インクジェット記録装置
【課題】画像品質の低下及びラインヘッドの劣化を防ぐことができるインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】記録媒体５０を搬送する無端状の搬送ベルト５と、搬送ベルト５に接触し、交流電圧が印加されることで搬送ベルト５に正帯電領域と負帯電領域とを交互に形成するベルト帯電手段と、搬送ベルト５により搬送される記録媒体５０に接触し、正極及び負極電圧で形成される交流電圧が印加されて記録媒体５０を帯電させる記録媒体帯電手段と、を有し、搬送ベルト５により搬送される記録媒体５０に画像を形成する画像形成装置１００であって、ベルト帯電手段の搬送ベルト５の回転方向における帯電領域の長さＬ１、正帯電領域と負帯電領域との間隔Ｐ１と、記録媒体帯電手段の記録媒体５０の搬送方向における帯電領域の長さＬ２、記録媒体５０に印加する正及び負極電圧の間隔Ｐ２とが、Ｌ１≦Ｐ１、Ｐ２＜Ｌ２及びＰ２＜Ｐ１の関係を満足する。
【解決手段】記録媒体５０を搬送する無端状の搬送ベルト５と、搬送ベルト５に接触し、交流電圧が印加されることで搬送ベルト５に正帯電領域と負帯電領域とを交互に形成するベルト帯電手段と、搬送ベルト５により搬送される記録媒体５０に接触し、正極及び負極電圧で形成される交流電圧が印加されて記録媒体５０を帯電させる記録媒体帯電手段と、を有し、搬送ベルト５により搬送される記録媒体５０に画像を形成する画像形成装置１００であって、ベルト帯電手段の搬送ベルト５の回転方向における帯電領域の長さＬ１、正帯電領域と負帯電領域との間隔Ｐ１と、記録媒体帯電手段の記録媒体５０の搬送方向における帯電領域の長さＬ２、記録媒体５０に印加する正及び負極電圧の間隔Ｐ２とが、Ｌ１≦Ｐ１、Ｐ２＜Ｌ２及びＰ２＜Ｐ１の関係を満足する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送される記録媒体にインク滴を吐出して画像を形成するインクジェット記録装置に関し、特に記録媒体を静電気力により搬送する静電搬送技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット方式を用いた画像形成装置では、多数のノズルが記録媒体の搬送方向と直交する方向に配列されたライン型の記録ヘッド（以下、ラインヘッドという）を備えるインクジェット記録装置が実用化されている。
【０００３】
ライン型インクジェット記録装置では、搬送される用紙とラインヘッドとが数ミリ程度の一定間隔になる様に設けられており、用紙が浮いた状態で搬送されるとインク滴の着弾位置がずれることによって画像品質が低下してしまう場合がある。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１には、搬送ベルトに正極性帯電領域と負極性帯電領域とが交互に並ぶ様に帯電させ、記録媒体の少なくとも先端部を着地先の帯電領域の極性とは逆極性に帯電させることで、搬送ベルトからの用紙の浮きを防止する静電搬送技術が開示されている。
【０００５】
この様な静電搬送技術を用いることで、搬送される用紙に浮きが生じるのを防止できるが、帯電した搬送ベルト上の電荷の影響で用紙上方のラインヘッド近傍に電界が形成される場合がある。
【０００６】
ラインヘッド近傍に電界が形成されると、ラインヘッドが吐出するインク滴の着弾位置がずれたり、インク滴から分裂した微小液滴がラインヘッド表面に戻って再付着する場合がある。着弾位置のずれは画像品質の低下を招き、微小液滴がラインヘッド表面に再付着して固着すると、インク滴吐出方向の曲がりやノズル詰まり等の不具合が発生することになる。
【０００７】
そこで、例えば特許文献２には、帯電した搬送手段の静電気力により吸着、保持された記録媒体に、搬送手段が帯びる電荷と逆極性の電荷を電源が電極を介して注入し、記録媒体上に電界を生じさせる電荷を中和することで、記録媒体の表面電位を低減する方法が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に係る方法では、微小液滴がラインヘッド表面に再付着しない程度に記録媒体の表面電位を低減できるが、記録媒体上方のラインヘッド近傍には電界が形成されてインク滴の着弾位置にずれが生じる場合がある。また、環境や紙種、紙厚に応じて記録媒体に印加する電圧を制御するためには、記録媒体の表面電位を検出する表面電位センサを設ける必要があり、構成や制御が複雑化してしまうという問題がある。
【０００９】
そこで本発明では、記録媒体を帯電された搬送ベルトで静電搬送することによって、搬送される記録媒体が浮くのを防止すると共に、ラインヘッド近傍に電界が形成されるのを防止することで、画像品質の低下及びラインヘッドの劣化を防ぐことができるインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑み、記録媒体を搬送する無端状の搬送ベルトと、前記搬送ベルトに接触し、交流電圧が印加されることで前記搬送ベルトに正帯電領域と負帯電領域とを交互に形成するベルト帯電手段と、前記搬送ベルトにより搬送される前記記録媒体に接触し、正極及び負極電圧で形成される交流電圧が印加されて前記記録媒体を帯電させる記録媒体帯電手段と、を有し、前記搬送ベルトにより搬送される前記記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、前記ベルト帯電手段の前記搬送ベルトの回転方向における帯電領域の長さＬ１、前記正帯電領域と前記負帯電領域との間隔Ｐ１と、前記記録媒体帯電手段の前記記録媒体の搬送方向における帯電領域の長さＬ２、前記記録媒体に印加する前記正及び負極電圧の間隔Ｐ２とが、Ｌ１≦Ｐ１、Ｐ２＜Ｌ２及びＰ２＜Ｐ１の関係を満足することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の実施形態によれば、記録媒体を搬送ベルトで静電搬送することにより浮きが無い状態で記録媒体を搬送することができ、簡易な構成及び制御でラインヘッド近傍に電界が形成されるのを防止することができる。
【００１２】
したがって、インク滴の着弾位置にずれが生じたり、インク滴から分裂した微小液滴がラインヘッド表面に再付着することが無いため、画像品質の低下及びラインヘッドの劣化を低減可能なインクジェット記録装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態に係るインクジェット記録装置の概略構成例を示す図
【図２】搬送ベルトの用紙吸着原理について説明する図
【図３】帯電ローラによる接触帯電における帯電領域について説明する図
【図４】正負帯電領域の間隔と帯電電圧との関係を示す図
【図５】用紙帯電部材への印加電圧と用紙に付与される帯電電荷量との関係を示す図
【図６】搬送ベルト及び用紙の静電容量、帯電電荷密度を説明する図
【図７】実施形態に係るインクジェット記録装置における搬送ベルト及び用紙の帯電状態の例を示す図
【図８】実施形態に係るインクジェット記録装置において用紙帯電ブレードを用いた構成例を示す図
【図９】用紙帯電部材と用紙との間で放電が発生する部位及び条件を説明する図
【図１０】実施形態に係る用紙帯電ローラの直径と搬送ベルトの正負帯電領域の間隔との関係を示す図
【図１１】実施形態に係る用紙帯電部材としての帯電ブレードの構成例を示す図
【図１２】実施形態に係る用紙帯電部材としてのブラシローラの構成例を示す図
【図１３】実施形態に係る用紙帯電部材の配置について説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施の形態（以下「実施形態」という）について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態に係るインクジェット記録装置１００の概略構成例を示す図である。
【００１６】
インクジェット記録装置１００は、不図示の給紙トレイから給紙される記録媒体としての用紙５０を取り込み、搬送ベルト５で用紙５０を搬送し、ラインヘッド１が画像データに基づいてインク滴を吐出して画像を記録した後、機外に用紙５０を排出する。
【００１７】
ラインヘッド１は、ブラック（Ｂｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の色ごとに設けられ、各ラインヘッド１Ｂｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃにはインク滴を吐出するノズル列が用紙５０の搬送方向に直交する方向に設けられている。なお、色の数及び配列の順序はこれに限るものではない。
【００１８】
用紙５０は給紙トレイから搬送され、図中矢印方向に回転駆動する搬送ローラ３０，３１に掛け渡された搬送ベルト５に受け渡され、用紙５０をラインヘッド１に対向する画像形成部まで搬送する。
【００１９】
搬送ベルト５は、例えば用紙５０に接する側を絶縁層とし、反対側を導電層とする２層構成あるいは３層以上の構成とすることができる。また、用紙５０の搬送方向において下流側の搬送ローラ３１は、搬送ベルト５から用紙５０を曲率により分離するために小径のローラを用いることが好ましい。
【００２０】
搬送ベルト５には、搬送ベルト５を帯電させるベルト帯電手段としてのベルト帯電ローラ１０と、用紙５０を帯電させる記録部材帯電手段としての用紙帯電ローラ２０が、それぞれ搬送ローラ３０に対向する位置に設けられている。
【００２１】
ベルト帯電ローラ１０及び用紙帯電ローラ２０はそれぞれ高圧電源１５，２５に接続して所定のパターンで交流電圧が印加され、搬送ベルト５又は用紙５０を帯電させる。
【００２２】
ベルト帯電ローラ１０によって帯電した搬送ベルト５上に用紙５０が給紙されると、用紙５０内部が分極状態になり、搬送ベルト５上の電荷と逆極性の電荷が用紙５０の搬送ベルト５と接触する面に誘電される。搬送ベルト５上の電荷と搬送される用紙５０上に誘電された電荷同士が静電的に引き付け合うことで、用紙５０は搬送ベルト５に静電的に吸着された状態で搬送される。
【００２３】
用紙５０は搬送ベルト５に静電的に吸着することで、反りや凹凸が矯正されて平滑な面が形成された状態でラインヘッド１の直下まで搬送される。用紙５０が搬送ベルト５から部分的に浮いた状態で搬送されると、ラインヘッド１が吐出するインク滴が所定位置に着弾せず、画像位置ずれが生じて画像品質が低下する。しかし、帯電した搬送ベルト５によって用紙５０を静電搬送することで、搬送される用紙５０の浮きを防止して着弾位置ずれによる画像品質の低下を防ぐことができる。
【００２４】
また、本実施形態に係るインクジェット記録装置１００では、後述する様に用紙帯電ローラ２０が用紙５０を帯電させることで、用紙５０上方のラインヘッド１近傍に電界が形成されるのを防止している。したがって、ラインヘッド１のインク滴吐出曲がりや、分裂した微小液滴がラインヘッド１のノズル面への再付着を防止できるため、画像品質の低下及びラインヘッド１の劣化を低減できる。
【００２５】
この様に搬送ベルト５によって搬送され、各色のラインヘッド１Ｂｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃが画像データに基づいてインク滴を吐出することで表面に画像が形成された用紙５０は、不図示の搬送機構によって機外の排紙トレイに排出される。
【００２６】
次に、図２を用いて搬送ベルトの用紙吸着原理について説明する。
【００２７】
用紙５０に接する表面に絶縁層、裏面に導電層を有する搬送ベルト５に、高圧電源からベルト帯電ローラ等のベルト帯電手段を介して正負の交流電圧を印加すると、搬送ベルト表層の用紙搬送方向に正負の帯電領域がストライプ状に交互に形成される。
【００２８】
この様に帯電した搬送ベルト５に用紙５０を搬送すると、搬送ベルト５上の正負の帯電電荷による電界が用紙５０に作用し、搬送ベルト５の帯電電荷とは逆極性の誘導電荷が用紙５０の搬送ベルト５側に発生し、用紙５０が搬送ベルト５に大きな静電力で吸着される（図２（ａ））。
【００２９】
用紙５０に発生する誘導電荷は、用紙５０が抵抗体であることに由来しており、用紙５０が置かれた状態の静電容量Ｃと用紙の抵抗値Ｒによって表される緩和時間τ（＝ＲＣ）によって、誘導電荷量ｑ（ｔ）は下式（１）及び図２（ｂ）の様に表される。
【００３０】
ｑ（ｔ） ＝ ｑ∞（１−ｅ（−ｔ／τ）） ・・・（１）
用紙５０の種類や環境の変化によって抵抗値Ｒは大きく変化するが、０．０５〜数秒の範囲で静電誘導が完了して搬送ベルトに用紙５０が吸着する。
【００３１】
ここで、ラインヘッドを搭載するインクジェット記録装置等の高速画像形成装置では、用紙搬送速度が速く、搬送ベルト５と用紙５０との接触時間を十分に取ることができず、用紙５０の静電誘導が完了しない状態で搬送することとなる（図２（ｃ））。この場合には、用紙５０と搬送ベルト５との間の吸着力が小さいため用紙５０が浮き上がった状態で搬送される虞がある。
【００３２】
さらに、用紙５０に誘導電荷が十分に発生していない状態では、搬送ベルト５表面から数ミリ程度の間隔で設けられるラインヘッド１近傍に搬送ベルト５の帯電電荷に起因する電界が発生する。ラインヘッド１近傍に電界が生じると、上記した様にインク滴の着弾位置がずれたり、吐出したインク滴から分裂した微小インク滴が戻ってノズル面に再付着することによって、画像品質の低下及びラインヘッド１の劣化を招くこととなる。
【００３３】
図３に、帯電ローラによる接触帯電における帯電領域について説明する図を示す。
【００３４】
本実施形態では、搬送ベルト５を帯電するベルト帯電手段及び用紙５０を帯電する記録媒体帯電手段として、金属の芯金に導電性ゴム等の弾性ゴムを巻き付けた構造を有する帯電ローラを用いている。帯電ローラの弾性ゴムとしては、発泡ゴム等を用いることができる。
【００３５】
ベルト帯電ローラ１０及び用紙帯電ローラ２０は、被帯電部材である搬送ベルト５又は用紙５０に押圧されて接触し、搬送ベルト５又は用紙５０に従動して回転する様に設けられている。帯電ローラは、表面が弾性体で構成されているため、押圧されて被帯電部材に接触することで表面の一部分が平面状に変形してニップ部Ｎが形成される。
【００３６】
この様な状態で帯電ローラに高電圧を印加すると、ニップ部Ｎの端部付近の帯電ローラと被帯電部材表面との間の微小空間において空気が電離し、被帯電部材へイオン又は電子を付与することで帯電が行われる。
【００３７】
空気が電離する現象をコロナ放電といい、放電が開始する条件はパッシェンの法則に基づき、約１気圧の空気中では隙間が約８μｍの並行平板電極に３１０Ｖの電圧を印加すると放電が始まる。しかし、電極の形状が並行平板ではなく、エッジや微小な凸形状がある場合には、その形状の近傍で局部的に電界が大きくなることにより、一定の印加電圧でもコロナ放電が開始する距離は大きくなる。また、印加電圧が大きい程、放電が開始する距離も大きくなる。
【００３８】
ここで、図３に示す構成において、ベルト帯電ローラ１０の直径が１６ｍｍで印加電圧が±２ｋＶの場合には、搬送ベルト５の搬送方向におけるニップ部Ｎの幅ａ１は１．５ｍｍ、放電領域の幅ｂ１は０，７ｍｍ（隙間３０μｍ程度）となる。したがって、搬送ベルト５の回転方向において、搬送ベルト５の帯電に関与する帯電領域の長さＬ１は、
Ｌ１ ＝ ａ１＋ｂ１×２ ＝ ２．９［ｍｍ］
となる。また、用紙帯電ローラ２０と用紙５０との間の帯電領域の長さＬ２も同様に求めることができる。
【００３９】
ここで、帯電部材に交流電圧を印加し、被帯電部材に正負の帯電領域を間隔Ｐで形成する帯電を行う場合において、間隔Ｐが上記した帯電部材の帯電領域の長さＬよりも小さくなると、搬送ベルト５の帯電電圧が急減してしまう（図４）。
【００４０】
したがって、被帯電部材の線速と印加する交流電圧（直流成分はゼロ）の周波数の設定によって間隔Ｐが帯電領域の長さＬよりも小さくなると、帯電ローラは被帯電部材を帯電するのではなく、被帯電部材表面の電位をゼロにする除電器として働くこととなる。
【００４１】
そこで、本実施形態では搬送ベルト５を帯電するベルト帯電ローラ１０の帯電領域の長さＬ１と搬送ベルト５上の帯電間隔Ｐ１（線速／交流電圧の周波数）の関係を下式（２）としてコントラストのある正負の帯電領域を搬送ベルト５に形成している。
【００４２】
Ｌ１ ≦ Ｐ１ ・・・（２）
搬送ベルト５を式（２）の条件下で帯電させることで、搬送ベルト５が帯電して用紙５０を吸着して搬送することができるため、搬送される用紙５０が浮くことによる画像品質の低下を防ぐことができる。しかし、この状態では搬送ベルト５の帯電電荷によってラインヘッド１近傍に電界が形成され、上記した様にインク滴の吐出曲がりや微小インク滴の再付着によって画像品質の低下及びラインヘッド１の劣化を招く場合がある。
【００４３】
そこで、本実施形態では用紙５０の表面に用紙帯電ローラ２０によって搬送ベルト５の帯電電荷とは逆極性の帯電電荷を一定量付与し、用紙５０表面における電位をゼロにすることでラインヘッド１近傍に電界が生じるのを防止している。
【００４４】
ここで、用紙５０の搬送方向における用紙帯電ローラ２０の帯電領域の幅Ｌ２と、用紙帯電ローラ２０が交流電圧を印加されることによって形成する正負の帯電領域の間隔Ｐ２とが下式（３）の関係を満たすことで、記録ヘッド近傍に電界が発生するのを防止できる。
【００４５】
Ｌ２ ＞ Ｐ２ ， Ｐ１ ＞ Ｐ２ ・・・（３）
上記関係を満足することで、用紙５０の表面には間隔Ｐ２の帯電領域が形成されず、搬送ベルト５の表面に間隔Ｐ１で形成されたストライプ状の帯電電荷を打ち消す様に、用紙５０に搬送ベルト５とは逆極性の帯電電荷を付与することができる。この時、搬送ベルト５表面の帯電電荷は、用紙５０があることにより消失せずに存在する。
【００４６】
用紙帯電ローラ２０に印加する電圧は、用紙５０の表面と用紙帯電ローラ２０とのニップ部近傍の空気がコロナ放電を開始する電圧以上の交流電圧であれば良い。コロナ放電を開始する電圧以上であれば、搬送ベルト５の帯電電荷によって形成される電界を打ち消すだけの逆極性の電荷のみが用紙表面に移動する。
【００４７】
したがって、用紙帯電ローラ２０に印加する交流電圧は、コロナ放電開始電圧以上で式（３）を満足する条件であれば、用紙５０が搬送ベルト５に静電吸着すると共に、用紙５０の表面から上空間に電界が形成されることがない。
【００４８】
ここで、式（２）及び（３）とは逆にＬ１＞Ｐ１、Ｌ２≦Ｐ２及びＰ１＜Ｐ２とした場合には、搬送ベルト５の表面はベルト帯電ローラ１０により除電されて表面電位がゼロになり、用紙帯電ローラ２０によって間隔Ｐ２で用紙５０の表面に正負の帯電領域が形成される。
【００４９】
用紙５０表面の帯電電荷によって用紙５０は搬送ベルト５に静電吸着するが、用紙５０表面の帯電電荷に起因して用紙５０表面から上方の空間に回りこむ様な電界が発生することとなり、インク滴の着弾位置ずれや微小インク滴の再付着が発生してしまう。
【００５０】
また、Ｌ１≦Ｐ１、Ｌ２≦Ｐ２及びＰ１＝Ｐ２とした場合には、ベルト帯電ローラ１０に印加する交流電圧の位相と、用紙帯電ローラ２０に印加する交流電圧の位相とが１８０度ずれる様に管理する必要がある。もしくは、両方の印加電圧の位相が同じ場合には、ベルト帯電ローラ１０と用紙帯電ローラ２０の位置関係によって逆位相にそれぞれ帯電出来る様に設ける必要がある。
【００５１】
さらに、ベルト帯電ローラ１０による帯電電荷量に対して、用紙５０表面からの電界を打ち消すために用紙５０に付与する必要がある逆極性の帯電電荷量はある一定値であり、付与する帯電電荷量に応じて用紙帯電ローラ２０の印加電圧設定値が定められる。
【００５２】
しかしながら、用紙５０の厚さや抵抗値、あるいは環境によって、同じ大きさの印加電圧でも用紙５０に付与できる帯電電荷量が異なるため、常に用紙５０上方に生じる電界を打ち消す様な用紙帯電ローラ２０の印加電圧設定値を定めることができない。例えば、用紙５０が帯電した搬送ベルト５に接触して搬送され、用紙帯電ローラ２０に接触するまでの間に、用紙５０は抵抗体であるため、用紙５０の搬送ベルト５に接する面には搬送ベルト５表面の帯電電荷によって発生する電界により誘導電荷が発生する。したがって、用紙５０の抵抗値の違いによっても用紙帯電ローラ２０の印加電圧設定値が異なることとなる。
【００５３】
上記した各条件における用紙帯電ローラ２０への印加電圧と用紙５０に付与される帯電電荷量との関係を図５に示す。
【００５４】
また、図６に搬送ベルト５及び用紙５０の静電容量Ｃ、帯電電荷密度ｑを示し、図７には本実施形態に係るインクジェット記録装置１００における搬送ベルト５及び用紙５０の帯電状態の例を示す。
【００５５】
搬送ベルト５の静電容量をＣ１、帯電電荷密度をｑ１とすると、搬送ベルト５の電位はｑ１／Ｃ１となる。また、搬送ベルト５と用紙５０とを含む静電容量をＣ２、用紙５０表面の帯電電荷密度をｑ２とすると、用紙５０の表面における電位はｑ２／Ｃ２となる。ｑ１／Ｃ１とｑ２／Ｃ２との和が０となる時が用紙５０の上方空間の電界が消滅した状態である。
【００５６】
図７に示す様に、本実施形態に係るインクジェット記録装置１００では、ベルト帯電ローラ１０が搬送ベルト５に帯電領域Ｌ１以上の間隔Ｐ１で正負の帯電領域を形成し、用紙５０が搬送ベルト５に接触して誘導電荷が発生して静電搬送される。搬送される用紙５０には、用紙帯電ローラ２０が帯電領域Ｌ２未満で、且つ、間隔Ｐ１より小さい間隔Ｐ２で正負の交流電圧を印加することで、搬送ベルト５の帯電電荷と逆極性の電荷が付与される。
【００５７】
本実施形態に係る高圧電源１５，２５は、正弦波あるいは矩形波の交流電圧をベルト帯電ローラ１０及び用紙帯電ローラ２０に印加し、周波数を制御することで帯電間隔Ｐ１、Ｐ２を変化させることができる。また、図８に示す様に搬送ベルト帯電手段として帯電ブレード１１を用いることで、ベルト帯電ローラ１０を用いる場合よりも帯電領域Ｌ１を小さくすることができ、狭い間隔Ｐ１で搬送ベルト５に正負の帯電領域を形成できる。
【００５８】
以上で説明した本実施形態では、用紙５０が搬送ベルト５に吸着して搬送されることで浮きが発生せず、用紙５０上方のラインヘッド１近傍において電界が形成されないため、インク滴の着弾位置ずれによる画像品質の低下や、微小インク滴の再付着によるラインヘッド１の劣化を防止できる。
【００５９】
ここで、用紙帯電部材と用紙５０との間で放電が発生する部位及び条件について、図９を用いて詳細に説明する。
【００６０】
図９に示す様に、用紙帯電部材では、用紙帯電部材と用紙５０との間のニップ部近傍の微小空間Ｂ２の局所的電界ＥＢ２と、搬送ベルト５表面と用紙５０との間の微小区間Ｃの局所的電界ＥＣの大きい方でコロナ放電が発生する。なお、用紙５０及び搬送ベルト５内では空気と比べて誘電率が大きいので局所的電界は必ずＥＢ２及びＥＣよりも小さくなるため、これらの物質内で放電は発生しない。
【００６１】
搬送ベルト５と用紙５０との間の微小空間Ｃの局所的電界ＥＣが大きく、空間Ｃでコロナ放電が発生すると、ベルト帯電部材によって帯電した搬送ベルト５上の帯電電荷を除電することとなり、用紙５０が搬送ベルト５に静電吸着しなくなってしまう。
【００６２】
この局所的電界ＥＣは、搬送ベルト５裏面のアース面と用紙帯電部材に印加された電圧による電界Ｅｏと、搬送ベルト５表面の帯電電荷によって発生する電界Ｅｓと、搬送ベルト５表面の帯電電荷によって用紙５０の搬送ベルト５側に発生する逆極性の誘導電荷による電界Ｅｕとの合成として下式で表され、時間の経過に伴って大きくなる。
【００６３】
ＥＣ ＝ Ｅｏ＋Ｅｓ＋Ｅｕ ・・・（４）
また、用紙５０の搬送ベルト５側の面に誘導される電荷は、搬送ベルト５表面の帯電電荷量と略等しくなり、搬送ベルト５表面の電荷に近接していることから、誘導が完了した状態ではＥｓ＝Ｅｕであり、式（１）と同様にＥｕ（ｔ）を下式で表すことができる。
【００６４】
Ｅｕ（ｔ） ＝ Ｅｓ（１−ｅ（−ｔ／τ）） ・・・（５）
式（４）と式（５）から、搬送ベルト５表面と用紙５０との間の微小空間Ｃの局所的電界Ｅｃは下式で表される。
【００６５】
ＥＣ ＝ Ｅｏ＋Ｅｓ（２−ｅ（−ｔ／τ）） ・・・（６）
一方、用紙５０と用紙帯電部材との間のニップ部近傍の微小空間Ｂ２の局所的電界ＥＢ２は、搬送ベルト５裏面のアース面と用紙帯電部材に印加された電圧による電界Ｅｏと、搬送ベルト５表面の帯電電荷によって発生する電界Ｅｓと、用紙帯電部材のニップ部近傍の電極のエッジや表面の微小な凸形状等により局部的に電界が増幅された電界Ｅｋ（ｋは１以上の係数）と、搬送ベルト５表面の帯電電荷によって用紙５０に発生する逆極性の誘導電荷による電界Ｅｕとの合成となり、下式で表すことができる。時間の経過に伴って用紙５０の誘導電荷が増加するのに従って局所的電界ＥＢ２は小さくなる。
【００６６】
ＥＢ２ ＝ Ｅｏ＋Ｅｓ＋Ｅｋ−Ｅｕ ・・・（７）
ここで、式（７）に式（５）を代入すると下式が得られる。
【００６７】
ＥＢ２ ＝ Ｅｏ＋Ｅｋ−Ｅｓ×ｅ（−ｔ／τ） ・・・（８）
用紙帯電ローラ２０と用紙５０との間の空間Ｂ２で放電するためには、ＥＢ２＞ＥＣとなる必要があり、下式を満足しなければならない。
【００６８】
Ｅｋ ＞ ２Ｅｓ（１−ｅ（−ｔ／τ）） ・・・（９）
式（９）の関係式を満たすためには、用紙帯電部材として直径が小さい帯電ローラを用いたり、帯電部材の表面に発泡ゴムやブラシを設けることで、用紙５０との接触領域を微小にすることが有効である。接触領域を微小にすることで、用紙５０と帯電部材との接触部近傍の微小空間Ｂ２でコロナ放電を発生し易くすることができる。
【００６９】
図１に示す様に、搬送ベルト５に用紙５０が接触すると同時に用紙帯電ローラ２０を用紙５０に接触させる様に配設すると、用紙５０の抵抗値に関係なく電荷を誘導する時間がないため、用紙５０には誘導電荷は発生していない。
【００７０】
この場合においても、用紙帯電部材に放電し易いものを用いれば、用紙５０と用紙帯電部材との間のニップ部Ｎ近傍の微小空間Ｂ２の局所的電界ＥＢ２は、搬送ベルト５表面と用紙５０との間の微小空間Ｃの局所的電界ＥＣより大きな値となる。したがって、微小空間Ｂ２でコロナ放電が発生し、用紙５０表面に搬送ベルト５上の帯電電荷の影響を打ち消す逆極性の帯電電荷を用紙５０に付与できる。
【００７１】
また、用紙５０が搬送ベルト５に接触してから一定時間経過後に用紙帯電部材が用紙５０に接触する様な構成では、ＥＢ２＞ＥＣを満足する時間内であれば、微小領域Ｂ２のみでコロナ放電が発生し、用紙５０を静電吸着させると共に用紙５０上方における電界を消失させることができる。
【００７２】
しかし、ＥＢ２≦ＥＣとなる場合には、領域Ｃでコロナ放電が発生して搬送ベルト５上の電荷を除電することとなり、搬送ベルト５は用紙５０の吸引力を失ってしまう。そこで、用紙５０に十分な誘導電荷が発生している場合には、搬送ベルト５の帯電電荷によって形成される電界が用紙５０の誘導電荷によって打ち消されるため、用紙帯電部材への交流電圧の印加は必要なくなる。
【００７３】
本実施形態の構成において、用紙帯電部材として図１０に示す様に搬送ベルト５に形成される正負の帯電領域の間隔Ｐ１以下の直径Ｒを有する用紙帯電ローラ２０を用いることで、用紙５０との間の接触領域を小さくし、用紙５０との間でコロナ放電し易くすることができる。
【００７４】
また、用紙帯電部材として、図１１に示す帯電ブレード２１や、図１２に示すブラシローラ２２を用いることで、用紙５０との接触領域をさらに小さくし、用紙５０との間でコロナ放電を発生し易くすることができる。搬送ベルト５の正負の帯電領域の間隔Ｐ１が小さい場合には、帯電ローラでは帯電領域Ｌ２を小さくするのには限界があるため、帯電ブレード２１やブラシローラ２２を用いるのが有効である。また、ブラシローラ２２を用いれば、搬送ベルト５表面に均一な帯電を行うことが可能になる。あるいは、用紙帯電部材として、用紙５０の搬送方向の直交方向に長いシート部材を用い、シート部材の端部が用紙５０表面に接する様に設けることもできる。
【００７５】
帯電領域Ｌは湿度や温度といった環境条件により変化するが、上記構成により用紙帯電部材と用紙５０との接触領域を小さくすることで、環境に依存せずに式（２）、（３）を満足し、用紙５０を静電搬送すると共に用紙５０上方空間に電界が発生するのを防止できる。
【００７６】
また、図１３に示す様に、帯電ローラ２０等の用紙帯電部材は、搬送ベルト５を介して搬送ローラ３０に対向する位置に配設するのが好ましい。搬送される用紙５０を用紙帯電部材が搬送ベルト５に押圧し、用紙５０を搬送ベルト５に密着させることで、搬送される用紙５０に浮きが生じるのをより確実に防止できる。
【００７７】
以上で説明した様に、本発明の実施形態によれば、搬送ベルト５をベルト帯電ローラ１０によって帯電させて用紙５０を静電搬送することで、搬送される用紙５０に浮きが発生することがなく、これを原因とする画像位置ずれといった不具合を防止できる。
【００７８】
また、用紙帯電ローラ２０によって、用紙５０を搬送ベルト５と逆極性の帯電電荷を付与することで、用紙５０上方のラインヘッド１近傍に電界が形成されるのを防止することができる。したがって、ラインヘッド１のインク滴吐出方向が曲がったり、微小インク滴がノズル面に再付着することがないため、画像品質の低下やラインヘッド１の劣化を防止することができ、長期に渡って高品質画像を出力できるインクジェット記録装置を提供できる。
【００７９】
なお、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせなど、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【符号の説明】
【００８０】
５ 搬送ベルト
１０ ベルト帯電ローラ（ベルト帯電手段）
１１ ベルト帯電ブレード（ベルト帯電手段）
２０ 用紙帯電ローラ（記録媒体帯電手段）
２１ 用紙帯電ブレード（記録媒体帯電手段）
２２ 用紙帯電ブラシローラ（記録媒体帯電手段）
３０，３１ 搬送ローラ
５０ 用紙（記録媒体）
１００ インクジェット記録装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８１】
【特許文献１】特開２００６−２３１６６７号公報
【特許文献２】特開平５−８３９２号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送される記録媒体にインク滴を吐出して画像を形成するインクジェット記録装置に関し、特に記録媒体を静電気力により搬送する静電搬送技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット方式を用いた画像形成装置では、多数のノズルが記録媒体の搬送方向と直交する方向に配列されたライン型の記録ヘッド（以下、ラインヘッドという）を備えるインクジェット記録装置が実用化されている。
【０００３】
ライン型インクジェット記録装置では、搬送される用紙とラインヘッドとが数ミリ程度の一定間隔になる様に設けられており、用紙が浮いた状態で搬送されるとインク滴の着弾位置がずれることによって画像品質が低下してしまう場合がある。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１には、搬送ベルトに正極性帯電領域と負極性帯電領域とが交互に並ぶ様に帯電させ、記録媒体の少なくとも先端部を着地先の帯電領域の極性とは逆極性に帯電させることで、搬送ベルトからの用紙の浮きを防止する静電搬送技術が開示されている。
【０００５】
この様な静電搬送技術を用いることで、搬送される用紙に浮きが生じるのを防止できるが、帯電した搬送ベルト上の電荷の影響で用紙上方のラインヘッド近傍に電界が形成される場合がある。
【０００６】
ラインヘッド近傍に電界が形成されると、ラインヘッドが吐出するインク滴の着弾位置がずれたり、インク滴から分裂した微小液滴がラインヘッド表面に戻って再付着する場合がある。着弾位置のずれは画像品質の低下を招き、微小液滴がラインヘッド表面に再付着して固着すると、インク滴吐出方向の曲がりやノズル詰まり等の不具合が発生することになる。
【０００７】
そこで、例えば特許文献２には、帯電した搬送手段の静電気力により吸着、保持された記録媒体に、搬送手段が帯びる電荷と逆極性の電荷を電源が電極を介して注入し、記録媒体上に電界を生じさせる電荷を中和することで、記録媒体の表面電位を低減する方法が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に係る方法では、微小液滴がラインヘッド表面に再付着しない程度に記録媒体の表面電位を低減できるが、記録媒体上方のラインヘッド近傍には電界が形成されてインク滴の着弾位置にずれが生じる場合がある。また、環境や紙種、紙厚に応じて記録媒体に印加する電圧を制御するためには、記録媒体の表面電位を検出する表面電位センサを設ける必要があり、構成や制御が複雑化してしまうという問題がある。
【０００９】
そこで本発明では、記録媒体を帯電された搬送ベルトで静電搬送することによって、搬送される記録媒体が浮くのを防止すると共に、ラインヘッド近傍に電界が形成されるのを防止することで、画像品質の低下及びラインヘッドの劣化を防ぐことができるインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑み、記録媒体を搬送する無端状の搬送ベルトと、前記搬送ベルトに接触し、交流電圧が印加されることで前記搬送ベルトに正帯電領域と負帯電領域とを交互に形成するベルト帯電手段と、前記搬送ベルトにより搬送される前記記録媒体に接触し、正極及び負極電圧で形成される交流電圧が印加されて前記記録媒体を帯電させる記録媒体帯電手段と、を有し、前記搬送ベルトにより搬送される前記記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、前記ベルト帯電手段の前記搬送ベルトの回転方向における帯電領域の長さＬ１、前記正帯電領域と前記負帯電領域との間隔Ｐ１と、前記記録媒体帯電手段の前記記録媒体の搬送方向における帯電領域の長さＬ２、前記記録媒体に印加する前記正及び負極電圧の間隔Ｐ２とが、Ｌ１≦Ｐ１、Ｐ２＜Ｌ２及びＰ２＜Ｐ１の関係を満足することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の実施形態によれば、記録媒体を搬送ベルトで静電搬送することにより浮きが無い状態で記録媒体を搬送することができ、簡易な構成及び制御でラインヘッド近傍に電界が形成されるのを防止することができる。
【００１２】
したがって、インク滴の着弾位置にずれが生じたり、インク滴から分裂した微小液滴がラインヘッド表面に再付着することが無いため、画像品質の低下及びラインヘッドの劣化を低減可能なインクジェット記録装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態に係るインクジェット記録装置の概略構成例を示す図
【図２】搬送ベルトの用紙吸着原理について説明する図
【図３】帯電ローラによる接触帯電における帯電領域について説明する図
【図４】正負帯電領域の間隔と帯電電圧との関係を示す図
【図５】用紙帯電部材への印加電圧と用紙に付与される帯電電荷量との関係を示す図
【図６】搬送ベルト及び用紙の静電容量、帯電電荷密度を説明する図
【図７】実施形態に係るインクジェット記録装置における搬送ベルト及び用紙の帯電状態の例を示す図
【図８】実施形態に係るインクジェット記録装置において用紙帯電ブレードを用いた構成例を示す図
【図９】用紙帯電部材と用紙との間で放電が発生する部位及び条件を説明する図
【図１０】実施形態に係る用紙帯電ローラの直径と搬送ベルトの正負帯電領域の間隔との関係を示す図
【図１１】実施形態に係る用紙帯電部材としての帯電ブレードの構成例を示す図
【図１２】実施形態に係る用紙帯電部材としてのブラシローラの構成例を示す図
【図１３】実施形態に係る用紙帯電部材の配置について説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施の形態（以下「実施形態」という）について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態に係るインクジェット記録装置１００の概略構成例を示す図である。
【００１６】
インクジェット記録装置１００は、不図示の給紙トレイから給紙される記録媒体としての用紙５０を取り込み、搬送ベルト５で用紙５０を搬送し、ラインヘッド１が画像データに基づいてインク滴を吐出して画像を記録した後、機外に用紙５０を排出する。
【００１７】
ラインヘッド１は、ブラック（Ｂｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の色ごとに設けられ、各ラインヘッド１Ｂｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃにはインク滴を吐出するノズル列が用紙５０の搬送方向に直交する方向に設けられている。なお、色の数及び配列の順序はこれに限るものではない。
【００１８】
用紙５０は給紙トレイから搬送され、図中矢印方向に回転駆動する搬送ローラ３０，３１に掛け渡された搬送ベルト５に受け渡され、用紙５０をラインヘッド１に対向する画像形成部まで搬送する。
【００１９】
搬送ベルト５は、例えば用紙５０に接する側を絶縁層とし、反対側を導電層とする２層構成あるいは３層以上の構成とすることができる。また、用紙５０の搬送方向において下流側の搬送ローラ３１は、搬送ベルト５から用紙５０を曲率により分離するために小径のローラを用いることが好ましい。
【００２０】
搬送ベルト５には、搬送ベルト５を帯電させるベルト帯電手段としてのベルト帯電ローラ１０と、用紙５０を帯電させる記録部材帯電手段としての用紙帯電ローラ２０が、それぞれ搬送ローラ３０に対向する位置に設けられている。
【００２１】
ベルト帯電ローラ１０及び用紙帯電ローラ２０はそれぞれ高圧電源１５，２５に接続して所定のパターンで交流電圧が印加され、搬送ベルト５又は用紙５０を帯電させる。
【００２２】
ベルト帯電ローラ１０によって帯電した搬送ベルト５上に用紙５０が給紙されると、用紙５０内部が分極状態になり、搬送ベルト５上の電荷と逆極性の電荷が用紙５０の搬送ベルト５と接触する面に誘電される。搬送ベルト５上の電荷と搬送される用紙５０上に誘電された電荷同士が静電的に引き付け合うことで、用紙５０は搬送ベルト５に静電的に吸着された状態で搬送される。
【００２３】
用紙５０は搬送ベルト５に静電的に吸着することで、反りや凹凸が矯正されて平滑な面が形成された状態でラインヘッド１の直下まで搬送される。用紙５０が搬送ベルト５から部分的に浮いた状態で搬送されると、ラインヘッド１が吐出するインク滴が所定位置に着弾せず、画像位置ずれが生じて画像品質が低下する。しかし、帯電した搬送ベルト５によって用紙５０を静電搬送することで、搬送される用紙５０の浮きを防止して着弾位置ずれによる画像品質の低下を防ぐことができる。
【００２４】
また、本実施形態に係るインクジェット記録装置１００では、後述する様に用紙帯電ローラ２０が用紙５０を帯電させることで、用紙５０上方のラインヘッド１近傍に電界が形成されるのを防止している。したがって、ラインヘッド１のインク滴吐出曲がりや、分裂した微小液滴がラインヘッド１のノズル面への再付着を防止できるため、画像品質の低下及びラインヘッド１の劣化を低減できる。
【００２５】
この様に搬送ベルト５によって搬送され、各色のラインヘッド１Ｂｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃが画像データに基づいてインク滴を吐出することで表面に画像が形成された用紙５０は、不図示の搬送機構によって機外の排紙トレイに排出される。
【００２６】
次に、図２を用いて搬送ベルトの用紙吸着原理について説明する。
【００２７】
用紙５０に接する表面に絶縁層、裏面に導電層を有する搬送ベルト５に、高圧電源からベルト帯電ローラ等のベルト帯電手段を介して正負の交流電圧を印加すると、搬送ベルト表層の用紙搬送方向に正負の帯電領域がストライプ状に交互に形成される。
【００２８】
この様に帯電した搬送ベルト５に用紙５０を搬送すると、搬送ベルト５上の正負の帯電電荷による電界が用紙５０に作用し、搬送ベルト５の帯電電荷とは逆極性の誘導電荷が用紙５０の搬送ベルト５側に発生し、用紙５０が搬送ベルト５に大きな静電力で吸着される（図２（ａ））。
【００２９】
用紙５０に発生する誘導電荷は、用紙５０が抵抗体であることに由来しており、用紙５０が置かれた状態の静電容量Ｃと用紙の抵抗値Ｒによって表される緩和時間τ（＝ＲＣ）によって、誘導電荷量ｑ（ｔ）は下式（１）及び図２（ｂ）の様に表される。
【００３０】
ｑ（ｔ） ＝ ｑ∞（１−ｅ（−ｔ／τ）） ・・・（１）
用紙５０の種類や環境の変化によって抵抗値Ｒは大きく変化するが、０．０５〜数秒の範囲で静電誘導が完了して搬送ベルトに用紙５０が吸着する。
【００３１】
ここで、ラインヘッドを搭載するインクジェット記録装置等の高速画像形成装置では、用紙搬送速度が速く、搬送ベルト５と用紙５０との接触時間を十分に取ることができず、用紙５０の静電誘導が完了しない状態で搬送することとなる（図２（ｃ））。この場合には、用紙５０と搬送ベルト５との間の吸着力が小さいため用紙５０が浮き上がった状態で搬送される虞がある。
【００３２】
さらに、用紙５０に誘導電荷が十分に発生していない状態では、搬送ベルト５表面から数ミリ程度の間隔で設けられるラインヘッド１近傍に搬送ベルト５の帯電電荷に起因する電界が発生する。ラインヘッド１近傍に電界が生じると、上記した様にインク滴の着弾位置がずれたり、吐出したインク滴から分裂した微小インク滴が戻ってノズル面に再付着することによって、画像品質の低下及びラインヘッド１の劣化を招くこととなる。
【００３３】
図３に、帯電ローラによる接触帯電における帯電領域について説明する図を示す。
【００３４】
本実施形態では、搬送ベルト５を帯電するベルト帯電手段及び用紙５０を帯電する記録媒体帯電手段として、金属の芯金に導電性ゴム等の弾性ゴムを巻き付けた構造を有する帯電ローラを用いている。帯電ローラの弾性ゴムとしては、発泡ゴム等を用いることができる。
【００３５】
ベルト帯電ローラ１０及び用紙帯電ローラ２０は、被帯電部材である搬送ベルト５又は用紙５０に押圧されて接触し、搬送ベルト５又は用紙５０に従動して回転する様に設けられている。帯電ローラは、表面が弾性体で構成されているため、押圧されて被帯電部材に接触することで表面の一部分が平面状に変形してニップ部Ｎが形成される。
【００３６】
この様な状態で帯電ローラに高電圧を印加すると、ニップ部Ｎの端部付近の帯電ローラと被帯電部材表面との間の微小空間において空気が電離し、被帯電部材へイオン又は電子を付与することで帯電が行われる。
【００３７】
空気が電離する現象をコロナ放電といい、放電が開始する条件はパッシェンの法則に基づき、約１気圧の空気中では隙間が約８μｍの並行平板電極に３１０Ｖの電圧を印加すると放電が始まる。しかし、電極の形状が並行平板ではなく、エッジや微小な凸形状がある場合には、その形状の近傍で局部的に電界が大きくなることにより、一定の印加電圧でもコロナ放電が開始する距離は大きくなる。また、印加電圧が大きい程、放電が開始する距離も大きくなる。
【００３８】
ここで、図３に示す構成において、ベルト帯電ローラ１０の直径が１６ｍｍで印加電圧が±２ｋＶの場合には、搬送ベルト５の搬送方向におけるニップ部Ｎの幅ａ１は１．５ｍｍ、放電領域の幅ｂ１は０，７ｍｍ（隙間３０μｍ程度）となる。したがって、搬送ベルト５の回転方向において、搬送ベルト５の帯電に関与する帯電領域の長さＬ１は、
Ｌ１ ＝ ａ１＋ｂ１×２ ＝ ２．９［ｍｍ］
となる。また、用紙帯電ローラ２０と用紙５０との間の帯電領域の長さＬ２も同様に求めることができる。
【００３９】
ここで、帯電部材に交流電圧を印加し、被帯電部材に正負の帯電領域を間隔Ｐで形成する帯電を行う場合において、間隔Ｐが上記した帯電部材の帯電領域の長さＬよりも小さくなると、搬送ベルト５の帯電電圧が急減してしまう（図４）。
【００４０】
したがって、被帯電部材の線速と印加する交流電圧（直流成分はゼロ）の周波数の設定によって間隔Ｐが帯電領域の長さＬよりも小さくなると、帯電ローラは被帯電部材を帯電するのではなく、被帯電部材表面の電位をゼロにする除電器として働くこととなる。
【００４１】
そこで、本実施形態では搬送ベルト５を帯電するベルト帯電ローラ１０の帯電領域の長さＬ１と搬送ベルト５上の帯電間隔Ｐ１（線速／交流電圧の周波数）の関係を下式（２）としてコントラストのある正負の帯電領域を搬送ベルト５に形成している。
【００４２】
Ｌ１ ≦ Ｐ１ ・・・（２）
搬送ベルト５を式（２）の条件下で帯電させることで、搬送ベルト５が帯電して用紙５０を吸着して搬送することができるため、搬送される用紙５０が浮くことによる画像品質の低下を防ぐことができる。しかし、この状態では搬送ベルト５の帯電電荷によってラインヘッド１近傍に電界が形成され、上記した様にインク滴の吐出曲がりや微小インク滴の再付着によって画像品質の低下及びラインヘッド１の劣化を招く場合がある。
【００４３】
そこで、本実施形態では用紙５０の表面に用紙帯電ローラ２０によって搬送ベルト５の帯電電荷とは逆極性の帯電電荷を一定量付与し、用紙５０表面における電位をゼロにすることでラインヘッド１近傍に電界が生じるのを防止している。
【００４４】
ここで、用紙５０の搬送方向における用紙帯電ローラ２０の帯電領域の幅Ｌ２と、用紙帯電ローラ２０が交流電圧を印加されることによって形成する正負の帯電領域の間隔Ｐ２とが下式（３）の関係を満たすことで、記録ヘッド近傍に電界が発生するのを防止できる。
【００４５】
Ｌ２ ＞ Ｐ２ ， Ｐ１ ＞ Ｐ２ ・・・（３）
上記関係を満足することで、用紙５０の表面には間隔Ｐ２の帯電領域が形成されず、搬送ベルト５の表面に間隔Ｐ１で形成されたストライプ状の帯電電荷を打ち消す様に、用紙５０に搬送ベルト５とは逆極性の帯電電荷を付与することができる。この時、搬送ベルト５表面の帯電電荷は、用紙５０があることにより消失せずに存在する。
【００４６】
用紙帯電ローラ２０に印加する電圧は、用紙５０の表面と用紙帯電ローラ２０とのニップ部近傍の空気がコロナ放電を開始する電圧以上の交流電圧であれば良い。コロナ放電を開始する電圧以上であれば、搬送ベルト５の帯電電荷によって形成される電界を打ち消すだけの逆極性の電荷のみが用紙表面に移動する。
【００４７】
したがって、用紙帯電ローラ２０に印加する交流電圧は、コロナ放電開始電圧以上で式（３）を満足する条件であれば、用紙５０が搬送ベルト５に静電吸着すると共に、用紙５０の表面から上空間に電界が形成されることがない。
【００４８】
ここで、式（２）及び（３）とは逆にＬ１＞Ｐ１、Ｌ２≦Ｐ２及びＰ１＜Ｐ２とした場合には、搬送ベルト５の表面はベルト帯電ローラ１０により除電されて表面電位がゼロになり、用紙帯電ローラ２０によって間隔Ｐ２で用紙５０の表面に正負の帯電領域が形成される。
【００４９】
用紙５０表面の帯電電荷によって用紙５０は搬送ベルト５に静電吸着するが、用紙５０表面の帯電電荷に起因して用紙５０表面から上方の空間に回りこむ様な電界が発生することとなり、インク滴の着弾位置ずれや微小インク滴の再付着が発生してしまう。
【００５０】
また、Ｌ１≦Ｐ１、Ｌ２≦Ｐ２及びＰ１＝Ｐ２とした場合には、ベルト帯電ローラ１０に印加する交流電圧の位相と、用紙帯電ローラ２０に印加する交流電圧の位相とが１８０度ずれる様に管理する必要がある。もしくは、両方の印加電圧の位相が同じ場合には、ベルト帯電ローラ１０と用紙帯電ローラ２０の位置関係によって逆位相にそれぞれ帯電出来る様に設ける必要がある。
【００５１】
さらに、ベルト帯電ローラ１０による帯電電荷量に対して、用紙５０表面からの電界を打ち消すために用紙５０に付与する必要がある逆極性の帯電電荷量はある一定値であり、付与する帯電電荷量に応じて用紙帯電ローラ２０の印加電圧設定値が定められる。
【００５２】
しかしながら、用紙５０の厚さや抵抗値、あるいは環境によって、同じ大きさの印加電圧でも用紙５０に付与できる帯電電荷量が異なるため、常に用紙５０上方に生じる電界を打ち消す様な用紙帯電ローラ２０の印加電圧設定値を定めることができない。例えば、用紙５０が帯電した搬送ベルト５に接触して搬送され、用紙帯電ローラ２０に接触するまでの間に、用紙５０は抵抗体であるため、用紙５０の搬送ベルト５に接する面には搬送ベルト５表面の帯電電荷によって発生する電界により誘導電荷が発生する。したがって、用紙５０の抵抗値の違いによっても用紙帯電ローラ２０の印加電圧設定値が異なることとなる。
【００５３】
上記した各条件における用紙帯電ローラ２０への印加電圧と用紙５０に付与される帯電電荷量との関係を図５に示す。
【００５４】
また、図６に搬送ベルト５及び用紙５０の静電容量Ｃ、帯電電荷密度ｑを示し、図７には本実施形態に係るインクジェット記録装置１００における搬送ベルト５及び用紙５０の帯電状態の例を示す。
【００５５】
搬送ベルト５の静電容量をＣ１、帯電電荷密度をｑ１とすると、搬送ベルト５の電位はｑ１／Ｃ１となる。また、搬送ベルト５と用紙５０とを含む静電容量をＣ２、用紙５０表面の帯電電荷密度をｑ２とすると、用紙５０の表面における電位はｑ２／Ｃ２となる。ｑ１／Ｃ１とｑ２／Ｃ２との和が０となる時が用紙５０の上方空間の電界が消滅した状態である。
【００５６】
図７に示す様に、本実施形態に係るインクジェット記録装置１００では、ベルト帯電ローラ１０が搬送ベルト５に帯電領域Ｌ１以上の間隔Ｐ１で正負の帯電領域を形成し、用紙５０が搬送ベルト５に接触して誘導電荷が発生して静電搬送される。搬送される用紙５０には、用紙帯電ローラ２０が帯電領域Ｌ２未満で、且つ、間隔Ｐ１より小さい間隔Ｐ２で正負の交流電圧を印加することで、搬送ベルト５の帯電電荷と逆極性の電荷が付与される。
【００５７】
本実施形態に係る高圧電源１５，２５は、正弦波あるいは矩形波の交流電圧をベルト帯電ローラ１０及び用紙帯電ローラ２０に印加し、周波数を制御することで帯電間隔Ｐ１、Ｐ２を変化させることができる。また、図８に示す様に搬送ベルト帯電手段として帯電ブレード１１を用いることで、ベルト帯電ローラ１０を用いる場合よりも帯電領域Ｌ１を小さくすることができ、狭い間隔Ｐ１で搬送ベルト５に正負の帯電領域を形成できる。
【００５８】
以上で説明した本実施形態では、用紙５０が搬送ベルト５に吸着して搬送されることで浮きが発生せず、用紙５０上方のラインヘッド１近傍において電界が形成されないため、インク滴の着弾位置ずれによる画像品質の低下や、微小インク滴の再付着によるラインヘッド１の劣化を防止できる。
【００５９】
ここで、用紙帯電部材と用紙５０との間で放電が発生する部位及び条件について、図９を用いて詳細に説明する。
【００６０】
図９に示す様に、用紙帯電部材では、用紙帯電部材と用紙５０との間のニップ部近傍の微小空間Ｂ２の局所的電界ＥＢ２と、搬送ベルト５表面と用紙５０との間の微小区間Ｃの局所的電界ＥＣの大きい方でコロナ放電が発生する。なお、用紙５０及び搬送ベルト５内では空気と比べて誘電率が大きいので局所的電界は必ずＥＢ２及びＥＣよりも小さくなるため、これらの物質内で放電は発生しない。
【００６１】
搬送ベルト５と用紙５０との間の微小空間Ｃの局所的電界ＥＣが大きく、空間Ｃでコロナ放電が発生すると、ベルト帯電部材によって帯電した搬送ベルト５上の帯電電荷を除電することとなり、用紙５０が搬送ベルト５に静電吸着しなくなってしまう。
【００６２】
この局所的電界ＥＣは、搬送ベルト５裏面のアース面と用紙帯電部材に印加された電圧による電界Ｅｏと、搬送ベルト５表面の帯電電荷によって発生する電界Ｅｓと、搬送ベルト５表面の帯電電荷によって用紙５０の搬送ベルト５側に発生する逆極性の誘導電荷による電界Ｅｕとの合成として下式で表され、時間の経過に伴って大きくなる。
【００６３】
ＥＣ ＝ Ｅｏ＋Ｅｓ＋Ｅｕ ・・・（４）
また、用紙５０の搬送ベルト５側の面に誘導される電荷は、搬送ベルト５表面の帯電電荷量と略等しくなり、搬送ベルト５表面の電荷に近接していることから、誘導が完了した状態ではＥｓ＝Ｅｕであり、式（１）と同様にＥｕ（ｔ）を下式で表すことができる。
【００６４】
Ｅｕ（ｔ） ＝ Ｅｓ（１−ｅ（−ｔ／τ）） ・・・（５）
式（４）と式（５）から、搬送ベルト５表面と用紙５０との間の微小空間Ｃの局所的電界Ｅｃは下式で表される。
【００６５】
ＥＣ ＝ Ｅｏ＋Ｅｓ（２−ｅ（−ｔ／τ）） ・・・（６）
一方、用紙５０と用紙帯電部材との間のニップ部近傍の微小空間Ｂ２の局所的電界ＥＢ２は、搬送ベルト５裏面のアース面と用紙帯電部材に印加された電圧による電界Ｅｏと、搬送ベルト５表面の帯電電荷によって発生する電界Ｅｓと、用紙帯電部材のニップ部近傍の電極のエッジや表面の微小な凸形状等により局部的に電界が増幅された電界Ｅｋ（ｋは１以上の係数）と、搬送ベルト５表面の帯電電荷によって用紙５０に発生する逆極性の誘導電荷による電界Ｅｕとの合成となり、下式で表すことができる。時間の経過に伴って用紙５０の誘導電荷が増加するのに従って局所的電界ＥＢ２は小さくなる。
【００６６】
ＥＢ２ ＝ Ｅｏ＋Ｅｓ＋Ｅｋ−Ｅｕ ・・・（７）
ここで、式（７）に式（５）を代入すると下式が得られる。
【００６７】
ＥＢ２ ＝ Ｅｏ＋Ｅｋ−Ｅｓ×ｅ（−ｔ／τ） ・・・（８）
用紙帯電ローラ２０と用紙５０との間の空間Ｂ２で放電するためには、ＥＢ２＞ＥＣとなる必要があり、下式を満足しなければならない。
【００６８】
Ｅｋ ＞ ２Ｅｓ（１−ｅ（−ｔ／τ）） ・・・（９）
式（９）の関係式を満たすためには、用紙帯電部材として直径が小さい帯電ローラを用いたり、帯電部材の表面に発泡ゴムやブラシを設けることで、用紙５０との接触領域を微小にすることが有効である。接触領域を微小にすることで、用紙５０と帯電部材との接触部近傍の微小空間Ｂ２でコロナ放電を発生し易くすることができる。
【００６９】
図１に示す様に、搬送ベルト５に用紙５０が接触すると同時に用紙帯電ローラ２０を用紙５０に接触させる様に配設すると、用紙５０の抵抗値に関係なく電荷を誘導する時間がないため、用紙５０には誘導電荷は発生していない。
【００７０】
この場合においても、用紙帯電部材に放電し易いものを用いれば、用紙５０と用紙帯電部材との間のニップ部Ｎ近傍の微小空間Ｂ２の局所的電界ＥＢ２は、搬送ベルト５表面と用紙５０との間の微小空間Ｃの局所的電界ＥＣより大きな値となる。したがって、微小空間Ｂ２でコロナ放電が発生し、用紙５０表面に搬送ベルト５上の帯電電荷の影響を打ち消す逆極性の帯電電荷を用紙５０に付与できる。
【００７１】
また、用紙５０が搬送ベルト５に接触してから一定時間経過後に用紙帯電部材が用紙５０に接触する様な構成では、ＥＢ２＞ＥＣを満足する時間内であれば、微小領域Ｂ２のみでコロナ放電が発生し、用紙５０を静電吸着させると共に用紙５０上方における電界を消失させることができる。
【００７２】
しかし、ＥＢ２≦ＥＣとなる場合には、領域Ｃでコロナ放電が発生して搬送ベルト５上の電荷を除電することとなり、搬送ベルト５は用紙５０の吸引力を失ってしまう。そこで、用紙５０に十分な誘導電荷が発生している場合には、搬送ベルト５の帯電電荷によって形成される電界が用紙５０の誘導電荷によって打ち消されるため、用紙帯電部材への交流電圧の印加は必要なくなる。
【００７３】
本実施形態の構成において、用紙帯電部材として図１０に示す様に搬送ベルト５に形成される正負の帯電領域の間隔Ｐ１以下の直径Ｒを有する用紙帯電ローラ２０を用いることで、用紙５０との間の接触領域を小さくし、用紙５０との間でコロナ放電し易くすることができる。
【００７４】
また、用紙帯電部材として、図１１に示す帯電ブレード２１や、図１２に示すブラシローラ２２を用いることで、用紙５０との接触領域をさらに小さくし、用紙５０との間でコロナ放電を発生し易くすることができる。搬送ベルト５の正負の帯電領域の間隔Ｐ１が小さい場合には、帯電ローラでは帯電領域Ｌ２を小さくするのには限界があるため、帯電ブレード２１やブラシローラ２２を用いるのが有効である。また、ブラシローラ２２を用いれば、搬送ベルト５表面に均一な帯電を行うことが可能になる。あるいは、用紙帯電部材として、用紙５０の搬送方向の直交方向に長いシート部材を用い、シート部材の端部が用紙５０表面に接する様に設けることもできる。
【００７５】
帯電領域Ｌは湿度や温度といった環境条件により変化するが、上記構成により用紙帯電部材と用紙５０との接触領域を小さくすることで、環境に依存せずに式（２）、（３）を満足し、用紙５０を静電搬送すると共に用紙５０上方空間に電界が発生するのを防止できる。
【００７６】
また、図１３に示す様に、帯電ローラ２０等の用紙帯電部材は、搬送ベルト５を介して搬送ローラ３０に対向する位置に配設するのが好ましい。搬送される用紙５０を用紙帯電部材が搬送ベルト５に押圧し、用紙５０を搬送ベルト５に密着させることで、搬送される用紙５０に浮きが生じるのをより確実に防止できる。
【００７７】
以上で説明した様に、本発明の実施形態によれば、搬送ベルト５をベルト帯電ローラ１０によって帯電させて用紙５０を静電搬送することで、搬送される用紙５０に浮きが発生することがなく、これを原因とする画像位置ずれといった不具合を防止できる。
【００７８】
また、用紙帯電ローラ２０によって、用紙５０を搬送ベルト５と逆極性の帯電電荷を付与することで、用紙５０上方のラインヘッド１近傍に電界が形成されるのを防止することができる。したがって、ラインヘッド１のインク滴吐出方向が曲がったり、微小インク滴がノズル面に再付着することがないため、画像品質の低下やラインヘッド１の劣化を防止することができ、長期に渡って高品質画像を出力できるインクジェット記録装置を提供できる。
【００７９】
なお、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせなど、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【符号の説明】
【００８０】
５ 搬送ベルト
１０ ベルト帯電ローラ（ベルト帯電手段）
１１ ベルト帯電ブレード（ベルト帯電手段）
２０ 用紙帯電ローラ（記録媒体帯電手段）
２１ 用紙帯電ブレード（記録媒体帯電手段）
２２ 用紙帯電ブラシローラ（記録媒体帯電手段）
３０，３１ 搬送ローラ
５０ 用紙（記録媒体）
１００ インクジェット記録装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８１】
【特許文献１】特開２００６−２３１６６７号公報
【特許文献２】特開平５−８３９２号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体を搬送する無端状の搬送ベルトと、
前記搬送ベルトに接触し、交流電圧が印加されることで前記搬送ベルトに正帯電領域と負帯電領域とを交互に形成するベルト帯電手段と、
前記搬送ベルトにより搬送される前記記録媒体に接触し、正極及び負極電圧で形成される交流電圧が印加されて前記記録媒体を帯電させる記録媒体帯電手段と、
を有し、前記搬送ベルトにより搬送される前記記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
前記ベルト帯電手段の前記搬送ベルトの回転方向における帯電領域の長さＬ１、前記正帯電領域と前記負帯電領域との間隔Ｐ１と、
前記記録媒体帯電手段の前記記録媒体の搬送方向における帯電領域の長さＬ２、前記記録媒体に印加する前記正極及び負極電圧の間隔Ｐ２とが、
Ｌ１≦Ｐ１、Ｐ２＜Ｌ２及びＰ２＜Ｐ１の関係を満足する
ことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記搬送ベルトは、複数の搬送ローラに掛け渡されて回転しており、
前記記録媒体帯電手段は、前記搬送ベルトを介して前記搬送ローラに対向する位置に配設されている
ことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
前記ベルト帯電手段が帯電ブレードである
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記記録媒体帯電手段が帯電ローラであり、
前記帯電ローラの直径が、前記ベルト帯電手段によって形成される前記正帯電領域と前記負帯電領域との間隔Ｐ１以下である
ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
前記記録媒体帯電手段が帯電ブレードである
ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】
前記記録媒体帯電手段がブラシローラである
ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項７】
前記記録媒体帯電手段がシート部材である
ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１】
記録媒体を搬送する無端状の搬送ベルトと、
前記搬送ベルトに接触し、交流電圧が印加されることで前記搬送ベルトに正帯電領域と負帯電領域とを交互に形成するベルト帯電手段と、
前記搬送ベルトにより搬送される前記記録媒体に接触し、正極及び負極電圧で形成される交流電圧が印加されて前記記録媒体を帯電させる記録媒体帯電手段と、
を有し、前記搬送ベルトにより搬送される前記記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
前記ベルト帯電手段の前記搬送ベルトの回転方向における帯電領域の長さＬ１、前記正帯電領域と前記負帯電領域との間隔Ｐ１と、
前記記録媒体帯電手段の前記記録媒体の搬送方向における帯電領域の長さＬ２、前記記録媒体に印加する前記正極及び負極電圧の間隔Ｐ２とが、
Ｌ１≦Ｐ１、Ｐ２＜Ｌ２及びＰ２＜Ｐ１の関係を満足する
ことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記搬送ベルトは、複数の搬送ローラに掛け渡されて回転しており、
前記記録媒体帯電手段は、前記搬送ベルトを介して前記搬送ローラに対向する位置に配設されている
ことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
前記ベルト帯電手段が帯電ブレードである
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記記録媒体帯電手段が帯電ローラであり、
前記帯電ローラの直径が、前記ベルト帯電手段によって形成される前記正帯電領域と前記負帯電領域との間隔Ｐ１以下である
ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
前記記録媒体帯電手段が帯電ブレードである
ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】
前記記録媒体帯電手段がブラシローラである
ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項７】
前記記録媒体帯電手段がシート部材である
ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のインクジェット記録装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−９５１１９（Ｐ２０１３−９５１１９Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４２７１９（Ｐ２０１１−２４２７１９）
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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