JP5696714B2 - 用紙搬送装置、画像形成装置および押し込み量調整方法 - Google Patents

用紙搬送装置、画像形成装置および押し込み量調整方法 Download PDF

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Description

本発明は、用紙搬送装置、画像形成装置および押し込み量調整方法に関する。
特開2011−059175号公報(特許文献1)は、画像形成装置に関する発明を開示している。この画像形成装置の制御部は、像担持体の表面の移動速度が一定もしくは略一定となるように像担持体の駆動を制御するとともに、紙種判定部で判定された記録用紙の種類の情報に基づいて、転写ニップで記録用紙がニップされているときの転写ローラーの回転数を制御する。同公報は、この画像形成装置によれば、多くの種類の記録用紙に良好な画像を形成することができると述べている。
特開2012−014070号公報(特許文献2)も、画像形成装置に関する発明を開示している。この画像形成装置は、厚み検知手段、トルク設定手段および制御手段を備える。厚み検知手段は、記録部材の厚みを検知する。トルク設定手段は、厚み検知手段の検知結果に基づいて、転写部材と像担持体とが互いに接触している状態の下での転写部材のトルクを設定する。制御手段は、トルク設定手段で設定したトルクとなるように転写部材のトルクを制御する。同公報は、この画像形成装置によれば、転写ニップに厚みの厚い記録部材が搬送されても、記録部材の像担持体側の表面速度を像担持体の表面速度とほぼ同じ速度にすることができると述べている。
特開2008−281931号公報(特許文献3)も、画像形成装置に関する発明を開示している。この画像形成装置においては、中間転写部材と二次転写ローラーとの間に形成される転写ニップ部を通過する記録用紙の厚みに応じて、二次転写ローラーの表面速度が調整される。同公報は、この画像形成装置によれば、転写ニップ部における二次転写ローラーの回転速度が記録用紙の厚みに応じて調整されるため、厚紙を使用する場合でも色ずれの発生を防止することができると述べている。
特開2011−059175号公報 特開2012−014070号公報 特開2008−281931号公報
上述の各公報に開示された発明は、対向配置されたローラーの回転速度比を調整(増減)することによってシアの発生を抑制し、良好な転写を実現して高い品質を有する画像を形成するというものである。
本発明は、対向配置されたローラーの回転速度比を変えることなくシアの発生を抑制することができる用紙搬送装置、そのような用紙搬送装置を備える画像形成装置、およびそのような用紙搬送装置に適用可能な押し込み量調整方法を提供することを目的とする。
本発明のある局面に基づく用紙搬送装置は、表面に画像を担持し、回転軸を回転中心として第1回転数で回転するように駆動される像担持体と、上記像担持体に圧接するように配置され、回転軸を回転中心として第2回転数で回転するように駆動され、上記画像を転写させる記録用紙を上記像担持体との間に形成されたニップ部に搬送する紙搬送部材と、上記ニップ部に上記記録用紙を通過させた状態で上記像担持体を上記第1回転数で回転させるための第1駆動トルクおよび/または上記ニップ部に上記記録用紙を通過させた状態で上記紙搬送部材を上記第2回転数で回転させるための第2駆動トルクを検知値として検知するトルク検知手段と、上記像担持体の回転軸と上記紙搬送部材の回転軸との間の軸間距離を調整可能な調整手段と、を備え、上記像担持体の外周表面および/または上記紙搬送部材の外周表面には弾性層が設けられ、上記第1回転数および上記第2回転数は、同一の値または一方が他方に対して整数倍となる値であり、上記第1回転数で上記像担持体を回転させるための上記第1駆動トルクと上記第2回転数で上記紙搬送部材を回転させるための上記第2駆動トルクとの和が目標設定値よりも小さくなるように、上記調整手段により上記軸間距離が調整されている。
上記用紙搬送装置は、さらに、上記トルク検知手段によって検知された上記検知値に基づいて上記軸間距離を調整する制御手段を有する。
好ましくは、上記弾性層を上記弾性層とは異なる厚みを有する他の弾性層に交換する交換手段をさらに備え、上記制御手段は、使用する上記記録用紙の厚みに関する情報と上記調整手段による上記軸間距離の調整値の情報とに基づいて上記交換手段を駆動制御し、上記弾性層を上記他の弾性層に交換する。
本発明の他の局面に基づく用紙搬送装置は、表面に画像を担持し、回転軸を回転中心として第1回転数で回転するように駆動される像担持体と、上記像担持体に圧接するように配置され、回転軸を回転中心として第2回転数で回転するように駆動され、上記画像を転写させる記録用紙を上記像担持体との間に形成されたニップ部に搬送する紙搬送部材と、上記ニップ部に上記記録用紙を通過させた状態で上記像担持体を上記第1回転数で回転させるための第1駆動トルクおよび/または上記ニップ部に上記記録用紙を通過させた状態で上記紙搬送部材を上記第2回転数で回転させるための第2駆動トルクを検知値として検知するトルク検知手段と、上記像担持体の回転軸と上記紙搬送部材の回転軸との間の軸間距離を調整可能な調整手段と、を備え、上記像担持体の外周表面および/または上記紙搬送部材の外周表面には弾性層が設けられ、上記第1回転数および上記第2回転数は、同一の値または一方が他方に対して整数倍となる値であり、上記第1回転数で上記像担持体を回転させるための上記第1駆動トルクと上記第2回転数で上記紙搬送部材を回転させるための上記第2駆動トルクとの和が目標設定値よりも小さくなるように、上記調整手段により上記軸間距離が調整されている。上記第1回転数および上記第2回転数は、同一の値であり、上記像担持体は、外周表面に上記弾性層が設けられており、上記紙搬送部材は、外周表面に上記弾性層が設けられておらず剛体であり、上記弾性層を含めた上記像担持体の外径は、上記紙搬送部材の外径よりも小さい。
好ましくは、上記像担持体および上記紙搬送部材は、それぞれの外周表面の少なくとも一か所に、軸方向に延びる段差が形成されており、上記像担持体の段差と上記紙搬送部材の段差とは、上記ニップ部を通過するタイミングが同期されている。
好ましくは、上記像担持体の外周表面には、交換可能なシート状の部材である上記弾性層が設けられており、上記像担持体の段差は、上記弾性層の継ぎ目であり、上記紙搬送部材には、上記記録用紙の前端部を把持する把持部材が設けられており、上記紙搬送部材の段差は、上記把持部材の配置位置に生じた段差である。
本発明に基づく画像形成装置は、本発明に基づく上記の用紙搬送装置と、上記画像を形成する像形成手段と、を備え、上記像形成手段によって形成された上記画像を、上記像担持体、および上記紙搬送部材が搬送する上記記録用紙に順に転写させることで、上記記録用紙上に出力画像を形成する。
好ましくは、上記像形成手段は、キャリア液中にトナーが分散された液体現像剤を用いる。
本発明に基づく押し込み量調整方法は、用紙搬送装置の像担持体に対する紙搬送部材の押し込み量を調整する押し込み量調整方法であって、上記用紙搬送装置は、表面に画像を担持し、回転軸を回転中心として回転する上記像担持体と、上記像担持体に圧接するように配置され、回転軸を回転中心として回転し、上記画像を転写させる記録用紙を上記像担持体との間に形成されたニップ部に搬送する上記紙搬送部材と、上記像担持体の回転軸と上記紙搬送部材の回転軸との間の軸間距離を調整可能な調整手段と、を備え、上記像担持体の外周表面および/または上記紙搬送部材の外周表面には弾性層が設けられ、当該押し込み量調整方法は、上記像担持体および上記紙搬送部材を、それぞれが同一の値の回転数または一方が他方に対して整数倍となる値の回転数で回転させる第1ステップと、上記ニップ部に上記記録用紙を通過させた状態での上記像担持体の第1駆動トルクおよび/または上記ニップ部に上記記録用紙を通過させた状態での上記紙搬送部材の第2駆動トルクを検知値として検知する第2ステップと、上記第2ステップで検知された上記検知値に基づいて、上記第1駆動トルクと上記第2駆動トルクとの和が目標設定値よりも小さくなるように、上記調整手段により上記軸間距離を調整する第3ステップと、を含む。
好ましくは、上記像担持体の外周表面には、上記弾性層が異なる厚みを有する他の弾性層に交換可能に設けられ、上記第1ステップと上記第2ステップとの間に、使用する上記記録用紙の厚みに関する情報と、上記軸間距離の調整値の情報とに基づいて、上記弾性層を上記他の弾性層に交換するステップをさらに含む。
本発明によれば、対向配置されたローラーの回転速度比を変えることなくシアの発生を抑制することができる用紙搬送装置、そのような用紙搬送装置を備える画像形成装置、およびそのような用紙搬送装置に適用可能な押し込み量調整方法を得ることができる。
参考技術における画像形成装置を示す図である。 参考技術に関し、弾性ローラーに負荷を与えない状態で弾性ローラーを1回転分だけ回転させたときの弾性ローラーの走行距離を示す斜視図である。 参考技術に関し、弾性ローラーに負荷を与えた状態で弾性ローラーを1回転分だけ回転させたときの弾性ローラーの走行距離を示す斜視図である。 実施の形態1における画像形成装置を示す図である。 図4中のV線によって囲まれた領域を拡大して示す図である。 実施の形態1における像担持体(中間転写部材)を示す斜視図である。 実施の形態1における画像形成装置の制御ブロックを示す図である。 実施の形態1に関し、紙搬送部材の中間転写部材に対する線圧(若しくは押し込み量)を変えたときに、紙搬送部材の駆動にかかる駆動トルクが、中間転写部材と紙搬送部材との回転数比に対してどのように変化するかを示した図である。 実施の形態1に関し、図8を基に横軸に紙搬送部材の中間転写部材に対する押し込み量(軸間距離)を取り、縦軸にトルクがゼロとなる回転数比を取ったものを示す図である。 実施の形態1の画像形成装置において実施される軸間調整フローを示す図である。 実施の形態1に関し、初期値として想定された基準紙の場合と、実使用中に紙種の変更が行われた場合との両方の場合において、横軸に紙搬送部材の中間転写部材に対する押し込み量(軸間距離)を取り、縦軸にトルクがゼロとなる回転数比を取ったものを示す図である。 実施の形態1の画像形成装置において紙搬送部材と中間転写部材との間の軸間距離が調整された後の様子を示す図である。 実施の形態1の第1変形例の画像形成装置において実施される軸間調整フローを示す図である。 実施の形態2における画像形成装置を示す図である。 実施の形態2における画像形成装置の制御ブロックを示す図である。 実施の形態2の画像形成装置において実施される軸間調整フローを示す図である。 実施の形態2に関し、初期値として想定された基準紙の場合と、実使用中に紙種の変更が行われた場合との両方の場合において、横軸に紙搬送部材の中間転写部材に対する押し込み量(軸間距離)を取り、縦軸にトルクがゼロとなる回転数比を取ったものを示す図である。 実施の形態2に関し、交換装置を用いて中間転写部材の弾性層が交換される様子を示す第1図である。 実施の形態2に関し、交換装置を用いて中間転写部材の弾性層が交換される様子を示す第2図である。 実施の形態2に関し、交換装置を用いて中間転写部材の弾性層が交換される様子を示す第3図である。 実施の形態2に関し、交換装置を用いて中間転写部材の弾性層が交換される様子を示す第4図である。 実施の形態2に関し、交換装置を用いて中間転写部材の弾性層が交換される様子を示す第5図である。
[参考技術]
本発明に基づいた各実施の形態について説明する前に、以下、図1〜図3を参照して各実施の形態に関する参考技術について説明する。図1は、参考技術における画像形成装置を示す図である。この画像形成装置は、版胴60、ブラン胴55R、ブランケット55Bおよび圧胴57を備える。
版胴60は、ローラー状の部材である。版胴60の表面に形成された版に、図示しないインキング装置が適用される。版上の画像には、インキング装置からインクが供給される。ブラン胴55Rの表面には、弾性を有するシート状のブランケット55Bが巻き付けられる。ブラン胴55Rおよびブランケット55Bは、1つの弾性ローラー55として機能する。版胴60および弾性ローラー55は、互いに接触しながら回転する。
圧胴57は、その表面にくわえ爪58を有する。くわえ爪58が記録用紙50Pの前端部を把持した状態で、圧胴57は回転する。弾性ローラー55および圧胴57も、互いに接触しながら回転する。記録用紙50Pは、圧胴57の回転に伴って搬送され、ブラン胴55R(ブランケット55B)と圧胴57との間を通過する。圧胴57にくわえ爪58が設けられることにより、記録用紙50Pは確実かつ精度よく搬送されることができる。
各ローラーの位置関係は、次の手順で調整される。まず、版胴60と弾性ローラー55との間の線圧(接触圧)が調整される。弾性ローラー55のブランケット55Bの下には、ブラン下と呼ばれる下巻き(図示せず)が巻かれる。版胴60と弾性ローラー55との間の軸間距離D1は固定されており、線圧の調整は、この下巻きの厚みによって調整される。下巻きの厚みは、濃度ムラおよび/またはドットゲイン(ハーフ部網点の太り具合)を見ながら調整される。弾性ローラー55(ブランケット55B)の表面には、版から適正量のインキを転移することが可能となる。
次に、弾性ローラー55と圧胴57との間の線圧が調整される。弾性ローラー55と圧胴57との間の軸間距離D2を変えることで、この線圧が調整される。印刷に使用される記録用紙50Pの厚みが厚くなった前後において軸間距離D2が同一のままである場合、圧胴57の弾性ローラー55への線圧が増加する。線圧を適正な値にするために、たとえば記録用紙50Pの厚みが厚くなった場合には、軸間距離D2を大きくする。
圧胴57の弾性ローラー55に対する押し込み量(軸間距離)は、印刷装置毎に固定の推奨押し込み量として準備されている。ブラン胴55Rにブラン下(図示せず)とブランケット55Bとを巻きつけ、圧胴57に記録用紙50Pを巻き付けた状態での押し込み量が所望の値となるように、軸間距離D2が調整される。たとえば、圧胴57の弾性ローラー55に対する押し込み量が調整前の値に比べて+0.1mmとなるように、軸間距離D2は軸間距離D3に増加される。
ここで、電子写真方式を用いた印刷機であるデジタル印刷機において、菊半以上の大判紙に画像を形成するためには、より長い長手方向の画像形成幅が必要となる。画像形成幅を広くするためには、より長手方向の長さが長い中間転写部材または転写ローラー等が必要となる。長手方向の長さの増加に応じて、中間転写部材または転写ローラー等の重量も重くなる。大判紙などに対応する場合、中間転写部材等の全体を交換するのではなく、中間転写部材等の表層に設けられた弾性層だけを交換するいわゆるブランケット形態を採用する方が、作業負担が小さいために好ましい。
紙搬送の精度向上と画像形成幅の広幅化への対応とを両立させるためには、くわえ爪とブランケット形態とを組み合わせた装置構成が1つの解決策として考えられる。この構成においては、記録用紙と中間転写部材上の画像形成領域とを一致させるために、くわえ爪が設けられている部分とブランケットの継ぎ目とを常に同期させる必要がある。たとえば、中間転写部材の径と紙搬送部材の径とを同一に設定し、同じ回転数(同じ角速度)でこれらを回転させることで、くわえ爪が設けられている部分とブランケットの継ぎ目とを同期させることが可能となる。
図1に示す参考技術の画像形成装置においては、ブラン下の厚みを選択することは、弾性ローラー55の径と圧胴57の径との比を最適化するために行なわれるものではない。参考技術の画像形成装置においてブラン下の厚みを選択することは、版胴60の弾性ローラー55に対する押し込み量(若しくは線圧)が適切な値となることを企図として行なわれるものである。
図2は、弾性ローラー55に対してほとんど負荷を与えない状態で弾性ローラー55を1回転分だけ回転させ、弾性ローラー55を矢印AR60方向に移動させたときの様子を模式的に示す斜視図である。図2を参照して、この状態では、弾性ローラー55は矢印AR60方向に距離S1(走行距離)だけ進み、この距離S1に対応するインク62が記録用紙等の表面に塗布されることとなる。
図3は、弾性ローラー55に所定の負荷(矢印AR55方向)を与えた状態で弾性ローラー55を1回転分だけ回転させ、弾性ローラー55を矢印AR60方向に移動させたときの様子を模式的に示す斜視図である。図3を参照して、この状態では、弾性ローラー55の表面は記録用紙等への押し込みに伴って弾性変形している。
図3における弾性ローラー55の有効駆動径は、図2における弾性ローラー55の有効駆動径よりも長い。弾性ローラー55が1回転する間に、この弾性ローラー55は矢印AR60方向に距離S2だけ進み、この距離S2に対応するインク62が記録用紙等の表面に塗布されることとなる。図3に示す距離S2は、図2に示す距離S1よりも長い。このように弾性体を変形させて回転させる現象では、弾性体の変形量に応じてローラーの有効駆動径に差が生じ、走行距離が径×回転数からずれることが知られている。
図1を再び参照して、弾性ローラー55および圧胴57は、これらの間に良好な転写ニップを形成するために、一方もしくは両方の表面に弾性層が設けられる(ここでは、ブラン胴55Rの表面に弾性を有するブランケット55Bが設けられる)。圧胴57が弾性ローラー55に押し込まれ、弾性を有するブランケット55Bが弾性変形した状態で画像が転写されるとき、ブランケット55Bの変形量に応じて弾性ローラー55の有効駆動径と圧胴57の有効駆動径との間には差が生じている。
弾性ローラー55の表面の硬度と圧胴57の表面の硬度とは同一ではないため、これらのローラーの径および回転数を同一に設定し、これらのローラー同士を互いに押し込んで使用するときには、これらのローラーの表面間に相対速度が生じる。参考技術における画像形成装置の構成では、記録用紙50Pとして使用される記録用紙の紙厚が変更された場合、弾性ローラー55の径と圧胴57の径との比が変わる一方で、圧胴57の弾性ローラー55に対する押し込み量(若しくは線圧)は一定となるように調整される。
参考技術における画像形成装置の構成では、ブラン下の厚みを選択することは、全ての紙厚に対して駆動トルクが最小の状態、すなわち記録用紙50Pの表面とブランケット55Bの表面との間にシアが発生しない状態には設定されてはいない。弾性ローラー55の回転数と圧胴57の回転数とが同一の値に設定される場合、くわえ爪が設けられている部分の回転とブランケットの継ぎ目59の回転との同期を確保することはできるものの、弾性ローラー55の表面および圧胴57の表面は常に相対速度を持って移動している状態となる。
したがって考技術における画像形成装置の構成では、弾性ローラー55および圧胴57を同一回転数で駆動させたときには、記録用紙50Pの表面とブランケット55Bの表面との間にシアが発生しやすい状態が形成されており、部材表面にかかるズリ応力のために、部材の摩耗、駆動トルクの上昇による消費電力の増加、または画像の乱れなども発生しやすくなっている。
実使用時においては、圧胴57の実質的な径には記録用紙50Pの厚みも加わる。記録用紙50Pの厚みは使用する記録用紙50Pの種類によって変動し、圧胴57の実質的な径も記録用紙50Pの厚みに応じて変動する。記録用紙50Pの紙種変化に対しても常に表面同士の相対速度なく使用するためには、圧胴57の径変化(想定する紙厚の変化)の幅に対して、相対速度を打ち消すように構成しておく必要がある。
[実施の形態]
本発明に基づいた各実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。各実施の形態の説明において、個数および量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数およびその量などに限定されない。各実施の形態の説明において、同一の部品および相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。
[実施の形態1]
図4は、本実施の形態における画像形成装置100を示す図である。画像形成装置100は、いわゆる湿式画像形成装置であり、キャリア液中にトナーが分散された液体現像剤を用いて画像を形成する。画像形成装置100は、像形成手段としての作像部1C,1M,1Y,1K、4つの紙搬送部材17、受渡部材19A,19B,19C,19D,19E,19F、給紙部30、排紙部31および定着装置32を備える。
作像部1C,1M,1Y,1Kは、略同一の構成を有している。定着装置32は、定着ローラー33,34を含む。画像形成装置100においては、紙搬送部材17と各受渡部材との間に、記録用紙(図示せず)を搬送するための用紙搬送経路35が形成される。記録用紙の表面には、作像部1C,1M,1Y,1Kおよび紙搬送部材17によって各色の画像が形成され、記録用紙は順次下流側に搬送される。
図5は、図4中のV線によって囲まれた領域を拡大して示す図である。図5を参照して、作像部1C等の詳細について説明する。図4中の作像部1M,1Y,1Kは、作像部1Cと同様に構成されるため、詳細な説明は繰り返さないものとする。作像部1Cは、感光体10、クリーニング装置10E、帯電装置11、露光装置12、液体現像装置13、イレーサー14、中間転写部材15およびクリーニング装置15Eを備える。
感光体10は、円筒形状を有する部材であり、表面に感光体層(不図示)が設けられている。感光体10は、回転軸を回転中心として矢印AR10方向に回転する。感光体10の外周には、クリーニング装置10E、帯電装置11、露光装置12、液体現像装置13、イレーサー14および中間転写部材15が、感光体10の回転方向に沿って順に配置されている。
(現像プロセス)
帯電装置11は、感光体10の表面を所定の電位に一様に帯電させる。露光装置12は、感光体10の表面に向かって、画像情報に基づく光を照射する。感光体10の表面のうちの照射領域内の帯電レベルが低下し、感光体10の表面には静電潜像が形成される。液体現像装置13は、貯留槽13T、液体現像剤13Wおよび現像ローラー13Rを含む。液体現像剤13Wは、貯留槽13T内に貯留される。現像ローラー13Rの一部は、貯留槽13T内に浸漬されている。
現像ローラー13Rには、電源(不図示)から現像バイアス電圧が印加される。現像ローラー13Rと感光体10上の静電潜像と間に形成された電界の作用によって、液体現像剤13W中のトナーは、感光体10の潜像部分に静電吸着する。感光体10上の静電潜像は、トナー像(画像)として現像される。
本実施の形態に用いられる液体現像剤13Wは、溶媒であるキャリア液と、着色されたトナー粒子とを含有している。液体現像剤13Wには、分散剤および荷電制御剤などが添加されていてもよい。キャリア液としては、絶縁性を有し、常温下では揮発しない不揮発性の溶媒が用いられる。不揮発性の溶媒としては、たとえばシリコンオイル、ミネラルオイル、または、パラフィンオイルを用いることができる。
トナー粒子は、樹脂と、着色のための顔料または染料とから構成される。樹脂は、顔料または染料を樹脂中に均一に分散させる機能と、トナー粒子が記録用紙10Pに定着される際のバインダーとしての機能を有している。樹脂としては、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、または、ポリウレタン樹脂等の、熱可塑性を有する樹脂を用いることができる。トナー粒子に用いる樹脂としては、これらのうちから選択された複数の樹脂が、混合された状態で用いられても良い。
トナーを着色するために用いられる顔料または染料としては、一般的に市販されているものを用いることができる。顔料としては、カーボンブラック、ベンガラ、酸化チタン、シリカ、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、スカイブルー、ベンジジンイエロー、または、レーキレッドD等を用いることができる。染料としては、ソルベントレッド27、またはアシッドブルー9等を用いることができる。
液体現像剤13Wの調製方法としては、一般に用いられる方法を用いることができる。たとえば、樹脂と顔料とを、所定の配合比で、加圧ニーダーまたはロールミルなどを用いて溶融および混練する。樹脂と顔料とを均一に分散させることによって得られた分散体を、ジェットミル等によって微粉砕する。微粉砕によって得られた微粉末を、風力分級機などにより分級する。所定の粒径を有する着色トナーが得られる。得られた着色トナーとキャリア液としての絶縁性液体とを、所定の配合比で混合する。この混合物を、ボールミル等の分散手段により均一に分散させる。以上の方法によって、液体現像剤13Wが得られる。
液体現像剤13W中におけるトナー粒子の体積平均粒子径は、0.1μm以上5μm以下であるとよい。液体現像剤13W中におけるトナー粒子の体積平均粒子径が0.1μm以上であると、そのトナー粒子は静電潜像を現像しやすくなる。液体現像剤13W中におけるトナー粒子の体積平均粒子径が5μm以下であると、そのトナー粒子から形成されるトナー画像の品質が向上する。
液体現像剤13Wの質量に対するトナー粒子の質量の割合は、10%以上50%以下であるとよい。液体現像剤13Wの質量に対するトナー粒子の質量の割合が10%以上であると、トナー粒子の沈降が生じにくくなり、液体現像剤13Wを長期保管する際の経時的な安定性が向上する。液体現像剤13Wの質量に対するトナー粒子の質量の割合が10%以上であると、所望の画像濃度を得るために多量の液体現像剤13Wを供給する必要がなくなる。記録用紙10P上に供給されるキャリア液の量も増加しなくなるため、トナー画像91を定着させる際に多くのキャリア液を乾燥させる必要もなくなる。キャリア液を乾燥させる際に、キャリア液から多くの蒸気が発生しなくなるため好ましい。液体現像剤13Wの質量に対するトナー粒子の質量の割合が50%以下であると、液体現像剤13Wの粘度が適切な値となり、製造上および取り扱い上において都合がよい。
液体現像剤13Wの粘度は、25℃において、0.1mPa・s以上、10000mPa・s以下であるとよい。液体現像剤13Wの粘度が10000mPa・s以下であると、液体現像剤13Wを撹拌したり液体現像剤13Wを送液したりする際の液体現像剤13Wの取り扱いが容易となり、均一な液体現像剤13Wを得るための各装置への負担が軽減される。
(転写プロセス)
感光体10に圧接するように、中間転写部材15(像担持体)が配置される。中間転写部材15は、中間転写部材駆動装置15V(図7参照)によって駆動され、矢印AR15方向に回転する。本実施の形態の中間転写部材15は、ベース部材15Rと、弾性層15Bとを含み、第1回転数(固定値)で回転する。弾性層15Bは、シート状の部材であり、中間転写部材15の外周表面を構成しており、中間転写部材15上には、弾性層15Bが設けられていない部分である継ぎ目15J(段差)が形成されている。この継ぎ目15Jは、中間転写部材15の軸方向に延びている。弾性層15Bを含めた中間転写部材15は、外径D15を有している。
図6は、本実施の形態における中間転写部材15を示す斜視図である。弾性層15Bの周方向の両端部には、複数の爪部15Tが設けられている。ベース部材15Rの表面上には、複数の爪部15Tにそれぞれ対応するように、複数の係止部15Uが設けられている。弾性層15Bは、ベース部材15Rに交換可能に構成され、複数の爪部15Tが複数の係止部15Uにそれぞれ係止することによって、弾性層15Bはベース部材15Rに固定される。
図5を再び参照して、感光体10の表面に形成されたトナー像は、感光体10と中間転写部材15との間のニップ部10Tにおいて、中間転写部材15上に1次転写される。トナー像が中間転写部材15に転写された後、クリーニング装置10Eは感光体10上の残存トナーを除去する。
中間転写部材15に圧接するように、紙搬送部材17が配置される。紙搬送部材17は、たとえば剛体から構成される。紙搬送部材17は、紙搬送部材駆動装置17V(図7参照)によって駆動され、回転軸を回転中心として矢印AR17方向に回転する。紙搬送部材17は、第2回転数(固定値)で回転する。本実施の形態においては、中間転写部材15の回転数(第1回転数)および紙搬送部材17の回転数(第2回転数)は、同一の値である。紙搬送部材17の表面には、くわえ爪18(把持部材)が設けられる。このくわえ爪18の配置位置には段差が生じており、この段差は紙搬送部材17の軸方向に延びている。紙搬送部材17は、外径D17を有している。
詳細は後述されるが、中間転写部材15と紙搬送部材17との間の軸間距離は、調整装置20(調整手段)によって増減(調整)される。調整装置20は、中間転写部材15および紙搬送部材17をそれぞれ支持するアーム部22,23と、軸部21とを有している。軸部21に取り付けられたアーム部22およびアーム部23が移動することによって、中間転写部材15と紙搬送部材17との間の軸間距離が調整される。
中間転写部材15と中間転写部材駆動装置15V(図7参照)との間、および/または、紙搬送部材17と紙搬送部材駆動装置17V(図7参照)との間には、トルク検知装置41(図7参照)が設けられる。制御手段としての制御部40(図7参照)は、トルク検知装置41から受け取った情報に基づいて調整装置20を駆動制御し、中間転写部材15と紙搬送部材17との間の軸間距離を調整する。
中間転写部材15上のトナー像は、中間転写部材15と紙搬送部材17と間のニップ部17Tに搬送される。紙搬送部材17には、電源(不図示)から転写バイアス電圧が印加され、中間転写部材15と紙搬送部材17との間には電界が形成される。記録用紙10Pは、その前端部をくわえ爪18によって把持されながら紙搬送部材17の表面に巻き付けられ、中間転写部材15と紙搬送部材17との間に形成されたニップ部17Tを通過する。
中間転写部材15上のトナー像は、中間転写部材15と紙搬送部材17との間に形成された電界の作用によって記録用紙10P上に静電吸着し、記録用紙10P上に転写される。トナー像が記録用紙10P上に転写された後、クリーニング装置15Eは中間転写部材15上の残存トナーを除去する。調整装置20の駆動制御、およびニップ部17Tにおける中間転写部材15と紙搬送部材17との間の押し込み量(若しくは線圧)の設定などに関する詳細については後述する。
図4を再び参照して、記録用紙10Pは、矢印AR19方向に回転する受渡部材19A,19B,19C,19D,19E,19F(図4参照)によって順次下流側に搬送される。記録用紙10Pが搬送されるとき、作像部1C,1M,1Y,1K(図4参照)によって記録用紙10Pの表面には各色のトナー像が形成される。以上のように構成される画像形成装置100においては、中間転写部材15、紙搬送部材17および調整装置20(図5参照)等によって、記録用紙10Pを搬送するための用紙搬送装置が構成されている。
(定着プロセス)
トナー像を転写された記録用紙10Pは、用紙搬送経路35に沿ってさらに搬送され、定着装置32に運ばれる。定着装置32は、定着ローラー33,34を備える。定着ローラー33,34は、熱源をそれぞれ内蔵し、互いに接触しながら回転する。定着ローラー33,34の間を記録用紙10Pが通過するとき、記録用紙10Pは加熱および加圧される。記録用紙10P上のトナー像に含まれるトナーは、記録用紙10P上で融着し、記録用紙10Pの表面上に出力画像として定着する。その後、記録用紙10Pは排紙され、画像形成装置100による1枚の記録用紙10Pに対する通常の画像形成は完了する。
(外径比)
図7を参照して、上述のとおり、中間転写部材15は、中間転写部材駆動装置15Vによって駆動される。紙搬送部材17は、紙搬送部材駆動装置17Vによって駆動される。中間転写部材駆動装置15Vおよび紙搬送部材駆動装置17Vは、制御部40によって制御される。中間転写部材駆動装置15Vは中間転写部材15を第1回転数で回転するように駆動し、紙搬送部材駆動装置17Vは紙搬送部材17を第2回転数で回転するように駆動する。本実施の形態においては、第1回転数および第2回転数は同一の値である。
中間転写部材15と中間転写部材駆動装置15Vとの間、および/または、紙搬送部材17と紙搬送部材駆動装置17Vとの間には、トルク検知装置41(トルク検知手段)が設けられる。トルク検知装置41は、中間転写部材15の駆動トルクおよび/または紙搬送部材17の駆動トルクを検知値として検知する。制御部40は、トルク検知装置41から受け取った情報に基づいて調整装置20を駆動制御し、中間転写部材15と紙搬送部材17との軸間距離を調整する。
上述のとおり、本実施の形態の画像形成装置100においては、記録用紙10Pを把持するくわえ爪18を有する紙搬送部材17と、剛体であるベース部材15Rの表面に少なくとの厚み方向の一部に弾性を有するシート状の弾性層15Bが設けられた中間転写部材15とが用いられる。くわえ爪18を有する紙搬送部材17とシート状の弾性層15Bを巻き付けた中間転写部材15とを組み合わせて、記録用紙10Pへの転写が行なわれる。
中間転写部材15は、継ぎ目15Jが設けられている部分において部材表面がエンドレスではなくなり、紙搬送部材17は、くわえ爪18が設けられている部分において部材表面がエンドレスではなくなる。画像形成装置100における中間転写部材15および紙搬送部材17は、印刷に使用される1枚の記録用紙10P(枚葉紙)に連続した1つの画像を形成することができる周長を有している。
換言すると、中間転写部材15の周長および紙搬送部材17の周長は、画像形成装置100が対応している紙サイズのほぼ1枚分(あるいはその整数倍)の長さ以上となるように設定される。画像形成は、くわえ爪18が設けられている部分(段差)および継ぎ目15Jが設けられている部分(段差)を避けるように行なわれる。中間転写部材15上のトナー像の全体を記録用紙10Pに対して一括して転写させるために、中間転写部材15と紙搬送部材17とは、同じ回転数(同じ角速度)となるように同期される。すなわち、中間転写部材15の継ぎ目15Jと紙搬送部材17のくわえ爪18とは、中間転写部材15と紙搬送部材17との間のニップ部17Tを通過するタイミングが同期されている。
このような条件の下では、弾性層15Bを含めた中間転写部材15の外径D15と使用される記録用紙10Pを把持した状態での紙搬送部材17の外径とが1:1となるように設定されることにより、ある程度良好な画像形成を行なうことが可能となる。しかしながら、紙搬送部材17を中間転写部材15に押し込まない状態ではこれらの表面速度は同一となるが、本実施の形態のように一方(あるいは両方)の部材の表面が弾性を持つことで両者で表面の弾性が異なり、且つ実際に使用する際に押し込みを伴った状態で使用される場合においては、(図2および図3で説明した現象により)実使用時に中間転写部材15および紙搬送部材17の有効駆動径に差が生じ、中間転写部材15および紙搬送部材17同士の表面間でシア(表面間の相対速度)が発生しやすくなる。
シアの発生を抑制するために、画像形成装置100においては、線圧に応じて適正な程度で外径D15の値が若干小さく設定された中間転写部材15が用いられる。当該構成によれば、ローラー間のニップ内におけるシアの発生が抑制され、部材の長寿命化、消費電力の抑制および画像乱れの防止などを達成することが可能となる。中間転写部材15の小径化の程度は、たとえば次のような方法を使用して決定される。
図8は、紙搬送部材17の中間転写部材15に対する線圧(若しくは押し込み量)を変えたときに、紙搬送部材17の駆動にかかる駆動トルクが、中間転写部材15と紙搬送部材17との回転数比に対してどのように変化するかを示したものである。図8中に示す凡例の中で、紙搬送部材17の中間転写部材15に対する線圧は単位N/mで表記され、紙搬送部材17の中間転写部材15に対する押し込み量は単位mmで表記される。
図8中に示される線L1〜L5においては、中間転写部材15の弾性層15Bを含めた外径D15と紙搬送部材17の記録用紙10Pを含めた外径とは同一の値となるよう設定されている。紙搬送部材17が受渡部材19A,19B等から受けるトルクの影響を排除するため、受渡部材19A,19B等と紙搬送部材17とは接触していない。図8中の縦軸で示されるトルクは、正の値が紙搬送部材17の駆動方向に力がかかる方向のトルクを示しており、負の値が紙搬送部材17の駆動方向と逆方向に力がかかる方向のトルクを示している。
図8中の線L1〜L5から読み取れるように、軸間距離としての押し込み量(若しくは線圧)を増やすにつれて(線L1から線L5に変化するにつれて)、トルクゼロを得るための回転数比(換言するとシアの発生がないときの回転数比)が、回転数比1から遠ざかる方向にずれていくことが分かる。トルクゼロ(追加的なトルクがゼロとなる状態)を得るための回転数比がずれていくことは、押し込み量が増加するに従って中間転写部材15の有効駆動径が増加し、中間転写部材15の回転速度をより低い値に設定しないと、中間転写部材15の表面速度と紙搬送部材17の表面速度とが一致しなくなっていくことに起因する。
図9は、図8を基に、横軸に紙搬送部材17の中間転写部材15に対する押し込み量(軸間距離)を取り、縦軸にトルクがゼロとなる回転数比(図8の各線L1〜L5がトルクゼロの軸と交差する点)を取ったものを示す図である。図9中の線L11は、中間転写部材15と紙搬送部材17との外径比が1:1に設定されている場合を示しており、線L12は、中間転写部材15と紙搬送部材17との外径比が0.975:1に設定されている場合を示している。
上述のとおり、シート状の弾性層15Bを表面に有する中間転写部材15とくわえ爪18を有する紙搬送部材17とを用いる構成では、中間転写部材15と紙搬送部材17とは同じ回転数(同じ角速度)となるように同期される。画像形成中においては、中間転写部材15および紙搬送部材17は、回転数比1で使用される。図9の線L11から分かる通り、一定の押し込み量(線圧がたとえば2000N/m)に設定することを想定した場合、中間転写部材15と紙搬送部材17との外径比を1:1に設定してしまうと、トルクゼロ、すなわち2次転写Nipでシアが発生しないようにすることは困難となる。
一方で図9の線L12から分かる通り、中間転写部材15と紙搬送部材17との外径比を0.975:1に設定した場合(中間転写部材15の外径を紙搬送部材17に比べて若干小さく設定した場合)、線L11の推移は線L12の推移に上昇しており(矢印DR10参照)、2000N/mの線圧においてトルクゼロ、すなわち2次転写Nipでシアが発生しないようにすることが可能となっている。
上述のとおり、記録用紙10Pの厚みは使用される用紙の種類によって変化する。紙搬送部材17の外径に対する中間転写部材15の外径の初期的な条件設定を決定するときは、最も標準的に使用する記録用紙10Pの厚み、および/または、想定される最も薄い紙を巻き付けた場合などが考慮されるとよい。初期値としての基準を事前に定めておいて、実際の使用時の紙搬送部材17および中間転写部材15の駆動トルクの和が最小の値(目標設定値よりも小さい値)となるように、中間転写部材15の小径化の程度を決定し、適切な厚みを有する弾性層15Bが選定されるように構成されるとよい。
(軸間調整フローST100)
紙搬送部材17の有効駆動径の変動は、ニップ部(図5中のニップ部17T)でシアが発生する要因となり得る。本実施の形態の画像形成装置100においては、使用されることが想定される記録用紙10Pの厚みの平均値(中心値)もしくは最小値等を考慮した上で、シアの発生がないように中間転写部材15が適正に小径化され、さらに以下に示すような軸間調整フローST100(押し込み量調整方法)が実施される。
図10は、画像形成装置100において実施される軸間調整フローST100を示す図である。図11は初期値として想定された基準紙の場合(線L21)と、実使用中に紙種の変更が行われた場合(ここでは紙厚が増加した場合)(線L22)との両方の場合において、横軸に紙搬送部材17の中間転写部材15に対する線圧を取り、縦軸にトルクがゼロとなる回転数比を取ったものを示す図である。
記録用紙10Pの厚さが変更された後、中間転写部材15および紙搬送部材17の駆動がそれぞれ開始される(図10中のST1)。中間転写部材15および紙搬送部材17は、同一回転数で回転するように駆動される。トルク検知装置41(図7参照)を用いて、厚さが変更された記録用紙10Pを通紙しつつ、紙搬送部材17および/または中間転写部材15の駆動トルクが検知される(図10中のST2)。
トルク検知装置41が紙搬送部材17の駆動トルクを検知する場合、トルク検知装置41は、紙搬送部材17と紙搬送部材駆動装置17Vとの間に設けられて紙搬送部材17の駆動トルクを直接的に測定しても良いし、紙搬送部材17の使用電力量から紙搬送部材17の駆動トルクを間接的に測定しても良い。トルク検知装置41が中間転写部材15の駆動トルクを検知する場合についても同様である。
記録用紙10Pの厚さが厚くなった場合には、中間転写部材15と搬送する記録用紙10Pの厚みを考慮した実質的な紙搬送部材17の外径比が変化し、図11中の点P1から上向きの矢印DR20に示すように、押し込み量に対するトルクゼロの回転数比が変化する。記録用紙10Pの厚さが厚くなった前後において中間転写部材15と紙搬送部材17との軸間距離が同一の設定のままでは、線L22上を右下へ向かう矢印DR21に示すように押し込み量が増加し、トルクゼロとなる回転数比が変化する。記録用紙10Pの厚さが厚くなった前後において中間転写部材15と紙搬送部材17との軸間距離が同一の設定のままでは、中間転写部材15および紙搬送部材17同士の関係が図11中の点P2へ移行する。トルクゼロとなる回転数比は、回転数比1からずれることになる。
本実施の形態においては、トルク検知装置41の検知結果に基づいて、押し込み量調整テーブルが参照される(図10中のST3)。押し込み量調整テーブルとは、予め準備されているデータであり、記録用紙10Pの種類(紙厚)毎にどの押し込み量に設定すればトルクゼロが達成できるかという情報を含んだデータベースである。トルク検知装置41の検知結果に基づいて、押し込み量の調整が必要か否かが判断される(図10中のST4)。
押し込み量の調整が必要であるか否かは、紙搬送部材17および中間転写部材15の駆動トルクの和が目標設定値よりも小さいか否かで判断される。この判断のためには、中間転写部材15の駆動トルク(第1駆動トルク)のみが検知され、中間転写部材15の駆動トルクが所定の設定値よりも小さいか否かを判断してもよいし、紙搬送部材17の駆動トルク(第2駆動トルク)のみが検知され、紙搬送部材17の駆動トルクが所定の設定値よりも小さいか否かを判断してもよいし、中間転写部材15の駆動トルク(第1駆動トルク)および紙搬送部材17の双方の駆動トルク(第2駆動トルク)が検知され、これらの和が目標設定値よりも小さいか否かを判断してもよい。
画像形成中において、受渡部材19A,19B等から紙搬送部材17が受けるトルクがトルク検知装置41によるトルク測定に影響する場合、受渡部材19A,19B等から紙搬送部材17が受けるトルクを予め把握しておいて、トルク測定結果からその値を差し引くことで、中間転写部材15と紙搬送部材17との駆動トルクを把握することができる。受渡部材19A,19B等から紙搬送部材17が受けるトルク以外のトルクが生じる場合についても同様に、予めそのトルクを把握しておいて、トルク測定結果からその値を差し引くことで、中間転写部材15と紙搬送部材17との駆動トルクを把握することができる。
押し込み量の調整が必要ないと判断された場合には、印刷の準備に移り(図10中のST5)、通常の印刷が開始される(図10中のST6)。一方で、トルク検知装置41で検知された駆動トルクが目標設定値を超えており、押し込み量の調整が必要であると判断された場合には、上記テーブルのデータに基づき、必要な押し込み調整量が演算(若しくは選択)される(図10中のST7)。
必要な押し込み調整量が得られた後、調整装置20が動作され、紙搬送部材17の中間転写部材15に対する押し込み量(中間転写部材15の回転軸と紙搬送部材17の回転軸との間の軸間距離)が調整される(図10中のST8)。その後ふたたび、トルク検知装置41(図7参照)を用いて、中間転写部材15および/または紙搬送部材17の駆動トルクが検知され(図10中のST2)、以上のようなフローが繰り返される。押し込み量を調整するためにデータベースを用いず、押し込み量を一定の微小ステップで変化させ、トルク検知結果の正負に基づいて押し込み量を適正な方向へ変化させ、再度トルク検知を行なう、というフローを繰り返して、所望のトルクゼロの状態(若しくはトルクゼロに近い状態)となるまで押し込み量を変化させてもよい。
図12を参照して、以上のような判断および軸間調整が行なわれることによって、初期値としての軸間距離D4は軸間距離D5へと変化し、紙搬送部材17の中間転写部材15に対する押し込み量(若しくは線圧)は適切に調整される。中間転写部材15および紙搬送部材17同士の関係は、図11の矢印DR22に示すように点P2から点P3へ移行し、たとえば2000N/mの線圧においてトルクゼロ、すなわち2次転写Nipでシアが発生しないようにすることが可能となる。
以上説明したように、画像形成装置100における調整装置20は、第1回転数で中間転写部材15を回転させるための第1駆動トルクと第2回転数で紙搬送部材17を回転させるための第2駆動トルクとの和が目標設定値よりも小さくなるように、中間転写部材15と紙搬送部材17との間を通過する記録用紙10Pの厚みに応じて中間転写部材15と紙搬送部材17との間の軸間距離が調整される。
したがって画像形成装置100によれば、記録用紙10Pの厚みが変更された場合であっても、対向配置された中間転写部材15と紙搬送部材17との回転速度比を変えることなく、中間転写部材15と紙搬送部材17(記録用紙10P)との間で表面速度の同一性を確保することができ、シアの発生を抑制することができる。中間転写部材15上の継ぎ目15Jの回転と紙搬送部材17に設けられたくわえ爪18の回転とは、同じ回転数(同じ角速度)で同期されるため、紙搬送の精度向上と画像形成幅の広幅化への対応とを両立させることも可能となっている。
上述のとおり、本実施の形態における画像形成装置100は、いわゆる湿式画像形成装置であり、キャリア液中にトナーが分散された液体現像剤を用いて画像を形成する。オフセット印刷およびインクジェット等のトナーを用いない方式に対して、トナーを用いる電子写真方式においては、中間転写部材(像担持体)と紙搬送部材との間に形成されたニップ部においてトナー像が記録用紙等に転写される。中間転写部材と記録用紙との間でシアが発生すると、ストレスによりトナーが変形したり、中間転写部材の表面へトナーが付着する現象(フィルミング)が発生したりしやすい。
画像形成装置100のような湿式電子写真方式においては、像担持体と紙搬送部材との間で保持されたキャリア液中でトナーを移動させることによって、記録用紙上にトナー像が転写される。トナーを移動させるために必要な時間を確保するため、像担持体と紙搬送部材とを接触させるだけではなく、像担持体と紙搬送部材との間に一定のニップ幅を確保する必要がある。湿式電子写真方式においては、中間転写部材に設ける弾性層の厚みは他の方式に比べて厚くされる傾向にあるため、中間転写部材と記録用紙との間では、シアがより発生しやすい状態が形成されている。
さらに、記録用紙と中間転写部材とを密着させてこれらの間を液体現像剤でつないでトナー像を転写させる湿式電子写真方式の転写プロセスにおいては、乾式電子写真に比べて低い表面硬度を有する中間転写部材が用いられ、記録用紙10Pへの転写時の圧力も乾式電子写真に比べて高くなるように設定される。したがって中間転写部材の部材劣化という観点では、湿式電子写真では特に懸念されるべきものとなっている。
これに対して本実施の形態の画像形成装置100によれば、記録用紙10Pの表面と中間転写部材15の表面との間におけるシアの発生は中間転写部材15と紙搬送部材17との間の軸間調整(押し込み量の調整)によって抑制されており、部材の摩耗、駆動トルクの上昇による消費電力の増加、または画像の乱れなどの発生も効果的に抑制されることが可能となっている。
[第1変形例]
上述の実施の形態1の軸間調整フローST100(図10参照)においては、紙搬送部材17の中間転写部材15に対する押し込み量が調整された後に(ST8の後に)、トルク検知装置41(図7参照)を用いて中間転写部材15および/または紙搬送部材17の駆動トルクが再び検知される(図10中のST2)。
図13に示す軸間調整フローST101のように、紙搬送部材17の中間転写部材15に対する押し込み量が調整された後は、印刷の準備に移り(図11中のST5)、通常の印刷が開始されてもよい(図11中のST6)。
[第2変形例]
上述の実施の形態1においては、中間転写部材15および紙搬送部材17が略同一の外径を有し(より詳細には、中間転写部材15は、紙搬送部材17の外径よりも若干小さい外径を有する)、中間転写部材15は第1回転数で回転するように駆動され、紙搬送部材17は第2回転数で回転するように駆動される。第1回転数および第2回転数は、同一の値である。
上述のとおり、中間転写部材15の周長および紙搬送部材17の周長は、画像形成装置100が対応している紙サイズのほぼ1枚分(あるいはその整数倍)の長さ以上となるよう設定されていればよい。したがって、中間転写部材15および紙搬送部材17の外径比は、たとえば略2:1となるように構成されていてもよいし、略1:2となるように構成されていてもよい。
中間転写部材15および紙搬送部材17の外径比が略2:1となるように構成される場合、第1回転数および第2回転数は1:2となる値に設定される。この場合、紙搬送部材17上には2つのくわえ爪18が設けられるとよい。中間転写部材15および紙搬送部材17の外径比が略1:2となるように構成される場合、第1回転数および第2回転数は2:1となる値に設定される。
中間転写部材15および紙搬送部材17の外径比に応じて、第1回転数および第2回転数の一方が他方に対して整数倍となる値に設定される場合であっても、上述の軸間調整フローST100,ST101が適用されることによって、シアの発生を抑制し、良好な転写を実現して高い品質を有する画像を形成することが可能となる。
[第3変形例]
上述の実施の形態1においては、中間転写部材15の外周表面にのみ弾性層15Bが設けられる。この構成に対して、紙搬送部材17の外周表面にのみ弾性層が設けられていてもよいし、中間転写部材15の外周表面および紙搬送部材17の外周表面の双方に弾性層が設けられていてもよい。
上述の軸間調整フローST100,ST101が適用されることによって、記録用紙10Pの厚みが変更された場合であっても、対向配置された中間転写部材15と紙搬送部材17との回転速度比を変えることなく、中間転写部材15と紙搬送部材17(記録用紙10P)との間で表面速度の同一性を確保することができ、シアの発生を抑制することが可能となる。
[第4変形例]
上述の実施の形態1においては、表面に弾性層15Bを有する中間転写部材15が像担持体として用いられる。中間転写部材15は、必要に応じて用いられるとよい。中間転写部材15が用いられない場合、感光体10が像担持体として機能し、紙搬送部材17の外周表面に弾性層が設けられ、感光体10に紙搬送部材17が圧接するように配置される。この構成であっても、上述の軸間調整フローST100,ST101が適用されることによって、記録用紙10Pの厚みが変更された場合であっても、対向配置された感光体10と紙搬送部材17との回転速度比を変えることなく、感光体10と紙搬送部材17(記録用紙10P)との間で表面速度の同一性を確保することができ、シアの発生を抑制することができる。
[第5変形例]
上述の実施の形態1の画像形成装置100においては、中間転写部材15および紙搬送部材17が同期して回転することによって、くわえ爪18の回転と継ぎ目15Jの回転とが同期される。紙搬送部材17にくわえ爪18が設けられず、中間転写部材15に継ぎ目15Jが設けられていないという構成にも、本発明は適用されることが可能である。中間転写部材15および紙搬送部材17が同期して回転することによって、シアの発生を抑制することができるだけでなく、たとえば次のような効果を得ることもできる。
中間転写部材15などの像担持体と紙搬送部材17等との間には多少の振れ(製造上に形成される物理的な偏り等)が存在し、この振れは画像の不安定要因(周期ムラなど)となり得る。紙搬送部材17と中間転写部材15とを略同一径に設定し、これらの回転数を同一に保つことによって、振れに起因して発生するムラの位置は画像形成毎に変化せず、ムラは常に同一の場所に一定の程度で生じることとなる。紙搬送部材17と中間転写部材15との回転数を異ならせると(回転数を整数倍から異ならせると)、発生するムラは両ローラーの振れの場所ごとの組み合わせに応じて時間とともに変わっていくことになり、発生するムラの位置を特定することは困難となる。
ムラは常に同一の場所に一定の程度で生じるようなムラであれば、そのムラの発生をある程度予測することが可能となる。中間転写部材15および紙搬送部材17が同期して回転することによって、定期的にムラの場所および程度等を検知することができ、画像形成部へのフィードバック(電子写真であれば、感光体への描き込みデータを補正)することで、ムラの発生を低減することが可能となる。
これに加えて、弾性層を表面に有する中間転写部材は、記録用紙の端部が繰り返し接触することによって微細な変形が疲労等によって形成されたり、外部からの突発的な衝突によって打痕などが形成されたりして、その表面にキズが入ってしまうことがある。このキズは、画像ノイズとして画像品質に影響を与える。紙搬送部材と中間転写部材とを同一径に設定し、常に回転数を同一にし、かつ同期位置を調整して紙搬送部材上の紙間になるようにキズの位置を移動させられるようにすることで、一定の条件を満たすキズであれば紙上の画像に影響を与えることを回避でき、ローラーの交換頻度を少なくすることも可能となる。
[実施の形態2]
図14および図15を参照して、本実施の形態における画像形成装置200について説明する。画像形成装置200は、交換装置50(交換手段)および紙厚情報取得部42をさらに備える。交換装置50は、中間転写部材15の外周表面に設けられた弾性層15Bを、この弾性層15Bとは異なる厚みを有する他の弾性層15Bに交換する。本実施の形態の交換装置50は、ベース部材15Rの表面(弾性層15Bの下)に調整シート54を巻き付け、この調整シート54と調整シート54の表面に巻き付けられた元々の弾性層15Bとを、元々の弾性層15Bとは異なる厚さを有する「他の弾性層」とするものである。
紙厚情報取得部42は、画像形成に使用される記録用紙10Pの紙厚情報を取得する。紙厚情報取得部42は、たとえば、操作者により不図示の操作パネルを介して入力された信号に基づいて、記録用紙10Pの厚みに関する情報を取得する。紙厚情報取得部42は、記録用紙10Pの搬送経路上に記録用紙10Pの厚みを測定する超音波式のセンサーを設け、このセンサーから記録用紙10Pの厚みに関する情報を取得するように構成されてもよい。紙厚情報取得部42は、記録用紙10Pの搬送経路上に搬送ローラー対を設け、さらに搬送ローラー対の軸間距離を測定するセンサーを設け、搬送ローラー対の間に形成されたニップ部に記録用紙10Pを通過させた際にセンサーが測定した搬送ローラー対の軸間距離に基づいて、記録用紙10Pの厚みに関する情報を取得するように構成されてもよい。
上述の実施の形態1における画像形成装置100では、軸間調整フローST100が実行されることにより調整装置20が駆動され、紙搬送部材17の中間転写部材15に対する押し込み量(若しくは線圧)が調整される。調整装置20による軸間距離の調整によって中間転写部材15と紙搬送部材17との間のニップ部での線圧が品質上の許容範囲内となるように押し込み量(軸間距離)と駆動トルクとを調整可能である場合には、軸間距離の調整のみの対応でも良い。一方で、軸間距離の調整のみでは押し込み量(線圧)の変化幅が大きくなり、記録用紙10Pとして使用が想定される紙厚の変化に対して対応が難しくなる場合もある。
そこで本実施の形態においては、画像形成に使用される記録用紙10Pの紙厚に関する情報を、制御部40が取得する。制御部40は、取得した記録用紙10Pの紙厚情報に基づいて軸間距離の調整が行なわれることにより見込まれる軸間調整値における押し込み量(線圧)あるいは後述する図16のフローに示すように実際に調整した調整後の軸間調整値における押し込み量(線圧)が、適正な線圧の範囲内となるか否かを判断する(弾性層15Bを異なる厚みのものに交換する必要があるか否かを判断する)。制御部40は、交換が必要であると判断した場合には、交換装置50を駆動制御して、元々の弾性層15Bを適正な厚みを有する他の弾性層に交換する。
本実施の形態の画像形成装置200は、交換装置50が中間転写部材15の外径を変化させる。具体的には、交換装置50は、収容トレー51、ガイド52、軸部材53および調整シート54を含む。収容トレー51は、弾性層15Bと略同一の長さを有し、弾性層15Bをその表面に載置することができる。ガイド52は、収容トレー51の上方に配置され、中間転写部材15に向かって傾斜するように設けられている。軸部材53は、ガイド52の上方に配置され、軸部材53には調整シート54が巻回されている。
図15を参照して、制御部40は、トルク検知装置41から受け取った情報および紙厚情報取得部42から受け取った記録用紙10Pの紙厚に関する情報に基づいて交換装置50を駆動制御し、中間転写部材15の外周表面に設けられた弾性層15Bを、この弾性層15Bとは異なる厚みを有する他の弾性層15Bに交換する。本実施の形態においては、交換装置50は必要な厚さを有する調整シート54を選定し、ベース部材15Rの表面(弾性層15Bの下)に供給する。
(軸間調整フローST102)
図16は、画像形成装置200において実施される軸間調整フローST102を示す図である。図17は初期値として想定された基準紙の場合(線L31)と、実使用中に紙種の変更が行われた場合(ここでは紙厚が増加した場合)(線L32)との両方の場合において、横軸に紙搬送部材17の中間転写部材15に対する押し込み量(軸間距離)を取り、縦軸にトルクがゼロとなる回転数比を取ったものを示す図である。
図16を参照して、軸間調整フローST102においては、紙厚情報取得部42から使用する記録用紙10Pに関する紙厚情報を取得する(ST1a)。調整装置20による軸間調整が行なわれた後(ST8の後)、トルク検知装置41(図15参照)を用いて紙搬送部材17および/または中間転写部材15の駆動トルクが検知される(図16中のST9)。
記録用紙10Pの厚さが厚くなった場合には、中間転写部材15および紙搬送部材17同士の外径比が変化し、図17中の点P11から上向きの矢印DR30に示すように、押し込み量に対するトルクゼロの回転数比が変化する。記録用紙10Pの厚さが厚くなった前後において中間転写部材15と紙搬送部材17との軸間距離が同一の設定のままでは、線L32上を右下へ向かう矢印DR31に示すように押し込み量が増加し、トルクゼロとなる回転数比が変化する。記録用紙10Pの厚さが厚くなった前後において中間転写部材15と紙搬送部材17との軸間距離が同一の設定のままでは、中間転写部材15および紙搬送部材17同士の関係が図17中の点P12へ移行する。トルクゼロとなる回転数比は、回転数比1の点からずれることになる。
本実施の形態においては、記録用紙10Pの紙厚の変動(ここでは増加)によって記録用紙10Pの紙厚も含めた紙搬送部材17の実質的な外径が増加したことに応じて、交換装置50が弾性層15Bをより厚いものに交換する。弾性層の交換により、中間転写部材15の外径が増加する。図17中の矢印DR32に示すように、中間転写部材15および紙搬送部材17同士の関係は、図17中の点P12から点P13へ移行し、中間転写部材15と紙搬送部材17との外径比を初期設定に近い関係に戻すことが可能となる。その後、トルク検知装置41の検知結果に基づいて、他の押し込み量調整テーブルが参照される(図16中のST10)。トルク検知装置41の検知結果に基づいて、押し込み量の調整が必要か否かが判断される(図16中のST11)。
押し込み量(軸間距離)の調整が必要であるか否かは、紙搬送部材17および中間転写部材15の駆動トルクの和が目標設定値よりも小さいか否かで判断される。この判断のためには、中間転写部材15の駆動トルク(第1駆動トルク)のみが検知され、中間転写部材15の駆動トルクが所定の設定値よりも小さいか否かを判断してもよいし、紙搬送部材17の駆動トルク(第2駆動トルク)のみが検知され、紙搬送部材17の駆動トルクが所定の設定値よりも小さいか否かを判断してもよいし、中間転写部材15の駆動トルク(第1駆動トルク)および紙搬送部材17の双方の駆動トルク(第2駆動トルク)が検知され、これらの和が目標設定値よりも小さいか否かを判断してもよい。
押し込み量(軸間距離)の調整が必要ないと判断された場合には、印刷の準備に移り(図16中のST5)、通常の印刷が開始される(図16中のST6)。一方で、トルク検知装置41で検知された駆動トルクが目標設定値を超えており、押し込み量(軸間距離)の調整が必要であると判断された場合には、上記テーブルのデータに基づき、必要な押し込み調整量(軸間距離)が演算(若しくは選択)され、これとST1aで取得した紙厚情報により記録用紙10Pを搬送している際のニップ部での線圧が演算され(図16中のST12)、この演算結果に基づいて弾性層を選択する(ST13)。演算により線圧が品質上の許容範囲を外れると判断した場合には、弾性層は他の弾性層に交換される。押し込み量(軸間距離)を調整するためにデータベースを用いず、押し込み量を一定の微小ステップで変化させ、トルク検知結果の正負に基づいて押し込み量を適正な方向へ変化させ、再度トルク検知を行なう、というフローを繰り返して、所望のトルクゼロの状態(若しくはトルクゼロに近い状態)となるまで押し込み量を変化させてもよい。
図17中の矢印DR32,DR33に示すように、交換装置50および調整装置20を用いて押し込み量(若しくは線圧)が適正な範囲内になるように設定されることによって、中間転写部材15および紙搬送部材17同士の関係は、図17中の点P12から点P11へ移行する。以上のように軸間調整フローST102が実行されることにより、記録用紙10Pとして使用が想定される紙厚の変化が大きい場合であっても、トルクゼロ、すなわち2次転写Nipでシアが発生しないようにすることが可能となる。
図18〜図22を参照して、交換装置50を用いた弾性層15Bの交換動作は、たとえば以下のように行われる。図18に示すように、ベース部材15Rが矢印AR16方向に回転し、図示しないチャック装置等が弾性層15Bをベース部材15Rから取り外し、収容トレー51上に案内する(矢印DR51参照)。
図19を参照して、適切な厚みを有する調整シート54が選定された後、その調整シート54が巻回されている軸部材53は、矢印DR52方向に回転する。調整シート54は、図示しないチャック装置等によってベース部材15Rの表面に取り付けられる。ベース部材15Rが矢印AR15方向に回転することによって、調整シート54はベース部材15Rの表面に徐々に巻き付けられる。
図20を参照して、調整シート54がベース部材15Rに巻き付けられた後、図示しないチャック装置等が弾性層15Bを調整シート54の表面上に取り付ける。図21に示すように、弾性層15Bは矢印DR54に示す方向に送り出され、ベース部材15Rが矢印AR15方向に回転することによって、弾性層15Bは調整シート54の表面に徐々に巻き付けられる。
図22を参照して、弾性層15Bが調整シート54の表面に巻き付けられることで、弾性層15B、ベース部材15Rおよび調整シート54を有する中間転写部材15が形成される。本実施の形態においては、弾性層15Bを一旦退避させて調整シート54がベース部材15R上に巻き付けられる。これに対して、弾性層15Bを対比させた後、この弾性層15Bとは異なる厚みを有する他の弾性層15Bが直接的にベース部材15Rの表面に巻き付けられてもよい。
以上説明したように、記録用紙10Pの厚みが変更された場合であっても、画像形成装置200は、対向配置された中間転写部材15と紙搬送部材17との回転速度比を変えることなく、中間転写部材15と紙搬送部材17(記録用紙10P)との間で表面速度の同一性を確保することができ、シアの発生を抑制することができる。中間転写部材15上の継ぎ目15Jの回転と紙搬送部材17に設けられたくわえ爪18の回転とは、同じ回転数(同じ角速度)で同期されるため、紙搬送の精度向上と画像形成幅の広幅化への対応とを両立させることも可能となっている。
[他の変形例]
上述の各実施の形態においては、制御部40がトルク検知装置41からの情報に基づいて調整装置20を自動的に駆動制御したり、あるいは制御部40がトルク検知装置41からの情報および紙厚情報取得部42からの情報に基づいて、調整装置20のみ若しくは調整装置20および交換装置50の双方を自動的に駆動制御したりしていたが、これらの動作を操作者により手動で行うようにしても良い。
たとえば、操作者が、トルク検知装置41からの検知値を参照しながら駆動トルクが最小となるように調整装置20を操作することで、調整装置20により中間転写部材15と紙搬送部材17との軸間距離を調整しても良い。あるいは、画像形成に使用される記録用紙10Pの紙厚情報と、駆動トルクが最小となるように調整した軸間距離の調整値の情報とから、中間転写部材15と紙搬送部材17との押し込み量(弾性層のつぶれ量)を算出し、これにより両部材間の線圧が適正範囲を外れていると操作者が判断した場合、交換装置50を操作して、弾性層15Bを紙厚に応じた異なる厚みを有する他の弾性層15Bに交換するようにしても良い。
上述の各実施の形態においては、定着装置32の定着部として、定着ローラー33,34が用いられる。定着装置32は、記録用紙10Pを非接触で加熱してトナー像を定着させる定着部を有していてもよいし、熱風を付与してトナー像を定着させる定着部を有していてもよいし、接触およびまたは非接触の定着部が組み合わされた構成を有していてもよい。
上述の各実施の形態は、作像部1C,1M,1Y,1Kおよび4つの紙搬送部材17を備えたいわゆるカラー印刷が可能な画像形成装置100に基づき説明されているが、単色の画像形成装置および2〜3色の画像形成装置に対しても本発明は適用可能である。画像形成装置に用いられている複数色のうちの特定の色に対してのみ本発明を適用することも可能である。
上述の画像形成装置100,200は、いわゆる湿式画像形成装置であるが、本発明の用紙搬送装置は、インクジェット方式、または乾式トナーを用いる乾式電子写真方式に適用されることもできる。本発明の用紙搬送装置は、表面に弾性層を有するシート(弾性層)を巻き付けた構成を有する画像形成装置ならば、電子写真以外の画像形成プロセスにも適用されることが可能である。
以上、本発明に基づいた各実施の形態について説明したが、今回開示された各実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1C,1K,1M,1Y 作像部、10 感光体、10E,15E クリーニング装置、10P,50P 記録用紙、10T,17T ニップ部、11 帯電装置、12 露光装置、13 液体現像装置、13R 現像ローラー、13T 貯留槽、13W 液体現像剤、14 イレーサー、15 中間転写部材、15B 弾性層、15J,59 継ぎ目、15R ベース部材、15T 爪部、15U 係止部、15V 中間転写部材駆動装置、17 紙搬送部材、17V 紙搬送部材駆動装置、18,58 くわえ爪、19A,19B,19C,19D,19E,19F 受渡部材、20 調整装置、21 軸部、22,23 アーム部、30 給紙部、31 排紙部、32 定着装置、33,34 定着ローラー、35 用紙搬送経路、40 制御部、41 トルク検知装置、42 紙厚情報取得部、50 交換装置、51 収容トレー、52 ガイド、53 軸部材、54 調整シート、55 弾性ローラー、55B ブランケット、55R ブラン胴、57 圧胴、60 版胴、62 インク、91 トナー画像、100,200 画像形成装置、D1,D2,D3,D4,D5 軸間距離、D15,D17 外径、DR10,DR20,DR21,DR22,DR30,DR31,DR32,DR33,DR51,DR54 矢印、P1,P2,P3,P11,P12,P13 点、S1,S2 距離、ST100,ST101,ST102 軸間調整フロー。

Claims (9)

  1. 表面に画像を担持し、回転軸を回転中心として第1回転数で回転するように駆動される像担持体と、
    前記像担持体に圧接するように配置され、回転軸を回転中心として第2回転数で回転するように駆動され、前記画像を転写させる記録用紙を前記像担持体との間に形成されたニップ部に搬送する紙搬送部材と、
    前記ニップ部に前記記録用紙を通過させた状態で前記像担持体を前記第1回転数で回転させるための第1駆動トルクおよび/または前記ニップ部に前記記録用紙を通過させた状態で前記紙搬送部材を前記第2回転数で回転させるための第2駆動トルクを検知値として検知するトルク検知手段と、
    前記像担持体の回転軸と前記紙搬送部材の回転軸との間の軸間距離を調整可能な調整手段と、を備え、
    前記像担持体の外周表面および/または前記紙搬送部材の外周表面には弾性層が設けられ、
    前記第1回転数および前記第2回転数は、同一の値または一方が他方に対して整数倍となる値であり、
    前記第1回転数で前記像担持体を回転させるための前記第1駆動トルクと前記第2回転数で前記紙搬送部材を回転させるための前記第2駆動トルクとの和が目標設定値よりも小さくなるように、前記調整手段により前記軸間距離が調整されており、
    前記トルク検知手段によって検知された前記検知値に基づいて前記軸間距離を調整する制御手段を有する、
    用紙搬送装置。
  2. 前記弾性層を前記弾性層とは異なる厚みを有する他の弾性層に交換する交換手段をさらに備え、
    前記制御手段は、使用する前記記録用紙の厚みに関する情報と前記調整手段による前記軸間距離の調整値の情報とに基づいて前記交換手段を駆動制御し、前記弾性層を前記他の弾性層に交換する、
    請求項に記載の用紙搬送装置。
  3. 表面に画像を担持し、回転軸を回転中心として第1回転数で回転するように駆動される像担持体と、
    前記像担持体に圧接するように配置され、回転軸を回転中心として第2回転数で回転するように駆動され、前記画像を転写させる記録用紙を前記像担持体との間に形成されたニップ部に搬送する紙搬送部材と、
    前記ニップ部に前記記録用紙を通過させた状態で前記像担持体を前記第1回転数で回転させるための第1駆動トルクおよび/または前記ニップ部に前記記録用紙を通過させた状態で前記紙搬送部材を前記第2回転数で回転させるための第2駆動トルクを検知値として検知するトルク検知手段と、
    前記像担持体の回転軸と前記紙搬送部材の回転軸との間の軸間距離を調整可能な調整手段と、を備え、
    前記像担持体の外周表面および/または前記紙搬送部材の外周表面には弾性層が設けられ、
    前記第1回転数および前記第2回転数は、同一の値または一方が他方に対して整数倍となる値であり、
    前記第1回転数で前記像担持体を回転させるための前記第1駆動トルクと前記第2回転数で前記紙搬送部材を回転させるための前記第2駆動トルクとの和が目標設定値よりも小さくなるように、前記調整手段により前記軸間距離が調整されており、
    前記第1回転数および前記第2回転数は、同一の値であり、
    前記像担持体は、外周表面に前記弾性層が設けられており、
    前記紙搬送部材は、外周表面に前記弾性層が設けられておらず剛体であり、
    前記弾性層を含めた前記像担持体の外径は、前記紙搬送部材の外径よりも小さい、
    用紙搬送装置。
  4. 前記像担持体および前記紙搬送部材は、それぞれの外周表面の少なくとも一か所に、軸方向に延びる段差が形成されており、
    前記像担持体の段差と前記紙搬送部材の段差とは、前記ニップ部を通過するタイミングが同期されている、
    請求項1から3のいずれかに記載の用紙搬送装置。
  5. 前記像担持体の外周表面には、交換可能なシート状の部材である前記弾性層が設けられており、
    前記像担持体の段差は、前記弾性層の継ぎ目であり、
    前記紙搬送部材には、前記記録用紙の前端部を把持する把持部材が設けられており、
    前記紙搬送部材の段差は、前記把持部材の配置位置に生じた段差である、
    請求項4に記載の用紙搬送装置。
  6. 請求項1からのいずれかに記載の用紙搬送装置と、
    前記画像を形成する像形成手段と、を備え、
    前記像形成手段によって形成された前記画像を、前記像担持体、および前記紙搬送部材が搬送する前記記録用紙に順に転写させることで、前記記録用紙上に出力画像を形成する、
    画像形成装置。
  7. 前記像形成手段は、キャリア液中にトナーが分散された液体現像剤を用いる、
    請求項に記載の画像形成装置。
  8. 用紙搬送装置の像担持体に対する紙搬送部材の押し込み量を調整する押し込み量調整方法であって、
    前記用紙搬送装置は、
    表面に画像を担持し、回転軸を回転中心として回転する前記像担持体と、
    前記像担持体に圧接するように配置され、回転軸を回転中心として回転し、前記画像を転写させる記録用紙を前記像担持体との間に形成されたニップ部に搬送する前記紙搬送部材と、
    前記像担持体の回転軸と前記紙搬送部材の回転軸との間の軸間距離を調整可能な調整手段と、を備え、
    前記像担持体の外周表面および/または前記紙搬送部材の外周表面には弾性層が設けられ、
    当該押し込み量調整方法は、
    前記像担持体および前記紙搬送部材を、それぞれが同一の値の回転数または一方が他方に対して整数倍となる値の回転数で回転させる第1ステップと、
    前記ニップ部に前記記録用紙を通過させた状態での前記像担持体の第1駆動トルクおよび/または前記ニップ部に前記記録用紙を通過させた状態での前記紙搬送部材の第2駆動トルクを検知値として検知する第2ステップと、
    前記第2ステップで検知された前記検知値に基づいて、前記第1駆動トルクと前記第2駆動トルクとの和が目標設定値よりも小さくなるように、前記調整手段により前記軸間距離を調整する第3ステップと、を含む、
    押し込み量調整方法。
  9. 前記像担持体の外周表面には、前記弾性層が異なる厚みを有する他の弾性層に交換可能に設けられ、
    前記第1ステップと前記第2ステップとの間に、
    使用する前記記録用紙の厚みに関する情報と、前記軸間距離の調整値の情報とに基づいて、前記弾性層を前記他の弾性層に交換するステップをさらに含む、
    請求項に記載の押し込み量調整方法。
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