(57)【要約】【課題】本発明の課題は、画像形成部と定着部にそれぞれ別個の用紙搬送駆動手段を設けていたために発生していた用紙の速度変動をなくし、印刷画質の向上を図ることである。【解決手段】感光体上に形成されたトナー像を用紙に転写するための少なくとも１個の画像転写部と、上記トナー像を溶融固着させる定着熱ロールを有する連続紙印刷装置において、上記画像転写部の前段に配置され、上記用紙に張力を付与するための制動機構と、上記定着熱ロールの後段に配置され、上記用紙を巻きつけ摩擦搬送する搬送ロールとを有し、駆動源を有しない上記定着熱ロールに上記用紙を一定角度以上巻きつけることにより上記定着熱ロールを従動回転し、前記搬送ロールの駆動力で用紙搬送を行うことを特徴とする連続紙印刷装置。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体上に形成されたトナー像を用紙に転写するための少なくとも１個の画像転写部と、上記トナー像を溶融固着させる定着熱ロールを有する連続紙印刷装置において、上記画像転写部の前段に配置され、上記用紙に張力を付与するための制動機構と、上記定着熱ロールの後段に配置され、上記用紙を巻きつけ摩擦搬送する搬送ロールとを有し、駆動源を有しない上記定着熱ロールに上記用紙を一定角度以上巻きつけることにより上記定着熱ロールを従動回転し、前記搬送ロールの駆動力で用紙搬送を行うことを特徴とする連続紙印刷装置。
【請求項２】
請求項１において、前記定着熱ロールへの上記用紙の巻き付けを解除するために、上記用紙の通路を変更する手段を有することを特徴とする連続紙印刷装置。
【請求項３】
請求項１において、上記定着熱ロールに上記用紙を接触押圧する押圧ロールを有し、印刷開始時及び印刷停止時に上記押圧ロールにより上記用紙を上記熱ロールに押圧することを特徴とする連続紙印刷装置。
【請求項４】
請求項１において、上記定着熱ロールに上記用紙が巻きつく第１位置及び巻きつかない第２位置に用紙通路を変更する手段と、上記用紙を上記定着熱ロールに押圧する第３位置と押圧しない第４位置に押圧ロールを移動する手段とを有し、印刷停止時には上記押圧ロールを第４位置から第３位置に移動した後に上記用紙通路を第１位置から第２位置に移動することを特徴とする連続紙印刷装置。
【請求項５】
請求項４において印刷開始時は、押圧ロールを第３位置から第４位置に移動した後に、上記用紙通路を第２位置から第１位置にすることを特徴とする連続紙印刷装置。
【請求項６】
請求項１において、上記定着熱ロールに上記用紙が巻きつく第１位置及び巻きつかない第２位置に用紙通路を変更する手段と、上記用紙を上記定着熱ロールに押圧する第３位置と押圧しない第４位置に押圧ロールを移動する手段とを有し、印刷停止時には、上記押圧ロールを第４位置から第３位置に移動させた後に、上記用紙通路を第１位置から第２位置に移動させ、その後紙送りを停止させ、押圧ロールを第３位置から第４位置に移動させることを特徴とする連続紙印刷装置。
【請求項７】
請求項６において、印刷開始時は、押圧ロールを第４位置から第３位置に移動させた後に、紙送りを開始し、その後、上記用紙通路を第２位置から第１位置にし、押圧ロールを第３位置から第４位置に移動させることを特徴とする連続紙印刷装置。
【請求項８】
請求項６において、用紙に転写されたトナー像の終端部が定着部を通過した後に、上記押圧ロールを第４位置から第３位置に移動させることを特徴とする連続印刷装置。
【請求項９】
請求項７において、用紙に転写されたトナー像の終端部が定着部を通過する以前に、上記押圧ロールを第３位置から第４位置に移動させることを特徴とする連続印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式印刷装置に関し、特に高精度に用紙搬送が可能な連続紙印刷装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平６−１３５６０７
まず、従来の電子写真方式連続紙印刷装置の一例を図５を用いて説明する。
図５において、１は感光体、２は光源、３は現像機、４は転写部である。感光体１上に静電的に形成された潜像は、現像機３にてトナーが潜像上に形成され、トナー像即ち可視像を形成する。この可視像（トナー像）は、転写部４にて用紙５に転写される。画像を形成するための感光体１は、所定の回転角速度を得るため、単独の駆動源を有し回転駆動される。
【０００３】
一方、用紙５は熱板６を通過する間に用紙５の背面から熱が供給され、用紙上に形成されたトナーが事前加熱される。更に用紙５は内部に熱源７を有する熱ロール８と、熱ロール８に対抗する圧力ロール１６に挟持搬送されることで、トナーが溶融され用紙５上に固着される。この熱ロール８は、前述のようにトナー像が形成された用紙５を、圧力ロール１６とで挟持搬送するため、駆動源１７ｂを有している。上記構成において、用紙５は、感光体１のトナー像を用紙５に転写する転写器４前後に装備されるトラクタ１８と、前述した熱ロール８とによって搬送される。
【０００４】
このように構成された従来の連続紙印刷装置は次に示すような問題がある。即ち上記トラクタ１８と熱ロール８は、個々の駆動源１７ａ及び１７ｂを別個に有しており、これらの駆動源１７ａ、１７ｂを等速で駆動しても機械的公差、電気的公差により用紙５を搬送する速度が同一にはならない。
【０００５】
更に熱ロール８は、トナーの融着のための熱伝達手段であるために、高温になっており、熱膨張によって外径の変化が大きいため上記の公差がますます大きくなる。そのため、両者の速度差を吸収するため、転写部４と熱板６との間に、バッファ１９と呼ぶ緩衝機構を設け、そのバッファ１９の動作を検出して、熱ロール８の回転制御を行っている。
【０００６】
しかし、前記バッファ１９が変動すると、用紙５が不必要な振動を受けることになり、用紙５の搬送精度の低下を招来することになる。また用紙５に振動が生じると、これが、転写部４に伝播し、感光体１から用紙５への転写時における画質の低下や、未定着トナーの飛散を発生させるという問題も生じる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は上述のような問題のない連続紙印刷装置を提供することにある。具体的には画像形成部における用紙と搬送と、定着部における用紙の搬送とが別個の駆動手段により行われることに起因する速度変動をなくし、これによって用紙の振動を抑制し、印刷画質の向上を図ることが可能な連続紙印刷装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、感光体上に形成されたトナー像を用紙に転写するための少なくとも１個の画像転写部と、上記トナー像を溶融固着させる定着熱ロールを有する連続紙印刷装置において、上記画像転写部の前段に配置され、上記用紙に張力を付与するための制動機構と、上記定着熱ロールの後段に配置され、上記用紙を巻きつけ摩擦搬送する搬送ロールとを有し、駆動源を有しない上記定着熱ロールに上記用紙を一定角度以上巻きつけることにより上記定着熱ロールを従動回転し、前記搬送ロールの駆動力で用紙搬送を行うように構成したことに一つの特徴を有する。
【０００９】
本発明の他の特徴は、前記定着熱ロールへの上記用紙の巻き付けを解除するために、上記用紙の通路を変更する手段を備えたことにある。
【００１０】
本発明の他の特徴は、上記定着熱ロールに上記用紙を接触押圧する押圧ロールを有し、印刷開始時及び印刷停止時に上記押圧ロールにより上記用紙を上記熱ロールに押圧するように構成したことにある。
【００１１】
本発明の特徴は換言すると、上記定着熱ロールに上記用紙が巻きつく第１位置及び巻きつかない第２位置に用紙通路を変更する手段と、上記用紙を上記定着熱ロールに押圧する第３位置と押圧しない第４位置に押圧ロールを移動する手段とを有し、印刷停止時には上記押圧ロールを第４位置から第３位置にすると共に上記用紙通路を第１位置から第２位置に移動し、印刷開始時は、押圧ロールを第３位置から第４位置にすると共に、上記用紙通路を第２位置から第１位置に移動させ、更にはその後紙送りを停止させ、押圧ロールを第３位置から第４位置に移動させることにある。
【００１２】
本発明の他の特徴は、印刷開始時は、押圧ロールを第４位置から第３位置に移動させた後に、紙送りを開始し、その後、上記用紙通路を第２位置から第１位置にし、押圧ロールを第３位置から第４位置に移動させることにある。
【００１３】
本発明の他の特徴は、用紙に転写されたトナー像の終端部が定着部を通過した後に、上記押圧ロールを第４位置から第３位置に移動させることにある。
本発明の他の特徴は、用紙に転写されたトナー像の終端部が定着部を通過する以前に、上記押圧ロールを第３位置から第４位置に移動させることにある。
本発明の他の特徴及び利点は以下の説明から更に明瞭に理解することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる連続紙印刷装置の一実施例を図１〜図４を用いて説明する。
【００１５】
図１において感光体１に光源２から光を照射することにより感光体１の表面に潜像が形成される。そして、現像機３にてトナーが潜像上に形成され可視像が形成される。形成された可視像（トナー像）は、転写器４により用紙５に転写され、未定着画像が形成される。尚、１５は制動ロールである。
【００１６】
未定着画像が形成された用紙５は予備加熱用熱板６を通過し、内部に熱源７を有する熱ロール８に一定角以上巻きつくようにして搬送される。熱ロール８に対向した位置に押圧ロール１３及びカム１４が設けられている。この搬送の間に未定着画像が形成された用紙５は熱板６及び熱源７からの熱エネルギーを吸収し、定着が完了する。
【００１７】
更に用紙５は、定着後、熱ロール８の後段に配置された巻き付けロール１０、ガイドロール１１を介して搬送ロール９に一定角以上巻きつくように搬送される。搬送ロール９の巻きつきの終端で、押圧ロール１２にて挟持することで、用紙５と搬送ロール９間でのすべりを抑えることが可能となり、搬送ロール９が一定角速度で回転すると、用紙５を一定周速で搬送することができる。
【００１８】
ところで、ロールへの巻きつけによりロールが発生する回転力Ｐは、一般的に下記式（１）で表される。
【００１９】
Ｐ＝（Ｔ’−Ｔ０）＋μＦ
＝Ｔ０×（ｅμΦ−１）／ｅμΦ＋μＦ……式（１）
但し
Φ…ロールへの巻きつき角度
Ｆ…押しつけロールによる押しつけ圧力
Ｔ’…ロール出口部において用紙に加わる張力
Ｔ０…ロール入口部において用紙に加わる張力
μ…ロールと用紙との摩擦係数
図２は、図１の熱ロール８から搬送ロール９までを拡大して示した図である。図２において搬送ロール９の前段で用紙５に加わる張力をＴ２、後段で用紙５に加わる張力をＴ３、搬送ロール９により発生する回転力をＰ２、押圧ロール１２による押しつけ圧をＦ２、搬送ロール９に用紙が巻きつく角度をΦ２とするとＰ２は下記式（２）で表される。
【００２０】
Ｐ２＝（Ｔ３−Ｔ２）＋μＦ２
＝Ｔ２×（ｅμΦ２−１）／ｅμΦ２＋μＦ２……式（２）
一方、熱ロール８は用紙５が一定角度巻きつく構成となっているため、用紙５により回転力Ｐ１を発生するが、このＰ１は式（３）により表される。尚、転写部４の前段に配置された制動ロール１５により、用紙５には一定張力Ｔ１が付与され一定速度で搬送される。
【００２１】
Ｐ１＝（Ｔ２−Ｔ１）
＝Ｔ１×（ｅμΦ１−１）／ｅμΦ１……式（３）
但し
Ｔ１…ロール８の入口部の用紙の張力
Ｔ２…ロール８の出口部の用紙の張力
Φ…ロール８への用紙の巻きつき角度
である。
【００２２】
今、熱ロール８における回転負荷Ｑ１が上記（３）式のＰ１より小さければ熱ロール８でのすべりは発生しない。つまりすべりの発生しない条件は、
Ｑ１＜Ｐ１……式（４）
一方、搬送ロール９における回転負荷をＱ２、搬送ロール９の回転力をＰ２とすると搬送ロール９で用紙５がすべることなく搬送するための条件は、
Ｑ２＜Ｐ２（＝Ｔ２×（ｅμΦ２−１）／ｅμΦ２＋μＦ２）……式（５）
即ち搬送ロール９で用紙がすべることなく搬送し、且つ熱ロール８ですべりをなくして熱ロール８を用紙５に追従させるためには、式（４）及び（５）を満たすように式（２）及び式（３）の巻きつけ角Φ１、Φ２及び押しつけ力Ｆ２を選定すればよいことになる。
【００２３】
図３は本発明印刷装置の印刷停止時の状態を示すもので、この時は熱ロール８に巻きつけられた用紙５を、熱ロール８から離脱し、必要以上の熱エネルギーが用紙５に加わるのを排除する必要がある。そのため、印刷停止と同時に、巻きつけロール１０とガイドロール１１が印刷時の所定位置から、ここでは詳述しない駆動手段により用紙５の巻き付けを解除する位置まで離脱する。本実施例では定着熱ロール８に用紙が巻きつく用紙通路位置（図４）を第１位置、熱ロール８に用紙が巻きつかない用紙通路位置（図３）を第２位置と称し、上記第１、第２位置間で用紙通路を変更する手段（図示せず）を有する。
【００２４】
一方、上記のように印刷が完全停止してから、巻きつけ解除の動作に移行すると、前記した過剰熱供給となり、印刷画像の劣化を招く。一方、用紙搬送速度を減速しながら用紙５を離脱させるためには、熱ロール８に対する用紙５の巻きつけ角度をすべりが発生しないように、式（３）を満足する必要がある。しかし用紙搬送速度減速しながら、巻き付けを解除すると、上記の条件を満足することができなくなってしまう。そのため、本発明の実施例においては、用紙５を熱ロール８に押圧するための押圧ロール１３とこの押圧ロール１３を移動させるためのカム１４を有する。本実施例では用紙５を熱ロール８に押圧する押圧ロール１３位置（図４）を第３位置、用紙５を熱ロール８に押圧しない押圧ロール１３位置（図３）を第４位置と称する。
【００２５】
次に本発明印刷装置の動作を図６を用いて説明する。図において（ａ）は用紙５の搬送速度、（ｂ）は熱ロール８の回転速度、（ｃ）は押圧ロール１３の位置、（ｄ）はガイドロール１１の位置を示す。またＴ１は用紙５の搬送開始のタイミング、Ｔ２は印刷開始、Ｔ３は印刷停止、Ｔ４は用紙５の搬送を停止するタイミングをそれぞれ示している。
【００２６】
紙送りを開始するには、まず押圧ロール１３を第４位置（非接触位置）から第３位置（押圧位置）に移動した後に用紙搬送を開示する。即ち押圧ロールで完全にニップした後に用紙送りを開始する。用紙搬送が印刷時の速度まで達したらガイドロール１１を第２位置（用紙の巻きつかない位置）から第１位置に移動し、用紙５が熱ロール８に必要な角度巻きつくようにする。
【００２７】
ガイドロール１１の移動は、紙送り開始が完了すると同時かまたはそれ以降の早いタイミングが選ばれる。これは紙送り開始と同時に行うことにより無駄な印刷ページを削減することができるからである。また、紙送り停止時にガイドロール１１の移動を行うと、押圧ロール１３に荷重がかかっている状態のため用紙が切れたりモータが脱調を起こす可能性があるという理由にもよる。
【００２８】
次に押圧ロール１３を第３位置（押圧位置）から第４位置（非接触位置）に移動して印刷を開始する。印刷装置の転写部４によりトナーが転写した用紙５から熱ロール８で定着されるまでには用紙５のパス長分の移動時間があるので用紙速度が定着状態になっていれば印刷は開始することが可能であるが、印刷された未定着トナーが熱ロール部８に到達するまでに押圧ロール１３が第４位置に移動する必要がある。
【００２９】
印刷時には押圧ロール１３を熱ロール８から離間させる。その理由は、
本発明装置においては、定着機能と搬送機能とを、それぞれ熱ロール８と搬送ロール９とで分離させたことにより、高精度の用紙搬送を達成させており、搬送ロール９と前段の制動ロール１５の用紙パス間に、搬送精度に悪影響を及ぼすものを設けるのは望ましくないからである。
【００３０】
また、熱ロール８への巻付けは、用紙に対する熱の供給時間を長くするという目的の他に、ニップさせないで用紙５に合わせて従動させることにより、熱ロール８通過による搬送精度への影響を極力、低減させるという狙いがある。押圧ロール１３のニップは従動であるが、用紙幅方向均一に荷重を与えることは難しく、また、斜めに押し当てられることもあり、スキュー等の搬送性に影響を及ぼすことも理由の一つである。また、その他の理由としては、熱ロール８や押圧ロール１３の磨耗による部品の短寿命等もあげられる。
【００３１】
次に印刷停止動作に入ると、押圧ロール１３が第４位置（非抵触位置）から第３位置（押圧位置）に移動し、用紙５を熱ロール８に押圧する。その後ガイドロール１１が第１位置（用紙の巻きつく位置）から第２位置に移動し、用紙搬送速度を低下させ搬送を停止する。
つまり、前記式（３）に押圧ロール１３による、μＦ１が付加されることにより、用紙５と熱ロール８との間のすべりを無くすことができる。紙送りの停止後に、カム１４が初期位置に回転して熱ロール８から押圧ロール１３が離れ、用紙５が熱ロール８から完全に離脱する。
【００３２】
ガイドロール１１の移動は、紙送りの停止と同時か又は停止前に完了させる。これは無駄な未印刷ページを削減すると共に、紙送り停止後にガイドロール１１の移動を行うと、用紙が弛むためである。
【００３３】
上記の説明において、押圧ロール１３の動作時期は図６に示すように押圧ロール１３の動作が完了した後にガイドロール１１を移動させる必要がある。これは熱ロール８への巻きつき角が小さく且つ用紙が動いているときに押圧ロール１３を解除してしまうと熱ロール８と用紙５がスリップしてしまい画像が乱れるからである。従って印刷開始時には押圧ロール１３で完全にニップした後に用紙送りを開始し、逆に印刷停止時には用紙送りが完全に停止した後に、押圧ロール１３のニップを解除する。
【００３４】
以上本発明の実施例について説明したが、本発明の基本的な考え方を変更しない範囲で種々の変形をすることは容易である。例えば上記の実施例ではカム１４の回転により押圧ロール１３を移動させるように構成したが、カムに限定されるものではなく、例えば押圧ロール１３の両端部に突起とそれに嵌合するガイドを設け、互いに摺動させるように構成してもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、熱ロール後段に用紙搬送ロールを配置すると共に、画像転写部前段に制動ロールを配置し、熱ロールを用紙搬送に対し従動回転できるようにし、用紙搬送ロールの駆動源だけで用紙搬送を行うようにしたので、画像形成部と定着部の用紙をそれぞれ別駆動手段で搬送することに起因して発生する用紙の速度変動を除くことができる。また、熱ロールの温度変化や機械的寸法変化による用紙の速度変動を除くことができるので、高精度な用紙搬送が可能となり、印刷画質の向上を図ることができるという作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明連続印刷装置の一実施例を示す構成概略図である。
【図２】本発明印刷装置の印刷動作時の詳細を示す説明図である。
【図３】本発明印刷装置の印刷停止時の状態を示す説明図である。
【図４】本発明印刷装置の印刷開始時の状態を示す説明図である。
【図５】従来の印刷装置の一例を示す構成概略図である。
【図６】本発明印刷装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１は用紙、２は光源、３は現像機、４は転写部、５は用紙、６は熱板、７は熱源、８は熱ロール、９は搬送ロール、１０は巻きつけロール、１１はガイドロール、１２、１３は押圧ロール、１４はカム、１５は制動ロール、１６は圧力ロール、１７ａ，１７ｂは駆動源。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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