JP7006137B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

従来、感光体ドラム上に形成された静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成し、形成されたトナー像を転写部にて用紙に転写し、転写されたトナー像を定着部にて加熱定着することで、用紙上に画像を形成する電子写真方式の画像形成装置が知られている。

近年、プロダクションプリント市場において、画像形成装置の画像位置精度向上の要望が非常に強くなっている。特に、用紙のスキュー成分は、画像品質の中でも目立ちやすく、要求レベルも高いため、画像位置精度向上の要望が非常に強い。したがって、組み付け誤差や部品精度誤差による転写部－定着部間のアライメント誤差により発生する用紙後端部のスキューを抑制する必要がある。

図８に、転写部Ｕ１－定着部Ｕ２間のアライメント誤差により発生する用紙Ｐ後端部のスキューの一例を示す。また、図９に、用紙Ｐ後端部にスキューが発生した場合の画像領域Ｅ１の一例を示す。
用紙Ｐは、定着部Ｕ２内の駆動ローラー（図示省略）の軸芯に垂直な方向に通紙されるが、図８及び図９に示すように、転写部Ｕ１－定着部Ｕ２間にアライメント差があることで、用紙Ｐ後端部の画像が傾いてしまうという課題がある。この課題は、厚紙や長尺紙ほど悪化する傾向がある。

そこで、画像読取部によるテストパターンの検出結果に基づいて転写ニップと定着ニップの平行度を算出し、転写ニップと定着ニップの平行度の調整量を表示させる構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載の技術によれば、転写ニップと定着ニップの平行度が損なわれることに起因する画像品質の低下を抑制することができる。

特開２０１３－１１７６７１号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の技術は、機械の全数でアライメントを調整する必要があるため、開発時やＭＩＦ時におけるアライメント調整に莫大な費用が掛かるという課題がある。

本発明は、調整コストを削減しつつ、画像位置精度を向上させることが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、
用紙にトナー像を転写する転写部と、前記転写部により前記用紙に転写されたトナー像を加熱定着させる定着部と、を備え、前記用紙上に画像を形成する画像形成装置において、
前記定着部を用紙搬送方向及び当該用紙搬送方向の反対方向に付勢する弾性部材を備え、
前記弾性部材は、前記定着部の用紙搬送方向上流側及び下流側に、それぞれ前記定着部を挟んで対向するように設けられ、
前記定着部は、可動であり、
前記定着部の用紙搬送速度は、前記転写部の用紙搬送速度よりも遅いことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、
前記定着部は、紐状部材により吊るされていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、
前記定着部は、回転可能に固定された球状部材の上に配置されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１～３のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記定着部の移動方向は、用紙搬送方向に対して平行であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１～４のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記用紙が前記転写部及び前記定着部の双方で通紙しているタイミングにおける前記定着部の位置で固定し、前記定着部の位置を調整する調整部を備えることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の画像形成装置において、
前記調整部は、用紙種変更時、複数枚通紙時、ジョブ毎及び定着温度設定時の少なくともいずれか一において、前記定着部の位置を調整することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の画像形成装置において、
前記調整部における調整時に使用される前記用紙は、坪量３００ｇ／ｍ^２以上の厚紙であることを特徴とする。

本発明によれば、調整コストを削減しつつ、画像位置精度を向上させることができる。

本実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 本実施形態に係る画像形成装置の制御構造を示す機能ブロック図である。 転写ユニット－定着ユニット間のアライメント差の調整前の様子の一例を示す図である。 転写ユニット－定着ユニット間のアライメント差の調整後の様子の一例を示す図である。 定着ユニットの用紙幅方向両端から紐状部材で吊るす構成の一例を示す図である。 定着ユニットを球状部材の上に配置する構成の一例を示す図である。 従来構成と実施例構成とにおける用紙抜け時間差とアライメント角度差との対応関係を示す図である。 転写部－定着部間のアライメント誤差により発生する用紙後端部のスキューの一例を示す図である。 用紙後端部にスキューが発生した場合の画像領域の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態に係る画像形成装置１は、原稿から画像を読み取って得られた画像データ又は外部機器から受信した画像データに基づいて、電子写真方式により用紙上にカラー画像を形成するタンデム型のカラー画像形成装置である。
画像形成装置１は、図１及び図２に示すように、自動原稿搬送部２と、スキャナー部３と、画像形成部４と、給紙部５と、記憶部６と、操作表示部７と、制御部１０と、を備えて構成されている。

自動原稿搬送部２は、原稿Ｄを載置する載置トレイ、原稿Ｄを搬送する機構及び搬送ローラー等を備えて構成され、原稿Ｄを所定の搬送路に搬送する。
スキャナー部３は、光源や反射鏡等の光学系を備えて構成され、所定の搬送路を搬送された原稿Ｄ又はプラテンガラスに載置された原稿Ｄに光源を照射し、反射光を受光する。また、スキャナー部３は、受光した反射光を電気信号に変換して制御部１０に出力する。

画像形成部４は、イエロー作像部Ｙと、マゼンタ作像部Ｍと、シアン作像部Ｃと、ブラック作像部Ｋと、中間転写ベルトＢと、定着ユニットＦと、を備えて構成されている。
各作像部ＹＭＣＫは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を感光体４１に形成し、感光体４１に形成されたＹＭＣＫ各色のトナー像を中間転写ベルトＢに一次転写する。
なお、各作像部ＹＭＣＫの構成及び動作はいずれも同様であるため、以下、イエロー作像部Ｙを例に挙げて、画像形成部４が行う一連の画像形成動作について説明する。

感光体４１は、ドラム状の金属基体の外周面に有機光導電体を含有させた樹脂からなる感光層が形成された有機感光体により構成され、図中反時計回りに回転駆動される。感光層を構成する樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。

帯電装置４２は、帯電チャージャーを用いて感光体４１を一定の電位に帯電する。
露光装置４３は、制御部１０からの画像データＤｙに基づいて感光体４１の非画像領域を露光して露光した部分の電荷を除去し、感光体４１の画像領域に静電潜像を形成する。
現像装置４４は、感光体４１に形成された静電潜像上に現像剤であるトナーを供給し、感光体４１にイエローのトナー像を形成する。

一次転写ローラー４５は、感光体４１に形成されたイエローのトナー像を中間転写ベルトＢに一次転写する。
なお、他の作像部ＭＣＫも同様に、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を中間転写ベルトＢに一次転写する。これにより、中間転写ベルトＢ上にＹＭＣＫ各色のカラーのトナー像が形成される。

中間転写ベルトＢは、複数のローラーに懸架され回転可能に支持された半導電性エンドレスベルトであり、ローラーの回転に伴って図中時計回りに回転駆動される。この中間転写ベルトＢは、一次転写ローラー４５により、対向するそれぞれの感光体４１に圧着される。一次転写ローラー４５のそれぞれには、印加された電圧に応じた転写電流が流れる。これにより、各感光体４１の表面に現像された各トナー像は、それぞれ各一次転写ローラー４５により順次中間転写ベルトＢに一次転写される。

転写ユニット（転写部）４６は、二次転写ローラー対４６１を含んで構成され、中間転写ベルトＢに一次転写されたトナー像を用紙Ｐに二次転写する。二次転写ローラー対４６１は、対をなす一方のローラーが中間転写ベルトＢに圧接し、他方が中間転写ベルトＢを巻き回す複数のローラーのうちの１つを構成している。二次転写ローラー対４６１は、対をなすローラー間で形成される転写ニップを用紙Ｐが通過することにより、中間転写ベルトＢ上のトナー像を、給紙部５の給紙トレイ５１～５３から搬送されてきた用紙Ｐに二次転写する。

定着ユニット（定着部）Ｆは、定着ローラー対Ｆ１を含んで構成され、用紙Ｐに転写されたトナー像を定着する定着処理を施す。定着ローラー対Ｆ１は、対をなすローラー間で形成される定着ニップを用紙Ｐが通過することにより、トナー像が転写された用紙Ｐを加熱及び加圧して画像を用紙に定着させる。
画像形成部４は、ＹＭＣＫ各色のトナー像が二次転写された用紙Ｐを定着ユニットＦにより加熱及び加圧した後、所定の搬送路に通して機外に排出する。
以上が画像形成部４による一連の画像形成動作である。

クリーニング装置４７は、一次転写後の感光体４１表面に残留する残留トナーや紙紛等の残留物を除去する。クリーニング装置４７は、弾性体（例えばポリウレタンゴム）からなる平板状（シート状）のクリーニングブレードを感光体４１に当接させるブレードクリーニング方式を採用している。
クリーニング装置４８は、二次転写後の中間転写ベルトＢに残留する残留物を除去する。

給紙部５は、複数の給紙トレイ５１～５３を備えて構成され、各給紙トレイ５１～５３に種類の異なる複数の用紙Ｐを収容する。給紙部５は、所定の搬送路により収容される用紙Ｐを画像形成部４に給紙する。

記憶部６は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、半導体メモリなどにより構成され、プログラムデータや各種設定データ等のデータを制御部１０から読み書き可能に記憶する。

操作表示部７は、例えば、タッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）で構成され、表示部７１及び操作部７２として機能する。
表示部７１は、制御部１０から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、各機能の動作状況等の表示を行う。また、ユーザーによるタッチ操作を受け付けて、操作信号を制御部１０に出力する。
操作部７２は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部１０に出力する。ユーザーは、操作表示部７を操作して、画質設定、倍率設定、応用設定、出力設定及び用紙設定等の画像形成に関する設定、用紙搬送指示、並びに装置の停止操作などを行うことができる。

制御部１０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えて構成され、ＣＰＵはＲＯＭに記憶されている各種プログラムをＲＡＭに展開し、展開された各種プログラムと協働して、自動原稿搬送部２、スキャナー部３、画像形成部４、給紙部５、記憶部６、操作表示部７等の画像形成装置１の各部の動作を統括的に制御する（図２参照）。例えば、制御部１０は、スキャナー部３からの電気信号を入力して各種画像処理を行い、画像処理により生成されたＹＭＣＫ各色の画像データＤｙ、Ｄｍ、Ｄｃ、Ｄｋを画像形成部４に出力する。また、制御部１０は、画像形成部４の動作を制御して用紙Ｐに画像を形成する。

次に、転写ユニット４６－定着ユニットＦ間のアライメント差の調整方法について、図３及び図４を参照して説明する。なお、以下の説明では、図３及び図４に示す用紙Ｐの搬送方向をＸ方向、用紙Ｐの幅方向をＹ方向、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向とする。
本実施形態では、図３に示すように、転写ユニット４６－定着ユニットＦ間にアライメント差があり、定着ユニットＦの用紙搬送速度（定着速度）Ｖｆが転写ユニット４６の用紙搬送速度（転写速度）Ｖｔよりも遅い条件となっている。

定着ユニットＦの用紙搬送方向（Ｘ方向）上流側及び下流側には、それぞれ定着ユニットＦを付勢するバネ（弾性部材）ＳＰが設けられている。バネＳＰは、定着ユニットＦの用紙搬送方向上流側及び下流側に、それぞれ定着ユニットＦを挟んで対向するように設けられている。定着ユニットＦは、用紙搬送方向に対して平行に移動可能に構成されており（すなわち、可動であり）、用紙搬送方向（Ｘ方向）の上下流側から、バネＳＰにより押圧されるようになっている。これにより、定着ユニットＦが必要以上に押し流されないよう、移動可能な範囲を規制することができる。なお、バネＳＰは、バネ定数の低いものが用いられている。

上記の構成において、用紙Ｐ先端が定着ユニットＦに進入すると、転写ユニット４６－定着ユニットＦ間のアライメントがずれているため、用紙Ｐ幅方向（Ｙ方向）端部のいずれか一方（具体的には、転写ユニット４６－定着ユニットＦ間の距離が短い方）のみループＬが形成される。
用紙ＰにループＬが形成されると、用紙Ｐの復元力（反力）ＰＷが定着ユニットＦに作用する。バネＳＰは、バネ定数の低いものが用いられているため、用紙Ｐの復元力ＰＷは、バネＳＰの付勢力に抗して定着ユニットＦを移動させようとする。その後、用紙Ｐの復元力ＰＷが作用しなくなるまで（すなわち、ループＬが解消されるまで）定着ユニットＦは移動し、定着ユニットＦが停止した位置が転写ユニット４６－定着ユニットＦ間のアライメント差がない位置となる（図４参照）。
これにより、アクティブ（能動的）なアライメント調整を実施するのではなく、用紙Ｐの復元力ＰＷによるパッシブ（受動的）なアライメント調整を実施することができる。

以上のように、本実施形態に係る画像形成装置１は、定着部（定着ユニットＦ）を付勢する弾性部材（バネＳＰ）を備える。また、弾性部材は、定着部の用紙搬送方向上流側及び下流側に、それぞれ定着部を挟んで対向するように設けられ、定着部は、可動である。
したがって、本実施形態に係る画像形成装置１によれば、定着ユニットＦが用紙Ｐの復元力ＰＷを受けて当該復元力ＰＷが作用しなくなるまで移動するので、パッシブなアライメント調整を実施することができる。これにより、アライメント調整に掛かるコストを削減することができるとともに、画像位置精度を向上させることができる。

また、本実施形態に係る画像形成装置１によれば、定着部の用紙搬送速度は、転写部（転写ユニット４６）の用紙搬送速度よりも遅い。
したがって、本実施形態に係る画像形成装置１によれば、転写ユニット４６－定着ユニットＦ間において、用紙Ｐ幅方向端部のいずれか一方にループＬが形成されるので、ループＬを解消しようとする用紙Ｐの復元力ＰＷによりパッシブなアライメント調整を実施することができる。これにより、アライメント調整に掛かるコストを削減することができるとともに、画像位置精度を向上させることができる。

また、本実施形態に係る画像形成装置１によれば、定着部の移動方向は、用紙搬送方向に対して平行である。
したがって、本実施形態に係る画像形成装置１によれば、画像位置精度に強く影響を与える用紙搬送方向のアライメント誤差を解消することができるので、画像位置精度を向上させることができる。

以上、本発明に係る実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

例えば、上記実施形態では、定着ユニットＦを移動可能とする（可動とする）ための構成として、用紙搬送方向（Ｘ方向）の上下流側からそれぞれバネＳＰで押圧する構成を例示して説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、図５に示すように、バネＳＰで押圧する構成に加えて、さらに、定着ユニットＦの用紙幅方向（Ｙ方向）両端（前奥）から紐状部材ＳＴで吊るす構成を採用するようにしてもよい。紐状部材ＳＴは、例えば、釣り糸、毛糸、ゴム紐等、定着ユニットＦを支持可能な部材であれば、いかなる部材を用いるようにしてもよい。

また、図６に示すように、定着ユニットＦを球体状の部材（球状部材Ｒ）の上に配置する構成を採用するようにしてもよい。この場合、球状部材Ｒは回転可能に固定されており、球状部材Ｒが回転することにより定着ユニットＦが球状部材Ｒ上を移動する構成となっている。球状部材Ｒとしては、例えば、ビー玉やパチンコ玉等が用いられる。なお、球状部材Ｒの数は特に限定されず、定着ユニットＦを用紙搬送方向に移動可能な構成であれば、いかなる構成であってもよい。また、球状部材Ｒの代わりに、円筒状のローラー部材を採用するようにしてもよい。

いずれの場合も、実施形態の構成と同様、用紙Ｐ幅方向端部のいずれか一方（具体的には、転写ユニット４６－定着ユニットＦ間の距離が短い方）のみループが形成され、用紙Ｐの復元力が作用しなくなるまで（すなわち、ループが解消されるまで）定着ユニットＦは移動し、定着ユニットＦが停止した位置が転写ユニット４６－定着ユニットＦ間のアライメント差がない位置となる。
その後、適正位置となった定着ユニットＦに対して、ねじ等を利用して位置を固定し、アライメントを調整する。このアライメント調整は、主に、紙種変更時、複数枚通紙時、ジョブ毎又は定着温度調整時に実施される。

以上のように、定着ユニットＦを、紐状部材ＳＴで吊るす構成や回転可能に固定された球状部材Ｒの上に配置する構成を採用することで、定着ユニットＦを移動可能に支持することができるので、パッシブなアライメント調整を実施することができる。これにより、アライメント調整に掛かるコストを削減することができるとともに、画像位置精度を向上させることができる。

図７に、定着ユニットＦが移動しないように設置した従来構成（図８参照）と、定着ユニットＦを紐状部材ＳＴで吊るして移動可能とした実施例構成（図５参照）と、における用紙抜け時間差とアライメント角度差との対応関係を示す。図７において、横軸がアライメント角度差（すなわち、転写ユニット４６－定着ユニットＦ間の初期のアライメント角度差）であり、縦軸が用紙抜け時間差（すなわち、転写ユニット４６の上流側位置における用紙Ｐの幅方向（Ｙ方向）両端（前奥）での通過検知タイミングの差分）である。そして、この用紙抜け時間差を、スキュー成分に代用することができる。すなわち、理想的には、用紙抜け時間差を「０」とすることが最も好ましい。

図７に示す例では、従来構成に比べ、実施例構成の方がアライメント誤差に対して感度が低く（すなわち、用紙抜け時間差の値が小さく、かつ、傾きが緩やかで）、良好な結果が得られることがわかった。

また、用紙Ｐが転写ユニット４６及び定着ユニットＦの双方で通紙しているタイミングにおける定着ユニットＦの位置で固定し、定着ユニットＦの位置を調整する調整部（制御部１０）を備えるようにしてもよい。この場合、制御部１０は、用紙Ｐが転写ユニット４６及び定着ユニットＦの双方で通紙しているタイミングにおける定着ユニットＦの位置において、図示しないストッパーにより定着ユニットＦの位置を固定することで、定着ユニットＦの位置を調整する。なお、上記の調整は、制御部１０の制御により自動的に行うようにしてもよいし、オペレーターがストッパーを操作することにより手動で行うようにしてもよい。

以上のように、用紙が転写ユニット４６及び定着ユニットＦの双方で通紙しているタイミングにおける定着ユニットＦの位置で固定し、定着ユニットＦの位置を調整する調整部（制御部１０）を備えることで、アライメント調整後の位置を維持することができるので、画像位置精度を確保することができる。

上記の調整は、例えば、用紙種変更時、複数枚通紙時、ジョブ毎及び定着温度設定時の少なくともいずれか一において行われる。
したがって、調整に適したタイミングでアライメント調整を実施することができるので、生産性を下げることなくアライメント調整を実施することができる。

また、上記の調整時に使用される用紙は、例えば、坪量３００ｇ／ｍ^２以上の厚紙である。
以上のように、坪量３００ｇ／ｍ^２以上の厚紙を使用することで、用紙Ｐの復元力（反力）をより確実に定着ユニットＦに伝えることができるので、パッシブなアライメント調整をより確実に実施することができる。

また、上記実施形態では、定着ユニットＦの用紙搬送速度Ｖｆが、転写ユニット４６の用紙搬送速度Ｖｔよりも遅くなるように制御しているが、これに限定されるものではない。すなわち、定着ユニットＦの用紙搬送速度Ｖｆが、転写ユニット４６の用紙搬送速度Ｖｔよりも速くなるように制御するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、定着ユニットＦの移動方向が、用紙搬送方向に対して平行である構成を例示して説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、定着ユニットＦを、用紙搬送方向に対して平行な方向に加えて、用紙搬送方向に対して垂直な方向にも移動可能な構成を採用するようにしてもよい。

その他、画像形成装置を構成する各装置の細部構成及び各装置の細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

１ 画像形成装置
２ 自動原稿搬送部
３ スキャナー部
４ 画像形成部
４１ 感光体
４２ 帯電装置
４３ 露光装置
４４ 現像装置
４５ 一次転写ローラー
４６ 転写ユニット（転写部）
４６１ 二次転写ローラー対
４７、４８ クリーニング装置
Ｂ 中間転写ベルト
Ｆ 定着ユニット（定着部）
ＳＰ バネ（弾性部材）
ＳＴ 紐状部材
Ｒ 球状部材
５ 給紙部
６ 記憶部
７ 操作表示部
１０ 制御部（調整部）

Claims (7)

1. 用紙にトナー像を転写する転写部と、前記転写部により前記用紙に転写されたトナー像を加熱定着させる定着部と、を備え、前記用紙上に画像を形成する画像形成装置において、
   前記定着部を用紙搬送方向及び当該用紙搬送方向の反対方向に付勢する弾性部材を備え、
   前記弾性部材は、前記定着部の用紙搬送方向上流側及び下流側に、それぞれ前記定着部を挟んで対向するように設けられ、
   前記定着部は、可動であり、
   前記定着部の用紙搬送速度は、前記転写部の用紙搬送速度よりも遅いことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記定着部は、紐状部材により吊るされていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記定着部は、回転可能に固定された球状部材の上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記定着部の移動方向は、用紙搬送方向に対して平行であることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記用紙が前記転写部及び前記定着部の双方で通紙しているタイミングにおける前記定着部の位置で固定し、前記定着部の位置を調整する調整部を備えることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記調整部は、用紙種変更時、複数枚通紙時、ジョブ毎及び定着温度設定時の少なくともいずれか一において、前記定着部の位置を調整することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記調整部における調整時に使用される前記用紙は、坪量３００ｇ／ｍ^２以上の厚紙であることを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。

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