JP2024003990A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】円周面を有する媒体への印刷において、搬送手段に媒体を固定して搬送し印刷する構成と比較して、円周面に対して円周に沿って画像を印刷することを可能とする。【解決手段】媒体５００に接触して媒体５００に画像を転写する転写部１００と、円周面を有する媒体５００を、円周面が転写部１００の転写方向に沿って回転するように保持する治具と、媒体５００を保持した治具を搬送経路に沿って搬送する搬送機構４００と、を備える。転写部１００は、転写位置に維持された媒体５００の円周面に接触し、媒体５００の回転に伴って、媒体５００の円周面に、円周方向に画像を転写する。【選択図】図５

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

近年では、金属、ガラス、タイル等の様々な厚みや形状を有する媒体を対象物として画像を印刷することがある。

特許文献１には、搬送テーブルにディスクを載せ、搬送テーブルごとディスクを搬送しながら、ディスクに対して画像を形成する印刷装置が開示されている。

特許第３２９２９５４号公報

転写部を対象物に接触して画像を転写する印刷方式では、円筒や球体等の円周面に対し、円周に沿って画像を転写することが困難であった。

本発明は、円周面を有する媒体への印刷において、搬送手段に媒体を固定して搬送し印刷する構成と比較して、円周面に対して円周に沿って画像を印刷することを可能とすることを目的とする。

請求項１に係る本発明は、
対象物に接触して当該対象物に画像を転写する転写部と、
円周面を有する前記対象物を、当該円周面が前記転写部の転写方向に沿って回転するように保持する保持部と、
前記対象物を保持した前記保持部を搬送経路に沿って搬送する搬送部と、を備え、
前記転写部は、転写位置に維持された前記対象物の円周面に接触し、当該対象物の回転に伴って、当該対象物の円周面に、円周方向に画像を転写することを特徴とする、画像形成装置である。
請求項２に係る本発明は、
前記保持部は、
前記搬送部により前記搬送経路を移動する移動台座部と、
前記移動台座部の上で前記搬送部による搬送方向の逆向きに移動可能に設けられ、前記対象物を回転可能に支持する支持部と、
をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置である。
請求項３に係る本発明は、
前記保持部は、前記支持部を、前記移動台座部に対して、前記搬送部による搬送方向の逆向きに当該搬送部による搬送速度と同じ速度で移動させる駆動機構をさらに備えることを特徴とする、請求項２に記載の画像形成装置である。
請求項４に係る本発明は、
前記保持部は、前記対象物を載せ置いた状態で支持する支持台を備え、
前記支持台には、前記搬送部による搬送方向に対して略直交する回転軸を有し、前記対象物の円周面を支持するローラが設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置である。
請求項５に係る本発明は、
前記支持台の前記ローラは、前記対象物の画像が転写される画像領域以外の領域で当該対象物を支持するように設けられていることを特徴とする、請求項４に記載の画像形成装置である。
請求項６に係る本発明は、
前記支持台は、前記対象物が前記転写部による画像の転写速度に対応する速度で回転するように前記ローラを回転させる駆動手段を備えることを特徴とする、請求項４に記載の画像形成装置である。
請求項７に係る本発明は、
前記保持部は、前記対象物において画像が転写される画像領域を含む円周面の中心軸を回転軸として当該対象物を支持する軸支部を備えることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置である。
請求項８に係る本発明は、
前記対象物が前記転写部による画像の転写速度に対応する速度で回転するように前記回転軸を駆動する駆動手段を備えることを特徴とする、請求項７に記載の画像形成装置である。

請求項１の発明によれば、搬送手段に媒体を固定して搬送し印刷する構成と比較して、円周面に対して円周に沿って画像を印刷することができる。
請求項２の発明によれば、搬送手段に媒体を固定する構成と比較して、転写部による画像の転写が行われる際に対象物の位置を転写位置に維持させることができる。
請求項３の発明によれば、駆動手段を用いない構成と比較して、対象物を安定的に転写位置に保持することができる。
請求項４の発明によれば、搬送手段に媒体を固定する構成と比較して、ローラにより対象物を回転させて円周面への画像の転写を行うことができる。
請求項５の発明によれば、画像領域に対応する位置にローラが設けられる構成と異なり、対象物の円周面の全体にわたって画像を転写することができる。
請求項６の発明によれば、対象物を転写部の動作に従って従動的に回転させる構成と比較して、対象物の材質に関わらず安定的に回転させて画像を転写することができる。
請求項７の発明によれば、搬送手段に媒体を固定する構成と比較して、回転軸の設定により対象物を回転させて円周面への画像の転写を行うことができる。
請求項８の発明によれば、対象物を転写部の動作に従って従動的に回転させる構成と比較して、対象物の材質に関わらず安定的に回転させて画像を転写することができる。

本実施形態が適用される画像形成装置の構成を示す図である。 転写部の構成を示す図である。 転写部による画像形成が開始される前の搬送機構の動作を示す図であり、図３（Ａ）は高さ制御を行う様子を示す図、図３（Ｂ）は高さ制御の後に準備位置へ退避した様子を示す図、図３（Ｃ）は転写部による画像の転写が開始される状態を示す図である。 定着部の構成および動作を示す図である。図４（Ａ）は定着部の開口部を閉じた状態を示す図、図４（Ｂ）は定着部の開口部を開いた状態を示す図である。 円周面を有する媒体に対する画像の転写方法を示す図であり、図５（Ａ）は転写開始時の状態を示す図、図５（Ｂ）は転写中の状態を示す図、図５（Ｃ）は転写終了時の状態を示す図である。 媒体を回転可能に保持する治具の構成例を示す図であり、図６（Ａ）は媒体の回転軸に平行な向きで治具および媒体を見た図、図６（Ｂ）は媒体の回転軸に垂直な向きで媒体と治具のローラとの関係を示す図である。 媒体を回転可能に保持する治具の他の構成例を示す図であり、図７（Ａ）は媒体の回転軸に平行な向きで治具および媒体を見た図、図７（Ｂ）は媒体の回転軸に垂直な向きで治具および媒体を見た図である。 円周面を有する媒体の例を示す図であり、図８（Ａ）は球形の媒体を示す図、図８（Ｂ）は円錐台形状の媒体を示す図である。 治具の移動の様子を示す図であり、図９（Ａ）は転写開始時の状態を示す図、図９（Ｂ）は転写中の状態を示す図、図９（Ｃ）は転写終了時の状態を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。本実施形態の画像形成装置は、デジタル印刷による画像形成装置である。デジタル印刷の印刷方式としては、電子写真方式やインクジェット方式等が存在するが、本実施形態では、電子写真方式を想定する。電子写真方式では、媒体に画像が転写される際に転写部と媒体とが接触する。また、本実施形態では、印刷の対象物として、金属、ガラス、タイル等の様々な厚みや形状を有する媒体を想定する。

＜装置構成＞
図１は、本実施形態が適用される画像形成装置の構成を示す図である。画像形成装置１０は、転写部１００と、定着部２００と、媒体着脱部３００と、搬送機構４００とを備える。また、特に図示しないが、画像形成装置１０は、演算手段である１または複数のプロセッサ、データ処理における作業領域としてのメモリ、プログラムやデータを保持する記憶装置などを有する制御部を備える。制御部は、画像形成装置１０全体の動作を制御する単一のものであっても良いし、転写部１００、定着部２００、搬送機構４００等の各々に個別に設けても良い。

転写部１００は、トナー等の粒子で形成された画像を媒体５００に転写するユニットである。定着部２００は、媒体５００を加熱することにより転写部１００により転写された画像を媒体５００の表面に定着させるユニットである。媒体着脱部３００は、画像形成装置１０のユーザが、搬送機構４００に設けられる取付台（後述）に対して媒体５００の取り付けを行うユニットである。搬送機構４００は、転写部１００、定着部２００および媒体着脱部３００の全体にわたって設けられ、図１に矢印にて示すように、印刷対象の媒体５００を各部１００、２００、３００へ搬送する。

媒体着脱部３００は、一部に媒体５００を出し入れ可能な開口を有する筐体である。また、詳しくは後述するが、媒体着脱部３００の内部には、搬送機構４００を構成する搬送レール４１０の一端側の部位があり、搬送開始位置および搬送終了位置が設定されている。本実施形態では、搬送開始位置と搬送終了位置とが同じ場所に設定される。搬送開始位置および搬送終了位置として設定される搬送レール４１０の場所には、初期状態において搬送機構４００を構成する取付台４２０が配置される。ユーザが媒体５００を保持した治具４２３を媒体着脱部３００の筐体の開口から入れて取付台４２０に装着することで、搬送機構４００による媒体５００の搬送が可能な状態となる。媒体５００に対して転写部１００により画像が転写され、定着部２００により定着処理が行われた後、媒体５００を載せた取付台４２０は、搬送レール４１０を移動して搬送終了位置へ到達する。この状態で、ユーザは、媒体５００を保持した治具４２３を取付台４２０から取り外し、媒体着脱部３００の筐体の開口から取り出す。

＜転写部１００の構成＞
図２は、転写部１００の構成を示す図である。転写部１００は、帯電した粒子で画像を形成し、電界を発生させて媒体５００に画像を転写する。転写部１００は、現像装置１１０と、一次転写ロール１２０と、中間転写ベルト１３１と、を備える。中間転写ベルト１３１は、ローラ１３２、１３３およびバックアップロール１４０により、現像装置１１０と媒体５００への転写が行われる位置との間に張られる。また、転写部１００は、中間転写ベルト１３１に付着した粒子を取り除くためのクリーニング装置１５０を備える。

現像装置１１０は、感光体に転写対象の画像の静電潜像を形成し、この感光体の静電潜像に対して帯電した粒子を付着させて画像を現像するユニットである。現像装置１１０としては、電子写真方式による画像形成装置で用いられる既存の装置を用い得る。図２には、イエロー、マゼンタ、シアンの３色に、ブラックを加えた４色によるカラー画像形成処理を行う場合の構成例が示されている。現像装置１１０は、これらの色ごとにそれぞれ設けられており、図２では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の現像装置１１０に、該当する色を示すＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの添え字を付して記載している。以下の説明において、現像装置１１０に関して各色を区別する場合、符号にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの添え字を付して記載するが、各色を区別する必要がない場合は添え字を付さずに記載する。

一次転写ロール１２０は、現像装置１１０において形成された画像を中間転写ベルト１３１に転写（一次転写）するのに用いられるユニットである。一次転写ロール１２０は、現像装置１１０の感光体と対向するように配置され、現像装置１１０と一次転写ロール１２０との間に中間転写ベルト１３１が位置するように構成される。一次転写ロール１２０は、現像装置１１０Ｙ、１１０Ｍ、１１０Ｃ、１１０Ｋの各々に対応して設けられる。図２では、各色の現像装置１１０Ｙ、１１０Ｍ、１１０Ｃ、１１０Ｋに対応する各一次転写ロール１２０に、該当する色を示すＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの添え字を付して記載している。以下の説明において、一次転写ロール１２０に関して各色を区別する場合、符号にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの添え字を付して記載するが、各色を区別する必要がない場合は添え字を付さずに記載する。

中間転写ベルト１３１、ローラ１３２、１３３およびバックアップロール１４０は、現像装置１１０において形成された画像を媒体５００に転写するのに用いられるユニットである。図２に示すように、中間転写ベルト１３１は、ローラ１３２、１３３およびバックアップロール１４０に掛けて張られた状態で、図２の矢印方向（図示の例では、反時計回り）に回転する。中間転写ベルト１３１の回転は、例えば、ローラ１３２、１３３の一方または両方を回転駆動するローラとし、このローラの回転で中間転写ベルト１３１を牽引することにより行われる。

中間転写ベルト１３１は、図２の構成例において外側の面が画像を保持する面（以下、「転写面」と呼ぶ）となっている。中間転写ベルト１３１が現像装置１１０と一次転写ロール１２０との間を通過する際に、現像装置１１０の感光体から中間転写ベルト１３１の転写面へ画像が転写される。図２に示す構成例では、現像装置１１０Ｙ、１１０Ｍ、１１０Ｃ、１１０Ｋおよび一次転写ロール１２０Ｙ、１２０Ｍ、１２０Ｃ、１２０Ｋにより、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像が転写面に重ねられることにより多色画像が形成される。

バックアップロール１４０は、中間転写ベルト１３１の転写面を媒体５００に接触させて、画像を媒体に転写（二次転写）させる。画像を転写する際、バックアップロール１４０には、予め定められた電圧が印加される。これにより、バックアップロール１４０および媒体５００を含む範囲に電界（以下、「転写電界」と呼ぶ）が発生し、帯電された粒子により形成された画像が、中間転写ベルト１３１から媒体５００へ転写される。このように、中間転写ベルト１３１から媒体５００へ画像を転写するには、バックアップロール１４０から中間転写ベルト１３１を経て媒体５００へ電流が流れる必要がある。ここで、媒体５００が金属等の導体である場合は、媒体５００自体に電流が流れるため、転写電界を発生させることで媒体５００の表面に画像が転写される。一方、媒体５００が導体でない場合、媒体に電流が流れないため、そのままでは画像を転写することができない。このため、導体でない物質を媒体５００とする場合、事前に、媒体５００の表面における少なくとも画像を形成しようとする領域に、導電材による層（以下、「導電層」と呼ぶ）を形成する等の手段により、媒体５００に電流が流れるようにすることが行われる。

中間転写ベルト１３１による画像の転写の手順について説明する。中間転写ベルト１３１が回転すると、現像装置１１０Ｙ、１１０Ｍ、１１０Ｃ、１１０Ｋおよび一次転写ロール１２０Ｙ、１２０Ｍ、１２０Ｃ、１２０Ｋにより、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像が順に中間転写ベルト１３１の転写面（図２において、外側の面）に重ねられ、多色画像が形成される。中間転写ベルト１３１がさらに回転すると、中間転写ベルト１３１の転写面に形成された画像が、中間転写ベルト１３１が媒体５００と接触する位置（以下、「転写位置」と呼ぶ）に到達する。そこで上記のように、バックアップロール１４０に電圧が印加されて転写電界が発生し、画像が中間転写ベルト１３１から媒体５００へ転写される。なお、転写位置における中間転写ベルト１３１の進行方向は、搬送機構４００による取付台４２０の搬送方向に平行であり、媒体５００への画像の転写が行われる際の搬送方向に一致する。

クリーニング装置１５０は、中間転写ベルト１３１の転写面に付着した粒子を除去するユニットである。クリーニング装置１５０は、中間転写ベルト１３１の回転方向において転写位置の下流側であって、現像装置１１０Ｙおよび一次転写ロール１２０Ｙの上流側に設けられている。これにより、中間転写ベルト１３１から媒体５００へ画像が転写された後、中間転写ベルト１３１の転写面に残存する粒子がクリーニング装置１５０により除去される。そして、次の動作サイクルで、粒子が除去された転写面に対して新たに画像が転写（一次転写）される。

＜搬送機構４００の構成および媒体５００の取り付け構造＞
ここで、媒体５００の取り付け構造について説明する。本実施形態では、様々な厚みや形状を有する媒体５００を想定している。ベルトやローラで構成された搬送路に媒体５００を直接載せ置いて搬送する場合、媒体５００の厚みや形状が異なると、転写部１００の転写位置において搬送路に対する媒体５００の高さが異なるため、中間転写ベルト１３１を媒体５００に対して適切に接触させることが困難である。具体的には、媒体５００の高さが低ければ、媒体５００が中間転写ベルト１３１に接触せず、媒体５００の高さが高ければ、媒体５００が中間転写ベルト１３１に接触する際に強い衝撃を発生させてしまうといったことが起こり得る。そこで、本実施形態の搬送機構４００は、高さ制御手段を備えた取付台４２０に媒体５００を載せて、この取付台４２０ごと媒体５００を搬送する。

図２を参照すると、搬送機構４００は、媒体５００の搬送経路を特定する搬送レール４１０と、搬送レール４１０上を移動する取付台４２０とを備える。取付台４２０は、搬送レール４１０に取り付けられた脚部４２１と、媒体５００を載せるための台座部４２２とを備える。また、台座部４２２には、台座部４２２上で媒体５００を保持する治具４２３が取り付けられる。搬送機構４００は、搬送部の一例である。取付台４２０は、保持部の一例である。

搬送レール４１０は、図１に示す構成例では、媒体着脱部３００から定着部２００を経て転写部１００まで架設されている。搬送レール４１０の媒体着脱部３００側の端部は搬送開始位置および搬送終了位置である。取付台４２０は、媒体着脱部３００の搬送開始位置から図１の左方向へ搬送され、転写部１００において媒体５００に画像が転写される。画像転写後、取付台４２０は、図１の右方向へ搬送され、定着部２００において媒体５００に対する画像の定着が行われた後、媒体着脱部３００の搬送終了位置へ到達する。

脚部４２１は、搬送レール４１０に取り付けられ、搬送レール４１０上を移動する。脚部４２１が搬送レール４１０を移動するための機構については特に限定しない。例えば、脚部４２１に駆動装置を設けて自走する構成としても良いし、搬送レール４１０に脚部４２１を牽引する手段を設けても良い。また、脚部４２１は、台座部４２２の高さを制御する高さ制御手段を有する。高さ制御手段の構成は特に限定しない。例えば、ラック・アンド・ピニオンと駆動モータにより台座部４２２を上下させる構成であっても良い。また、台座部４２２の高さに連動するギアを手動で動作させて台座部４２２の高さを制御する構成としても良い。さらに、高さ制御を行うための操作方法も種々の方法を用い得る。例えば、駆動モータの制御部に対する入力インターフェイスを用意し、画像形成装置１０の操作者が入力インターフェイスを用いて手入力で高さのデータを入力して設定しても良い。また、センサを用いて取付台４２０に取り付けられた媒体５００の高さを自動検知し、媒体５００が適当な高さとなるように駆動モータを制御する構成としても良い。

台座部４２２は、脚部４２１に取り付けられており、治具４２３を介して媒体５００を載せ置く台である。台座部４２２には、治具４２３を位置決めする留め具（図示せず）が設けられている。この留め具に適合する治具４２３であれば、治具４２３自体の形状に関わらず、台座部４２２に位置決めして取り付けることができる。脚部４２１および台座部４２２は、移動台座部の一例である。

また、台座部４２２は、上方からの圧力に応じて、脚部４２１に対して浮き沈みするように取り付けられている。台座部４２２が浮き沈みする構成は、例えば、台座部４２２と脚部４２１との接合部分に弾性体を介在させることにより実現される。このような構成とすることにより、台座部４２２に取り付けられた治具４２３により保持される媒体５００が転写部１００の中間転写ベルト１３１に接触する際の衝撃が緩和される。

治具４２３は、媒体５００を保持し、台座部４２２に取り付けられる器具である。治具４２３は、台座部４２２に取り付けられる部位において、台座部４２２の留め具に適合する形状や構造を有している。また、治具４２３は、媒体５００を保持するための形状を有している。したがって、媒体５００の形状やサイズに応じた治具４２３を用意することにより、様々な形状やサイズの媒体５００を取付台４２０に載せることができる。本実施形態では、画像を形成する対象である媒体５００として、円周面を有する媒体５００を想定し、転写部１００により媒体５００の円周面に対して円周方向に沿って画像を転写する。このため、治具４２３として、媒体５００の円周面を円周方向に沿って転写部１００の中間転写ベルト１３１に接触させる機能を有するものが用いられる。このような治具４２３の詳細については後述する。治具４２３は、支持部、支持台、軸支部の一例である。

＜画像形成の事前動作＞
本実施形態の画像形成装置１０は、上記のように構成された搬送機構４００を有するため、様々な形状やサイズの媒体５００を対象として印刷を行うことができる。ただし、媒体５００に画像を転写する際に媒体５００と転写部１００の中間転写ベルト１３１とが接触により強い衝撃が生じたり、接触しなかったりする不具合を防止するため、画像の転写動作が開始される前に台座部４２２の高さ制御が行われる。

図３は、転写部１００による画像形成が開始される前の搬送機構４００の動作を示す図である。図３（Ａ）は高さ制御を行う様子を示す図、図３（Ｂ）は高さ制御の後に準備位置へ退避した様子を示す図、図３（Ｃ）は転写部１００による画像の転写が開始される状態を示す図である。

媒体５００に対して画像形成を行う場合、まず、媒体着脱部３００の搬送開始位置において、治具４２３に保持された媒体５００が取付台４２０にセットされる。そして、取付台４２０の高さ制御手段により媒体５００が転写部１００の中間転写ベルト１３１に接触しない高さまで下げられた後、媒体５００を載せた取付台４２０が、転写部１００の転写位置の下まで移動する。

次に、転写位置において媒体５００が画像を転写するのに適当な強さで中間転写ベルト１３１に接触するように、取付台４２０の高さ制御が行われる（図３（Ａ）の矢印ａ）。高さ制御が行われると、得られた適当な高さ（以下、「転写実行高さ」と呼ぶ）の情報が制御部のメモリ等に保持される。そして、取付台４２０が、媒体５００が中間転写ベルト１３１に接触しない高さまで下げられ、転写動作の準備位置へ移動する（図３（Ａ）の矢印ｂ）。

取付台４２０が準備位置へ移動すると、高さ制御で得られた情報に基づき、取付台４２０の高さが転写実行高さに調整される。この後、取付台４２０が転写位置へ移動し（図３（Ｂ）の矢印ｃ）、媒体５００が転写位置において中間転写ベルト１３１に接触すると、画像の転写が開始される（図３（Ｃ））。

＜定着部２００の構成＞
転写部１００において媒体５００に画像が転写されると、次に、定着部２００において画像の定着が行われる。本実施形態では、様々な厚さや形状の媒体５００に対して画像を形成するため、非接触型の装置による定着処理が行われる。定着部２００は、媒体５００に転写された画像を形成する粒子を加熱して溶融し、媒体５００の表面に定着させる。

図４は、定着部２００の構成および動作を示す図である。図４（Ａ）は定着部２００の開口部を閉じた状態を示す図、図４（Ｂ）は定着部２００の開口部を開いた状態を示す図である。定着部２００は、媒体５００を搬入するための開口部である搬入口２０１と、媒体５００を搬出するための開口部である搬出口２０２とを備える。また、本実施形態の定着部２００の搬入口２０１および搬出口２０２には、開閉部材が設けられており、媒体５００を搬入、搬出する際に開き、定着処理を行う際には閉じるように構成されている。

ここでは、定着部２００により画像の定着処理が行われる際に媒体５００が搬入される側の開口部を搬入口２０１とし、媒体５００が搬出される側の開口部を搬出口２０２とした。言い換えれば、転写部１００に対向する側面の開口部を搬入口２０１、媒体着脱部３００に対向する側面の開口部を搬出口２０２としている。図４（Ａ）、（Ｂ）に示す例では、左側の開口部が搬入口２０１であり、右側の開口部が搬出口２０２である。なお、本実施形態の画像形成装置１０では、媒体着脱部３００の搬送開始位置から転写部１００へ媒体５００が搬送される際に、媒体５００は、定着部２００を通過する。このとき、媒体５００は、定着処理が行われるときとは反対に、定着部２００に対して搬出口２０２から入って搬入口２０１から出ていく。しかし、本実施形態では、定着部２００において定着処理が行われる際の動作を基準として、上記のように搬入口２０１および搬出口２０２を設定した。

定着部２００は、加熱定着のための熱源２１０を備える。熱源２１０としては、例えば、ハロゲンランプ、セラミックヒータ、赤外線ランプ等の既存の種々の熱源を用い得る。また、熱源２１０に代えて、赤外線レーザを照射して、画像を形成する粒子を加熱する装置を用いても良い。本実施形態の定着部２００は、熱源２１０を覆うことが可能な覆い部材が設けられており、定着処理を行う際に熱源２１０を露出させるように構成されている。

図４（Ａ）、（Ｂ）に示す例では、搬入口２０１および搬出口２０２の開閉部材として巻取り式のシャッター２２０、２３０が設けられている。シャッター２２０、２３０は、媒体５００の搬入、搬出時以外は閉じておき（図４（Ａ）参照）、内部の温度が低下することを防ぐ。そして、媒体５００を搬入する際に搬入口２０１のシャッター２２０が開き、媒体５００を搬出する際に搬出口２０２のシャッター２３０が開く（図４（Ｂ）参照）。

また、図４（Ａ）、（Ｂ）に示す例では、熱源２１０を覆う覆い部材として巻取り式のシャッター２４０が設けられている。シャッター２４０は、搬入口２０１、搬出口２０２のシャッター２２０、２３０が開く場合に閉じる（図４（Ｂ）参照）。これにより、搬入口２０１、搬出口２０２が開いて内部の温度が低下する場合でも、熱源２１０の温度低下を抑制することができる。

ここで、図４（Ｂ）に示す例では、搬入口２０１のシャッター２２０および搬出口２０２のシャッター２３０が両方開いた様子が示されているが、これは説明の便宜によるものである。実際の運用では、媒体５００の搬入の際には搬出口２０２のシャッター２３０を閉じたままとし、媒体５００の搬出の際には搬入口２０１のシャッター２２０を閉じたままとする。これにより、内部の温度が低下することを抑制する。

なお、図４（Ａ）、（Ｂ）に示したシャッター２２０、２３０、２４０は、搬入口２０１、搬出口２０２の開閉部材および熱源２１０の覆い部材の一例である。これらの開閉部材および覆い部材は、定着部２００の内部の温度や熱源２１０の温度の低下を抑制するものであれば良く、上記の構成には限定されない。例えば、図４（Ａ）、（Ｂ）に示したシャッター２２０、２３０、２４０に代えて、開閉扉を設けても良い。また、定着処理が済んだ後の媒体５００が通る搬出口２０２の開閉部材としては、断熱材を用いたカーテンやエアーカーテンにより内部の空気が漏れることを防ぐ構成としても良い。

＜円周面を有する媒体５００に対する画像の転写＞
図５は、円周面を有する媒体５００に対する画像の転写方法を示す図である。図５（Ａ）は転写開始時の状態を示す図、図５（Ｂ）は転写中の状態を示す図、図５（Ｃ）は転写終了時の状態を示す図である。図５に示す例では、円柱形状の媒体５００の側面に、円周方向の半周にわたって画像Ｔを転写する様子を示している。

媒体５００の円周面である側面に、円周方向に沿って画像Ｔを形成するには、転写部１００の転写位置に媒体５００を停止させた状態で、媒体５００の側面における転写部１００の中間転写ベルト１３１に接触する部位を、中間転写ベルト１３１の進行に合わせて移動させる必要がある。このため、治具４２３は、媒体５００の円周面の中心軸が、転写位置における中間転写ベルト１３１の進行方向（以下、「転写方向」と呼ぶ）に対して直交するように媒体５００を保持し、媒体５００を中心軸回りに回転させる。媒体５００の回転の向きは、中間転写ベルト１３１と媒体５００の円周面とが接触する位置において、円周面の進行が中間転写ベルト１３１の転写方向と一致する向きである。図５（Ａ）～（Ｃ）に示す例では、媒体５００は、円周面の中心軸が紙面に垂直となる向きで示されている。そして、中間転写ベルト１３１は図の左方から右方へ向かって進行し、媒体５００は図において右回り（時計回り）に回転する（図中の矢印参照）。

転写部１００が媒体５００に画像Ｔを転写する場合、まず、中間転写ベルト１３１の進行に伴って、各色の現像装置１１０により中間転写ベルト１３１に画像Ｔが形成される。そして、さらに中間転写ベルト１３１が進行し、中間転写ベルト１３１に形成された画像Ｔが転写位置に到達すると、図５（Ａ）に示すように、画像Ｔが中間転写ベルト１３１から媒体５００に転写される。さらに中間転写ベルト１３１が進行すると、これに伴って媒体５００が回転し、媒体５００の接触部位が円周方向に沿って移動しながら画像Ｔの転写が実行される。このため、図５（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、媒体５００の円周面に円周方向に沿って中間転写ベルト１３１上の画像Ｔが転写されていく。

＜治具４２３の構成＞
次に、円周面を有する媒体５００のための治具４２３について説明する。本実施形態では、図５を参照して説明したように媒体５００を回転させ、転写部１００の中間転写ベルト１３１に対し、媒体５００の円周面を円周方向に沿って連続的に接触させる治具４２３が用いられる。以下、このような治具４２３の構成について、具体例を挙げて説明する。

図６は、媒体５００を回転可能に保持する治具４２３の構成例を示す図である。図６（Ａ）は媒体５００の回転軸に平行な向きで治具４２３および媒体５００を見た図、図６（Ｂ）は媒体５００の回転軸に垂直な向きで媒体５００と治具４２３のローラ４２３ｂとの関係を示す図である。なお、図６（Ｂ）には、媒体５００とローラ４２３ｂのみを記載している。図６（Ａ）に示す治具４２３は、基台４２３ａとローラ４２３ｂとを備える。基台４２３ａには、ローラ４２３ｂを回転させるための駆動装置４２３ｃが内蔵されている。図６（Ａ）に示す治具４２３において、基台４２３ａは、台座部４２２の留め具に適合する構造を有し、台座部４２２に固定される。

ローラ４２３ｂは、媒体５００の円周面に接し、媒体５００を回転可能に支持する。ローラ４２３ｂは、回転軸が中間転写ベルト１３１の転写方向に対して直交するように、かつローラ４２３ｂの上に媒体５００を載せられるように基台４２３ａに配置される。図６（Ａ）に示す例では、２つのローラ４２３ｂが、回転軸を平行とし、適当な距離を開けて配置され、この２つのローラ４２３ｂの間に媒体５００を載せるように構成されている。なお、図６（Ａ）では、２つのローラ４２３ｂが配置されているように見えるが、図６（Ｂ）に示すように、２つの回転軸の各々に、２個ずつのローラ４２３ｂが配置されているものとする。各ローラ４２３ｂの回転面には、例えば、摩擦係数の高いゴム等の部材が用いられる。

本実施形態の画像形成装置１０は、図５を参照して説明したように、媒体５００に画像を形成する際、転写位置において媒体５００を回転させる。このため、媒体５００の円周面のうち画像が転写された部分が、媒体５００の回転に伴って下方へ進み、ローラ４２３ｂに対応する位置に到達する場合がある。例えば、媒体５００の円周面の半周や全周にわたって画像が転写される場合等である。このような場合、媒体５００の円周面に転写された画像とローラ４２３ｂとが接触することを回避する必要がある。このため、ローラ４２３ｂは、媒体５００の円周面における画像が転写される領域以外の領域で媒体５００を支持するように構成される。

図６（Ｂ）に示す例では、媒体５００の円周面において、中心軸方向の中央付近に画像が転写される領域Ｒが設定されている。そして、回転軸を一致させた２個のローラ４２３ｂが、領域Ｒの両側の、領域Ｒに触れない位置で媒体５００を支持するように配置されている。なお、図６（Ｂ）に示す構成は、ローラ４２３ｂが媒体５００の領域Ｒに接触しないような構成の一例であり、ローラ４２３ｂの形状は図示の構成に限定しない。例えば、図６（Ｂ）に示したように複数のローラ４２３ｂを配置するのではなく、領域Ｒに対応する部位が両側の部位よりも細く形成され、領域Ｒに触れない形状となっているローラ４２３ｂを用いても良い。

駆動装置４２３ｃは、ローラ４２３ｂを回転させるための駆動手段である。ローラ４２３ｂは、駆動装置４２３ｃから動力を得て回転し、媒体５００を回転させる。駆動装置４２３ｃとしては、既存の種々の機構を用いることができ、具体的な構造は限定しない。例えば、モータとモータの動力を得て回転する駆動ローラとを用い、駆動ローラをローラ４２３ｂに接触させて、駆動ローラの回転をローラ４２３ｂに伝達しても良い。駆動装置４２３ｃは、ローラ４２３ｂを介して回転させる媒体５００の回転速度が、転写部１００の中間転写ベルト１３１との接触位置における中間転写ベルト１３１の進行速度と等しくなるように、ローラ４２３ｂを回転させる。

なお、ここでは治具４２３に駆動装置４２３ｃを設け、ローラ４２３ｂを駆動輪として用い、転写部１００の中間転写ベルト１３１の動作に合わせて治具４２３が媒体５００を動的に回転させる構成を説明した。これに対し、治具４２３は媒体５００を単に回転自在に支持し、ローラ４２３ｂを従動輪として用いて、中間転写ベルト１３１の動作に応じて媒体５００が回転する構成としても良い。例えば、媒体５００が中間転写ベルト１３１に対して摩擦係数の大きい材質であれば、媒体５００は、接触位置において中間転写ベルト１３１に引かれ、ローラ４２３ｂによる駆動を必要とせずに回転する。

図７は、媒体５００を回転可能に保持する治具４２３の他の構成例を示す図である。図７（Ａ）は媒体５００の回転軸に平行な向きで治具４２３および媒体５００を見た図、図７（Ｂ）は媒体５００の回転軸に垂直な向きで治具４２３および媒体５００を見た図である。図７（Ａ）、（Ｂ）に示す治具４２３は、媒体５００の円周面の中心軸を回転軸として回転可能に支持する。治具４２３は、媒体５００を回転可能に押さえる押さえ具４２３ｄを有する。治具４２３には、媒体５００を回転させるための駆動装置４２３ｅが内蔵されている。治具４２３は、台座部４２２の留め具に適合する構造を有し、台座部４２２に固定される。

図７（Ａ）、（Ｂ）に示す治具４２３は、媒体５００の円周面の中心軸が通る位置を、押さえ具４２３ｄにより軸の両端側から挟んで押さえる。駆動装置４２３ｅは、押さえ具４２３ｄを回転させるための駆動手段である。この押さえ具４２３ｄは、媒体５００を押さえた状態で、駆動装置４２３ｅから動力を得、媒体５００を円周面の中心軸の回りに回転させる。駆動装置４２３ｅとしては、既存の種々の機構を用いることができ、具体的な構造は限定しない。例えば、モータにより押さえ具４２３ｄを直接、回転駆動する構成等としても良い。駆動装置４２３ｅは、媒体５００の回転速度が、転写部１００の中間転写ベルト１３１との接触位置における中間転写ベルト１３１の進行速度と等しくなるように、押さえ具４２３ｄを回転させる。

なお、ここでは治具４２３に駆動装置４２３ｅを設け、押さえ具４２３ｄを駆動輪として用い、転写部１００の中間転写ベルト１３１の動作に合わせて治具４２３が媒体５００を動的に回転させる構成を説明した。これに対し、治具４２３は媒体５００を単に回転自在に支持し、押さえ具４２３ｄを従動輪として用いて、中間転写ベルト１３１の動作に応じて媒体５００が回転する構成としても良い。例えば、媒体５００が中間転写ベルト１３１に対して摩擦係数の大きい材質であれば、媒体５００は、接触位置において中間転写ベルト１３１に引かれ、押さえ具４２３ｄによる駆動を必要とせずに回転する。

図７（Ａ）、（Ｂ）に示した治具４２３は、媒体５００の円周面の中心軸を押さえて回転させるため、円周面を有する様々な形状の媒体５００を、円周面の中心軸を押さえることで保持し得る。また、図７（Ａ）、（Ｂ）に示した治具４２３は、円周面の一部に凹凸がある媒体５００に対しても、円周面の部分に対して画像を転写するように媒体５００を保持し得る。

図８は、円周面を有する媒体５００の例を示す図である。図８（Ａ）は球形の媒体５００を示す図、図８（Ｂ）は円錐台形状の媒体５００を示す図である。図８（Ａ）、（Ｂ）は、媒体５００の回転軸に垂直な向きで、媒体５００の搬送方向の前方側から見た状態を示している。

媒体５００が球形の場合、円周面は、円周方向だけでなく、中心軸と平行な方向にも凸状である。このため、画像は、図８（Ａ）に示すように、中間転写ベルト１３１の撓みによって媒体５００とベルトとが接触する幅の細い領域に対して転写される。ただし、この幅の画像であれば、球形の媒体５００の全周にわたって画像を転写し得る。図８（Ａ）では、媒体５００の表面における中間転写ベルト１３１に接触する部位に、帯状の画像Ｔが形成されている。

媒体５００が円錐台形状の場合、円周面は、中心軸に対して傾いている。この場合、図８（Ｂ）に示すように、治具４２３が、円周面の傾きに応じて中心軸を傾けて媒体５００を保持することにより、媒体５００の円周面を転写部１００の中間転写ベルト１３１の面に対応させる。図８（Ｂ）では、媒体５００の円周面に対応させて、円周面の中心軸に対して傾いた画像Ｔが形成されている。

図８に示す例では、媒体５００の円周面が中心軸と平行な方向にも曲率を有する曲面である場合（図８（Ａ））および媒体５００の円周面が中心軸に対して傾いている場合（図８（Ｂ））の画像の転写について説明した。上記のように、図７に示した治具４２３を用いる場合、様々な円周面を有する媒体５００に対して画像を転写し得る。また、取っ手のあるコップのように、円周面上に突出部が設けられた媒体５００に対しても、中間転写ベルト１３１および治具４２３に対して突出部が接触しない範囲で回転させることにより、円周面の一部に対してのみであるが画像を転写し得る。

＜転写位置における媒体５００の移動制御＞
転写部１００において媒体５００の円周面に画像を転写する場合、上記のように、転写部１００の中間転写ベルト１３１の進行に合わせて媒体５００を回転させる一方、媒体５００自体は、画像が転写される間、転写位置で停止していなければならない。画像の転写時に媒体５００の移動を停止させる手法としては、例えば、媒体５００が転写位置まで移動したところで搬送機構４００が媒体５００を載せた取付台４２０の搬送を止めることが考えられる。また、他の手法として、治具４２３を取付台４２０の台座部４２２に対して取付台４２０の搬送方向と反対の方向に移動させることにより、転写部１００の転写位置に対する媒体５００の位置を停止させることが考えられる。

図２を参照して説明した構成では、治具４２３は、台座部４２２に設けられた留め具を用いて取付台４２０に固定された。これに対し、治具４２３を台座部４２２に対して移動させる場合、台座部４２２に移動路が設けられ、治具４２３は、この移動路に従って移動する移動手段を有する。台座部４２２の移動路および治具４２３の移動手段の具体的な構成は、治具４２３が決められた移動路に沿って移動できるものであれば良く、特に限定しない。一例としては、台座部４２２に移動路としての溝やレールを設け、治具４２３が、移動手段として、この溝やレール上を走行するための車輪を有する構成等が考えられる。さらに具体的には、移動路のレールとしてラックを用い、治具４２３の車輪としてピニオン・ギアを用いたラック・アンド・ピニオンにより、治具４２３のピニオン・ギアの回転を制御して治具４２３を移動させても良い。治具４２３の移動は、治具４２３にモータ等の駆動手段を備え、治具４２３が台座部４２２の移動路上を自走する構成として実現しても良い。また、台座部４２２の移動路に、治具４２３を牽引する手段を設けても良い。

移動路は、取付台４２０の搬送方向と平行に設けられる。治具４２３は、移動路に沿う方向にのみ移動可能であり、移動路の幅方向への動きが制限される。また、治具４２３を台座部４２２に対して移動させる場合、移動路は、媒体５００への画像の転写が行われる間、治具４２３が移動する長さが必要である。このため、図２を参照して説明した構成のように治具４２３を台座部４２２に固定する構成と比較して、治具４２３に対する台座部４２２の大きさが大きくなる。

図９は、治具４２３の移動の様子を示す図である。図９（Ａ）は転写開始時の状態を示す図、図９（Ｂ）は転写中の状態を示す図、図９（Ｃ）は転写終了時の状態を示す図である。転写部１００により画像の転写が行われる際、取付台４２０が搬送されて媒体５００が転写位置に到達すると、図９（Ａ）に示すように、治具４２３は、台座部４２２上を取付台４２０の搬送方向と逆向きに移動を開始する。そして、媒体５００への画像の転写が行われるのに伴って、図９（Ｂ）に示すように、治具４２３は、台座部４２２上を移動し、媒体５００を転写位置に保つ。媒体５００への画像の転写が終了すると、図９（Ｃ）に示すように、治具４２３の移動が終了し、媒体５００が取付台４２０と共に定着部２００へ向けて搬送される。

治具４２３の移動手段は、治具４２３の移動開始および移動終了のタイミング、移動速度が制御される。具体的には、取付台４２０が搬送されて媒体５００が転写位置に到達した時点で治具４２３の移動を開始し、取付台４２０の搬送速度と同じ速度かつ逆向きに治具４２３を移動させ、媒体５００に対する画像の転写が終了するタイミングで治具４２３の移動を停止するように制御される。制御手段は、例えば、治具４２３の駆動手段の動作を制御するプロセッサと、プロセッサが実行する制御プログラムおよび制御データを格納したメモリとで実現される。制御手段は治具４２３に搭載しても良いし、外部の制御装置から治具４２３の動作を制御する構成としても良い。後者の場合、取付台４２０の搬送中にも治具４２３の駆動手段への制御信号を伝達するため、治具４２３に信号ケーブルをつなぐ等の手段により信号経路を設ける必要がある。媒体５００や治具４２３の位置は、例えば、画像形成装置１０の筐体内部にセンサを設け、このセンサの検知信号に基づいて特定しても良いし、搬送レール４１０上の取付台４２０の位置に基づいて算出しても良い。搬送レール４１０上の取付台４２０の位置は、搬送機構４００における搬送制御に用いられる情報から特定し得る。また、台座部４２２の移動路の長さを、治具４２３の移動開始後、媒体５００への画像の転写終了時に、移動が終了する側の端部に治具４２３が到達する長さに設定しても良い。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態には限定されない。例えば、上記の実施形態では、媒体５００を回転させる機構や、治具４２３を台座部４２２に対して移動させる機構は、上記の実施形態に限定されず、媒体５００の種類や形状に応じて様々な構成を採り得る。その他、本発明の技術思想の範囲から逸脱しない様々な変更や構成の代替は、本発明に含まれる。

＜付記＞
(((1)))
対象物に接触して当該対象物に画像を転写する転写部と、円周面を有する前記対象物を、当該円周面が前記転写部の転写方向に沿って回転するように保持する保持部と、前記対象物を保持した前記保持部を搬送経路に沿って搬送する搬送部と、を備え、前記転写部は、転写位置に維持された前記対象物の円周面に接触し、当該対象物の回転に伴って、当該対象物の円周面に、円周方向に画像を転写することを特徴とする、画像形成装置。
(((2)))
前記保持部は、前記搬送部により前記搬送経路を移動する移動台座部と、前記移動台座部の上で前記搬送部による搬送方向の逆向きに移動可能に設けられ、前記対象物を回転可能に支持する支持部と、をさらに備えることを特徴とする、(((1)))に記載の画像形成装置。
(((3)))
前記保持部は、前記支持部を、前記移動台座部に対して、前記搬送部による搬送方向の逆向きに当該搬送部による搬送速度と同じ速度で移動させる駆動機構をさらに備えることを特徴とする、(((2)))に記載の画像形成装置。
(((4)))
前記保持部は、前記対象物を載せ置いた状態で支持する支持台を備え、前記支持台には、前記搬送部による搬送方向に対して略直交する回転軸を有し、前記対象物の円周面を支持するローラが設けられていることを特徴とする、(((1)))～(((3)))のいずれかに記載の画像形成装置。
(((5)))
前記支持台の前記ローラは、前記対象物の画像が転写される画像領域以外の領域で当該対象物を支持するように設けられていることを特徴とする、(((4)))に記載の画像形成装置。
(((6)))
前記支持台は、前記対象物が前記転写部による画像の転写速度に対応する速度で回転するように前記ローラを回転させる駆動手段を備えることを特徴とする、(((4)))または(((5)))に記載の画像形成装置。
(((7)))
前記保持部は、前記対象物において画像が転写される画像領域を含む円周面の中心軸を回転軸として当該対象物を支持する軸支部を備えることを特徴とする、(((1)))～(((3)))のいずれかに記載の画像形成装置。
(((8)))
前記対象物が前記転写部による画像の転写速度に対応する速度で回転するように前記回転軸を駆動する駆動手段を備えることを特徴とする、(((7)))に記載の画像形成装置。

(((1)))に係る画像形成装置によれば、搬送手段に媒体を固定して搬送し印刷する構成と比較して、円周面に対して円周に沿って画像を印刷することができる。
(((2)))に係る画像形成装置によれば、搬送手段に媒体を固定する構成と比較して、転写部による画像の転写が行われる際に対象物の位置を転写位置に維持させることができる。
(((3)))に係る画像形成装置によれば、駆動手段を用いない構成と比較して、対象物を安定的に転写位置に保持することができる。
(((4)))に係る画像形成装置によれば、搬送手段に媒体を固定する構成と比較して、ローラにより対象物を回転させて円周面への画像の転写を行うことができる。
(((5)))に係る画像形成装置によれば、画像領域に対応する位置にローラが設けられる構成と異なり、対象物の円周面の全体にわたって画像を転写することができる。
(((6)))に係る画像形成装置によれば、対象物を転写部の動作に従って従動的に回転させる構成と比較して、対象物の材質に関わらず安定的に回転させて画像を転写することができる。
(((7)))に係る画像形成装置によれば、搬送手段に媒体を固定する構成と比較して、回転軸の設定により対象物を回転させて円周面への画像の転写を行うことができる。
(((8)))に係る画像形成装置によれば、対象物を転写部の動作に従って従動的に回転させる構成と比較して、対象物の材質に関わらず安定的に回転させて画像を転写することができる。

１０…画像形成装置、１００…転写部、１１０…現像装置、１２０…一次転写ロール、１３１…中間転写ベルト、１３２、１３３…ローラ、１４０…バックアップロール、１５０…クリーニング装置、２００…定着部、２０１…搬入口、２０２…搬出口、２１０…熱源、２２０、２３０、２４０…シャッター、３００…媒体着脱部、４００…搬送機構、４１０…搬送レール、４２０…取付台、４２１…脚部、４２２…台座部、４２３…治具、４２３ａ…基台、４２３ｂ…ローラ、４２３ｃ…駆動装置、４２３ｄ…押さえ具、４２３ｅ…駆動装置、５００…媒体

Claims (8)

1. 対象物に接触して当該対象物に画像を転写する転写部と、
   円周面を有する前記対象物を、当該円周面が前記転写部の転写方向に沿って回転するように保持する保持部と、
   前記対象物を保持した前記保持部を搬送経路に沿って搬送する搬送部と、を備え、
   前記転写部は、転写位置に維持された前記対象物の円周面に接触し、当該対象物の回転に伴って、当該対象物の円周面に、円周方向に画像を転写することを特徴とする、画像形成装置。
2. 前記保持部は、
   前記搬送部により前記搬送経路を移動する移動台座部と、
   前記移動台座部の上で前記搬送部による搬送方向の逆向きに移動可能に設けられ、前記対象物を回転可能に支持する支持部と、
   をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記保持部は、前記支持部を、前記移動台座部に対して、前記搬送部による搬送方向の逆向きに当該搬送部による搬送速度と同じ速度で移動させる駆動機構をさらに備えることを特徴とする、請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記保持部は、前記対象物を載せ置いた状態で支持する支持台を備え、
   前記支持台には、前記搬送部による搬送方向に対して略直交する回転軸を有し、前記対象物の円周面を支持するローラが設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記支持台の前記ローラは、前記対象物の画像が転写される画像領域以外の領域で当該対象物を支持するように設けられていることを特徴とする、請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記支持台は、前記対象物が前記転写部による画像の転写速度に対応する速度で回転するように前記ローラを回転させる駆動手段を備えることを特徴とする、請求項４に記載の画像形成装置。
7. 前記保持部は、前記対象物において画像が転写される画像領域を含む円周面の中心軸を回転軸として当該対象物を支持する軸支部を備えることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
8. 前記対象物が前記転写部による画像の転写速度に対応する速度で回転するように前記回転軸を駆動する駆動手段を備えることを特徴とする、請求項７に記載の画像形成装置。

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