JP3659021B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成材料によって回転体の周面に画像を形成し、その画像を被画像形成媒体に転写することにより、被画像形成媒体上に画像を形成する画像形成装置に関し、被画像形成媒体を画像形成部へ高速かつ正確に供給できる画像形成装置として好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記画像形成装置として、たとえば、図４に示すものが知られている。この画像形成装置１０は、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの４色のインクによってカラー画像を形成するものである。画像形成装置１０には、図示しないモータによって回転する駆動ローラ１１が設けられており、この駆動ローラ１１の回転軸１１ａには、揺動アーム１２が揺動自在に取付けられている。揺動アーム１２の左端には、圧接ローラ１３が回転自在に取付けられており、揺動アーム１２の右端には、プレート１８の下端が回動自在に軸止されており、プレート１８の上端は軸部材１９によって所定箇所に回動自在に軸止されている。また、圧接ローラ１３から図面左側へ所定間隔を隔てて小径のテンションローラ１４が回転自在に設けられている。さらに、テンションローラ１４の左側斜め上方であって、駆動ローラ１１と対向する箇所には、大径のテンションローラ１５が回転自在に設けられている。
【０００３】
駆動ローラ１１、圧接ローラ１３、テンションローラ１４およびテンションローラ１５の外周面には、中間転写ベルト１６が掛け渡されており、この中間転写ベルト１６には、テンションローラ１４およびテンションローラ１５によって一定の張力が付与されている。
中間転写ベルト１６の上面に対向する箇所には、インクジェットヘッド１７が設けられている。インクジェットヘッド１７には、図示しないが、イエローインクを吐出するイエローヘッドと、マゼンタインクを吐出するマゼンタヘッドと、シアンインクを吐出するシアンヘッドと、ブラックインクを吐出するブラックヘッドとが、それぞれ中間転写ベルト１６の上面に対向して並んで設けられている。また、各ヘッドは、中間転写ベルト１６の幅方向に並んだノズルを有する、いわゆるラインヘッドであり、各ヘッドから吐出されるインクが中間転写ベルト１６上で重ね合わせられ、中間転写ベルト１６上にカラー画像が形成される。
【０００４】
画像形成装置１０の底部には、ベース２０が設けられており、そのベース２０から上方へ突出形成された突出部２０ａには、コイルスプリング２１の一端が取付けられている。そのコイルスプリング２１の他端には、揺動アーム２２の下端が取付けられており、その揺動アーム２２は、軸部材２２ａによって所定箇所に揺動自在に軸止されている。揺動アーム２２の上端には、圧接ローラ２３が回転自在に軸止されている。
つまり、コイルスプリング２１の復元力によって揺動アーム２２には、軸部材２２ａを中心にして反時計方向に回動しようとする回転力が作用し、その回転力によって圧接ローラ２３が、中間転写ベルト１６を介して圧接ローラ１３に圧接されている。
【０００５】
また、圧接ローラ１３は、揺動アーム１２が反時計方向に揺動することにより、中間転写ベルト１６を圧接ローラ２３へ圧接する。
ベース２０上には、用紙Ｐを堆積して収容する給紙カセット２４が設けられており、その給紙カセット２４の給紙方向には、用紙分離カムローラ２５が回転可能に設けられており、その用紙分離カムローラ２５の上方には、クラッチソレノイド２６が設けられている。クラッチソレノイド２６は、電磁石２６ａと、可動鉄片２６ｂとを有しており、可動鉄片２６ｂの基端はコイルスプリング２６ｃによって付勢されている。また、可動鉄片２６ｂのＬ字型の先端２６ｄは、用紙分離カムローラ２５の突起部２５ａに当接可能になっている。
さらに、給紙カセット２４の内部には、用紙Ｐを乗せるプレート（図示省略）が設けられており、このプレートは、バネによって上方へ付勢されている。
つまり、堆積された用紙Ｐの最上部の用紙Ｐが用紙分離カムローラ２５の周面に、所定の圧力で接触するようになっている。
【０００６】
また、用紙分離カムローラ２５には、プーリ２５ｃが同軸上に固定されており、そのプーリ２５ｃと一定間隔を置いた図面左側には、プーリ２７ａを同軸上に固定した給紙ローラ２７が回転自在に設けられている。プーリ２５ｃおよびプーリ２７ａには、ベルト２８が掛けられており、プーリ２７ａおよび駆動ローラ１１には、ベルト２９が掛けられている。
そして、駆動ローラ１１が時計方向に周速Ｖで回転すると、ベルト２９を介して給紙ローラ２７が時計方向に周速Ｖで回転し、さらに、ベルト２８を介してプーリ２５ｃが時計方向に周速Ｖで回転する。
つまり、用紙分離カムローラ２５が時計方向に周速Ｖで回転し、用紙Ｐが給紙ローラ２７に向けて速度Ｖで搬送される。
また、給紙ローラ２７に対向する箇所には、給紙ローラ２７との間に用紙Ｐを挟持しながら送り出すための挟持ローラ３０が回転自在に設けられており、その送り出し方向には、用紙Ｐの案内通路を形成するガイド部材３１が設けられている。さらに、圧接ローラ２３の左方には、ニップ点Ｎを通過して画像の転写された用紙Ｐを図示しないトレイ上へ案内するガイド部材３２が設けられている。
【０００７】
次に、上記構成の画像形成装置１０の一連の動作について図４および図５を参照して説明する。
図５は、画像形成装置１０の各駆動部分の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
まず、画像形成装置１０に接続されたコンピュータなどから画像データが入力されると、駆動ローラ１１の回転によって中間転写ベルト１６が周速Ｖで回動する。続いて、インクジェットヘッド１７が画像データに基づいて駆動され、各ヘッドから中間転写ベルト１６の周面上にホットメルトインクが吐出され、画像形成が開始される（図５のｔ１）。そして、画像形成が終了し（ｔ２）、所定時間経過後にクラッチソレノイド２６へ駆動信号が出力され、クラッチソレノイド２６の電磁石２６ａがＯＮする（ｔ４）。
【０００８】
これにより、用紙分離カムローラ２５が１回転し、最上部の用紙Ｐが分離され、給紙ローラ２７に向けて搬送される。
そして、揺動アーム１２が反時計方向に揺動し、圧接ローラ１３が中間転写ベルト１６を圧接ローラ２３に圧接する（ｔ６）。続いて、中間転写ベルト１６上に形成された画像の先端および用紙Ｐの転写開始位置が同時にニップ点Ｎに到達し、中間転写ベルト１６上の画像の用紙Ｐへの転写が開始される（ｔ７）。そして、転写が終了し（ｔ８）、所定時間経過すると（ｔ９）、揺動アーム１２が時計方向へ揺動し、中間転写ベルト１６が圧接ローラ２３に圧接した状態が解除される。また、画像の転写された用紙Ｐは、ガイド部材３２に従って図示しないトレイ上へ排出される。そして、画像形成装置１０は、画像データの入力を終了するまで上記動作を繰り返す。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、画像形成を高速で行う場合は、中間転写ベルト１６の周速が高速になるため、それに合わせて用紙Ｐも高速で供給する必要がある。そのため、上記従来の画像形成装置１０では、中間転写ベルト１６の周速と、用紙Ｐを供給する速度とを同期させるために、図４に示したように、中間転写ベルト１６を駆動する駆動ローラ１１と給紙ローラ２７のプーリ２７ａとをベルト２９によって連結し、さらにプーリ２７ａと用紙分離カムローラ２５のプーリ２５ａとをベルト２８によって連結する構成を採用している。
つまり、中間転写ベルト１６の周速と用紙分離カムローラ２５の周速とを一致させる構成を採用している。
しかし、堆積された用紙の最上部の１枚を分離させる原理は、用紙Ｐの上面と用紙分離カムローラ２５の周面との摩擦力を用いたものであるため、用紙分離カムローラ２５の周速が高速になると、上記摩擦力が小さくなってしまい、用紙分離カムローラ２５の周面と用紙Ｐとの間でスリップが発生し、用紙Ｐを分離できなかったり、分離タイミングが遅れたりする場合がある。
したがって、上記従来の画像形成装置１０には、用紙Ｐの分離ミスが発生する場合があるため、高速画像形成の安定性に欠けるという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、用紙の分離ミスの発生を減少させることにより、高速画像形成の安定性を高めることができる画像形成装置を実現することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、用紙に画像を形成し、その画像の形成された用紙を所定の速度で所定の方向へ送り出す画像形成手段と、この画像形成手段に連動しており、その画像形成手段へ前記用紙を送り出す紙送り手段と、が備えられた画像形成装置において、
前記紙送り手段が前記用紙を前記画像形成手段へ送り出す速度を前記所定の速度よりも減速する減速手段と、この減速手段によって減速された速度に対応して前記紙送り手段の駆動間隔を短縮する駆動間隔短縮手段と、が備えられているという技術的手段を採用する。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の画像形成装置において、前記画像形成手段および前記紙送り手段は、ベルトおよびプーリの組合せによって連結されており、前記減速手段は、径の異なるプーリを組み合わせることにより、前記減速を行うように構成されているという技術的手段を採用する。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の画像形成装置において、前記紙送り手段は、前記用紙に接する周面を有する回転部材を備え、その回転部材の回転によって前記用紙を前記画像形成手段へ送り出すように構成されており、前記減速手段は、前記回転部材の周速を減速するように構成されており、前記駆動間隔短縮手段は、前記回転部材の回転開始間隔を短縮するように構成されているという技術的手段を採用する。
【００１４】
【作用】
請求項１ないし請求項３に記載の発明では、減速手段は、紙送り手段が用紙を画像形成手段へ送り出す速度を、画像形成手段が画像の形成された用紙を送り出す所定の速度よりも減速し、駆動間隔短縮手段は、減速手段によって減速された速度に対応して紙送り手段の駆動間隔を短縮する。
つまり、高速で画像形成を行う場合に、用紙を画像形成手段へ送り出す速度を、画像形成手段が画像の形成された用紙を送り出す所定の速度に追従させると、用紙の送り出しミスが発生するおそれがあるが、上記減速手段によって、用紙の送り出し速度を上記所定の速度よりも減速することにより、上記送り出しミスの発生を減少させることができる。そして、その減速した分、用紙を送り出す間隔を短縮することにより、結果的に用紙を画像形成手段へ高速で供給することができる。
したがって、用紙の送り出しミスを減少させて、高速画像形成の安定性を高めることができる。
【００１５】
特に、上記用紙の送り出し速度の減速は、請求項２に記載の発明によって好適に実現できる。
つまり、画像形成手段および紙送り手段をベルトおよびプーリの組合せによって連結し、径の異なるプーリを組み合わせることにより、減速を行うように構成することにより実現できる。この構成は、ベルトおよびプーリの組合せを用いるものであるため、たとえば、ギヤの組合せによって減速する構成よりも比較的簡易な構成によって上記減速を実現できる。
つまり、ギヤの組合せによる場合は、同じ方向の回転を伝達するためには、中間にアイドルギヤが必要となり、都合、最低３個のギヤが必要となるが、ベルトおよびプーリを用いれば、２個のプーリおよび１本のベルトで済むからである。また、ベルトおよびプーリの組合せは、ギヤの組合せよりもメカノイズを小さくすることができる。
【００１６】
また、紙送り手段が、用紙に接する周面を有する回転部材を備え、その回転部材の回転によって用紙を画像形成手段へ送り出すように構成された画像形成装置の場合には、前述のように、その回転部材の周速を速くすると、その周面と用紙との間がスリップして用紙の送り出しミスが発生する場合があるが、請求項３に記載の発明では、上記回転部材の周速を減速することができるため、上記ミスの発生をなくすことができる。そして、駆動間隔短縮手段は、上記回転部材の回転開始間隔を短縮するように構成されているため、用紙の送り出し間隔を短縮し、画像形成手段による用紙の送り出し速度と同期させるすることができ、
つまり、回転部材の周面に用紙を接触させて用紙を送り出す画像形成装置において、請求項３に記載の発明を適用すれば、用紙の送り出しミスの発生を減少させて、高速画像形成の安定性を高めることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の画像形成装置の一実施形態について図を参照して説明する。
なお、以下の実施形態では、本発明の画像形成装置として、中間転写ベルト上にインクによる画像を形成し、その画像を用紙に転写する方式の画像形成装置を代表に説明する。
なお、図４に示した従来の画像形成装置と同じ構成については同一の符号を用い、従来と異なる部分を中心に説明する。
画像形成装置５０に備えられた駆動ローラ１１の図面右方には、中間プーリ５１が回転自在に設けられており、この中間プーリ５１には、中間プーリ５１よりも径が小さく、中間プーリと一緒に同方向に回転する減速用プーリ５２が同軸上に固定されている。また、中間プーリ５１は、ベルト５３によって駆動ローラ１１と連結されており、減速用プーリ５２は、ベルト５４によって用紙分離カムローラ２５のプーリ２５ｂと連結されている。
つまり、駆動ローラ１１の周速を減速用プーリ５２を介してプーリ２５ｂに伝達することにより、用紙分離カムローラ２５の周速を中間転写ベルト１６の周速よりも減速させる。
【００１８】
次に、上記構成の画像形成装置５０の一連の動作について図２および図３を参照して説明する。
図２（Ａ）ないし図２（Ｅ）は、画像形成装置５０の画像形成開始から転写終了までの動作を示す説明図であり、図３は、画像形成装置５０の各駆動部分の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
なお、本実施形態では、中間転写ベルト１６の周速をＶとした場合、給紙ローラ２７の周速はＶに、用紙分離カムローラ２５の周速はＶ／５にそれぞれ設定されている。
まず、画像形成装置５０に接続されたコンピュータなどから画像データが入力されると、駆動ローラ１１の回転によって中間転写ベルト１６が回動する（図２（Ａ））。続いて、インクジェットヘッド１７が画像データに基づいて駆動され、各ヘッドから中間転写ベルト１６の周面上にインクが吐出され、画像形成が開始される（図３のｔ１）。
【００１９】
そして、画像形成が終了すると（図２（Ｂ）、図３のｔ２）、所定時間経過後にクラッチソレノイド２６へ駆動信号が出力され、クラッチソレノイド２６の電磁石２６ａがＯＮする（ｔ３）。これにより、用紙分離カムローラ２５が１回転し、その周面によって最上部の用紙Ｐが分離され、給紙ローラ２７に向けて搬送される（図２（Ｃ））。そして、用紙分離カムローラ２５が１回転すると（ｔ５）、用紙Ｐの先端が、給紙ローラ２７と挟持ローラ３０との接点Ｐ２に到達し、用紙Ｐは、給紙ローラ２７および挟持ローラ３０間に挟持されながら、ニップ点Ｎに向けて送り出される。
図３に示すように、クラッチソレノイド２６がＯＮするタイミングは、従来の画像形成装置１０のタイミング（ｔ４）よりもｔα早くなっている。
つまり、用紙分離カムローラ２５の周速がＶ／５であり、従来のＶよりも遅く、そのままでは、用紙Ｐの供給が間に合わないため、用紙送りのタイミングを早くしている。
【００２０】
そして、揺動アーム１２が反時計方向に回動し、圧接ローラ１３が中間転写ベルト１６を圧接ローラ２３に圧接する（ｔ６）。続いて、中間転写ベルト１６上に形成された画像の先端および用紙Ｐの転写開始位置がニップ点Ｎに到達し（図２（Ｄ））、中間転写ベルト１６上の画像の用紙Ｐへの転写が開始される（ｔ７）。そして、転写が終了し（ｔ８）、所定時間経過すると揺動アーム１２が時計方向へ揺動し、中間転写ベルト１６が圧接ローラ２３に圧接した状態が解除される（ｔ９）。また、画像の転写された用紙Ｐは、ガイド部材３２に従って図示しないトレイ上へ排出される。そして、画像形成装置１０は、画像データの入力を終了するまで上記動作を繰り返す。
【００２１】
ここで、用紙分離カムローラ２５の回転開始タイミング、つまりクラッチソレノイド２６をＯＮするタイミング（ｔ３）を従来の画像形成装置１０の同タイミング（ｔ４）よりもどのくらい早くすればよいか、つまりｔαの長さについて計算する。
図２（Ｃ）に示すように、用紙分離カムローラ２５の周面と用紙Ｐとが接触する接点Ｐ１から、給紙ローラ２７と挟持ローラ３０との接点Ｐ２までの距離をＬ２とすると、用紙Ｐが、その距離Ｌ２を移動するためにかかる時間は、Ｌ２／（Ｖ／５）となる。また、図２（Ｄ）に示すように、接点Ｐ２から、ニップ点Ｎまでの距離をＬ１とすると、用紙Ｐが、その距離Ｌ１を移動するためにかかる時間は、Ｌ１／Ｖとなる。
したがって、用紙Ｐが、接点Ｐ１からニップ点Ｎまで移動するためにかかる時間ｔａは、（Ｌ１／Ｖ）＋（Ｌ２／（Ｖ／５））となる。
一方、従来の画像形成装置１０では、用紙分離カムローラ２５および給紙ローラ２７の周速は、共にＶであるから、用紙Ｐが接点Ｐ１からニップ点Ｎまで移動するためにかかる時間ｔｂは、（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｖとなる。
したがって、ｔα＝ｔａ−ｔｂ＝（（Ｌ１＋５Ｌ２）／Ｖ）−（（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｖ）＝４Ｌ２／Ｖとなる。
つまり、本実施形態の画像形成装置５０では、ニップ点Ｎにおいて中間転写ベルト１６の画像先端と用紙Ｐの転写開始位置とを一致させるためには、従来の画像形成装置１０よりもｔα＝（４Ｌ２／Ｖ）早いタイミングでクラッチソレノイド２６をＯＮする必要がある。
【００２２】
以上のように、本実施形態の画像形成装置５０を使用すれば、中間転写ベルト１６の周速Ｖに対して、用紙分離カムローラ２５の周速をＶ／５に減速することができるため、用紙分離カムローラ２５のスリップの発生を減少させることができる。そして、用紙分離カムローラ２５の回転開始タイミングを早くすることにより、用紙Ｐを給紙ローラ２７へ早いタイミングで搬送できるため、ニップ点Ｎにおける画像の転写タイミングと紙送りタイミングとを同期させることができる。
したがって、本実施形態の画像形成装置５０を使用すれば、用紙Ｐの送り出しミスの発生を減少させて、高速画像形成の安定性を高めることができる。
【００２３】
なお、上記実施形態では、用紙分離カムローラ２５の周速を中間転写ベルトの周速の１／５に設定した場合を説明したが、中間プーリ５１または減速用プーリインクジェットヘッド５２の径を変更することにより、１／５以外の周速に設定することもできる。この場合は、クラッチソレノイド２６をＯＮするタイミングは、上記実施形態で述べた計算方向によって求めることができる。
また、上記実施形態では、本発明の画像形成装置として、図１に示した画像形成装置を代表に説明したが、中間転写ドラムを用いた画像形成装置、インクジェットプリンタ、レーザプリンタ、サーマルプリンタなどの画像形成装置にも本発明を適用できることは勿論である。
ところで、駆動ローラ１１ないし圧接ローラ２３が、本発明の画像形成手段に対応し、用紙分離カムローラ２５、給紙ローラ２７、プーリ２７ａ、ベルト２９、挟持ローラ３０およびガイド部材３１が、紙送り手段に対応する。
また、中間プーリ５１、減速用プーリ５２、ベルト５３およびベルト５４が、本発明の減速手段に対応し、クラッチソレノイド２６が駆動間隔短縮手段に対応する。さらに、用紙分離カムローラ２５が、請求項３に記載の回転部材に対応する。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように、請求項１ないし請求項３に記載の発明によれば、紙送り手段が用紙を画像形成手段へ送り出す速度を、画像形成手段が画像の形成された用紙を送り出す所定の速度よりも減速する減速手段と、この減速手段によって減速された速度に対応して紙送り手段の駆動間隔を短縮する駆動間隔短縮手段とを備えるため、用紙の送り出し速度を上記所定の速度よりも減速することにより、用紙の送り出しミスの発生を減少させることができ、その減速した分、用紙を送り出す間隔を短縮するため、結果的に用紙を画像形成手段へ高速で供給することができる。
したがって、用紙の送り出しミスを減少させて、高速画像形成の安定性を高めることができる。
【００２５】
特に、請求項２に記載の発明によれば、径の異なるプーリを組み合わせることにより、減速を行うように構成されているため、ギヤの組合せによるものよりも、比較的簡易な構成によって上記減速を実現できる。しかも、メカノイズを小さくすることができる。
【００２６】
また、請求項３に記載の発明によれば、回転部材の周面に用紙を接触させて用紙を送り出す画像形成装置において、用紙の送り出しミスの発生を減少させて、高速画像形成の安定性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態の画像形成装置の主要構成を模式的に示す説明図である。
【図２】図２（Ａ）ないし図２（Ｅ）は、画像形成装置５０の画像形成開始から転写終了までの動作を示す説明図である。
【図３】画像形成装置５０の各駆動部分の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図４】従来の画像形成装置の主要構成を模式的に示す説明図である
【図５】図４に示す画像形成装置５０の各駆動部分の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１１ 駆動ローラ
１２ 揺動アーム
１５ テンションローラ
１６ 中間転写ベルト
１７ インクジェットヘッド
２５ 用紙分離カムローラ
２６ クラッチソレノイド（駆動間隔短縮手段）
２７ 給紙ローラ
２９ ベルト
５０ 画像形成装置
５１ 中間プーリ（減速手段）
５２ 減速用プーリ（減速手段）
５３ ベルト（減速手段）
５４ ベルト（減速手段）
Ｐ 用紙

Claims (3)

1. 用紙に画像を形成し、その画像の形成された用紙を所定の速度で所定の方向へ送り出す画像形成手段と、
   この画像形成手段に連動しており、その画像形成手段へ前記用紙を送り出す紙送り手段と、
   が備えられた画像形成装置において、
   前記紙送り手段が前記用紙を前記画像形成手段へ送り出す速度を前記所定の速度よりも減速する減速手段と、
   この減速手段によって減速された速度に対応して前記紙送り手段の駆動間隔を短縮する駆動間隔短縮手段と、
   が備えられていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像形成手段および前記紙送り手段は、
   ベルトおよびプーリの組合せによって連結されており、
   前記減速手段は、
   径の異なるプーリを組み合わせることにより、前記減速を行うように構成さ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。
3. 前記紙送り手段は、
   前記用紙に接する周面を有する回転部材を備え、その回転部材の回転によって前記用紙を前記画像形成手段へ送り出すように構成されており、
   前記減速手段は、前記回転部材の周速を減速するように構成されており、
   前記駆動間隔短縮手段は、前記回転部材の回転開始間隔を短縮するように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。

Images