JP2013246318A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置サイズの縮小化及びコスト低減を可能にし、かつ中間転写体の速度変動による異常画像の発生を抑制する。
【解決手段】像担持体１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）と、複数の張架ローラによって張架されて像担持体に接触配置された中間転写体２と、中間転写体を介して像担持体に接触配置した第１の転写部材３（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）と、中間転写体を介して張架ローラに対向配置した第２の転写部材５とを有し、像担持体上に現像したトナー像を同像担持体と第１の転写部材の間に第１の転写電界を形成して中間転写体上に転写し、中間転写体と第２の転写部材の間に記録媒体６を介して第２の転写電界を形成することで記録媒体に転写する転写装置５０を備えた画像形成装置１００において、記録媒体と中間転写体との接触状態に応じて第１の転写電界の強度を切り替えるように制御手段２００で制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、中間転写方式の転写装置を備えた画像形成装置に関する。

像担持体上に現像したトナー像を像担持体とベルト部材で構成された中間転写体を介して接触配置した第１の転写部材の間に電界を形成することで、中間転写体上に１次転写し、さらに中間転写体を張架する複数のローラの一方を構成する２次転写対向部材と中間転写体を介して２次転写対向部材に接触配置した第２の転写部材の間に電界を形成することで記録媒体に２次転写するような転写装置をもつ画像形成装置が知られている。このような構成の画像形成装置において、連続印刷を実施した際に，ｎ枚目の記録媒体が中間転写体と第２の転写部材の間に進入すると、中間転写体の回転速度が微妙に変化してしまう。

そのタイミングでｎ＋１枚目の画像を像担持体から中間転写体に転写すると、像担持体と中間転写体の動作線速差が所定の線速差からずれてしまい、その部分だけ転写不良が生じてしまいトナーが抜けてしまうといった問題が生じてしまう。

これに対して、例えば特許文献１では、異常画像の発生を防ぐ目的で、駆動源の回転軸の回転角度変位や回転角速度を検出し、当該検出結果に応じて中間転写体の速度変動を抑える構成が開示されている。

しかし、特許文献１に記載の構成では、中間転写体の速度変動による異常画像を抑制してはいるが、速度変動を抑制するのに駆動源の回転軸の回転角度変位や回転角速度を検出しているので、回転角度変位や回転角速度の検出を検出するためのセンサ類が必要となり、装置サイズの小型化やコスト低減という点では、改善の余地が残されている。

本発明は、中間転写体の速度制御機構を廃止して装置サイズの縮小化及びコスト低減を可能にし、かつ中間転写体の速度変動による異常画像の発生を抑制することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、像担持体と、複数の張架ローラによって張架されて像担持体に接触配置された中間転写体と、中間転写体を介して像担持体に接触配置した第１の転写部材と、中間転写体を介して張架ローラに対向配置した第２の転写部材とを有し、像担持体上に現像したトナー像を同像担持体と第１の転写部材の間に第１の転写電界を形成して中間転写体上に転写し、中間転写体と第２の転写部材の間に記録媒体を介して第２の転写電界を形成することで記録媒体に転写する転写装置と、記録媒体と中間転写体との接触状態に応じて第１の転写電界の強度を切り替えるように制御する制御手段を有することを特徴としている。

本発明によれば、中間転写体の速度変動に応じて第１の転写電界の強度を制御するので、中間転写体の速度変動によらず、像担持体と中間転写体の間の電界強度の安定化を図ることで、中間転写体の速度制御機構をなくすこができ、装置サイズの縮小化及びコスト低減を可能にし、かつ中間転写体の速度変動による異常画像の発生を抑制することができる。

本発明に係る画像形成装置の一形態を示す概略図。 （ａ）、（ｂ）は本発明を適用しない場合の画像形成装置の課題を説明する図。 中間転写体と記録媒体の接触状態の違いによる中間転写体の速度変動を説明する図。 （ａ）は記録媒体が中間転写体に衝突した状態を示す図、（ｂ）は搬送ガイドが配置されている場合の記録媒体の衝突した状態を示す図、（ｃ）は記録媒体の先端が２次転写部に噛み込んだ状態を示す図。 中間転写体の速度変動と転写電界の関係を示す図。 １次転写電界（１次転写電圧）の補正前と補正後の状態を示す図。 レジスト部材の駆動タイミングを基準として第１の転写電界強度を制御する際のタイミングを示す図。 （ａ）はモノクロ画像印刷時の転写装置の状態を示す図、（ｂ）はカラー画像印刷時の転写装置の状態を示す。 モノクロ画像印刷時とカラー画像印刷時で第１の転写電界強度（１次転写電圧）を切り替える制御内容を示す図。 記録媒体の種類に応じて第１の転写電界強度（１次転写電圧）を切り替える制御内容を示す図。 印刷速度に応じて第１の転写電界強度を切り替える制御内容を示す図。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に解説する。

本発明は、図１に示すような、像担持体としてのドラム状の感光体１（Ｙ）、１（Ｍ）、１（Ｃ）、１（Ｋ）に現像したトナー像を、感光体１（Ｙ）、１（Ｍ）、１（Ｃ）、１（Ｋ）とこれと対向配置した中間転写体としての中間転写ベルト２を介して接触配置した第１の転写部材としての１次転写ローラ３（Ｙ）、３（Ｍ）、３（Ｃ）、３（Ｋ）の間に第１の転写電界を形成することで中間転写ベルト２上に１次転写し、さらに中間転写ベルト２を張架する張架部材となる２次転写対向ローラ４Ａ及びローラ４Ｂのうち、２次転写対向ローラ４Ａと中間転写ベルト２を介して２次転写対向ローラ４Ａに接触配置した第２の転写部材としての２次転写ローラ５の間に第２の転写電界を形成することで、給紙トレイ６０に収納された記録媒体となる用紙６に２次転写する転写装置５０を有する画像形成装置１００において、中間転写ベルト２と用紙６の接触状態に応じて転写用電源８０から１次転写ローラ３（Ｙ）、３（Ｍ）、３（Ｃ）、３（Ｋ）に印加する１次転写電圧（１次転写バイアス）を制御手段２００で制御することで、第１の転写電界の強度を制御することが特徴になっている。

符合８１は、２次転写対向ローラ４Ａに第２の転写電界を形成するための２次転写電圧を印加する転写用電源を示す。図１では、転写用電源８０から１次転写ローラ３（Ｋ）との接続状態のみを代表して記載するが、１次転写ローラ３（Ｙ）、３（Ｍ）、３（Ｃ）に対しても、転写用電源８０と接続されて１次転写電圧が印加されることで、第１の転写電界を形成している。

図１に示す画像形成装置１００は中間転写方式の転写装置５０を用いたカラープリンタを示している。画像形成装置としては、プリンタに限定されるものではなく、像担持体と中間転写体を備えた構成のものであればよく、複写機、ファクシミリの単体、あるいは複写機、プリンタ、ファクシミリのうち、少なくとも２つの機能を備えた、所謂複合機と称される装置であってもよい。

中間転写方式を用いた画像形成装置は、図１に示すように、イエロ、シアン、マゼンタ、ブラックの色の可視の色現像画像であるトナー像が、それぞれ形成される感光体１（Ｙ）、１（Ｍ）、１（Ｃ）、１（Ｋ）に、周知の電子写真方式によって形成している。このトナー像は、無端移動する中間転写ベルト２上に順次重ね合わせて１次転写される。中間転写ベルト２上の１次転写画像（トナー像）は、中間転写ベルト２に接触配置され、接地された２次転写ローラ５に中間転写ベルト２を介して対向配置され転写用電源８１から所定の２次転写電圧（２次転写バイアス）が印加される２次転写対向ローラ４Ａによって、用紙６の搬送タイミングを規定するレジスト部材としてのレジストローラ９により搬送された用紙６に一括して２次転写される。なお、感光体、１次転写ローラのことを総称してそれぞれ感光体１、１次転写ローラ３と表記することもある。

トナー像が２次転写された用紙６は、画像形成装置が備えている定着装置３０に案内されて熱と圧力を加えられることで、トナー像の定着がなされ、排紙トレイ４０上に排出されて積載される。

しかし、このような構成の画像形成装置においては、図２で説明する課題を備えている。すなわち、図１で示す中間転写方式を用いた画像形成装置１００において、連続印刷を行った場合、図２(ａ)に示すように、例えば任意のｎ枚目のトナー像８ａを用紙６ａに２次転写するために用紙６ａが中間転写ベルト２と２次転写ローラ５との間に形成される２次転写部２０に突入するタイミングでｎ＋１枚目のトナー像８ｂを例えば感光体１（Ｋ）から中間転写ベルト２上に転写する。この場合、用紙６ａが２次転写部２０に搬送されて中間転写ベルト２と接触すると、瞬間的に中間転写ベルト２の動作線速が変動してしまう。これによりｎ＋１枚目のトナー像８ｂを感光体１（Ｋ）から中間転写ベルト２に転写する際に転写不良を起こし、図２(ｂ)に符号Ｚで示すように、用紙６の搬送方向で部分的に画像濃度が変化した場合や画像が抜けてしまうような課題がある。この現象は、他の感光体１（Ｙ）、１（Ｍ）、１（Ｃ）から中間転写ベルト２にトナー像を転写する際にも発生する。

このような課題を解決するために、従来構成では、中間転写ベルト２の速度制御機構を搭載し、一定速度で中間転写ベルト２が回転するようにしているが、速度制御機構を設けることで装置サイズの大型化やコストアップといった別の課題が生じてしまう。

次に、図３、図４を用いて中間転写ベルト２の速度変動とその要因について説明する。

図２で説明した中間転写ベルト２の線速は、図３に示すように中間転写ベルト２の基準線速Ｖに対して速くなる方向と遅くなる方向に変動する。具体的には図４（ａ）に示すように、用紙６が中間転写ベルト２に衝突した場合による線速の落ち込み、図４（ｂ）に示すように搬送ガイド９が配置されていて、用紙６を搬送ガイド９によって曲げる場合などのトルクによる線速の落ち込み、図４（ｃ）に示すように、用紙６の先端が中間転写ベルト２と２次転写ローラ５との間の２次転写部２０に噛み込んだ際のトルクによる線速の落ち込みなどがある。図３において、ａで示す部分は、図４（ａ）に示す速度変動部分を示し、ｂで示す部分は、図４（ｂ）に示す速度変動部分を示し、ｃで示す部分は、図４（ｃ）に示す速度変動部分をそれぞれ示す。

図５を用いて、中間転写ベルト２の速度変動と第１の転写電界の関係について説明する。

図３に示すように、中間転写ベルト２の速度変動が発生すると、図５に示すように、中間転写ベルト２と感光体１の間にかかる１次転写電圧が変動し、基準電圧ＶＴ１（１次転写に最適な電圧）からずれてしまう。これにより電界不足による転写不足、または電界過多による逆転写（一旦中間転写ベルト２上に転写したトナーが再度感光体１上に戻ってしまう）により転写不良となることがある。図５中、符号ａ’は図４（ａ）に示す速度変動部分における１次転写電圧の変動部分を示し、ｂ’で示す部分は、図４（ｂ）に示す速度変動部分における１次転写電圧の変動部分を示し、ｃ’で示す部分は、図４（ｃ）に示す速度変動部分における１次転写電圧の変動部分をそれぞれ示す。なお、後述する図９−図１１におけるａ’〜ｃ’も図４（ａ）〜図４（ｃ）における１次転写電圧の変動部分をそれぞれ示す。

次に上記の課題を解決するために採った本願の特徴部分について以下説明する。

図５で示したように、中間転写ベルト２の速度変動による第１の転写電界の変動により転写不良が生じてしまうため、本形態では、図６に示すように第１の転写電界の変動を補正するようにした。この補正は、１次転写電圧の基本的な供給量や供給時期を各種パラメータに応じて制御する制御手段２００によって行う。

上述してきた中間転写ベルト２の速度変動は、用紙６の搬送のタイミングと基本的一致するため、用紙６の搬送タイミングに合わせて、図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）に示す状態に応じて、１次転写電圧の変動幅が基準電圧ＶＴ１に近づくように１次転写電圧を制御して、第１の転写電界の変動を抑えるようにした。つまり、従来のように、速度制御機構を設けるといったメカニカルな構成による中間転写ベルト２の線速の安定化を図るのではなく、１次転写電圧を制御するといった制御手段２００による電気的な制御により、中間転写ベルト２の線速の安定化を図ることで、装置サイズの大型化やコストアップのような要因を含まなくなり、図２（ｂ）で説明した用紙６の搬送方向での部分的な画像濃度の変化や、画像が抜けを防止することができる。

次に図７を用いて１次転写電圧の制御タイミングについて説明する。
図６で示したように、１次転写電圧（１次転写電圧）を補正するためには、基準電圧ＶＴ１に対するバイアス補正のタイミングを用紙６の搬送タイミングに合わせる必要がある。用紙６の搬送タイミングは、レジストローラ９によって規定されているため、図７に示すようにレジストローラ９が回転駆動するレジストオンのタイミングを基準とし、用紙６が中間転写ベルト２に衝突するまでの時間tが経過したタイミングでバイアス補正をかけはじめるように制御手段２００で制御する。このように制御することで、中間転写ベルト２の速度変動のタイミングに合わせて１次転写電圧（１次転写バイアス）を補正することができ、特にセンサなどの速度検知部材などを用いる必要が無く、部品点数の軽減、コスト低減を図ることができ、装置サイズの縮小化及びコスト低減を可能にし、かつ中間転写ベルト２の速度変動による異常画像の発生を抑制することができる。

図８（ａ）、図８（ｂ）、図９は、本発明の別な実施形態を示す。

中間転写方式を用いた画像形成装置１００では、図８（ａ）に示すように、モノクロ画像印刷時にはカラー画像を作像しないため、カラーの感光体１（ｃ）、１（Ｍ）、１（Ｙ）を中間転写ベルト２から離間する周知の接離機構を有する転写装置が既に知られている。本発明にかかる画像形成装置も、このような接離機構を備えている。

このような画像形成装置においてカラー画像印刷時には、図８（ｂ）に示すように、中間転写ベルト２は４つの感光体感光体、１（Ｋ）１（Ｃ）、１（Ｍ）、１（Ｙ）と接触しているのに対し、モノクロ画像印刷時は１つの感光体１（Ｋ）のみしか接触しておらず、図２で説明した中間転写ベルト２の速度変動という点ではモノクロ画像印刷時のほうがより不利になる。従って図９に示すように第１の転写電界の変動も、モノクロ画像印刷時の方が大きくなるため、モノクロ画像印刷時とカラー画像印刷時で転写電界の補正量を切り替えた方がより最適な転写電界に近づけることができる。具体的には、モノクロ画像印刷時はカラー画像印刷時よりも第１の転写電界の補正量を大きくするように制御手段２００で制御する。

図１０を用いて、本発明の別な実施形態を説明する。
図２で説明した中間転写ベルト２の速度変動は、厚紙印刷時の方が薄紙印刷時よりも不利になる。これは用紙６が中間転写ベルト２に衝突した際の衝撃や２次転写部２０に突入したときの衝撃が大きいためである。従って図１０に示すように、第１の転写電界の変動も厚紙印刷時の方が大きくなるため、厚紙印刷時と薄紙印刷時で第１の転写電界の補正量を切り替えた方がより最適な転写電界に近づけることができる。具体的には制御手段２００によって、厚紙印刷時は薄紙印刷時よりも第１の転写電界の補正量を大きくするように制御する。

厚紙印刷時か薄紙印刷時かの判別は、用紙判別手段となる周知のセンサや用紙の種別を設定する設定キー等の用紙種別設定手段などを画像形成装置１００が備えているので、既存のこれら部材を用いることで、部品点数の増加をなくして、本発明を実施することができる。

図１１を用いて、本発明の別な実施形態を説明する。
図２で説明した中間転写ベルト２の速度変動は、用紙６の搬送速度が速い方が不利になる。これは用紙６が中間転写ベルト２に衝突した際の衝撃や２次転写部２０に突入したときの衝撃が大きいためである。従って図１１に示すように第１の転写電界の変動も印刷速度が速い方が大きくなるため、例えば速度優先の標準速度印刷モードと画質優先の低速度印刷モードを持ち合わせた画像形成装置の場合、それぞれの印刷速度で転写電界の補正量を切り替えた方がより最適な第１の転写電界に近づけることができる。具体的には制御手段２００によって、速度優先の標準速度印刷モード時は、画質優先の低速度印刷モード時よりも転写電界の補正量を大きくするように制御する。

速度優先の標準速度印刷モードか画質優先の低速度印刷モードかの判別は、モード種別を設定する設定キー等のモード種別設定手段を画像形成装置１００が備えている場合、当該モード種別設定手段からの情報を制御手段２００に取り込み、その情報に基づいて判別すれば、部品点数の増加をなくして、本発明を実施することができる。

１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ） 像担持体
２ 中間転写体
３（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ） 第１の転写部材
４Ａ、４Ｂ 複数の張架ローラ
５ 第２の転写部材
６ 記録媒体
９ レジスト部材
５０ 転写装置
１００ 画像形成装置
２００ 制御手段

特開２００４−０６１８８２号公報

Claims (5)

1. 像担持体と、複数の張架ローラによって張架されて前記像担持体に接触配置された中間転写体と、前記中間転写体を介して前記像担持体に接触配置した第１の転写部材と、前記中間転写体を介して前記張架ローラに対向配置した第２の転写部材とを有し、
   前記像担持体上に現像したトナー像を同像担持体と第１の転写部材の間に第１の転写電界を形成して前記中間転写体上に転写し、前記中間転写体と第２の転写部材の間に記録媒体を介して第２の転写電界を形成することで前記記録媒体に転写する転写装置を備えた画像形成装置において、
   前記記録媒体と前記中間転写体との接触状態に応じて第１の転写電界の強度を切り替えるように制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記記録媒体の搬送タイミングを規定するレジスト部材の駆動タイミングを基準として第１の転写電界強度を制御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、モノクロ画像印刷時とカラー画像印刷時で前記第１の転写電界強度を切り替えるような制御す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。
4. 前記制御手段は、装置に通紙する記録媒体の種類に応じて前記第１の転写電界強度を切り替えるように制御することを特徴とする請求項１、２または３記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、印刷速度に応じて前記第１の転写電界強度を切り替えるように制御することを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載の画像形成装置。

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