JP2005091857A - 転写装置と画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱作用等によって搬送転写材がレジストローラと無端ベルトにより引っ張られる、もしくは押され合うことによる画像の影響をなくす。
【解決手段】 無端ベルト(60)に担持された転写材に画像を転写する転写装置であって、無端ベルトを掛け回すローラの一つから角速度を検知し、その角速度と目標速度を比較し、その情報を駆動源にフィードバックすることで無端ベルトの速度制御を行う転写装置において、角速度検知されるローラ(66)の熱速度変動をレジストローラ(5a)の熱速度変動に一致させる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、レーザプリンタ等の画像形成装置、及びその転写装置に関するものである。

カラー画像形成の代表的方法は、複数の感光体上に形成される色の異なったトナー画像を転写紙に直接重ねながら転写する直接転写方式と、複数の感光体上に形成される色の異なったトナー画像を中間転写体に重ねながら転写し、しかる後に中間転写体から転写紙に一括して転写する中間転写方式が知られている。複数の感光体を転写紙または中間転写体に対向させ並べて配置することから、タンデム方式と呼ばれ、感光体毎にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対して静電潜像の形成、現像などの電子写真プロセスを実行し、直接転写方式では走行中の転写紙上に、中間転写方式においては走行中の中間転写体上に転写する。

これらの各方式を用いたタンデム方式のカラー画像形成装置では、直接転写方式にあっては、転写紙を支持しながら走行する無端ベルトを、中間転写方式にあっては、感光体から画像を受け取り担持する無端ベルトを採用するのが一般的である。そして４個の感光体を含む作像ユニットをベルトの一走行辺に並べて設置している。このようなタンデム方式のカラー画像形成装置では、各色のトナー画像を精度よく重ねることが色ズレの発生を防止するうえで重要である。

この色ズレの発生を防止する構成の１つとして、図３に概略する制御を考える。互いに外径の異なる駆動ローラ６３と従動ローラ６６の間に架け渡した無端の転写搬送ベルト６０を、駆動ローラ６３の回転により走行させて画像形成処理を行う画像形成装置において、角速度を検知するエンコーダ２０４によって検知された従動ローラ６６の角速度を、目標速度信号２０７とコンパレータ２０６を用いて比較し、その比較結果に基づいて制御信号を出力し、その情報に基づいて駆動モータ２０９を制御することによって常にベルト速度を一定にし、ベルト速度ムラによる色ズレを押さえ込む方法である。

従動ローラ６６の温度膨張・収縮は無端ベルト６０の線速に本来影響しない。しかしながら、温度が下がり従動ローラ６６の径が小さくなることで、無端ベルト６０の線速が一定でも従動ローラ６６の周長が短くなり、エンコーダ２０４が角速度を速い量として検出してしまい、その結果、駆動モータ２０９を遅くする制御をしてしまう。また温度が上がる場合は逆のことが起こり、駆動モータ２０９を速くする制御をしてしまう。この結果、レジストローラ５ａと無端ベルト６０に線速差が出てしまい、転写紙がレジストローラ５ａと無端ベルト６０により引っ張られ、もしくは押され合い、画像にその影響が出てしまう。

そこで本発明は、上記のような不具合を解消し、熱作用等によって搬送転写材がレジストローラ５ａと無端ベルト６０により引っ張られる、もしくは押され合うことによる画像の影響をなくすことが可能な画像形成装置とこれに用いる転写装置を提供することを課題とする。

本発明によれば、上記課題は、無端ベルトに担持された転写材に画像を転写する転写装置であって、無端ベルトを掛け回すローラの一つから角速度を検知し、その角速度と目標速度を比較し、その情報を駆動源にフィードバックすることで無端ベルトの速度制御を行う転写装置において、角速度検知されるローラの熱速度変動をレジストローラの熱速度変動に一致させることで解決できる。

上記角速度検知されるローラとレジストローラを同径、同材質とするのが、好適な例である。上記角速度検知されるローラの線速をレジストローラ線速に追従制御させるようになっていても、好都合である。上記角速度検知されるローラの制御系に、該ローラとレジストローラの熱速度変動量に対応した温度補償回路を入れ、レジストローラの熱速度変動の量に対応した線速に上記ローラを制御するのが良い。

レジストローラの線速を角速度検知されるローラの線速に追従制御させるようにすることも目的に適っている。レジストローラの制御系にレジストローラや角速度検知されるローラの熱速度変動量に対応した温度補償回路を入れ、角速度検知されるローラの熱速度変動の量に対応した線速に上記レジストローラを制御することも好ましい。

本発明によれば、無端ベルトに担持された転写材に画像を転写する転写装置であって、無端ベルトを掛け回すローラの一つから角速度を検知し、その角速度と目標速度を比較し、その情報を駆動源にフィードバックすることで無端ベルトの速度制御を行う転写装置において、角速度検知されるローラの熱速度変動をレジストローラの熱速度変動に一致させるので、転写装置とレジストローラの線速差がなくなり、線速差に依拠した画像の所謂ショックジターを回避できる。

上記角速度検知されるローラとレジストローラを同径、同材質とすれば、温度影響によるローラ径の膨張・収縮量を等しくできる。上記角速度検知されるローラの線速をレジストローラ線速に追従制御させても、あるいはレジストローラの線速を上記角速度検知されるローラの線速に追従制御させても、転写装置とレジストローラの線速差がなくなり、線速差に依拠した画像の所謂ショックジターを回避できる。上記角速度検知されるローラやレジストローラの制御系に、該角速度検知されるローラとレジストローラの熱速度変動量に対応した温度補償回路を入れ、一方のローラ（角速度検知されるローラかレジストローラ）の熱速度変動の量に対応した線速に他方のローラを制御して、同じ効果を奏することもできる。

本発明の詳細を、図に示された実施の形態に基づいて、説明する。これは、電子写真方式の直接転写方式によるカラーレーザプリンタ（以下「レーザプリンタ」という）に本発明を適用した例である。

図１はレーザプリンタの概略構成図である。このレーザプリンタは、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像を形成するための４組のトナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ（以下、各符号の添字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、黒用の部材であることを示す）が、転写紙１００の移動方向（図中の矢印Ａに沿ってベルト６０が走行する方向）における上流側から順に配置されている。このトナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋはそれぞれ、像担持体としての感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋと、現像ユニットとを備えている。また、各トナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの配置は、各感光体ドラムの回転軸が平行になるように且つ転写紙移動方向に所定のピッチで配列するように、設定されている。

本レーザプリンタは、上記トナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋのほか、光書込ユニット２、給紙カセット３、４、レジストローラ対５、転写紙１００を担持して各トナー像形成部の転写位置を通過するように搬送する転写搬送ベルト６０を有するベルト駆動装置としての転写ユニット６、ベルト定着方式の定着ユニット７、排紙トレイ８等を備えている。また、手差しトレイMF、トナー補給容器ＴＣを備え、不図示の廃トナーボトル、両面・反転ユニット、電源ユニット等も二点鎖線で示したスペースＳの中に備えている。

上記光書込ユニット２は、光源、ポリゴンミラー、ｆ-θレンズ、反射ミラー等を備え、画像データに基づいて各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの表面にレーザ光を走査しながら照射する。

図２は、上記転写ユニット６の概略構成を示す拡大図である。この転写ユニット６で使用した転写搬送ベルト６０は、体積抵抗率が１０^９〜１０^１１Ωｃｍである高抵抗の無端状単層ベルトであり、その材質はＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）である。この転写搬送ベルト６０は、各トナー像形成部の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋに接触対向する各転写位置を通過するように、支持ローラ６１〜６８に掛け回されている。

これらの支持ローラのうち、転写紙移動方向上流側の入口ローラ６１には、電源６５ａから所定電圧が印加された静電吸着ローラ８０が対向するように転写搬送ベルト６０の外周面に配置されている。この２つのローラ６１、６５の間を通過した転写紙１００は転写搬送ベルト６０上に静電吸着される。ローラ６３は転写搬送ベルト６０を摩擦駆動する駆動ローラであり、不図示の駆動源に接続されていて矢印方向に回転する。

各転写位置において転写電界を形成する転写電界形成手段として、感光体ドラムに対向する位置には、転写搬送ベルト６０の裏面に接触するよう、転写バイアス印加部材６７Ｙ、６７Ｍ、６７Ｃ、６７Ｋが設けられている。これらはスポンジ等を外周に設けたバイアスローラであり、各転写バイアス電源９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋからローラ心金に転写バイアスを印加する。この印加された転写バイアスの作用により、転写搬送ベルト６０に転写電荷が付与され、各転写位置において転写搬送ベルト６０と感光体ドラム表面との間に所定強度の転写電界が形成される。また上記転写が行われる領域での転写紙と感光体の接触を適切に保ち、最良の転写ニップを得るために、バックアップローラ６８が備えられている。

上記転写バイアス印加部材６７Ｙ、６７Ｍ、６７Ｃとその近傍に配置されるバックアップローラ６８は、回転可能に揺動ブラケット９３に一体的に保持され、回動軸９４を中心として回動が可能である。この回動は、カム軸９７に固定されたカム９６が矢印方向に回動することで時計方向に回動する。

上記入口ローラ６１と吸着ローラ８０は一体的に、入口ローラブラケット９０に支持され、軸９１を回動中心として、図２の状態から時計方向に回動可能である。揺動ブラケット９３に設けた穴９５と、入口ローラブラケット９０に固植されたピン９２が係合しており、前記揺動ブラケット９３の回動と連動して回動する。これらのブラケット９０、９３の時計方向の回動により、バイアス印加部材６７Ｙ、６７Ｍ、６７Ｃとその近傍に配置されるバックアップローラ６８は感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃから離され、入口ローラ６１と吸着ローラ８０も下方に移動する。ブラックのみの画像の形成時に、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃと転写搬送ベルト６０の接触を避けることが可能となっている。

一方、転写バイアス印加部材６７Ｋとその隣のバックアップローラ６８は出口ブラケット９８に回転可能に支持され、出口ローラ６２と同軸の軸９９を中心として回動可能にしてある。転写ユニット６を本体に対し着脱する際に、不図示のハンドルの操作により時計方向に回動させ、ブラック画像形成用の感光体１１Ｋから、転写バイアス印加部材６７Ｋとその隣のバックアップローラ６８を離間させるようにしてある。

駆動ローラ６３に巻き付けられた転写搬送ベルト６０の外周面には、ブラシローラとクリーニングブレードから構成されたクリーニング装置８５が接触するように配置されている。このクリーニング装置８５により転写搬送ベルト６０上に付着したトナー等の異物が除去される。

転写搬送ベルト６０の走行方向で駆動ローラ６３より下流側に、転写搬送ベルトの外周面を押し込むことができるようにローラ６４を設け、駆動ローラ６３への巻き付け角を確保している。ローラ６４より更に下流の転写搬送ベルト６０のループ内に、押圧部材（ばね）６９でベルトにテンションを与えるテンションローラ６５を備えている。

図１における点線は、転写紙１００の搬送経路を示している。給紙カセット３、４あるいは手差しトレイMFから給送された転写紙１００は、不図示の搬送ガイドにガイドされながら搬送ローラで搬送され、レジストローラ対５が設けられている一時停止位置に送られる。このレジストローラ対５により所定のタイミングで送出された転写紙１００は、転写搬送ベルト６０に担持され、各トナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに向けて搬送され、各転写ニップを通過する。

各トナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上で現像された各トナー像は、それぞれ各転写ニップで転写紙１００に重ね合わされ、上記転写電界やニップ圧の作用を受けて転写紙１００上に転写される。この重ね合わせの転写により、転写紙１００上にはフルカラートナー像が形成される。

トナー像転写後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの表面がクリーニング装置によりクリーニングされ、更に除電されて次の静電潜像の形成に備えられる。
一方、フルカラートナー像が形成された転写紙１００は、定着ユニット７でこのフルカラートナー像が定着された後、切換ガイドＧの回動姿勢に対応して、第１の排紙方向Ｂまたは第２の排紙方向Ｃに向かう。第１の排紙方向Ｂから排紙トレイ８上に排出される場合、画像面が下となった、いわゆるフェースダウンの状態でスタックされる。一方、第２の排紙方向Ｃに排出される場合には、不図示の別の後処理装置（ソータ、綴じ装置など）に向け搬送されたり、スイッチバック部を経て両面プリントのために再度レジストローラ対５に搬送される。

次に、本実施形態の特徴部について説明する。図３は、特徴部である転写ユニット色ズレ制御の概略図である。無端の転写搬送ベルト６０を互いに外径の異なる駆動ローラ６３と支持ローラたる従動ローラ６６との間に架け渡している。駆動ローラ６３の回転により無端べルト６０を走行させて画像形成処理を行うにあたり、角速度を検知するエンコーダ２０４によって検知された従動ローラ６３の角速度をＦＶ変換器２０５で電気信号に変換し、目標速度信号２０７と、コンパレータ２０６を用いて比較する。その比較結果に基づいて制御信号を出力し、その情報に基づいてモータドライバ２０８で駆動モータ２０９を制御する。これが熱変動を受けない場合、常にベルト速度を一定にし、ベルト速度ムラによる色ズレを押さえ込むことが可能となる。しかしながら既述したように、温度が下がり従動ローラの径が小さくなる場合、無端ベルト６０の線速が一定の場合でも従動ローラ６６の周長が短くなりエンコーダ２０４は角速度を速い量として検出してしまい、駆動モータ２０９を遅くする制御をすることになる。また温度が上がる場合は逆のことが起こり、駆動モータ２０９を速くする制御をしてしまう。

そこで、従動ローラ６６とレジストローラ５ａを同径、同材質とする。これにより例えば温度が上がった場合、従動ローラが膨張し径が大きくなる程、駆動モータ２０９が速くなり、無端ベルト６０の線速が上がるが、一方でレジストローラ５ａも従動ローラ６６と同量で径が大きくなり、それに応じて周速（線速）も速くなり、無端ベルト６０との線速と一致する。逆に温度が下がった場合、従動ローラが収縮して径が小さくなる程、駆動モータ２０９は遅くなり、無端ベルト６０の線速は遅くなる一方、レジストローラ５ａが従動ローラ６６と同量で径を収縮し、その分、線速が遅くなり、無端ベルト６０の線速と一致する。これによって、転写ベルト６０とレジストローラ５ａの線速差がなくなり、この線速差による画像のショックジターと呼ばれる画像の不具合を無くすことができる。

レジストローラ５ａの線速を従動ローラ６６の線速に追従させたり、逆に従動ローラ６６の線速をレジストローラ５ａの線速に追従させる場合には、従動ローラ６６の目標速度信号２０７とレジストローラ５ａの目標速度信号２０３を適合させて、モータドライバ２０８で駆動モータ２０９を制御し、モーダドライバ２０２でレジストローラ駆動モータ２０１を制御する。レジストローラや従動ローラの各制御系に温度補償回路を加えることで、熱作用による線速変動を制御することもできる。

以上の例においては、転写搬送ベルト６０上に感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋが複数並べ配設されたタンデム式プリンタにおける転写ユニット６に本発明を適用したが、本発明が適用可能な画像形成装置やベルト駆動装置はこの構成に限られるものではない。複数のローラに張架された無端ベルトを、それらローラのうちの少なくとも１つのローラで回転駆動するベルト駆動装置であれば、適用可能である。

本発明に係るレーザプリンタの構成概略図である。 図１のレーザプリンタにおける転写ユニットの概略構成を示す拡大図である。 転写ユニットにおける色ズレ制御を実現するための構成図である。

符号の説明

５ａ レジストローラ
６０ 転写搬送ベルト
６３ 駆動ローラ
６６ 従動ローラ
２０１、２０９ 駆動モータ
２０２、２０８ モータドライバ
２０４ エンコーダ
２０５ ＦＶ変換器
２０６ コンパレータ

Claims (7)

1. 無端ベルトに担持された転写材に画像を転写する転写装置であって、無端ベルトを掛け回すローラの一つから角速度を検知し、その角速度と目標速度を比較し、その情報を駆動源にフィードバックすることで無端ベルトの速度制御を行う転写装置において、角速度検知されるローラの熱速度変動をレジストローラの熱速度変動に一致させることを特徴とする転写装置。
2. 上記角速度検知されるローラとレジストローラを同径、同材質とすることを特徴とする請求項１に記載の転写装置。
3. 上記角速度検知されるローラの線速をレジストローラ線速に追従制御させることを特徴とする請求項１に記載の転写装置。
4. 上記角速度検知されるローラの制御系に温度補償回路を入れ、レジストローラの熱速度変動の量に対応した線速に上記ローラを制御することを特徴とする請求項１に記載の転写装置。
5. 請求項１に記載の転写装置を備えた画像形成装置。
6. レジストローラの線速を角速度検知されるローラの線速に追従制御させることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. レジストローラの制御系に温度補償回路を入れ、角速度検知されるローラの熱速度変動の量に対応した線速に上記レジストローラを制御することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。

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