JP6307361B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、磁性体に対して磁気により吸着可能な磁気シートに画像を形成できる画像形成装置に関する。

近年、磁性体に対して磁気により吸着可能な磁気シートが開発されている。磁気シートは、例えば、磁気を有する磁石シートの一面又は両面に樹脂フィルムを積層して形成される。この磁気シートに対し、プリンターや複写機による画像形成が可能である。

特開２００４−２９０９５号公報 特開２００３−７１９７８号公報

プリンターや複写機で磁気シートに画像を形成する場合、機体内部で搬送路に沿って磁気シートを搬送する必要がある。この際、磁性を有する板金製の搬送ガイド等に磁気シートが磁気により吸着する可能性があり、搬送ジャムを生じる可能性がある。

よって、磁気シートを確実に搬送できる画像形成装置の開発が望まれている。

実施形態に係る画像形成装置は、磁気シートを上方に搬送する鉛直方向に延びた搬送路に沿って磁性を有する搬送ガイドを備え、搬送ガイドの搬送路側の鉛直方向に延びた表面に、搬送路を搬送される磁気シートが搬送ガイドに少なくとも磁気により吸着しない位置まで磁気シートを搬送ガイドから離間させる離間手段を有する。離間手段の厚みは、磁気シートの搬送力をＦ、搬送力の表面に向かう水平方向成分をＦｘ、搬送力の鉛直方向成分をＦｙ、搬送ガイドから磁気シートに作用する水平方向の磁気吸引力をＭ、磁気シートと離間手段との間の動摩擦係数をμ、磁気シートの質量をｍ、重力加速度をｇとした場合、Ｆｙ＞（Ｆｘ＋Ｍ）μ＋ｍｇを満たす磁気吸引力Ｍとなるように設定されている。

図１は、実施形態に係る画像形成装置を示す概略図である。 図２は、図１の装置の搬送経路の一部を部分的に拡大した部分拡大図である。 図３は、図１の装置で使用する磁気シートの一例を示す部分拡大断面図である。 図４は、図２の搬送経路にある磁性部材と磁気シートとの間の距離を変化させたときに磁性部材に作用する磁束密度の変化を示すグラフである。 図５は、図２の磁性部材に沿って磁気シートを搬送する場合に磁気シートに作用する力について説明するための図である。

以下、図面を参照しながら実施形態について詳細に説明する。
図１は、実施形態に係る画像形成装置１００（以下、単に、装置１００と称する）を示す概略図である。図２は、図１の装置１００における磁気シートの搬送経路の一部を拡大した部分拡大図である。

装置１００は、無端状の中間転写ベルト２、イエロー画像形成部４Ｙ、マゼンタ画像形成部４Ｍ、シアン画像形成部４Ｃ、ブラック画像形成部４Ｋ、スキャナ部６、画像処理部８、露光部１０、給紙部１２、レジストローラ対１４、二次転写部１６、定着部１８、および排紙部２０を有する。

中間転写ベルト２は、３つのベルトローラ２１ａ、２１ｂ、２１ｃとテンションローラ２２に掛け回されて、矢印Ｔ方向に無端走行可能に張設されている。テンションローラ２２は、中間転写ベルト２に一定の張力を付与するように機能する。図示右上の１つのベルトローラ２１ｃには、中間転写ベルト２を間に挟んで転写ローラ２３が対向している。このベルトローラ２１ｃは、転写ローラ２３とともに、二次転写部１６の構成要素に含まれる。転写ローラ２３は、中間転写ベルト２の外面に接触して配置される。本実施形態の転写ローラ２３は、発泡単層ローラであり、気温２３℃、湿度５０％の環境下でセンタ硬度が３５°のものである。

各色の画像形成部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、それぞれ、感光体ドラム１、現像器３、転写ローラ５、およびクリーニングローラ７を備えている。これら各画像形成部の構成は、現像剤の色が異なる以外同じであるため、図１では、各構成の符号にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを付与した。各色の画像形成部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、ベルトローラ２１ａとベルトローラ２１ｂとの間で走行する中間転写ベルト２に沿って互いに離間して配置されている。

スキャナ部６は、図示しない原稿台に載置された原稿の画像を読み取り、画像処理部８へ画像データを出力する。画像処理部８は、スキャナ部６から入力された画像データを各色成分に分解して露光部１０へ出力する。露光部１０は、各色画像形成部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋの感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの像担持面に各色の画像データに基づくレーザ光を照射して静電潜像を形成する。そして、各色画像形成部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋの現像器３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋにより静電潜像をそれぞれ現像し、転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋにより各色の現像剤像を中間転写ベルト２の外面上に重ねて転写（一次転写）する。

各色の現像器３は、トナーと磁性キャリアの混合物である二成分現像剤を用いて感光体ドラム１上の静電潜像にトナーを供給する。現像方式に着目して現像剤を分類すると、粒子径が数十μｍの鉄粉やポリマーフェライト粒子をキャリアとして用い、トナーに摩擦帯電電荷を付与してキャリアの磁性によってトナーを静電潜像に搬送して現像する二成分現像剤（トナーは非磁性）と、キャリアを用いない一成分現像剤に大別できるが、本実施形態では二成分現像剤を用いた。

一方、給紙部１２は、複数の図示しない給紙カセットを有し、各給紙カセットから各種シート状媒体を搬送路１１上へ取り出すための図示しないピックアップローラを有する。給紙部１２は、給紙カセットの他に、図示しない手差し給紙部を有する。シート状媒体には、コピー用紙も含まれる。

本実施形態では、シート状の媒体として、磁気シートを給紙する場合について説明する。ここで言う磁気シートは、図３（ａ）および図３（ｂ）にそれぞれ一例を示すように、磁気を有する磁性層５２の一面又は両面に、厚さ０．１〜０．２ｍｍの印刷シート５４（５４ａ、５４ｂ）をラミネートして構成される。画像は、印刷シート５４（５４ａ、５４ｂ）に形成される。本実施形態で用いる磁気シート５０の磁気性能は、磁束密度が４．１〜８．５ｍＴである。印刷後の磁気シート５０を金属板などの磁性体に磁気により吸着せしめて使用することを想定すると、磁束密度は４ｍＴ以上である必要がある。磁性体の垂直な面に磁気シート５０を貼り付けて落下しない程度の磁力を発生させるためには、磁束密度が８．３ｍＴ以上であることが好ましい。

給紙部１２から給紙された磁気シートは、搬送路１１を介して搬送されて、レジストローラ対１４によって拘束されて一旦停止され、中間転写ベルト２上に重ねて転写された現像剤像の搬送タイミングに合わせて二次転写部１６へ送り込まれる。このとき、磁気シートは、図示破線で囲んだ領域Ｇ１を通過してその搬送をガイドされる。

二次転写部１６では、転写ローラ２３が転写ベルト２に接触して回転し、両者の間に磁気シートを受け入れる。このとき、転写ローラ２３は、磁気シートの画像形成面の裏側から高圧のバイアスを印加し、中間転写ベルト２上の現像剤像を磁気シートの表面（画像形成面）に転写する（二次転写）。このように、各色の現像剤像が転写された磁気シートは、図示破線で示す領域Ｇ２を通って搬送をガイドされ、定着部１８へ送り込まれる。

定着部１８は、図２に示すように、搬送される磁気シートの表面に接触するヒートローラ２４、および搬送される磁気シートの裏面に接触する加圧ローラ２５を有する。ヒートローラ２４は、磁気シートの表面に転写された現像剤像を加熱溶融する。加圧ローラ２５は、溶融した現像剤を磁気シートに押し付けて定着させる。

定着部１８を通過して現像剤像が定着された磁気シートは、排紙部の図示しない排紙トレーへ排出される。このようにして磁気シートにカラー画像が形成される。なお、本実施形態の装置１００では、コピー用紙等の他のシート状媒体に対する画像形成も可能であることは言うまでもない。

上述したように、装置１００内の搬送路１１を通して磁気シートを搬送する場合、例えば、板金により形成された搬送ガイドなどの磁性部材に磁気シートが磁気により吸着して、正常に搬送されなくなる不具合が考えられる。図２に示すように、本実施形態では、少なくとも、上述した領域Ｇ１、Ｇ２に配置した搬送ガイド３１、３３、３４、レジストローラ対１４、中間転写ベルト２を巻回したベルトローラ２６を磁性体を用いて形成した。このため、これら搬送路１１に沿って配置した磁性部材３１、３３、３４、１４、２６に対して磁気シートが磁気により吸着する可能性が考えられる。

よって、本実施形態の装置１００は、磁気シートが上述した磁性部材３１、３３、３４、１４、２６に少なくとも磁気により吸着しない位置まで磁気シートを磁性部材から離間させる離間手段を備えている。

離間手段の一例として、例えば、搬送ガイド３１、３３、３４それぞれの磁気シートと対面する側の表面に貼り付けた非磁性部材４０がある。非磁性部材４０は、予め用意した非磁性のシート状の媒体であっても良く、非磁性材料を搬送ガイドの表面にコーティングしたものであっても良い。本実施形態では、１．５ｍｍ程度の厚みを有する非磁性シート４０を搬送ガイド３１、３３、３４の表面に貼り付けた。

非磁性部材４０は、ポリエステルフィルムやポリイミドシートなどの媒体、ＡＢＳ樹脂やポリエチレン樹脂などの汎用プラスチック、または、ポリアセタール樹脂などのエンジニアリング−プラスチック（エンプラ）により形成できる。

図４は、磁気シートが磁気により吸着する対象物である磁性部材の表面と磁気シートとの間の距離を変化させたときに磁性部材に作用する磁束密度の変化を示すグラフである。ここで言う磁性部材は、静止した状態のものであり、装置１００の図示しないフレームに固設された搬送ガイドなどである。本実施形態で使用する磁気シートが４．１〜８．５ｍＴの磁束密度を有するため、ここでは、６．０ｍＴの磁束密度を有する磁気シートと８．３ｍＴの磁束密度を有する磁気シートについて、磁性部材に作用する磁束密度の変化を示した。

これによると、磁性部材と磁気シートとの間の距離が離れるにつれて、磁気シートから磁性部材に作用する磁束密度が急激に減少しているのがわかる。特に、本実施形態で使用する磁気シートに関しては、磁性部材との間の距離が概ね１ｍｍを超えて離れていれば、磁性部材に対して磁気により吸着することが可能な程度の磁束密度が得られなくなることが理解できる。よって、本実施形態では、磁性部材の表面と磁気シートとの間に少なくとも１ｍｍ程度の距離を与えるため、搬送ガイドの表面に厚み１．５ｍｍの非磁性シート４０を貼り付けた。

図４の結果も勘案すると、本実施形態で使用する磁気シート（磁束密度４．１〜８．５ｍＴ）を搬送する場合、搬送経路にある各磁性部材との間に１ｍｍ程度の距離を与えることができれば、全ての磁性部材との間の磁気的な吸着による搬送不良を防止することができると言える。ここで言う全ての磁性部材とは、レジストローラ対１４およびベルトローラ２６を含む。

搬送ガイド３１、３３、３４の搬送路１１側の表面に設ける離間手段は、搬送される磁気シートとの間に物理的に１ｍｍ程度の距離を与えることのできる構成であればいかなるものであっても良い。例えば、離間手段として、搬送ガイドの表面からの突出高さが１ｍｍ程度のリブ（図示せず）を設けても良い。磁気シートに接触する部位の面積が十分に小さければ、離間手段を磁性部材で形成しても良い。

搬送経路にある他の磁性部材、すなわちレジストローラ対１４やベルトローラ２６に離間手段を設ける場合、例えば、１ｍｍ程度の厚みを有する非磁性材料による層（図示せず）を各ローラの最外周に設ければ良い。なお、この場合、磁性部材が搬送ガイドである場合と比較して、磁気シートが磁性部材１４、２６に接触する面積が小さく、ローラ自体が磁気シートの搬送方向に回転するため、磁気的な吸着による搬送不良を引き起こす可能性はより低くなる。

図５は、図２の領域Ｇ２にある裏面側（図示右側）の搬送ガイド３４の表面に貼り付けた非磁性シート４０を部分的に拡大して示す。搬送途中の磁気シートが磁性部材に磁気により吸着する条件を考える場合、磁気シートから磁性部材に作用する磁束密度の大きさや磁気シートの搬送力の他に、磁気シートにかかる重力や磁気シートに作用する摩擦力についても考慮する必要がある。以下、図５を参照して、磁性部材（搬送ガイド３４）に沿って磁気シートを搬送する際に、磁気シートが磁性部材に磁気により吸着しない条件について、より詳しく説明する。

磁気シートは、搬送ガイド３４の搬送路１１側の表面に対して傾斜した方向（図示斜め左下方）から搬送される。搬送ガイド３４の表面（非磁性シート４０の表面）は、鉛直方向に延びている。このとき、磁気シートの搬送力をＦ、搬送力Ｆの水平方向成分をＦｘ、搬送力Ｆの鉛直方向成分をＦｙ、磁気シートに作用する水平方向の磁気吸引力をＭ、磁気シートと非磁性シート４０との間の動摩擦係数をμ、磁気シートの質量をｍ、重力加速度をｇとすると、非磁性シート４０から磁気シートに作用する摩擦力は（Ｆｘ＋Ｍ）μとなる。この場合、磁気シートが搬送ガイド３４に磁気により吸着されずに搬送できるためには、下式（１）を満たす必要がある。
Ｆｙ＞（Ｆｘ＋Ｍ）μ＋ｍｇ
つまり、磁気シートに作用する磁気吸引力Ｍが、上式（１）を満たす磁気吸引力となるように、非磁性シート４０の厚みを設定すれば良いことになる。

逆に、磁気シートが磁性部材に対して最も吸着し易い条件は、磁気シートが磁性部材に接触する面積が大きく（つまり、磁性部材の表面が平らで）、磁性部材が静止した状態であることである。このため、レジストローラ対１４やベルトローラ２６のように回転する磁性部材についても、上式（１）を満たす磁気吸引力Ｍとなるように非磁性シート４０の厚みを設定すれば十分である。

もし、レジストローラ対１４やベルトローラ２６から磁気シートに磁力が作用した場合であっても、この磁力は磁気シートの搬送力に加算されることになり、搬送力＞摩擦力＋重力の関係を満たすため問題を生じない。逆に言うと、静止状態にある金属製の搬送ガイドの表面が、磁気による磁気シートの貼り付きが最も生じやすく、最も考慮する必要があり、搬送ガイドの表面に１ｍｍ以上の距離を設けることが一番必要である。

以上述べた実施形態の画像形成装置によれば、搬送経路に沿って配置した磁性部材に少なくとも磁気により吸着しない位置まで磁気シートを磁性部材から離間させる離間手段を持つことにより、磁気シートを確実に搬送することが可能となる。言い換えると、本実施形態の画像形成装置によると、磁気シートを機内で搬送して画像を形成することができる。このため、所望する画像を形成した磁気シートを手軽に作ることができ、利便性を向上させることができる。

上述した実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上述した実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上述した実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
以下、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
磁気を有する磁気シートを搬送する搬送路と、
この搬送路に沿って配置された磁性部材と、
上記搬送路を搬送される磁気シートが上記磁性部材に少なくとも磁気により吸着しない位置まで上記磁気シートを上記磁性部材から離間させる離間手段と、
を有する画像形成装置。
［２］
上記離間手段は、上記磁性部材の上記搬送路側に設けた非磁性部材を含み、この非磁性部材は、上記磁気シートが上記磁性部材に少なくとも磁気により吸着することがない厚みを有する、
［１］の画像形成装置。
［３］
上記非磁性部材の厚みは、１ｍｍ以上、４ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍ以下である、
［２］の画像形成装置。
［４］
上記磁性部材は、上記搬送路に沿って配置した搬送ガイドであり、
上記非磁性部材は、上記搬送ガイドの上記搬送路側の表面に設けられている、
［２］または［３］の画像形成装置。

１…感光体ドラム、２…中間転写ベルト、３…現像器、４…画像形成部、５…転写ローラ、６…スキャナ部、７…クリーニングローラ、８…画像処理部、１０…露光部、１１…搬送路、１２…給紙部、１４…レジストローラ対、１６…二次転写部、１８…定着部、２０…排紙部、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ…ベルトローラ、２３…転写ローラ、２４…ヒートローラ、２５…加圧ローラ、２６…ベルトローラ、３１、３２、３３、３４…搬送ガイド、４０…非磁性シート、１００…画像形成装置、Ｇ１、Ｇ２…領域。

Claims (4)

1. 磁気を有する磁気シートを上方に搬送する鉛直方向に延びた搬送路と、
   この搬送路に沿って配置された磁性を有する搬送ガイドと、
   上記搬送ガイドの上記搬送路側の上記鉛直方向に延びた表面に設けられ、上記搬送路を搬送される磁気シートが上記搬送ガイドに少なくとも磁気により吸着しない位置まで上記磁気シートを上記搬送ガイドから離間させるための離間手段と、を有し、
   上記離間手段の厚みは、
   上記磁気シートの搬送力をＦ、上記搬送力の上記表面に向かう水平方向成分をＦｘ、上記搬送力の鉛直方向成分をＦｙ、上記搬送ガイドから上記磁気シートに作用する水平方向の磁気吸引力をＭ、上記磁気シートと上記離間手段との間の動摩擦係数をμ、上記磁気シートの質量をｍ、重力加速度をｇとした場合、
   Ｆｙ＞（Ｆｘ＋Ｍ）μ＋ｍｇ
   を満たす上記磁気吸引力Ｍとなるように設定されている、
   画像形成装置。
2. 上記搬送路に沿って配置された磁性を有するレジストローラをさらに備え、
   上記離間手段は上記レジストローラの表面にも設けられる、
   請求項１の画像形成装置。
3. 上記搬送路に沿って配置された磁性を有するベルトローラをさらに備え、
   上記離間手段は上記ベルトローラの表面にも設けられる、
   請求項１または２の画像形成装置。
4. 上記離間手段は、非磁性シートである、
   請求項１ないし３のうちいずれかの画像形成装置。

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