JP4988001B2 - 画像形成装置および用紙搬送装置 - Google Patents

Description

この発明は、画像形成装置および用紙搬送装置に係り、特に現像剤像を被転写媒体に転写する際に、非転写媒体の厚さにかかわらず、現像剤像の位置ずれを抑止することのできる画像形成装置および用紙搬送装置に関する。

カラー複写機やプリンタ等の画像形成装置において、複数の画像形成ユニットをベルト状またはシート状の感光体に沿って配列し、それぞれの画像形成ユニットにより形成した現像剤像をベルト状またはシート状の感光体上で重ね合わせ、被転写媒体に一括転写してカラー画像を得る方式の画像形成装置が知られている。

被転写媒体に現像剤像を転写して画像出力を得る画像形成装置においては、被転写媒体に現像剤像が転写される転写位置に向けて案内される被転写媒体を転写位置の手前で一旦停止させ、現像剤像の位置に対する被転写媒体の位置を整合させる方法が広く利用されている。なお、被転写媒体が転写位置の手前で一旦停止される場合の停止位置の誤差は、被転写媒体に転写される現像剤像の（被転写媒体に対する）位置ずれ、すなわち余白部分の大きさが変動する要因であることが知られている。

このため、被転写媒体を一時的に停止させるためのレジストローラ対と呼ばれる一対のローラの少なくとも一方に、ブレーキクラッチを設け、レジストローラ対の回転開始時のショックを抑止するものが提案されている（例えば、特許文献１）。

ところで、被転写媒体の厚さが一定の厚さよりも厚い場合、被転写媒体の後端が一対のレジストローラ対のローラ相互間から離れる（ローラ相互間で圧力を受ける位置から抜け出る）際に、それぞれのローラが、ローラに印加されている圧力により互いに密着しようとする力を受けて押し出される（被転写媒体が搬送される速度が一時的に増加する）ことが知られている。このことは、転写位置を搬送されている被転写媒体の速度を変動させることから、転写される現像剤像に位置ずれを生じさせる。

なお、上記特許文献１に提案された技巧によっても、被転写媒体の厚さが一定の厚さを超える場合に生じる上記搬送される速度が一時的に増加すること、および転写位置を搬送されている被転写媒体の速度が変動することにより転写される現像剤像がずれることは、解消されない。

この発明の目的は、上記問題点を解決するために、現像剤像を被転写媒体に転写する際に、被転写媒体の厚さが一定の厚さよりも厚い場合であっても現像剤像の位置ずれを抑止することのできる画像形成装置および用紙搬送装置を、提供することである。

この発明は、第１のローラ面を有し所定方向に回転する第１のローラと、第２のローラ面を有し前記所定方向とは逆の方向に回転する第２のローラと、前記所定方向と逆向きの方向に力が与えられ、第1の位置における第１の半径は、この第1の位置から前記第１のローラが回転する方向にずれた位置であって前記第１のローラと第２のローラとが接触している状態において前記第２のローラと接触する位置である第２の位置における第２の半径より大きいカムを前記第１のローラに設けるローラ当接遅延機構と、を有することを特徴とする用紙搬送装置、を提供するものである。

本発明によれば、転写位置においてトナー像が転写されながら定着装置に向けて搬送される用紙の後端がレジストローラ対のローラ相互間から外れた瞬間に、用紙の後端が押し出されることを防止するレジストローラ当接遅延機構を設けることで、用紙の後端がレジストローラ対のローラ相互間から外れた瞬間に用紙の搬送速度が急峻に増加することが抑止される。これにより、転写位置においてトナー像が転写されている用紙が定着装置に向けて急速に押し出されることが抑止され、転写位置において転写されているトナー像に、位置ずれ、すなわち転写ずれが生じることが防止できる。

本発明の実施の一形態が適用される画像形成装置の一例を示す概略図。 図１に示したカラー複写装置に組み込まれるレジストローラ対（レジストローラ当接遅延機構）の特徴を示す概略図。 図２に示したレジストローラ対のローラ相互の間隔とレジストローラ当接遅延機構すなわち間隔設定カムの回転角（旋回量）との関係を説明する概略図。 図２に示したレジストローラ当接遅延機構を用いた場合の用紙搬送速度の変化の一例を説明する概略図。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付すとともに、重複した説明は省略する。

図１は、本発明の実施の一形態が適用される画像形成装置の一例を概略的に示す。

図１に示すように、画像形成装置すなわちカラー複写装置１は、複写対象物の画像情報を光の明暗として捉え、画像信号を形成するスキャナ部２、画像信号に基づいて、ハードコピーまたはプリントアウトと呼ばれる画像出力に用いられる被転写媒体すなわちシート状の用紙Ｐに、現像剤すなわちトナーにより可視化された出力画像（以下トナー像と呼称する）を転写して画像出力を出力する画像形成部３を含む。

画像形成部３には、所定のサイズであって、任意の枚数のシート状の用紙Ｐを保持するとともに、画像形成部３において出力画像が形成されるタイミングに合わせて、１枚ずつ用紙Ｐを提供可能な用紙保持部４から、出力画像が形成される毎に用紙が提供される。

用紙保持部４と画像形成部３との間には、用紙保持部４から画像形成部３に向けて用紙Ｐを案内する搬送路５が設けられている。搬送路５は、後段に説明するが、画像形成部３において形成されたトナー像が転写される転写位置５Ａを経由して、後段に説明するが、用紙Ｐに転写されたトナー像を用紙Ｐに定着する定着装置６に用紙Ｐを案内する。なお、搬送路５は、定着装置６によりトナー像が定着された用紙Ｐを、画像形成部３を覆う外装カバーの一部を兼ねるとともに、スキャナ部２との間の空間に規定される画像出力保持部１ａに案内するための用紙通路としても機能する。

画像形成部３は、例えば、絶縁性の所定の厚さのフィルムがベルト状に形成された中間転写ベルト１１を有する。なお、中間転写ベルト１１は、金属を薄いシート状とし、表面を樹脂等で保護したものも利用可能である。

中間転写ベルト１１は、駆動ローラ１２、第１のテンションローラ１３および第２のテンションローラ１４により所定の張力が与えられるとともに、駆動ローラ１２が回転されることで駆動ローラ１２の軸線に平行な任意の位置が矢印Ａ方向に移動される。換言すると、中間転写ベルト１１は、ベルト面が駆動ローラ１２の外周面が移動される速度で、一方向に、循環される。

任意のローラにより所定の張力が与えられた状態で、中間転写ベルト１１のベルト面が実質的に平面状に移動される区間には、第１ないし第４の画像形成ユニット２１，２２，２３および２４が所定の間隔で配列されている。なお、図１に示す例では、駆動ローラ１２と第１のテンションローラ１２との間を中間転写ベルト１１が実質的に平面状に移動される区間において、駆動ローラ１２の側に第１の画像形成ユニット２１が位置され、第１のテンションローラ１３の側に第４の画像形成ユニット２４が位置されている。

第１ないし第４の画像形成ユニット２１〜２４のそれぞれは、Ｃ（cyan，シアン）、Ｍ（magenta，マゼンタ）、Ｙ（yellow，イエロ）、およびＢＫ（black，ブラック）の任意の色のトナーを収容した現像装置と、それぞれの現像装置が現像すべき静電像を保持する感光体を少なくとも含む。それぞれの画像形成ユニットの感光体には、画像形成ユニット内の現像装置が現像すべき色の静電像が、露光装置３１からの画像光によって形成され、対応する現像装置によりトナーが選択的に供給されて、現像される。

第１ないし第４の画像形成ユニット２１〜２４のそれぞれとの間に中間転写ベルト１１を介在させた状態である中間転写ベルト１１の背面側には、個々の画像形成ユニットの感光体上で静電像が現像装置によって現像された現像剤像であるトナー像を、中間転写ベルト１１に転写するための転写ローラ４１〜４４が設けられている。それぞれの画像形成ユニット２１〜２４においては、中間転写ベルト１１上に、順次転写されるトナー像が中間転写ベルト１１上で互いに重なるよう、所定のタイミングで静電像が形成され、現像装置により現像される。

中間転写ベルト１１上で重ね合わせられたトナー像は、搬送路５の転写位置５Ａにおいて中間転写ベルト１１に所定の圧力で接触される転写ローラ５１により、転写位置５Ａに案内される用紙Ｐに、転写される。なお、転写ローラ５１は、用紙Ｐに対するトナー像の転写が要求されていない場合は、図示しないローラ解除機構により中間転写ベルト１１と接することの無い退避位置に、位置される。

用紙保持部４から転写位置５Ａまでの間の搬送路５中の所定の位置には、用紙保持部４から転写位置５Ａに向けて案内される用紙Ｐを一時的に停止させるレジストローラ対６１が設けられている。レジストローラ対６１は、少なくとも一方のローラが所定方向に回転するもので、他の一方のローラは、図示しない圧接機構を介して、一方のローラに所定の圧力で押し付けられている。

搬送路５を用紙保持部４から転写位置５Ａに向けて案内されている用紙Ｐは、レジストローラ対６１により一旦停止されることで、用紙保持部４から搬送路５を搬送されている間に生じることのある（搬送方向に対する）傾きが補正される。

レジストローラ対６１が再び回転されるタイミングに応じて、中間転写ベルト１１により転写位置５Ａに向けて搬送されているトナー像が転写位置５Ａに差し掛かるタイミングと用紙Ｐが転写位置５Ａに到達するタイミングとが設定されることにより、用紙Ｐに対するトナー像の位置が管理される（用紙Ｐ上のトナー像の位置を、任意に設定できる）。

ところで、用紙Ｐの厚さが所定の厚さよりも厚い場合、転写位置５Ａにおいてトナー像が転写されながら定着装置６に向けて搬送される用紙Ｐの後端がレジストローラ対６１のローラ相互間から外れた瞬間に、巨視的には用紙Ｐの後端の厚み部分が互いに密着しようとするローラから圧力を受けることが知られている。

このとき、用紙Ｐの挙動としては、あたかも（用紙）搬送速度が一時的に増大されたと状態となり、転写位置５Ａにおいてトナー像が転写されているにもかかわらず、用紙Ｐが定着装置６に向けて急速に押し出された状態となる。このことは、転写位置５Ａにおいて用紙Ｐに転写されているトナー像に、位置ずれ、すなわち転写ずれを生じさせる。また、画像出力が２以上継続されている場合には、転写ずれが生じる際に、画像光による露光中である画像形成ユニットにおいては、露光される画像光の位置ずれも生じることがある。なお、レジストローラ対のローラ相互間の圧力を、用紙Ｐの後端がローラ間から完全に離れるまでの間、ローラ相互間の圧力を低下させる（用紙Ｐがローラ間を通過した後に、所定時間ローラが密着することを抑止する）機構を設けることで、上述したような用紙Ｐの搬送速度が一時的に増加する現象は抑止可能である。しかしながら、ローラ間の圧力を低下させるためにローラ相互の距離を次の用紙Ｐが案内されるまでの一定時間の間、維持する機構は、その構造が複雑である。

図２は、図１に示したカラー複写装置に用いられるレジストローラ対の特徴を示す。

図２に示すように、レジストローラ対６１は、第１のローラ６２と第２のローラ６３とが、図示しない圧力供給機構により供給される圧力により、それぞれのローラ面が所定の圧力で密着されている。なお、図２に示す例では、第１のローラ６２が矢印Ｂの方向に、第２のローラ６３が、矢印Ｂと逆向きの矢印Ｃの方向に、それぞれ回転される。従って、それぞれのローラのローラ面が移動される方向は、両ローラが接する位置６１Ａ（図１、（図３（ａ））に示されている）において同じ方向である。

第１のローラ６２の中心軸の所定の位置には、第２のローラ６３の当たり部（間隔基準ローラ）６３ａの外周面と接するレジストローラ当接遅延機構（以下、間隔設定カムと称する）６２ａが、同軸状（一体的）に設けられている。なお、間隔基準ローラ（第２のローラ６３の当たり部）６３ａは、例えば第２のローラの中心軸に、所定の直径（外径）の軸方向の長さが比較的短いローラを一体的（同軸状）に設けることによって、容易に当たり位置（外径）を、提供できる。もちろん、間隔基準ローラ６３ａは、第２のローラ６３の中心軸の太さ（外径）そのものであってもよく、本来の中心軸の太さよりも太い（外径の大きい）ローラを切削することにより、中心軸に相当する部分の太さ（外径）を所定の太さ（外径）に加工してもよい。

間隔設定カム６２ａは、例えば引張りばね６４等により矢印Ｄに示す方向に所定の圧力が与えられることにより、第２のローラ６３の間隔基準ローラ６３ａとの間でつりあう、所定の旋回量（回転角）を呈する。なお、間隔設定カム６２ａは、矢印Ｅの側と矢印Ｆの側で異なる外径が与えられている。また、矢印Ｅの側の外径よりも矢印Ｆの側の外径が大きく規定されている。これとは別に、間隔設定カム６２ａは、例えば矢印Ｄに示す方向に所定量の旋回（回転）が可能な所定の重さが与えられることにより、第２のローラ６３の間隔基準ローラ６３ａとの間で、旋回量（回転角）がつりあわせられてもよい。

なお、矢印Ｅの側の外径と矢印Ｆの側の外径との差は、通常は、複写装置１において、画像出力に利用されることのある最も厚さの厚い用紙の厚さを基準として規定される。例えば、間隔設定カム６２ａの矢印Ｅの側の外径と矢印Ｆの側の外径との差は、カラー複写装置１において画像形成に利用されることのある最も厚さの厚い用紙の厚さが２５０μｍである場合、少なくとも２５０μｍ以上（２５０μｍかそれ以上）に規定される。

より詳細には、間隔設定カム６２ａは、例えばポリアセタール（polyacetal）等の磨耗に強い樹脂製であって、間隔基準ローラ６３ａと、常時接触されている。なお、間隔基準ローラ６３ａは、金属または、ローラ表面の摩擦係数が画像出力に利用される用紙の表面の摩擦係数に対して一定の関係となる摩擦係数が与えられた樹脂あるいはゴム等が表面に形成されたローラである。

図３（ａ）ないし図３（ｃ）は、図２に示したレジストローラ対のローラ相互の間隔とレジストローラ当接遅延機構すなわち間隔設定カムの回転角（旋回量）との関係を示す。

間隔基準ローラ６３ａは、ばね６４等により矢印Ｄに示す方向に所定の圧力が与えられている間隔設定カム６２ａの表面に対して逆向き（矢印Ｃ方向）の力を与える。従って、間隔設定カム６２ａは、レジストローラ対６１のローラ６２，６３との間に用紙Ｐが存在しない（用紙Ｐがレジストローラ対のローラ間に到達していない）場合には、図３（ａ）に示すように、間隔基準ローラ６３ａの矢印Ｃ方向の回転とつりあう所定の回転角（旋回量）の位置で、間隔基準ローラ６３ａの回転に対抗する状態に位置される。

これに対し、図３（ｂ）に示すように、レジストローラ対６１のローラ６２，６３との間に用紙Ｐが存在する（用紙Ｐがレジストローラ対のローラ間に案内された）場合には、間隔基準ローラ６３ａは矢印Ｃ方向に回転しているもののローラ６２，６３との間に用紙Ｐが介在されることにより、間隔設定カム６２ａは、用紙Ｐの厚さに関連した所定の角度だけ回転（旋回）した位置で間隔基準ローラ６３ａの回転に対抗する状態に位置される。すなわち、間隔設定カム６２ａは、用紙Ｐの厚さに起因して、ローラ６２に対する間隔が広げられた状態のローラ６３との間の隙間に対応して、表面のすべりにより、ローラ６３の回転力とつりあう位置まで回転（旋回）される。

一方、図３（ｃ）に示すように、レジストローラ対６１のローラ６２，６３との間に存在した用紙Ｐが、完全にローラ相互間から離れた（用紙Ｐがレジストローラ対のローラ間から外れた）場合には、矢印Ｃ方向に回転している間隔基準ローラ６３ａの回転により、間隔設定カム６２ａは、矢印Ｃ方向に押し戻される。

このとき、間隔設定カム６２ａには、引張りばね６４による矢印Ｄ方向の所定の力が付与されていることから、間隔設定カム６２ａは、用紙Ｐがローラ相互間から完全に離れた後に、ローラ６３の矢印Ｃ方向の回転力とばね６４による矢印Ｄ方向の力の差に基づいて規定される所定時間にわたって、間隔設定カム６２ａの表面と間隔基準ローラ６３ａの表面との間の転がり接触により、図３（ａ）に示したような用紙Ｐが介在しない位置に、比較的ゆっくり戻される。従って、レジストローラ対６１のローラ６２，６３との間の間隔は、用紙Ｐがローラ相互間を通り抜けた瞬間に密着されることなく、一定時間経過後に、密着される。

このように、レジストローラ対６１のローラ６２，６３の一方に間隔設定カムを、他方に当たり（外径の大きな間隔基準部）を設けることで、ローラ相互間を用紙Ｐが通過した直後に、レジストローラ対の２本のローラ相互間の間隔が急激に戻る（レジストローラ対のローラが相互に密着される）ことが抑止される。

これにより、転写位置５Ａにおいてトナー像が転写されている用紙Ｐが、定着装置６に向けて急速に押し出されることが抑止され、転写位置５Ａにおいて転写されているトナー像に、位置ずれ、すなわち転写ずれが生じることが防止できる。

なお、図４に曲線ａで示すように、図２および図３（ａ）〜図３（ｃ）により説明したレジストローラ当接遅延機構（カム６２ａと基準ローラ６３ａ）を用いることで、ローラ当接遅延機構を用いない場合の一例を示す曲線ｂに比較して、用紙Ｐの搬送速度の変化が抑制されることが確認されている。

以上説明したように、転写位置においてトナー像が転写されながら定着装置に向けて搬送される用紙の後端がレジストローラ対のローラ相互間から外れた瞬間に、用紙の後端が押し出されることを防止するレジストローラ当接遅延機構を設けることで、用紙の後端がレジストローラ対のローラ相互間から外れた瞬間に用紙の搬送速度が急峻に増加することが抑止される。これにより、転写位置においてトナー像が転写されている用紙が定着装置に向けて急速に押し出されることが抑止され、転写位置において転写されているトナー像に、位置ずれ、すなわち転写ずれが生じることが防止できる。

なお、図２および図３（ａ）〜図３（ｃ）により説明したローラ当接遅延機構においては、レジストローラ対のそれぞれのローラは、少なくとも一方に回転力（推進力）が付与されるのみでよい。

また、用紙が搬送路中に詰まる等の異常が発生した場合に、用紙を取り除くことを容易とするために、レジストローラ対のそれぞれのローラが分離可能な構造である場合には、例えば画像形成（画像出力）に先立って、ローラ当接遅延機構の間隔設定カムを間隔基準ローラとつりあう所定の位置に位置させることを目的として、レジストローラ対が所定の時間の間、正規の回転方向に回転されることが好ましい。

なお、間隔設定カムの外径、間隔基準ローラ、引張りばねの張力等は、単位時間当たりの画像出力可能枚数、レジストローラ対のそれぞれのローラの直径、レジストローラ対のローラ相互間に与えられる圧力等のさまざまなパラメータに基づいて、任意に設定されることは言うまでもない。

また、本発明は、上記の実施の形態の例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることは言うまでもない。

例えば、実施の形態においては、レジストローラを例に説明したが、カラー複写装置１における反転部７の反転部レジストローラ対７１や、詳述しないがスキャナ２に一体的に設けられる自動原稿送り装置（ＡＤＦ）や図示しないプリンタ装置にも適用できることは言うまでも無い。

１…カラー複写装置（画像形成装置）、２…スキャナ部、３…画像形成部、４…用紙保持部、５…搬送路、６…定着装置、１１…中間転写ベルト、１２…駆動ローラ、１３，１４…テンションローラ、２１，２２，２３，２４…画像形成ユニット、３１…露光装置、４１，４２，４３，４４…転写ローラ、５１…転写装置、５Ａ…転写位置、６１…レジストローラ対、６１Ａ…（レジストローラ相互）接触位置、６２…（レジスト）第１ローラ、６２ａ…間隔設定カム、６３…（レジスト）第２ローラ駆動、６３ａ…間隔基準ローラ、６４…引張りばね。

特開２０００−９５３９４公報

Claims (6)

1. 第１のローラ面を有し所定方向に回転する第１のローラと、
   第２のローラ面を有し前記所定方向とは逆の方向に回転する第２のローラと、
   前記所定方向と逆向きの方向に力が与えられ、第１の位置における第１の半径は、この第１の位置から前記第１のローラが回転する方向にずれた位置であって前記第１のローラと第２のローラとが接触している状態において前記第２のローラと接触する位置である第２の位置における第２の半径より大きいカムを前記第１のローラに設けるローラ当接遅延機構と、
   を有することを特徴とする用紙搬送装置。
2. 前記カムは、前記第２のローラに接触して押圧されることを特徴とする請求項１記載の用紙搬送装置。
3. 前記第１の半径と前記第２の半径の差は、前記シート状の媒体の厚さ以上であることを特徴とする請求項１記載の用紙搬送装置。
4. 前記カムには、引っ張りばねにより前記力が付与されることを特徴とする請求項１記載の用紙搬送装置。
5. 前記カムは、前記第２のローラと接触して転がることを特徴とする請求項１記載の用紙搬送装置。
6. 一方向に循環される転写ベルトと、
   この転写ベルトに転写可能に第１のトナー像を形成する第１の画像形成ユニットと、
   前記転写ベルトに、前記第１のトナー像に重ねて転写可能に第１のトナー像とは異なる第２のトナー像を形成する第２の画像形成ユニットと、
   前記転写ベルトの循環によって搬送される前記第１および第２のトナー像を、所定のタイミングで供給されるシート状の被転写媒体に転写する転写装置と、
   この転写装置に向けて前記シート状の被転写媒体を所定のタイミングで送出するために設けられる、第１のローラ面を有し所定方向に回転する第１のローラおよび第２のローラ面を有し前記第１のローラとは逆の方向に回転する第２のローラと、
   前記所定方向と逆向きの方向に力が与えられ、第１の位置における第１の半径は、この第１の位置から前記第１のローラが回転する方向にずれた位置であって前記第１のローラと前記第２のローラとが接触している状態において前記第２のローラと接触する位置である第２の位置における第２の半径より大きいカムを前記第１のローラに設けるローラ当接遅延機構と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。

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