JP2015225172A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】連続印刷の生産性が低下するのを抑えつつ、ショックジターを低減させることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナー像を表面に担持する像担持体131と、像担持体に接触して転写ニップを形成するニップ形成部材135と、像担持体と二ップ形成部材とを接離させる接離手段30とを備えた画像形成装置1において、記録媒体の厚さに関する情報を取得する厚さ情報取得手段160を有しており、連続印刷時に先行する記録媒体の厚さと後行する記録媒体の厚さとが異なる場合、先行する記録媒体が転写ニップを抜けるにあたっての像担持体と二ップ形成部材との離間量が、後行する記録媒体の厚さに応じて予め設定された、後行する記録媒体が転写ニップに進入するにあたっての像担持体と二ップ形成部材との離間量となるように、前記情報に基づいて接離手段を制御する制御手段200を有する。
【選択図】図1

Description

本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置に関するものである。
従来、画像形成装置の転写装置として、像担持体に当接するニップ形成部材により転写ニップを形成して記録媒体を挟み込み、転写バイアス電源より出力した転写バイアスを転写ニップに印加して、像担持体上のトナー像を記録媒体に転写するものが知られている。
特許文献1に記載の画像形成装置には、前記転写装置として、複数の感光体上から中間転写ベルト上に順次一次転写された重合わせトナー像を、記録媒体である用紙に二次転写する二次転写装置が設けられている。
この二次転写装置では、ニップ形成部材として、像担持体としての中間転写ベルト表面に当接する二次転写ローラと、二次転写ローラと対向して中間転写ベルト裏面に当接する二次転写対向ローラとを設けている。そして、二次転写ローラと二次転写対向ローラとの間に中間転写ベルトを挟み込んで二次転写ニップを形成する。
前記二次転写装置を備えた画像形成装置では、用紙が二次転写ニップに進入するときや、用紙が二次転写ニップを抜けるときなどの衝撃により、突発的な中間転写ベルトの速度変動が生じると、感光体から中間転写ベルト上に転写される画像が伸び縮みしてしまう。そのため、画像の一定の画像濃度であるべき部分に濃淡が生じ、ショックジターと呼ばれる異常画像が発生する。
特許文献1に記載の画像形成装置は、中間転写ベルトと二次転写ローラとを接離させる接離機構を備えている。そして、用紙を二次転写ニップに向けて搬送し、用紙が二次転写ニップへ進入するのに先立って、接離機構が有する偏心カムの駆動により、二次転写ローラを中間転写ベルトから離間させるように強制移動させる。これにより、二次転写ローラと中間転写ベルトとの間に所定離間量の隙間を形成し、二次転写ニップへの用紙進入時のショックジターを低減させることができるとされている。
また、用紙の先端を前記隙間に進入させた直後に、偏心カムの駆動により二次転写ローラの強制移動を解除して、二次転写ローラを中間転写ベルト側へ付勢するバネの付勢力により二次転写ローラを中間転写ベルトに向けて押圧する。これにより、二次転写ローラが中間転写ベルトに当接し、転写処理中には二次転写ニップで十分な転写圧を発揮させて、転写不良の発生を抑えることができるとされている。
さらに、中間転写ベルト上の画像を用紙に転写終了してから用紙が二次転写ニップを抜けるまでの間に偏心カムの駆動によって、前記所定離間量と同じ離間量で、二次転写ローラを中間転写ベルトから離間させるように強制移動させる。このように、用紙が二次転写ニップから抜けるときにも、中間転写ベルトと二次転写ローラとを離間させることで、二次転写ニップを用紙が抜けるときのショックジターを低減させることができるとされている。
用紙が二次転写ニップに進入するときや抜けるときの衝撃は、二次転写ニップでの転写圧が弱ければ弱いほど小さくなる。そのため、中間転写ベルトと二次転写ローラとを完全に離間させ、転写圧が0の状態で用紙を二次転写ニップに進入させたり抜けさせたりすることができれば、用紙が二次転写ニップに進入するときや抜けるときのショックジターを最も低減させることができる。
一方で、離間させた中間転写ベルトと二次転写ローラとを再度接触させたときには、バネの付勢力によって二次転写ローラが中間転写ベルトに衝突し衝撃が発生する。この衝撃は、中間転写ベルトと二次転写ローラとの離間量が大きいほど大きく、この衝撃が大き過ぎると、中間転写ベルトに突発的な速度変動が生じショックジターが発生してしまう。
このように、中間転写ベルトと二次転写ローラとの離間量には、当該離間量を大きくするほど、用紙が二次転写ニップに進入するときや抜けるときの衝撃を低減できるが、中間転写ベルトと二次転写ローラとの接触時の衝撃が大きくなるという相反する関係がある。
そのため、中間転写ベルトと二次転写ローラとを接触させたときの衝撃をできるだけ低減でき、用紙が二次転写ニップに進入するときや抜けるときに転写圧が0となるような、用紙の厚さに応じた最適な離間量で、中間転写ベルトと二次転写ローラとを離間させる。これにより、用紙の厚さに応じて必要以上に中間転写ベルトと二次転写ローラとを離間させずに、中間転写ベルトと二次転写ローラとが接触したときの衝撃が小さくしてショックジターを低減させることができる。
ここで、一般に、複数枚の用紙に連続して画像を形成する連続印刷を行うときには、同じ厚さの用紙だけを用いて連続印刷が行われることが多いが、異なる厚さの用紙を用いて連続印刷を行う場合も有り得る。この場合、先行する用紙と後行する用紙とで厚さが異なるときに、先行する用紙が二次転写ニップを抜けた後、先行する用紙と後行する用紙との紙間領域が二次転写ニップを通過している間に、後行する用紙の厚さに応じた前記離間量に変更することになる。
しかしながら、プロセス線速の速い高速機では、先行する用紙と後行する用紙との紙間領域が非常に短い。そのため、前記紙間領域が二次転写ニップを通過している間に、先行する用紙が二次転写ニップを抜けるときの離間量から、後行する用紙が二次転写ニップに進入するときの離間量へ変更するための接離機構の動作が間に合わないおそれがある。
よって、後行する用紙が二次転写ニップに進入するときに、後行する用紙の厚さに応じた前記離間量とはならず、二次転写ニップへの用紙進入時の衝撃や、中間転写ベルトと二次転写ローラとの接触時の衝撃に起因したショックジターを低減できなくなる。
また、先行する用紙が二次転写ニップを抜けるときの離間量から、後行する用紙が二次転写ニップに進入するときの離間量へ変更するための接離機構の動作が間に合うように、前記紙間領域を広げると連続印刷の生産性が低下してしまう。
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、連続印刷の生産性が低下するのを抑えつつ、ショックジターを低減させることができる画像形成装置を提供することである。
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、トナー像を表面に担持する像担持体と、前記像担持体の表面に担持されるトナー像が転写される像担持体と、前記像担持体に接触して転写ニップを形成するニップ形成部材と、前記像担持体と前記二ップ形成部材とを接離させる接離手段とを備え、前記転写ニップに向けて搬送され該転写ニップに挟み込んだ記録媒体に前記像担持体からトナー像を転写して該記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、前記記録媒体の厚さに関する情報を取得する厚さ情報取得手段を有しており、複数枚の記録媒体を連続して印刷する連続印刷時に、先行する記録媒体の厚さと後行する記録媒体の厚さとが異なる場合、先行する記録媒体が前記転写ニップを抜けるにあたっての前記像担持体と前記二ップ形成部材との離間量が、後行する記録媒体の厚さに応じて予め設定された、該後行する記録媒体が前記転写ニップに進入するにあたっての前記像担持体と前記二ップ形成部材との離間量となるように、前記厚さ情報取得手段が取得した前記情報に基づいて前記接離手段を制御する制御手段を有することを特徴とするものである。
以上、本発明によれば、連続印刷の生産性が低下するのを抑えつつ、ショックジターを低減させることができるという優れた効果がある。
連続印刷時における中間転写ベルトと二次転写ローラとの接離制御の一例を示すフローチャート。 実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。 中間転写ベルトと二次転写ローラとを接離させる接離装置の説明図。 画像形成装置が備える制御部を説明する図。 中間転写ベルトのプロセス線速速度変動を示すグラフ。 中間転写ベルトと二次転写ローラとの離間ギャップと、中間転写ベルトのプロセス線速速度変動量との関係を示したグラフ。 中間転写ベルトと二次転写ローラとをギャップ幅Cで離間させた状態を示す図。 中間転写ベルトと二次転写ローラとが当接した状態を示す図。 中間転写ベルトと二次転写ローラとをギャップ幅Aで離間させた状態を示す図。 偏心カムの形状と、そのカム線図について説明する図。
以下、図を参照して実施例を含む本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図2は、本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。図2に示す画像形成装置1は、タンデム型の画像形成部(以下、作像部という)によってカラー画像を形成するカラー画像形成装置であり、画像読取部10、作像部11、給紙部12、転写部13、定着部14、排紙部15から構成される。また、これら各部の動作を制御する図示しない制御部を備えている。
画像読取部10は、原稿の画像を読み取り、画像情報を生成するためのものであり、コンタクトガラス101や読取センサ102や開閉カバー103や不図示の光源などから構成される。
コンタクトガラス101は、画像の読取対象となる原稿が載置されるものである。また、読取センサ102は、コンタクトガラス101上に載置されている原稿の画像の画像情報を、前記光源から前記原稿に照射された光のうち反射光を受光して読み取るものである。開閉カバー103は、回動軸103aを中心に回動して開閉可能となっている。
画像読取部10では、開閉カバー103を開けてコンタクトガラス101上に原稿を載置し開閉カバー103を閉じた後、その原稿に前記光源から光を照射する。そして、原稿で反射した反射光をCCD(電荷結合素子)やCIS(密着型イメージセンサ)等からなる読取センサ102で受光して、光の3原色であるRGB各色の電気的な色分解信号を読み込む。
作像部11は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の4色に加え、無色透明(クリア)や白色といった特色(S)のトナー像を形成し出力する5つの作像ユニット110S,110Y,110M,110C,110Kを有する。
5つの作像ユニット110S,110Y,110M,110C,110Kは、画像形成材料として、互いに異なる色のS,Y,M,C,Kトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時交換される。各作像ユニット110S,110Y,110M,110C,110Kは、装置本体に対して着脱可能に構成されていて、所謂プロセスカートリッジを構成している。
以下、共通する構成については、Kトナー像を形成するための作像ユニット110Kを例にとって説明する。作像ユニット110Kは、帯電装置111K、像担持体ないしは潜像担持体としての感光体112K、現像装置114K、除電装置115K、感光体クリーニング装置116K等を備えている。これらの装置が共通の保持体に保持されていて、装置本体に対して一体的に着脱することで、それらを同時に交換できるようになっている。
感光体112Kは、基板の表面上に有機感光層が形成された外径60[mm]のドラム形状であり、図2において図示しない駆動手段により反時計回り方向に回転駆動される。帯電装置111Kは、帯電チャージャ(帯電器)の帯電電極である帯電ワイヤに帯電バイアスを印加することで、帯電ワイヤと感光体112Kの外周表面との間に放電を発生させ、感光体112Kの表面を一様に帯電させる。
本実施形態では、トナーの帯電極性と同じマイナスの極性に帯電させている。帯電バイアスとしては、直流電圧に交流電圧を重畳したものを採用している。なお、帯電チャージャに代えて、感光体112Kに接触あるいは近接して設けられる帯電ローラを用いる方式を採用してもよい。
一様に帯電された感光体112Kの表面には、後述する露光装置113から照射されるレーザ光により光走査されて、K用の静電潜像が形成される。感光体112Kの一様帯電した表面の全域のうち、レーザ光が照射された箇所は電位が減衰し、レーザ照射箇所の電位が、それ以外の箇所(地肌部)の電位よりも小さい静電潜像となる。
このK用の静電潜像は、後述するKトナーを用いる現像装置114Kによって現像されてKトナー像になる。そして、後述する中間転写ベルト131上に一次転写される。
現像装置114Kは、Kトナーとキャリアとを含む2成分現像剤が収容される容器(図示せず)を有し、この容器内に具備される現像スリーブ内部のマグネットローラ(図示せず)の磁力によって現像剤を現像スリーブ表面に担持する。
現像スリーブには、トナーと同極性であって、感光体112Kの静電潜像よりも大きく、感光体112Kの帯電電位よりも小さな現像バイアスが印加される。これにより、現像スリーブと感光体112Kの静電潜像との間には、現像スリーブから静電潜像に向かう現像ポテンシャルが作用する。また、現像スリーブと感光体112Kの地肌部との間には、現像スリーブ上のトナーをスリーブ表面に向けて移動させる非現像ポテンシャルが作用する。
そして、現像ポテンシャル及び非現像ポテンシャルの作用により、現像スリーブ上のKトナーが、感光体112Kの静電潜像に選択的に付着され現像されることで、感光体112K上にK色のトナー像が形成される。
除電装置115Kは、中間転写ベルト131にトナー像が一次転写された後の感光体112Kの表面を除電する。感光体クリーニング装置116Kは、図示しないクリーニングブレードとクリーニングブラシとを備えており、除電装置115Kによって除電された感光体112Kの表面に残った転写残トナー等を除去する。
図2において、作像ユニット110C,110M,110Y,110Sにおいても、作像ユニット110Kと同様にして、各感光体112S,112Y,112M,112C上にS,Y,M,Cトナー像が形成される。
作像ユニット110S,110Y,110M,110C,110Kの上方には、潜像書込手段ないしは露光手段としての露光装置113が配置されている。露光装置113は、画像読取部10やパーソナルコンピュータ等の外部機器から送られてくる画像情報に基づいてレーザダイオードから発したレーザ光により、感光体112S,112Y,112M112C,112Kを光走査する。
露光装置113は、光源から発せられたレーザ光をポリゴンモータによって回転駆動されるポリゴンミラーによって、主走査方向に偏光させながら複数の光学レンズやミラーを介して感光体112S,112Y,112M,112C,112Kに照射するものである。なお、レーザ光に代えて、複数のLEDから発せられるLED光によって光書込み、照射する構成を採用してもよい。
給紙部12は、転写部13に対して記録媒体の一例である用紙Pを供給するものであり、用紙収容部121、給紙ピックアップローラ122、給紙搬送路123、及び、レジストローラ対124を備えている。
給紙ピックアップローラ122は、用紙収容部121に収容されている用紙Pを給紙搬送路123の方へ移動させるために回転するように設けられている。このように設けられている給紙ピックアップローラ122は、収容されている用紙Pのうち最上段にある用紙Pを一枚ずつ取り出し、給紙搬送路123に送り出す。
このように、給紙ピックアップローラ122によって給紙搬送路123に送り出された用紙Pは、不図示の搬送ローラ対によって転写部13に向けて搬送されるが、この途中にレジストローラ対124で用紙先端を挟み込んで、用紙Pの搬送が一旦停止される。レジストローラ対124は、中間転写ベルト131上のトナー像が形成されている部分が、転写部13の転写ニップとしての二次転写ニップNに到達されるタイミングで、用紙Pを二次転写ニップNに向けて送り出すものである。
転写部13は、作像ユニット110S,110Y,110M,110C,110Kの下方に配置されている。転写部13は、駆動ローラ132、従動ローラ133、中間転写ベルト131、一次転写ローラ134、二次転写ローラ135、二次転写対向ローラ136、トナー付着量センサ137、及び、ベルトクリーニング装置138などを備えている。
中間転写ベルト131は、無端状のベルト部材からなる像担持体である。そして、中間転写ベルト131のループ内側に配設された、駆動ローラ132、従動ローラ133、二次転写対向ローラ136、及び、一次転写ローラ134S,134Y,134M,134C,134Kなどによって回転可能に張架されている。
なお、「配設」とは、配置して設けること、または、位置を決めて設けることを意味する。また、「張架」とは、張力がかかった状態で掛け渡すことを意味する。
中間転写ベルト131は、図示しない駆動モータにより図中時計回り方向に回転駆動される駆動ローラ132によって図中時計回り方向に回転し、感光体112S,112Y,112M,112C,112Kに接しながら移動する。なお、中間転写ベルト131のプロセス速度は415[mm/sec]に調整されている。
中間転写ベルト131は、ポリフッ化ビニルデン、エチレン−四フッ化エチレン共重合体(ETFE)、ポリイミド(PI)、ポリカーボネート(PC)等を単層または複数層に構成し、カーボンブラック等の導電性材料を分散させている。そして、その体積抵抗率を10〜1012[Ωcm]、かつ、表面抵抗率を10〜1013[Ω/□]の範囲となるよう調整している。
また、必要に応じて、この中間転写ベルト131の表面に離型層をコートしても良い。コートに用いる材料としては、次のものが挙げられる。すなわち、エチレン−四フッ化エチレン共重合体(ETFE)、ポリ四フッ化エチレン(PTFE)、フッ化ビニルデン、パ−フルオロアルコキシフッ素樹脂(PEA)、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体(FEP)、フッ化ビニル(PVF)等のフッ素樹脂が使用できる。なお、コートに用いる材料としては、これに限定されるものではない。
中間転写ベルト131の製造方法は、注型法、遠心成形法等があり、必要に応じてその表面を研磨しても良い。
中間転写ベルト131の体積抵抗率が上述した範囲を超えると、転写に必要なバイアス電圧が高くなるため、電源コストの増大を招くため好ましくない。また、転写工程、用紙剥離工程などで中間転写ベルト131の帯電電位が高くなり、且つ、自己放電が困難になるため除電手段を設ける必要が生じる。
また、体積抵抗率及び表面抵抗率が上記範囲を下回ると、帯電電位の減衰が早くなるため自己放電による除電には有利となるが、転写時の電流が面方向に流れるためトナー飛び散りが発生してしまう。
したがって、本実施形態における中間転写ベルト131の体積抵抗率及び表面抵抗率は、上記範囲内でなければならない。
なお、体積抵抗率及び表面抵抗率の測定値は、次のように測定した測定値を用いた。すなわち、高抵抗抵抗率計(三菱化学社製:ハイレスタ)にHRSプローブ(内側電極直径5.9[mm]、リング電極内径11[mm])を接続し、中間転写ベルト131の表裏に100[V](表面抵抗率500[V])の電圧を印加して10秒後の測定値を用いた。
中間転写ベルト131の駆動ローラ132に巻き掛けられている部分と対向する位置には、中間転写ベルト131のおもて面と間隔をあけてトナー付着量センサ137が配置されている。
一次転写ローラ134S,134Y,134M,134C,134Kは、中間転写ベルト131を挟んで、それぞれ感光体112S,112Y,112M,112C,112Kと対向して配置され、中間転写ベルト131を移動させるように従動回転する。これにより、中間転写ベルト131のおもて面と、感光体112S,112Y,112M,112C、112Kとがする一次転写ニップが形成される。なお、「当接」とは、突き当てた状態で接することを意味する。
一次転写ローラ134S,134Y,134M,134C,134Kには、図示しない一次転写バイアス電源によってそれぞれ一次転写バイアスが印加される。なお、本実施形態では、+1800[V]の一次転写バイアスが印加されるように設定されている。
これにより、感光体112S,112Y,112M,112C,112K上のS,Y,M,C,Kトナー像と、一次転写ローラ134S,134Y,134M,134C,134Kとの間に一次転写電界が形成される。そして、中間転写ベルト131に対して順次、各色トナー像が転写される。
本実施形態の画像形成装置1には、「フルカラー画像形成モード」、「モノクロ画像形成モード」、「特殊画像形成モード」、「フルカラー画像+特殊画像形成モード」の4つの画像形成モードが存在する。なお、本実施形態の画像形成装置1においては、各色ごとに図示しない一次転写接離機構によって、一次転写ローラ134を感光体112に対して近づけたり遠ざけたりすることで、中間転写ベルト131と感光体112Kとを接離させることができる。
フルカラー画像形成モードは、作像ユニット110Y,110M,110C,110Kにより、Y、M、C、K色のトナーを用いてフルカラーの画像形成動作を実行するものである。
フルカラー画像形成モードでは、一次転写ローラ134Y,134M,134C,134Kを感光体112Y,112M,112C,112K側に近づく位置に位置決めする。これにより、中間転写ベルト131と感光体112Y,112M,112C,112Kとが当接させる。
一方で、フルカラー画像形成モードに用いない作像ユニット110Sについては、一次転写ローラ134Sを感光体112Sから遠ざかる位置に位置決めし、中間転写ベルト131と感光体112Sとを離間させる。
モノクロ画像形成モードは、作像ユニット110によりK色のトナーを用いてフルカラーの画像形成動作を実行するものである。モノクロ画像形成モードでは、一次転写ローラ134Kを感光体112K側に近づく位置に位置決めして、中間転写ベルト131と感光体112Kとを当接させる。
一方で、モノクロ画像形成モードに用いない作像ユニット110S,110Y,110M,110Cについては、一次転写ローラ134S,134Y,134M,134Cを感光体112S,112Y,112M,112Cから遠ざかる位置に位置決めする。これにより、中間転写ベルト131と感光体112S,112Y,112M,112Kとが離間する。
特殊画像形成モードは、作像ユニット110Sにより透明トナーSを用いて画像形成動作を実行するものである。特殊画像形成モードでは、一次転写ローラ134Sを感光体112S側に近づく位置に位置決めして、中間転写ベルト131と感光体112Sとを当接させる。
一方で、特殊画像形成モードに用いない作像ユニット110Y,110M,110C,110Kについては、一次転写ローラ134Y,134M,134C,134Kを感光体112Y,112M,112C,112Kから遠ざかる位置に位置決めする。これにより、中間転写ベルト131と感光体112Y,112M,112C,112Kとが離間する。
フルカラー画像+特殊画像形成モードは、全ての作像ユニット110S,110Y,110M,110C,110Kを用いて画像形成動作を実行するものである。フルカラー画像+特殊画像形成モードでは、一次転写ローラ134S,134Y,134M,134C,134Kを、感光体112S,112Y,112M,112C,112K側に近づく位置に位置決めする。そして、中間転写ベルト131と感光体112S,112Y,112M,112C,112Kとを当接させる。
二次転写ローラ135は、二次転写対向ローラ136との間に中間転写ベルト131を挟み込んでおり、中間転写ベルト131のおもて面と二次転写ローラ135とが当接する二次転写ニップNが形成されている。
二次転写ローラ135は、図示しない駆動手段により回転駆動し、ニップ形成部材及び転写部材として機能している。二次転写対向ローラ136は、ニップ形成部材及び対向部材として機能する。また、二次転写ローラ135が電気的に接地されているのに対し、二次転写対向ローラ136には、二次転写バイアス電源130によって二次転写バイアスが印加される。
二次転写バイアス電源130は、直流電源と交流電源とを有しており、二次転写バイアスとして、直流電圧に交流電圧を重畳したものを出力することができる。二次転写バイアス電源130の出力端子は、二次転写対向ローラ136の芯金に接続されており、二次転写対向ローラ136の芯金の電位は、二次転写バイアス電源130からの出力電圧値とほぼ同じ値になる。
二次転写バイアスを二次転写対向ローラ136に印加することで、二次転写対向ローラ136と二次転写ローラ135との間に、マイナス極性のトナーを二次転写対向ローラ136側から二次転写ローラ135側に向けて静電移動させる二次転写電界が形成される。これにより、中間転写ベルト131上のマイナス極性のトナーを二次転写対向ローラ136側から二次転写ローラ135側へ移動させることができる。
二次転写バイアス電源130には、直流成分としてトナーと同じマイナス極性のものを用い、重畳バイアスの時間平均の電位をトナーと同じマイナス極性にする。なお、重畳バイアスを二次転写ローラ135に印加しつつ、二次転写対向ローラ136の芯金を電気的に接地してもよく、その場合は直流電圧及び直流成分の極性を異ならせる。
エンボス加工が施された用紙P等、表面の凹凸が大きい用紙Pを用いる場合には、前述の重畳バイアスを印加することにより、トナーを往復移動させつつ相対的には中間転写ベルト131側から用紙P側にトナーを移動させて用紙P上に転移させる。これにより、用紙表面の凹部への転写性を向上させて、転写率の向上や中抜け等の異常画像を改善することができる。
一方、普通紙等、表面の凹凸が小さい用紙Pを用いる場合には、凹凸パターンにならった濃淡パターンが出現しないので、直流成分のみによる二次転写バイアスを印加することで十分な転写性を得ることができる。
二次転写ローラ135は、ステンレス鋼やアルミニウム等からなる芯金に抵抗層と離型層とを積層したものからなる。抵抗層は、ポリカーボネート、フッ素系ゴム、シリコン系ゴムにカーボンや金属錯体等の導電粒子を分散させたもの、あるいはNBRやEPDM等のゴム、NBR/ECO共重合のゴム、ポリウレタン製の半導電性ゴム等よりなる。その体積抵抗は、10[Ω]〜1012[Ω]、望ましくは10[Ω]〜10[Ω]である。
また、ゴム硬度(ASKER−C)は、20度〜50度の発泡タイプでもゴム硬度30〜60度のゴムタイプでもよいが、スポンジタイプが望ましい。これは、文字や細線の中抜けが生じ易く、これを防止するためである。
二次転写ニップNを通過した二次転写後の中間転写ベルト131上には、用紙Pに転写されなかった転写残トナーが残留している。これは、中間転写ベルト131の表面に当接しているクリーニングブレードを備えたベルトクリーニング装置138によって、中間転写ベルト131の表面から除去される。
定着部14は、ベルト定着方式を採用しており、無端状のベルト部材である定着ベルト141に加圧ローラ142を押し当てて構成されている。定着ベルト141は、定着ローラ143と加熱ローラ144とに掛け回されており、少なくとも一方のローラには図示しない加熱手段である熱源(ヒータ、ランプ、または電磁誘導式の加熱装置等)が設けられている。定着ベルト141は、定着ローラ143と加圧ローラ142との間に挟持され押し付けられる状態で、定着ベルト141と加圧ローラ142との間に定着ニップを形成している。
定着部14に送り込まれた用紙Pは、その未定着トナー像担持面を定着ベルト141に密着させる姿勢で定着ニップに挟まれる。そして、熱や圧力によってトナー像が用紙Pに定着される。
また、用紙Pのトナー像を定着させた面とは反対側の面にも、画像を形成する場合には、定着部14でトナー像を定着させた後に、図示しない用紙反転機構に用紙Pを搬送し、この用紙反転機構により用紙Pを反転させる。その後は、上述した画像形成工程と同様にして、用紙Pの反対面にもトナー像が形成される。
定着部14でトナーが定着された用紙Pは、排紙部15を構成する図示しない排紙ローラを経由して画像形成装置本体2から装置外へ排出され、排紙トレイ151に収容される。
図3は、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とを接離させる接離機構30の説明図である。二次転写ローラ135と二次転写対向ローラ136とは、中間転写ベルト131を挟んで二次転写ローラ135が下側で二次転写対向ローラ136が上側に位置するように対向配置されている。二次転写ローラ135には、付勢手段であるバネ37によって二次転写対向ローラ136に向かうような付勢力が加わっている。
バネ37としては、例えば、圧縮バネや引っ張りバネなどが挙げられる。このバネ37によって二次転写ローラ135から用紙Pや中間転写ベルト131に対して所定の転写圧を付加することができる。
中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とは、ステッピングモータ33や偏心カム31などで構成された接離機構30によって一定範囲内で自由に接離させることができる。二次転写対向ローラ136の軸方向両端部には、二次転写対向ローラ136と同軸上に偏心カム31が設置されている。
二次転写ローラ135の軸方向両端部には、二次転写ローラ135の回転を妨げないように玉軸受32が取り付けられており、この玉軸受32に偏心カム31を突き当てるような構成となっている。偏心カム31が取り付けられているカム軸31aがステッピングモータ33からの回転駆動力により回転すると、偏心カム31も同じタイミング且つ同じ角度で回転するよう、偏心カム31とカム軸31aとがDカットの溝などで嵌め合わされて取り付けられている。
偏心カム31の形状として、偏心カム31の回転中心と外形部とを結んだ距離が最も短い部分は、二次転写対向ローラ136の直径よりも短くなっている。また、偏心カム31の回転中心と外形部とを結んだ距離が最も長い部分は、二次転写対向ローラ136の直径よりも長くなっている。
カム軸31aは、ステッピングモータ33により自由に回転を制御でき、ギア34,35とタイミングベルト36を介することによって、ステッピングモータ33の回転駆動力がカム軸31aに伝達される。ステッピングモータ33は、ステップ角1.8[°]で回転の制御が可能であり、用紙Pが二次転写ニップNに突入(進入)する前にステッピングモータ33からの回転駆動力によって偏心カム31を回転させる。
ここで、「偏心カム31の回転中心から偏心カム31の玉軸受32との接触部を結んだ距離+玉軸受32の半径」を距離L1とする。また、「二次転写対向ローラ136の半径+中間転写ベルト131の厚さ+二次転写ローラ135の半径」を距離L2とする。
偏心カム31は玉軸受32に突き当てられており、偏心カム31を回転させることによって、距離L1>距離L2の関係を満たすと、二次転写ローラ135はバネ37からの付勢に抗して中間転写ベルト131から離間する方向に押し下げられる。
そして、用紙先端が中間転写ベルト131と二次転写ローラ135との間を通過し始めたら、再びステッピングモータ33によって偏心カム31の回転を開始する。そして、距離L1<距離L2の関係を満たすと、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とが接触し、用紙Pに対して所定の転写圧が付加される。
このような構成により、二次転写ニップNへの用紙突入時には中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とを離間させ、用紙突入時の衝撃や、中間転写ベルト131のプロセス線速変動(速度変動)を抑制することができる。
なお、接離機構30としては、偏心カム31と玉軸受32それぞれを設ける対象を、図3に示した接離機構30の構成に対して、二次転写ローラ135と二次転写対向ローラ136とで逆であってもよい。すなわち、二次転写ローラ135の軸方向両端部に同軸上で偏心カム31を設置し、二次転写対向ローラ136の軸方向両端部に同軸上で玉軸受32を取り付け、玉軸受32に偏心カム31を突き当てる構成としてもよい。
図4は、本実施形態に係る画像形成装置1が備える制御部200を説明する図である。
画像形成装置1は、画像読取動作や画像形成動作などの画像形成装置1の動作を制御する制御部200を備えている。画像形成装置1の制御部200は、制御プログラムを実行するCPU201と、制御プログラムなどを格納するROM202と、CPU201による実行のために制御プログラムが展開され、一時データが記憶される記憶領域としてのRAM203を備えている。
制御部200には、ステッピングモータ33を制御するためのモータ駆動回路50や、用紙Pの厚さに関する情報を取得する厚さ情報取得手段として機能する紙厚検知センサ160及び操作パネル170などが接続されている。
制御部200は、紙厚検知センサ160や操作パネル170などにより取得した用紙Pの厚さに関する情報と、ROM202に格納(記憶)された後述する離間ギャップとの関係から、モータ駆動回路50を介してステッピングモータ33を制御する。これにより、制御部200によって偏心カム31の回転を制御することができる。
図5は、中間転写ベルト131のプロセス線速速度変動を示すグラフである。中間転写ベルト131は通常、予め設定されたプロセス線速を線速中心とし、一定の範囲内で同じプロセス線速で回転する。しかし、二次転写ニップNに用紙Pが突入したり、離間していた中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とが接触したりすると、その衝撃やトルク負荷により、図5に示すグラフの谷部のように中間転写ベルト131のプロセス線速が減速する。
その後、用紙Pが二次転写ニップNから抜けると用紙Pによるトルク負荷要因が除去されるため、図5に示すグラフの山部のように中間転写ベルト131のプロセス線速が加速する。二次転写ニップNへの用紙突入時の衝撃が大きいと、その分、中間転写ベルト131の減速度合も大きくなり、図5に示すグラフの谷部の落ち込みは大きくなる。その結果、ハーフトーン画像において、ショックジターと呼ばれる横すじ状の異常画像となって現れる。
図6は、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135との離間ギャップ(離間量)と、中間転写ベルト131のプロセス線速速度変動量との関係を示したグラフである。図中の(1)のグラフは、用紙Pの二次転写ニップ突入による速度変動を示したものである。図中の(2)のグラフは、用紙Pの二次転写ニップ抜けによる速度変動を示したものである、図中の(3)のグラフは、離間させた中間転写ベルト131と二次転写ローラ135との接触による速度変動を示したものである。
なお、図6の縦軸の中間転写ベルト131のプロセス線速速度変動量は、平均プロセス線速からどれだけ速度が変化したかの絶対値の最大量を示したものである。また、図6の横軸の離間ギャップとは、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とを離間させたときに、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135との間にどれだけの大きさの隙間(離間量)があるかを示したものである。
用紙Pが二次転写ニップNに突入する際の衝撃は、離間ギャップが広いほど小さくなるため、用紙Pの二次転写ニップ突入によるプロセス線速の速度変動も離間ギャップが広いほど小さくなる。
逆に、離間させた中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とが接触する際に発生する衝撃は、離間ギャップが広いほど大きくなる。そのため、離間した中間転写ベルト131と二次転写ローラ135との接触によるプロセス線速の速度変動も離間ギャップが広いほど大きくなる。
そのため、「用紙Pの二次転写ニップ突入による速度変動」と「離間した中間転写ベルト131と二次転写ローラ135との接触による速度変動」との合計が、最も小さくなるようなギャップ量の離間ギャップにする。これにより、二次転写ニップNに用紙Pが突入する際に発生するプロセス速度変動を最小に押さえ、ショックジターを低減させることができる。以後、この二次転写ニップNへの用紙突入の際に発生する速度変動を最小にする離間ギャップをギャップ幅Cとする。
一方、用紙Pが二次転写ニップNから抜ける際に発生する衝撃は、離間ギャップが広いほど小さくなるため、二次転写ニップNから用紙Pが抜けることによるプロセス線速の速度変動も離間ギャップが広いほど小さくなる。
また、用紙Pが二次転写ニップNから抜けるときに、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とが離間するが、その際に発生する衝撃は非常にごくわずかなため、印刷結果には影響しない。そのため、用紙Pが二次転写ニップNから抜けるときには、できる限り広い離間ギャップを設定することにより、用紙Pが二次転写ニップNを抜ける際のプロセス速度変動を最小に押さえ、ショックジターを低減させることができる。以後、この二次転写ニップNから用紙Pが抜けの際に発生するプロセス速度変動を最小にする離間ギャップをギャップ幅Aとする。
このように、用紙Pが二次転写ニップNに突入するときには、離間ギャップをギャップ幅Cとし、用紙Pが二次転写ニップNを抜けるときには、離間ギャップをギャップ幅Aとすることで、ショックジターを最小に押さえ、良好な印刷結果を得ることができる。
図7、図8、図9を用いて、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135との接離動作について説明する。図9は、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とをギャップ幅Aで離間させた状態を示す図である。図8は、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とが当接した状態を示す図である。図7は、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とをギャップ幅Cで離間させた状態を示す図である。
また、図7は、用紙Pが二次転写ニップNに突入する直前の偏心カム31の状態を示している。図8は、中間転写ベルト131から用紙Pにトナー像を転写中の偏心カム31の状態を示している。図9は、用紙Pが二次転写ニップNから抜ける瞬間の偏心カム31の状態を示している。
偏心カム31には、カム位置Aとカム位置Bとカム位置Cとの3箇所のカム位置(停止場所)が存在する。図9に示すように、偏心カム31の位置がカム位置Aの場所で停止している場合、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とをギャップ幅Aだけ離すような構成となっている。
また、図7に示すように、偏心カム31の位置がカム位置Cの場所で停止している場合は、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とをギャップ幅Cだけ離すような構成となっている。
図8に示すように、偏心カム31の位置がカム位置Bで停止している場合は、次の関係を満たす。すなわち、(偏心カムの回転中心からB地点での偏心カム31外周までの偏心カム半径+玉軸受32の半径)<(二次転写対向ローラ136の半径+中間転写ベルト131の厚さ+二次転写ローラ135の半径)となっている。
そのため、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とは接触状態となっている。そして、上述したように中間転写ベルト131から用紙Pにトナー像を転写する際に必要な転写圧がバネ37によって付与される。
偏心カム31は、前記制御部でステッピングモータ33を制御して伝達される回転駆動力によりカム軸31aを中心に回転することで、カム位置C、カム位置B、カム位置A、カム位置Cの順で連続的にカム位置を変化させることができる。なお、偏心カム31の形状としては、偏心カム31が一回転する間に、カム位置C、カム位置A、カム位置B、カム位置C、カム位置A、カム位置Bの順で連続的にカム位置が変化するようなものであってもよい。
用紙Pが二次転写ニップNに突入する前には、前記制御部によりステッピングモータ33の駆動を制御して、図7のように偏心カム31をカム位置Cで停止させる。これにより、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とをギャップ幅Cだけ離間させて、二次転写ニップNに用紙Pを突入させる。
その後、用紙Pが二次転写ニップNに突入したら、用紙Pの余白部が二次転写ニップNを通過している間に、偏心カム31をカム位置Cからカム位置Bへ移動させることで、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とを接触させる。
この際に発生する用紙Pの二次転写ニップNへの突入、及び、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135との接触による衝撃の合算値が、前述したように最も小さくなるようなギャップ幅Cだけ、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とが離間している。そのため、用紙Pが二次転写ニップNに突入する際のショックジターを最小限に抑えることができる。
そして、中間転写ベルト131から用紙Pへのトナー像の転写中は、図8ように偏心カム31をカム位置Bで停止させ、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とで用紙Pを挟み込む。これにより、中間転写ベルト131から用紙Pへトナー像を転写させるのに十分な転写圧を与えることができる。
その後、中間転写ベルト131から用紙Pへのトナー像の転写が終わり、用紙Pの後端が二次転写ニップNから抜ける前に、前記制御部によってステッピングモータ33の駆動を制御し、偏心カム31をカム位置Bからカム位置Aへと移動させる。これにより、図9のように偏心カム31をカム位置Aで停止させ、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とをギャップ幅Aだけ離間させて、用紙Pの後端が二次転写ニップNから抜けるのに備える。
このように、用紙Pの後端が二次転写ニップNから抜けるときの離間ギャップは、前述したように用紙の後端が二次転写ニップNから抜ける際に発生する衝撃が、最も小さくなるようなギャップ幅Aだけ離間している。そのため、用紙Pが二次転写ニップNから抜ける際のショックジターを最小限に抑えることができる
その後、用紙Pの後端が二次転写ニップNを抜けた後、偏心カム31をカム位置Aからカム位置Cへと移動させる。これにより、後行する用紙P(二枚目の用紙P)が二次転写ニップNに突入する際の衝撃を最小とするようなギャップ量の状態で、後行する用紙P(二枚目の用紙P)への転写を行うことができる。
以上のような偏心カム31の回転制御を、二次転写ニップNで中間転写ベルト131から用紙Pにトナー像を転写するときに行う。これにより、用紙Pが二次転写ニップNに突入する際や抜ける際の衝撃と、離間した中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とが接触する際の衝撃との全ての衝撃を小さくしてショックジターを低減し、良好な印刷結果を得ることができる。
ここで、図7、図8、図9を用いて説明した上述のような偏心カム31の回転制御は、用紙Pが薄く、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135との接触による衝撃が大きい場合に、より大きなショックジターの改善効果が期待される。逆に、印刷する用紙Pが厚い場合には、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135との接触による衝撃に比べて、用紙Pが二次転写ニップNに突入する際の衝撃のほうが支配的となる。
そのため、用紙Pが厚い場合は、用紙Pが二次転写ニップNに突入するときに、離間ギャップをギャップ幅Aにして離間ギャップを広くする。これにより、用紙Pが二次転写ニップNに突入する際の衝撃を大きく低減させ、ショックジターの改善効果を得ることができる。
また、用紙Pが厚い場合における偏心カム31の回転制御は、次のように行う。すなわち、用紙Pが二次転写ニップNに突入する前には、前記制御部によりステッピングモータ33の駆動を制御し、偏心カム31をカム位置Aで停止させ、離間ギャップをギャップ幅Aにして、二次転写ニップNに用紙Pを突入させる。
その後、用紙Pが二次転写ニップNに突入したら、用紙Pの余白部が二次転写ニップNを通過している間に、前記制御部によりステッピングモータ33の駆動を制御し、偏心カム31をカム位置Aからカム位置Bへ移動させ、偏心カム31をカム位置Bで停止させる。これにより、中間転写ベルト131から用紙Pへのトナー像の転写中は、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とで用紙Pが挟み込まれる。
その後、中間転写ベルト131から用紙Pへのトナー像の転写が終わり、用紙Pの後端が二次転写ニップNから抜ける前に、前記制御部によってステッピングモータ33の駆動を制御し、偏心カム31をカム位置Bからカム位置Aへと移動させる。これにより、用紙Pが二次転写ニップNから抜ける際には、偏心カム31をカム位置Aで停止させ離間ギャップをギャップ幅Aにする。
また、用紙Pの厚さに応じて閾値を設けて、その閾値と用紙Pの厚さとの関係に基づいて、偏心カム31の回転制御を次のように行っても良い。
(1)用紙Pの厚みが閾値Aよりも薄い場合(紙厚A)は、二次転写ニップNへの用紙P突入による衝撃や、用紙Pが二次転写ニップNから抜ける際の衝撃がほとんどない。そのため、二次転写ニップNへの転写ニップ突入時と、用紙Pが二次転写ニップNから抜けるときとに、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135との離間動作を行わない。
(2)用紙Pの厚みが閾値Aよりも厚く閾値Bよりも薄い場合(紙厚B)は、二次転写ニップNへの用紙P突入による衝撃よりも、離間した中間転写ベルト131と二次転写ローラ135との接触による衝撃のほうが大きい。そのため、二次転写ニップNへの転写ニップ突入時は離間ギャップを小さくして、その後の中間転写ベルト131と二次転写ローラ135との接触による衝撃を低減する。
一方、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とが離間する衝撃よりも、用紙Pが二次転写ニップNから抜ける際の衝撃のほうが大きい。そのため、用紙Pが二次転写ニップNから抜けるときの離間ギャップを大きくして、用紙Pが二次転写ニップNから抜ける際の衝撃を低減させる。
(3)用紙Pの厚みが閾値Bよりも厚い場合(紙厚C)では、二次転写ニップNへの用紙P突入による衝撃が、離間した中間転写ベルト131と二次転写ローラ135との接触による衝撃よりも大きくなる。そのため、二次転写ニップNへの転写ニップ突入時は、離間ギャップを大きくして、二次転写ニップNへの用紙P突入時の衝撃を低減させる。
また、用紙Pが二次転写ニップNから抜ける際の衝撃も、離間した中間転写ベルト131と二次転写ローラ135との接触による衝撃よりも大きくなる。そのため、用紙Pが二次転写ニップNから抜ける際にも、離間ギャップを大きくして、用紙Pが二次転写ニップNから抜ける際の衝撃を低減させる。
このように用紙Pの厚さに応じて3つの異なった偏心カム31の回転制御を行うことにより、用紙Pが薄い場合でも厚い場合でもショックジターを低減させることができ、良好な印刷結果を得ることができる。
本実施形態の画像形成装置1においては、給紙部12から二次転写ニップNに到達するまでの給紙搬送路123上で、用紙Pの厚さを検知する用紙厚さ検知手段である紙厚検知センサ160を有している。そして、紙厚検知センサ160の検知結果に基づいて制御部200が、用紙Pが二次転写ニップNに突入するにあたっての離間ギャップと、用紙Pが二次転写ニップNから抜けるにあたっての離間ギャップとを設定し接離機構30を制御する。
紙厚検知センサ160は、給紙搬送路123を挟んで発光素子161と受光素子162とが対向した透過型光学センサである。そして、発光素子161から照射され用紙Pを透過した光を受光素子162で受光し、その受光した光の光量に応じた信号を当該用紙Pの厚さに関する情報として、制御部200に出力する。なお、紙厚検知センサ160としては、透過型光学センサからなるものに限らず、用紙Pの紙厚を検知することができれば、他の公知のものを用いてもよい。
また、画像形成装置1に設けられた操作パネル170(図4参照)を、用紙Pの厚さに関する情報をユーザーが入力するための入力手段としての機能させてもよい。そして、操作パネル170からユーザーにより入力された前記情報に基づいて制御部200が、用紙Pが二次転写ニップNに突入するときの離間ギャップと、用紙Pが二次転写ニップNから抜けるときの離間ギャップとを設定し接離機構30を制御してもよい。
表1は、用紙Pの紙厚区分、紙厚(坪量)、二次転写ニップNへの用紙突入時の離間ギャップ、及び、用紙Pが二次転写ニップNから抜ける際の離間ギャップの関係を示したものである。
Figure 2015225172
紙厚区分αは、坪量0[gsm]〜90.0[gsm]の用紙Pである。紙厚区分αに属する用紙Pは非常に薄く、用紙Pが二次転写ニップNに突入する際や、用紙Pが二次転写ニップNから抜ける際の衝撃が非常に小さい。
そのため、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とが接触した際や離間する際に発生する衝撃が、ショックジターとなってしまう。よって、紙厚区分αに属する用紙Pを印刷するときには、二次転写ニップNへの用紙突入時と、用紙Pが二次転写ニップNから抜ける際とに、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135との接離動作を行わない。
紙厚区分βは、坪量90.1[gsm]〜157.0[gsm]の用紙Pである。紙厚区分βに属する用紙Pは薄く、用紙Pが二次転写ニップNに突入する際や、用紙Pが二次転写ニップNから抜ける際の衝撃は小さいが、その衝撃は紙厚区分αの用紙Pよりも大きい。そのため、紙厚区分βに属する用紙Pを印刷するときには、二次転写ニップNへの用紙突入時と、用紙Pが二次転写ニップNから抜ける際とに、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とをわずかに離間させ衝撃を緩和させる。
ただし、紙厚区分βの用紙Pも薄く、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とが接触した際や離間する際に発生する衝撃が、ショックジターとなってしまうため、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とを大きくは離間させない。
紙厚区分γは、坪量157.1[gsm]〜220.0[gsm]の用紙Pである。紙厚区分γに属する用紙Pはやや厚く、紙厚区分βの用紙Pよりも、用紙Pが二次転写ニップNに突入する際や、用紙Pが二次転写ニップNから抜ける際の衝撃が大きい。そのため、紙厚区分γに属する用紙Pを印刷するときには、二次転写ニップNへの用紙突入時と、用紙Pが二次転写ニップNから抜ける際とに、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とを離間させ衝撃を緩和させる。
ただし、紙厚区分γの用紙Pの厚さの場合、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とが接触した際に発生する衝撃が、ショックジターとなってしまう。そのため、二次転写ニップNへの用紙突入時の離間ギャップは小さくする。
なお、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とが離間する際に発生する衝撃は、用紙Pが二次転写ニップNから抜ける際に発生する衝撃に比べて小さい。そのため、紙厚区分γに属する用紙Pを印刷するときに、用紙Pが二次転写ニップNから抜ける際は、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とを大きく離間させる。
紙厚区分Zは、坪量220.1[gsm]〜400.0[gsm]の用紙Pである。紙厚区分Ζに属する用紙Pは非常に厚いため、用紙Pが二次転写ニップNに突入する際や、用紙Pが二次転写ニップNから抜ける際の衝撃が非常に大きい。そのため、紙厚区分Ζに属する用紙Pを印刷するときは、二次転写ニップNへの用紙突入時と、用紙Pが二次転写ニップNから抜ける際とのどちらの場合にも、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とを大きく離間させる。
図10は、偏心カム31の形状と、そのカム線図について説明する図である。図10において、中間転写ベルト131−二次転写ローラ135間の距離が0[mm]となるのは、二次転写ローラ135の弾性層が弾性変形していない状態で、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とが接触したときである。
偏心カム31には、上述したように3つのカム位置があり、それぞれカム位置A、カム位置B、カム位置Cとし、ステッピングモータ33(図3参照)からの回転駆動力で偏心カム31を回転させることで、偏心カム31の位置を各カム位置にすることができる。
偏心カム31の位置がカム位置Aにあるとき、偏心カム31は二次転写ローラ135と同軸の玉軸受32を押し下げることによって、中間転写ベルト131−二次転写ローラ135間の距離が0.6[mm]となる。これにより、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とが完全に離間する。
偏心カム31の位置がカム位置Bにあるとき、偏心カム31は玉軸受32から完全に離れており、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とが完全に当接している。そのため、転写中に十分な転写圧を付与することができ、良好な印刷結果を得ることができる。
なお、偏心カム31がカム位置Bに位置するときには、バネ37からの付勢力により二次転写ローラ135が中間転写ベルト131を介して二次転写対向ローラ136に押し付けられ、二次転写ローラ135の弾性層が弾性変形し押し潰されている。そのため、偏心カム31がカム位置Bに位置するときの中間転写ベルト131−二次転写ローラ135間の距離は、二次転写ローラ135の弾性層が弾性変形して押し潰されている分、マイナスの値となっている。
偏心カム31の位置がカム位置Cにあるとき、偏心カム31は玉軸受32を微小に押し下げており、中間転写ベルト131−二次転写ローラ135間の距離が0.1[mm]となる。なお、偏心カム31の位置がカム位置Cにあるときに、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とが微小な接触状態となって、転写圧が減圧状態となる構成でもよい。
このように、偏心カム31のカム位置を、ステッピングモータ33などによって任意のカム位置に移動させることにより、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135との任意の離間状態や当接状態を作り出すことができる。
表2は、紙厚区分と、二次転写ニップNへの用紙突入時、転写中、用紙Pが二次転写ニップNから抜ける際それぞれにおける偏心カム31のカム位置との関係を示したものである。
Figure 2015225172
前記表1で示したような、紙厚区分α,β,γ,Zと離間ギャップとの関係を、偏心カム31の回転制御によって実現するためには、用紙突入時、転写中、用紙抜け時のそれぞれのタイミングで、表2に示したカム位置に偏心カム31が位置する必要がある。
例えば、紙厚区分Ζの用紙Pを連続で印刷する場合、用紙Pが二次転写ニップNに突入する際には、カム位置Aに偏心カム31を回転移動させる。そして、転写中にはカム位置Bに位置するように、用紙Pが二次転写ニップNから抜ける際には、偏心カム31が再びカム位置Aに戻る必要がある。
そして、次の紙厚区分Zの用紙Pに、二次転写ニップNで転写を行うときには、偏心カム31が既にカム位置Aで待機している。そのため、先行する用紙P紙が抜ける際の偏心カム31のカム位置が、後行する用紙P紙が二次転写ニップNへ突入する際のカム位置と一致している。よって、先行する用紙Pと後行する用紙Pとの紙間領域が二次転写ニップNを通過する通過時間が非常に短い高速機でも、問題なく次の動作に間に合わせることができる。
また、他の紙厚区分α,β,γの用紙Pを連続で印刷する場合も同様で、先行する用紙Pが抜ける際の偏心カム31のカム位置を、後行する用紙Pが二次転写ニップNへ突入する際のカム位置と一致させる。これにより、紙間領域が短くても、次の動作に間に合わせることができる。
なお、紙厚区分βに属する用紙Pにおいて、転写中に位置するカム位置Bから用紙Pが二次転写ニップNを抜ける際に位置するカム位置Cへの偏心カム31の回転移動は、次のように行われる。
すなわち、図8に示す転写中の偏心カム31の状態から図中時計まわりに偏心カム31を回転させ、カム位置B、カム位置Cの順で位置を変え、用紙Pが二次転写ニップNから抜ける際にカム位置Cに位置させる。
一方、紙厚区分γに属する用紙Pにおいて、転写中に位置するカム位置Bから用紙Pが二次転写ニップNを抜ける際に位置するカム位置Cへの偏心カム31の回転移動は、次のように行われる。
すなわち、図8に示す転写中の偏心カム31の状態から図中反時計まわりに偏心カム31を回転させ、カム位置B、カム位置A、カム位置Cの順で位置を変え、用紙Pが二次転写ニップNから抜ける際にカム位置Cに位置させる。
このような動作にすることにより、図10のカム線図を見ると分かるように、カム位置Aの位置で中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とを大きく離間させた後で、すぐにカム位置Cの位置に偏心カム31を回転移動させることができる。
よって、用紙Pが二次転写ニップNから抜ける際に、偏心カム31をカム位置Aの位置で一旦停止させた後、カム位置Cの位置まで回転移動させる場合よりも、離間ギャップを大きい状態から小さい状態にする動きを短時間で行うことができる。
[実施例]
複数枚の用紙Pに連続して画像を形成する連続印刷を行う場合、異なる紙厚区分(厚さ)の用紙Pを用いて連続印刷を行う場合も有り得る。このように、異なる紙厚区分の用紙Pを連続で印刷すると、先行する用紙Pが抜ける際の偏心カム31のカム位置と、後行する用紙Pが二次転写ニップNへ突入する際のカム位置とが一致しないことがある。
そのため、先行する用紙Pが抜ける際の偏心カム31のカム位置から、後行する用紙Pが二次転写ニップNへ突入する際のカム位置への偏心カム31の回転移動が、先行する用紙Pと後行する用紙Pとの紙間領域で間に合わなくなることがある。
例えば、一枚目が紙厚区分αの用紙Pであり、二枚目が紙厚区分βの用紙Pを連続で印刷する。このとき、紙厚区分αの用紙Pにおいて偏心カム31の位置は、二次転写ニップNへの用紙突入時がカム位置B、転写中がカム位置B、用紙Pが二次転写ニップNから抜ける際がカム位置Bである。
一方、次の紙厚区分βの用紙Pを印刷する際には、二次転写ニップNへの用紙突入時にカム位置Bからカム位置Cの位置へ偏心カム31が回転移動していないといけない。そのため、一枚目の用紙Pと二枚目の用紙Pとの紙間領域が二次転写ニップNを通過している間に、カム位置Bからカム位置Cへと偏心カム31が回転移動しないといけない。ところが、高速機では前記紙間領域が二次転写ニップNを通過する通過時間が非常に短いため、カム位置Bからカム位置Cへの偏心カム31の回転移動が間に合わなくなってしまうことがある。
このような問題を解消するために、異なる紙厚区分の用紙Pを連続で印刷する際に紙間領域を長くすると、印刷の生産性を低下させてしまう。そこで、本実施形態の画像形成装置においては、印刷の生産性を低下させることなく、異なる紙厚区分の用紙Pを連続で印刷する際に、次のような方法で前記問題を解消する。
その方法とは、異なる紙厚区分の用紙Pを印刷する際は、先行する用紙Pが二次転写ニップNを抜ける際の離間ギャップを、先行する用紙Pの紙厚区分に応じた大きさではなく、後行する用紙Pが二次転写ニップNに突入する際の紙厚区分に応じた大きさで設定する。これにより、先行する用紙Pが二次転写ニップNを抜ける際の離間ギャップと、後行する用紙Pが二次転写ニップNに突入する際の離間ギャップとが必ず一致する。
そのため、先行する用紙Pと後行する用紙Pとの紙間領域で、偏心カム31の回転移動による離間ギャップの変更動作が間に合わなくなることを確実に防止することができる。よって、異なる紙厚区分の用紙Pを連続で印刷する際に、前記紙間領域を長くして印刷の生産性を低下させてしまう問題を解消することができる。
表3は、異なった紙厚区分の用紙Pを連続で印刷する際における、二次転写ニップNへの用紙突入時、転写中、用紙Pが二次転写ニップNから抜ける際それぞれの偏心カム31のカム位置の関係性を示したものである。
Figure 2015225172
なお、表3の上側の行は、次の印刷する用紙Pが、どの紙厚区分の用紙Pであるかを示している。また、表3の左側の列は、前の印刷した用紙Pが、どの紙厚区分の用紙Pであったかを示している。
例えば、先行する用紙Pが紙厚区分βであり、後行する用紙Pが紙厚区分αのときには、偏心カム31を、二次転写ニップNへの用紙突入時にカム位置C、転写中にカム位置B、用紙Pが二次転写ニップNから抜ける際にカム位置Bに位置させる。
本来であれば、表2の通り、紙厚区分βの用紙Pであれば、用紙Pが二次転写ニップNから抜ける際の偏心カム31の位置はカム位置Cである。しかしながら、後行する用紙Pが紙厚区分αであるため、後行する用紙Pが二次転写ニップNに突入する際の偏心カム31の位置は、表2の通り、カム位置Bである。そのため、先行する用紙Pが二次転写ニップNを抜ける際の偏心カム31の位置をカム位置Bに変更している。
これにより、先行する用紙Pが二次転写ニップNを抜ける際の偏心カム31の位置と、後行する用紙Pが二次転写ニップNに突入する際の偏心カム31の位置とが、両方ともカム位置Bとなる。よって、前記紙間領域が二次転写ニップNを通過している間に、離間ギャップの大きさを変更する必要がないため、高速機などの非常に紙間領域が短い印刷時でも、生産性を低下させることなく異なる紙厚区分に属する用紙Pを連続して印刷することができる。
表3におけるその他の組み合わせも同様であり、先行する用紙Pが二次転写ニップNを抜ける際の離間ギャップを、後行する用紙Pの紙厚区分に応じた二次転写ニップNに突入する際の離間ギャップに変更する。
このように、異なる紙厚区分に属する用紙Pを連続で印刷する際には、上述したような偏心カム31の回転制御を行うことで、高速機などで紙間領域が非常に短い場合でも、生産性を低下させることなく、ショックジターを低減させることができる。
なお、先行する用紙Pが二次転写ニップNから抜ける際の離間ギャップを、後行する用紙Pの紙厚区分に応じて変化させている理由は、用紙Pが二次転写ニップNから抜ける際のほうが突入時よりも、ショックジターを悪化させる要因が小さいためである。
そのため、後行する用紙Pが二次転写ニップNに突入する際の離間ギャップと、後行する用紙の紙厚区分(紙厚)との関係が常に保証されるように離間ギャップを設定する。これにより、先行する用紙Pが二次転写ニップNから抜けるときの離間ギャップと、先行する用紙Pの紙厚区分(紙厚)との関係を保証して離間ギャップを設定する場合よりも、ショックジターの改善効果がより見込まれる。
逆に、後行する用紙Pが二次転写ニップNに突入する際の離間ギャップを、先行する用紙Pの紙厚区分に応じて設定するという制御でも、同様に生産性を低下させることなく異なった紙厚区分の用紙Pを印刷することは実現できる。この場合、先行する用紙Pが二次転写ニップNから抜ける際の離間ギャップと紙厚との関係が常に保証される。
そのため、後行する用紙Pが二次転写ニップNに突入する際の離間ギャップと紙厚との関係を保証する方法よりも、先行する用紙Pにおける用紙後端部の画像濃度変動を抑えることができる。そのため、用紙先端部よりも用紙後端部の画像を重要視する場合は、より良い印刷結果が望まれる。
図1は、連続印刷時における中間転写ベルト131と二次転写ローラ135との接離制御の一例を示すフローチャートである。なお、この一連の制御においては、上述したように、紙厚検知センサ160の検知結果や操作パネル170からのユーザーによる入力結果によって、用紙Pの紙厚区分が特定される。そして、この特定された紙厚区分の情報を用いて制御部200が接離機構30を制御する。
連続印刷が開始されたら、先行する用紙P(一枚目の用紙P)が二次転写ニップNに突入するときの離間ギャップを、接離機構30によって先行する用紙Pの紙厚区分に応じた大きさにする(S1)。そして、先行する用紙Pが二次転写ニップNに突入した後、接離機構30により中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とを接触させる(S2)。
なお、先行する用紙Pが二次転写ニップNに突入するときに、中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とを離間させておらず接触した状態であれば、先行する用紙Pが二次転写ニップNに突入した後も、この接触した状態を維持する。
次に、先行する用紙P(一枚目の用紙P)と後行する用紙(二枚目の用紙P)との紙厚区分が同じか判断する(S3)。紙厚区分が同じであれば(S3でYES)、先行する用紙Pが二次転写ニップNから抜けるときの離間ギャップを、接離機構30によって先行する用紙Pの紙厚区分に応じた大きさにする(S4)。一方、紙厚区分が異なれば(S3でNO)、先行する用紙が二次転写ニップNから抜けるときの離間ギャップを、接離機構30によって後行する用紙Pの紙厚区分に応じた大きさにする(S8)。
その後、後行する用紙Pが二次転写ニップNに突入した後、接離機構30により中間転写ベルト131と二次転写ローラ135とを接触させる(S5)。そして、二次転写ニップNに挟み込まれている用紙Pが、連続印刷の最後の用紙Pであるか判断する(S6)。
連続印刷の最後の用紙Pでなければ(S6でNO)、二次転写ニップNに挟み込まれている用紙P(二枚目の用紙P)を先行する用紙Pとし、次に二次転写ニップNに搬送される用紙P(三枚目の用紙P)を後行する用紙Pとして、上述した一連の制御を繰り返し行う。一方、連続印刷の最後の用紙Pであれば(S6でYES)、この最後の用紙Pが二次転写ニップNを抜けるときの離間ギャップを、接離機構によって当該最後の用紙Pの紙厚区分に応じた大きさにし(S7)、一連の連続印刷時の接離制御を終了する。
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様A)
トナー像を表面に担持する中間転写ベルト131などの像担持体と、像担持体に接触して二次転写ニップNなどの転写ニップを形成する二次転写ローラ135などのニップ形成部材と、像担持体と二ップ形成部材とを接離させる接離機構30などの接離手段とを備え、前記転写ニップに向けて搬送され転写ニップに挟み込んだ用紙Pなどの記録媒体に像担持体からトナー像を転写して記録媒体に画像を形成する画像形成装置1などの画像形成装置において、記録媒体の厚さに関する情報を取得する紙厚検知センサ160などの厚さ情報取得手段を有しており、複数枚の記録媒体を連続して印刷する連続印刷時に、先行する記録媒体の厚さと後行する記録媒体の厚さとが異なる場合、先行する記録媒体が転写ニップを抜けるにあたっての像担持体と二ップ形成部材との離間量が、後行する記録媒体の厚さに応じて予め設定された、後行する記録媒体が転写ニップに進入するにあたっての像担持体と二ップ形成部材との離間量となるように、厚さ情報取得手段が取得した前記情報に基づいて接離手段を制御する制御部200などの制御手段を有する。
(態様A)においては、先行する記録媒体と後行する記録媒体との厚さが異なる場合に、先行する記録媒体が転写ニップから抜けるときの前記離間量を、後行する記録媒体が転写ニップに進入するときの当該後行する記録媒体の厚さに応じた大きさにする。これにより、後行する記録媒体の転写ニップ進入時の衝撃を低減させるため、紙間領域が転写ニップを通過している間に像担持体とニップ形成部材との離間量を、先行する記録媒体の厚さに応じた大きさから後行する記録媒体の厚さに応じた大きさに変更する必要ない。そのため、連続印刷の生産性を高めるために紙間領域が短くても、後行する記録媒体が転写ニップに進入するときに、当該後行する記録媒体の厚さに応じた離間量にすることができる。よって、異なった厚さの記録媒体を連続印刷する場合でも、紙間領域を広げて連続印刷の生産性を低下させることなく、後行する記録媒体が転写ニップに進入したときの衝撃や、像担持体とニップ形成部材との接触時の衝撃に起因したショックジターを低減できる。
(態様B)
(態様A)において、前記二ップ形成部材は回転軸を中心に回転可能に設けられており、前記像担持体はベルト状部材であり、前記像担持体と前記二ップ形成部材とが前記転写ニップを形成するように像担持体を回転可能に支持する二次転写対向ローラ136などのローラ部材を備え、前記接離手段は、前記ローラ部材の回動中心軸と前記二ップ形成部材の前記回転軸とのいずれか一方の同軸上に設けた玉軸受32などの突き当て部材と、他方に設けた偏心カム31などの位置規制用偏心カムと、位置規制用偏心カムを回転させて少なくとも3箇所以上の位置に制御するステッピングモータ33などを有する偏心カム制御手段と、前記突き当て部材を前記ローラ部材と前記二ップ形成部材とが当接する方向に向けて付勢するバネ37などの付勢手段とを有し、前記偏心カム制御手段により前記位置規制用偏心カムの位置を制御して前記位置規制用偏心カムを前記突き当て部材に突き当てることにより、前記付勢手段からの付勢力に抗して、前記突き当て部材を前記像担持体と前記二ップ形成部材とを離間する方向に移動させて前記像担持体と前記ニップ形成部材との間に離間ギャップなどの間隙を形成し、前記偏心カム制御手段により前記位置規制用偏心カムの位置を制御して前記位置規制用偏心カムを前記突き当て部材に対向させた状態で離間させることにより、前記突き当て部材を前記像担持体と前記二ップ形成部材との離間を解除する方向に移動させ、前記付勢手段からの付勢力により前記像担持体を介して前記ローラ部材と該ニップ形成部材とを当接させて前記転写ニップを形成する構成とした。これによれば、上記実施形態について説明したように、前記紙間領域での位置規制用偏心カムの回転動作が間に合わないことにより生じ得る、連続印刷の生産性の低下を抑制したり、ショックジターを低減させたりすることができる。
(態様C)
(態様A)または(態様B)において、同じ厚さの記録媒体だけを連続して印刷する場合に、前記記録媒体が前記転写ニップに進入するにあたっての前記像担持体と前記二ップ形成部材との離間量と、前記記録媒体が前記転写ニップを抜けるにあたっての前記像担持体と前記二ップ形成部材との離間量とを、それぞれ前記記録媒体の厚さに応じて予め設定された大きさとなるように、前記厚さ情報取得手段が取得した前記情報に基づいて前記制御手段が前記接離手段を制御する。これによれば、上記実施形態について説明したように、記録媒体が転写ニップに進入するときや抜けるときの衝撃と、離間した像担持体とニップ形成部材とが接触するときの衝撃とを適切に小さくしてショックジターを低減し、良好な印刷結果を得ることができる。
(態様D)
(態様A)、(態様B)または(態様C)において、前記厚さ情報取得手段が、給紙搬送路123などの記録媒体搬送路上で記録媒体の厚さを検知する紙厚検知センサ160などの厚さ検知手段である。これにより、連続印刷時に自動で記録媒体の厚さを検知して前記離間量を設定することができる。
(態様E)
(態様A)、(態様B)または(態様C)において、前記厚さ情報取得手段が、前記記録媒体の厚さに関する情報をユーザーが入力するための操作パネル170などの入力手段を有する。これにより、ユーザーによって入力された前記情報に基づいて前記離間量を設定することができる。
1 画像形成装置
2 画像形成装置本体
10 画像読取部
11 作像部
12 給紙部
13 転写部
14 定着部
15 排紙部
30 接離機構
31 偏心カム
31a カム軸
32 玉軸受
33 ステッピングモータ
34 ギア
35 ギア
36 タイミングベルト
37 バネ
50 モータ駆動回路
61 中間転写ベルト
101 コンタクトガラス
102 読取センサ
103 開閉カバー
103a 回動軸
110 作像ユニット
111 帯電装置
112 感光体
113 露光装置
114 現像装置
115 除電装置
116 感光体クリーニング装置
121 用紙収容部
122 給紙ピックアップローラ
123 給紙搬送路
124 レジストローラ対
130 二次転写バイアス電源
131 中間転写ベルト
132 駆動ローラ
133 従動ローラ
134 一次転写ローラ
135 二次転写ローラ
136 二次転写対向ローラ
137 トナー付着量センサ
138 ベルトクリーニング装置
141 定着ベルト
142 加圧ローラ
143 定着ローラ
144 加熱ローラ
151 排紙トレイ
160 紙厚検知センサ
161 発光素子
162 受光素子
170 操作パネル
200 制御部
特開2011−133653号公報

Claims (5)

  1. トナー像を表面に担持する像担持体と、
    前記像担持体に接触して転写ニップを形成するニップ形成部材と、
    前記像担持体と前記二ップ形成部材とを接離させる接離手段とを備え、
    前記転写ニップに向けて搬送され該転写ニップに挟み込んだ記録媒体に前記像担持体からトナー像を転写して該記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、
    前記記録媒体の厚さに関する情報を取得する厚さ情報取得手段を有しており、
    複数枚の記録媒体を連続して印刷する連続印刷時に、先行する記録媒体の厚さと後行する記録媒体の厚さとが異なる場合、先行する記録媒体が前記転写ニップを抜けるにあたっての前記像担持体と前記二ップ形成部材との離間量が、後行する記録媒体の厚さに応じて予め設定された、該後行する記録媒体が前記転写ニップに進入するにあたっての前記像担持体と前記二ップ形成部材との離間量となるように、前記厚さ情報取得手段が取得した前記情報に基づいて前記接離手段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。
  2. 請求項1に記載の画像形成装置において、
    前記二ップ形成部材は回転軸を中心に回転可能に設けられており、
    前記像担持体はベルト状部材であり、前記像担持体と前記二ップ形成部材とが前記転写ニップを形成するように該像担持体を回転可能に支持するローラ部材を備え、
    前記接離手段は、前記ローラ部材の回動中心軸と前記二ップ形成部材の前記回転軸とのいずれか一方の同軸上に設けた突き当て部材と、他方に設けた位置規制用偏心カムと、該位置規制用偏心カムを回転させて少なくとも3箇所以上の位置に制御する偏心カム制御手段と、
    前記突き当て部材を前記ローラ部材と前記二ップ形成部材とが当接する方向に向けて付勢する付勢手段とを有し、
    前記偏心カム制御手段により前記位置規制用偏心カムの位置を制御して前記位置規制用偏心カムを前記突き当て部材に突き当てることにより、前記付勢手段からの付勢力に抗して、該突き当て部材を前記像担持体と前記二ップ形成部材とを離間する方向に移動させて該像担持体と該ニップ形成部材との間に間隙を形成し、
    前記偏心カム制御手段により前記位置規制用偏心カムの位置を制御して該位置規制用偏心カムを前記突き当て部材に対向させた状態で離間させることにより、該突き当て部材を前記像担持体と前記二ップ形成部材との離間を解除する方向に移動させ、前記付勢手段からの付勢力により該像担持体を介して前記ローラ部材と該ニップ形成部材とを当接させて前記転写ニップを形成する構成としたことを特徴とする画像形成装置。
  3. 請求項1または2に記載の画像形成装置において、
    同じ厚さの記録媒体だけを連続して印刷する場合に、前記記録媒体が前記転写ニップに進入するにあたっての前記像担持体と前記二ップ形成部材との離間量と、前記記録媒体が前記転写ニップを抜けるにあたっての前記像担持体と前記二ップ形成部材との離間量とを、それぞれ前記記録媒体の厚さに応じて予め設定された大きさとなるように、前記厚さ情報取得手段が取得した前記情報に基づいて前記制御手段が前記接離手段を制御することを特徴とする画像形成装置。
  4. 請求項1、2または3に記載の画像形成装置において、
    前記厚さ情報取得手段は、記録媒体搬送路上で記録媒体の厚さを検知する厚さ検知手段であることを特徴とする画像形成装置。
  5. 請求項1、2または3に記載の画像形成装置において、
    前記厚さ情報取得手段は、前記記録媒体の厚さに関する情報をユーザーが入力するための入力手段を有することを特徴とする画像形成装置。
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