JP2012189701A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 中間転写ベルトの蛇行補正制御に伴う色ずれの発生を低減する画像形成装置を提供すること。
【解決手段】 画像形成装置１は、中間転写ベルト３１の搬送方向に対する傾き量を検知するための第１のセンサ６０及び第２のセンサ６１を有する。ＣＰＵ１００は、第１のセンサ６０及び第２のセンサ６１を用いて検知された中間転写ベルト３１の傾き量に基づいて、ステアリングローラ３２の軸の傾きを制御することにより、中間転写ベルト３１の搬送方向に対する傾きを補正する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式による帯電、露光、現像、転写の工程を経て、記録紙にトナー像を形成する画像形成装置に関する。

従来の画像形成装置には、感光ドラムからトナー像が転写される中間転写ベルトを駆動するためのベルト駆動装置が設けられている。ベルト駆動装置は、駆動ローラと従動ローラで支持された中間転写ベルトを、駆動ローラの回転駆動によって走行させる。

中間転写ベルトは、中間転写ベルトの搬送方向に交差する方向（幅方向）に寄らずに搬送されるのが理想的である。しかし、各ローラの傾きや中間転写ベルトにおける左右の張力差、外部負荷の変動等、様々な要因により無端ベルトが幅方向に寄り、蛇行してしまうことが知られている。このような中間転写ベルトの蛇行を補正する技術としては、ステアリングローラを傾斜させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２８２１９６号公報

しかしながら、図７に示されるように、ステアリングローラ３２を傾斜して中間転写ベルト３１の蛇行補正を行うと、中間転写ベルト３１が幅方向へ平行移動せずに、搬送方向に対して傾いた状態で移動する。これは、駆動ローラ３３に支持される部分の中間転写ベルト３１よりも、ステアリングローラ３２に支持される部分の中間転写ベルト３１が先行して移動し、点線で示したように中間転写ベルト３１が傾いた状態になるからである。

したがって、各色のトナー像が一次転写ローラ３５ａ〜３５ｄのそれぞれの位置で中間転写ベルト３１上に重ねて転写される際に、例えば一次転写ローラ３５ｄの位置で転写されたトナー像は、矢印Ａ方向へと斜めに移動してしまう。これによって、一次転写ローラ３５ｄで転写されたトナー像に対して一次転写ローラ３５ａで転写されるトナー像の位置がずれてしまうという問題があった。

そこで、本発明は、中間転写ベルトの蛇行補正制御に伴う色ずれの発生を低減する画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、表面にトナー像が形成される像担持体と、前記像担持体から前記トナー像が転写される中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトを所定の搬送方向に回転可能に支持する複数のローラと、前記搬送方向に対する前記中間転写ベルトの傾き量を検知するための検知手段と、前記検知手段を用いて検知された前記傾き量に基づいて、前記複数のローラのうちのいずれか１つのローラの軸の傾きを制御することにより、前記中間転写ベルトの前記搬送方向に対する傾きを補正する制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置によれば、中間転写ベルトの蛇行補正制御に伴う色ずれの発生を低減することができる。

画像形成装置の概略断面図である。 中間転写ベルトの蛇行補正制御を説明するための概略構成を示す図である。 中間転写ベルトの蛇行補正の原理を説明するための図である。 画像形成装置の制御ブロック図である。 中間転写ベルトの蛇行状態における演算式を説明する図である。 画像形成動作時における中間転写ベルトの蛇行補正制御を示すフローチャートである。 中間転写ベルトの傾きによるトナー像の位置ずれを示す図である。

図１は、画像形成装置の概略断面図である。
本実施形態の画像形成装置１は、複数の画像形成部を並列に配置し、且つ中間転写方式を採用したカラー電子写真装置である。画像形成装置１は、記録画像信号出力部１Ｒと、画像出力部１Ｐとを有する。画像出力部１Ｐは、４つ並設された画像形成部１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）と、給紙ユニット２０と、中間転写ユニット３０と、定着ユニット４０と、制御ユニット７０とを有する。更に、個々のユニットについて詳しく説明する。

各画像形成部１０ａ〜１０ｄは同じ構成とされ、各画像形成部１０ａ〜１０ｄでは、円筒形状の電子写真感光体、即ち、感光ドラム１１ａ〜１１ｄ（像担持体）が回転自在に軸支され、矢印方向に回転駆動される。感光ドラム１１ａ〜１１ｄの外周面に対向してその回転方向に一次帯電器１２ａ〜１２ｄ、光学系１３ａ〜１３ｄ、ミラー１６ａ〜１６ｄ、現像装置１４ａ〜１４ｄ、及びクリーニング装置１５ａ〜１５ｄが配置されている。

一次帯電器１２ａ〜１２ｄにおいて感光ドラム１１ａ〜１１ｄの表面に均一な帯電量の電荷を与える。次いで、光学系１３ａ〜１３ｄにより、記録画像信号出力部１Ｒからの記録画像信号に応じて変調した、例えばレーザービームなどの光線をミラー１６ａ〜１６ｄを介して感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上に露光することによって、そこに静電潜像を形成する。

更に、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックといった４色の現像剤（以下、「トナー」という）は、それぞれ収納した現像装置１４ａ〜１４ｄによって上記静電潜像を顕像化される。顕像化されたトナー像は、一次転写ローラ３５ａ〜３５ｄによって中間転写ユニット３０を構成する中間転写ベルト３１に転写される。クリーニング装置１５ａ〜１５ｄは、中間転写ベルト３１へ転写されずに感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上に残されたトナーを掻き落としてドラム表面の清掃を行う。

二次転写ローラ３６は、中間転写ベルト３１上のトナー像を記録紙Ｐに転写する。クリーニング装置５０は、中間転写ベルト３１の表面をクリーニングする。クリーニング装置５０は、中間転写ベルト３１上のトナーを除去するためのクリーニングブレードと、廃トナーを収納する廃トナーボックスとを備えている。

給紙ユニット２０は、カセット２１ａ及び２１ｂと、ピックアップローラ２２ａ、２２ｂ及び２６と、給紙ローラ対２３と、給紙ガイド２４と、レジストローラ２５ａ、２５ｂと、手差しトレイ２７とを有する。カセット２１ａ、２１ｂ、及び手差しトレイ２７に収納された記録紙Ｐは、各ピックアップローラ２２ａ、２２ｂ、２６により送り出される。送り出された記録紙Ｐは、給紙ローラ対２３によってレジストローラ２５ａ、２５ｂへと搬送される。レジストローラ２５ａ、２５ｂは、各画像形成部の画像形成タイミングに合わせて記録紙Ｐを二次転写ローラ３６へ送り出す。

定着ユニット４０は、内部にハロゲンヒーターなどの熱源を備えた定着ローラと、そのローラに加圧される加圧ローラ（このローラにも熱源を備える場合もある）とを有する。

次に、上記構成の画像形成装置１の動作について説明する。
画像形成動作開始信号が発せられると、先ず、ピックアップローラ２２ａにより、カセット２１ａから記録紙Ｐが一枚ずつ送り出される。そして、給紙ローラ対２３によって記録紙Ｐが給紙ガイド２４の間を案内されてレジストローラ２５ａ、２５ｂまで搬送される。その時レジストローラ２５ａ、２５ｂは停止されており、記録紙Ｐの先端はニップ部に突き当たる。その後、画像形成部が画像の形成を開始するタイミングに合わせてレジストローラ２５ａ、２５ｂは回転を始める。この回転時期は、記録紙Ｐと画像形成部より中間転写ベルト３１上に一次転写されたトナー画像とが二次転写ローラ３６において一致するようにそのタイミングが設定されている。

一方、画像形成部では、画像形成動作開始信号が発せられると、前述したプロセスにより感光ドラム１１ｄ上に形成されたトナー画像が、高電圧が印加された一次転写ローラ３５ｄによって中間転写ベルト３１に一次転写される。一次転写されたトナー像は、次の一次転写ローラ３５ｃまで搬送される。そこでは各画像形成部間をトナー像が搬送される時間だけ遅延して画像形成が行われており、前画像の上に位置を合わせて、その次のトナー像が転写される。以下も同様の工程が繰り返され、最終的に４色のトナー像が中間転写ベルト３１上において一次転写される。

その後、記録紙Ｐが二次転写ローラ３６に進入し、中間転写ベルト３１に接触すると、記録紙Ｐの通過タイミングに合わせて二次転写ローラ３６に高電圧が印加される。これにより、中間転写ベルト３１上に形成された４色のトナー画像が記録紙Ｐの表面に転写される。その後、記録紙Ｐは定着ユニット４０へと案内される。そして、定着ユニット４０は、記録紙Ｐに熱及び圧力を加えることによってトナー像を記録紙Ｐの表面に定着させる。その後、記録紙Ｐは機外に排出される。

図２は、中間転写ベルトの蛇行補正制御を説明するための概略構成を示す図である。
中間転写ベルト３１は、駆動ローラ３３と、ステアリングローラ３２と、二次転写対向ローラ３４により回転可能に支持される。そして、駆動ローラ３３とステアリングローラ３２の間に一次転写平面が形成される。駆動ローラ３３は、中間転写ベルト３１に駆動を伝達するため、金属ローラの表面に数ｍｍ厚のゴムをコーティングしてベルトとのスリップを防ぐように構成されている。

ステアリングローラ３２は、中間転写ベルト３１の回動に従動して回転する。ステアリングローラ３２の一方の軸は固定されており、もう一方の軸にステアリングアーム６４が連結されている。制御ユニット７０は、ステアリングモータ６３の駆動を制御し、カム６２を回転させる。カム６２が回転すると、軸６５を中心としてステアリングアーム６４が回動する。すなわち、制御ユニット７０がカム６２の回転位置を制御することで、ステアリングローラ３２の傾きを制御できる。

ステアリングローラ３２と感光ドラム１１ａとの間には、第１のセンサ６０が配置されている。また、駆動ローラ３３と感光ドラム１１ｄとの間には、第２のセンサ６１が配置されている。第１のセンサ６０及び第２のセンサ６１は、中間転写ベルト３１の端部の位置を検知して、中間転写ベルト３１の蛇行に応じた出力信号を発生する。第１のセンサ６０及び第２のセンサ６１は、中間転写ベルト３１の端部に当接するフラグ部材の位置に応じた光量を検知する光学式センサであるが、ラインセンサ等、中間転写ベルト３１の端部位置を検知できるならばこれらに限られない。

図３は、中間転写ベルトの蛇行補正の原理を説明するための図である。
この図の左から、カム６２の正面図、カム６２及びステアリングローラ３２の側面図、ステアリングローラ３２の正面図を示す。なお、ステアリングローラ３２の正面図は、側面図に示されるステアリングローラ３２をＡ方向から見た図である。

図３（ａ）に示されるように、カム６２が所定の角度で停止し、その停止角度に対応してステアリングローラ３２がほぼ水平（傾きがほぼゼロ）に保持された状態では、基本的には中間転写ベルトの位置を補正する力が働かない。

この状態から、図３（ｂ）に示されるように、ステアリングモータ６３の駆動によりカム６２を回転させると、カム６２の偏心量に応じてステアリングアーム６４がθ１方向に揺動する。これにより、ステアリングローラ３２の一端がステアリングアーム６４によって持ち上がるため、その持ち上げ量に応じてステアリングローラ３２に傾きが生じる。このとき、ステアリングローラ３２に巻き付けられた中間転写ベルト３１は、ステアリングアーム６４にて持ち上げられたローラ端側に移動する。

これに対して、図３（ｃ）に示されるように、ステアリングモータ６３の駆動によりカム６２を回転させると、カム６２の偏心量に応じてステアリングアーム６４がθ２方向に揺動する。これにより、ステアリングローラ３２の一端がステアリングアーム６４によって押し下げられるため、その押し下げ量に応じてステアリングローラ３２に傾きが生じる。このとき、ステアリングローラ３２に巻き付けられた中間転写ベルト３１は、ステアリングアーム６４にて押し下げられたローラ端と反対側に移動する。

制御ユニット７０は、中間転写ベルト３１の蛇行方向とは反対方向に中間転写ベルト３１が移動するようにステアリングローラ３２の傾きを制御することで、中間転写ベルト３１の蛇行を補正することが可能となる。

図４は、画像形成装置の制御ブロック図である。
制御ユニット７０は、ＣＰＵ１００、ＲＯＭ１０１、及びＲＡＭ１０２を有する。ＣＰＵ１００は、画像形成装置１全体を制御する制御回路である。ＲＯＭ１０１には、画像形成装置１で実行する各種処理を制御するための制御プログラムが格納されている。ＲＡＭ１０２は、ＣＰＵ１００が動作するためのシステムワークメモリであり、また画像データを一時記憶するための画像メモリとしても機能する。操作部６７はタッチパネルディスプレイを備え、ユーザからの操作指示を受け付ける。

ベルト駆動モータ６６は、中間転写ベルト３１を回転させる駆動ローラ３３を駆動するためのモータである。ＣＰＵ１００は、ベルト駆動モータ６６へ流す電流を制御することで、中間転写ベルト３１の回転速度を制御する。

第１のセンサ６０及び第２のセンサ６１の検出信号はＣＰＵ１００に伝送され、ＣＰＵ１００に内蔵されたＡＤ変換回路でアナログ信号からデジタル信号に変換されてＣＰＵ１００で演算処理される。ＣＰＵ１００は、第１のセンサ６０及び第２のセンサ６１の検出信号に基づき、ステアリングモータ６３へ流す電流を制御することで、ステアリングローラ３２の傾きを制御する。この制御について、以下に詳しく説明する。

図５は、中間転写ベルトの蛇行状態における演算式を説明する図である。
ＣＰＵ１００は、第１のセンサ６０の検出値Ｘａと第２のセンサ６１の検出値Ｘｂの平均値を、中間転写ベルト３１の幅方向の位置Ｙ１として算出する。また、ＣＰＵ１００は、第１のセンサ６０の検出値Ｘａと第２のセンサ６１の検出値Ｘｂの差を、中間転写ベルト３１の傾き量Ｙ２として算出する。
Ｙ１＝（Ｘａ＋Ｘｂ）／２ ・・・（１）
Ｙ２＝Ｘａ−Ｘｂ ・・・（２）

また、ＣＰＵ１００は、中間転写ベルト３１の幅方向の位置Ｙ１と、幅方向の目標値Ｔｇから、中間転写ベルト３１の幅方向のずれ量Ｙ３を算出する。
Ｙ３＝Ｔｇ−Ｙ１ ・・・（３）

また、ＣＰＵ１００は、中間転写ベルト３１の傾き量Ｙ２の絶対値が第１の閾値ｄ以下であるかどうかを判断する。傾き量Ｙ２が第１の閾値ｄ以下であれば、ＣＰＵ１００は、ずれ量Ｙ３に補正ゲインＫａを乗算して中間転写ベルト３１の幅方向位置の補正量Ｙ４を算出する。なお、第１の閾値ｄ及び補正ゲインＫａは、予め検討して決定する任意の値である。

・｜Ｙ２｜≦ｄの場合
Ｙ４＝Ｙ３×Ｋａ ・・・（４）
一方、傾き量Ｙ２の絶対値が第１の閾値ｄを超える場合、この状態で中間転写ベルト３１の幅方向位置を補正しようとすると、中間転写ベルト３１の幅方向位置によっては傾き量を更に大きくしてしまう可能性がある。このため、ＣＰＵ１００は、中間転写ベルト３１の傾き量がｄ以下になるまで、幅方向位置の補正を行わない。したがって、ＣＰＵ１００は補正量Ｙ４＝０とする。

・｜Ｙ２｜＞ｄの場合
Ｙ４＝０ ・・・（５）
また、ＣＰＵ１００は、傾き量Ｙ２に係数Ｋｂを乗算して中間転写ベルト３１の傾きの補正量Ｙ５を算出する。なお、補正ゲインＫｂは、予め検討して決定する任意の値である。

Ｙ５＝Ｙ２×Ｋｂ ・・・（６）
また、ＣＰＵ１００は、中間転写ベルト３１の幅方向位置の補正量Ｙ４と中間転写ベルト３１の傾きの補正量Ｙ５を足し合わせて、ステアリングモータ６３を制御するためのモータ制御量Ｙを算出する。

Ｙ＝Ｙ４＋Ｙ５ ・・・（７）
以上に示したように、ＣＰＵ１００は、第１のセンサ６０により検知された中間転写ベルト３１の端部位置（第１の位置）と、第２のセンサ６１により検知された端部位置（第２の位置）とから、中間転写ベルト３１の搬送方向に対する傾き量及び幅方向の位置を算出する。ＣＰＵ１００は、この算出結果に基づいてステアリングローラ３２の傾きを制御することにより、中間転写ベルト３１の搬送方向に対する傾きを補正する。この補正により、中間転写ベルト３１の蛇行補正制御に伴う色ずれの発生を低減することができる。

図６は、画像形成動作時における中間転写ベルトの蛇行補正制御を示すフローチャートである。
このフローチャートを実行するためのプログラムは、ＲＯＭ１０１に記憶されており、ＣＰＵ１００により読み出されることにより実行される。

まず、ＣＰＵ１００は、操作部６７上のスタートキーをユーザが押下することによる画像形成要求がなされたかどうかを判断する（Ｓ６０１）。画像形成要求があった場合、ＣＰＵ１００は、ベルト駆動モータ６６を駆動して駆動ローラ３３の回転駆動を開始する（Ｓ６０２）。次に、ＣＰＵ１００は、第１のセンサ６０の検出値Ｘａを取得するとともに（Ｓ６０３）、第２のセンサ６１の検出値Ｘｂを取得する（Ｓ６０４）。

次に、ＣＰＵ１００は、前述の式（１）に基づき、中間転写ベルト３１の幅方向の位置Ｙ１を算出する（Ｓ６０５）。また、ＣＰＵ１００は、前述の式（２）に基づき、中間転写ベルト３１の傾き量Ｙ２を算出する（Ｓ６０６）。

次に、ＣＰＵ１００は、中間転写ベルト３１の傾き量Ｙ２の絶対値が第１の閾値ｄ未満かどうかを判断する（Ｓ６０７）。傾き量Ｙ２の絶対値が第１の閾値ｄ未満の場合は、ＣＰＵ１００は、前述の式（３）に基づき、中間転写ベルト３１の幅方向のずれ量Ｙ３を算出する（Ｓ６０８）。そして、ＣＰＵ１００は、前述の式（４）に基づき、中間転写ベルト３１の幅方向位置の補正量Ｙ４を算出する（Ｓ６０９）。また、ＣＰＵ１００は、前述の式（６）に基づき、中間転写ベルト３１の傾きの補正量Ｙ５を算出する（Ｓ６１０）。

次に、ＣＰＵ１００は、前述の式（７）に基づき、ステアリングモータ６３を制御するためのモータ制御量Ｙを算出する（Ｓ６１１）。その後、ＣＰＵ１００は、算出したモータ制御量Ｙに基づき、ステアリングモータ６３の駆動を制御する（Ｓ６１２）。

次に、ＣＰＵ１００は、画像形成動作を終了するかどうかを判断する（Ｓ６１３）。ここでは、最終ページの画像形成が完了した場合に、ＣＰＵ１００は画像形成動作を終了すると判断する。画像形成動作を終了しないと判断された場合は、前述のステップＳ６０３に戻る。画像形成動作を終了すると判断された場合は、ＣＰＵ１００は、ベルト駆動モータ６６の駆動を停止して、駆動ローラ３３の回転を停止し（Ｓ６１４）、このフローを終了する。

一方、ステップＳ６０８において、傾き量Ｙ２の絶対値が第１の閾値ｄ以上と判断された場合、ＣＰＵ１００は、中間転写ベルト３１の傾き量Ｙ２の絶対値が第２の閾値ｅ未満かどうかを判断する（Ｓ６１５）。傾き量Ｙ２の絶対値が第２の閾値ｅ未満と判断された場合、ＣＰＵ１００は、画像形成動作を許可し（Ｓ６１６）、前述の式（５）に基づき中間転写ベルト３１の幅方向位置の補正量Ｙ４＝０とする（Ｓ６１７）。

一方、ステップＳ６１５において、傾き量Ｙ２の絶対値が第２の閾値ｅ以上と判断された場合、各一次転写ローラ３５ａ〜３５ｄにおける画像位置ずれが許容範囲を超えてしまう。このため、ＣＰＵ１００は、傾き量Ｙ２が第２の閾値ｅ未満になるまで画像形成動作を禁止する（Ｓ６１８）。その後、前述のステップＳ６１７へと移行し、中間転写ベルト３１の傾き量の補正が行われる。傾き量Ｙ２の絶対値が第２の閾値ｅ未満になると、ステップＳ６１６で画像形成動作が再開されることとなる。

１ 画像形成装置
１０ 感光ドラム（像担持体）
３１ 中間転写ベルト
３２ ステアリングローラ
３３ 駆動ローラ
６０ 第１のセンサ（検知手段）
６１ 第２のセンサ（検知手段）
６３ ステアリングモータ
６６ ベルト駆動モータ
１００ ＣＰＵ（制御手段）

Claims (6)

1. 表面にトナー像が形成される像担持体と、
   前記像担持体から前記トナー像が転写される中間転写ベルトと、
   前記中間転写ベルトを所定の搬送方向に回転可能に支持する複数のローラと、
   前記搬送方向に対する前記中間転写ベルトの傾き量を検知するための検知手段と、
   前記検知手段を用いて検知された前記傾き量に基づいて、前記複数のローラのうちのいずれか１つのローラの軸の傾きを制御することにより、前記中間転写ベルトの前記搬送方向に対する傾きを補正する制御手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記検知手段は、前記中間転写ベルトの前記搬送方向に交差する幅方向の位置を検知する第１のセンサと、前記第１の検知手段とは離れた位置に設けられ、前記中間転写ベルトの前記幅方向の位置を検知する第２のセンサと、を有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記第１のセンサにより検知された第１の位置と、前記第２のセンサにより検知された第２の位置とから、前記中間転写ベルトの傾き量及び前記幅方向の位置を算出し、当該算出結果に基づいて前記複数のローラのうちのいずれか１つのローラの軸の傾きを制御することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記第１のセンサにより検知された前記第１の位置と、前記第２のセンサにより検知された前記第２の位置との差から、前記傾き量を算出することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記第１のセンサにより検知された前記第１の位置と、前記第２のセンサにより検知された前記第２の位置との平均値から、前記中間転写ベルトの前記幅方向の位置を算出することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、
   前記傾き量が第１の閾値未満の場合は、前記傾き量及び前記幅方向の位置の両方を補正し、
   前記傾き量が前記第１の閾値以上であり、かつ、前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値未満の場合は、前記傾き量の補正をする一方、前記傾き量が前記第１の閾値未満になるまで前記幅方向の位置の補正を停止し、
   前記傾き量が前記第２の閾値を超える場合は、画像形成動作を禁止することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。

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