JP4410550B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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また、この4連タンデム画像形成装置では、転写紙の搬送速度は転写ベルトに吸着させて搬送を行っているため転写ベルト表面とほぼ同速となるのが一般的である。
転写ベルトと感光体ドラム表面の速度に関しては、同じ速度とした場合静電的な力のみによる転写が行われるが、速度差を付けた場合静電的な力に加え機械的な剥ぎ取り力が加わるため転写不良気味の画質劣化を防止できる。
さらに詳しく述べれば、この転写ベルトと感光体ドラムの表面速度を(感光体ドラムの表面速度)>(転写ベルトの表面速度)となるようにすることで、転写ニップの下流側が緩み側となるため、微視的に転写ニップ圧が低減するため、2色以上の色を重ねた文字部で発生する中抜けを改善できる。
単色などの色重ねの無い場合はトナー層が比較的紙表面に保持され易く、或る一定レベル以上の転写性を容易に確保できるが、2色以上の色を重ねた部分はすでに転写紙上に転写されたトナー層があるため、新たなトナーの転写性が悪いとこのような問題が生じる。
したがって転写ベルトと感光体ドラムの表面速度に、(感光体ドラムの表面速度)>(転写ベルトの表面速度)となるように速度差を持たせるなどの方法が有効になる。
このように2色以上の転写性を良くすることを目的とした装置は、転写ベルト表面と感光体ドラム表面に、(感光体ドラムの表面速度)>(転写ベルトの表面速度)となるように速度差を持たせており、このように設定したシステムでは単色あるいはカラーモードによらず同じ速度差(同じ速度比)を保持しようと設計しており、少なくともモードにより正負に反転させない設計にされているのが一般的である。
例えば、転写ベルトと感光体ドラムに速度差を持たせ、感光体ドラム速度>転写ベルト速度とした従来技術として特許文献1などがある。
また、一方で感光体ドラムの寿命は感光体ドラム駆動時間にほぼ比例していることが実験的に分かっており、感光体ドラムの高寿命化を達成するために、使用時以外の感光体ドラムを停止させる方法が提案されている。
例えば、特許文献2では、高頻度で使用するBK感光体ドラム以外のカラー(CMY)感光体ドラムを転写ベルトと離間させる構成とすることで、白黒画像形成時などは、カラー(CMY)感光体ドラムを停止させて、カラー(CMY)感光体ドラムの高寿命化を達成している。
この場合、転写ニップの下流側の転写ベルトおよび転写紙が緩み側となっていることと、転写紙を1色のみ転写する転写部が感光体ドラムと接触しているため、転写紙先端が定着部に突入したときに、速度変動が発生してしまう。
カラーモードでは、転写紙を4つの感光体ドラムで保持しているため転写紙の速度変動となり難い。転写紙に速度変動が発生すると、ハーフトーンの画像などで横帯状の濃度ムラとなる異常画像が発生する(この横帯状の異常画像をショックジターという)。
この問題に対して、BKモードに関しては、単色のため文字中抜けが発生しない(余裕度が高い)ため、(感光体ドラムの表面速度)>(転写ベルトの表面速度)として、文字中抜けの余裕度を確保する必要はない。
しかし、逆に(感光体ドラムの表面速度)<(転写ベルトの表面速度)と設定して、転写ベルトの下流側の緩みをなくすことで、定着突入時のショックジター(紙の速度変動)を低減することができる。
特許文献1では、フルカラーモードとモノクロモードとで、感光体ドラム周速と(中間)転写ベルト周速との速度差を異ならせる。例として、フルカラーモードで、感光体ドラム周速の方が転写ベルト周速よりも大きい場合、逆に小さい場合もある。
モノクロモードでも、周速差があるが、差そのものの絶対値に違いがある。感光体ドラム周速をフルカラー時よりも速める例と、転写ベルト周速をカラー時よりも速める例があり、またほぼ等速の例もある。
上記特許文献1は、単色モードのさいに転写の接離機構を持たない構成となっており、画像を形成した転写部は線速差を持ち、画像を形成しない転写部は線速差を無くしたことを特徴としている技術である。
また、単色モードとカラーモードのさいに速度差を異ならせているが、感光体ドラム周速と転写ベルトの周速は常に同じ関係であり、反転はさせていない。
特許文献4は、カラーモードでは転写ベルトの方が感光体ドラムより周速が速く、モノクロモードでは両者が等速である。上記特許文献4は、カラーモードとモノクロモードで線速比を逆転させることを述べていない。
特許文献4は線速差をカラーモードよりもモノクロモードの時が小さくなるように設定したもしくは、モノクロモード時を等速と設定したことを特徴としている。したがって、モードにより、感光体ドラム周速と転写ベルト周速を逆転したことは、全く述べていない。
本発明の目的は、上述した実情を考慮して、とくに転写紙の定着部突入時に発生するショックジター(横帯状の濃度ムラ)の低減と、カラーモードの重ね文字の中抜けなどを防止して高画質の画像形成装置を提供することにある。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1記載の画像形成装置において、白黒又は単色モード時はカラーモード時よりも通紙速度が速いことを特徴とする。
また、請求項3に記載の発明は、請求項1又は2記載の画像形成装置において、前記転写ベルトを駆動するローラが、転写ニップの下流側にあることを特徴とする。
また、請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3の何れか1項記載の画像形成装置において、前記転写ベルトを駆動するローラに最も近い転写部が最下流の転写部であることを特徴とする。
ちなみに単色文字は、直接紙にトナーが付着するため、紙とトナーの付着力の方が感光体とトナーの付着力よりも大きく、文字中抜けは発生しない(余裕が高い)。
また一方で、転写部に接離機構のある黒単色モードでは、感光体ドラムと接触する転写部が1つであるため、感光体ドラムと接触する転写部が4つであるカラーモードに比べて、転写紙の定着部突入時に発生するショックジターの影響を受け易い(紙の速度変動による横帯状の濃度ムラが発生しやすい)。
ただし、BKモードに関しては、先ほども述べたとおり、文字中抜けが発生しないため、(感光体ドラムの表面速度)>(転写ベルトの表面速度)として、中抜けの余裕度を確保する必要はなく、むしろ(感光体ドラムの表面速度)<(転写ベルトの表面速度)として、転写ベルトの下流側の緩みをなくすことで、定着突入時のショックジター(紙の速度変動)を低減することができる。
図1において、このレーザプリンタは、イエロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン(C)、黒(BK)の各色の画像を形成するための4組のトナー像形成部1Y、1M、1C、1BK(以下、各符号の添字Y、M、C、BKは、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、黒用の部材であることを示す)が、転写紙Pの移動方向(図中の矢印Aに沿って転写搬送ベルト60が走行する方向)における上流側から順に配置されている。
このトナー像形成部1Y、1M、1C、1BKはそれぞれ、像担持体としての感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKと、現像ユニットとを備えている。また、各トナー像形成部1Y、1M、1C、1BKの配置は、各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKの回転軸が平行になるようにかつ転写紙移動方向に所定のピッチで配列するように、設定されている。
図1のレーザプリンタは、上記トナー像形成部1Y、1M、1C、1BKのほか、光書き込みユニット2、給紙カセット3、4、レジストローラ対5、転写紙Pを担持して各トナー像形成部1Y、1M、1C、1BKの転写位置を通過するように搬送する転写搬送部材としての転写搬送ベルト60を有するベルト駆動装置としての転写ユニット6、ベルト定着方式の定着ユニット7、排紙トレイ8等を備えている。
また、手差しトレイMF、トナー補給容器TCを備え、図示していない廃トナーボトル、両面・反転ユニット、電源ユニットなども二点鎖線で示したスペースSの中に備えている。
上記光書き込みユニット2は、光源、ポリゴンミラー、f−θレンズ、反射ミラー等を備え、画像データに基づいて各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKの表面にレーザ光を走査しながら照射する。
その材質はPVDF(ポリフッ化ビニリデン)である。この転写搬送ベルト60は各トナー像形成部の感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKに接触対向する各転写位置を通過するように、支持ローラ61〜68に掛け回されている。
これらの支持ローラ61〜68のうち、転写紙移動方向上流側の入口ローラ61には、電源80aから所定電圧が印加された静電吸着ローラ80が対向するように転写搬送ベルト60の外周面に配置されている。この2つのローラ61、65の間を通過した転写紙Pは転写搬送ベルト60上に静電吸着される。
ローラ63は転写搬送ベルト60を摩擦駆動する駆動ローラであり、図示しない駆動源に接続されていて矢印方向に回転する。
各転写位置において転写電界を形成する転写電界形成手段として、感光体ドラムに対向する位置には、転写搬送ベルト60の裏面に接触するように、転写バイアス印加部材(転写ローラ)67Y、67M、67C、67BKを設けている。
これらはスポンジ等を外周に設けたバイアスローラであり、各転写バイアス電源9Y、9M、9C、9BKからローラ心金に転写バイアスが印加される。この印加された転写バイアスの作用により、転写搬送ベルト60に転写電荷が付与される。
これにより各転写位置において転写搬送ベルト60と感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面との間に所定強度の転写電界が形成される。また上記転写が行なわれる領域での転写紙と感光体の接触を適切に保ち、最良の転写ニップを得るために、バックアップローラ68を備えている。
上記入り口ローラ61と吸着ローラ80は一体的に、入り口ローラブラケット90に支持され、軸91を回動中心として、図2の状態から時計方向に回動可能である。
揺動ブラケット93に設けた穴95と、入り口ローラブラケット90に固植されたピン92が係合しており、前記揺動ブラケット93の回動と連動して回動する。
これらのブラケット90、93の時計方向の回動により、バイアス印加部材67Y、67M、67Cとその近傍に配置されるバックアップローラ68は感光体11Y、11M、11Cから離され、入り口ローラ61と吸着ローラ80も下方に移動する。
ブラックのみの画像の形成時に、感光体ドラム11Y、11M、11Cと転写搬送ベルト60の接触を避けることが可能となっている。
一方転写バイアス印加部材67BKとその隣のバックアップローラ68は出口ブラケット98に回転可能に支持され、分離ローラ62と同軸の軸99を中心として回動可能にしてある。
転写ユニット6を本体に対し着脱するさいに、図示していないハンドルの操作により時計方向に回動させ、ブラック画像形成用の感光体ドラム11BKから、転写バイアス印加部材67BKとその隣のバックアップローラ68を離間させるようにしてある。
駆動ローラ63に巻き付けられた転写搬送ベルト60の外周面には、ブラシローラとクリーニングブレードから構成されたクリーニング装置85が接触するように配置されている。このクリーニング装置85により転写搬送ベルト60上に付着したトナー等の異物が除去される。
転写搬送ベルト60の走行方向で駆動ローラ63より下流に、転写搬送ベルトの外周面を押し込む方向にローラ64を設け、駆動ローラ63への巻き付け角を確保している。
ローラ64よりさらに下流の転写搬送ベルト60のループ内には、押圧部材(ばね)69で転写搬送ベルト60にテンションを与えるテンションローラ65が設けてある。
先に示した図1中の一点鎖線は、転写紙Pの搬送経路を示している。給紙カセット3、4あるいは手差しトレイMFから給送された転写紙Pは、図示しない搬送ガイドにガイドされながら搬送ローラで搬送され、レジストローラ対5が設けられている一時停止位置に送られる。
このレジストローラ対5により所定のタイミングで送出された転写紙Pは、転写搬送ベルト60に担持され、各トナー像形成部1Y、1M、1C、1BKに向けて搬送され、各転写ニップを通過する。
各トナー像形成部1Y、1M、1C、1BKの感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上で現像された各トナー像は、それぞれ各転写ニップで転写紙Pに重ね合わされ、上記転写電界やニップ圧の作用を受けて転写紙P上に転写される。この重ね合わせの転写により、転写紙P上にはフルカラートナー像が形成される。
トナー像転写後の感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKの表面がクリーニング装置85によりクリーニングされ、さらに除電されて次の静電潜像の形成に備えられる。
一方、フルカラートナー像が形成された転写紙Pは、定着ユニット7でこのフルカラートナー像が定着された後、切り換えガイドGの回動姿勢に対応して、第1の排紙方向Bまたは第2の排紙方向Cに向かう。
第1の排紙方向Bから排紙トレイ8上に排出される場合、画像面が下となった、いわゆるフェースダウンの状態でスタックされる。一方第2の排紙方向Cに排出される場合には、図示していない別の後処理装置(ソータ、綴じ装置など)に向け搬送させるとか、スイッチバック部を経て両面プリントのために再度レジストローラ対5に搬送される。
転写紙は転写ベルト60に吸着されたまま搬送され、上流のドラムからM、C、Yの順に色を重ね最後にBKドラム11BKを通過する。このときに転写紙は各色の転写電流により、下流に行くに連れより強く転写ベルト60に吸着されることになる。
このとき、例えば転写ベルト60表面の速度を125mm/秒とした場合、感光体ドラム11BK、11Y、11C、11Mの表面の速度を127mm/秒とする。図中符号100は装置全体を制御するCPUである。
このように、CPU100言い換えれば速度設定手段にて(感光体ドラム11BK、11Y、11C、11Mの表面速度)>(転写ベルト60の表面速度)と設定することで、転写ニップ下流側が緩み側となり微視的に転写ニップ圧が低減する。転写ニップ圧の低減は、とくに2色以上が重なる文字部分の中抜け画像を防止するのに効果的である。
またこの際に、転写紙先端が定着部に突入したさいの、転写紙の搬送速度が不安定になる懸念があるが、4色の転写ニップにより転写紙を支えているので、1色の転写ニップにより転写紙を支えている構成よりも、転写紙の搬送速度が不安定になることはない。
上述したカラー画像形成時と同様に、転写紙吸着ローラ80にて転写紙に電荷を付与し転写ベルト60に転写紙を吸着させる。転写ベルト60表面の速度を160mm/秒とした場合、感光体ドラム11BKの表面速度を157mm/秒となるように感光体ドラム駆動モータを切り換える。
このように、(感光体ドラム11BKの表面速度)<(転写ベルト60の表面速度)と設定することで、転写ニップ下流側が張り側となり微視的に転写ニップ圧が増加する。
このため、(感光体ドラム11BKの表面速度)>(転写ベルト60の表面速度)と設定した場合は転写紙の先端が定着部に突入したさいに、転写ニップ下流側に発生した緩み部分が伸びることで、転写紙の速度変動となってしまい、横帯状の濃度ムラ(ショックジター画像)となる。
上述の構成のように、(感光体ドラム11BKの表面速度)<(転写ベルト60の表面速度)とすると、転写ニップの上流側が緩み下流側は張り側となる。したがって、転写紙先端が定着部に突入しても定着から転写部の間で転写ベルト60や転写紙が緩んでいて伸びることがないので、ショックジターとならない。
白黒単色の通紙速度を速めることで、生産性を高められるが、搬送速度が高くなることで定着ニップ部への紙突入時の転写紙の速度変動の影響を受けやすい画像形成装置となるが、本構成により転写紙の速度変動を抑えられ異常画像の発生を抑制できる。
図5および図6においては、駆動ローラ60の位置を転写部下流側にした。駆動ローラ60の位置が、最終色のすぐ直後の場合で、感光体ドラム11BKと転写ベルト60との速度の関係を(感光体ドラム11BKの表面速度)>(転写ベルト60の表面速度)と設定する。
これにより駆動ローラ63付近では転写ベルト60は表面摩擦係数の高い駆動ローラ63にグリップされているため転写ベルト60のたるみは発生せず、転写ニップの下流側に微視的にはニップの緩みが発生する。
この転写ニップ下流側の緩みが転写ニップ圧を低減させるため、2色重ね文字の中抜けなどの異常画像を防止することが可能となる。一方、(感光体ドラム11BKの表面速度)<(転写ベルト60の表面速度)と設定すると、駆動ローラ63付近では転写ベルト60は表面摩擦係数の高い駆動ローラ63にグリップされている。
このため転写ベルト60のたるみは発生せず、転写ニップの上流側に微視的にはニップの緩みが発生する。したがって転写ニップの下流側は張り側となり、2色重ね文字の中抜けには不利側となるが、転写紙先端がショックを受けたときの転写部の速度変動の影響を受け難い。
したがって、本発明では、カラーモード時:(感光体ドラムの表面速度)160mm/秒、(転写ベルトの表面速度)157mm/秒
モノクロモード時:(感光体ドラムの表面速度)160mm/秒、(転写ベルトの表面速度)163mm/秒
と設定する。
また駆動ローラ63の位置は、図1に示すように、最終色の直後でなくても、『転写ベルト60を駆動するローラに最も近い転写部は最下流の転写部であることを特徴とする』ことで、本特許の効果が得られやすい条件とすることができる。
これは、転写ニップの下流側の転写ニップ圧を微視的に緩めることでニップ圧に大きく影響を受ける文字中抜けレベルを改善できた。同様に、単色の中抜けレベルに関して、図7より単色の場合は、転写紙のトナー保持力が高く文字中抜けとなり難いため、文字中抜けは一定レベル以上を達成できる。
図8はショックジターレベルと「(感光体ドラムの表面速度)と(転写ベルトの表面速度)」の関係を示す図である。図8に示すように、単一感光体ドラムでの印字では、(感光体ドラムの表面速度)<(転写ベルトの表面速度)とすることで、転写部下流側の転写ベルト60および転写紙を張り側とし、転写紙先端が定着突入したさいのショックジターレベルを改善できることが分かる。
また、4色の感光体で印字の場合は、(感光体ドラムの表面速度)と(転写ベルトの表面速度)の速度の関係に拘わらずショックジターレベルは良いことが分かった。これは4色の転写ニップで転写紙を抑えるため、転写紙先端が定着部に突入したさいのショックを緩和できたためである。
転写ベルト60を駆動する駆動ローラ63を転写ニップの下流側とすることによって、確実に(感光体ドラムの表面速度)>(転写ベルトの表面速度)とすると転写ニップ下流側が緩み側となり、(感光体ドラムの表面速度)<(転写ベルトの表面速度)とすると転写ニップ下流側が張り側となる。
さらに、定着部に最も近い熱変動の影響を受け易いローラを駆動ローラとする構成を避けた場合でも、この効果が得られる。
Claims (4)
- 異なる色の画像を形成する複数の感光体ドラムと、転写紙を搬送する転写ベルトと、前記転写ベルトを介し前記感光体ドラムとの対向位置に配置したバイアス印加部材と、前記バイアス印加部材にバイアスを印加することで前記感光体ドラム上から転写された転写紙上のトナー像を定着する定着部と、を備えたカラー画像形成装置において、
前記感光体ドラム及び前記転写ベルトの速度を制御する速度設定手段と、複数の通紙モードと、白黒又は単色モードと、カラーモードと、を有し、
前記速度設定手段にて前記感光体ドラムと前記転写ベルトの間に速度差をもたせ、
白黒又は単色モード時に当該モードの感光体ドラムのみが前記転写ベルトに当接し、カラーモード時に各色の感光体ドラムが前記転写ベルトに当接する画像形成装置であって、
前記速度設定手段では、(前記感光体ドラムの表面速度)>(前記転写ベルトの表面速度)となる設定の通紙モードと、
(前記感光体ドラムの表面速度)<(前記転写ベルトの表面速度)となる設定の通紙モードとを設定可能とし、
前記白黒又は単色モード時に(前記感光体ドラムの表面速度)<(前記転写ベルトの表面速度)の設定とし、
カラーモード時に(前記感光体ドラムの表面速度)>(前記転写ベルトの表面速度)の設定とすることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1記載の画像形成装置において、
白黒又は単色モード時はカラーモード時よりも通紙速度が速いことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1又は2記載の画像形成装置において、
前記転写ベルトを駆動するローラが、転写ニップの下流側にあることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1ないし3の何れか1項記載の画像形成装置において、
前記転写ベルトを駆動するローラに最も近い転写部が最下流の転写部であることを特徴とする画像形成装置。
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