JP4366307B2 - 記録媒体搬送装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体搬送装置及び画像形成装置に関し、さらに詳しくは、プリンタ、複写機、ＦＡＸ、印刷機等及びそれらを複数搭載した複合機等に用いられる静電吸着方式の記録媒体搬送装置及び該記録媒体搬送装置を搭載した画像形成装置に関する。

インクジェット記録装置において、無端状の搬送ベルトの表面に帯電ローラを介して高電圧を印加し、搬送ベルト上に形成された電荷によって用紙等の記録媒体を静電吸着して搬送する静電吸着方式の記録媒体搬送装置が知られている。例えば、特許文献１には、インクジェット記録装置に用いられる静電吸着方式の記録媒体搬送装置において、ベルト上に形成する電荷を一様ではなく、電位の異なる帯電幅を複数形成することにより静電吸着力を実用的なものとする技術が開示されている。ここで、電位の異なる帯電幅は、１本の帯電ローラに印加する高電圧値を変化させることにより得ている。

図８は、従来例の記録媒体搬送装置において、帯電ローラに印加される高電圧の波形、及び搬送ベルトが帯電した様子を示す図である。
従来例の記録媒体搬送装置においては、図８に示すように１本の帯電ローラに−Ｖ〜＋Ｖをピークとする矩形波電圧が印加され、このＡＣバイアスにより搬送ベルトの絶縁層に、正と負の電荷が搬送ベルトの移動方向に対して交互に帯電される。
特開２００３−１０３８５７号公報

従来例のように１本の帯電ローラを用いて搬送ベルトの表面に電位の異なる帯電幅を得るためには、印加する高電圧のピーク−ピーク値（peak to peak値）が大きくなり、高電圧電源にとって大きな負荷となってしまうという問題があった。すなわち、１本の帯電ローラを用いて、−Ｖ〜＋Ｖまで高電圧を切り替えることは、高電圧電源にとって大きな負荷であり、切り替え周波数を速くすることの妨げとなっていた。
そこで、請求項１の発明は、少なくとも２本以上の帯電ローラを用いて、それぞれの帯電ローラにおける高電圧の変化を少なくし、高電圧電源に対する負荷を低減することを目的とする。

また、請求項１の発明は、搬送ベルトの回転方向上流側に位置する帯電ローラにＤＣ電圧を印加し、下流側に位置する帯電ローラにＡＣ電圧を印加するという簡単な構成により、従来例が有する問題点を克服することを目的とする。

また、請求項１の発明の目的を達成するためには、少なくとも極性が異なる２種類以上の高電圧値を、タイミングによっては同時に出力することが必要である。しかし、それぞれの電圧値に対し高電圧電源を複数用意することはコスト削減及び省スペース化にとって弊害となる問題があった。
そこで、請求項２の発明は、複数電圧値を１つの高電圧電源から発生させることにより前記問題を克服することを目的とする。

また、吐出口からインク液滴を吐出して記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置では、インクに含まれる水分により記録媒体が波打つコックリングと呼ばれる現象を抑えるため、無端状のベルトに記録媒体を静電的に吸着して用紙を搬送する方法が知られている。
しかしながら、この静電吸着搬送方式では、ベルトの帯電によって記録媒体表面と記録ヘッドとの間に電界が生じ、この電界が記録ヘッドから吐出されたインク液滴に影響を与えて良好な記録ができないという問題があった。

図９は、搬送ベルト上の電荷により、記録ヘッドから吐出されたインク液滴が影響を受ける様子を経時的に示す図である。
図９（Ａ）に示すように、搬送ベルト表面には搬送ベルト上の電荷により記録媒体が静電吸着される。搬送ベルト上の電荷により記録媒体表面に電荷が誘起され、表面電位を生じる。同時にノズル面は搬送ベルト表面の極性と逆の電荷が誘起される。

一方、図９（Ｂ）に示すように、記録ヘッドの吐出口から吐出されたインク液滴が飛翔中に、図９（Ｃ）に示すようにインク液滴が分裂して生じるミスト（サテライト、もしくは従滴）は、前記表面電位の影響で、表面電位と同極性に帯電する。このため、同極性の帯電が反発し合って、ミストはＵターンして図９（Ｄ）に示すように吐出口付近に付着してしまう。この場合、記録媒体へのインクの付着量が低下し画質に影響を与える。さらに、以後の正常なインクの吐出が妨げられて、インクが曲がって飛翔したり、インク吐出が行われなくなる。

この問題に対しては、搬送ベルト表面に形成される帯電の幅を小さくすることが有効であることが知られている。帯電幅を小さくするためには搬送ベルトに印加する高電圧の電圧値切り替え周波数を高くすることが必要である。しかしながら、周波数を高くすればＡＣ電圧の性質上出力電流が増大する。これは負荷の容量が増大することに等しく、高圧電源にとって厳しい条件となる問題があった。

請求項３の発明は、前記記録媒体搬送装置をインクジェット画像形成装置に用いることによって、搬送ベルト表面の帯電幅を小さくすることを可能とし、ミストの記録ヘッドへの付着を低減することを目的とする。

請求項１の発明は、無端状の搬送ベルトに高電圧を印加することにより前記搬送ベルトを帯電させ、帯電した前記搬送ベルトの表面に記録媒体を吸着して搬送する記録媒体搬送装置において、前記搬送ベルトの帯電手段は少なくとも２本の帯電ローラを有し、該各々の帯電ローラに極性が異なる電圧値を印加することを特徴とする。

また、請求項１の発明は、前記搬送ベルトの回転方向上流に位置する帯電ローラにＤＣ電圧を印加し、前記搬送ベルトの回転方向下流に位置する帯電ローラにＡＣ電圧を印加することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の記録媒体搬送装置において、前記２本の帯電ローラに高電圧を供給する高電圧電源は１つであることを特徴とする。

請求項３の発明は、無端状の搬送ベルトの表面を帯電させて記録媒体を搬送する記録媒体搬送装置を備え、前記記録媒体に液滴吐出ヘッドから液滴を吐出して画像を形成する画像形成装置において、前記記録媒体搬送装置は請求項１または２に記載の記録媒体搬送装置からなることを特徴とする。

請求項１に記載の用紙搬送装置は、複数の帯電ローラを用い、極性が異なる電圧値を印加することにより搬送ベルトの帯電を行うので、高電圧電源にとって負荷が軽くなり高電圧電源の構成を簡単なものにすることができる。

また、請求項１に記載の用紙搬送装置は、搬送ベルト回転方向上流側に位置する帯電ローラにＤＣ電圧を印加し、下流側に位置する帯電ローラにＡＣ電圧を印加するので、簡単な構成でそれぞれの帯電ローラにおける高電圧の変化を少なくし、高電圧電源に対する負荷を低減する。

請求項２に記載の用紙搬送装置は、前記複数の電圧値を１つの高電圧電源で出力する構成をとっているので、コストの上昇を押さえ、かつ装置の小型化を達成することができる。

請求項３に記載の用紙搬送装置は、搬送ベルトに形成される帯電幅を小さくすることができるので、インク滴が飛翔中に分裂して形成されるミストが記録ヘッドへ付着するのを低減することができ、高品位の画像を形成することができる。

本発明は、帯電ローラを用いて、搬送ベルトの移動方向に対して正と負の電荷を交互に帯電させる際、高電圧を印加するために少なくとも２本の帯電ローラを用いることにより、高電圧電源において切り替える電圧値を小さくして、高電圧電源の負荷を軽くし、電圧値切り替え周波数を高くし、それによって搬送ベルト上の帯電幅を小さくすることを目的とする。そのため、無端状の搬送ベルトの表面に帯電ローラを用いて高電圧を印加して帯電させるが、帯電ローラは、少なくとも第１帯電ローラ、第２帯電ローラの２本を使用し、搬送ベルトの回転方向上流に位置する第１帯電ローラにＤＣ電圧を印加し、下流に位置する第２帯電ローラにＡＣ電圧を印加する。
以下、本発明の記録媒体搬送装置及び該記録媒体搬送装置を搭載したインクジェット画像形成装置の実施例について説明する。

図１は、本発明の記録媒体搬送装置を搭載したインクジェットプリンタの実施例を示す図である。
図１に示すように、実施例のインクジェットプリンタ１は、シアンＣ，マゼンタＭ，イエロＹ，ブラックＢｋの各色のインクをそれぞれ収納した４個のインクカートリッジと、複数のノズル列を有し、各インクカートリッジからインクが供給されるインクジェットヘッド２と、インクカートリッジとインクジェットヘッド２を搭載しガイドロッド４に案内されて主走査方向に移動するキャリッジ３と、記録媒体６を収納した記録媒体積載部５や手差し給紙経路１５から、先端コロ１３を経て記録媒体６をインクジェットヘッド２下方に搬送する搬送ベルト１２と、印字した記録媒体６を排出する排紙トレイ１４を有する。そして、ホスト装置から送られる画像データを記録媒体６に印字するときは、キャリッジ３をガイドロッド４に沿って主走査しながら、搬送ベルト１２により副走査方向に搬送され、インクジェットヘッド２下方に送られた記録媒体６にインクジェットヘッド２のノズルから画像データに応じてインク滴を噴射して文字や画像を記録する。

記録媒体搬送装置において、用紙等の記録媒体６は記録媒体積載部５に図１に示すように積載保持されており、記録媒体６を取り出す給紙コロ７と、記録媒体を１枚ずつ分離する分離パッド８を有しており、分離パッド８によって１枚ずつに分離した記録媒体６は搬送ガイド９に送り出される。搬送状の搬送ベルト１２はベルト搬送ローラ１０とテンションローラ１１間に巻回され、記録媒体積載部５より取り出された記録媒体６は搬送ガイド９に案内されて先端コロ１３と搬送ベルト１２間に送られる。記録媒体６を搬送する際、搬送ベルト１２の表面に第１帯電ローラ２１ａ及び第２帯電ローラ２１ｂによって電荷が形成され、搬送ベルト１２に対し静電吸着力によって張り付いた状態で搬送される。

図２は、搬送ベルトの構成を示す断面図である。
無端状の搬送ベルト１２の構成は、図２に示すように２層構造で、表層は抵抗制御を行っていない純粋な樹脂材で構成された絶縁層１２ａであり、その膜厚は４０μｍである。また、裏層は、表層と同材質にカーボンによる抵抗制御を行った中抵抗層１２ｂ（アース層）であって、表層と裏層が積層されている。帯電ローラは絶縁層１２ａに接触するように配置され、加圧力が第１，第２帯電ローラ２１ａ，２１ｂの軸の両端に２．５Ｎ付加される。ベルト搬送ローラ１０はアースローラの役目を担っており、搬送ベルト１２の中抵抗層１２ｂと接触配置される。

図３は、インクジェットヘッドを搭載するキャリッジの走査方向と搬送ベルトとの位置関係を示す図で、図１を右側より見た図に相当する。
図３に示すように、インクジェットヘッド２を搭載するキャリッジ３は搬送ベルト１２の搬送方向、すなわち記録媒体の搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に走査され、搬送ベルト１２上の記録媒体にインクジェットヘッド２からインク滴が吐出され、１行分の帯状領域の画像が形成された後、搬送ベルト１２を１行分副走査方向に駆動し、同様にして次の帯状領域に画像を形成する動作を繰り返し、記録媒体の全領域に所定の画像を形成する。

図４は、搬送ベルトに形成される電荷によって記録媒体が吸着される様子を示す図である。
帯電ローラによって、搬送ベルト１２の絶縁層１２ａにプラスとマイナスの電荷が帯電され、そこへ記録媒体６が給紙される。搬送ベルト１２の表面にはベルト上のプラス電荷からマイナス電荷に向かって電気力線が発生している。この電気力線の影響で記録媒体の搬送ベルトと接触している側とその反対側には同極の電荷が誘電される。記録媒体６の搬送ベルト１２と接触する側の電気力線密度は高く、記録媒体６の非ベルト接触面側の密度は疎となる。そのとき、記録媒体６の下側と上側で電荷の差異が生じて、その差異分、搬送ベルトと吸着する向きに力が作用する。これはマクスウェル応力と呼ばれるもので、正負極性帯電の境目で発生する。

図５は、電荷が形成された搬送ベルトを上側から見た図である。
搬送ベルト１２の表面に形成される帯電幅について説明する。
搬送ベルト１２の表面にはプラスとマイナスの電荷がある幅（帯電幅）で形成される。図１に示すように、搬送ベルト１２上の残留電荷を除去する除電装置、好ましくは除電ブラシ２３を帯電ベルト表面電荷のうち記録媒体の搬送を終えて不要となった電荷を除去できる位置に設置する。

図５に示すように，ベルト搬送ローラ１０の軸にはエンコーダ２５が固定され、エンコーダ読み取りセンサ２６によりエンコーダ２５の回転量を検出し、それに基づき搬送ベルト１２の位置及び移動量が制御部２７によって算出される。また、制御部２７は、高圧電源２８を制御し、搬送ベルト１２に形成される電荷の量及び帯電幅が所定の値となるように、第１帯電ローラ２１ａ，第２帯電ローラ２１ｂに印加するそれぞれの電圧の電圧値及び切り替え周波数等を制御し、また記録媒体搬送装置のモータの駆動タイミング等を制御する。

図６は、搬送ベルトと帯電ローラとの位置関係を示す図で、図１の搬送ベルトを下側より見た図に相当する。
帯電ローラは複数設けられるが、本実施例では２本の帯電ローラ、すなわち第１帯電ローラ２１ａ、第２帯電ローラ２１ｂが、図６に示すように搬送ベルト１２に接触配置されている。第１帯電ローラ２１ａ，第２帯電ローラ２１ｂの２本の帯電ローラに高電圧を供給する高電圧電源２８には、２個のＤＣトランス（Ｔ１，Ｔ２）２８ａ，２８ｂが１枚の基板上に搭載されている。

図７は、帯電ローラに印加される高電圧の波形、及び搬送ベルトが帯電した様子を示す図である。
第１帯電ローラ２１ａ、第２帯電ローラ２１ｂには、それぞれ図７に示すような波形の高電圧が印加される。正極性のＤＣ高電圧＋Ｖが搬送ベルトの回転方向上流側に位置する第１帯電ローラ２１ａに印加され、下流側に位置する第２帯電ローラ２１ｂには０Ｖ〜−Ｖをピークとする矩形波が印加される。つまり、上流の第１帯電ローラ２１ａで一度＋Ｖにて一様な正極性帯電を行い、下流の第２帯電ローラ２１ｂで負極性の帯電幅を作る形となる。

なお、２本の帯電ローラに印加される高電圧の波形を、図７に示す例と極性を逆にして、上流側の第１帯電ローラ２１ａに負極性の−Ｖ、下流側の第２帯電ローラ２１ｂに０Ｖ〜＋Ｖを印加しても同様の効果が得られる。２個のＤＣトランスＴ１，Ｔ２は、１つの高電圧電源基板に搭載されている。２本の帯電ローラによって、最終的には図５、図７に示すような、帯電幅を持った帯電が搬送ベルト１２上に形成される。

従来例である特許文献１に開示された技術としては、先に示した図８に示すように、１本の帯電ローラに−Ｖ〜＋Ｖをピークとする矩形波を印加する方法であったが、１本の帯電ローラを用いて、−Ｖ〜＋Ｖまで高電圧を切り替えることは、高電圧電源にとって大きな負荷であり、切り替え周波数を速くすることの妨げとなっていた。

本発明によれば、切り替える電圧値が０〜−Ｖであり、従来の半分の切り替え幅ですむので、その分切り替え周波数を早くし、搬送ベルトに小さな帯電幅を作ることが可能となる。

本発明の記録媒体搬送装置を搭載したインクジェットプリンタの実施例を示す図である。 搬送ベルトの構成を示す断面図である。 インクジェットヘッドを搭載するキャリッジの走査方向と搬送ベルトとの位置関係を示す図である。 搬送ベルトに形成される電荷によって記録媒体が吸着される様子を示す図である。 電荷が形成された搬送ベルトを上側から見た図である。 搬送ベルトと帯電ローラとの位置関係を示す図である。 帯電ローラに印加される高電圧の波形、及び搬送ベルトが帯電した様子を示す図である。 従来例の記録媒体搬送装置において、帯電ローラに印加される高電圧の波形、及び搬送ベルトが帯電した様子を示す図である。 搬送ベルト上の電荷により、記録ヘッドから吐出された液滴が影響を受ける様子を経時的に示す図である。

符号の説明

１…インクジェットプリンタ、２…インクジェットヘッド、３…キャリッジ、４…ガイドロッド、５…記録媒体積載部、６…記録媒体、７…給紙コロ、８…分離パッド、９…搬送ガイド、１０…ベルト搬送ローラ、１１…テンションローラ、１２…搬送ベルト、１２ａ…絶縁層（表層）、１２ｂ…中抵抗層（裏層）、１３…先端コロ、１４…排紙トレイ、１５…手差し給紙経路、２１ａ…第１帯電ローラ、２１ｂ…第２帯電ローラ、２３…除電ブラシ、２５…エンコーダ、２６…エンコーダ読み取りセンサ、２７…制御部、２８…高圧電源。

Claims (3)

1. 無端状の搬送ベルトに高電圧を印加することにより前記搬送ベルトを帯電させ、帯電した前記搬送ベルトの表面に記録媒体を吸着して搬送する記録媒体搬送装置において、前記搬送ベルトの帯電手段は少なくとも２本の帯電ローラを有し、該各々の帯電ローラに極性が異なる電圧値を印加し、
   前記搬送ベルトの回転方向上流に位置する帯電ローラにＤＣ電圧を印加し、前記搬送ベルトの回転方向下流に位置する帯電ローラにＡＣ電圧を印加することを特徴とする記録媒体搬送装置。
2. 請求項１記載の記録媒体搬送装置において、前記２本の帯電ローラに高電圧を供給する高電圧電源は１つであることを特徴とする記録媒体搬送装置。
3. 無端状の搬送ベルトの表面を帯電させて記録媒体を搬送する記録媒体搬送装置を備え、前記記録媒体に液滴吐出ヘッドから液滴を吐出して画像を形成する画像形成装置において、前記記録媒体搬送装置は請求項１または２に記載の記録媒体搬送装置からなることを特徴とする画像形成装置。