位置からの前記シート状部材の排出角度を制御するために前記転写ニップの位置を移動することを特徴とする画像形成装置。
2. 複数の張架ローラによって張架され、表面にトナー像を担持して無端移動するトナー像担持ベルトと、前記複数の張架ローラのうちの一つと対向して転写ニップを形成し、前記トナー像担持ベルト上のトナー像をシート状部材に転写する転写ローラとを有する画像形成装置において、
   制御手段は、前記転写ローラの位置を移動することで前記転写ニップの位置を移動することを特徴とする画像形成装置。
3. 複数の張架ローラによって張架され、表面にトナー像を担持して無端移動するトナー像担持ベルトと、前記複数の張架ローラのうちの一つと対向して転写ニップを形成し、前記トナー像担持ベルト上のトナー像をシート状部材に転写する転写ローラとを有する画像形成装置において、
   前記制御手段は、前記転写ローラと、前記転写ニップ部より下流に設置した搬送ガイドを一体のユニットにし、前記ユニットを移動させることで前記転写ニップの位置を移動し、前記転写ニップの位置からの前記シート状部材の排出角度を制御することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記転写ニップ部に搬送させる前記シート状部材の種別又は厚さに基づいて、前記シート状部材の排出角度が変化するように前記転写ニップの位置の移動を制御することを特徴とする請求項２又は３記載の画像形成装置。
5. 複数の張架ローラによって張架し、表面にトナー像を担持して無端移動するトナー像担持ベルトと、前記複数の張架ローラのうちの一つと対向して転写ニップを形成し、前記トナー像担持ベルト上のトナー像を転写ローラでシート状部材に転写する画像形成方法において、
   前記転写ニップの位置からの前記シート状部材の排出角度を制御するために前記転写ニップの位置を移動することを特徴とする画像形成方法。

Images