JP3666627B2

JP3666627B2 - 静電記録装置

Info

Publication number: JP3666627B2
Application number: JP15564598A
Authority: JP
Inventors: 崇六反田; 高雄梅田; 幸雄乙▲め▼; 薫之森
Original assignee: リコープリンティングシステムズ株式会社
Priority date: 1998-06-04
Filing date: 1998-06-04
Publication date: 2005-06-29
Anticipated expiration: 2018-06-04
Also published as: US6101347A; JPH11348378A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複写機及びプリンタなどの電子写真方式を利用する静電記録装置に関し、特に用紙両面に未定着トナー像を形成し、定着装置により用紙に定着することによって両面印刷を行う静電記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式は複写機やプリンタに用いられる最もよく知られた現像方式の1つである。特に高速印刷が望まれるラインプリンタでは、その処理すべき情報量の増加に伴いより高速の印刷能力が望まれ、またその画質も高品質で高精細なものが望まれている。更に、近年では地球環境の保護のため省資源、省エネルギーの考えが進み、プリンタにおいても、両面印刷機能のニーズは高まっている。ここで電子写真方式で両面印刷を行う方法は、カット紙用プリンタでは片面の印刷が終了した用紙をスイッチバック機構からなる搬送系により反転した後、裏面に印刷を行う方法があるが、この方式は用紙搬送機構が複雑であり、高速印刷には不向きである。また、連続紙の印刷は不可能となる。一般に連続紙の両面印刷は、プリンタを２台使用するような構成となる。まず、１台目のプリンタで片面の印刷が終了した用紙を用紙反転機構により反転し、２台目のプリンタでもう一方の印刷を行う。この方法は印刷速度の低下が無いため、高速印刷に向いている反面、２台のプリンタを用いるため全体の印刷システムが大きくなり、装置コストも高くなる。また、用紙両面のトナー定着を別々に行うため、最も消費電力の負担が大きい定着装置も２台必要となり省エネルギー化を妨げる結果となる。
【０００３】
そのため用紙両面を同時に定着する機構が提案され検討されてきた。これは２組みの印写機構部により用紙両面に未定着トナー像を形成し、１台の定着装置で用紙両面のトナー像を同時に定着する構成となっている。この方法であれば、１台の定着装置のみで高速両面印刷が可能となる。
【０００４】
図２はこの両面同時定着方式のプリンタ構成を示す概略図である。ここでは、SeTe、As₂Se₃、アモルファスSiやプラス帯電OPC等のプラス帯電用感光ドラムとプラス帯電トナーを用いた反転現像方式の印写ユニットを用いた場合について説明する。感光ドラム1aへコロナ帯電器2aによりプラス電荷を供給し、レーザ光学系やLED等の露光部3aにより光パターンを照射して静電潜像を形成し、現像機5aによりトナー現像を行う。コロナ転写器4aにより、用紙10の裏面へマイナス電荷を付与することで、感光ドラム1a上のトナー像6aを用紙10に転写する。以上を第１の印写ユニットとし、第１印写ユニットにて印刷される面を表面とする。次に、感光ドラム1bからなる第2の印写ユニットを用いて同様に用紙10の裏面にプラス帯電トナー像6bを転写する。これにより、用紙10の両面にトナー像7a、7bが形成される。用紙10の両面に形成されたトナー像7a、7bはヒートロール方式の定着装置９にて溶融され、用紙に固着される。ここで、８は印写ユニットと定着装置の間の用紙の搬送経路に設けられた用紙搬送装置であり、用紙の搬送方向を変えるために設けられている。用紙搬送装置８は図３に示すように主に用紙10に対し従動な用紙搬送ロール11、用紙搬送ロール11を清掃する清掃ブラシ15、用紙裏面を負に帯電させる帯電器13からなる。帯電器13により正帯電未定着トナー7bを用紙側に引きつけ、さらに用紙搬送ロール11の芯金に高圧電源により+1000Vから+2000Ｖの電圧を印加することにより、極力未定着トナー7bを用紙搬送ロール11の表面に付着しないようにするとともに用紙10と用紙搬送ロール11との間に静電吸着力を働かせ、用紙10に対し用紙搬送ロール11が従動で回転できるようにしている（特願平8-247597）。用紙搬送ロール11の表面には体積抵抗10⁷〜10¹¹Ω・cmの導電性の材料が用いられており、芯金に電圧を印加する方法で表面へのトナー付着を防止しており、特開平7-07277で述べられている用紙搬送ロールを帯電させるための外部帯電器を必要としない。清掃ブラシ15により回収された付着物、特にトナーはたたき棒16によりたたき落とされ排トナー回収ボックス17へ回収される。
【０００５】
ここで、印刷ジャム等の用紙の急速な速度変化が生じた場合、図３に示すように用紙10の表面に転写されたトナー7bが用紙搬送ロール11の上に落下し、用紙搬送ロール11の表面の汚染物7cとなることが分かった。印刷停止時、図４のように清掃ブラシ15より下流側で用紙10と用紙搬送ロール11とが接触する手前側に汚染物7cが付着すると、印刷再開後、付着物7cは用紙搬送ロール11の表面から用紙10の表面へ移るため画質を劣化させる。この汚染物7cの付着は、ジャム時にかかわらず長期間印刷を行わなかった場合にも確認できる現象であり、この場合は大気中のほこり、装置内を浮遊するトナーや紙粉が原因となる。このため、印刷再開前に取り除く手段が必要である。従来の用紙搬送ロール11（特願平8-247597）では、用紙搬送ロール11が用紙に対し従動であるため、印刷が停止しているときに用紙搬送ロール11の表面に付着した汚染物7cを除去することができない。このため、印刷再開時、少なくとも用紙半周分の無駄紙を使っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は，高速両面同時印刷プロセスにおいて、用紙に対し従動な用紙搬送ロールの表面に付着した汚染物を、用紙を搬送していない場合にも清掃できるようにすることが課題である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、用紙の両面に未定着トナー粒子画像を形成する転写部と、用紙の両面に形成された未定着トナー粒子画像を同時に定着させる定着装置と、前記転写部と前記定着装置との間に設けられた用紙搬送ロールと、前記用紙搬送ロールを清掃する清掃機構とを備えた静電記録装置において、前記用紙搬送ロールの回転方式を用紙に対して従動方式と独立駆動方式とに切り換え可能に設けるとともに、印刷時は前記用紙搬送ロールを従動方式で回転させ、前記用紙搬送ロールの清掃時は独立駆動方式で回転させることにより達成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図１に示す。図１に示すように、用紙搬送ロール11を独立駆動するモータ19と従動／独立駆動を切り換える切り換えスイッチ20とを用紙搬送ロール11に接続した。これにより用紙搬送ロール11が独立駆動可能になる。従動／独立駆動の切り換えは、印刷時は用紙10との接触部分の画像を乱さないように従動方式とし、非印刷時は独立駆動方式とする。
【０００９】
しかし、このまま用紙10が用紙搬送ロール11に接触した状態で用紙搬送ロール11を回転させると接触部分の画像を乱すので、用紙10を用紙搬送ロール11から離接する必要がある。本実施例では、用紙の移動方向に対して用紙搬送ロール11の下流側に用紙離接装置21を設けた。用紙離接装置21の支持棒はバネとなっており、通常印刷時は用紙10にテンションをかけるための機構（バッファ機構）として働き、用紙の破断を防いでいる。一方、用紙10を用紙搬送ロール11から離したいときは、用紙の位置は図５のようになる。以上、用紙離接装置21と、モータ19と切り換えスイッチ20により、用紙ジャム等の印刷停止時に用紙搬送ロールの駆動方式を従動から独立駆動に切り換え、用紙10を用紙搬送ロールから離した状態で用紙搬送ロール11を回転させ清掃ブラシ15により清掃することで、常に良質の画質をえることができる。図６は、本発明の効果を示す結果であり、縦軸は用紙の汚れ度合いΔＹを示す。基準となる白紙（印刷前の白紙）の白紙度をＹ０、白紙印刷を行った際の用紙の白紙度Ｙ１とすると用紙の汚れ度合いΔＹはＹ０−Ｙ１（＞０）となる。ΔＹが大きいほど白紙印刷物の汚れがひどいことを表している。尚、本実施例におけるＹ値の測定には米国ハンター社製のHunterLab D25 with DP-9000を用いた。図中●は白紙印刷したときの任意の頁から5枚分の印刷物のΔＹ値である。一般に言われている画質かぶりを示す。○は静電記録装置を緊急停止した後、用紙搬送ロール11を清掃せず印刷を再開したときのΔＹ値である。印刷再開後、１頁目の汚れが目立つ。これは、付着物7ｃが用紙10に移動してしまったために起こった現象である。一方△は静電記録装置を緊急停止した後、用紙搬送ロール11を清掃してから印刷を再開したときのΔＹ値であり、1頁目の汚れは無くなっている。つまり上記システムにより用紙搬送ロール11の表面を清掃したことで付着物7ｃは除去できたことになる。尚、清掃ブラシ15を駆動するモータ18と用紙搬送ロール11を駆動するモータ19とは同一のものでも良く、また用紙搬送ロール11の独立駆動時の用紙搬送ロール11の回転方向は用紙搬送方向に対し順逆のいずれでもかまわない。
【００１０】
印刷速度が高速になるにつれて、ヒートロール９のみでの定着は厳しくなる。ヒートロール９の上流側の直前に未定着トナーを事前に加熱しヒートロール９による定着を助けるためのプレヒート装置24が付属している場合、図７のように用紙離接時に用紙10がプレヒート装置に接触し、接触部のトナー画像の乱れが生じる。この対策としては、図８に示すように用紙10にテンションを持たせるバッファ機構27は用紙搬送ロール11の上流側に設置する。この場合、用紙10と用紙搬送ロール11とを非接触状態にするためには、用紙を角度θ以上持ち上げなければならない。θが微少であればこの方法も困難ではないが、そもそも用紙搬送ロール11は用紙10の搬送方向を変更するためのものであり、θが微少であることは考え難く、用紙10を持ち上げて用紙10と用紙搬送ロール11とを非接触状態にすることはほぼ不可能であり、これが可能なほどθが微少であれば、用紙搬送ロール11は必要ない。よって、用紙搬送ロール11を動かし用紙10から離すことが必要となる。この場合の用紙搬送装置８の一部である用紙搬送ロール11の構成を図９に示す。図９に示すように、この場合の用紙搬送ロール11は画像と接触しない両端部25a、25bと画像と接触する中央部26の３個所に分けられている。両端部25aと25bはそれぞれ用紙10に対し従動な一対のロール22a、22bと22c、22dとからなり、用紙10を上下から挟む構成であって、ロール22a〜d を支える軸は固定である。尚、用紙10の両サイドに用紙搬送用のスプロケットの穴が設けられている場合、図１１に示すようにな凸部のあるロールを用いることもでき、この場合は用紙10の下方から用紙10を支えればよい。央部26に対応するのは用紙搬送ロール11で、その長さは印字幅よりも長く用紙幅よりも短い。更に中央部26はロール面を用紙10と離接できるように用紙搬送ロール11の回転軸は上下に移動可能である。図10に示すように用紙搬送ロール11の回転軸を下げることにより独立駆動用のモータ19と接続され、用紙搬送ロール11を回転させその表面を清掃ブラシ15により清掃する。用紙搬送ロール11と独立駆動用モータ19との接続は、図10に示す歯車同士の接続の他に、電磁クラッチ式のモータを用いる方法がある。尚、清掃ブラシ15の回転軸が固定であっても用紙搬送ロール11の回転軸の下げ量を5mm程度にすることにより清掃ブラシ15を通常印刷の場合と共有でき、図６と同様の結果を得られた。
【００１１】
図12は図１に示した用紙離接装置21を下流側から見た図である。用紙離接装置21は用紙両端のみを用紙に対し従動なロールで用紙両面から用紙支持ロール22により挟み込む構成となっている。さらに用紙両面のロール22aと22b、かつ22cと22dは各々の回転軸が接続されており、一定の圧力で用紙を挟み込んでいる。つまり、図９で示したタイプの用紙搬送ロール11の両端部25aと25bをそのまま用い、これらを支える軸を固定から変動できるものに変え、バッファ機構の役割を持たせるとともに用紙離接にも利用できるようにしたものである。ロール22aと22b、かつ22cと22dより用紙に加えられる圧力は、用紙厚みや用紙表面粗さ等の用紙種類によって異なり、圧力不足により用紙が中央でたるむことを抑えている。用紙のたるみは用紙の蛇行となり最終的には用紙ジャムとなる。55Kg連量上質紙、横幅18inchの連続紙を2千頁白紙印刷紙、ジャムの発生回数を測定した。結果、用紙10下方から支えている場合（22bおよび22dのみ）に比べ、両面から支えることによりより用紙搬送部に原因のあるジャムの発生回数はほぼ0となった（図13）。
【００１２】
用紙10の表面から用紙搬送ロール11の表面へのトナー7bの落下を極力防ぐために、用紙搬送ロール11直前の用紙10と用紙搬送ロール11との隙間にトナー落下防止板28を設けた（図14）。これにより、用紙10から用紙搬送ロール11の表面へのトナー7bの落下を落下防止板28で受けとめることができるようになり、画質の向上がはかれた。尚、トナー落下防止板が金属材料で作られる場合は、用紙搬送ロール11からトナー落下防止板28へのバイアス電圧のリークを防ぐため表面を絶縁性樹脂で覆うのが好ましい。また、トナー落下防止板28には電圧を印加しても良い。
【００１３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の用紙搬送装置を用いることで用紙搬送ロールを清掃でき、長期に渡って高品質な画質を安定して提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である用紙搬送装置の模式図である。
【図２】静電記録方式を用いた両面印刷装置の模式図である。
【図３】従来の用紙搬送装置の模式図である。
【図４】従来の用紙搬送装置の模式図である。
【図５】本発明の実施例である用紙搬送装置の用紙離接時の模式図である。
【図６】本発明の用紙搬送機装置の印刷枚数と汚れ度合を示すグラフである。
【図７】プレヒート装置を用いた場合の用紙搬送装置を示す模式図である。
【図８】本発明の用紙搬送装置の他の実施例を示す模式図である。
【図９】本発明の用紙搬送ロールの構成を示す模式図である。
【図１０】本発明の用紙搬送ロール独立駆動手段の一実施例である。
【図１１】本発明の用紙搬送ロールの構成を示す模式図である。
【図１２】本発明の用紙離接装置を示す模式図である。
【図１３】本発明の用紙離接装置の効果を示すグラフである。
【図１４】本発明の用紙搬送装置のトナー落下防止板を示す模式図である。
【符号の説明】
1a：感光ドラム、1b：感光ドラム、2a：帯電器、2b：帯電器、3a：光学系、3b：光学系、4a：転写器、4b：転写器、5a：現像機、5b：現像機、6a：感光ドラム上トナー粒子、6b：感光ドラム上トナー粒子、7a：用紙表面上トナー粒子、7b：用紙裏面上トナー粒子、7c：用紙搬送ロール表面汚染物、8：用紙搬送機後部、9：定着装置、10：用紙、11：用紙搬送ロール、12：用紙搬送ロール支持体、13：帯電器、14：用紙搬送ロール付着トナー、15：清掃ブラシ、16：たたき棒、17：排トナーボックス、、18：清掃ブラシ可動モータ、19：用紙搬送ロール可動モータ、20：用紙搬送ロール従能動切替スイッチ、21：用紙離接機構部、22a〜22d：用紙支持ロール、23：用紙支持ロール支持体、24：プレヒート装置、25：用紙支持ロール固定体、26：用紙搬送ロール、27：バッファ機構、28：トナー落下防止板。

Claims

用紙の両面に未定着トナー粒子画像を形成する転写部と、用紙の両面に形成された未定着トナー粒子画像を同時に定着させる定着装置と、前記転写部と前記定着装置との間に設けられた用紙搬送ロールと、前記用紙搬送ロールを清掃する清掃機構とを備えた静電記録装置において、
前記用紙搬送ロールの回転方式を用紙に対して従動方式と独立駆動方式とに切り換え可能に設けるとともに、印刷時は前記用紙搬送ロールを従動方式で回転させ、前記用紙搬送ロールの清掃時は独立駆動方式で回転させることを特徴とする静電記録装置。
前記用紙搬送ロールの清掃時は、用紙搬送ロールから用紙を離した状態で用紙搬送ロールを駆動して清掃機構によって用紙搬送ロールの清掃を行うことを特徴とする請求項１記載の静電記録装置。
前記用紙搬送ロールの上流と下流の両方もしくは一方に、前記用紙搬送ロールから用紙の離接を行う用紙離接装置を設けたことを特徴とする請求項1又は２記載の静電記録装置。
用紙の端部近傍の非印刷領域を用紙の表面と裏面とから用紙に対し従動なロールで挟み込んでいる一対のロールを用紙の両端部に設け、前記ロールが上下に移動することで用紙と前記用紙搬送ロールとを離接する用紙離接手段を設けたことを特徴とする請求項３記載の静電記録装置。
前記用紙搬送ロールは長手方向の長さは印刷可能幅より長くかつ用紙幅より短かい構造であり、前記用紙搬送ロールの両サイドには用紙の非印刷領域に位置して用紙に対し従動なロールを設け、清掃時に前記用紙搬送ロールを用紙から離すことを特徴とする請求項１又は２記載の静電記録装置。
前記用紙搬送ロールの上流側に用紙から前記用紙搬送ロールへのトナー落下を防止するトナー落下防止板を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の静電記録装置。