JP4470751B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像形成装置に関する。特に、中間転写体上のトナー像を転写材へ転写するローラ状の転写手段を有する画像形成装置に関する。
中間転写体上のトナー像を転写材へ転写する方法として、ローラ状の転写手段(以下、2次転写ローラという)を中間転写体に圧着し、2次転写ローラにバイアス電圧を印加してトナーを転写させるものが一般的である。
一方、ベルト状中間転写体の搬送機構において、蛇行補正の機構を設けることは一般的であり、代表的には、ベルト状中間転写体を張架するローラの位置を変化させて蛇行補正を行う方法が提案されている。(例えば、特許文献1および特許文献3参照)
また、特殊な補正ローラを利用して、蛇行補正を行う方法(例えば、特許文献2参照)やベルト裏面に突起を設け、ローラに該突起部が嵌る溝を設ける方法等も提案されている。
特開平6−266239号公報 特開平9−60639号公報 特開平10−109776号公報
高画質の画像を安定して供給するためには、中間転写体上に転写される多色のトナー像の転写位置ズレを防ぐための調整を行う必要があり、その際は、中間転写体の搬送に影響を与えないように、2次転写ローラの圧着を解除しておかなければならなかった。そのため、2次転写ローラは、中間転写体に対して、圧着・解除の切り替えを行う必要があった。
しかしながら、上記の要求を満たすためには、特許文献1乃至特許文献3に記載の方法では、ベルト状中間転写体の蛇行補正機構に加えて、2次転写ローラの圧着・解除の切り替え機構をも設ける必要があった。
このため、装置の部品点数が増大し、しかも装置が大型化するばかりでなく、それぞれの機構の制御も複雑となり、コストは高くなるという問題が発生していた。
そこで本発明は、中間転写体上のトナー像を転写材へ転写するローラ状の転写手段を有する画像形成装置において、簡便、小型かつ低コストの機構で高画質の画像を安定して供給することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。
(請求項1)
像担持体上のトナー像を、複数のローラにより張架されたベルト状の中間転写体へ転写する第1の転写手段と、前記中間転写体上のトナー像を転写材へ転写するローラ状の第2の転写手段とを有する画像形成装置において、
前記第2の転写手段が前記中間転写体に当接した状態で、前記ローラ状の第2の転写手段の回転軸の一端及び他端の位置がそれぞれ独立して自動的に変位可能であり、かつ前記第2の転写手段を前記中間転写体から離間するように変位可能である変位手段と、
前記中間転写体の幅方向の位置を検出する位置検出手段と、
前記変位手段を駆動する駆動源と、
前記位置検出手段により検出された位置情報に基づいて、前記駆動源を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
(請求項2)
前記変位手段は、
前記第2の転写手段の回転軸の一端を支持する第1の支持部材と、
前記第2の転写手段の回転軸の他端を支持する第2の支持部材と、
前記第1の支持部材を移動させる第1のカム部材と、
前記第2の支持部材を移動させる第2のカム部材と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置
請求項1に係る発明によれば、ローラ状の第2の転写手段の回転軸の一端及び他端の位置をそれぞれ独立して変位させる変位手段を有するので、従来、別々に設けられていた蛇行補正機構と第2の転写手段の圧着・解除機構を一体化・兼用することができ、簡便、小型かつ低コストの機構で高画質の画像を安定して供給することができる。
さらに、中間転写体の幅方向の位置を検出する位置検出手段により検出された位置情報に基づいて、変位手段を駆動する駆動源を制御するので、ベルト状中間転写体の蛇行補正をより精度高いものとすることができる。
請求項に係る発明によれば、変位手段は、第2の転写手段の回転軸の両端をそれぞれカム機構で変位させるようにしたので、簡便、小型かつ低コストの機構で、ベルト状中間転写体の蛇行補正をより精度高いものとすることができる。
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。
本発明に係る画像形成装置の概略構成を図1及び図2を用いて説明する。図1は、本発明に係る画像形成装置の実施形態の一例であるカラー画像形成装置を示す断面構成図であり、図2は図1における各画像形成部と無担ベルト状中間転写体ユニットの配置を示す断面構成図である。
尚、図1及びその一部拡大図に相当する図2に示すものは感光体上のトナー像を第1の転写手段によって一旦中間転写体に転写したものを第2の転写手段によって転写材に転写させる方式の画像形成装置である。
カラー画像形成装置100は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部10Y,10M,10C,10Kと、無端ベルト状中間転写ユニット7と、給紙搬送手段21及び定着手段24とから成る。画像形成装置の本体Aの上部には、原稿画像読み取り装置SCが配置されている。
イエロー色の画像を形成する画像形成部10Yは、像担持体として機能するドラム状の感光体1Yの周囲に配置された帯電手段2Y、露光手段3Y、現像手段4Y、第1の転写手段としての第1の転写ローラ5Y、クリーニング手段6Yを有する。マゼンタ色の画像を形成する画像形成部10Mは、像担持体として機能するドラム状の感光体1M、帯電手段2M、露光手段3M、現像手段4M、第1の転写手段としての第1の転写ローラ5M、クリーニング手段6Mを有する。シアン色の画像を形成する画像形成部10Cは、像担持体として機能するドラム状の感光体1C、帯電手段2C、露光手段3C、現像手段4C、第1の転写手段としての第1の転写ローラ5C、クリーニング手段6Cを有する。黒色画像を形成する画像形成部10Kは、像担持体として機能するドラム状の感光体1K、帯電手段2K、露光手段3K、現像手段4K、第1の転写手段としての第1の転写ローラ5K、クリーニング手段6Kを有する。
無端ベルト状中間転写体ユニット7は、複数のローラ71,72,73および74により張架され、回動可能に支持された半導電性の中間転写体としての無端ベルト状の中間転写体70を有する。
画像形成部10Y,10M,10C,10Kにより形成された各色の画像は、第1の転写ローラ5Y,5M,5C,5Kにより、回動する中間転写体70上に逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット20内に収容された記録媒体としての用紙等の転写材Pは、給紙手段21により給紙され、複数の中間ローラ22A,22B,22C,22D、レジストローラ23を経て、第2の転写手段としての2次転写ローラ5Aに搬送され、用紙等の転写材P上にカラー画像が一括転写される。カラー画像が転写された用紙等の転写材Pは、定着手段24により定着処理され、排紙ローラ25に挟持されて機外の排紙トレイ26上に載置される。
一方、2次転写ローラ5Aにより用紙等の転写材Pにカラー画像を転写した後、用紙等の転写材Pを曲率分離した中間転写体70は、クリーニング手段6Aにより残留トナーが除去される。
画像形成処理中、第1の転写ローラ5Kは常時、感光体1Kに圧接している。他の第1の転写ローラ5Y,5M,5Cはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体1Y,1M,1Cに圧接する。2次転写ローラ5Aは、ここを用紙等の転写材Pが通過して2次転写が行われる時には、中間転写体70に圧接する。
第1の転写手段5Y、5M、5C、5K及び2次転写ローラ5Aに印加するバイアス電圧は、図示しない制御手段によりモニタされ、モニタされた電圧によって第1の転写手段及び2次転写ローラの条件が適宜変更され適正な転写条件が維持できるように制御される。
また、以上の画像形成装置における中間転写体70は、その体積抵抗率を1×107〜1×1011Ω・cmの範囲とすることによって、安定した画像形成が持続可能であり、用紙等の転写材Pへの前記第2の転写手段は、中間転写体70とそれを挟み込むようにしたバックアップローラ74と2次転写ローラ5Aからなり、各々のローラ表面は半導電性ゴム材料で金属の軸の上を覆われており、バックアップローラ74の抵抗値は1×105〜1×1010Ω、2次転写ローラ5Aの抵抗値は1×105〜1×1010Ωの半導電性ゴム材料が使用されている。
本発明に係る変位手段について、図3を用いて説明する。図3は、図1に示した2次転写ローラ5Aの圧着・解除・蛇行補正機構を示す斜視図である。
2次転写ローラ5Aは、回転軸51の一端及び他端をそれぞれ、第1の支持部材であるレバー32A,第2の支持部材であるレバー32Bにより支持されている。レバー32A,32Bはそれぞれ、軸31A、31Bを中心に揺動可能となっている。また、レバー32A,32Bはそれぞれ、バネ33A,33Bにより常に中間転写体70から離反する方向に付勢されている。また、中間転写体70は矢印方向に移動している。
カム34A,34Bは軸35と一体に構成されており、モータ30を駆動源として、モータ30の出力軸(図示せず)と連結された軸35により回転する。カム部材を構成するカム34A,34B上には、それぞれ、レバー32A,32Bに取り付けられているコロ36A,36Bが圧接され、カム34A,34Bの形状に沿って、レバー32A、32Bは、バネ33A,33Bの力に抗って揺動する。すなわち、軸31A、31B、レバー32A、32B、バネ33A,33B、カム34A,34B、軸35及びモータ30は協働して本発明に係る変位手段を構成するものである。
2次転写ローラ5A両端の変位量を決定するカム34A、34Bの角度の位置決め方法としては、エンコード板36に入れられた切り欠きにより、カム位置センサ37がカムの角度基準となる初期位置を検知し、図示しない制御手段へ情報を伝達する。制御手段は、モータ30を駆動源として、カム34A、34Bを回転させ、モータ30内に装着されているエンコーダ(図示せず)を利用して、停止位置(角度)を決める。
カム34A、34Bの形状は、例えば図4に示す形状となっている。カム34Aと34Bの位相を下記表1に示すように合わせると、コロ36A,36Bが圧接している場所の、カム34A,34Bの位相が0〜45度の位置にあるときに、2次転写ローラ5Aは中間転写体70から離反した、すなわち解除された位置にあり、90〜135度の位置にある時には、2次転写ローラ5Aは中間転写体70に圧着されたS1の状態であり、2次転写ローラの中間転写体70への圧着力は、カム34Aの側の圧着力が大きくなる。180〜225度の位置にある時には、2次転写ローラ5Aは中間転写体70に圧着されたS2の状態であり、左右均等の圧着力となる。270〜315度の位置にある時には、2次転写ローラ5Aは中間転写体70に圧着されたS3の状態であり、カム34Bの側の圧着力が大きくなる。
Figure 0004470751
図3に戻って、上記表1に示したようなカム34A,34Bの位相とする場合、カム34Aと34Bは同一部品であり、一方のカムを表裏反転させ、0度の位相で取り付けることにより、カム34Aがカム34Bとして使用可能となり、部品の共通化が可能である。
図3に示した変位手段による中間転写体70の蛇行補正について、図5を用いて説明する。図5は、2次転写ローラ5Aの変位と中間転写体70の蛇行補正との関係を模式的に示した斜視図である。
2次転写ローラ5Aの回転軸51の両端の位置がそれぞれ、中間転写体70に当接した状態で、図3に示したレバー32A、32B揺動により変位すると、2次転写ローラ5Aの中間転写体70への圧着力が2次転写ローラ5Aの回転軸方向(以下、転写ローラ5Aの左右という)で異なるようになる。
転写ローラ5Aの中間転写体70への圧着力が左右で異なると、圧着力が大きい側では、バックアップローラ74の半導電性ゴム部分の変形が増し、バックアップローラ74の圧着部分の半径Rが小さくなることになり、中間転写体70の軌道に左右で違いが生じることとなる。この違いが中間転写体70の左右の速度差となり、圧着力の大きい側の中間転写体70の速度が、バックアップローラ74の半径Rが小さくなったために遅くなり、圧着力の弱い側の中間転写体70が先に進もうとすることとなる。その結果中間転写体70は、2次転写ローラ5Aの中間転写体70への圧着力の大きい側に曲がろうとする。図5に示した例では、レバー32Aが2次転写ローラ5Aを中間転写体70側に変位し、結果として圧着力を大きくした矢印方向Aに中間転写体70は寄せられることとなる。
本発明に係る画像形成装置の制御系について、図6を用いて説明する。図6は図1に示したカラー画像形成装置100の中間転写体70の蛇行補正に係る制御系を示すブロック図である。
カラー画像形成装置100の中間転写体70の蛇行補正に係る制御系は、制御手段101、カム位置センサ37、ベルト位置センサ90,モータ30からなる。なお、図1乃至図3で説明したものと同じ構成要素には同符号を付し、その説明を省略する。
制御手段101は、図示しないCPU(中央処理装置)、ワークメモリ等から構成され、図示しない記憶部に記憶されているプログラムをワークメモリに読み出し、当該プログラムに従ってカラー画像形成装置100の各部を集中制御する。
位置検出手段として機能するベルト位置センサ90は、中間転写体70が搬送される方向と直交する(幅方向)の位置を検出する。
ベルト位置センサ90は、例えば図7に示すように、中間転写体70の搬送方向(図中矢示X方向)と直交する方向に並べられ、中間転写体70と対向するように中間転写体70の端部近傍に設けられた3つの光学センサ90A,90B,90Cで構成される。
3つの光学センサ90A,90B,90Cはそれぞれ、中間転写体70が対向する位置にあるときにはONし、そうでないときにはOFFとなる。例えば、図7の場合は、光学センサ90AがONし、光学センサ90B,90CがOFFした状態で、中間転写体70が適正位置を搬送されている状態を示している。
本発明に係る画像形成装置の動作について、図8を用いて説明する。図8は、カラー画像形成装置100で実行される中間転写体70の蛇行補正処理及び色ずれ補正処理の流れを示すフローチャートである。なお、図8のフローチャートは、カラー画像形成装置100の電源は投入された状態であり、図6の制御手段101により、蛇行補正モード並びに色ずれ補正モードが自動的に起動される設定がされているものとする。
画像出力がスタートすると、ステップS01では、図3に示したエンコード板36に入れられた切り欠きを、カム位置センサ37が検知したか否か、すなわちカム34A、34Bの角度基準となる初期角度位置が検知されたか否かが判断される。初期位置が検知された場合(ステップS01;YES)、初期角度位置情報が得られて制御手段101に記憶された後、ステップS03の処理が実行され、初期位置が検知されない場合(ステップS01;NO)、初期位置が検知されるまでモータ30は回転を続ける(ステップS02)。なお、前記初期角度位置情報は、カラー画像形成装置100の立ち上げ時及び画像出力開始時にリセットされ、常に最新の情報が制御手段101に記憶されるようになっている。
ステップS03では、図7に示した光学センサ90AがONになっている否か、すなわち中間転写体70が図7中矢示B方向に変位していないか否かが判断される。光学センサ90AがONになっている場合(ステップS03;YES)、ステップS04の処理が実行され、光学センサ90AがOFFになっている場合(ステップS03;NO)ステップS06の処理が実行される。
ステップS04では、図7に示した光学センサ90BがOFFになっている否か、すなわち中間転写体70が図7中矢示A方向に変位していないか否かが判断される。光学センサ90BがOFFになっている場合(ステップS04;YES)、ステップS05の処理が実行され、光学センサ90BがONになっている場合(ステップS04;NO)ステップS07の処理が実行される。
ステップS05では、位相θが180〜225度の間となるようにモータ30を回転させる。位相θが180〜225度の間になると、表1に示したように圧着状態はS2となり、2次転写ローラ5Aは、中間転写体70に対して均等に圧着される。
ステップS06では、位相θが90〜135度の間となるようにモータ30を回転させる。位相θが90〜135度の間になると、表1に示したように圧着状態はS1となる。圧着状態S1では、図5に示した2次転写ローラ5Aの一端側51aの中間転写体70に対する圧着力が、他端側51bよりも大きくなり、矢印Aの方向に中間転写体70が寄る。
ステップS07では、位相θが270から315度の間となるようにモータ30を回転させる。位相θが270〜315度の間になると、表1に示したように圧着状態はS3となる。圧着状態S3では、図5に示した2次転写ローラ5Aの一端側51aの中間転写体70に対する圧着力が、他端側51bよりも小さくなり、矢印Bの方向に中間転写体70が寄る。
ステップS08では、制御手段101において、色ずれ補正モードが選択されているか否かが判断される。ここで色ずれ補正モードとは、中間転写体70上に転写される各色のトナー像の転写位置ズレを防ぐための調整を行うモードのことであり、カラー画像形成装置100の立ち上げ時、プリント開始時、及び連続プリント枚数が所定枚数以上になると自動的に色ずれ補正モードが実行される。色ずれ補正モードが選択されている場合(ステップS08;YES)、ステップS09の処理が実行され、色ずれ補正モードが選択されていない場合(ステップS08;NO)、ステップS12の処理が実行される。
ステップS09では、位相θが0〜45度の間となるようにモータ30を回転させる。位相θが0〜45度の間になると、表1に示したように圧着状態は解除となり、中間転写体70の搬送に影響を与えないように、2次転写ローラ5Aは離間される。
ステップS10では、画像形成部10Y,10M,10C,10Kにより中間転写体70上にテスト画像が形成され、ステップS11では該テスト画像が図示しない色ずれセンサにより検知され、画像形成部10Y,10M,10C,10Kそれぞれにおける画像形成タイミングが調整される。
ステップS12では、再度ステップS03からステップS05までと同じ蛇行補正の工程が実行される。ステップS12では、図7に示した光学センサ90AがONになっている否か、すなわち中間転写体70が図7中矢示B方向に変位していないか否かが判断される。光学センサ90AがONになっている場合(ステップS12;YES)、ステップS13の処理が実行され、光学センサ90AがOFFになっている場合(ステップS12;NO)ステップS15の処理が実行される。
ステップS13では、図7に示した光学センサ90BがOFFになっている否か、すなわち中間転写体70が図7中矢示A方向に変位していないか否かが判断される。光学センサ90BがOFFになっている場合(ステップS13;YES)、ステップS14の処理が実行され、光学センサ90BがONになっている場合(ステップS13;NO)ステップS16の処理が実行される。
ステップS14では、位相θが180〜225度の間となるようにモータ30を回転させる。位相θが180〜225度の間になると、表1に示したように圧着状態はS2となり、2次転写ローラ5Aは、中間転写体70に対して均等に圧着される。
ステップS15では、位相θが90〜135度の間となるようにモータ30を回転させる。位相θが90〜135度の間になると、表1に示したように圧着状態はS1となる。圧着状態S1では、図5に示した2次転写ローラ5Aの一端側51aの中間転写体70に対する圧着力が、他端側51bよりも大きくなり、矢印Aの方向に中間転写体70が寄る。
ステップS16では、位相θが270から315度の間となるようにモータ30を回転させる。位相θが270〜315度の間になると、表1に示したように圧着状態はS3となる。圧着状態S3では、図5に示した2次転写ローラ5Aの一端側51aの中間転写体70に対する圧着力が、他端側51bよりも小さくなり、矢印Bの方向に中間転写体70が寄る。
ステップS17では、画像出力終了か否かが判断される。画像出力が終了の場合(ステップS17;YES)、終了となり、画像出力が継続する場合(ステップS17;NO)、ステップS08に戻り、色ズレ補正モードからの工程を再度実行する。
図9は従来技術に係る2次転写ローラの圧着・解除で使用するカム34Cの形状を示す。従来技術に係る2次転写ローラの圧着・解除機構では、図3で示したカム34Aおよび34Bの替わりに、カム34Cが2枚使用されている。カムの位相を図9のように0〜90度の位置にあるときに、2次転写ローラ5Aは中間転写体70から離間した、すなわち圧着状態が解除された位置にあり、180〜270度の位置にある時には、2次転写ローラ5Aは中間転写体70への圧着された状態となる。
このように本実施の形態によれば、従来技術に係る機構と比較して、カム形状の変更と制御方法の変更により、ほとんど部品点数は増やすことなく、中間転写体の蛇行補正と画像形成手段の色ずれ補正が可能となる。
本発明に係る画像形成装置の一例であるカラー画像形成装置を示す断面構成図である。 図1における中間転写体ユニット周辺の拡大断面構成図である。 本発明に係る変位手段を示す概略斜視図である。 図3に示したカムの形状を示す図である。 本発明に係る第2の転写手段の中間転写体への圧着状態を示す図である。 図1に示したカラー画像形成装置の中間転写体の蛇行補正に係る制御系を示すブロック図である。 本発明に係る位置検出手段の一例を示した模式図である。 本発明に係るカラー画像形成装置で実行される中間転写体の蛇行補正処理及び色ずれ補正処理の流れを示すフローチャートである。 図9(a)は従来技術に係る2次転写ローラの圧着・解除用のカム形状図であり、図9(b)はその状態図である。
符号の説明
1Y,1M,1C,1K 感光体
5Y,5M,5C,5K 第1の転写ローラ
5A 2次転写ローラ
7 無端ベルト状中間転写ユニット
20 給紙カセット
24 定着手段
30 モータ
34A,34B カム
36 エンコード板
37 カム位置センサ
70 中間転写体
74 バックアップローラ
90 ベルト位置センサ1

Claims (2)

  1. 像担持体上のトナー像を、複数のローラにより張架されたベルト状の中間転写体へ転写する第1の転写手段と、前記中間転写体上のトナー像を転写材へ転写するローラ状の第2の転写手段とを有する画像形成装置において、
    前記第2の転写手段が前記中間転写体に当接した状態で、前記ローラ状の第2の転写手段の回転軸の一端及び他端の位置がそれぞれ独立して自動的に変位可能であり、かつ前記第2の転写手段を前記中間転写体から離間するように変位可能である変位手段と、
    前記中間転写体の幅方向の位置を検出する位置検出手段と、
    前記変位手段を駆動する駆動源と、
    前記位置検出手段により検出された位置情報に基づいて、前記駆動源を制御する制御手段と、
    を有することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記変位手段は、
    前記第2の転写手段の回転軸の一端を支持する第1の支持部材と、
    前記第2の転写手段の回転軸の他端を支持する第2の支持部材と、
    前記第1の支持部材を移動させる第1のカム部材と、
    前記第2の支持部材を移動させる第2のカム部材と、
    を有することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
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