JP3731668B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明はプリンタ、ファクシミリ、複写機等に用いられる乾式電子写真技術を応用した画像形成装置に関するものであり、さらに詳しくは画像形成装置内における記録媒体の搬送技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
転写手段を備えた画像形成装置における記録紙給送手段の駆動力制御に関する従来技術として、特開平５−２４９７８４号公報では搬送経路に備えられた複数のローラで転写媒体を搬送しても転写媒体の撓みや引っ張りに起因する不具合を回避する技術が開示されている。
【０００３】
この従来技術例を図１９に示す。図１９はプリンタ装置の概略構成を示す断面図である。図１９において、プリンタ装置は図示しない乾式電子写真機構によってトナー像を保持する感光体１０１と転写媒体Ｗにトナー像を転写する転写ローラ１０２とで構成さる転写装置１０３と、転写装置１０３の搬入側に配置され転写媒体Ｗを転写装置１０３に搬入する第１のローラ１０４と、転写装置１０３の搬出側に配置され画像が転写された転写媒体Ｗを搬出する第２のローラ１０５とを備え、第１のローラ１０４および第２のローラ１０５の駆動によって転写媒体Ｗを搬送する。また、第１のローラ１０４および第２のローラ１０５の搬送作用部Ｃ，Ｄ間の距離Ｌを転写媒体Ｗの長さよりも短く設定し、第１のローラ１０４への駆動力を断続する駆動断続手段（図示せず）を設け、転写媒体Ｗの搬送方向前端部が第２のローラ１０５の搬送作用部Ｄに至ったことを判断して前述の駆動断続手段を制御し、第１のローラ１０４の駆動力を断つ制御手段を設けたことを特徴とし、加工精度等の理由で第１および第２のローラ外周速度が一致しない場合に、第１および第２のローラの駆動力が転写媒体に同時に作用しないか、あるいは同時に作用しても極めて短時間とすることで、転写媒体の撓みや引っ張りに起因する転写効率の低下、情報劣化、定着不良を回避する技術が開示されている。
【０００４】
ここで、これらの従来技術の効果を検証するために発明者らが構成した画像形成装置の一例を説明する。
【０００５】
図２０は発明者らが構成した従来型画像形成装置の概略構成を示す断面図であり、具体的にはレーザー走査光学系を有するプリンタ装置である。この従来型画像形成装置の概略動作を図２０に基づき説明する。
【０００６】
図２０において、図示しない駆動源により矢印Ｅ方向に回転する感光体１０１の外周には帯電手段として帯電ローラ１０６がある。帯電ローラ１０６は感光体１０１と当接し、図示しない高電圧電源から電圧を印加され、感光体表面を一様に帯電させる。帯電された感光体１０１は露光手段であるレーザー走査光学系１０７によって選択的に露光され、感光体１０１上に潜像を形成する。感光体１０１の表面に形成された潜像は現像手段である現像ローラ１０８で供給されるトナーによって顕像化される。転写手段である転写ローラ１０２は現像手段下流側で感光体１０１と当接し、図示しない高電圧電源から電圧を印加される。給紙手段は給紙ローラ１０９と分離パッド１１０、分離パッド１１０を給紙ローラ１０９へ付勢する分離バネ１１１によって構成され、給紙トレイ１１２に収納された記録紙１１３は給紙ローラ１０９、分離パッド１１０によって順次一枚分離して給送され、感光体１０１と転写ローラ１０２との間で挟持搬送される。転写手段で感光体１０１上のトナー像が転写された記録紙１１３は内部に棒状のハロゲンランプ１１４を備えたヒートローラ１１５とこれに加圧当接された加圧ローラ１１６で構成された定着手段に挟持搬送されてトナー像が定着され、装置外部へ排出される。
【０００７】
また、転写バネ１１７および加圧バネ１１８は転写ローラ１０２および加圧ローラ１１６の記録媒体搬送幅方向の両端に位置し、転写ローラ１０２を感光体１０１へ、加圧ローラ１１６をヒートローラ１１５へそれぞれ加圧当接させるものである。各ローラの駆動方法は感光体１０１、現像ローラ１０８、ヒートローラ１１５が図示しない駆動源によって駆動され、帯電ローラ１０６は感光体１０１に、転写ローラ１０２は感光体１０１に、加圧ローラ１１６はヒートローラ１１５にそれぞれ従動する。また、給紙ローラ１０９は図示しないクラッチ機構を介して駆動源から動力が選択的に伝達できるように構成した。
【０００８】
なお、記録紙１１３の位置検出手段として反射型フォトセンサを用いて転写前センサ１１９と転写後センサ１２０を設け、それぞれのセンサによって記録紙１１３の給送開始と定着手段への進入を図示しない制御回路へ信号を送るように構成した。
【０００９】
この従来型画像形成装置の主な仕様を表１に示す。
【００１０】
【表１】
【００１１】
（検証実験例）
従来型画像形成装置により、前述の従来技術の開示内容を検証する実験を行った。実験は給紙ローラ１０９の給送を停止させるタイミングを記録紙先端が図１１の感光体１０１と転写ローラ１０２の当接位置Ｇに至った時点とするか、ヒートローラ１１５と加圧ローラ１１６の当接位置Ｄに至った時点とするかで記録画像の状態を観察し、結果を表２に示す。なお、給紙ローラ１０９およびヒートローラ１１５の外周速度は感光体１０１の外周速度と略同一にした。
【００１２】
【表２】
【００１３】
表２において、環境ＩおよびＪの条件下で給紙ローラ１０９をＧ位置にて停止させると、停止時にＧ位置に相当する記録画像先端部に記録画像が縮まる送りピッチムラが発生したが、給紙ローラ１０９をＤ位置にて停止させた場合には、停止時にＧ位置に相当する記録画像部分には極めて軽微な送りピッチムラが認められる程度であった。
【００１４】
しかしながら、環境Ｋの条件下では給紙ローラ１０９の停止位置がＧ位置でもＤ位置でも停止時にＧ位置に相当する記録画像部分に記録画像が縮まる送りピッチムラが発生した。
【００１５】
また、どの環境条件においても画像記録後の記録紙に皺が発生し、高温かつ高湿の環境となるほど皺の程度が顕著であった。皺の程度は記録紙の厚さとも関係しており、坪量６０ｇ／ｍ2程度の薄い記録紙を用いた場合に特に顕著な皺が認められ、高温かつ高湿の条件になると厚い記録紙でも発生が確認された。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
前述の検証実験結果のように、従来技術は低温かつ低湿または常温かつ常湿の環境下では記録画像の送りピッチムラに対して効果があることが確認されたが、高温かつ高湿の環境下では送りピッチムラ解消効果が得られていない。また、記録紙定着皺も認められ、環境条件の変化によって良好な画像形成できないという課題がある。
【００１７】
本発明は上記の課題を解決するもので、その目的とするところは、環境条件が変化しても良好な画像形成が可能な小型の画像形成装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明の画像形成装置は、感光体に当接し電圧を印加したローラにより前記感光体上に形成されたトナー像を記録紙へ転写する転写手段と、前記転写手段の記録紙搬送方向上流側に位置し、前記記録紙を前記転写手段方向に給送する給送手段と、前記給送手段の給送駆動力を断続する駆動力断続手段と、前記転写手段の記録紙搬送方向下流側に位置し、前記記録紙を前記転写手段から搬出する搬出手段を具備する画像形成装置において、
前記転写手段にゴム部を有する転写ローラを設け、前記転写ローラは転写軸受け部材を介して保持する保持部を有しており、前記転写ローラおよび前記転写軸受け部材の公差上の隙間ｃ１と、前記転写軸受け部材および保持部の公差上の隙間ｃ２が前記給送手段側に形成されており、前記給送手段から前記搬出手段に至る記録紙搬送経路の長さを前記記録紙長さよりも短く設定し、画像形成時に前記転写手段と前記搬出手段が前記記録紙を共同して搬送する状態で前記駆動力断続手段が前記給送手段の駆動力を断つ制御手段を設けたことを特徴とする。
【００１９】
また、転写手段の記録紙搬送力をＦｔ、搬出手段の記録紙搬送力をＦｆとしたときに、画像形成時に転写手段と搬出手段が前記Ｆｔを補助する方向にＦｆを作用させて記録紙を共同して搬送し、前記記録紙の先端が前記搬出手段の中心に達する時間よりも長い時間経過後に前記搬出手段を停止させることを特徴とする。さらに、給送手段が複数枚の記録紙を収納し、順次一枚分離して給送する給紙装置であることを特徴とし、搬出手段が前記記録紙上に転写されたトナー像を加熱加圧して前記記録媒体へ定着する定着装置であることを特徴とする。
【００２０】
【作用】
本発明の画像形成装置によれば、転写手段の構成に工夫を加えると共に、転写手段と搬出手段の記録紙搬送力を共同して作用させ、環境条件が変化しても転写手段と搬出手段の間で記録紙を適度に伸張させ、転写手段と搬出手段が記録紙を共同して搬送する状態で給送手段の駆動力を断つことにより、搬出手段で発生する記録紙皺を防止すると共に転写手段に加わる記録紙の張力変化が軽減され、記録紙皺や送りピッチムラが発生しない小型の画像形成装置を提供することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、実施例に基づき本発明を詳しく説明する。
【００２２】
図１は本発明の画像形成装置の全体構造を説明する装置横断面図である。本装置の概略動作を図１によって説明する。
【００２３】
図１において、図示しない駆動源により矢印Ａ方向に回転する感光体２の外周には帯電手段として帯電ローラ３がある。帯電ローラ３は感光体２と当接しながら図示しない高電圧電源から電圧を印加され、感光体表面を一様に帯電させる。帯電された感光体２は露光手段であるレーザー走査光学系４によって選択的に露光され、感光体２上に潜像を形成する。感光体２の表面に形成された潜像は現像手段である現像ローラ５で供給されるトナーによって顕像化される。転写手段である転写ローラ６は転写バネ１３で付勢され、現像手段下流側で感光体２と当接し、図示しない高電圧電源から電圧を印加される。
【００２４】
一方、給紙トレイ８内の給紙底板９の上に積み重ねて収納された記録紙１は給紙バネ１０で付勢され、また、コルク材やウレタン発泡材を用いた分離パッド１２を保持して揺動するパッドベース２５は分離バネ１１で付勢され、それぞれ給紙手段である給紙ローラ７に当接し、給紙ローラ７の回転によって記録紙１が順次一枚分離して給送される。
【００２５】
給送された記録紙１は感光体２と転写ローラ６との間で挟持されつつトナー像が記録紙１へ転写され、引き続いて定着手段へ向けて搬送される。
【００２６】
定着手段は内部に棒状のハロゲンランプ１４を備えたヒートローラ１５と、加圧バネ１６で付勢されてヒートローラ１５に加圧当接する加圧ローラ１７で構成され、トナー像が転写された記録紙１を加熱加圧しながら挟持搬送してトナー像を定着する。
【００２７】
さらに、トナー像が定着された記録紙１は排紙上ローラ１８および排紙下ローラ１９によって搬送され、画像記録面が下向きとなるように装置外部へ排出される。
【００２８】
また、本実施例は記録紙上への画像形成タイミング制御を目的として紙搬送経路途中に２つの紙検出手段を具備している。
【００２９】
まず、第１の紙検出手段として給紙センサレバー２０と給紙センサ２１があり、給紙ローラ７によって給送された記録紙１によって給紙センサレバー２０が揺動し、基板２４上に実装された透過型フォトマイクロセンサである給紙センサ２１によって電気的信号に変換し、図示しない制御回路に記録紙の給送開始および終了信号を伝達する。
【００３０】
さらに、第２の紙検出手段として排紙センサレバー２２と排紙センサ２３があり、定着手段から搬出される記録紙１によって排紙センサレバー２２が揺動し、基板２４上に実装された透過型フォトマイクロセンサである排紙センサ２３によって電気的信号に変換し、図示しない制御回路に記録紙の定着手段からの排出開始および終了信号を伝達する。
【００３１】
次に、本画像形成装置において記録紙搬送をする主なローラの駆動方法について説明する。図２は本画像形成装置の記録紙搬送をする主なローラの構成を示す斜視図である。
【００３２】
図２において、給紙ローラ７は図示しない駆動源がクラッチギア２７を駆動し、電磁クラッチ２６を図示しない制御回路が作動させることによって回動が可能となり、非作動状態では駆動源とは無関係に回動自在となる。
【００３３】
また、感光体２は図示しない駆動源が感光体ギア２８を駆動することによって回動し、転写ローラ６は感光体２の駆動力が転写駆動ギア２９および転写従動ギア３０で伝達されることにより回動する。転写駆動ギア２９および転写従動ギア３０は感光体２と転写ローラ６の当接を阻害しないように歯形形状や転移量を適宜選択する必要がある。なお、本例の転写手段では記録紙１が感光体２と転写ローラ６の間に進入または離脱する時に感光体２が受ける回転方向の衝撃によって生じる画像の乱れを軽減するため、感光体２と転写ローラ６の周速度は等しく設定した。
【００３４】
さらに、ヒートローラ１５は図示しない駆動源が定着駆動ギア３１を駆動することによって回動し、加圧ローラ１７は加圧バネ１６の付勢力でヒートローラ１５に当接し従動するものである。
【００３５】
次に、図２の各ローラの配置間隔について説明する。図３は本画像形成装置の記録紙を搬送する主なローラの配置間隔を示す概略断面図である。
【００３６】
図３において、給紙トレイ８内に収納された記録紙１の先端位置をＰ、感光体２と転写ローラ６のニップ中心位置をＱ、ヒートローラ１５と加圧ローラ１７のニップ中心位置をＳとし、ＰからＱに至る記録紙の搬送経路長さを給紙・転写間距離Ｌ３、ＱからＳに至る記録紙の搬送経路長さを転写・定着間距離Ｌ４、ＰからＳに至る記録紙の搬送経路長さを画像形成経路長さＬ２と定義する。本例の画像形成装置は画像形成経路長さＬ２を記録紙長さＬ１よりも短く設定することにより装置全体を極めてコンパクトな構成としている。
【００３７】
ここで、本装置の主な仕様を表３に示す。
【００３８】
【表３】
【００３９】
ここで、転写手段の記録紙搬送力Ｆｔおよび記録紙搬送速度Ｖｔ、定着手段の記録紙搬送力Ｆｆおよび記録紙搬送速度Ｖｆの測定方法について説明する。
【００４０】
図４は転写手段の記録紙搬送力Ｆｔの測定方法を示す斜視図である。図４において、Ｆｔは本例の転写手段を装置外へ取り外し、感光体２と転写ローラ６を画像形成時と同一周速度で回転させ、記録紙１の端部が固定されたパイプ材３２の両端にロープ３３を接続し、ロープ３３を介して図示しないテンションゲージによって測定される記録紙１の動的搬送力とした。なお、Ｆｔの値は理論的にも推定が可能で、転写バネ１３のバネ力、記録紙１と感光体２の摩擦係数、記録紙１と転写ローラ６の摩擦係数、転写ローラ６のニップ幅などから算出することができる。
【００４１】
また、転写手段の記録紙搬送速度Ｖｔは感光体２と転写ローラ６を画像形成時と同一速度で回転させて搬送した時の記録紙１の移動速度をレーザードップラー型速度計で計測した。
【００４２】
定着手段の記録紙搬送力Ｆｆおよび記録紙搬送速度Ｖｆについても転写手段の場合と同じ方法で測定が可能であり、説明は省略する。
【００４３】
以上述べてきた画像形成装置によって画像形成を行い、記録画像の送りピッチムラや記録紙定着皺に関する評価をした。
【００４４】
まず、記録画像の送りピッチムラに関する検討を行った。検証実験の環境ＩおよびＪにおいて給紙ローラの給送終了タイミングを変えると送りピッチムラの程度が異なったことに着目し、以下に示す実験例１および２のようなタイミング制御で本例の画像形成装置を動作させ、転写手段付近における記録紙の挙動と転写手段構成部品の挙動を観察した。
【００４５】
（実験例１）
図５は実験例１における給紙ローラ７の制御を示すタイミングチャートである。図５において駆動源が動力供給を開始した後に電磁クラッチ２６を作動させて記録紙１の給送を開始し、記録紙１の先端を給紙センサ２１が検出してから感光体２と転写ローラ６のニップ中心位置Ｑを通過する時間Ｔ１を経過した後に給紙ローラ７の給送を停止させた。なお、給紙手段、転写手段、定着手段の記録紙搬送速度は可能な限り一致させた。
【００４６】
本実験例で転写手段付近の記録紙１の挙動と転写手段構成部品の挙動を観察した所、次のような送りピッチムラの原因があることが判明した。
【００４７】
まず、第１の原因として軟質な転写ローラ６のゴム部にねじれが発生しやすいことが挙げられる。
【００４８】
図６は本実験例で記録紙１の先端がＱ位置に達した時点における転写ローラ６のゴム部の挙動を示す部分断面図であり、図７は本実験例で給紙ローラ７の給送を停止した時点における転写ローラ６のゴム部の挙動を示す部分断面図である。
【００４９】
図６で転写ローラ６のゴム部にはローラの駆動に伴って破線のようなねじれが生じているが、給紙ローラ７の駆動力を解除されると給紙バネ１０および分離バネ１１の付勢力によって記録紙１には進行方向とは逆向きの搬送抵抗Ｒｓが発生する。この搬送抵抗Ｒｓによって図７のように転写ローラ６のゴム部に加わるねじれが破線の如く図６よりも増大することが判明した。
【００５０】
また、第２の原因として転写ローラ６の保持部の隙間が片寄りやすいことが挙げられる。
【００５１】
図８は本実験例で記録紙１の先端がＱ位置に達した時点における転写ローラ６の保持部の挙動を示す部分断面図であり、図９は本実験例で給紙ローラ７の給送を停止した時点における転写ローラ６の保持部の挙動を示す部分断面図である。
【００５２】
図８では転写ローラ６の駆動力によって転写ローラ６と転写軸受け３４の公差上の隙間ｃ１および転写軸受け３４とシャーシ３５の公差上の隙間ｃ２は給紙手段側に片寄っているが、前述の搬送抵抗Ｒｓが加わった瞬間に図９のように隙間ｃ１およびｃ２が定着手段方向に片寄ることが判明した。
【００５３】
これらの原因によって転写ニップ中心位置Ｑの近傍で記録画像が縮む送りピッチムラが発生することが判明した。
【００５４】
この送りピッチムラは給紙バネ１０および分離バネ１１の付勢力を下げたり、カム機構等を用いて付勢を解除することで改善されるが、多少のカールを有する記録紙や厚い記録紙を給送するためには表３に示す程度の付勢力が必要であり、カム機構を用いると装置の構造が複雑になるという課題が新たに生ずる。
【００５５】
（実験例２）
図１０は実験例２における給紙ローラー７の制御を示すタイミングチャートである。図１０において駆動源が動力供給を開始した後に電磁クラッチ２６を作動させて記録紙１の給送を開始し、記録紙１の先端を給紙センサ２１が検出してからヒートローラ１５と加圧ローラ１７のニップ中心位置Ｓを通過する時間Ｔ２を経過した後に給紙ローラ７の給送を停止させた。なお、実験例１と同様に給紙手段、転写手段、定着手段の記録紙搬送速度は可能な限り一致させた。また、Ｔ２は記録紙１の先端が定着ニップ中心Ｓに達する時間よりも長めに設定し、ヒートローラ１５と加圧ローラ１７が記録紙１に対して充分な搬送力を発揮した後であることが望ましく、本例では記録紙１の先端が定着ニップ中心Ｓを５ｍｍ以上通過した時点に設定した。
【００５６】
本実験例で転写手段付近の記録紙１の挙動と転写手段構成部品の挙動を観察した所、実験例１で判明した送りピッチムラ原因が大幅に軽減されることが判明した。
【００５７】
図１１は本実験例で給紙ローラ７の給送を停止した時点における転写ローラ６のゴム部の挙動を示す部分断面図である。実験例１と同様に給紙ローラ７が給送を停止すると記録紙１には搬送抵抗Ｒｓが生じるが、転写手段の記録紙搬送力Ｆｔを補助する方向に定着手段の記録紙搬送力Ｆｆも作用する。これによって図１２に示すように転写ローラ６のゴム部に加わるねじれは実験例１の図７と比較して増大しにくい。
【００５８】
また、図１２は本実験例で給紙ローラ７の給送を停止した時点における転写ローラ６の保持部の挙動を示す部分断面図である。実験例１と同様に給紙ローラ７が給送を停止すると記録紙１には搬送抵抗Ｒｓが生じるが、転写手段の記録紙搬送力Ｆｔを補助する方向に定着手段の記録紙搬送力Ｆｆも作用するため、転写ローラ保持部にＲｓが作用しても実験例１の図９と比較して隙間ｃ１およびｃ２が定着手段方向に片寄りにくくなる。
【００５９】
以上の結果から、実験例２の如く画像形成時に転写手段と搬出手段が記録紙を共同して搬送する状態で給紙手段の駆動力を断つように制御することで転写ニップ部Ｑでの記録画像が縮みが軽減され、簡便な装置構成のままで送りピッチムラを大幅に軽減できることが判明した。
【００６０】
（実験例３）
次に、検証実験の環境Ｋにおいて転写手段と搬出手段が記録紙を共同して搬送する状態で給紙手段の駆動力を解除しても送りピッチムラが発生したことに着目し、環境Ｋ（３５℃，６５％Ｒｈ）と同一条件下で定着手段の記録紙搬送速度Ｖｆを変えながら本例の画像形成装置を動作させ、記録画像の送りピッチムラを観察した。なお、Ｖｆは駆動源から定着駆動ギア３１に至る歯車列の減速比を変更することによって調整した。
【００６１】
また、転写手段の記録紙搬送速度Ｖｔよりも定着手段の記録紙搬送速度Ｖｆが速い場合に定着手段が記録紙１を引っ張ることで転写ニップ位置Ｑで記録画像が伸びる方向の送りピッチムラが発生しないように転写手段の記録紙搬送力Ｆｔを定着手段の記録紙搬送力Ｆｆよりも小さく設定した。
【００６２】
本実験例の実験条件および実験結果を表４に示す。
【００６３】
【表４】
【００６４】
表４の結果から転写手段の記録紙搬送速度Ｖｔよりも定着手段の記録紙搬送速度Ｖｆが速ければ送りピッチムラが軽減されることが判明した。
【００６５】
このようにＶｔ＜Ｖｆの条件で送りピッチムラが軽減される現象を図１３から図１５で説明する。図１３は本実験例における転写手段と定着手段間での記録紙１の挙動を示す装置概略断面図であり、図１４は本実験例においてＶｔ≧Ｖｆの条件下で転写手段と定着手段が記録紙１を共同して搬送する状態の記録紙１の挙動を示す装置概略断面図であり、図１５は本実験例においてＶｔ＜Ｖｆの条件下で転写手段と定着手段が記録紙１を共同して搬送する状態の記録紙１の挙動を示す装置概略断面図である。
【００６６】
環境Ｋのような高温かつ高湿の環境において、図１３のように記録紙１は転写手段と定着手段間で撓んだ状態となっている。この状態で記録紙１が定着手段に至るとＶｔ≧Ｖｆの搬送条件では図１４のように転写手段と定着手段間の記録紙１の撓みが画像形成中に継続して残留し、このタイミングで給紙ローラ７の給送を停止すると実験例２で説明した転写手段と定着手段の共同搬送効果が得られず、送りピッチムラが発生する。
【００６７】
一方、Ｖｔ＜Ｖｆの搬送条件では図１５のように転写・定着手段間の記録紙１の撓みが転写手段と定着手段の記録紙搬送速度の差分によって伸張され、前述の転写手段と定着手段の共同搬送効果が作用して送りピッチムラが低減されることが確認された。
【００６８】
以上の結果から、転写手段の記録紙搬送速度Ｖｆよりも定着手段の記録紙搬送速度Ｖｆを速く設定して転写手段と定着手段の間で記録紙を伸張させ、かつ、転写手段の記録紙搬送力Ｆｔを定着手段の記録紙搬送力Ｆｆよりも大きく設定して転写ニップ部での画像転写ズレを回避した状態で給紙手段の駆動を解除することで、高温かつ高湿の環境下においても実験例２で説明した送りピッチムラ低減効果がより確実に得られることが判明した。
【００６９】
（実験例４）
実験例３の結果が高温かつ高湿以外の環境条件においても有効であるか、また、実験例３の方法が検証実験において発生した記録紙の皺に与える影響を確認するため、実験例３と同様の実験を様々な環境下で行い、送りピッチムラと記録紙皺の状態を観察した。
【００７０】
本実験例の実験条件および実験結果を表５示す。
【００７１】
なお、表５の記録紙皺の欄に記入した記号はそれぞれの条件における記録紙の皺の発生状態を示すものであり、◎は全く皺の発生が見られない場合、○は皺は発生しないが皺の兆候が見られる場合、△はわずかな皺の発生が時折見られた場合、×は皺が頻発した場合を示す。
【００７２】
【表５】
【００７３】
表５に示すように送りピッチムラに関しては転写手段の記録紙搬送速度Ｖｔと定着手段の記録紙搬送速度ＶｆをＶｔ＜Ｖｆとすることで環境条件が変化しても発生を低減できる。また、記録紙の皺に関してはＶｆがＶｔに対して１．０から１．００５倍の範囲とすればおおむね抑制することができ、さらに、ＶｆはＶｔに対して１．００２倍程度であればより好ましい。
【００７４】
記録紙の皺が改善された理由としては、Ｆｔ＞Ｆｆの関係下でＶｆをＶｔに対して１．０から１．００５倍とすることにより、転写手段と定着手段の間で記録紙１が適度な張力で伸張され、記録紙１の定着手段直前部が搬送幅方向に加熱されて膨張した場合のうねりが平均的に抑止され、記録紙の皺を抑制する効果があるものと推測される。また、必要以上にＶｆを速くすると記録紙１の定着手段直前部のうねりが局部的に集中してしまい、記録紙定着皺となるものと推測される。
【００７５】
このように様々な環境条件下において実験例３の結果は送りピッチムラ低減に関して有効であり、かつ、記録紙の皺防止に関しても良好な結果得られることが判明した。
【００７６】
以上述べてきた本発明の実施例では記録紙１を転写手段へ給送する給送手段を給紙ローラ７等で構成された給紙手段で、また、記録紙１を転写手段から搬出する搬出手段をヒートーローラ１５および加圧ローラ１７で構成された定着手段で説明してきたが、これとは異なる構成においても本発明は構成可能である。
【００７７】
まず、給送手段の第２の実施例を図１６で説明する。図１６において感光体２および転写ローラ６の記録紙搬送方向上流側には給送手段として上レジストローラ３６および下レジストローラ３７を配置する。上レジストローラ３６または下レジストローラ３７の少なくともどちらか一方は図示しない駆動源によってクラッチ機構を介して駆動され、停止状態のレジストローラ対に給紙ローラ７で記録紙１を供給し、レジストローラニップ部Ｕに記録紙１の先端を衝突させ、記録紙１の斜行を補正した後にレジストローラ対を駆動して転写手段へ記録紙１を供給する。
【００７８】
次に、搬出手段の第２の実施例を図１７で説明する。図１７において転写ローラ６によって感光体２上のトナー像が転写された記録紙１は、ベルトローラ３８に掛け回され、かつ、多数の小径穴を有する搬送ベルト３９と図示しない吸引手段に接続された吸引箱４０で構成された中間搬送手段によって搬送され、引き続いてヒートーローラ１５および加圧ローラ１７で構成された定着手段に至るものである。
【００７９】
また、搬出手段の第３の実施例を図１８で説明する。図１８も定着手段であり、ポリイミドフィルム等の部材で構成された耐熱ベルト４１は厚膜抵抗体等を具備した発熱体４２と補助ローラ４３により回動可能な状態で保持される。図示しない駆動源によって駆動される加圧ローラ１７は両端を加圧バネ１６によって付勢され、発熱体４３の方向へ押圧されている。転写ローラ６によてトナー像が転写された記録紙１は耐熱ベルト４１と加圧ローラ１７に挟持かつ搬送され、発熱体４２の加熱によりトナー像が記録紙１へ定着される。
【００８０】
以上のような給送手段と搬出手段を適宜組み合わせ、給送手段から搬出手段に至る記録紙搬送経路の長さを記録紙長さよりも短く設定し、転写手段の記録紙搬送速度Ｖｔ、記録紙搬送力Ｆｔ、搬出手段の記録紙搬送速度Ｖｆ、記録紙搬送力ＦｆがＶｔ＜Ｖｆ、かつ、Ｆｔ＞Ｆｆとなるように設定し、画像形成時に転写手段と搬出手段が記録紙を共同して搬送する状態で給送手段の駆動力を断つことによって、画像の送りピッチムラや記録紙の皺を実験例４と同様に低減できることも確認されている。
【００８１】
なお、上述した実施例においては、記録紙として２１０ｍｍ幅（Ａ４サイズ）のものを使用した。これ以外にも様々な幅を有する記録紙（Ｂ５サイズ、封筒、ハガキ、レターサイズなど）で実験したがすべて上述した実験例と同様の結果が得られた。そして、２１０ｍｍ幅の記録紙や、最大通紙幅を有する記録紙を用いた場合は、転写手段の記録紙搬送力Ｆｔと、定着手段の記録紙搬送力Ｆｆとは、
Ｆｔ＞Ｆｆ
の関係を満たしている。ただし、記録紙幅が非常に狭い場合（例えばハガキのように１００ｍｍ程度の場合は、全く同じ構成の画像形成装置を用いても、転写手段の記録紙搬送力Ｆｔと、定着手段の記録紙搬送力Ｆｆとの力の大小関係が逆転することも有り得る。これは、記録紙幅が狭い場合、ヒートローラ１５と加圧ローラ１７が記録紙を介さずに直接圧接する領域が増大し定着手段における圧接力が高まるためと推定される。
【００８２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の画像形成装置によれば、転写手段の構成に工夫を加えると共に、転写手段と搬出手段の記録紙搬送力を共同して作用させることによって、環境条件が変化しても転写手段と搬出手段の間で記録紙を適度に伸張させ、転写手段と搬出手段が記録紙を共同して搬送する状態で給送手段の駆動力を断つことにより、搬出手段で発生する記録紙皺を防止すると共に転写手段に加わる記録紙の張力変化が軽減され、記録紙皺や送りピッチムラが発生しない画像形成装置を提供することができる。
【００８３】
また、本発明を用いた画像形成装置は各記録紙搬送手段の配置間隔を短縮し、かつ、簡便な記録紙搬送機構で画像形成を行っても画質を損なうことがなく、小型かつ低価格でありながら良好な記録画像が得られる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の画像形成装置の全体構造を説明する装置横断面図である。
【図２】 本発明の画像形成装置の記録紙搬送をする主なローラの構成を示す斜視図である。
【図３】 本発明の画像形成装置の記録紙を搬送する主なローラの配置間隔を示す概略断面図である。
【図４】 本発明の画像形成装置の転写手段の記録紙搬送力の測定方法を示す斜視図である。
【図５】 本発明の画像形成装置の実験例１における給紙ローラの制御を示すタイミングチャートである。
【図６】 本発明の画像形成装置の実験例１において記録紙先端が転写ニップ位置に達した時点における転写ローラのゴム部の挙動を示す部分断面図である。
【図７】 本発明の画像形成装置の実験例１において給紙ローラの給送を停止した時点における転写ローラのゴム部の挙動を示す部分断面図である。
【図８】 本発明の画像形成装置の実験例１において記録紙先端が転写ニップ位置に達した時点における転写ローラ６の保持部の挙動を示す部分断面図である。
【図９】 本発明の画像形成装置の実験例１において給紙ローラの給送を停止した時点における転写ローラ保持部の挙動を示す部分断面図である。
【図１０】 本発明の画像形成装置の実験例２における給紙ローラの制御を示すタイミングチャートである。
【図１１】 本発明の画像形成装置の実験例２において給紙ローラの給送を停止した時点における転写ローラのゴム部の挙動を示す部分断面図である。
【図１２】 本発明の画像形成装置の実験例２において給紙ローラの給送を停止した時点における転写ローラ保持部の挙動を示す部分断面図である。
【図１３】 本発明の画像形成装置の実験例３において転写手段と定着手段間での記録紙の挙動を示す装置概略断面図である。
【図１４】 本発明の画像形成装置の実験例３においてＶｔ≧Ｖｆの条件下で転写手段と定着手段が記録紙を共同して搬送する状態の記録紙の挙動を示す概略断面図である。
【図１５】 本発明の画像形成装置の実験例３においてＶｔ＜Ｖｆの条件下で転写手段と定着手段が記録紙を共同して搬送する状態の記録紙の挙動を示す概略断面図である。
【図１６】 本発明における給送手段の第２実施例を示す装置概略断面図である。
【図１７】 本発明における搬出手段の第２実施例を示す装置概略断面図である。
【図１８】 本発明における搬出手段の第３実施例を示す装置概略断面図である。
【図１９】 従来型プリンタ装置の概略構成を示す断面図である。
【図２０】 発明者らが構成した従来型画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１…記録紙
２…感光体
３…帯電ローラ
４…レーザー走査光学系
５…現像ローラ
６…転写ローラ
７…給紙ローラ
８…給紙トレイ
９…給紙底板
１０…給紙バネ
１１…分離バネ
１２…分離パッド
１３…転写バネ
１４…ハロゲンランプ
１５…ヒートローラ
１６…加圧バネ
１７…加圧ローラ
１８…排紙上ローラ
１９…排紙下ローラ
２０…給紙センサレバー
２１…給紙センサ
２２…排紙センサレバー
２３…排紙センサ
２４…基板
２５…パッドベース
２６…電磁クラッチ
２７…クラッチギア
２８…感光体ギア
２９…転写駆動ギア
３０…転写従動ギア
３１…定着駆動ギア
３２…パイプ材
３３…ロープ
３４…転写軸受け
３５…シャーシ
３６…上レジストローラ
３７…下レジストローラ
３８…ベルトローラ
３９…搬送ベルト
４０…吸引箱
４１…耐熱ベルト
４２…発熱体
４３…補助ローラ
【発明が属する技術分野】
本発明はプリンタ、ファクシミリ、複写機等に用いられる乾式電子写真技術を応用した画像形成装置に関するものであり、さらに詳しくは画像形成装置内における記録媒体の搬送技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
転写手段を備えた画像形成装置における記録紙給送手段の駆動力制御に関する従来技術として、特開平５−２４９７８４号公報では搬送経路に備えられた複数のローラで転写媒体を搬送しても転写媒体の撓みや引っ張りに起因する不具合を回避する技術が開示されている。
【０００３】
この従来技術例を図１９に示す。図１９はプリンタ装置の概略構成を示す断面図である。図１９において、プリンタ装置は図示しない乾式電子写真機構によってトナー像を保持する感光体１０１と転写媒体Ｗにトナー像を転写する転写ローラ１０２とで構成さる転写装置１０３と、転写装置１０３の搬入側に配置され転写媒体Ｗを転写装置１０３に搬入する第１のローラ１０４と、転写装置１０３の搬出側に配置され画像が転写された転写媒体Ｗを搬出する第２のローラ１０５とを備え、第１のローラ１０４および第２のローラ１０５の駆動によって転写媒体Ｗを搬送する。また、第１のローラ１０４および第２のローラ１０５の搬送作用部Ｃ，Ｄ間の距離Ｌを転写媒体Ｗの長さよりも短く設定し、第１のローラ１０４への駆動力を断続する駆動断続手段（図示せず）を設け、転写媒体Ｗの搬送方向前端部が第２のローラ１０５の搬送作用部Ｄに至ったことを判断して前述の駆動断続手段を制御し、第１のローラ１０４の駆動力を断つ制御手段を設けたことを特徴とし、加工精度等の理由で第１および第２のローラ外周速度が一致しない場合に、第１および第２のローラの駆動力が転写媒体に同時に作用しないか、あるいは同時に作用しても極めて短時間とすることで、転写媒体の撓みや引っ張りに起因する転写効率の低下、情報劣化、定着不良を回避する技術が開示されている。
【０００４】
ここで、これらの従来技術の効果を検証するために発明者らが構成した画像形成装置の一例を説明する。
【０００５】
図２０は発明者らが構成した従来型画像形成装置の概略構成を示す断面図であり、具体的にはレーザー走査光学系を有するプリンタ装置である。この従来型画像形成装置の概略動作を図２０に基づき説明する。
【０００６】
図２０において、図示しない駆動源により矢印Ｅ方向に回転する感光体１０１の外周には帯電手段として帯電ローラ１０６がある。帯電ローラ１０６は感光体１０１と当接し、図示しない高電圧電源から電圧を印加され、感光体表面を一様に帯電させる。帯電された感光体１０１は露光手段であるレーザー走査光学系１０７によって選択的に露光され、感光体１０１上に潜像を形成する。感光体１０１の表面に形成された潜像は現像手段である現像ローラ１０８で供給されるトナーによって顕像化される。転写手段である転写ローラ１０２は現像手段下流側で感光体１０１と当接し、図示しない高電圧電源から電圧を印加される。給紙手段は給紙ローラ１０９と分離パッド１１０、分離パッド１１０を給紙ローラ１０９へ付勢する分離バネ１１１によって構成され、給紙トレイ１１２に収納された記録紙１１３は給紙ローラ１０９、分離パッド１１０によって順次一枚分離して給送され、感光体１０１と転写ローラ１０２との間で挟持搬送される。転写手段で感光体１０１上のトナー像が転写された記録紙１１３は内部に棒状のハロゲンランプ１１４を備えたヒートローラ１１５とこれに加圧当接された加圧ローラ１１６で構成された定着手段に挟持搬送されてトナー像が定着され、装置外部へ排出される。
【０００７】
また、転写バネ１１７および加圧バネ１１８は転写ローラ１０２および加圧ローラ１１６の記録媒体搬送幅方向の両端に位置し、転写ローラ１０２を感光体１０１へ、加圧ローラ１１６をヒートローラ１１５へそれぞれ加圧当接させるものである。各ローラの駆動方法は感光体１０１、現像ローラ１０８、ヒートローラ１１５が図示しない駆動源によって駆動され、帯電ローラ１０６は感光体１０１に、転写ローラ１０２は感光体１０１に、加圧ローラ１１６はヒートローラ１１５にそれぞれ従動する。また、給紙ローラ１０９は図示しないクラッチ機構を介して駆動源から動力が選択的に伝達できるように構成した。
【０００８】
なお、記録紙１１３の位置検出手段として反射型フォトセンサを用いて転写前センサ１１９と転写後センサ１２０を設け、それぞれのセンサによって記録紙１１３の給送開始と定着手段への進入を図示しない制御回路へ信号を送るように構成した。
【０００９】
この従来型画像形成装置の主な仕様を表１に示す。
【００１０】
【表１】
（検証実験例）
従来型画像形成装置により、前述の従来技術の開示内容を検証する実験を行った。実験は給紙ローラ１０９の給送を停止させるタイミングを記録紙先端が図１１の感光体１０１と転写ローラ１０２の当接位置Ｇに至った時点とするか、ヒートローラ１１５と加圧ローラ１１６の当接位置Ｄに至った時点とするかで記録画像の状態を観察し、結果を表２に示す。なお、給紙ローラ１０９およびヒートローラ１１５の外周速度は感光体１０１の外周速度と略同一にした。
【００１２】
【表２】
表２において、環境ＩおよびＪの条件下で給紙ローラ１０９をＧ位置にて停止させると、停止時にＧ位置に相当する記録画像先端部に記録画像が縮まる送りピッチムラが発生したが、給紙ローラ１０９をＤ位置にて停止させた場合には、停止時にＧ位置に相当する記録画像部分には極めて軽微な送りピッチムラが認められる程度であった。
【００１４】
しかしながら、環境Ｋの条件下では給紙ローラ１０９の停止位置がＧ位置でもＤ位置でも停止時にＧ位置に相当する記録画像部分に記録画像が縮まる送りピッチムラが発生した。
【００１５】
また、どの環境条件においても画像記録後の記録紙に皺が発生し、高温かつ高湿の環境となるほど皺の程度が顕著であった。皺の程度は記録紙の厚さとも関係しており、坪量６０ｇ／ｍ2程度の薄い記録紙を用いた場合に特に顕著な皺が認められ、高温かつ高湿の条件になると厚い記録紙でも発生が確認された。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
前述の検証実験結果のように、従来技術は低温かつ低湿または常温かつ常湿の環境下では記録画像の送りピッチムラに対して効果があることが確認されたが、高温かつ高湿の環境下では送りピッチムラ解消効果が得られていない。また、記録紙定着皺も認められ、環境条件の変化によって良好な画像形成できないという課題がある。
【００１７】
本発明は上記の課題を解決するもので、その目的とするところは、環境条件が変化しても良好な画像形成が可能な小型の画像形成装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明の画像形成装置は、感光体に当接し電圧を印加したローラにより前記感光体上に形成されたトナー像を記録紙へ転写する転写手段と、前記転写手段の記録紙搬送方向上流側に位置し、前記記録紙を前記転写手段方向に給送する給送手段と、前記給送手段の給送駆動力を断続する駆動力断続手段と、前記転写手段の記録紙搬送方向下流側に位置し、前記記録紙を前記転写手段から搬出する搬出手段を具備する画像形成装置において、
前記転写手段にゴム部を有する転写ローラを設け、前記転写ローラは転写軸受け部材を介して保持する保持部を有しており、前記転写ローラおよび前記転写軸受け部材の公差上の隙間ｃ１と、前記転写軸受け部材および保持部の公差上の隙間ｃ２が前記給送手段側に形成されており、前記給送手段から前記搬出手段に至る記録紙搬送経路の長さを前記記録紙長さよりも短く設定し、画像形成時に前記転写手段と前記搬出手段が前記記録紙を共同して搬送する状態で前記駆動力断続手段が前記給送手段の駆動力を断つ制御手段を設けたことを特徴とする。
【００１９】
また、転写手段の記録紙搬送力をＦｔ、搬出手段の記録紙搬送力をＦｆとしたときに、画像形成時に転写手段と搬出手段が前記Ｆｔを補助する方向にＦｆを作用させて記録紙を共同して搬送し、前記記録紙の先端が前記搬出手段の中心に達する時間よりも長い時間経過後に前記搬出手段を停止させることを特徴とする。さらに、給送手段が複数枚の記録紙を収納し、順次一枚分離して給送する給紙装置であることを特徴とし、搬出手段が前記記録紙上に転写されたトナー像を加熱加圧して前記記録媒体へ定着する定着装置であることを特徴とする。
【００２０】
【作用】
本発明の画像形成装置によれば、転写手段の構成に工夫を加えると共に、転写手段と搬出手段の記録紙搬送力を共同して作用させ、環境条件が変化しても転写手段と搬出手段の間で記録紙を適度に伸張させ、転写手段と搬出手段が記録紙を共同して搬送する状態で給送手段の駆動力を断つことにより、搬出手段で発生する記録紙皺を防止すると共に転写手段に加わる記録紙の張力変化が軽減され、記録紙皺や送りピッチムラが発生しない小型の画像形成装置を提供することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、実施例に基づき本発明を詳しく説明する。
【００２２】
図１は本発明の画像形成装置の全体構造を説明する装置横断面図である。本装置の概略動作を図１によって説明する。
【００２３】
図１において、図示しない駆動源により矢印Ａ方向に回転する感光体２の外周には帯電手段として帯電ローラ３がある。帯電ローラ３は感光体２と当接しながら図示しない高電圧電源から電圧を印加され、感光体表面を一様に帯電させる。帯電された感光体２は露光手段であるレーザー走査光学系４によって選択的に露光され、感光体２上に潜像を形成する。感光体２の表面に形成された潜像は現像手段である現像ローラ５で供給されるトナーによって顕像化される。転写手段である転写ローラ６は転写バネ１３で付勢され、現像手段下流側で感光体２と当接し、図示しない高電圧電源から電圧を印加される。
【００２４】
一方、給紙トレイ８内の給紙底板９の上に積み重ねて収納された記録紙１は給紙バネ１０で付勢され、また、コルク材やウレタン発泡材を用いた分離パッド１２を保持して揺動するパッドベース２５は分離バネ１１で付勢され、それぞれ給紙手段である給紙ローラ７に当接し、給紙ローラ７の回転によって記録紙１が順次一枚分離して給送される。
【００２５】
給送された記録紙１は感光体２と転写ローラ６との間で挟持されつつトナー像が記録紙１へ転写され、引き続いて定着手段へ向けて搬送される。
【００２６】
定着手段は内部に棒状のハロゲンランプ１４を備えたヒートローラ１５と、加圧バネ１６で付勢されてヒートローラ１５に加圧当接する加圧ローラ１７で構成され、トナー像が転写された記録紙１を加熱加圧しながら挟持搬送してトナー像を定着する。
【００２７】
さらに、トナー像が定着された記録紙１は排紙上ローラ１８および排紙下ローラ１９によって搬送され、画像記録面が下向きとなるように装置外部へ排出される。
【００２８】
また、本実施例は記録紙上への画像形成タイミング制御を目的として紙搬送経路途中に２つの紙検出手段を具備している。
【００２９】
まず、第１の紙検出手段として給紙センサレバー２０と給紙センサ２１があり、給紙ローラ７によって給送された記録紙１によって給紙センサレバー２０が揺動し、基板２４上に実装された透過型フォトマイクロセンサである給紙センサ２１によって電気的信号に変換し、図示しない制御回路に記録紙の給送開始および終了信号を伝達する。
【００３０】
さらに、第２の紙検出手段として排紙センサレバー２２と排紙センサ２３があり、定着手段から搬出される記録紙１によって排紙センサレバー２２が揺動し、基板２４上に実装された透過型フォトマイクロセンサである排紙センサ２３によって電気的信号に変換し、図示しない制御回路に記録紙の定着手段からの排出開始および終了信号を伝達する。
【００３１】
次に、本画像形成装置において記録紙搬送をする主なローラの駆動方法について説明する。図２は本画像形成装置の記録紙搬送をする主なローラの構成を示す斜視図である。
【００３２】
図２において、給紙ローラ７は図示しない駆動源がクラッチギア２７を駆動し、電磁クラッチ２６を図示しない制御回路が作動させることによって回動が可能となり、非作動状態では駆動源とは無関係に回動自在となる。
【００３３】
また、感光体２は図示しない駆動源が感光体ギア２８を駆動することによって回動し、転写ローラ６は感光体２の駆動力が転写駆動ギア２９および転写従動ギア３０で伝達されることにより回動する。転写駆動ギア２９および転写従動ギア３０は感光体２と転写ローラ６の当接を阻害しないように歯形形状や転移量を適宜選択する必要がある。なお、本例の転写手段では記録紙１が感光体２と転写ローラ６の間に進入または離脱する時に感光体２が受ける回転方向の衝撃によって生じる画像の乱れを軽減するため、感光体２と転写ローラ６の周速度は等しく設定した。
【００３４】
さらに、ヒートローラ１５は図示しない駆動源が定着駆動ギア３１を駆動することによって回動し、加圧ローラ１７は加圧バネ１６の付勢力でヒートローラ１５に当接し従動するものである。
【００３５】
次に、図２の各ローラの配置間隔について説明する。図３は本画像形成装置の記録紙を搬送する主なローラの配置間隔を示す概略断面図である。
【００３６】
図３において、給紙トレイ８内に収納された記録紙１の先端位置をＰ、感光体２と転写ローラ６のニップ中心位置をＱ、ヒートローラ１５と加圧ローラ１７のニップ中心位置をＳとし、ＰからＱに至る記録紙の搬送経路長さを給紙・転写間距離Ｌ３、ＱからＳに至る記録紙の搬送経路長さを転写・定着間距離Ｌ４、ＰからＳに至る記録紙の搬送経路長さを画像形成経路長さＬ２と定義する。本例の画像形成装置は画像形成経路長さＬ２を記録紙長さＬ１よりも短く設定することにより装置全体を極めてコンパクトな構成としている。
【００３７】
ここで、本装置の主な仕様を表３に示す。
【００３８】
【表３】
ここで、転写手段の記録紙搬送力Ｆｔおよび記録紙搬送速度Ｖｔ、定着手段の記録紙搬送力Ｆｆおよび記録紙搬送速度Ｖｆの測定方法について説明する。
【００４０】
図４は転写手段の記録紙搬送力Ｆｔの測定方法を示す斜視図である。図４において、Ｆｔは本例の転写手段を装置外へ取り外し、感光体２と転写ローラ６を画像形成時と同一周速度で回転させ、記録紙１の端部が固定されたパイプ材３２の両端にロープ３３を接続し、ロープ３３を介して図示しないテンションゲージによって測定される記録紙１の動的搬送力とした。なお、Ｆｔの値は理論的にも推定が可能で、転写バネ１３のバネ力、記録紙１と感光体２の摩擦係数、記録紙１と転写ローラ６の摩擦係数、転写ローラ６のニップ幅などから算出することができる。
【００４１】
また、転写手段の記録紙搬送速度Ｖｔは感光体２と転写ローラ６を画像形成時と同一速度で回転させて搬送した時の記録紙１の移動速度をレーザードップラー型速度計で計測した。
【００４２】
定着手段の記録紙搬送力Ｆｆおよび記録紙搬送速度Ｖｆについても転写手段の場合と同じ方法で測定が可能であり、説明は省略する。
【００４３】
以上述べてきた画像形成装置によって画像形成を行い、記録画像の送りピッチムラや記録紙定着皺に関する評価をした。
【００４４】
まず、記録画像の送りピッチムラに関する検討を行った。検証実験の環境ＩおよびＪにおいて給紙ローラの給送終了タイミングを変えると送りピッチムラの程度が異なったことに着目し、以下に示す実験例１および２のようなタイミング制御で本例の画像形成装置を動作させ、転写手段付近における記録紙の挙動と転写手段構成部品の挙動を観察した。
【００４５】
（実験例１）
図５は実験例１における給紙ローラ７の制御を示すタイミングチャートである。図５において駆動源が動力供給を開始した後に電磁クラッチ２６を作動させて記録紙１の給送を開始し、記録紙１の先端を給紙センサ２１が検出してから感光体２と転写ローラ６のニップ中心位置Ｑを通過する時間Ｔ１を経過した後に給紙ローラ７の給送を停止させた。なお、給紙手段、転写手段、定着手段の記録紙搬送速度は可能な限り一致させた。
【００４６】
本実験例で転写手段付近の記録紙１の挙動と転写手段構成部品の挙動を観察した所、次のような送りピッチムラの原因があることが判明した。
【００４７】
まず、第１の原因として軟質な転写ローラ６のゴム部にねじれが発生しやすいことが挙げられる。
【００４８】
図６は本実験例で記録紙１の先端がＱ位置に達した時点における転写ローラ６のゴム部の挙動を示す部分断面図であり、図７は本実験例で給紙ローラ７の給送を停止した時点における転写ローラ６のゴム部の挙動を示す部分断面図である。
【００４９】
図６で転写ローラ６のゴム部にはローラの駆動に伴って破線のようなねじれが生じているが、給紙ローラ７の駆動力を解除されると給紙バネ１０および分離バネ１１の付勢力によって記録紙１には進行方向とは逆向きの搬送抵抗Ｒｓが発生する。この搬送抵抗Ｒｓによって図７のように転写ローラ６のゴム部に加わるねじれが破線の如く図６よりも増大することが判明した。
【００５０】
また、第２の原因として転写ローラ６の保持部の隙間が片寄りやすいことが挙げられる。
【００５１】
図８は本実験例で記録紙１の先端がＱ位置に達した時点における転写ローラ６の保持部の挙動を示す部分断面図であり、図９は本実験例で給紙ローラ７の給送を停止した時点における転写ローラ６の保持部の挙動を示す部分断面図である。
【００５２】
図８では転写ローラ６の駆動力によって転写ローラ６と転写軸受け３４の公差上の隙間ｃ１および転写軸受け３４とシャーシ３５の公差上の隙間ｃ２は給紙手段側に片寄っているが、前述の搬送抵抗Ｒｓが加わった瞬間に図９のように隙間ｃ１およびｃ２が定着手段方向に片寄ることが判明した。
【００５３】
これらの原因によって転写ニップ中心位置Ｑの近傍で記録画像が縮む送りピッチムラが発生することが判明した。
【００５４】
この送りピッチムラは給紙バネ１０および分離バネ１１の付勢力を下げたり、カム機構等を用いて付勢を解除することで改善されるが、多少のカールを有する記録紙や厚い記録紙を給送するためには表３に示す程度の付勢力が必要であり、カム機構を用いると装置の構造が複雑になるという課題が新たに生ずる。
【００５５】
（実験例２）
図１０は実験例２における給紙ローラー７の制御を示すタイミングチャートである。図１０において駆動源が動力供給を開始した後に電磁クラッチ２６を作動させて記録紙１の給送を開始し、記録紙１の先端を給紙センサ２１が検出してからヒートローラ１５と加圧ローラ１７のニップ中心位置Ｓを通過する時間Ｔ２を経過した後に給紙ローラ７の給送を停止させた。なお、実験例１と同様に給紙手段、転写手段、定着手段の記録紙搬送速度は可能な限り一致させた。また、Ｔ２は記録紙１の先端が定着ニップ中心Ｓに達する時間よりも長めに設定し、ヒートローラ１５と加圧ローラ１７が記録紙１に対して充分な搬送力を発揮した後であることが望ましく、本例では記録紙１の先端が定着ニップ中心Ｓを５ｍｍ以上通過した時点に設定した。
【００５６】
本実験例で転写手段付近の記録紙１の挙動と転写手段構成部品の挙動を観察した所、実験例１で判明した送りピッチムラ原因が大幅に軽減されることが判明した。
【００５７】
図１１は本実験例で給紙ローラ７の給送を停止した時点における転写ローラ６のゴム部の挙動を示す部分断面図である。実験例１と同様に給紙ローラ７が給送を停止すると記録紙１には搬送抵抗Ｒｓが生じるが、転写手段の記録紙搬送力Ｆｔを補助する方向に定着手段の記録紙搬送力Ｆｆも作用する。これによって図１２に示すように転写ローラ６のゴム部に加わるねじれは実験例１の図７と比較して増大しにくい。
【００５８】
また、図１２は本実験例で給紙ローラ７の給送を停止した時点における転写ローラ６の保持部の挙動を示す部分断面図である。実験例１と同様に給紙ローラ７が給送を停止すると記録紙１には搬送抵抗Ｒｓが生じるが、転写手段の記録紙搬送力Ｆｔを補助する方向に定着手段の記録紙搬送力Ｆｆも作用するため、転写ローラ保持部にＲｓが作用しても実験例１の図９と比較して隙間ｃ１およびｃ２が定着手段方向に片寄りにくくなる。
【００５９】
以上の結果から、実験例２の如く画像形成時に転写手段と搬出手段が記録紙を共同して搬送する状態で給紙手段の駆動力を断つように制御することで転写ニップ部Ｑでの記録画像が縮みが軽減され、簡便な装置構成のままで送りピッチムラを大幅に軽減できることが判明した。
【００６０】
（実験例３）
次に、検証実験の環境Ｋにおいて転写手段と搬出手段が記録紙を共同して搬送する状態で給紙手段の駆動力を解除しても送りピッチムラが発生したことに着目し、環境Ｋ（３５℃，６５％Ｒｈ）と同一条件下で定着手段の記録紙搬送速度Ｖｆを変えながら本例の画像形成装置を動作させ、記録画像の送りピッチムラを観察した。なお、Ｖｆは駆動源から定着駆動ギア３１に至る歯車列の減速比を変更することによって調整した。
【００６１】
また、転写手段の記録紙搬送速度Ｖｔよりも定着手段の記録紙搬送速度Ｖｆが速い場合に定着手段が記録紙１を引っ張ることで転写ニップ位置Ｑで記録画像が伸びる方向の送りピッチムラが発生しないように転写手段の記録紙搬送力Ｆｔを定着手段の記録紙搬送力Ｆｆよりも小さく設定した。
【００６２】
本実験例の実験条件および実験結果を表４に示す。
【００６３】
【表４】
表４の結果から転写手段の記録紙搬送速度Ｖｔよりも定着手段の記録紙搬送速度Ｖｆが速ければ送りピッチムラが軽減されることが判明した。
【００６５】
このようにＶｔ＜Ｖｆの条件で送りピッチムラが軽減される現象を図１３から図１５で説明する。図１３は本実験例における転写手段と定着手段間での記録紙１の挙動を示す装置概略断面図であり、図１４は本実験例においてＶｔ≧Ｖｆの条件下で転写手段と定着手段が記録紙１を共同して搬送する状態の記録紙１の挙動を示す装置概略断面図であり、図１５は本実験例においてＶｔ＜Ｖｆの条件下で転写手段と定着手段が記録紙１を共同して搬送する状態の記録紙１の挙動を示す装置概略断面図である。
【００６６】
環境Ｋのような高温かつ高湿の環境において、図１３のように記録紙１は転写手段と定着手段間で撓んだ状態となっている。この状態で記録紙１が定着手段に至るとＶｔ≧Ｖｆの搬送条件では図１４のように転写手段と定着手段間の記録紙１の撓みが画像形成中に継続して残留し、このタイミングで給紙ローラ７の給送を停止すると実験例２で説明した転写手段と定着手段の共同搬送効果が得られず、送りピッチムラが発生する。
【００６７】
一方、Ｖｔ＜Ｖｆの搬送条件では図１５のように転写・定着手段間の記録紙１の撓みが転写手段と定着手段の記録紙搬送速度の差分によって伸張され、前述の転写手段と定着手段の共同搬送効果が作用して送りピッチムラが低減されることが確認された。
【００６８】
以上の結果から、転写手段の記録紙搬送速度Ｖｆよりも定着手段の記録紙搬送速度Ｖｆを速く設定して転写手段と定着手段の間で記録紙を伸張させ、かつ、転写手段の記録紙搬送力Ｆｔを定着手段の記録紙搬送力Ｆｆよりも大きく設定して転写ニップ部での画像転写ズレを回避した状態で給紙手段の駆動を解除することで、高温かつ高湿の環境下においても実験例２で説明した送りピッチムラ低減効果がより確実に得られることが判明した。
【００６９】
（実験例４）
実験例３の結果が高温かつ高湿以外の環境条件においても有効であるか、また、実験例３の方法が検証実験において発生した記録紙の皺に与える影響を確認するため、実験例３と同様の実験を様々な環境下で行い、送りピッチムラと記録紙皺の状態を観察した。
【００７０】
本実験例の実験条件および実験結果を表５示す。
【００７１】
なお、表５の記録紙皺の欄に記入した記号はそれぞれの条件における記録紙の皺の発生状態を示すものであり、◎は全く皺の発生が見られない場合、○は皺は発生しないが皺の兆候が見られる場合、△はわずかな皺の発生が時折見られた場合、×は皺が頻発した場合を示す。
【００７２】
【表５】
表５に示すように送りピッチムラに関しては転写手段の記録紙搬送速度Ｖｔと定着手段の記録紙搬送速度ＶｆをＶｔ＜Ｖｆとすることで環境条件が変化しても発生を低減できる。また、記録紙の皺に関してはＶｆがＶｔに対して１．０から１．００５倍の範囲とすればおおむね抑制することができ、さらに、ＶｆはＶｔに対して１．００２倍程度であればより好ましい。
【００７４】
記録紙の皺が改善された理由としては、Ｆｔ＞Ｆｆの関係下でＶｆをＶｔに対して１．０から１．００５倍とすることにより、転写手段と定着手段の間で記録紙１が適度な張力で伸張され、記録紙１の定着手段直前部が搬送幅方向に加熱されて膨張した場合のうねりが平均的に抑止され、記録紙の皺を抑制する効果があるものと推測される。また、必要以上にＶｆを速くすると記録紙１の定着手段直前部のうねりが局部的に集中してしまい、記録紙定着皺となるものと推測される。
【００７５】
このように様々な環境条件下において実験例３の結果は送りピッチムラ低減に関して有効であり、かつ、記録紙の皺防止に関しても良好な結果得られることが判明した。
【００７６】
以上述べてきた本発明の実施例では記録紙１を転写手段へ給送する給送手段を給紙ローラ７等で構成された給紙手段で、また、記録紙１を転写手段から搬出する搬出手段をヒートーローラ１５および加圧ローラ１７で構成された定着手段で説明してきたが、これとは異なる構成においても本発明は構成可能である。
【００７７】
まず、給送手段の第２の実施例を図１６で説明する。図１６において感光体２および転写ローラ６の記録紙搬送方向上流側には給送手段として上レジストローラ３６および下レジストローラ３７を配置する。上レジストローラ３６または下レジストローラ３７の少なくともどちらか一方は図示しない駆動源によってクラッチ機構を介して駆動され、停止状態のレジストローラ対に給紙ローラ７で記録紙１を供給し、レジストローラニップ部Ｕに記録紙１の先端を衝突させ、記録紙１の斜行を補正した後にレジストローラ対を駆動して転写手段へ記録紙１を供給する。
【００７８】
次に、搬出手段の第２の実施例を図１７で説明する。図１７において転写ローラ６によって感光体２上のトナー像が転写された記録紙１は、ベルトローラ３８に掛け回され、かつ、多数の小径穴を有する搬送ベルト３９と図示しない吸引手段に接続された吸引箱４０で構成された中間搬送手段によって搬送され、引き続いてヒートーローラ１５および加圧ローラ１７で構成された定着手段に至るものである。
【００７９】
また、搬出手段の第３の実施例を図１８で説明する。図１８も定着手段であり、ポリイミドフィルム等の部材で構成された耐熱ベルト４１は厚膜抵抗体等を具備した発熱体４２と補助ローラ４３により回動可能な状態で保持される。図示しない駆動源によって駆動される加圧ローラ１７は両端を加圧バネ１６によって付勢され、発熱体４３の方向へ押圧されている。転写ローラ６によてトナー像が転写された記録紙１は耐熱ベルト４１と加圧ローラ１７に挟持かつ搬送され、発熱体４２の加熱によりトナー像が記録紙１へ定着される。
【００８０】
以上のような給送手段と搬出手段を適宜組み合わせ、給送手段から搬出手段に至る記録紙搬送経路の長さを記録紙長さよりも短く設定し、転写手段の記録紙搬送速度Ｖｔ、記録紙搬送力Ｆｔ、搬出手段の記録紙搬送速度Ｖｆ、記録紙搬送力ＦｆがＶｔ＜Ｖｆ、かつ、Ｆｔ＞Ｆｆとなるように設定し、画像形成時に転写手段と搬出手段が記録紙を共同して搬送する状態で給送手段の駆動力を断つことによって、画像の送りピッチムラや記録紙の皺を実験例４と同様に低減できることも確認されている。
【００８１】
なお、上述した実施例においては、記録紙として２１０ｍｍ幅（Ａ４サイズ）のものを使用した。これ以外にも様々な幅を有する記録紙（Ｂ５サイズ、封筒、ハガキ、レターサイズなど）で実験したがすべて上述した実験例と同様の結果が得られた。そして、２１０ｍｍ幅の記録紙や、最大通紙幅を有する記録紙を用いた場合は、転写手段の記録紙搬送力Ｆｔと、定着手段の記録紙搬送力Ｆｆとは、
Ｆｔ＞Ｆｆ
の関係を満たしている。ただし、記録紙幅が非常に狭い場合（例えばハガキのように１００ｍｍ程度の場合は、全く同じ構成の画像形成装置を用いても、転写手段の記録紙搬送力Ｆｔと、定着手段の記録紙搬送力Ｆｆとの力の大小関係が逆転することも有り得る。これは、記録紙幅が狭い場合、ヒートローラ１５と加圧ローラ１７が記録紙を介さずに直接圧接する領域が増大し定着手段における圧接力が高まるためと推定される。
【００８２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の画像形成装置によれば、転写手段の構成に工夫を加えると共に、転写手段と搬出手段の記録紙搬送力を共同して作用させることによって、環境条件が変化しても転写手段と搬出手段の間で記録紙を適度に伸張させ、転写手段と搬出手段が記録紙を共同して搬送する状態で給送手段の駆動力を断つことにより、搬出手段で発生する記録紙皺を防止すると共に転写手段に加わる記録紙の張力変化が軽減され、記録紙皺や送りピッチムラが発生しない画像形成装置を提供することができる。
【００８３】
また、本発明を用いた画像形成装置は各記録紙搬送手段の配置間隔を短縮し、かつ、簡便な記録紙搬送機構で画像形成を行っても画質を損なうことがなく、小型かつ低価格でありながら良好な記録画像が得られる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の画像形成装置の全体構造を説明する装置横断面図である。
【図２】 本発明の画像形成装置の記録紙搬送をする主なローラの構成を示す斜視図である。
【図３】 本発明の画像形成装置の記録紙を搬送する主なローラの配置間隔を示す概略断面図である。
【図４】 本発明の画像形成装置の転写手段の記録紙搬送力の測定方法を示す斜視図である。
【図５】 本発明の画像形成装置の実験例１における給紙ローラの制御を示すタイミングチャートである。
【図６】 本発明の画像形成装置の実験例１において記録紙先端が転写ニップ位置に達した時点における転写ローラのゴム部の挙動を示す部分断面図である。
【図７】 本発明の画像形成装置の実験例１において給紙ローラの給送を停止した時点における転写ローラのゴム部の挙動を示す部分断面図である。
【図８】 本発明の画像形成装置の実験例１において記録紙先端が転写ニップ位置に達した時点における転写ローラ６の保持部の挙動を示す部分断面図である。
【図９】 本発明の画像形成装置の実験例１において給紙ローラの給送を停止した時点における転写ローラ保持部の挙動を示す部分断面図である。
【図１０】 本発明の画像形成装置の実験例２における給紙ローラの制御を示すタイミングチャートである。
【図１１】 本発明の画像形成装置の実験例２において給紙ローラの給送を停止した時点における転写ローラのゴム部の挙動を示す部分断面図である。
【図１２】 本発明の画像形成装置の実験例２において給紙ローラの給送を停止した時点における転写ローラ保持部の挙動を示す部分断面図である。
【図１３】 本発明の画像形成装置の実験例３において転写手段と定着手段間での記録紙の挙動を示す装置概略断面図である。
【図１４】 本発明の画像形成装置の実験例３においてＶｔ≧Ｖｆの条件下で転写手段と定着手段が記録紙を共同して搬送する状態の記録紙の挙動を示す概略断面図である。
【図１５】 本発明の画像形成装置の実験例３においてＶｔ＜Ｖｆの条件下で転写手段と定着手段が記録紙を共同して搬送する状態の記録紙の挙動を示す概略断面図である。
【図１６】 本発明における給送手段の第２実施例を示す装置概略断面図である。
【図１７】 本発明における搬出手段の第２実施例を示す装置概略断面図である。
【図１８】 本発明における搬出手段の第３実施例を示す装置概略断面図である。
【図１９】 従来型プリンタ装置の概略構成を示す断面図である。
【図２０】 発明者らが構成した従来型画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１…記録紙
２…感光体
３…帯電ローラ
４…レーザー走査光学系
５…現像ローラ
６…転写ローラ
７…給紙ローラ
８…給紙トレイ
９…給紙底板
１０…給紙バネ
１１…分離バネ
１２…分離パッド
１３…転写バネ
１４…ハロゲンランプ
１５…ヒートローラ
１６…加圧バネ
１７…加圧ローラ
１８…排紙上ローラ
１９…排紙下ローラ
２０…給紙センサレバー
２１…給紙センサ
２２…排紙センサレバー
２３…排紙センサ
２４…基板
２５…パッドベース
２６…電磁クラッチ
２７…クラッチギア
２８…感光体ギア
２９…転写駆動ギア
３０…転写従動ギア
３１…定着駆動ギア
３２…パイプ材
３３…ロープ
３４…転写軸受け
３５…シャーシ
３６…上レジストローラ
３７…下レジストローラ
３８…ベルトローラ
３９…搬送ベルト
４０…吸引箱
４１…耐熱ベルト
４２…発熱体
４３…補助ローラ
Claims (4)
- 感光体に当接し電圧を印加したローラにより前記感光体上に形成されたトナー像を記録紙へ転写する転写手段と、前記転写手段の記録紙搬送方向上流側に位置し、前記記録紙を前記転写手段方向に給送する給送手段と、前記給送手段の給送駆動力を断続する駆動力断続手段と、前記転写手段の記録紙搬送方向下流側に位置し、前記記録紙を前記転写手段から搬出する搬出手段を具備する画像形成装置において、
前記転写手段にゴム部を有する転写ローラを設け、前記転写ローラは転写軸受け部材を介して保持する保持部を有しており、前記転写ローラおよび前記転写軸受け部材の公差上の隙間ｃ１と、前記転写軸受け部材および保持部の公差上の隙間ｃ２が前記給送手段側に形成されており、前記給送手段から前記搬出手段に至る記録紙搬送経路の長さを前記記録紙長さよりも短く設定し、画像形成時に前記転写手段と前記搬出手段が前記記録紙を共同して搬送する状態で前記駆動力断続手段が前記給送手段の駆動力を断つ制御手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。 - 前記転写手段の記録紙搬送力をＦｔ、前記搬出手段の記録紙搬送力をＦｆとしたときに、画像形成時に前記転写手段と前記搬出手段が前記Ｆｔを補助する方向にＦｆを作用させて前記記録紙を共同して搬送し、前記記録紙の先端が前記搬出手段の中心に達する時間よりも長い時間経過後に前記搬出手段を停止させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
- 前記給送手段が複数枚の記録紙を収納し、順次一枚分離して給送する給紙装置であることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
- 前記搬出手段が前記記録紙上に転写されたトナー像を加熱加圧して前記記録媒体へ定着する定着装置であることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
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