JP2005107118A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 転写部に厚紙が突入した際に生じる像担持体の速度低下による画像不良を排除する。
【解決手段】 転写部に厚紙が突入した際に生じるベルト体の速度低下分を補正する速度増加量を予めベルト体駆動源に与える事により、実質のベルト体の速度を一定のものとする。
【選択図】 図１

Description

本発明は電子写真方式の駆動構成に関するものである。特に複写機，プリンタ等の機能を有する画像記録装置やそれ等の機能を兼ね備える複合機，ワークステーション等の出力機器として用いられるカラー画像形成装置で用いられる。

感光体の周囲に帯電装置、現像装置を配置した複数の電子写真プロセスユニットを装置内に並置させ、各プロセスユニット内の感光体表面にレーザ、LED光等を用いた露光装置により光学像を結像させることで感光体表面に潜像を形成し、その潜像を現像装置によりトナーを用いて可視化した後、中間転写ベルトに順次トナー転写した後、転写材に一括して定着し、カラー画像を形成する画像形成装置は、近年実用化されている。

ここで、従来におけるカラーLBPの構成を示す断面図を図５に示し、それを用いて具体的な動作機能を説明する。

図示したＬＢＰは４ドラムフルカラー中間転写ベルト方式のＬＢＰである。50Y、50M、50C、50Kは感光ドラムで、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各色の現像材（トナー）を備えた各画像形成ステーションに設けられている。

各感光ドラム50Y、50M、50C、50Kの表面には、それぞれに対応したレーザスキャナ装置51Y、51M、51C、51Kから、図示しない画像データ入力部からの画像データに基づいて発せられたレーザ光により露光され潜像が形成され、さらにそれぞれイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各色の現像材によって現像されトナー像が形成される。52はいわゆる中間転写ベルトで、中間転写ベルトは駆動ローラ81、テンションローラ80および２次転写対向ローラ82によって図中示される矢印方向に張架回転駆動される。中間転写ベルト52の内面側で、駆動ローラ81およびテンションローラ80の間には感光ドラムに対向してトナー画像転写を実行するための１次転写ローラ83Y、83M、83C、83Kが併置され、各感光ドラム50Y、50M、50C、50Kで形成された各色毎のトナー像が中間転写ベルト52上へ画像形成プロセスに基づき順次一次転写される。

ここで、給紙カセット53には転写材であるシートPが積載されており、給紙ローラ54により給紙され、フィード・リタードローラ対55、搬送ローラ対56、57、により搬送され、駆動停止しているレジストローラ対59に搬送される。

上記シートＰは、レジストローラ対59により斜行が補正された後、所定のタイミングで二次転写部60へ搬送されて中間転写ベルト52上のトナー像が転写され、次いで二次転写装置60の二次転写ローラ60aと中間転写ベルト52により、定着器61に搬送されてトナー像の定着が行なわれる。

画像形成面を下にして排紙するＦＤ排紙が指定された場合、フラッパ67を図示しない制御手段及び駆動手段により実線で示す位置に動かす事により、前記定着器61を通過したシートＰは、フラッパ67の上側を通過し、排紙ローラ対62に搬送され搬送路77に搬送される。搬送路77に搬送されたシートPは排紙ローラ対68、63によって搬送され排紙トレー64上に画像形成面を下にして排出積載される。

また、画像形成面を上にして排紙するＦＵ排紙が指定された場合、フラッパ67を図示しない制御手段及び駆動手段により破線で示す位置に動かす事により、前記定着器61を通過したシートＰは、フラッパ67の下側を通過し、排紙ローラ対65によって搬送され排紙トレー66上に画像形成面を上にして排出積載される。

また、続いてシートPの裏面に画像を形成する場合フラッパ69を図示しない制御手段及び駆動手段により動作させ、搬送ローラ対70を経由して反転ローラ対71を用いてシート材Pの搬送方向を前後反転させ、フラッパ72を動作させ両面搬送経路73に導く。シート材Pは両面搬送ローラ対74、75、76を用いて再び搬送ローラ対57を経由してレジストローラ対59へと搬送され、斜行が補正された後、所定のタイミングで二次転写部60へ搬送されて中間転写ベルト52上のトナー像がシートPの裏面に転写される。次いで二次転写装置60の二次転写ローラ60aと中間転写ベルト52により、定着器61に搬送されてシートPの裏面へのトナー像の定着が行なわれ、排紙トレー64もしくは66に搬送、排紙される。

特開平11-007205号公報

しかしながら，従来例においては以下のような問題点があった。

中間転写ベルト（ITB）は、導電性の樹脂材（ポリイミド、ポリカーボネート、PVDF等）で構成された無端状連続体のものが多用されている。これら樹脂ベルトに適当な張力を付与し、ベルト体を駆動ローラを用いて回転駆動することにより、各画像形成ステーションによって形成された各色トナー画像を中間転写ベルト上に重畳して形成することが可能である。これら中間転写ベルトを用いて形成されたトナー画像をいわゆる2次転写部において転写材側にトナー画像を一括転写する。この時、種々の厚さの転写材を比較的容易に用いることが可能であることが中間転写ベルト方式の特徴でもある。

しかしながら、ある程度以上の厚さを有する転写材が2次転写部に突入する際には、それまで一定速度で駆動されている中間転写ベルトの速度が短時間の間低下する、という問題が発生した。

これらの様子を従来例の断面の一部を示した図６、図７を用いて説明する。

図６に従来例で示した中間転写ベルトを中心に配置した画像形成部を示す。各画像形成ステーション50Y〜50Kによって回転駆動される中間転写ベルト52上に画像Iが逐次形成されていくのと同期して、レジストローラ対59に対して転写材Pが送りこまれていく状態を示している。次に図６に対して所定の時間経過後、中間転写ベルト52上の画像Iの先端と転写材Pが2次転写ローラ60aと2次転写対向ローラ82によって形成されるニップ部によって合流し2次転写が実行される状態を図７に示す。

このニップ部に転写材Pが突入する前後の、中間転写ベルトの移動速度をITB-V、およびドラム表面の回転速度Dr-Vとし横軸に時間（ｔ）をとった状態を図８に示す。

ここで、ドラム回転速度と中間転写ベルト移動速度は、僅かであるが速度差を与えている。このドラムとベルト間の相対速度差は、ドラムと中間転写ベルト間の転写効率をUpさせる効果があり画質の改善に寄与するという性質があることが検討により判明していることから実施されている。

ここで、図中破線で、比較的厚い転写材Pが2次転写位置に突入するタイミングをNipで示す。この時、図に示すように中間転写ベルトの速度が一時的に低下することがベルト速度を実測することにより確認された。このように中間転写ベルトの速度が一時的に低下する時には、まだ、画像サイズによってはBkステーションにて画像の転写が行われている最中の場合がある（図７の画像Iの後端側がBkステーション下にある事を参照）。

本来、ドラムの回転速度と中間転写ベルトの速度差が所定量確保される事により、画像の転写効率が保証されている本件のような場合、先に述べた中間転写ベルトの一時的な速度低下により、ドラムの回転速度と中間転写ベルトの速度差がなくなる時間があると、その時点で転写不良が発生し、画像が不良となる。図８中にBkステーション位置での画像NGとなる場合の相対速度差が無くなるもしくはITB-V＜Dr-Vの場合の領域を示す。

この状態で出力された画像を示すのが図９である。フルカラー画像で出力された場合、紙送り方向の後端側のある領域の間転写が不良な状態が起き、転写材搬送方向に直交方向に対して線状の画像不良となる様子を示す。

以上はラージサイズ紙１枚を用いての画像形成状態を説明したが、連続した画像形成を実施する場合、通紙間隔が十分あればこのような後端だけの画像不良が発生し、通紙間隔が十分ないような場合は、次項の先端側にも影響が出るため、次項以後は先行紙の２次転写部突入の影響による先端側の画像不良と自分自身の2次転写部突入の影響による後端側の画像不良の２本の画像不良が発生する恐れがある。

また、スモールサイズ紙では１枚の場合には影響が出にくいが、連続した画像形成時では、通紙間隔により紙先端側および後端側の何箇所かに画像不良が出る場合がありえる。

上記画像不良を解消するため、本出願に係る第１の手段は、１つ以上の露光装置と１つ以上の電子写真プロセスユニットを用いて複数のローラで張架駆動される無端状ベルト体上へトナー画像形成を行ない、転写材上へトナー画像を転写後、転写材上トナー画像に定着器を用いて所望の熱と圧力を与えることにより転写材へトナー画像を定着する装置において、予め設定された所定のタイミング、所定の量、所定の継続時間だけ無端状ベルト体の駆動源に対して速度制御量を変化させるような方法を設置したことを特徴とする。

また、本出願に係る第２の手段は、前記第１の手段において、駆動源に対して、所定のタイミングで所定の量、所定の継続時間だけ駆動周波数を変化させる制御方法を付加したことを特徴とする。

また、本出願に係る第３の手段は、前記第１の手段において、駆動源に対して、所定のタイミングで所定の量、所定の継続時間だけ駆動電流値を変化させる制御方法を付加したことを特徴とする。

また、本出願に係る第４の手段は、１つ以上の露光装置と１つ以上の電子写真プロセスユニットを用いて複数のローラで張架駆動される無端状ベルト体上へトナー画像形成を行ない、別途転写材の特性を検知する装置を用いて、転写材の機械的特性を計測された転写材上へトナー画像を転写後、転写材上トナー画像に定着器を用いて所望の熱と圧力を与えることにより転写材へトナー画像を定着する装置において、測定された転写材の機械的特性に対応した、所定のタイミング、所定の量、所定の継続時間だけ無端状ベルト体の駆動源に対して速度制御量を変化させるような方法を付加したことを特徴とする。

また、本出願に係る第５の手段は、前記第４の手段において、転写材の機械的特性として厚さを測定したことを特徴とする。

また、本出願に係る第６の手段は、前記第４の手段において、駆動源に対して、所定のタイミングで所定の量、所定の継続時間だけ駆動周波数を変化させる制御方法を付加したことを特徴とする。

また、本出願に係る第７の手段は、前記第４の手段において、駆動源に対して、所定のタイミングで所定の量、所定の継続時間だけ駆動電流値を変化させる制御方法を付加したことを特徴とする。

また、本出願に係る第８の手段は、前記第１乃至第７のいずれかの手段において、無端状ベルトを駆動する駆動源に対する速度制御量の変化を実施する所定のタイミングの基準をレジストローラクラッチング開始時間としたことを特徴とする。

また、本出願に係る第９の手段は、前記第１乃至第７のいずれかの手段において、無端状ベルトを駆動する駆動源に対する速度制御量の変化を実施する所定のタイミングの基準をレジストローラクラッチング開始時間から転写材が2次転写部到達時間より以前としたことを特徴とする。

また、本出願に係る第１０の手段は、前記第１乃至第７のいずれかの手段において、無端状ベルトを駆動する駆動源に対する速度制御量の変化を実施する所定の継続時間を所定の開始タイミングより50ms以上としたこと特徴とする。

また、本出願に係る第１１の手段は、前記第１乃至第７のいずれかの手段において、無端状ベルトを駆動する駆動源に対する速度制御量の変化を実施する所定の量を基準速度より1％以上としたことを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、複数の電子写真プロセスユニットを用いて中間転写ベルト上にカラー画像を形成する画像形成装置において、以下のような効果が挙げられる。

前記第１の手段により、無端状ベルト体の速度が常時一定のものとなり、高品位な画像が得られる。

前記第２の手段により、周波数制御により無端状ベルト体を駆動する駆動源に対して適切な制御が実施できる。

前記第３の手段により、駆動電流制御により無端状ベルト体を駆動する駆動源に対して適切な制御が実施できる。

前記第４の手段により、転写材の機械的特性に適したベルト体速度補正が可能となり、無端状ベルト体の速度が常時一定のものとなり、転写材の機械的特性に適した高品位な画像が得られる。

前記第５の手段により、転写材の厚さ情報を得ることにより、転写材厚さに適したベルト体速度制御が実施できる。

前記第６の手段により、転写材の機械的特性に適した、駆動周波数制御により無端状ベルト体を駆動する駆動源に対して適切な制御が実施できる。

前記第７の手段により、転写材の機械的特性に適した、駆動電流制御により無端状ベルト体を駆動する駆動源に対して適切な制御が実施できる。

前記第８の手段により、2次転写部到達時間の制御が精度良く保たれる。

前記第９の手段により、無端状ベルトを駆動する駆動源に対する速度制御量開始時間を適切なものとすることができる。

前記第１０の手段により、無端状ベルトを駆動する駆動源に対する速度制御量の継続時間を適切なものとすることができる。

前記第１１の手段により、無端状ベルトを駆動する駆動源に対する速度制御量の増加分を適切なものとすることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

以下、本発明を画像記録装置に適用した第一実施例について図１を用いて補正の具体的な状態を示す。

従来例で示したように、比較的厚い転写材が2次転写部に突入した際（Nipタイミング）には図中ITB-V実線で示すように、速度の一時的な低下が発生する。ここで、この速度低下に反するような速度を発生するような、具体的には図中２点鎖線で示すような速度を増加させるような制御をITBの駆動源に対して実行させる。すると、図２に示すように、ITBの速度がNip時間になっても速度の低下は実質低下せず、一定の速度とすることができる。即ち、ドラムとITBの速度差は、画像形成中は常に一定となり、2次転写部に厚い転写材が突入しても転写効率が変化することが無いため、一定の画質が維持された高品位な画像形成が可能となる。

ここで、記録部材が2次転写部に突入するタイミングは事前に測定する事により予測するこことが可能であるので、記録部材が突入し、ベルト速度が低下する前にベルト速度を上げる方向のベルト駆動状態設定すればよい。また、速度低下量は各種厚紙でほぼ同様な量であるので汎用的な量だけ速度を上げることにより各種厚紙にも対応できる。また、速度を上げている時間も通常使用する範囲の厚紙であれば、厚紙によらずほぼ同量であることが測定結果から判明しているので、速度増加量も固定で構わない。

発明者の検討結果からは、レジストローラクラッチOn後2次転写部まで転写材が到達する迄の時間として2050ms後、ITB速度を基準より1.0％UPさせ、その状態を80msec継続とした場合が最も良好な結果であった。

ベルトの速度の実測状況を図３に示す。左側が対策前、右側が対策後である。

赤丸で示した部分が実際に発生しているベルト速度の低下状態である。

対策前に標準の速度で一定に駆動され一時的に速度低下が発生している様子が確認できる。これに対して、対策を実施した後のベルトの速度波形においては多少の乱れはあるが、速度の低下が見られない。

よって、本実施例に示した方法を適用した場合の画像例を従来例と同様な形式で出力すると、従来２点鎖線で示されたような画像不良がなくなった。ベルトの速度補正の効果により、一様な画像が保たれたことによるものである。

本実施例において、装置内にいわゆる紙厚さ検知装置を搭載する。

これらを搭載することにより、厚紙の厚さをより正確に検知することが可能となる。

よって、厚紙であることを装置本体が自動認識することにより、中間転写ベルト速度補正実施の要否を装置として事前に判断することができる。

また、厚さによって変化する程度を事前に測定することにより、各種厚紙を用いた場合の速度低下のLUT（Look Up Table）を用意し、実際に搬送された厚紙の厚さに応じて、最も適したベルト速度補正を実施することにより、より正確な速度補正を実施することが可能となり、各種厚紙に対する安定した高画質画像の形成が可能となる。

実施例１もしくは２で説明してきた画像形成装置は、中間転写ベルトを用いた装置として説明してきたが、これらの方法は、搬送ベルトを用いた直接転写方式の画像形成装置でも有効である。

速度補正方法説明図 実施例での速度線図 対策前後におけるベルト速度比較 実施例での画像サンプル 従来例 従来例の画像形成説明図 従来例の画像形成説明図 従来例における速度線図 従来例での画像不良サンプル

符号の説明

P 転写材
50 感光ドラム
51 レーザスキャナ装置
52 中間転写ベルト
53 給紙カセット
54 給紙ローラ
55 フィード・リタードローラ
56 、57、70搬送ローラ対
59 レジストローラ対
60 2次転写部
60a 2次転写ローラ
61 定着器
62 、63、、65、68 排紙ローラ対
64、66 排紙トレー
67、69、72 フラッパ
71 反転ローラ対
73 両面搬送路
74、75、76 両面搬送ローラ対
77 搬送路
80 テンションローラ
81 駆動ローラ
82 ２次転写対向ローラ
83 一次転写ローラ
84 一次転写補助ローラ

Claims (11)

1. １つ以上の露光装置と１つ以上の電子写真プロセスユニットを用いて複数のローラで張架駆動される無端状ベルト体上へトナー画像形成を行ない、転写材上へトナー画像を転写後、転写材上トナー画像に定着器を用いて所望の熱と圧力を与えることにより転写材へトナー画像を定着する装置において、
   予め設定された所定のタイミング、所定の量、所定の継続時間だけ無端状ベルト体の駆動源に対して速度制御量を変化させるような方法を設置したことを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 駆動源に対して、所定のタイミングで所定の量、所定の継続時間だけ駆動周波数を変化させる制御方法を付加したことを特徴とした請求項１に記載のカラー画像形成装置。
3. 駆動源に対して、所定のタイミングで所定の量、所定の継続時間だけ駆動電流値を変化させる制御方法を付加したことを特徴とした請求項１に記載のカラー画像形成装置。
4. １つ以上の露光装置と１つ以上の電子写真プロセスユニットを用いて複数のローラで張架駆動される無端状ベルト体上へトナー画像形成を行ない、
   別途転写材の特性を検知する装置を用いて、転写材の機械的特性を計測された転写材上へトナー画像を転写後、転写材上トナー画像に定着器を用いて所望の熱と圧力を与えることにより転写材へトナー画像を定着する装置において、
   測定された転写材の機械的特性に対応した、所定のタイミング、所定の量、所定の継続時間だけ無端状ベルト体の駆動源に対して速度制御量を変化させるような方法を付加したことを特徴とするカラー画像形成装置。
5. 転写材の機械的特性として厚さを測定したことを特徴とした請求項４に記載のカラー画像形成装置。
6. 駆動源に対して、所定のタイミングで所定の量、所定の継続時間だけ駆動周波数を変化させる制御方法を付加したことを特徴とした請求項４に記載のカラー画像形成装置。
7. 駆動源に対して、所定のタイミングで所定の量、所定の継続時間だけ駆動電流値を変化させる制御方法を付加したことを特徴とした請求項４に記載のカラー画像形成装置。
8. 無端状ベルトを駆動する駆動源に対する速度制御量の変化を実施する所定のタイミングの基準をレジストローラクラッチング開始時間としたことを特徴とする請求項１〜７に記載のカラー画像形成装置。
9. 無端状ベルトを駆動する駆動源に対する速度制御量の変化を実施する所定の開始タイミングをレジストローラクラッチング開始時間から転写材が2次転写部到達時間より以前としたことを特徴とする請求項１〜７に記載のカラー画像形成装置。
10. 無端状ベルトを駆動する駆動源に対する速度制御量の変化を実施する所定の継続時間を所定の開始タイミングより50ms以上としたことを特徴とする請求項１〜７に記載のカラー画像形成装置。
11. 無端状ベルトを駆動する駆動源に対する速度制御量の変化を実施する所定の量を基準速度より1％以上としたことを特徴とする請求項１〜７に記載のカラー画像形成装置。