JP2005165030A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】アイドラプーリの偏心による像担持体駆動ベルトの速度変動の影響を低減して色ずれを効果的に防止できる簡単な構成の画像形成装置を提供する。
【解決手段】アイドラプーリ57の偏心回転でアイドラプーリの外周面が像担持体駆動ベルト53に対して往復動することにより、アイドラプーリ57よりテンションプーリ54側のシアン(C)の像担持体20の回転に速度変動が生じる。しかし、この像担持体20の(像書込ー転写間時間)がアイドラプーリ57の回転周期の整数倍となっているため、アイドラプーリ57の偏心回転による速度変動の影響はキャンセルされる。これにより、アイドラプーリ57の偏心回転による、シアン(C)の像担持体20における画像の位置ずれが効果的に防止されて、色ずれを生ずることのない高品質のカラー画像が得られる。
【選択図】 図6
【解決手段】アイドラプーリ57の偏心回転でアイドラプーリの外周面が像担持体駆動ベルト53に対して往復動することにより、アイドラプーリ57よりテンションプーリ54側のシアン(C)の像担持体20の回転に速度変動が生じる。しかし、この像担持体20の(像書込ー転写間時間)がアイドラプーリ57の回転周期の整数倍となっているため、アイドラプーリ57の偏心回転による速度変動の影響はキャンセルされる。これにより、アイドラプーリ57の偏心回転による、シアン(C)の像担持体20における画像の位置ずれが効果的に防止されて、色ずれを生ずることのない高品質のカラー画像が得られる。
【選択図】 図6
Description
本発明は、電子写真、ファクシミリ等の画像形成装置の技術分野に関し、特に、直線上に配置された複数の像担持体を1本の無端状の像担持体駆動ベルトで駆動するタンデム型の画像形成装置の技術分野に関する。
従来、画像形成装置として、異なる色の複数の像担持体が直線上に配置されたタンデム型の画像形成装置が知られている。このようなタンデム型の画像形成装置においては、各像担持体毎に速度の変動があっても、これらの像担持体によって形成される画像毎の色あわせをより正確に行うことが重要である。そこで、各像担持体の位相を調整して色ずれを抑制することにより、画像毎の色あわせをより正確に行うことが可能であるが、その場合、ギヤ輪列により各像担持体を回転駆動するとともにそれらの位相を調整するようにした場合、ギヤの数が多くなって大きなスペースが必要となる。
このため、異なる色の複数の像担持体を1本の無端状の像担持体駆動ベルトで駆動するとともに、各像担持体の位相を調整して色ずれを抑制しつつ、コンパクトに形成した画像形成装置が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。
この特許文献1に開示されている画像形成装置は、駆動モータ出力軸上の駆動プーリ、イエロー(Y)の像担持体プーリ、マゼンタ(M)の像担持体プーリ、シアン(C)の像担持体プーリに1本の無端状の像担持体駆動ベルトであるタイミングベルトを巻装し、駆動モータの駆動力をこのタイミングベルトにより各像担持体プーリに伝達させるとともに、各像担持体プーリとタイミングベルトの噛み合い位置を調整することにより、各像担持体での画像の位置ずれ量の位相を合わせて、色ずれの発生を防止している。その場合、タイミングベルトが複数のアイドラプーリにも巻装されており、これらのアイドラプーリの機能は明確ではないが、テンションプーリの機能を有するとは開示されておらず、タイミングベルトと各像担持体プーリとを所定の噛み合いにするためのベルト経路を単に設定するためであると考えられる。
この特許文献1に開示されている画像形成装置は、駆動モータ出力軸上の駆動プーリ、イエロー(Y)の像担持体プーリ、マゼンタ(M)の像担持体プーリ、シアン(C)の像担持体プーリに1本の無端状の像担持体駆動ベルトであるタイミングベルトを巻装し、駆動モータの駆動力をこのタイミングベルトにより各像担持体プーリに伝達させるとともに、各像担持体プーリとタイミングベルトの噛み合い位置を調整することにより、各像担持体での画像の位置ずれ量の位相を合わせて、色ずれの発生を防止している。その場合、タイミングベルトが複数のアイドラプーリにも巻装されており、これらのアイドラプーリの機能は明確ではないが、テンションプーリの機能を有するとは開示されておらず、タイミングベルトと各像担持体プーリとを所定の噛み合いにするためのベルト経路を単に設定するためであると考えられる。
また、複数の像担持体を1本の無端状の像担持体駆動ベルトで駆動するとともに、各像担持体の挙動を均一に保って濃度むらや色ずれを抑制しつつ、コンパクトに形成した画像形成装置が提案されている(例えば、特許文献2を参照)。
この特許文献2に開示されている画像形成装置は、駆動モータの動力が伝達される駆動プーリ、ブラック(K)の像担持体プーリ、イエロー(Y)の像担持体プーリ、マゼンタ(M)の像担持体プーリ、シアン(C)の像担持体プーリに1本の無端状の像担持体駆動ベルトであるタイミングベルトを巻き掛け、1つのベルトテンション緊張手段のアイドラプーリおよびもう1つのベルトテンション緊張手段のテンションプーリによってタイミングベルトにテンションを付与することにより、構成が簡単であって、しかも、複数の像担持体の回転挙動を均一に保ち、濃度むらや色ずれの少ない高品位な画像を得るようにしている。
この特許文献2に開示されている画像形成装置は、駆動モータの動力が伝達される駆動プーリ、ブラック(K)の像担持体プーリ、イエロー(Y)の像担持体プーリ、マゼンタ(M)の像担持体プーリ、シアン(C)の像担持体プーリに1本の無端状の像担持体駆動ベルトであるタイミングベルトを巻き掛け、1つのベルトテンション緊張手段のアイドラプーリおよびもう1つのベルトテンション緊張手段のテンションプーリによってタイミングベルトにテンションを付与することにより、構成が簡単であって、しかも、複数の像担持体の回転挙動を均一に保ち、濃度むらや色ずれの少ない高品位な画像を得るようにしている。
更に、複数の像担持体を複数の無端状の像担持体駆動ベルトであるタイミングベルトを巻き掛けるとともに、アイドラプーリによってタイミングベルトにテンションを付与し、駆動モータの駆動力をこのタイミングベルトにより各像担持体プーリに伝達させる画像形成装置において、像担持体が露光後転写位置まで移動するのに要する移動時間を、駆動モータ側に設けられた駆動プーリが1回転するのに要する時間の整数倍となるように設定することで、色ずれを生ずることのない品位の高いカラー画像を得る画像形成装置が提案されている(例えば、特許文献3を参照)。
この特許文献3に開示されている画像形成装置は、像担持体の露光ー転写時間を駆動プーリの回転周期の整数倍に設定することで、駆動モータの回転むらが画像の位置ずれとして現われない像担持体の駆動伝達を可能としている。その場合、タイミングベルトのテンションを調整する複数のアイドラプーリの回転周期が駆動プーリの回転周期と等しく設定されており、アイドラプーリの回転むらによる転写画像の位置ずれが防止されている。
特許第2806617号公報。
特開2002−304033号公報。
特開平5−72837号公報。
ところで、アイドラプーリによって前述のようなベルト経路が単に設定された1本のタイミングベルトで複数の像担持体を駆動する特許文献1に開示の画像形成装置では、比較的構成が簡単であるものの、タイミングベルトのベルト張力が一定に調整されなく、複数の像担持体の回転挙動が均一にはならない。そこで、この特許文献1に開示の画像形成装置において、特許文献2に開示の画像形成装置のようにテンションプーリによってタイミングベルトにテンションを付与してベルト張力を一定に保持することにより、複数の像担持体の回転挙動を均一に保つことが考えられる。
しかしながら、このようにアイドラプーリを用いた場合、アイドラプーリは形状誤差や取付誤差等により偏心している。このようにアイドラプーリが偏心していると、アイドラプーリの外周面がアイドラプーリの回転にともないタイミングベルトに対して往復動するようになる。このため、アイドラプーリの外周面に当接しているタイミングベルトの前述ベルト経路が変化してしまい、タイミングベルトに速度変動が生じる。そして、このタイミングベルトの速度変動により像担持体の速度が変動するため、転写画像の位置がずれて、色ずれが発生してしまう。その場合、特許文献1に開示の画像形成装置のアイドラプーリと特許文献2に開示の画像形成装置のテンションプーリとを用いた画像形成装置では、駆動プーリが駆動モータに接続されているため、アイドラプーリの外周面が前述のように往復動したとき、アイドラプーリより駆動プーリ側に位置するベルト部分があまり移動しなく、アイドラプーリよりテンションプーリ側に位置するベルト部分が比較的大きく移動するようになる。このため、アイドラプーリより駆動プーリ側に位置するベルト部分においてタイミングベルトにより大きい速度変動が生じる。
そこで、前述のようなアイドラプーリとテンションプーリとを用いた画像形成装置に、特許文献3に開示の画像形成装置における、像担持体の露光ー転写間の時間を駆動プーリの回転周期の整数倍とし、かつアイドラプーリの回転周期を駆動プーリの回転周期と等しく設定することを適用して、アイドラプーリの回転むらによる画像の位置ずれを防止しようとすることが考えられる。しかし、特許文献3に開示の画像形成装置のアイドラプーリがテンションプーリであって、前述のようなベルト経路が単に設定するアイドラプーリではないため、特許文献3に開示の画像形成装置を適用することはできない。しかも、特許文献3に開示の画像形成装置のアイドラプーリの回転周期が駆動プーリの回転周期と等しいため、アイドラプーリの回転周期が制限される。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、アイドラプーリとテンションプーリとを有するものであって、アイドラプーリの偏心による像担持体駆動ベルトの速度変動の影響を低減して色ずれを効果的に防止できる簡単な構成の画像形成装置を提供することである。
前述の課題を解決するために、請求項1の発明は、像担持体プーリがそれぞれ一体回転可能に設けられた複数の像担持体と、隣接する前記像担持体の間に設けられたアイドラプーリと、前記複数の像担持体の各像担持体プーリおよび前記アイドラプーリに巻き掛けられて前記像担持体プーリを回転駆動する1本の像担持体駆動ベルトと、前記像担持体駆動ベルトのテンションを調整するテンションプーリとを備えた画像形成装置において、前記アイドラプーリより前記テンションプーリ側の前記像担持体における像書込ー転写間時間が、前記アイドラプーリの回転周期の整数倍に設定されていることを特徴としている。
また、請求項2の発明は、前記テンションプーリ側の前記像担持体が複数設けられているとともに、前記テンションプーリ側のすべての像担持体における像書込ー転写間時間が、前記アイドラプーリの回転周期の整数倍に設定されていることを特徴としている。
更に、請求項3の発明は、前記テンションプーリ側のすべての像担持体の位相を合わせる像担持体位相合わせ手段が設けられていることを特徴としている。
更に、請求項4の発明は、前記アイドラプーリが複数設けられているとともに、これらのアイドラプーリの位相を合わせるアイドラプーリ位相合わせ手段が設けられていることを特徴としている。
更に、請求項3の発明は、前記テンションプーリ側のすべての像担持体の位相を合わせる像担持体位相合わせ手段が設けられていることを特徴としている。
更に、請求項4の発明は、前記アイドラプーリが複数設けられているとともに、これらのアイドラプーリの位相を合わせるアイドラプーリ位相合わせ手段が設けられていることを特徴としている。
このように構成された請求項1ないし4の発明に係る画像形成装置によれば、アイドラプーリよりテンションプーリ側の像担持体における像書込ー転写間時間を、アイドラプーリの回転周期の整数倍に設定しているので、アイドラプーリの偏心回転によるテンションプーリ側の像担持体における画像の位置ずれを効果的に防止できるので、色ずれを生ずることのない高品質のカラー画像を得ることができる。
また、アイドラプーリでベルト経路を設定しかつテンションプーリにより所定のテンションが付与された1本の像担持体駆動ベルトで、複数の像担持体のすべてを回転させているので、像担持体の駆動系の構造を簡単にできるとともに、部品点数を低減できる。
また、アイドラプーリでベルト経路を設定しかつテンションプーリにより所定のテンションが付与された1本の像担持体駆動ベルトで、複数の像担持体のすべてを回転させているので、像担持体の駆動系の構造を簡単にできるとともに、部品点数を低減できる。
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図1は、本発明の画像形成装置の実施の形態の一例を模式的に示す横断面図である。
図1に示すように、この例の画像形成装置1は、ハウジング本体2と、このハウジング本体2の前面(図1において右側面)に開閉自在に装着された第1の開閉部材3と、ハウジング本体2の上面に開閉自在に装着された第2の開閉部材(排紙トレイを兼用している)4とを備えている。第1の開閉部材3には、ハウジング本体2の前面に開閉自在に装着された開閉蓋3′が設けられており、この開閉蓋3′は第1の開閉部材3と連動または独立して開閉可能とされている。
図1は、本発明の画像形成装置の実施の形態の一例を模式的に示す横断面図である。
図1に示すように、この例の画像形成装置1は、ハウジング本体2と、このハウジング本体2の前面(図1において右側面)に開閉自在に装着された第1の開閉部材3と、ハウジング本体2の上面に開閉自在に装着された第2の開閉部材(排紙トレイを兼用している)4とを備えている。第1の開閉部材3には、ハウジング本体2の前面に開閉自在に装着された開閉蓋3′が設けられており、この開閉蓋3′は第1の開閉部材3と連動または独立して開閉可能とされている。
ハウジング本体2内には、電源回路基板および制御回路基板を内蔵する電装品ボックス5、画像形成ユニット6、送風ファン7、転写ベルトユニット9、および給紙ユニット10がそれぞれ配設されている、また、第1の開閉部材3内には、二次転写ユニット11,定着ユニット12、記録媒体搬送手段13がそれぞれ配設されている。画像形成ユニット6および給紙ユニット10内の消耗品はハウジング本体2に対して着脱可能に構成されており、これらは転写ベルトユニット9を含めて取り外して修理あるいは交換可能とされている。第1の開閉部材3はハウジング本体2に、このハウジング本体2の前面下部の両側に架設された回動軸3bを介して開閉自在に装着されている。
転写ベルトユニット9は、ハウジング本体2の下方に配設された図示しない駆動源により回転駆動される駆動ローラ14と、駆動ローラ14の斜め上方に配設された従動ローラ15と、これらの駆動ローラ14と従動ローラ15との間に張架されて図示矢印方向に回転駆動される中間転写ベルト16と、この中間転写ベルト16の表面に離当接されるクリーニング手段17とを備えている。その場合、従動ローラ15および中間転写ベルト16が駆動ローラ14に対して図で左上方へ傾斜する方向に配設されている。これにより、各像担持体に対向する側のベルト部分16aがこのベルト部分16aと反対側つまり各像担持体に対向しない側のベルト部分16bに対して下方に位置し、かつベルト部分16の移動方向が図において斜め右下方となるようにされている。その場合、この例では、ベルト部分16aがベルト駆動時のベルト張り側部(駆動ローラ14により引っ張られる側部)であり、ベルト部分16bがベルト駆動時のベルト緩み側部である。そして、ベルト部分16aに各像担持体20からトナー像が一次転写(中間転写)される。
駆動ローラ14および従動ローラ15はともに支持フレーム9aに回転自在に支持されており、この支持フレーム9aの下端部(図1で右端部)には回動部9bが形成されている。この回動部9bはハウジング本体2に設けられた回動軸(回動支点)2bに嵌合支持されており、これにより、支持フレーム9aはハウジング本体2に回動自在に装着されている。また、支持フレーム9aの上端にはロックレバー9cが回動自在に設けられ、このロックレバー9cはハウジング本体2に設けられた係止軸2cに係止可能にされている。駆動ローラ14は、二次転写ユニット11を構成しかつ駆動ローラ14および中間転写ベルト16に圧接される二次転写ローラ19のバックアップローラを兼ねている。また、従動ローラ15はクリーニング手段17のバックアップローラとして兼用されている。更に、クリーニング手段17は、搬送方向右下向きのベルト部分16a側に設けられている。
また、中間転写ベルト16の搬送方向右下向きのベルト部分16aの裏面には、後述する各画像形成ステーションY、M、C、Kの各像担持体20に対向して板ばね電極からなる一次転写部材21がそれぞれその弾性力で当接されており、一次転写部材21には転写バイアスが印加されている。転写ベルトユニット9の支持フレーム9aには、駆動ローラ14に近接してテストパターンセンサ18が設置されている。このテストパターセンサ18は、中間転写ベルト16上の各色トナー像の位置決めを行うとともに、各色トナー像の濃度を検出し、各色画像の色ずれや画像濃度を補正するためのセンサである。
画像形成ユニット6は、複数個(この例では、4個:以下、4個として説明する)の異なる色、つまりイエロー、マゼンタ、シアン、およびブラックの画像をそれぞれ形成する画像形成ステーションY(イエロー用)、M(マゼンタ用)、C(シアン用)、K(ブラック用)を備えている。その場合、各画像ステーションY、M、C、Kの配置順序は従動ローラ15から駆動ローラ14に向かってY、M、C、Kの順にタンデムに配置されている。
また、これらの画像形成ステーションY、M、C、Kは、それぞれ、感光ドラムからなる像担持体20と、この像担持体20の周囲に配設された、帯電手段22、像書込手段23、現像手段24、および除電手段58を備えている。
各色の画像形成ステーションの像担持体20、帯電手段22、像書込手段23、現像手段24、および除電手段58の構成はいずれも同一であるため、図1においては、符号20,22、23、24、および58は、いずれもイエローの画像形成ステーションYの帯電手段22、像書込手段23、現像手段24、および除電手段58にそれぞれ付し、他の色の画像形成ステーションM、C、Kの各帯電手段、各像書込手段、各現像手段、および各除電手段にこれらの符号を付すことは省略する。
各色の画像形成ステーションの像担持体20、帯電手段22、像書込手段23、現像手段24、および除電手段58の構成はいずれも同一であるため、図1においては、符号20,22、23、24、および58は、いずれもイエローの画像形成ステーションYの帯電手段22、像書込手段23、現像手段24、および除電手段58にそれぞれ付し、他の色の画像形成ステーションM、C、Kの各帯電手段、各像書込手段、各現像手段、および各除電手段にこれらの符号を付すことは省略する。
各画像形成ステーションY、M、C、Kの像担持体20は、いずれも、これらの対向しかつ中間転写ベルト16の搬送方向下向きであるベルト部分16aに当接するようにして配置されている。その結果、中間転写ベルト16と同様に、各画像形成ステーションも駆動ローラ14側からK、C、M、Yの順に図1で斜め左上方に配設されるようになる。各像担持体20は、図1に矢印で示すように時計回りに、つまり像担持体20のベルト部分16aとの接触部分がこのベルト部分16aの搬送方向と同じ方向に回転駆動される。中間転写ベルト16にはクリーニング手段17が設けられており、このクリーニング手段17により、二次転写の転写残りトナーが回収されるようになっている。
帯電手段22は、高電圧発生源に接続された導電性ブラシローラで構成され、ブラシ外周が像担持体20に対して逆移動方向でかつ像担持体20の周速の2〜3倍の周速で当接回転して像担持体20の表面を一様に帯電させる。このような帯電手段22を用いることで、きわめて少ない電流によって像担持体表面を帯電させることができるので、コロナ帯電方式のように装置内外が多量のオゾンによって汚染されることはない。また、帯電手段22と像担持体20との当接がソフトであるので、ローラ帯電方式を用いたときに発生する転写残りトナーの帯電ローラへの固着も発生し難く、安定した画質と装置の信頼性を確保することができる。
像書込手段23には、有機EL発光素子を像担持体20の軸方向に列状に配列した有機ELアレイ露光ヘッド(ラインヘッド)が用いられている。有機ELアレイ露光ヘッドは、レーザー走査光学系よりも光路長が短くてコンパクトであるため、像担持体20に対して近接配置が可能であり、装置本体を小型化できるという利点を有している。
この例においては、各画像形成ステーションY、M、C、Kの像担持体20、帯電手段22、および像書込手段23を1つの像担持体ユニット25としてユニット化し、転写ベルトユニット9とともに交換可能にすることにより、有機ELアレイ露光ヘッドの像担持体20に対する位置決めを保持する構成とし、像担持体ユニット25の交換時には有機ELアレイ露光ヘッドを含めて交換する構成としている。
次に、現像手段24の詳細について、ブラック用の画像形成ステーションKを代表して説明する。現像手段24は、トナー(図1に示すハッチング部)を貯留するトナー貯留容器26と、このトナー貯留容器26内に形成されたトナー貯留部27と、このトナー貯留部27内に配設されたトナー撹拌部材29と、トナー貯留部27の上部に区画形成された仕切部材30と、仕切部材30の上方に配設されたトナー供給ローラ31と、仕切部材30に設けられトナー供給ローラ31に当接されるブレード32と、トナー供給ローラ31および像担持体20に当接するように配設された現像ローラ33と、現像ローラ33に当接される規制ブレード34とから構成されている。
像担持体20は中間転写ベルト16の搬送方向に回転され、現像ローラ33および供給ローラ31は、図1に矢印で示すように像担持体20の回転方向と逆方向に回転駆動される。一方、撹拌部材29は供給ローラ31の回転方向とは逆方向に回転駆動される。トナー貯留部27において撹拌部材29により撹拌、運び上げられたトナーは、仕切部材30の上面に沿ってトナー供給ローラ31に供給され、供給されたトナーはブレード32と摺擦してトナー供給ローラ31の表面凹凸部への機械的付着力と摩擦帯電力による付着力とによって、現像ローラ33の表面に供給される。現像ローラ33に供給されたトナーは規制ブレード34により所定の厚さの層厚に規制され、薄層化されたトナー層は、像担持体20へと搬送されて現像ローラ33と像担持体20が接触して構成するニップ部およびその近傍で像担持体20の潜像部を現像する。
除電手段58は、現像装置24と一次転写部(一次転写部材21が像担持体20に当接して像担持体20のトナー像の一次転写が行われる部位)との間に配置されている。この除電手段58は一次転写前に像担持体20を除電するようになっている。このように像担持体20を除電することで、一次転写前の像担持体20の電位を一定にすることができるため、静電吸着力を一定にすることができる。これにより、一次転写部での像担持体20と中間転写ベルト16との間の摩擦力の変動を防止することができ、中間転写ベルト16の伸びの変動を抑制することができる。
給紙ユニット10は、紙等の記録媒体Pが積層保持されている給紙カセット35と、この給紙カセット35から記録媒体Pを1枚ずつ給送するピックアップローラ36とからなる給紙部とを備えている。第1の開閉部材3内には、更に、二次転写部への記録媒体Pの給紙タイミングを規定するレジストローラ対37と、排紙ローラ対39と、両面プリント用搬送路40とが配設されている。
更に、定着ユニット12は、ハロゲンヒータ等の発熱体を内蔵して回転自在な加熱ローラ45と、この加熱ローラ45を押圧付勢する加圧ローラ46と、この加圧ローラ46に揺動可能に配設されたベルト張架部材47と、加熱ローラ45とベルト張架部材47間に張架された耐熱ベルト49とを備えている。そして、記録媒体Pに二次転写されたカラー画像が、この定着ユニット12の加熱ローラ45と耐熱ベルト49で形成するニップ部において所定の温度で記録媒体に定着される。この例においては、中間転写ベルト16が駆動ローラ14から従動ローラ15に向かって斜め左上方に延設されていることで中間転写ベルト16の斜め右上方に形成される空間、つまり、中間転写ベルト16に対して画像形成ユニット6と反対側の空間に定着ユニット12を配設することが可能となり、定着ユニット12から電装品ボックス5、画像形成ユニット6および中間転写ベルト16への熱伝達を低減することができ、各色の色ずれ補正動作を行う頻度を少なくすることができる。
ところで、この例の画像形成装置1においては、各像担持体20の回転駆動を1本の像担持体駆動ベルトで行っているが、このベルトによる像担持体の回転駆動について説明する。
図2および図3に示すように、像担持体駆動プーリ50が中間転写ベルト16の駆動ローラ14側に配設されている。したがって、駆動ローラ14および像担持体駆動プーリ50に最も近い位置にブラック(K)用の像担持体20が設けられるとともに、駆動ローラ14および像担持体駆動プーリ50から最も遠い位置にイエロー(Y)用の像担持体20が設けられている。
図2および図3に示すように、像担持体駆動プーリ50が中間転写ベルト16の駆動ローラ14側に配設されている。したがって、駆動ローラ14および像担持体駆動プーリ50に最も近い位置にブラック(K)用の像担持体20が設けられるとともに、駆動ローラ14および像担持体駆動プーリ50から最も遠い位置にイエロー(Y)用の像担持体20が設けられている。
なお、この例の画像形成装置1においては、各画像ステーションY、M、C、Kの配置順序は、駆動ローラ14および像担持体駆動プーリ50に最も近い位置にブラック用の画像ステーションBが設けられ、かつ駆動ローラ14および像担持体駆動プーリ50から最も遠い位置にイエロー用の画像ステーションYが設けられさえすれば、残りのマゼンタ用の画像ステーションMおよびシアン用の画像ステーションCの配置順は逆でもよい。
また、これらの像担持体駆動プーリ50は各像担持体20の幅方向(走査方向)の一側(図3において下端側)に配設されている。像担持体駆動プーリ50は像担持体駆動モータ52によって駆動されるようになっている。その場合、像担持体駆動モータ52の動力は、互いに噛合する像担持体駆動モータ52のモータギヤ52aと像担持体駆動プーリ50のプーリギヤ50aとを介して像担持体駆動プーリ50に伝達される。
各像担持体20の一端側には、それぞれ像担持体プーリ20aY、20aM、20aC、20aKが対応する像担持体20と同軸にかつ一体回転するように設けられている。これらの像担持体プーリ20aY、20aM、20aC、20aKは、それらの中心がベルト部分16aと平行な直線α上に配設されて像担持体プーリ列を形成している。また、像担持体駆動プーリ50は、その中心50bが直線αから中間転写ベルト16側に若干ずれていて、これらの像担持体プーリ20aY、20aM、20aC、20aKの像担持体プーリ列と略直線上に配設されている。その場合、このような像担持体駆動プーリ50の略直線上の配置は、像担持体駆動プーリ50の中心50bが像担持体プーリ20aY、20aM、20aC、20aKの外周の共通接線β,γの間に領域内に配置される程度をいう。なお、像担持体駆動プーリ50は、その中心50bが直線α上に配置される、すなわち像担持体プーリ20aY、20aM、20aC、20aKの像担持体プーリ列と直線上に配設されるようにすることもできる。
そして、像担持体駆動プーリ50および各像担持体プーリ20aY、20aM、20aC、20aKに、1本の無端状の像担持体駆動ベルト53が掛け渡されており、この像担持体駆動ベルト53は像担持体駆動プーリ50により図2に矢印で示す時計回りに回転駆動されるようになっている。すなわち、像担持体駆動ベルト53のベルト張り側部でありかつ中間転写ベルト16側に位置するベルト部分53dの移動方向が図2において斜め右下方向であり、中間転写ベルト16のベルト部分16aの移動方向と同方向となっている。したがって、像担持体駆動プーリ50は両ベルト16,53のベルト部分16a,53dの移動方向に関し中間転写ベルト16の駆動ローラ14と同じ側に設けられる。
なお、中間転写ベルト16および像担持体駆動ベルト53の各回転方向は、逆方向に設定することもできる。その場合にも、各画像ステーションY、M、C、Kの配置順序は、駆動ローラ14および像担持体駆動プーリ50に最も近い位置にブラック用の画像ステーションBが設けられ、かつ駆動ローラ14および像担持体駆動プーリ50から最も遠い位置にイエロー用の画像ステーションYが設けられ、残りのマゼンタ用の画像ステーションMおよびシアン用の画像ステーションCの配置順は任意に設定することができる。
各色の像担持体20はこの像担持体駆動ベルト53で回転駆動されるようになっており、画像形成装置1はタンデムベルト駆動方式とされている。その場合、この例の画像形成装置1では、中間転写ベルト16のベルト部分16aの移動速度(つまり、周速)が像担持体駆動ベルト53のベルト部分53dの移動速度(つまり、周速)より大きく設定されていて、両ベルト16,53の移動速度に速度差が設定されている。なお、両ベルト16,53の速度差は逆に設定することもできる。
図4に示すように、像担持体プーリ20aY,20aM,20aC,20aKは、それぞれそれらの各外周に、それぞれ各プーリの幅方向に延びる多数の溝20cを有する溝付きプーリとして形成されている。また、図示しないが像担持体駆動プーリ50も、同様にそれらの各外周に、それぞれ各プーリの幅方向に延びる多数の溝を有する溝付きプーリとして形成されている。更に、像担持体駆動ベルト53は、その内周面に全周にわたって、各像担持体プーリの溝20cおよび像担持体駆動プーリ50にそれぞれ噛合する歯53aを有する歯付きベルト(つまりタイミングベルト)として形成されている。なお、像担持体駆動ベルト53の外周面は平坦面とされている。
そして、これらのプーリ20aY,20aM,20aC,20aK,50の各溝と像担持体駆動ベルト53の歯53aとが噛合することにより、各プーリ20aY,20aM,20aC,20aK,50と像担持体駆動ベルト53との間に滑りが生じないため、各プーリ20aY,20aM,20aC,20aK,50と像担持体駆動ベルト53との間の確実な動力伝達が可能となる。これにより、長期間使用後も各プーリ20aY,20aM,20aC,20aK,50と像担持体駆動ベルト53との間の滑りに起因して各像担持体プーリ20aY,20aM,20aC,20aKの位相条件が変化することはない。
そして、これらのプーリ20aY,20aM,20aC,20aK,50の各溝と像担持体駆動ベルト53の歯53aとが噛合することにより、各プーリ20aY,20aM,20aC,20aK,50と像担持体駆動ベルト53との間に滑りが生じないため、各プーリ20aY,20aM,20aC,20aK,50と像担持体駆動ベルト53との間の確実な動力伝達が可能となる。これにより、長期間使用後も各プーリ20aY,20aM,20aC,20aK,50と像担持体駆動ベルト53との間の滑りに起因して各像担持体プーリ20aY,20aM,20aC,20aKの位相条件が変化することはない。
また、像担持体プーリ20aY,20aM,20aC,20aKの溝20cの大きさpWと、像担持体駆動ベルト53の歯53aの大きさbWとが同じ大きさに設定されている。図示しないが、像担持体駆動プーリ50の溝の大きさも像担持体駆動ベルト53の歯53aの大きさbWとが同じ大きさに設定されている。したがって、各プーリ20aY,20aM,20aC,20aK,50の溝に像担持体駆動ベルト53の歯53aをバックラッシゼロで噛合すること、つまり各プーリ20aY,20aM,20aC,20aK,50の溝と像担持体駆動ベルト53の歯53aとを、回転方向に隙間なく噛合させることを可能にしている。これにより、トルク変動等に起因した各プーリ20aY,20aM,20aC,20aK,50のがたつきを防止することができる。
更に、各像担持体20の像担持体プーリ20aY、20aM、20aC、20aKは、ともに同一の金型を用いて成形されているとともに、これらの像担持体プーリ20aY、20aM、20aC、20aKは、所定の位相条件で組み立てられている。これにより、中間転写ベルト16上の同一の場所に重ね合わされる画像を各像担持体20が作像するときに、各像担持体20の回転速度の変動を同一の速度変動とすることが可能となる。したがって、各色の画像の伸縮状態を同一にすることができ、その結果、各像担持体プーリ20aY、20aM、20aC、20aKに起因する色ずれを防止することができるようになる。
図5に示すように、像担持体駆動ベルト53は、ゴム等から成り歯53aを有するベルト本体53bと、このベルト本体53b内に、ベルト本体53bの周方向に延びるようにかつ幅方向に並置されて埋設された、例えばグラスファイバー等から成る多数の線状の心材53cとから構成されている。これらの多数の心材53cにより、駆動トルクに変動があっても像担持体駆動ベルト53の伸縮を防止でき、ベルト駆動を安定化させることができるようにしている。しかも、像担持体駆動ベルト53の伸縮を防止できることから、色ずれも抑制できるようになる。
各像担持体プーリ20aY,20aM,20aC,20aKの中間に、それぞれアイドラプーリ55,56,57が配置されている。これらのアイドラプーリ55,56,57により、像担持体駆動ベルト53の歯53aと各像担持体プーリ20aY,20aM,20aC,20aKの溝29cとの噛合数が所定数に確保されているとともに、所定のベルト経路が設定されている。また、像担持体駆動ベルト53はテンションプーリ54によって矢印で示す力Fで押圧されて所定のテンションが付与されて、そのベルト張力が所定の大きさに調整されている。これにより、像担持体駆動ベルト53は各像担持体プーリ20aY,20aM,20aC,20aKを確実にかつ安定して回転駆動するようになっている。
更に、この例の画像形成装置1では、例えば図6に示すように、ブラック(K)の像担持体20とシアン(C)の像担持体20との間に配置されたアイドラプーリ57の回転周期(アイドラプーリ57の1回転する時間;他のアイドラプーリについても同じ)が、このアイドラプーリ57よりテンションプーリ54側にあるシアン(C)が像担持体20の像書込位置(露光による像書込ではで露光位置)Aから一次転写位置Bまでに回転する時間(像書込ー転写間時間)の整数倍に設定されている。また、同様にして図示しないが、シアン(C)の像担持体20とマゼンタ(M)の像担持体20との間に配置されたアイドラプーリ56の回転周期が、このアイドラプーリ56よりテンションプーリ54側にあるマゼンタ(M)の像担持体20における(像書込ー転写間時間)の整数倍に設定されている。更に、マゼンタ(M)の像担持体20とイエロー(Y)の像担持体20との間に配置されたアイドラプーリ55の回転周期が、このアイドラプーリ55よりテンションプーリ54側にあるイエロー(Y)の像担持体20における(像書込ー転写間時間)の整数倍に設定されている。
なお、この例の画像形成装置1では、各色(Y、M、C、K)の各像担持体20における(像書込ー転写間時間)はすべて等しく設定されているとともに、各アイドラプーリ55,56,57の回転周期もすべて等しく設定されている。しかし、各像担持体20の(像書込ー転写間時間)は異なるように設定することもできるし、また、各アイドラプーリ55,56,57の回転周期も異なるように設定することもできる。
また、4つの像担持体20のすべての中間位置にアイドラプーリを設ける必要はなく、一部のアイドラプーリを省略することもできる。例えば、シアン(C)の像担持体20とマゼンタ(M)の像担持体20との間のアイドラプーリ56を省略した場合には、ブラック(K)の像担持体20とシアン(C)の像担持体20との間のアイドラプーリ57の回転周期が、テンションプーリ54側にあるシアン(C)およびマゼンタ(M)の2つの像担持体20における(像書込ー転写間時間)の整数倍に設定される(この場合、2つの像担持体20における整数倍は、互いに等しく設定することもできるし、互いに異なるように設定することもできる;以下の3つの像担持体の場合にも同じ)。更に、マゼンタ(M)の像担持体20とイエロー(Y)の像担持体20との間のアイドラプーリ55を省略した場合には、同じくアイドラプーリ57の回転周期が、テンションプーリ54側にあるシアン(C)、マゼンタ(M)、およびイエロー(Y)の3つの像担持体20における(像書込ー転写間時間)の整数倍に設定される。
更に、アイドラプーリは、ブラック(K)の像担持体20と像担持体駆動プーリ50のとの間に設けることもできる。その場合には、このアイドラプーリ57の回転周期が、テンションプーリ54側にあるブラック(K)の像担持体20における(像書込ー転写間時間)の整数倍に設定される。
更に、この画像形成装置1では、図6に示すようにシアン(C)およびブラック(K)の各像担持体20には、それぞれ位相合わせ用マーク(本発明の像担持体位相合わせ手段に相当)20dC,20dKが設けられている。図示しないが、マゼンタ(M)およびイエロー(Y)の各像担持体20にも、それぞれ同様の位相合わせ用マークが設けられている。これらの位相合わせ用マークを用いて、像担持体駆動ベルト53の歯53aと各像担持体プーリ20aY,20aM,20aC,20aKの溝20cとの噛み合い位置を調整することで、各像担持体プーリ20aY,20aM,20aC,20aKの位相条件が同一となるように予め合わせられ、各色の転写画像の位置ずれが防止されている。
更に、各アイドラプーリ57にも、位相合わせ用マーク(本発明のアイドラプーリ位相合わせ手段に相当)57aが設けられている。図示しないが、他の各像担持体アイドラプーリ56,55にも、それぞれ同様の位相合わせ用マークが設けられている。これらの位相合わせ用マークを用いて、各像担持体プーリ20aY,20aM,20aC,20aKの位相条件が同一となるように予め合わせられることで、像担持体駆動ベルト53の経路が一定の経路にされて各色の転写画像の位置ずれが防止されている。
このように構成されたこの例の画像形成装置1においては、画像形成時に像担持体駆動モータ52が駆動されて像担持体駆動プーリ50が図2において時計回りに回転駆動される。この像担持体駆動プーリ50の回転駆動により、像担持体駆動ベルト53が矢印で示す同じ時計回りに回動する。すると、各像担持体プーリ20aY、20aM、20aC、20aKも矢印で示す同じ時計回りに回転駆動するので、各像担持体20もともに同方向に回転する。また、駆動ローラ14が矢印で示す反時計回りに回転駆動されるので、中間転写ベルト16も反時計回りに回動される。
このように像担持体駆動ベルト53が回動すると、各アイドラプーリ55,56,57が反時計方向に回転する。このとき、前述のように各アイドラプーリ55,56,57の形状誤差や取付誤差等による偏心していると、像担持体駆動ベルト53のベルト経路が変化して像担持体駆動ベルト53に速度変動が生じる。すなわち、例えば図6において偏心によりアイドラプーリ57の回転半径が大きくなると、像担持体駆動ベルト53は中間転写ベルト16側に引っ張られる。すると、像担持体駆動ベルト53の像担持体駆動プーリ50側のベルト部分53eは、像担持体駆動プーリ50の抵抗によりほとんど移動しないが、像担持体駆動ベルト53のテンションプーリ54側のベルト部分53fはアイドラプーリ57の方へ移動しようとする。このため、シアン(C)の像担持体プーリ20aCの回転速度が若干減速される。また、偏心によりアイドラプーリ57の回転半径が小さくなると、像担持体駆動ベルト53は逆に中間転写ベルト16から離間する側に戻される。すると、像担持体駆動ベルト53のベルト部分53fが像担持体プーリ20aCの方へ移動しようとする。このため、像担持体プーリ20aCの回転速度が若干増速される。このように、アイドラプーリ57の偏心回転でアイドラプーリの外周面が像担持体駆動ベルト53に対して往復動することにより、像担持体駆動ベルト53およびシアン(C)の像担持体20の回転に速度変動が生じる。
しかし、この例の画像形成装置1では、シアン(C)の像担持体20の(像書込ー転写間時間)がアイドラプーリ57の回転周期の整数倍となっているため、像書込位置Aで書き込まれた像が一次転写位置Bに来たとき、アイドラプーリ57は整数倍の数だけ回転することになるため、このときのアイドラプーリ57の位相は像書込位置Aで像が書き込まれた時のアイドラプーリ57の位相と同じになる。したがって、シアン(C)の像担持体20が像書込位置Aから一次転写位置Bに回転するまでに、像担持体駆動ベルト53およびシアン(C)の像担持体20の回転に速度変動があっても、書込像が一次転写位置Bに来たときは、前述のアイドラプーリ57による速度変動の影響はキャンセルされる。これにより、アイドラプーリ57の偏心回転による、テンションプーリ54側のシアン(C)の像担持体20における画像の位置ずれが防止される。同様にして、他の色のアイドラプーリ55,56の偏心回転でも、テンションプーリ54側の像担持体20における画像の位置ずれが防止される。
このように、この例の画像形成装置1によれば、アイドラプーリ57の偏心回転によるテンションプーリ54側の像担持体20における画像の位置ずれを防止できるので、色ずれを生ずることのない高品質のカラー画像を得ることができる。
また、アイドラプーリ57でベルト経路が設定されかつテンションプーリにより所定のテンションが付与された1本の像担持体駆動ベルト53で、複数の像担持体20のすべてを回転させているので、像担持体の駆動系の構造が簡単になるとともに、部品点数が低減できる。
また、アイドラプーリ57でベルト経路が設定されかつテンションプーリにより所定のテンションが付与された1本の像担持体駆動ベルト53で、複数の像担持体20のすべてを回転させているので、像担持体の駆動系の構造が簡単になるとともに、部品点数が低減できる。
次に、本発明の画像形成装置の具体的な実施例について説明する(各符号については、図6を参照)。
(実施例1)
各像担持体20の直径 DOPC:φ24mm、
像書込位置Aから一次転写位置Bまでの像担持体20の回転角 θ:240°、
各像担持体プーリの溝部のピッチ円直径 DP:φ22.5mm、
各アイドラプーリの直径 Di:φ15mm、
各像担持体の回転速度:125rpm、
各アイドラプーリの回転速度:187.5rpm
と設定することにより、
各像担持体20の像書込位置Aから一次転写位置Bまで回転するのに要する時間:
0.32sec、
各アイドラプーリの回転周期:0.32sec
となる。この実施例1の画像形成装置1では、像担持体20の像書込ー転写間時間がアイドラプーリの回転周期の1倍となっている。
(実施例1)
各像担持体20の直径 DOPC:φ24mm、
像書込位置Aから一次転写位置Bまでの像担持体20の回転角 θ:240°、
各像担持体プーリの溝部のピッチ円直径 DP:φ22.5mm、
各アイドラプーリの直径 Di:φ15mm、
各像担持体の回転速度:125rpm、
各アイドラプーリの回転速度:187.5rpm
と設定することにより、
各像担持体20の像書込位置Aから一次転写位置Bまで回転するのに要する時間:
0.32sec、
各アイドラプーリの回転周期:0.32sec
となる。この実施例1の画像形成装置1では、像担持体20の像書込ー転写間時間がアイドラプーリの回転周期の1倍となっている。
(実施例2)
各像担持体20の直径 DOPC:φ30mm、
像書込位置Aから一次転写位置Bまでの像担持体20の回転角 θ:240°、
各像担持体プーリの溝部のピッチ円直径 DP:φ24mm、
各アイドラプーリの直径 Di:φ8mm、
各像担持体の回転速度:100rpm、
各アイドラプーリの回転速度:300rpm
と設定することにより、
各像担持体20の像書込位置Aから一次転写位置Bまで回転するのに要する時間:
0.4sec、
各アイドラプーリの回転周期:0.2sec
となる。この実施例2の画像形成装置1では、像担持体20の像書込ー転写間時間がアイドラプーリの回転周期の2倍となっている。
各像担持体20の直径 DOPC:φ30mm、
像書込位置Aから一次転写位置Bまでの像担持体20の回転角 θ:240°、
各像担持体プーリの溝部のピッチ円直径 DP:φ24mm、
各アイドラプーリの直径 Di:φ8mm、
各像担持体の回転速度:100rpm、
各アイドラプーリの回転速度:300rpm
と設定することにより、
各像担持体20の像書込位置Aから一次転写位置Bまで回転するのに要する時間:
0.4sec、
各アイドラプーリの回転周期:0.2sec
となる。この実施例2の画像形成装置1では、像担持体20の像書込ー転写間時間がアイドラプーリの回転周期の2倍となっている。
このように、実施例1および2の画像形成装置1とも、像担持体20の像書込ー転写間時間をアイドラプーリの回転周期の整数倍に設定することは可能である。これにより、実施例1および2の画像形成装置1とも、アイドラプーリの偏心回転に伴う像担持体駆動ベルト53および像担持体20の速度変動の画像に対する影響をキャンセルして、画像の位置ずれをなくすことが可能となる。したがって、実施例1および2の画像形成装置1とも、色ずれのない、より高品質のフルカラー画像を得ることができる。
なお、前述の例では、本発明の画像形成装置を、4つの異なる色つまりイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、およびブラック(K)の像担持体を備えた画像形成装置1に適用して説明しているが、本発明はこれに限定されることはなく、2以上の複数の像担持体を備えた画像形成装置1にも適用することができる。
また、前述の例では、本発明を中間転写ベルトを備える画像形成装置に適用して説明しているが、本発明は中間転写ベルトを備えない画像形成装置にも適用することもできる。
更に、前述の例では、像担持体駆動ベルト53がイエロー(Y)の像担持体プーリ20aYでUターンされて、像担持体駆動ベルト53で回転駆動される像担持体従動プーリを設けないものとしているが、本発明は、像担持体プーリ20aYの先に像担持体従動プーリを設け、像担持体駆動ベルト53をこの像担持体従動プーリでUターンさせることもできる。
更に、前述の例では、像担持体駆動ベルト53がイエロー(Y)の像担持体プーリ20aYでUターンされて、像担持体駆動ベルト53で回転駆動される像担持体従動プーリを設けないものとしているが、本発明は、像担持体プーリ20aYの先に像担持体従動プーリを設け、像担持体駆動ベルト53をこの像担持体従動プーリでUターンさせることもできる。
本発明の画像形成装置は、電子写真、静電複写機、プリンタ、ファクシミリ等の像担持体に静電潜像を形成する画像形成装置であって、直線状に配置された複数の像担持体を1本の無端状の像担持体駆動ベルトで駆動するとともに、各像担持体のトナー像が転写される中間転写ベルトを備えている画像形成装置に好適に利用することができる。
1…画像形成装置、6…画像形成ユニット、9…転写ベルトユニット、10…給紙ユニット、11…二次転写ユニット、12…定着ユニット、13…記録媒体搬送手段、14…駆動ローラ、15…従動ローラ、16…中間転写ベルト、16a…中間転写ベルトのベルト張り側部であるベルト部分、16b…中間転写ベルトのベルト緩み側部であるベルト部分、20…像担持体、20aY,20aM,20aC,20aK…像担持体プーリ、20c…溝、20dC,20dK…位相合わせ用マーク、22…帯電手段、23…像書込手段、24…現像手段、50…像担持体駆動プーリ、50c…溝、52…像担持体駆動モータ、53…像担持体駆動ベルト、53a…歯、53b…ベルト本体、53c…心材、53e…像担持体駆動ベルトのアイドラプーリより像担持体駆動プーリ側のベルト部分、53f…像担持体駆動ベルトのアイドラプーリよりテンションプーリ側のベルト部分、54…テンションプーリ、55,56,57…アイドラプーリ、57a…位相合わせ用マーク、58…除電手段、A…像書込位置(露光位置)、B…一次転写位置
Claims (4)
- 像担持体プーリがそれぞれ一体回転可能に設けられた複数の像担持体と、隣接する前記像担持体の間に設けられたアイドラプーリと、前記複数の像担持体の各像担持体プーリおよび前記アイドラプーリに巻き掛けられて前記像担持体プーリを回転駆動する1本の像担持体駆動ベルトと、前記像担持体駆動ベルトのテンションを調整するテンションプーリとを備えた画像形成装置において、
前記アイドラプーリより前記テンションプーリ側の前記像担持体における像書込ー転写間時間が、前記アイドラプーリの回転周期の整数倍に設定されていることを特徴とする画像形成装置。 - 前記テンションプーリ側の前記像担持体が複数設けられているとともに、前記テンションプーリ側のすべての像担持体における像書込ー転写間時間が、前記アイドラプーリの回転周期の整数倍に設定されていることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
- 前記テンションプーリ側のすべての像担持体の位相を合わせる像担持体位相合わせ手段が設けられていることを特徴とする請求項1または2記載の画像形成装置。
- 前記アイドラプーリが複数設けられているとともに、これらのアイドラプーリの位相を合わせるアイドラプーリ位相合わせ手段が設けられていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1記載の画像形成装置。
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