JP2007101999A - 像担持体駆動装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、像担持体の回転速度調整によってレジストズレを補正し、且つ各色間位相合わせを実施した状態での、連続通紙時の位相ズレを解消することが可能で、連続通紙の生産性を維持したまま、位置ズレを低減した像担持体駆動装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。
【解決手段】レジストズレを軽減させるために、複数の潜像担持体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２ＢＫの線速度を制御手段により制御して転写される各トナー画像間のレジストを合わせ、各像担持体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２ＢＫに発生する回転速度変動の位相を各色間のステーションピッチに合わせて色ズレが最適になるよう回転位相を制御する際に、紙間にて各色像担持体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２ＢＫの速度を可変な構成とした。
【選択図】図７

Description

本発明は、像担持体駆動装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。

電子写真の原理を利用した光書込み方式による画像形成装置は、従来からデジタル複写装置や、光プリンタ、光プロッタ、ファクシミリ装置等として知られている。これら画像形成装置も「形成画像のカラー化」が進みつつあるが、画像形成速さに対する要望も強く、モノクロ画像形成と同程度の速さでカラー画像形成の可能な「タンデム型の画像形成装置」の実現が意図されている。

タンデム型の画像形成装置では、複数の潜像担持体に光書込みにより静電潜像が形成され、各静電潜像に異なる色のトナー画像で現像され、潜像担持体ごとに異なる色のトナー画像が形成され、これら複数のトナー画像が共通のシート状記録媒体に互いに重なり合うよう転写されてカラー画像や多色画像になる。このため、タンデム型の画像形成装置では、同一のシート状記録媒体に転写される複数のトナー画像相互の重なり合い良否が、形成される画像の像質を大きく左右する。

このようなトナー画像相互の重なり合いを精度良く行うために、トナー画像の先端部を相互に合わせる「レジスト合せ」を如何に精度良く行うかが大きな課題となる。タンデム型の画像形成装置では、光書込みを行うための光学系、潜像担持体、トナー画像を転写する転写部が互いに別個であるため、光学系におけるレンズの歪み量や、書込み位置から転写位置までの距離等、トナー画像相互に「ズレ」を生じる要因が多い。このような複数トナー画像相互のズレを「レジストズレ」と呼んでいる。

また、仮に、装置の調整を完全に行ってレジストズレをゼロにできたとしても、温度変化による樹脂レンズの光学特性変化や、潜像担持体の膨張・収縮等は不可避であり、これらの原因による「トナー画像相互のレジストズレ」が発生する。

「レジストズレ」を軽減させる方法として、従来から、各潜像担持体に「レジスト合わせ用のマーク」を静電潜像として書込み、これら静電潜像を可視化したトナー画像を転写ベルト上に転写し、マーク画像相互の位置関係を光学的に読取り、読取り結果に基づき、光書込みの開始タイミングを制御することが行われている。この場合、回転多面鏡により光束偏向を行う光書込み手段を潜像担持体ごとに設け、各潜像担持体に対応する回転多面鏡の回転の位相を制御することにより、各潜像担持体に対する光書込みの開始タイミングを高精度に制御して、レジスト合わせを高精度に行うことも提案されている。

しかし、回転多面鏡の回転は極めて高速であるため、回転の位相を制御することは容易でなく、高価な制御装置が必要になるなど、コスト上昇を招来し易い。一方において、複数の潜像担持体を光走査する光束に対して回転多面鏡を共通化させる方式のタンデム型の画像形成装置も提案されているが、このような場合には、回転多面鏡の回転の位相を各潜像担持体に対応させて制御することはできず、レジスト合わせの低減効果に限度がある。

そこで、特開２００４−１９８６３０号公報で開示されているのは、像担持体の線速度を制御し、レジストズレを低減する手法である。

また、各像担持体の駆動部の周期変動を、停止位置を制御することで位相合わせを実施する技術（特開２０００−１８７４２８号公報）で実施した場合、像担持体の線速度を変動させた場合、連続通紙枚数が増えた場合、停止動作が行われないため、各像担持体の位相関連を保つことが難しくなってしまう。

特開２００４−１９８６３０号公報 特開２０００−１８７４２８号公報

本発明は、像担持体の回転速度調整によってレジストズレを補正し、且つ各色間位相合わせを実施した状態での、連続通紙時の位相ズレを解消することが可能で、連続通紙の生産性を維持したまま、位置ズレを低減した像担持体駆動装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的としている。

前記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、回転駆動される複数の潜像担持体に光書込みにより形成された各静電潜像を、異なる潜像担持体ごとに異なる色のトナーで可視化して複数のトナー画像を得て、これら複数のトナー画像を各潜像担持体上から同一のシート状記録媒体上に重ね合わせて転写して、複数色画像もしくはカラー画像を形成する際に像担持体を回転駆動する像担持体駆動装置において、複数の潜像担持体の線速度を制御手段により制御して転写される各トナー画像間のレジストを合わせ、各潜像担持体に発生する回転速度変動の位相を各色間のステーションピッチに合わせて色ズレが最適になるよう回転位相を制御する際に、紙間にて各色の潜像担持体の速度を可変な構成とされていることを特徴とする。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の発明において、シート状記録媒体がある一定枚数以上の場合のみに、回転位相制御が実効されることを特徴とする。

請求項３に記載された発明は、請求項２に記載された発明において、各潜像担持体は感光ドラムであり、この感光体ドラムの端部には、回転軸の伝達部材と反対側に設けた爪部材との係合部を備え、感光体ドラムを回転軸の軸方向に移動することにより係合部の接離を可能として回転軸から着脱可能なことを特徴とすることを特徴とする。

請求項４に記載された発明は、請求項３に記載した感光体ドラムと、画像形成用手段のうちの少なくとも該感光体ドラムの表面を帯電させる帯電手段を一体に構成したことを特徴とするプロセスカートリッジである。

請求項５に記載された発明は、請求項４に記載したプロセスカートリッジを少なくとも４個具備して、カラー画像が形成可能なことを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、像担持体の回転速度調整によってレジストズレを補正し、且つ各色間位相合わせを実施した状態での、連続通紙時の位相ズレを解消することが可能で、連続通紙の生産性を維持したまま、位置ズレを低減することができる。

以下に、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、上述の連結装置を備えた画像形成装置の一例であるカラープリンタを示す概略断面図である。

画像形成装置本体１内には、ドラム状の感光体として構成された４つの像担持体（潜像担持体）２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２ＢＫが、後述する転写材Ｓの搬送方向Ａ１に沿って配列されている。図示した例では、転写材Ｓの搬送方向Ａ１の最上流側の像担持体２Ｙの表面にはイエロートナー像が形成され、次の像担持体２Ｍの表面にはマゼンタトナー像が、さらに次の像担持体２Ｃの表面にはシアントナー像が、さらにその次の像担持体２ＢＫの表面にはブラックトナー像がそれぞれ形成されるように構成され、これらの像担持体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２ＢＫは、各ステーションにおいて、それぞれ矢印Ｂ１方向に回転駆動される。

上記像担持体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２ＢＫに対向して転写材搬送装置３が配置されている。この転写材搬送装置３は、支持ローラ４，５，６，７と、その支持ローラ４，５，６，７に巻き掛けられた無端ベルトより成る転写ベルト８とを有し、転写ベルト８は転写材Ｓの搬送方向Ａ１に回転駆動される。この転写ベルト８の表面に各像担持体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２ＢＫが当接し、しかも転写ベルト８を挟んで、各像担持体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２ＢＫに対向した位置には、転写装置の一例である転写ブラシ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９ＢＫがそれぞれ配置されている。

一方、画像形成装置本体１内の下部には、シート給送装置１０のカセット１１が配置され、そのカセット１１内に配置された底板１２上に、例えば転写紙より成る転写材Ｓが積載されている。最上位の転写材Ｓの上面に当接した給送ローラ１３が反時計方向に回転駆動されることにより、その最上位の転写材Ｓが矢印Ｃ方向に給送される。その給送された転写材Ｓは、レジストローラ対１４の回転によって所定のタイミングで、各像担持体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２ＢＫと転写ベルト８との間の転写部に向けて給送される。

ここで、前述のようにイエロー用の像担持体２Ｙの表面にはイエロートナー像が形成されており、転写材Ｓが像担持体２Ｙと転写ベルト８の間の転写部を通過するときに、転写ブラシ９Ｙの作用により、像担持体２Ｙの表面に形成されたイエロートナー像が転写材Ｓの表面に転写される。

この転写材Ｓは、引き続きマゼンタ用の像担持体２Ｍ、シアン用の像担持体２Ｃ及びブラック用の像担持体２ＢＫと転写ベルト８との間の各転写部を順次通過し、各転写ブラシ９Ｍ，９Ｃ，９ＢＫの作用により、各像担持体２Ｍ，２Ｃ，２ＢＫ上の各色のトナー像が、既に転写材Ｓ上に転写されたイエロートナー像上に重ね合せて各ステーションにおいて順次転写される。

上述のようにして表面に４色の重ね合わせトナー像が転写された転写材Ｓは、定着ローラ１５と加圧ローラ１６の間を通り、このとき熱と圧力の作用によって、そのトナー像が転写材Ｓの表面に定着される。次いで、この転写材Ｓは矢印Ｅで示すように排紙トレイ１７上にスタックされる。

各像担持体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２ＢＫと、その表面にトナー像を形成する各要素は、それぞれ一体的なプロセスカートリッジ１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８ＢＫとして各ステーションにおいて構成されている。その各プロセスカートリッジ１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８ＢＫの構成は実質的に同一であるため、そのうちの１つのイエロー用の像担持体２Ｙを有するプロセスカートリッジ１８Ｙの構成と作用を、図２を参照して代表して説明する。

図２に示すように、このプロセスカートリッジ１８Ｙの像担持体２Ｙは、ユニットケース１９に回転自在に組み付けられて、矢印Ｂ１方向に回転駆動される。像担持体２Ｙの表面には、ユニットケース１９に回転自在に支持された帯電ローラ２０が回転しながら当接し、その帯電ローラ２０により像担持体２Ｙの表面が所定の極性に帯電される。

一方、画像形成装置本体１内には、図１に示すように、プロセスカートリッジ１８Ｙとは別に、レーザ書込みユニット２１が配置されている。このユニット２１から出射する光変調されたレーザビームＬによって、図２に示すように帯電後の像担持体２Ｙの表面が露光され、これによって像担持体２Ｙの表面にイエロー画像用の静電潜像が形成される。

上記静電潜像は現像装置２２によってイエロートナー像として可視像化される。この現像装置２２は、ユニットケース１９の一部により構成された現像ケース２３と、この現像ケース２３に回転自在に支持されて反時計方向に回転駆動される現像ローラ２４とを有し、現像ケース２３には、イエロー色のトナーとキャリアを有する粉体状の二成分系現像剤ＤＹが収容されている。

この現像剤ＤＹは、現像ローラ２４上に担持されて搬送され、規制ブレード２６により量を規制されて現像ローラ２４と像担持体２Ｙとの間の現像領域に運ばれ、その現像剤中のトナーが像担持体表面に形成された静電潜像に静電的に移行して、静電潜像がイエロートナー像として可視像化される。

上記イエロートナー像は、前述のようにして転写材Ｓの表面に転写され、その転写後に像担持体２Ｙの表面に付着する転写残トナーは、クリーニング装置２７により除去される。このクリーニング装置２７は、ユニットケース１９の一部により構成されたクリーニングケース２８と、そのクリーニングケース２８に回転自在に支持されて矢印方向に回転駆動されるクリーニングブラシ２９と、基端部がクリーニングケース２８に固定されたクリーニングブレード３０とを有し、そのクリーニングブラシ２９とクリーニングブレード３０が像担持体２Ｙの表面に当接して、像担持体２Ｙの表面の転写残トナーを掻き取り除去する。

また、感光体ドラムを含むプロセスカートリッジ１８Ｙは、画像形成装置本体１に対して着脱可能に装着されている。図３は、このプロセスカートリッジ１８Ｙが画像形成装置本体１に装着されたときの様子を示しており、図３に示すように、ドラム状の像担持体２Ｙは、円筒状の像担持体本体３９と、その長手方向各端部に固定されたフランジ部材４０，４１より成り、手前側のフランジ部材４０は軸受４２を介してユニットケース１９に回転自在に支持され、奥側のフランジ部材４１は画像形成装置本体１に回転自在に支持された軸１４４に着脱可能に連結されている。

軸１４４は、画像形成装置本体１の奥側の側板３１と、この側板３１に不動に固定された支持板３２とから成る位置決めホルダー１４６に、軸受４７，１４８を介して回転自在に支持されている。また奥側のフランジ部材４１の回転中心部に形成された中心孔４９に軸１４４の先端部に固定されたジョイント５０が係合する。ジョイント５０の先端部に突起が形成され、中心孔４９の内周面にも穴が形成され、係るジョイント５０と中心孔４９が互いに嵌合し、これらが互いに噛み合い、軸１４４の回転が像担持体２Ｙに伝えられるように構成されている。この状態で、プロセスカートリッジ１８Ｙのユニットケース１９が、画像形成装置本体１に対して位置決めされて保持される。

プロセスカートリッジ１８Ｙを画像形成装置本体１の手前側、すなわち図３に矢印Ｆで示した方向に引くと、ジョイント５０と像担持体の中心孔４９が外れ、像担持体２Ｙを含めたプロセスカートリッジ１８Ｙを画像形成装置本体１の手前側に引き出すことができる。逆に、プロセスカートリッジ１８Ｙを画像形成装置本体１の奥側、すなわち矢印Ｆと反対方向に押し込むと、図３に示したように像担持体２Ｙの中心孔４９とジョイント５０が嵌合し、その両者の歯が互いに噛み合い、ドラム状の像担持体２Ｙと軸１４４が同心状に位置決めされる。

上記軸１４４のジョイント５０が固定された側の端部と反対側の端部に、回転駆動ギヤ１５３Ｙが部材１０９により固定されている。この回転駆動ギヤ１５３Ｙは駆動モータ５４Ｙの駆動ギヤ５５Ｙに噛み合っていて、駆動モータＹの作動により像担持体２Ｙが回転できる。

図４は、本発明の実施の形態に係る駆動部の概略図で、各像担持体（実施の形態では、感光体ドラムに相当）２ＢＫ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｙには駆動伝達のギヤとして、感光体ドラムと同軸上に回転自在に駆動伝達ギヤ１５３ＢＫ、１５３Ｃ、１５３Ｍ、１５３Ｙが保持されている。

各駆動ギヤ５３ＢＫ、５３Ｃ、５３Ｍ、５３Ｙは、駆動モータ５４ＢＫ、５４Ｃ、５４Ｍ、５４Ｙが出力軸に固定されている。駆動伝達ギヤ１５５ＢＫ、１５５Ｃ、１５５Ｍ、１５５Ｙは、全て同一歯数、同モジュールで構成され、且つ駆動モータ５４ＢＫ、５４Ｃ、５４Ｍ、５４Ｙの駆動ギヤ５５ＢＫ、５５Ｃ、５５Ｍ、５５Ｙも各色同一歯数、同モジュールで構成されている。

また、各感光体の駆動伝達ギヤ１５３ＢＫ、１５３Ｃ、１５３Ｍ、１５３Ｙ上には、停止位置を確保するための位相マーク１００が施されて、感光体ドラムごとで各色センサー４ＢＫ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙを通過後に、一定時間で停止するよう制御されている。また、各感光体の駆動伝達ギヤ１５３ＢＫ、１５３Ｃ、１５３Ｍ、１５３Ｙには、一般的に樹脂の成型ギヤが用いられるが成型時に偏芯が発生し、この偏芯等の理由により、図５に示すように、各感光体ドラムの回転周期（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）に差が生じ、その結果、図５の最下段に示すように各色間でレジストの位置ズレが発生してしまう。

そこで、各ステーション間のレジストの位置ズレが最適になるようなギヤ停止位置を制御することで、各色間のレジストの位置ズレをキャンセルすることが可能となり、最小のレジストの位置ズレに抑えることが出来る。

しかし、感光体ドラムの線速微調整を行うことで、図６に示すように回転のスタート時と、回転のエンド時での各色間での位相状態が変化してしまう。一例として、図６に示す駆動モータ（ＢＫモータ、図４に示す５４ＢＫ）を基準として、駆動モータ（Ｃモータ、図４に示す５４Ｃ）の回転数をΔＰ変動させることで、レジスト位置をシフトした場合、像担持体２ＢＫ（ＢＫドラム）の周期変動と像担持体２Ｃ（Ｃドラム）の周期変動は、初めの内は位相が合った状態で、レジストの位置ズレもキャンセルされているが、連続通紙等によりモータ連続駆動時間が長くなればなるほどＢＫドラム−Ｃドラム間のレジストの位相ズレ（ΔＹ）が大きくなり、ＢＫドラム−Ｃドラム間にレジストの位置ズレ（ΔＸ）が発生してしまう。

そこで、図７に示すモータ回転数制御を実施することで、レジストの位相ズレを最小限に抑えることが可能となる。すなわち、図７の駆動モータ５４Ｃ（Ｃモータ）回転数のグラフにおいて、基準回転数に対してΔＰ遅くすることで、レジストの位置ズレを補正した場合に、基準回転数との差分ΔＰが、立上がりからの動作時間分だけ、像担持体２ＢＫ（ＢＫドラム）回転数に対して差が生じてしまう。

そこで、像担持体２ＢＫのＢＫ作像タイミング以外の像担持体２ＣのＣ作像タイミングの紙間Ｔにおいて、駆動モータ５４Ｃ（Ｃモータ）速度を基準回転数を超えるように早くすることで、１作像で生じた位相ズレを初期位相状態に戻すことが可能である。この動作を連続通紙状態時に実施することで、連続通紙時の経時的なレジストの位相ズレを解消することがでる。

また、本発明の実施の形態では、書込みの１ドット以下のレジスト補正をドラムの駆動モータで微調するもので、１枚当りの位相変化量は、かなり少ないものである。また、位相オフセットを実施するにあたり、転写ベルトと感光体ドラムで速度差が生じることになり、少なからず寿命に影響を与えてしまう。

そこで、紙間Ｔでの位相オフセット動作を、数枚もしくは数十枚ごとに実施する、もしくは、紙サイズによって作像時間が変化するため、小サイズの紙の場合は、更に位相オフセット実施間隔を更に長くする等位相オフセット動作回数を減らすことで、感光体ドラムと転写ベルトの摩擦劣化を低減することができ、ユニット寿命の高寿命化が可能となる。
本実施の形態では、像担持体は感光体ドラムであり、且つこの感光体ドラムが着脱可能な構成にすることで、ユーザ操作をスムーズに行うことが可能となる。

本実施の形態では、プロセスカートリッジの形態を取ることで，画像形成装置に対して容易に着脱作業ができることで、ユーザ負荷低減に繋がる。

本実施の形態では、カラー画像形成装置にこの発明を搭載することで、モノクロ画像より要求画像が高いカラー画像の品質を安定させることができる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

本実施の形態においては、ステーションは４カ所であり４個のプロセスカートリッジを有しているが、２個以上で３個以下または５個以上であってもかまわない。４個のプロセスカートリッジは図１の例では斜め方向に配置されているが、水平方向に配置してあってもよい。

本発明の実施の形態であるカラープリンタを示す概略断面図である。 図１のカラープリンタに係る１つのイエロー用の像担持体を有するプロセスカートリッジを示す図である。 プロセスカートリッジが画像形成装置に装着された様子を示す図である。 本発明の駆動部の概略図である。 各ステーションでの位置変動に示す位置ズレを示す図である。 ＢＫモータを基準として、Ｃドラムモータの回転数をΔＰ変動させることでレジスト位置をシフトした場合を示す図である。 Ｃモータ回転数のグラフにおいて基準回転数に対してΔＰ遅くすることで、レジストズレを補正した場合を示す図である。

符号の説明

１ 画像形成装置本体
２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２ＢＫ 像担持体（潜像担持体）
１８Ｙ プロセスカートリッジ
１９ ユニットケース
５０ ジョイント
５４ＢＫ、５４Ｃ、５４Ｍ、５４Ｙ 駆動モータ
１５３ＢＫ、１５３Ｃ、１５３Ｍ、１５３Ｙ 駆動伝達ギヤ

Claims (5)

1. 回転駆動される複数の潜像担持体に光書込みにより形成された各静電潜像を、異なる潜像担持体ごとに異なる色のトナーで可視化して複数のトナー画像を得て、これら複数のトナー画像を各潜像担持体上から同一のシート状記録媒体上に重ね合わせて転写して、複数色画像もしくはカラー画像を形成する際に像担持体を回転駆動する像担持体駆動装置において、複数の潜像担持体の線速度を制御手段により制御して転写される各トナー画像間のレジストを合わせ、紙間にて各色の潜像担持体の速度を可変な構成とし、各潜像担持体に発生する回転速度変動の位相を各色間のステーションピッチに合わせて色ズレが最適になるよう回転位相を制御していることを特徴とする像担持体駆動装置。
2. シート状記録媒体がある一定枚数以上の場合のみに、回転位相制御が実効されることを特徴とする請求項１記載の像担持体駆動装置。
3. 各潜像担持体は感光ドラムであり、この感光体ドラムの端部には、回転軸の伝達部材と反対側に設けた爪部材との係合部を備え、感光体ドラムを回転軸の軸方向に移動することにより係合部の接離を可能として回転軸から着脱可能なことを特徴とする請求項２記載の像担持体駆動装置。
4. 請求項３に記載した感光体ドラムと、画像形成用手段のうちの少なくとも該感光体ドラムの表面を帯電させる帯電手段を一体に構成したことを特徴とするプロセスカートリッジ。
5. 請求項４に記載したプロセスカートリッジを少なくとも４個具備して、カラー画像が形成可能なことを特徴とする画像形成装置。
   
   
   

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