JP4923479B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、像担持体ロールに担持された像が、搬送手段によって張架されて搬送されるシートへ転写される画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いた画像形成装置では、感光体ドラム等の像担持体ロールの回転速度と、シートの搬送速度を異ならせることで、転写効率を向上させ、また、用紙の弛みを防止している（例えば、特許文献１参照）。この方法は、連続紙用のプリンタでも採用されている。

ここで、連続紙は全体を張架されて搬送されているので、像担持体ロールと転写ロールとの間の転写ニップにおいて連続紙に摩擦力が生じ、像担持体ロールの前後で連続紙のテンションに差異が生じる。図２に示すように、連続紙Ｐを複数の転写ニップを通過させる場合には、搬送方向下流側から上流側へかけて次第に連続紙ＰのテンションＴｎ（ｎ＝０、１、２…）がＦ０、Ｆ０＋Ｆ１、Ｆ０＋Ｆ１＋Ｆ２、…と増加する。このため、連続紙Ｐにはテンションに比例して、搬送方向下流側から上流側へかけて拡大する伸びが発生する。

これに対して、像担持体ロールの回転速度は一定なので、図５（Ａ）に示すように、連続紙Ｐに転写された画像にズレが生じてしまう。この画像のズレは、予め連続紙の伸びを予測し像担持体ロールの周速を変化させる等の方法により無くすことができるが、連続紙の伸びは印字率や湿度、紙の種類等によって様々なので、制御が複雑になると推測される。
特開平０５−２４１３９７号公報

本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、張架されて搬送されるシートの搬送速度と像担持体ロールの回転速度とが異なる画像形成装置において、複雑な制御を用いることなく、シートの伸び量の差異を抑制し、画像のズレを抑制する。

請求項１に記載の画像形成装置は、連続紙であるシートを張架して搬送する搬送手段と、前記搬送手段によって搬送されるシートの搬送方向に沿って複数個設けられ、像を担持し、前記搬送手段によって搬送される前記シートに対して速度差を持って回転する像担持体ロールと、夫々の前記像担持体ロールとの間で前記シートを挟み込むと共に、前記像担持体ロールから、前記搬送手段によって搬送される前記シートへ像を転写させる複数個の転写ロールと、シート部材の搬送方向において最も上流側に配置された前記像担持体ロールより搬送方向上流側で、前記搬送手段によって搬送される前記シートに対して制動力を付与して前記シートに搬送方向への張力を付与する制動力付与手段と、を備えることを特徴とする。

請求項１に記載の画像形成装置では、転写手段が、像担持体ロールに担持された像を、搬送手段によって張架されて搬送されるシートへ転写させる。

ここで、像担持体ロールの回転速度と搬送手段によるシートの搬送速度とが異なっているので、像担持体ロールの前後では、シートにかかるテンションが異なり、シートの伸び量が異なる。このため、像担持体ロールがシートの搬送方向に沿って複数並んでいる場合、各像担持体ロールからシートに転写される画像の位置や倍率に差異が生じ、色ズレが発生する。

そこで、本発明では、像担持体ロールより搬送方向上流側で、張力付与手段によって、搬送手段により搬送されるシートに対して、搬送方向への張力を付与し、予めシートを搬送方向に伸ばしてから像担持体ロールへ搬送する。これによって、シートが像担持体ロールから摩擦力を受けて伸びる量を低減できるので、像担持体ロールの前後でのシートの伸び量の差異を抑制できる。従って、複雑な制御を用いることなく、各像担持体ロールからシートに転写される画像の位置や倍率の差異を抑制でき、色ズレを抑制できる。

詳細には、像担持体ロールより搬送方向上流側で、制動手段が、搬送手段によって搬送されるシートに対して制動力を付与する。これによって、像担持体ロールより搬送方向上流側で、シートに一旦伸びが生じるので、その後、シートが像担持体ロールから摩擦力を受けて伸びる量を低減でき、像担持体ロールの前後でのシートの伸び量の差異を抑制できる。

請求項２に記載の画像形成装置は、請求項１に記載の画像形成装置であって、前記張力付与手段が、前記搬送手段によって搬送される前記シートに従動して回転する従動ロールと、前記従動ロールに対して負荷トルクを付与する負荷トルク付与手段と、を有することを特徴とする。

請求項２に記載の画像形成装置では、像担持体ロールより搬送方向上流側で、従動ロールが、搬送手段によって搬送されるシートに従動して回転する。この従動ロールは、負荷トルク付与手段から負荷トルクを付与されており、シートの搬送負荷となっている。これによって、シートが従動ロールから制動力を付与されて伸びるので、シートが像担持体ロールから摩擦力を受けて伸びる量を低減でき、像担持体ロールの前後でのシートの伸び量の差異を抑制できる。

本発明は上記構成にしたので、張架されて搬送されるシートの搬送速度と像担持体ロールの回転速度とが異なる画像形成装置において、複雑な制御を用いることなく、シートの伸び量の差異を抑制でき、画像のズレを抑制できる。

以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１に示すように、画像形成装置としてのカラーレーザープリンタ（以下、プリンタという）１０では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像をそれぞれ連続紙Ｐに順次転写し、重ね合わせるプリント部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ（以下、プリント部１２Ｙ〜Ｋと言う）が搬送方向上流側から順に配置されている。このプリント部１２Ｙ〜Ｋの搬送方向上流側には、連続紙Ｐをプリント部１２Ｙ〜Ｋに搬送する用紙搬送部１４が設けられている。また、プリント部１２Ｙ〜Ｋの搬送方向下流側には、プリント部１２Ｙ〜Ｋで転写された未定着トナー像を連続紙Ｐに定着させる定着部１６、定着部１６を通過した連続紙Ｐを排紙する排紙部１７が設けられている。

なお、ＹＭＣＫを区別する必要がある場合は、符号の後にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの何れかを付して説明し、ＹＭＣＫを区別する必要が無い場合は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略する。

用紙搬送部１４は、連続紙Ｐが巻掛けられたメインドライブロール１８を備える。メインドライブロール１８は、ＡＣサーボモータである用紙搬送モータ（図示省略）で駆動され、プリンタ１０全体の制御を司る制御部（図示省略）が、この用紙搬送モータのサーボコントロールに基づいて連続紙Ｐの送り量を制御する。

また、用紙搬送部１４のメインドライブロール１８の搬送方向上流側には、連続紙Ｐが巻き掛けられたアイドルロール１９Ａ、ドライブロール７０が設けられ、メインドライブロール１８の搬送方向下流側には、連続紙Ｐが巻き掛けられたアイドルロール１９Ｂが配設されている。また、ニップロール７２がメインドライブロール１８に圧接されている。このニップロール７２とメインドライブロール１８が連続紙Ｐを狭持搬送する。また、ニップロール７４がドライブロール７０に圧接されている。このニップロール７４とドライブロール７０が連続紙Ｐを狭持搬送する。

アイドルロール１９Ａとドライブロール７０との間には、搬送ガイド２６と、アライニングロール２７が配設されている。搬送ガイド２６には、連続紙Ｐが巻掛けられるＵ字状の曲面と、連続紙Ｐの幅方向（搬送方向と直交する方向）の一端部をガイドするサイドガイド（図示省略）が形成されている。

また、アライニングロール２７は、アイドルロール１９Ａ、１９Ｂ、ドライブロール７０、ニップロール７２よりも各段にロール幅が狭く、回転軸が連続紙Ｐの搬送方向に対して斜めに交差したロールで、連続紙Ｐの幅方向一端部に当接して連続紙Ｐを幅方向の一端側へ寄せる。これによって、連続紙Ｐの幅方向一端部が搬送ガイド２６のガイドリブに突き当てられ、連続紙Ｐのスキューが補正される。

なお、メインドライブロール１８、アイドルロール１９Ａ、１９Ｂ、ドライブロール７０、ニップロール７２、ニップロール７４、搬送ガイド２６、アライニングロール２７は、直接、又は支持部材を介して用紙搬送フレーム２１に支持されている。また、用紙搬送フレーム２１は基台２３に支持されている。

また、プリント部１２Ｙ〜Ｋは、感光体ドラム２２を備え、この感光体ドラム２２の回りにはそれぞれ、感光体ドラム２２の回転方向（図中矢印方向）に順に転写ロール２４、クリーニング装置２８、帯電チャージャー３０、ＬＥＤヘッド３２、消耗品ユニットとしての現像ユニット３４が配設されている。プリント部１２Ｙ〜Ｋは、それぞれ感光体ドラム２２、クリーニング装置２８、帯電チャージャー３０、ＬＥＤヘッド３２を支持するプリントフレーム３８Ｙ〜Ｋを備える。

転写ロール２４は、感光体ドラム２２の上面に当接し、感光体ドラム２２と共に連続紙Ｐを挟持搬送し、この際に現像器ユニット３４によって感光体ドラム２２上に形成されたトナー像を連続紙Ｐに転写させる。また、２本のガイドロール４０が転写ロールの搬送方向上流側と下流側に配設されている。

また、帯電チャージャー３０は、感光体ドラム２２表面を帯電させ、ＬＥＤヘッド３２は、感光体ドラム２２表面をライン露光して潜像を形成する。そして、現像器ユニット３４は、感光体ドラム２２に形成された潜像上にトナーを付着させてトナー像を形成する。また、クリーニング装置２８は、用紙Ｐに転写されずに感光体ドラム２２表面に残留した未転写残留トナーを掻き落して除去する。また、転写ロール２４の左右にはガイドロール４０が配設されており、連続紙Ｐはこのガイドロール４０に沿って搬送される。

現像器ユニット３４は、感光体ドラム２２の軸方向に沿って配設された３本の現像マグネットロール４２と、この３本の現像マグネットロール４２の軸方向に沿って配設され、トナーとキャリアで構成される２成分トナーを３本の現像マグネットロール４２に搬送する搬送マグネットロール４４と、搬送マグネットロール４４の軸方向に沿って配設され、現像器カートリッジ４６内に充填されたトナーとキャリアを攪拌して帯電させ、且つむら無く混合する２本の攪拌スクリュー４８と、を備える。

定着部１６は、フラッシュ定着装置５２、スカッフロール７６、アイドルロール５４Ａ、５４Ｂ、及び排紙ロール５６を備える。搬送方向に順に、スカッフロール７６、アイドルロール５４Ａ、５４Ｂ、フラッシュ定着装置５２、排紙ロール５６の順に配設されており、これらは、搬送方向と直交する方向の両端部を定着フレーム５８に支持されている。

スカッフロール７６は、連続紙Ｐを狭持搬送するロール対である。また、アイドルロール５４Ａ、５４Ｂは、連続紙Ｐの印字面の裏面側に配設されており、アイドルロール５４Ｂは、アイドルロール５４Ａの上方に配設されている。このため、アイドルロール５４Ａ、５４Ｂに巻き掛けられた連続紙Ｐは表裏反転され印字面を上向きにして搬送される。

そして、フラッシュ定着装置５２は、印字面を上向きにして搬送される連続紙Ｐの印字面側に配設されており、連続紙Ｐの印字面に赤外線を照射させる。これによって、連続紙Ｐ上の未定着トナーが加熱されて溶融し、その後、凝固して連続紙Ｐに定着する。

そして、排紙ロール５６は、連続紙Ｐのトナー定着済み領域をプリンタ１０から排紙するが、フラッシュ定着装置５２を通過した連続紙Ｐは、一旦定着部１６から排出されて排紙部１７を通過した後に、定着部１６へ戻り、排紙ロール５６によって排紙される。

排紙部１７には、搬送方向に順に、アイドルロール５９Ａ、張力付与ロール６０、サブドライブロール６１、アイドルロール５９Ｂ、搬送ガイド６２、アライニングロール６３、アイドルロール５９Ｃが配設されており、これらは搬送方向と直交する方向の両端部を直接、又は支持部材等を介して排紙フレーム６５に支持されている。この排紙フレーム６５は、プリントフレーム３８Ｋ、及び定着フレーム５８に連結されている。

サブドライブロール６１は、アイドルロール５９Ａの上方に配設されており、アイドルロール５９Ａ、サブドライブロール６１に巻き掛けられた連続紙Ｐは方向転換されて上方へ搬送される。また、アイドルロール５９Ｂは、サブドライブロール６１に圧接されており、サブドライブロール６１の回転に従動して回転し、サブドライブロール６１と共に連続紙Ｐを狭持搬送する。

また、アイドルロール５９Ａとサブドライブロール６１との間には張力付与ロール６０が配設されており、連続紙Ｐはアイドルロール５９Ａと張力付与ロール６０との間、張力付与ロール６０とサブドライブロール６１との間を蛇行して搬送されている。

張力付与ロール６０は、軸方向の両端部をアーム（図示省略）によって揺動可能に支持されている。また、このアームは、バネ等の付勢手段（図示省略）によって連続紙Ｐ側へ付勢されており、張力付与ロール６０が連続紙Ｐに付勢されている。これによって、連続紙Ｐに張力が付与されている。

また、アームの位置はセンサ（図示省略）によって検出されており、アームの位置が常に定位置に位置するように、サブドライブロール６１の回転数が制御されている。

また、サブドライブロール６１の搬送方向下流側には、搬送ガイド６２と、アライニングロール６３が配設されている。搬送ガイド６２、アライニングロール６３は、用紙搬送部１４に配設された搬送ガイド２６、アライニングロール２７と同様の構成で、連続紙Ｐのスキューを補正する。

そして、搬送ガイド６２の搬送方向下流側にはアイドルロール５９Ｃが配設されている。連続紙Ｐは、このアイドルロール５９Ｃに巻き掛けられ、定着部１６の排紙ロール５６へ向けて方向転換される。

ところで、図２に示すように、感光体ドラム２２の回転速度Ｖｄは、メインドライブロール１８の回転速度Ｖｐ及び連続紙Ｐの搬送速度Ｖｐよりも速く設定されている。このため、各感光体ドラム２２の前後では連続紙Ｐにかかるテンションの大きさに差異が生じる。詳細には、スカッフロール７６から連続紙Ｐに作用する搬送方向へのテンションＴ０（＝Ｆ０）に対して、感光体ドラム２２から連続紙Ｐに作用する搬送方向へのテンションは、搬送方向下流側から順に、Ｔ１＝Ｆ０＋Ｆ１、Ｔ２＝Ｆ０＋Ｆ１＋Ｆ２、Ｔ３＝Ｆ０＋Ｆ１＋Ｆ２、Ｔ４＝Ｆ０＋Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３と増加する（図３のグラフ参照）。

一方、図４のグラフに実線で示すように、連続紙Ｐは、テンションの大きさに比例して伸び量が増加するので、各感光体ドラム２２間の連続紙Ｐの伸び量は、搬送方向下流側から上流側へかけて増加する。これによって、例えば、図５（Ａ）に示すように、搬送方向下流側の感光体ドラム２２と搬送方向下流側の感光体ドラム２２による書き出し位置を揃え、後端側で転写位置を重ねようとしても、搬送方向下流側の感光体ドラム２２による転写位置（実線で図示）に対して、搬送方向上流側の感光体ドラム２２による転写位置（点線で図示）が書き出し側へずれてしまう。このような各感光体ドラム２２による転写ズレが、搬送方向上流側へかけて累積するので、各感光体ドラム２２から連続紙Ｐに転写されるトナー像の位置や倍率に差異が生じ、色ズレが発生する。

そこで、本実施形態では、図６に示すように、感光体ドラム２２より搬送方向上流側で、張力付与機構８０によって、メインドライブロール１８等の搬送力により搬送される連続紙Ｐに対して、搬送方向への張力を付与し、予め連続紙Ｐを伸ばしてから感光体ドラム２２へ搬送する。

以下、この張力付与機構８０について説明する。

張力付与機構８０は、ドライブロール７０と、ニップロール７４と、ドライブロール７０を駆動するモータ７８とで構成されている。モータ７８によるドライブロール７０の回転速度Ｖｒは、メインドライブロール１８等の搬送力による連続紙Ｐの搬送速度Ｖｐより遅く設定されている。また、ドライブロール７０の搬送方向下流側且つ感光体ドラム２２より搬送方向上流側で、メインドライブロール１８とニップロール７４とにより連続紙Ｐが狭持され、メインドライブロール１８と連続紙Ｐとの滑りが防止されている。このため、ドライブロール７０と連続紙Ｐとの間で摩擦力が生じ、連続紙Ｐに対して搬送方向へのテンションが作用するので、連続紙Ｐに伸びが生じる。これによって、連続紙Ｐは一旦伸びてから感光体ドラム２２へ搬送されるので、図４のグラフに示すように、連続紙Ｐの伸び量ΔＬｂは、張力付与機構８０を設けない場合の連続紙Ｐの伸び量ΔＬａと比して、低減される。従って、張力付与機構８０を設けない場合と比して、各感光体ドラム２２の前後での連続紙Ｐの伸び量の差異を抑制できるので、図５（Ｂ）に示すように、搬送方向上流側の感光体ドラム２２による転写位置（点線で図示）の書き出し側へのズレ量を、低減でき、各感光体ドラム２２から連続紙Ｐに転写される画像の位置や倍率の差異を抑制でき、以って色ズレを抑制できる。

なお、ドライブロール７０とニップロール７４のピンチ圧を調整することで、連続紙Ｐにかかるテンションを調整可能である。また、メインドライブロール１８とニップロール７２とのニップ部において、連続紙Ｐのメインドライブロール１８に対する滑りが防止されていることで、ドライブロール５０によって連続紙Ｐに対して搬送方向への張力を付与しても、メインドライブロール１８と感光体ドラム２２Ｙとの間では、連続紙Ｐの搬送速度に変動が生じない。従って、色ズレの無い良好な画質が得られる。

次に、張力付与機構８０の他の実施形態について説明する。

図７に示すように、張力付与機構９０は、搬送される連続紙Ｐに従動して回転する従動ロール８２と、従動ロール８２に負荷トルクを付与する負荷トルク付与手段としてのトルクリミッタ８４とで構成されている。トルクリミッタ８４は、従動ロール８２の回転軸８２Ａとロール部８２Ｂとの間に取り付けられており、ロール部８２Ｂに常に一定のトルクを発生させる。

ここで、従動ロール８２に発生するトルクは、メインドライブロール１８等の回転力による連続紙Ｐの搬送が停止される方向に作用する。このため、搬送される連続紙Ｐに制動力が付与され、メインドライブロール１８と従動ロール８２との間で連続紙Ｐにテンションがかかるので、連続紙Ｐに伸びが生じる。

これによって、連続紙Ｐは一旦伸びてから感光体ドラム２２へ搬送されるので、張力付与機構９０を設けない場合と比して連続紙Ｐの伸び量を低減でき、各感光体ドラム２２の前後での連続紙Ｐの伸び量の差異を抑制できる。従って、各感光体ドラム２２間での転写位置のズレを抑制できるので、各感光体ドラム２２から連続紙Ｐに転写される画像の位置や倍率の差異を抑制でき、以って、色ズレを抑制できる。なお、トルクリミッタ８４のトルクを調整することで、連続紙Ｐにかかるテンションを調整可能である。

なお、実施形態では、感光体ドラム２２の回転速度Ｖｄを、連続紙Ｐの搬送速度Ｖｐより速くした構成を例に取って本発明を説明したが、感光体ドラム２２の回転速度Ｖｄを、連続紙Ｐの搬送速度Ｖｐより遅くした構成にも本発明を適用可能である。この場合、感光体ドラム２２から連続紙Ｐに作用するテンションの増加傾向が逆になるが、テンションの増加傾向に関わらず、予め連続紙Ｐを伸ばしておくことで、連続紙Ｐが感光体ドラム２２から摩擦力を受けて伸びる量を低減できる。

また、実施形態では、連続紙Ｐの搬送速度に対して速度差を持って回転駆動するドライブロール７０を備える張力付与機構８０、トルクリミッタ８４によって回転を制限される従動ロール８２を備える張力付与機構９０を、張力付与手段として用いたが、これらの機構に限らず、感光体ドラム２２より搬送方向上流側で連続紙Ｐに対して搬送方向への張力を付与できる機構であれば、適用可能である。また、従動ロール８２に負荷トルクを付与する手段として、トルクリミッタを用いたが、ブレーキも適用可能である。

また、実施形態では、連続紙Ｐ用の画像形成装置を例に取って本発明を説明したが、ＯＨＰシート等、紙以外の材質のシートや、長尺のカット紙等に画像形成を行う画像形成装置にも本発明を適用可能である。

さらに、実施形態では、電子写真方式を用いた画像形成装置を例に取って本発明を説明したが、インクジェット・オフセット印刷方式を用いた画像形成装置等、他の画像形成装置にも本発明を適用可能である。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置において連続紙にかかるテンションの変化を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置において連続紙にかかるテンションの変化を説明するためのグラフである。 本発明の実施形態に係る画像形成装置において連続紙にかかるテンションと伸びとの関係を説明するためのグラフである。 （Ａ）は従来の画像形成装置において連続紙上で発生する画像のズレを示す図で、（Ｂ）は本発明の実施形態に係る画像形成装置において連続紙上で発生する画像のズレを示す図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の張力付与機構の概略図である。 本発明の他の実施形態に係る画像形成装置の張力付与機構の概略図である。

符号の説明

１０ プリンタ（画像形成装置）
１８ メインドライブロール（搬送手段）
２２ 感光体ドラム（像担持体ロール）
２４ 転写ロール（転写手段）
７０ ドライブロール（駆動ロール）
７２ ニップロール
８０ 張力付与機構（張力付与手段）
８２ 従動ロール
８４ トルクリミッタ（負荷トルク付与手段）
９０ 張力付与機構（張力付与手段、制動力付与手段）
Ｐ 連続紙（シート）

Claims (2)

1. 連続紙であるシートを張架して搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段によって搬送されるシートの搬送方向に沿って複数個設けられ、像を担持し、前記搬送手段によって搬送される前記シートに対して速度差を持って回転する像担持体ロールと、
   夫々の前記像担持体ロールとの間で前記シートを挟み込むと共に、前記像担持体ロールから、前記搬送手段によって搬送される前記シートへ像を転写させる複数個の転写ロールと、
   シート部材の搬送方向において最も上流側に配置された前記像担持体ロールより搬送方向上流側で、前記搬送手段によって搬送される前記シートに対して制動力を付与して前記シートに搬送方向への張力を付与する制動力付与手段と、
   を備える画像形成装置。
2. 前記制動力付与手段が、
   前記搬送手段によって搬送される前記シートに従動して回転する従動ロールと、
   前記従動ロールに対して負荷トルクを付与する負荷トルク付与手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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