JP2008070818A - ローラ転写装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ローラ転写装置の押圧機構の設計自由度を低下させず、かつ押圧機構の巨大化を招くことなく、厚紙挿通時の突入排出衝撃による画像の位置ずれや色ずれのない良好なローラ転写装置、画像形成装置を提供すること。
【解決手段】トナー画像担持のベルト状像担持体３を支持し回転する対向ローラ２ａに対して、押圧機構を用いて、転写ローラ１を押圧して挟持部を形成し，該挟持部に記録紙４を挿通させ該記録紙にトナー画像を転写させるローラ転写装置において、厚紙４０に転写する際には、転写ローラ１と対向ローラ２ａとの軸間距離が、薄紙４に転写する際の転写条件より長く設定した。
【選択図】図２

Description

本発明は、ローラを用いてシート状の記録媒体（以下、記録紙或いは記録体という。）の表面にトナー像を転写させるローラ転写装置、及び、該ローラ転写装置を用いたプリンタ、ファクシミリ、複写機、複合機等、着色粒子を用いて画像を顕像化させる電子写真方式によ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は、着色粒子を記録紙等の記録体表面に画像として顕像化させる現像・転写工程と顕像化された着色粒子画像を記録体に固着させる定着工程等を経て記録体に画像を形成する。着色粒子には電子写真専用のトナーと呼ばれる粉末が用いられる。

トナ−は現像工程において帯電され荷電粒子となり画像として感光体や中間転写ベルト上に顕像化（トナー画像と呼ぶ）される。上記転写工程では、荷電粒子のトナー画像を電界中に置きトナー画像に静電力を作用させることにより、感光体や中間転写ベルトから記録体に転写させる。

従来、コイルスプリングなどを用いて半導電または導電性の転写ローラを感光体や中間転写ベルトに押圧して挟持部を形成させ、上記ローラ、感光体または中間転写ベルトに電圧を印加して上記挟持部に電界を作用させた状態で挟持部に記録体を挿通させるローラ転写方式がよく用いられる。

このローラ転写装置において、特にトナー像を厚紙に転写する際、厚紙が挟持部に挿通されるときに記録紙前端部の突入衝撃あるいは排出時の記録紙後端部の排出衝撃が発生し、一時的に感光体や中間転写ベルトの速度が変動し画像の位置ずれやカラー記録装置の場合には色ずれを引き起こすという問題がある。

この原因となる突入衝撃と排出衝撃は、従来、電子写真のローラ定着においてオフセットを引き起こす原因として知られている（例えば、特許文献１参照）。突入衝撃や排出衝撃（以後、総称して突入排出衝撃と呼ぶ。）は薄手の記録体（以下、薄紙という。）では大きくなく、突入排出衝撃による画像の位置ずれや色ずれは問題にならない。厚手の記録体（以下、厚紙という。）を通紙すると大きな突入排出衝撃が発生し、そのため画像の位置ずれや色ずれは許容できない水準になる。

従来、厚紙を通紙する際における突入排出衝撃による画像の位置ずれや色ずれを防止するために、押圧機構の衝撃係数の範囲を低く抑える必要がある。たとえば、前記特許文献１におけるように、加圧ローラ（バックアップローラ）をアーム状をした押圧部材の中間位置で支持し該押圧部材の一端側を支点、他端側を力点とし支点から力点までの距離をＥとし、力点においてばねを用いて前記押圧部材の自由端側を弾性力で引くことにより、上記加圧ローラをヒートローラに押圧する構成の押圧機構とする場合、衝撃係数を低く抑えるには、上記ばねのばね定数や押圧部材におけるアーム比（Ｅ／１）を低くするなどする必要があり、押圧機構の設計自由度を低くするという問題がある。また、押圧機構に用いているばねのばね定数やアーム比（Ｅ／１）を低くすることは、押圧機構のばねの自由長を長くすることになり，押圧機構の巨大化を招くという問題がある。

特開平６−１９３５７号公報

本発明はローラ転写装置の押圧機構の設計自由度を低下させず、かつ押圧機構の巨大化を招くことなく、厚紙挿通時の突入排出衝撃による画像の位置ずれや色ずれのない良好なローラ転写装置、画像形成装置を提供することを課題とする。

前記課題を達成するため請求項１に係る発明は、トナー画像が担持されたベルト状の像担持体を支持して回転する対向ローラに対して押圧機構を用いて転写ローラを押圧して挟持部を形成し，該挟持部にシート状媒体を挿通させて該シート状媒体にトナー画像を転写させるローラ転写装置において、厚手のシート状媒体にトナー画像を転写する際には、前記転写ローラと前記対向ローラとの軸間距離が、薄手のシート状媒体にトナー画像を転写する際の転写条件より長く設定されることとした。
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の転写装置において、前記転写ローラと前記対向ローラとの軸間距離が薄手のシート状媒体の転写に適する最小の値をＬｏ、厚手のシート状媒体の厚さをＤ、薄手のシート状媒体の厚さをＤｏとした場合、前記押圧機構により、厚手のシート状媒体にトナー画像を転写する際の前記転写ローラと前記対向ローラとの軸間距離Ｌを以下の式「Ｌｏ＋（Ｄ−Ｄｏ）≦Ｌ＜Ｌｏ＋Ｄ」で定める範囲に設定することとした。
請求項３に係る発明は、請求項１に記載のローラ転写装置において、前記ローラ転写装置にシート状媒体が至る前に該シート状媒体の厚さを検出する厚さ検出手段と、該紙厚検出手段の検出値に基づいて前記転写ローラと前記対向ローラとの軸間距離を算出する軸間距離算出手段と、前記軸間距離算出手段により算出された値に基づき前記軸間距離を調整する軸間距離調整手段とを有することとした。
請求項４に係る発明は、請求項４に記載のローラ転写装置において、前記転写ローラと前記対向ローラとの軸間距離が薄手のシート状媒体の転写に適する最小の値をＬｏ、厚手のシート状媒体の厚さをＤ、薄手のシート状媒体の厚さをＤｏとした場合、厚手のシート状媒体にトナー画像を転写する際に、前記押圧機構により前記転写ローラと前記対向ローラとの軸間距離Ｌを以下の式「Ｌ＝Ｌｏ＋（Ｄ−Ｄｏ）」で定める値に設定することとした。
請求項５に係る発明は、少なくとも感光体と現像装置とローラ転写装置と定着装置とを具備し、前記感光体に形成された潜像を前記現像装置でトナー画像にし、該トナー画像を前記ローラ転写装置でシート状媒体に転写したのち、このシート状媒体に転写された前記トナー画像を前記定着装置で定着して出力する画像形成装置において、前記ローラ転写装置として請求項１乃至４の何れかに記載のローラ転写装置を具備していることとした。

本発明によれば、ローラ転写装置の押圧機構の設計自由度を低下させず、かつ押圧機構の巨大化を招くことなく、厚紙挿通時の突入排出衝撃による画像の位置ずれや色ずれのない良好なローラ転写装置、画像形成装置を提供することができる。

実施の形態１
以下、実施の形態１の例を図１〜図３を用いて説明する。
図１は本発明の画像形成装置である記録装置の作像エンジンを模式的に示す。この記録装置は、中間転写ベルトを用いたタンデム式フルカラー電子写真プロセスである。図１において、符号１は転写ローラ、符号２ａは挟持部を形成する対向ローラ、符号３は中間転写ベルト、符号４は記録紙、符号５は作像ユニット（シアン）、符号６は作像ユニット（マゼンタ）、符号７は作像ユニット（イエロー）、符号８は作像ユニット（ブラック）である。各作像ユニット５、６、７、８では図示しない感光体に静電潜像を形成し、各静電潜像を原色および黒のトナーで現像を行い、それを像担持体としての中間転写ベルト３に転写する。この転写を１次転写と呼ぶ。中間転写ベルト３は対向ローラ２ａのほか、支持ローラ２ｂ、２ｃなどにより支持されている。

［比較例としての従来の押圧機構を備えたローラ転写装置］
図２は、トナー画像が担持された中間転写ベルト（ベルト状の像担持体）３を支持して回転する対向ローラ２ａに対して、従来の押圧機構を用いて、転写ローラ１を押圧して挟持部Ｐを形成し，該挟持部にシート状媒体を挿通させて該シート状媒体にトナー画像を転写させる構成部分を拡大して示している。ここで、挟持部Ｐは転写ローラ１と対向ローラ２ａとの間に中間転写ベルト３を介して記録紙４を挟む部分で記録紙４は該挟持部Ｐを経て、矢印で示す各ローラの回転方向に送られる。
図２におけるローラ転写装置及び押圧機構は、概略、アーム１０と伸長性のばね９からなる。転写ローラ１はアーム１０の中間部に軸支されている。アーム１０の記録紙搬送方向下流側の一端部は支点１１で軸支されている。アーム１０の他端側は記録紙搬送方向下流側に位置し、ばね９により、支点１１を中心に時計回りの向きに付勢されている。このばねの付勢力により転写ローラ１は対向ローラ２ａに押し当てられて挟持部Ｐを構成する。

各作像ユニット５、６、７、８により中間転写ベルト３上に逐次各原色のトナー像が色重ね転写され重ねカラー画像として担持されて転写ローラ１と対向ローラ２からなる転写部において記録紙４に一括転写される。これを２次転写と呼ぶ。

従来の押圧機構では、対向ローラ２ａと転写ローラ１との軸間距離Ｌ（＝Ｌｏ）を調整する手段を備えていないので、非通紙時には対向ローラ２ａと転写ローラ１とはばね９の弾性により、中間転写ベルト３を介して接している。
かかる状況において、薄紙（所謂薄手の記録紙）を通紙する場合、特に問題はないが、厚紙（所謂厚手の記録紙）を通紙する場合、仮に記録紙４を厚紙とした場合、２次転写挿通時の記録紙４前端部で突入衝撃が発生する。そのとき、各作像ユニット５、６、７、８では記録紙４に２次転写しようとしている画像とは別の印刷ジョブにおける先の頁の画像を作像中である。

突入衝撃が発生した瞬間、中間転写ベルト３の速度は低下し、各作像ユニット５、６、７、８の１次転写は本来１次転写すべき画像長より短い距離で転写を行うことになり、画像が短くなる。この突入衝撃による速度低下は一瞬であり、その後回復する。

例えば、作像ユニット５でシアンの成分を１次転写して、これに対応するマゼンタ成分画像を作像ユニット６で重ねようとした場合、作像ユニット５での１次転写のタイミングにおいて第２転写部で突入衝撃が発生するとシアン成分の画像長が短くなり、次の作像ユニット６では中間転写ベルト３の速度は復帰するのでマゼンタ成分画像は正常な画像長となる。結果としてシアンとマゼンタで画像長が異なるので色ずれが発生する。また、これと同様に記録紙４が排出される際にも排出衝撃による色ずれが発生する。

同様の問題は、図１、図２に示した中間転写ベルト３を使用する画像形成装置ばかりでなく、図示しないが中間転写ベルト３に代えて感光体ベルトを用い、各作像ユニット５、６、７、８に代えて各カラー画像用の露光手段と現像手段を具備した作像ユニットとし、該感光体ベルト上に順次シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのトナー画像を重ねて形成し、転写ローラ１と対向ローラ２からなる転写部において記録紙４に一括転写する方式の画像形成装置においても生じ、同じ原因により同様の排出衝撃による色ずれが発生する。すなわち、該感光体ベルト（像担持体ベルト）を有する構成の画像形成装置においても、中間転写ベルト３（像担持体ベルト）を有する構成の画像形成装置においても、記録紙に対する転写に際して共通の問題を有する。転写部における構成は共通であるので、以下では、中間転写ベルト３を用いた例で説明する。

［本発明の押圧機構を備えたローラ転写装置］
図３は本発明の押圧機構を備えたローラ転写装置を示す。図３において、既に図２で説明した部材と共通の部材には同じ符号を付し、説明は略する。この例で特徴的な点は、軸間距離調節用カム（以下、単にカムという。）１２を備えていることである。カム１２は、アーム１０の自由端側であって、アーム１０を間にしてばね９によるアーム１０の押動を受け得る位置に配置されている。

カム１２は正三角形状をなし、中心部の回転軸１２ａがモータＭで回転駆動されることにより変位する。図３に示すようにカム１２の三角形状の辺に相当する部位がアーム１０と平行となる薄紙用の回転位置ではカム１２はアームと非接触であり、転写ローラ１と対向ローラ２ａとは中間転写ベルト３を介してばね９の弾性により接している。このときの対向ローラ２ａと転写ローラ１との軸間距離はＬ（＝Ｌｏ）である。

上記比較例で説明したとおり、記録紙４が薄紙の場合、軸間距離Ｌが無調整でＬ（＝Ｌｏ）でも紙が薄いため比較的小さい突入排出衝撃による画像の色ずれは問題とならない。しかし、軸間距離Ｌを無調整のまま厚紙を挿通すると突入排出衝撃による画像の色ずれが発生する。

そこで、本発明では、厚紙を挿通する場合には、予め、転写ローラと対向ローラとの軸間距離が、薄手のシート状媒体にトナー画像を転写する際の転写条件より長く設定されるように軸間距離Ｌを調整することとした。この軸間距離Ｌの調整はカム１２の回転停止位置を制御することにより行われる。

例えば、図３に示したカム１２の回転停止位置から、図４に示したように三角形状をしたカム１２の頂点がアーム１０を押圧するようにすれば、アーム１０が支点１１を中心に回動することから、軸間距離Ｌは長くなり、厚紙に対する通紙時の突入排出衝撃を緩和することができる。カム１２の回転駆動は前記したとおりモータＭによって行われ、回転量の制御は制御手段１４によりなされる。

予め、転写ローラと対向ローラとの軸間距離を広げることの意義は次のとおりである。
薄紙転写の場合の記録紙４が挟持されていない状態での転写ローラ１と対向ローラ２の軸間距離ＬをＬｏとし、記録紙４が薄紙の場合の紙厚さをＤｏとすると、記録紙４が挟持されている間の転写ローラ１と対向ローラ２の軸間距離はＤoだけ押し広げられて、次の（１）式となる。
Ｌ＝Ｌｏ+Ｄｏ・・・（１）

この薄紙通紙の条件では、突入排出衝撃による画像の色ずれは問題とならない。突入排出衝撃の強さはこの押し広げ距離に依存し、押し広げ距離が大きいほど突入排出衝撃は強くなる。すなわち、厚紙の場合でも押し広げ距離をＤｏよりも少なくすれば、突入排出衝撃による画像の色ずれは問題とならないのである。

そこで、本発明のローラ転写装置では、厚紙の場合にはカム１２を動作させて、予め転写ローラ１と対向ローラ２の軸間距離を広げておき、厚紙が挿通された場合でも押し広げ距離がＤｏを上回らないようにした。その条件は厚紙の場合、厚紙の厚さをＤとすると次の（２）式で表される。

Ｌｏ＋（Ｄ−Ｄｏ）≦Ｌ＜Ｌｏ＋Ｄ・・・（２）

この（２）式の条件を満たすように、厚紙の場合予め転写ローラ１と対向ローラ２の軸間距離Ｌを広げておけば、図４に示すように厚紙４０を挿通する際の押し広げ距離（δＤとする。）は薄紙の場合の押し広げ距離Ｄｏを上回ることがない。なお、図４中、符号ｔは（２）式を満足するＬを設定したときの転写ローラ１と対向ローラ２とのローラ間ギャップを示す。

本例の押圧機構では、厚紙４０が挟持されている間、アーム１０はカム１２に当接した待機位置（軸間距離Ｌを広げた位置）からさらに厚紙４０で押し広げられているのであるから、カム１２はアーム１０から当然離間している。もし、軸間距離調節用カム１２がアーム１０に接していた場合には、ばね９による押圧力が転写中にも軸間距離調節用カム１２に分担されていることになり，適切な挟持部の形成がなされていないことを意味する。

本例では軸間距離調節にカム１２を用いたが、必ずしもカムを用いるばかりではなく、他の機構を用いてもよい、その場合でもこの離間は必要条件である。すなわち、一般的には、厚紙が挟持されている間、軸間距離調節用の部材に押圧力を作用させないことが必要とされる。

以上述べた、例によれば厚紙を転写挟持部に挿通しても、突入排出衝撃は増加せず、色ずれは問題とならない。その際、厚紙にあわせて押圧機構のばね定数やアーム比を低く設計するなどの必要がないので、設計自由度を低下させず、かつ押圧機構の巨大化を招くこともない。
なお、転写を終えた記録紙は図示しない定着装置を経て転写トナー画像が定着されたのち、排紙トレイに排出される。

実施の形態２
以下、本発明のその他の実施例について図５を用いて説明する。図５は実施の形態２の厚紙転写時におけるローラ転写装置及びローラ押圧機構を示している。図５におけるローラ転写装置を図４のローラ転写装置と比較した場合、カム１２に代えて軸間距離調整カム（以下、偏心ローラという。）１２０を用いた点が異なる。また、回転軸１２０ａを駆動制御する手段が付加されている点が異なる。その他は、図４に示した構成と同じであり、同一の符号で示す。

回転軸１２０ａを駆動制御する手段として、厚さ検出手段５０、軸間距離算出手段５１、制御手段５２、モータＭなどを有する。厚さ検出手段５０は、当該ローラ転写装置の挟持部に記録紙が至る前に該記録紙の厚さを検出する紙厚検出手段であり、光透過センサなど厚さ測定センサを用いる。軸間距離算出手段５１は、該厚さ検出手段５０による記録紙の厚さ検出値に基づいて転写ローラ１と対向ローラ２ａとの軸間距離を、画像の色ずれが問題とならない程度に突入排出衝撃が軽減されるような値として算出する算出手段（ＣＰＵなど）であり、この算出値に基づき、制御手段５２はモータＭの回転量を設定し、実行する。制御手段５２は軸間距離Ｌを調整する軸間距離調整手段である。

本例は、軸間距離Ｌの設定を転写する紙厚より変化させ、軸間距離Ｌを常時次の（３）式で表される条件に固定したものである。

Ｌ＝Ｌｏ＋（Ｄ−Ｄｏ）・・・（３）

光透過センサからなる厚さ検出手段５０は画像形成装置において記録紙を収納しているホッパから繰り出された記録紙の厚さを検出する。もし紙厚さが突入排出衝撃による画像の色ずれが問題にならない薄紙の厚さＤｏより厚い場合に（３）式に基づいて軸間距離Ｌを算定し制御手段５２、モータＭなどが駆動されて軸間距離Ｌが算定値となるよう制御される。

本例の偏心ローラ１２０は種々の紙厚に対応した軸間距離を設定可能とするため、図３、図４に示したような三角形状のカムは用いず偏心ローラ１２０とした。本例では、前記（２）式の範囲の最小値となる。

この条件は、厚紙を挟持した場合に、画像の色ずれが問題にならない薄紙の軸間距離の押し広げ距離と同じとなるため、軸間距離調節用の部材に押圧力が分担されることはない。転写を終えた記録紙は図示しない定着装置を経て転写トナー画像が定着されたのち、排紙トレイに排出される。

本発明の記録装置の作像エンジンを模式的に示した断面側面図である。 押圧手段の比較例を説明した図である。 実施の形態１のローラ転写装置及び押圧機構の概略構成図である。 実施の形態１のローラ転写装置及び押圧機構の概略構成図である。 実施の形態２のローラ転写装置及び押圧機構の概略構成図である。

符号の説明

１ 転写ローラ
２ａ 対向ローラ
２ｂ、２ｃ支持ローラ
３ 中間転写ベルト
４ 記録紙
５ 作像ユニット（シアン）
６ 作像ユニット（マゼンタ）
７ 作像ユニット（イエロー）
８ 作像ユニット（ブラック）
９ ばね
１０ アーム
１１ 支点
１２ 軸間距離調節用カム
１２ａ 回転軸
１３ 軸間距離調節部材
１４ 制御手段
４０ 記録紙（厚紙）
５０ 厚さ検出手段
５１ 軸間距離算出手段
５２ 制御手段
１２０ 軸間距離調整カム（偏心ローラ）
１２０ａ 回転軸
Ｌ 軸間距離
Ｐ 挟持部
Ｍ モータ
δＤ 押し広げ距離

Claims (5)

1. トナー画像が担持されたベルト状の像担持体を支持して回転する対向ローラに対して、押圧機構を用いて、転写ローラを押圧して挟持部を形成し，該挟持部にシート状媒体を挿通させて該シート状媒体にトナー画像を転写させるローラ転写装置において、
   厚手のシート状媒体にトナー画像を転写する際には、前記転写ローラと前記対向ローラとの軸間距離が、薄手のシート状媒体にトナー画像を転写する際の転写条件より長く設定されることを特徴とするローラ転写装置。
2. 請求項１に記載の転写装置において、
   前記転写ローラと前記対向ローラとの軸間距離が薄手のシート状媒体の転写に適する最小の値をＬｏ、厚手のシート状媒体の厚さをＤ、薄手のシート状媒体の厚さをＤｏとした場合、前記押圧機構により、厚手のシート状媒体にトナー画像を転写する際の前記転写ローラと前記対向ローラとの軸間距離Ｌを以下の式で定める範囲に設定することを特徴とするローラ転写装置。
   Ｌｏ＋（Ｄ−Ｄｏ）≦Ｌ＜Ｌｏ＋Ｄ
3. 請求項１に記載のローラ転写装置において、
   前記ローラ転写装置にシート状媒体が至る前に該シート状媒体の厚さを検出する厚さ検出手段と、該紙厚検出手段の検出値に基づいて前記転写ローラと前記対向ローラとの軸間距離を算出する軸間距離算出手段と、前記軸間距離算出手段により算出された値に基づき前記軸間距離を調整する軸間距離調整手段とを有することを特徴とするローラ転写装置。
4. 請求項３に記載のローラ転写装置において、
   前記転写ローラと前記対向ローラとの軸間距離が薄手のシート状媒体の転写に適する最小の値をＬｏ、厚手のシート状媒体の厚さをＤ、薄手のシート状媒体の厚さをＤｏとした場合、厚手のシート状媒体にトナー画像を転写する際に、前記押圧機構により前記転写ローラと前記対向ローラとの軸間距離Ｌを以下の式で定める値に設定することを特徴とするローラ転写装置。
   Ｌ＝Ｌｏ＋（Ｄ−Ｄｏ）
5. 少なくとも感光体と現像装置とローラ転写装置と定着装置とを具備し、
   前記感光体に形成された潜像を前記現像装置でトナー画像にし、該トナー画像を前記ローラ転写装置でシート状媒体に転写したのち、このシート状媒体に転写された前記トナー画像を前記定着装置で定着して出力する画像形成装置において、
   前記ローラ転写装置として請求項１乃至４の何れかに記載のローラ転写装置を具備していることを特徴とする画像形成装置。

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