JP2004198925A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スケールの読み取りを高精度に行なうことができるとともに、画像への影響を抑制でき、高画質なカラー画像を形成可能にする。
【解決手段】無端ベルト状の中間転写体１０の内周面に全周に亘って図示しないスケールが貼り付けられており、このスケールを読み取るスケール読取手段としてのスケール読取センサ７１が設けられている。スケール読取センサ７１は、中間転写体１０の揺れが拘束される範囲である、感光体４０と接触する範囲７５内に設けられており、中間転写体１０のばたつきが無い状態でスケールの読み取りを行い、フィードバック制御系へ信号を送る。該読み取り情報に基づいて中間転写体１０の位置制御がなされる。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置に関し、詳しくは像担持体上の画像を転写される回転可能な転写体を有する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、電子写真装置の分野では、市場からの要求にともない、カラー複写機やカラープリンタなど、カラー画像出力が可能なものが多くなってきている。
カラー電子写真装置には、１つの感光体の周りに複数色の現像装置を備え、それらの現像装置でトナーを付着させて感光体上に合成トナー画像を形成し、そのトナー画像を転写してシートにカラー画像を記録する、いわゆる１ドラム型のものと、並べて備えられた複数の感光体にそれぞれ個別に現像装置を備え、各感光体上にそれぞれ単色トナー画像を形成し、それらの単色トナー画像を順次転写してシートに合成カラー画像を記録する、いわゆるタンデム型のものとがある。
【０００３】
１ドラム型とタンデム型とを比較すると、前者では、感光体が１つであるから比較的小型化でき、コストも低減できる利点があるものの、１つの感光体を用いて複数回（通常４回）画像形成を繰り返してフルカラー画像を形成しなければならないため、画像形成の高速化は困難である。
後者では、逆に装置が大型化し、コスト高となる欠点はあるものの、画像形成の高速化が容易である利点がある。
最近は、フルカラーもモノクロ並みのスピードが望まれることから、タンデム型が注目されてきている。
タンデム型の電子写真装置には、図５に示すように、並置された各感光体４０上の画像を転写装置６２により、無端ベルト状のシート搬送ベルト１００で搬送するシートＳ上に順次転写する直接転写方式のものと、図１に示すように、並置された各感光体４０上の画像を１次転写装置６２により一旦無端ベルト状の中間転写体１０に順次転写して後、その中間転写体１０上の画像を２次転写装置２２によりシートに一括転写する間接転写方式のものとがある。図１に示す２次転写装置２２は搬送ベルト方式であるが、ローラ方式のものもある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２４５０７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記いずれの方式でも、各色の画像を色ズレなく重ねて転写する機能を得ることが大きな課題であり、シート搬送ベルト１００や中間転写体１０等を一定の速度で駆動するために様々な工夫がなされている。
その対策の一つとして、リニアエンコーダを用いた表面速度の計測がある。リニアエンコーダの出力に基づいて駆動源をフィードバック制御したり、出力情報を書込みタイミングへの補正などへ利用でき、位置合わせ技術の源となりえる手法である。
ここで更に問題となるのが、回転体が無端ベルト状の場合、ベルトの端部の乱れである。一般的に無端ベルトはテンションを掛けていても端部付近は波打ってしまうことが多く、これがリニアエンコーダの測定精度低下をもたらす原因となっている。さらにはリニアエンコーダで読み取るためのスケール自体の存在による画像や転写紙搬送性に対する静電的な影響も問題となることが多い。
また、これらの課題はタンデム型のみならず、１ドラム型のカラー画像形成装置についても、さらなる画質の向上を図る上では避けられない問題である。
【０００６】
本発明は、スケールの読み取りを高精度に行なうことができるとともに、画像への影響を抑制でき、高画質なカラー画像形成が可能な画像形成装置の提供を、その主な目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、画像形成に用いる回転体と、該回転体を回転駆動する駆動手段と、上記回転体の表面の全周に亘って設けられるスケールと、該スケールを読み取るスケール読取手段を有し、上記スケール読取手段の読み取り情報に基づいて上記転写体の回転駆動を制御する画像形成装置において、上記スケール読取手段が、上記回転体の揺れが拘束される範囲に設けられている、という構成を採っている。
【０００８】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の画像形成装置において、像担持体上に形成された画像を上記転写体に転写する構成を有し、上記スケール読取手段が、上記像担持体と上記回転体が接触している範囲に設けられている、という構成を採っている。
【０００９】
請求項３記載の発明では、請求項１又は２記載の画像形成装置において、上記回転体の回転移動方向と直交する方向に延び該回転体を帯電する帯電手段を有し、上記スケールと上記スケール読取手段が上記帯電手段の長手方向の外側に設けられている、という構成を採っている。
【００１０】
請求項４記載の発明では、請求項１乃至３の何れか１つに記載の画像形成装置において、上記回転体が無端ベルト状に形成されている、という構成を採っている。
【００１１】
請求項５記載の発明では、請求項４記載の画像形成装置において、上記スケールと上記スケール読取手段が、上記回転体の内周面側に設けられている、という構成を採っている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態を図１乃至図４に基づいて説明する。
まず、図１に基づいて本実施形態における画像形成装置としてのタンデム型間接転写方式のカラー複写機の構成及び複写動作の概要を説明する。
カラー複写機は、複写装置本体１００と、該複写装置本体１００が載置された給紙テーブル２００と、複写装置本体１００の上面に設けられたスキャナ３００と、該スキャナ３００の上部に設けられた原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００を有している。
複写装置本体１００には、略中央に、無端ベルト状に形成された回転体としての中間転写体１０が配置されている。中間転写体１０は、例えば伸びの少ないフッ素樹脂や伸びの大きなゴム材料に帆布など伸びにくい材料を被覆した基層を作り、その上に弾性層を設けた構造を有している。弾性層は、例えばフッ素系ゴムやアクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムなどでつくることができる。弾性層の表面は、例えばフッ素系樹脂をコーティングして平滑性のよいコート層で被覆されている。
【００１３】
中間転写体１０は、３つの支持ローラ１４、１５、１６に掛け回されて支持されており、図中時計回りに方向に回転駆動される。
本実施形態では、３つの支持ローラ１４、１５、１６のうち、第２の支持ローラ１５の左側に、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置１７が設けられている。
また、３つの支持ローラ１４、１５、１６のうちで第１の支持ローラ１４と第２の支持ローラ１５間に張り渡された中間転写体１０上には、その搬送方向に沿って、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の４つの画像形成手段１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｂｋが横に並べられて配置され、タンデム画像形成装置２０が構成されている。
【００１４】
タンデム画像形成装置２０の上方には、露光装置２１が配置されている。中間転写体１０を挟んでタンデム画像形成装置２０と反対の側には、２次転写装置２２が配置されている。２次転写装置２２は、２つのローラ２３間に、無端ベルトである２次転写ベルト２４を掛け渡して構成され、中間転写体１０を介して第３の支持ローラ１６に一方のローラ２３側を押し当てて配置されている。２次転写装置２２により中間転写体１０上の画像が、給紙テーブル２００から給紙される記録媒体としてのシートに転写される。
２次転写装置２２の左側には、シート上の転写画像を定着する定着装置２５が設けられている。定着装置２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てる構成を有している。
【００１５】
２次転写装置２２は、画像転写後のシートを定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備えている。もちろん、２次転写装置２２として、転写ローラや非接触の転写チャージャを配置してもよいが、上記のようにベルト搬送構成とすれば定着装置２５へのシート搬送機能を同時に得ることができる利点がある。
本実施形態では、２次転写装置２２及び定着装置２５の下に、上述したタンデム画像形成装置２０と略平行に、シートの両面に画像を記録する場合にシートを反転するシート反転装置２８が備えられている。
【００１６】
上記したカラー複写機を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする。又は、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。
不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときは、原稿が自動的に搬送されてコンタクトガラス３２上へと移動して後、他方コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００が駆動され、第１走行体３３及び第２走行体３４が走行を開始する。
第１走行体３３で光源から光が照射されるとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読み取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。
【００１７】
また、不図示のスタートスイッチを押すと、不図示の駆動手段としての駆動モータにより支持ローラ１４、１５、１６のうちの１つが回転駆動され、他の２つの支持ローラが従動回転し、中間転写体１０が回転駆動される。同時に、個々の画像形成手段１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｂｋではそれぞれに対応した像担持体としての感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋが回転し、各感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋ上にそれぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの単色画像が形成される。画像形成は、周知のプロセスで行なわれる。すなわち、イエロー画像について代表して説明すると（他は対応するアルファベットを付して省略）、まず、感光体４０Ｙの表面が帯電ローラ２Ｙにより一様に帯電され、帯電された表面に原稿の読み取り情報に基づいて露光装置２１から露光光が照射され、静電潜像が形成される。該静電潜像は現像装置３Ｙによりイエローのトナー像として可視像化される。
【００１８】
中間転写体１０の搬送とともに、それらの単色画像を順次各１次転写装置（帯電手段）６２Ｙ、６２Ｃ、６２Ｍ、６２Ｂｋにより転写して中間転写体１０上に合成カラー画像を形成する。画像を転写された後の感光体４０Ｙの表面に残留したトナーは感光体クリーニング装置４Ｙにより清掃される。その後、感光体４０Ｙの表面電位が図示しない除電ランプにより初期化され、次の作像に備えられる。
一方、不図示のスタートスイッチを押すと、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つが選択回転され、ペーパーバンク４３に多段に備えられた給紙カセット４４のうちの１つからシートが繰り出され、分離ローラ４５で１枚ずつ分離されて給紙路４６に搬送される。シートは搬送ローラ４７で搬送されて複写機本体１００内の給紙路４８に導かれ、レジストローラ対４９に突き当てられて止められる。
又は、給紙ローラ５０が回転されて手差しトレイ５１上のシートが繰り出され、分離ローラ５２で１枚ずつ分離されて手差し給紙路５３に搬送される。搬送されたシートは同じくレジストローラ対４９に突き当てられて止められる。
【００１９】
中間転写体１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ対４９が回転駆動され、中間転写体１０と２次転写装置２２との間にシートが送り込まれ、２次転写装置２２によりシート上にカラー画像が転写される。
画像転写後のシートは、２次転写装置２２で搬送されて定着装置２５へと送り込まれ、定着装置２５で熱と圧力とを加えられて転写画像を定着された後、切換爪５５で搬送方向を切り換えられて排出ローラ対５６で排出され、排紙トレイ５７上にスタックされる。又は、切換爪５５で搬送路を切り換えられてシート反転装置２８に入れられ、そこで反転されて再び転写位置へと導かれ、裏面にも画像を記録された後、排出ローラ対５６で排紙トレイ５７上に排出される。
【００２０】
画像転写後の中間転写体１０は、中間転写体クリーニング装置１７で、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去され、タンデム画像形成装置２０による再度の画像形成に備える。
レジストローラ対４９は一般的には接地されて使用されることが多いが、シートの紙粉除去のためにバイアスを印加することも可能である。例えば，導電性ゴムローラを用いてバイアスを印加する。直径１８ｍｍで、表面を１ｍｍの厚みの導電性ＮＢＲゴムで形成する。電気抵抗はゴム材の体積抵抗で１０^９Ωｃｍ程度であり、印加電圧としてはトナーを転写する側（表側）には−８００Ｖ程度の電圧を印加する。シート裏面側は＋２００Ｖ程度の電圧を印加する。
一般的に中間転写方式は紙粉が感光体にまで移動しづらいため、紙粉転写を考慮する必要が少なく、アースされていても良い。
また、印加電圧として、ＤＣバイアスを印加しているが、これはシートをより均一に帯電させるためＤＣオフセット成分を持ったＡＣ電圧でも良い。
このようにバイアスを印加したレジストローラ対４９を通過した後のシート表面は若干マイナス側に帯電している。従って、中間転写体１０からシートへの転写では、レジストローラ対４９に電圧を印加しなかった場合に比べて転写条件が変わり、転写条件を変更する場合がある。
【００２１】
次に、中間転写体１０周りの構成及び動作を図２及び図３に基づいて詳細に説明する。
中間転写体１０の内周面（内側表面）には、光学的に読み取り可能なスケール（リニアスケール）７０が全周に亘って形成されており、その近傍にスケール７０を読み取るスケール読取手段としてのスケール読取センサ７１が設けられている。
スケール７０は、プラスチックシート上に微細で精密なピッチの光反射面及び非反射面が回転方向（走行方向）に交互に形成されたものであり、中間転写体１０の内周面に貼着されている。光反射面及び非反射面は、例えばプラスチックシート上にアルミニウムやニッケル等の高反射率を示す材料を蒸着し、非反射面となるべき部分の蒸着物質をエキシマレーザ等のレーザ光で選択的に除去することにより形成することができる。中間転写体１０の内周面に直にスケールを形成するようにしてもよい。
スケール読取センサ７１は、集光ビームをスケール７０に向けて照射し、そのスケール７０の光反射面からの反射光を読み取る光学式のものである。
スケール読取センサ７１は、感光体４０と中間転写体１０が接触している範囲、すなわち、中間転写体１０の揺れが拘束される範囲に設けられている。図２において、符号６５はテンションローラを示す（図１では省略）。
【００２２】
スケール読取センサ７１は、正面方向に対しては、図３に示すように、感光体４０と中間転写体１０のニップ部７５の範囲に設置されている。
図４に示すように、中間転写体１０の端部には、各支持ローラに対する回転方向と直交する方向の位置ずれを防止するための寄り止め７３が接着等の手法により固定されている。
スケール７０は、中間転写体１０の外端から内方へ距離ａ離れた位置で且つ画像転写領域７４の終端（外端）から距離ｂ離れた位置、すなわち、帯電ローラ（１次転写装置）６２の端面から距離ｂ外側へ離れた位置に略中心が位置するように設けられている。スケール読取センサ７１はスケール７０から読取ピッチｐ離されて設置されている。
第３の支持ローラである２次転写対向ローラ１６には、スケール７０の厚み＜ｃの関係を満足するように、逃げ部１６ａが形成されており、寄り止め７３の内側で回転するようになっている。
【００２３】
スケール７０とスケール読取センサ７１により、中間転写体１０の線速を計測し、中間転写体１０の駆動ローラ（第１の支持ローラ）１４の図示しない駆動源（駆動系）にフィードバック等を行なって位置精度の高い中間転写体１０の駆動を行なう。フィードバック制御系は、例えば特開平１１−２４５０７号公報に記載されているように、スケール読取センサ７１からの信号を位置信号に変換する位置検出回路と、速度信号に変換する速度検出回路とを備え、各々の信号、位置信号及び速度信号を負帰還するマイナーループのフィードバック制御系とすることができる。
【００２４】
図５に第２の実施形態を示す。なお、上記実施形態と同一部分又は同一と見なせる部分は同一符号で示し、特に必要が無い限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する（以下の他の実施形態において同じ）。
本実施形態における画像形成装置は、タンデム型の直接転写方式のものであり、並置された各感光体４０Ｂｋ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｙ上の画像を転写装置６２Ｂｋ、６２Ｍ、６２Ｃ、６２Ｙにより、無端ベルト状の回転体としてのシート搬送ベルト１００で搬送するシートＳ上に順次転写する。
図５では、スケール７０とスケール読取センサ７１の対応関係を分かりやすいようにシート搬送ベルト１００の下端側において示しているが、実際には、図３及び図４で示した配置関係となっている。すなわち、スケール読取センサ７１は、感光体４０とシート搬送ベルト１００が接触している範囲（シート搬送ベルト１００の揺れが拘束される範囲）に設けられている。
図５において、符号６６はシート搬送ベルト１００の表面を清掃するクリーニングブレードを、６７は搬送装置を、６８は定着装置をそれぞれ示している。
【００２５】
図６に第３の実施形態を示す。本実施形態における画像形成装置は、１つの感光体４０上に作成された画像を順次無端ベルト状の回転体としての中間転写体１０に転写し、中間転写体１０上の合成カラー画像を２次転写装置としての２次転写ローラによりシート上に転写する構成を有している。
図６では、スケール７０とスケール読取センサ７１の対応関係を分かりやすいようにローラ間において示しているが、実際には、図３及び図４で示した配置関係となっている。すなわち、スケール読取センサ７１は、感光体４０と中間転写体１０が接触している範囲（中間転写体１０の揺れが拘束される範囲）に設けられている。
図６において、符号８０は２次転写対向ローラとしての駆動ローラ、８２は駆動ローラ８０の回転軸、８１は駆動源としての駆動モータ、１６は支持ローラ、８５は支持ローラ（アースローラ）、８４は支持ローラ（バイアスローラ）、８３は支持ローラ、８７は感光体４０の回転軸、８６は回転軸８７に固定されたギアをそれぞれ示す。ギア８６に図示しない駆動モータの回転軸に固定されたギアが噛み合い、感光体４０が回転駆動される。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、画像形成に用いる回転体と、該回転体を回転駆動する駆動手段と、上記回転体の表面の全周に亘って設けられるスケールと、該スケールを読み取るスケール読取手段を有し、上記スケール読取手段の読み取り情報に基づいて上記転写体の回転駆動を制御する画像形成装置において、上記スケール読取手段が、上記回転体の揺れが拘束される範囲に設けられている構成としたので、回転体が揺れない（ばたつかない）安定した状態でセンシング（スケール目盛りの検知）ができるので、安定した測定精度を保証する回転体の高精度のリニアエンコーダ機能を得ることができる。これにより高画質なカラー画像形成が可能となる。
【００２７】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の画像形成装置において、像担持体上に形成された画像を上記転写体に転写する構成を有し、上記スケール読取手段が、上記像担持体と上記回転体が接触している範囲に設けられている構成としたので、回転体が揺れない（ばたつかない）安定した状態でセンシング（スケール目盛りの検知）ができるので、安定した測定精度を保証する回転体の高精度のリニアエンコーダ機能を得ることができる。これにより高画質なカラー画像形成が可能となる。
【００２８】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載の画像形成装置において、上記回転体の回転移動方向と直交する方向に延び該回転体を帯電する帯電手段を有し、上記スケールと上記スケール読取手段が上記帯電手段の長手方向の外側に設けられている構成としたので、スケール及びスケール読取手段による画像への影響を抑制することができる。
【００２９】
請求項４記載の発明によれば、請求項１乃至３の何れか１つに記載の画像形成装置において、上記回転体が無端ベルト状に形成されている構成としたので、回転体が揺れない（ばたつかない）安定した状態でセンシング（スケール目盛りの検知）ができるので、安定した測定精度を保証する回転体の高精度のリニアエンコーダ機能を得ることができる。これによりベルトの乱れが影響しないフィードバック制御が可能となり、位置ずれの少ない高画質なカラー画像形成が可能となる。
【００３０】
請求項５記載の発明によれば、請求項４記載の画像形成装置において、上記スケールと上記スケール読取手段が、上記回転体の内周面側に設けられている構成としたので、構成のコンパクト化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における画像形成装置としてのカラー複写機の概要正面図である。
【図２】中間転写体周辺の拡大斜視図である。
【図３】スケール読取手段の設置位置関係を示す概要正面図である。
【図４】スケールとスケール読取手段の設置位置関係を示す概要側面図である。
【図５】第２の実施形態における要部正面図である。
【図６】第３の実施形態における要部斜視図である。
【符号の説明】
１０ 回転体としての無端ベルト状の中間転写体
４０ 像担持体としての感光体
６２ 帯電手段としての１次転写装置
７０ スケール
７１ スケール読取手段としてのスケール読取センサ
１００ 回転体としてのシート搬送ベルト１００

Claims (5)

1. 画像形成に用いる回転体と、該回転体を回転駆動する駆動手段と、上記回転体の表面の全周に亘って設けられるスケールと、該スケールを読み取るスケール読取手段を有し、上記スケール読取手段の読み取り情報に基づいて上記転写体の回転駆動を制御する画像形成装置において、
   上記スケール読取手段が、上記回転体の揺れが拘束される範囲に設けられていることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置において、
   像担持体上に形成された画像を上記転写体に転写する構成を有し、上記スケール読取手段が、上記像担持体と上記回転体が接触している範囲に設けられていることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２記載の画像形成装置において、
   上記回転体の回転移動方向と直交する方向に延び該回転体を帯電する帯電手段を有し、上記スケールと上記スケール読取手段が上記帯電手段の長手方向の外側に設けられていることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１つに記載の画像形成装置において、
   上記回転体が無端ベルト状に形成されていることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４記載の画像形成装置において、
   上記スケールと上記スケール読取手段が、上記回転体の内周面側に設けられていることを特徴とする画像形成装置。

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