JP4683965B2

JP4683965B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4683965B2
Application number: JP2005061399A
Authority: JP
Inventors: 剛史渡邉
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2005-03-04
Filing date: 2005-03-04
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2025-03-04
Also published as: JP2006243544A

Description

本発明は、複写機、プリンター、又はファクシミリ装置等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置に関し、特に、転写ベルトを備えるカラー画像形成装置に関するものである。

一般に、カラー画像形成装置として、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、及びブラック（ＢＫ）の各色の作像ユニットを転写搬送ベルトに沿って配置した所謂直接タンデム型があり、さらには、各色の作像ユニットを中間転写ベルトに沿って配置した所謂間接タンデム型がある。そして、直接タンデム型においては、転写搬送ベルト上を搬送される記録用紙（以下単に用紙と呼ぶ）に直接各色トナー像を順次転写して用紙上にカラートナー像を形成している。

一方、間接タンデム型においては、各色トナー像を順次中間転写ベルトに転写して中間転写ベルト上にカラートナー像を形成した後、二次転写位置でこのカラートナー像を用紙に転写している（ここでは、転写搬送ベルト又は中間転写ベルトが転写ベルトである）。

この種のカラー画像形成装置においては、転写ベルトの厚み等のバラツキによって転写ベルトの搬送速度に不可避的に変動が生じてしまい、転写ベルトの搬送速度変動に起因して色ずれが生じてしまう。

このような不具合を防止するため、搬送部材（転写ベルト）の移動方向に沿う厚みの変化を測定して、この測定値に応じて搬送部材の面移動速度が一定となるように駆動源の回転数を制御し、搬送部材の厚みが均一でない場合でも用紙の搬送を高精度に一定速度で行って色ずれのないカラー画像を形成するようにしたものがある（特許文献１参照）。

さらに、転写ベルトの内周面に転写ベルトの移動量を検出するためのスケールを形成し、スケールを読み取る検出器で得られた検出結果に基づいて転写ベルトを駆動する駆動モータを制御するようにしたものがある（特許文献２参照）。

また、転写ベルトが張架される従動ローラの回転角変位又は回転角速度を検出して、その検出結果に応じて転写ベルトの周方向の周期的な厚さ変動に対応した周波数を有する回転角速度の交流成分を抽出し、この交流成分の振幅及び位相に基づいて、転写ベルトを回転駆動する駆動ローラの回転を制御するようにしたものがある（特許文献３参照）。

特許第２６３９１０６号公報特開平１１−２４５０７号公報特開２００４−１２３３８３公報

ところが、特許文献１に記載された画像形成装置においては、転写ベルトの厚みの変化を測定してこの厚みの変化に応じて駆動源の回転数を制御しているものの、転写ベルトの厚みを転写ベルトの移動方向に沿って測定するためには、その測定機構が複雑となってしまい、結果的に画像形成装置自体がコストアップしてしまうという課題がある。

一方、特許文献２に記載された画像形成装置では、転写ベルトの内周面に亘って転写ベルトの移動量を検出するためのスケールを形成しなければならず、転写ベルト全体に亘ってスケールを形成するとなると、製造上大幅なコストアップを避けることが難しいという課題がある。

特許文献３に記載された画像形成装置においては、従動ローラの回転角変位又は回転角速度を検出して、この検出結果に応じて駆動ローラの回転を制御しているが、転写ベルトは駆動ローラ及び従動ローラに張架されて、駆動ローラの回転によって回転駆動されていることを考慮すると、つまり、従動ローラは転写ベルトの回転に応じて回転していることを考慮すると、感光体ドラムが駆動ローラと従動ローラとの間で転写ベルトに圧接されているから、転写ベルトと駆動ローラとの間にはスリップが生じ易い。

しかも転写ベルトに撓み又は引っ張りが生じることもあり、この結果、従動ローラの回転角速度を検知しても、この検知結果がベルトの周速を反映していないことが多い。言い換えると、従動ローラの回転角速度を検知しても精度よく転写ベルトの周速を検知できないという課題がある。

従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、安価に精度よく転写ベルトの周速を検知して色ずれを防止することのできる画像形成装置を得ることを目的とする。

そこで、本発明はかかる課題を解決するために、各色毎のトナー像が形成する像担持体をそれぞれ備える作像ユニットを複数有し、前記像担持体に当接して各色毎のトナー像を直接的又は間接的に記録用紙に転写して記録用紙上にカラートナー像を形成する転写ベルトを有し、該転写ベルトが駆動ローラと少なくとも１つの従動ローラとによって張架されて、前記像担持体が前記転写ベルトの回転方向に沿って配列された画像形成装置において、前記像担持体の少なくとも１つに掛かる負荷を検出して検出負荷を得る負荷検出手段と、前記転写ベルトの回転速度を補正する速度補正手段とを有しており、前記駆動ローラは転写ベルト駆動部により回転駆動され、前記速度補正手段は、前記転写ベルト駆動部を第１の回転数R１で回転駆動した際に得られる複数の検出負荷の第１の平均値TR１AVEと前記転写ベルト駆動部を前記第１の回転数R１と異なる第２の回転数R２で回転駆動した際に得られる複数の検出負荷の第２の平均値TR２AVEとに基づいて、次式
R=（R１−R２）／（TR１AVE―TR２AVE）
から前記像担持体における単位負荷変動あたりの前記転写ベルト駆動部の変動回転数を算出し、該算出された単位負荷変動あたりの変動回転数に基づいて、前記転写ベルト駆動部を前記第１の回転数Ｒ１で回転駆動した際に得られる複数の検出負荷の各々が前記第１の平均値ＴＲ１ＡＶＥになるように、検出負荷の変動に応じて前記転写ベルト駆動部の回転速度を補正することを特徴とするものである。

本発明では、前記負荷検出手段は前記駆動ローラからみて該駆動ローラに最も近い位置に位置する像担持体に掛かる負荷を検出することが望ましい。

以上のように、本発明による画像形成装置は、像担持体の少なくとも１つに掛かる負荷を検出して検出負荷を得て、この検出負荷の変動を転写ベルトの回転速度変動として検出負荷の変動に応じて転写ベルトの回転速度を補正するようにしたので、像担持体に掛かる負荷を検出すればよく、安価に転写ベルトの速度変動を得て、転写ベルトの回転速度補正を行うことができるという効果がある。

本発明では、駆動ローラからみて駆動ローラに最も近い位置に位置する像担持体に掛かる負荷を検出するようにしたので、転写ベルトの撓み等に起因する速度変動の影響を受けることがほとんどなく、精度よく転写ベルトの速度変動を得ることができ、色ずれを極力低減できるという効果がある。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１を参照して、本発明の実施例１による画像形成装置について説明する。図１は直接タンデム型カラー画像形成装置の一例を概略的に示す図であり、このカラー画像形成装置１０はマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、及びブラック（ＢＫ）の各色毎の作像ユニット１１〜１４を有しており、作像ユニット１１〜１４においては、感光体ドラム（例えば、ａ−Ｓｉ感光体ドラム）１１ａ〜１４ａが回転駆動されて（例えば、周速＝１００．００ｍｍ／ｓ）、感光体ドラム１１ａ〜１４ａはそれぞれ帯電器によって均一に帯電された後、露光ユニットによって画像データに応じて露光されて、感光体ドラム１１ａ〜１４ａ上にそれぞれ静電潜像が形成される。そして、感光体ドラム１１ａ〜１４ａ上の静電潜像はそれぞれ各色現像器によって現像されて、各色トナー像となる。

感光体ドラム１１ａ〜１４ａは転写搬送ベルト（例えば、ＰＶＤＦ、ＥＴＦＥ、又はＰＩ等の樹脂ベルトで、厚さ０．１ｍｍ、体積抵抗値１Ｅ＋１２〜１Ｅ＋１３Ω・ｃｍ）１５に沿って配列されており、この転写搬送ベルト１５は、１つの駆動ローラ１６、テンションローラ１７ａ、及び複数の従動ローラ１７ｂに張架されている。そして、転写搬送ベルト１５は駆動ローラ１６の回転駆動によって、図中実線矢印で示す方向に回転駆動される（転写搬送ベルト１５の所望周速は、例えば、１００．５０ｍｍ／ｓである）。転写搬送ベルト１５を挟んで感光体ドラム１１ａ〜１４には転写ローラ１８ａ〜１８ｄが対向している。

なお、転写ローラ１８ａ〜１８ｄの各々は、例えば、その外径（φ）が１５ｍｍであり、φ８ｍｍの金属軸にＥＰＤＭ発泡体（発泡体の厚さ＝３．５ｍｍ）が装着され、抵抗値は１Ｅ＋６〜１Ｅ＋７Ωであって、転写搬送ベルト１５の回転によって従動回転する。また、駆動ローラ１６は、例えば、その外径（φ）が２０ｍｍであり、φ１８ｍｍの金属軸にＥＰＤＭゴム（発泡体の厚さ＝１ｍｍ）が装着されている。

給紙カセット１９に収納された用紙が給紙経路２０を通って転写搬送ベルト１５に送られて、用紙は転写搬送ベルトの回転駆動によって転写搬送ベルト１５上を搬送されつつ、感光体ドラム１１ａ〜１４ａ上のトナー像が転写ローラ１８ａ〜１８ｄに印加される転写バイアスによって順次用紙に転写されて、用紙上にカラートナー像が形成される。そして、用紙は定着装置２１に搬送されて、ここで用紙上のトナー像が定着された後、排紙経路２２を通って排紙トレイ２３に排紙される。

なお、転写バイアス制御に当っては、例えば、用紙への転写を行う際には、各色について、−１５μＡの電流が与えられ（定電流制御）、用紙への転写を行わない場合には、各色について、＋１．３ｋＶの電圧が印加される（定電圧制御）。

図２及び図３を参照して、図２は図１に示す画像形成装置１０の要部を示す図であり、図３は画像形成装置１０の制御系を示すブロック図である。図２に示すように、駆動ローラ１６に最も近い位置に位置する従動ローラ１７ｂに対向して転写位置（基準位置）検出部２４が配置され、駆動ローラ１６に最も近い位置には感光体ドラム１４ａが配置されている。

つまり、図示の例では、駆動ローラ１６に最も近い位置から順に感光体ドラム１４ａ〜１１ａが配置され、これら感光体ドラム１４ａ〜１１ａは転写搬送ベルト１５に圧接されている。

感光体ドラム１１ａ〜１４ａはそれぞれドラム駆動モータ（図２には示さず）によって回転駆動され（図３にはこれらドラム駆動モータがドラム駆動部２５として一括して示されている）、感光体ドラム１４ａを駆動するドラム駆動モータにはドラム回転負荷検出部（負荷検出手段）２６が連結されている。そして、駆動ローラ１６は転写ベルト駆動部２７によって回転駆動される。なお、図３に示すように、ここでは、作像ユニット１１〜１４に備えられた帯電器、露光器、及び現像器は一括して帯電部２８、露光部２９、及び現像部３０で示されている。

なお、ドラム駆動モータにはＤＣモータが用いられ、ＤＣモータの駆動力がギアを介して感光体ドラム１１ａ〜１４ａに伝えられる。また、転写ベルト駆動部２７はステッピングモータを備えて、ステッピングモータの駆動力がギアを介して駆動ローラ１６に伝えられる。

図３に示すように、前述の転写位置検出部２４及びドラム回転負荷検出部２６は制御部３１に接続され、制御部３１は帯電部２８、露光部２９、現像部３０、ドラム駆動部２５、及び転写ベルト駆動部２７を制御する。さらに、制御部３１には転写バイアス部３２が接続され、制御部３１は転写バイアス部３２を制御して、前述のように転写ローラ１８ａ〜１８ｄに転写バイアスを印加する。

また、制御部３１にはインターフェース（Ｉ／Ｆ）３３を介してパーソナルコンピュータ（ＰＣ）３４が接続され、そして、制御部３１には表示パネル３５が接続されて、制御部３１はＰＣ３４から与えられるコマンドに応じて制御を行い、表示パネル３５に各種制御情報を表示する。さらに、制御部３１にはＲＯＭ３６、ＲＡＭ３７、及びタイマー３８が接続され、ＲＯＭ３６には制御プログラムが格納されている。

ここで、図４も参照して、転写搬送ベルト１５の表面の非画像領域には基準位置を示すベルト基準マークが施されており、いま、画像形成装置１０のメイン電源がオンされると、制御部３１は予め設定された第１の回転数Ｒ１（この第１の回転数Ｒ１は、前述の転写搬送ベルト１５の所望周速に対応するものとする）で転写搬送ベルト１５を回転駆動するため、転写ベルト駆動部２７を駆動制御して、転写搬送ベルト１５を回転させるとともに、ドラム駆動部２５を駆動制御して感光体ドラム１１ａ〜１４ａを回転駆動する（ステップＳ１）。

転写位置検出部２４が前述のベルト基準マークを検出すると（ステップＳ２）、制御部３１はＮ＝１を設定するとともに（ステップＳ３）、タイマー３８で計時を開始する。そして、制御部３１はドラム回転負荷検出部２６によって感光体ドラム１４ａを駆動するドラム駆動モータのトルクを検知する（ドラム回転負荷検出：ステップＳ４）。その後、制御部３１はベルト基準マークが再び検知されたか否かを判定する（ステップＳ５）。

ステップＳ５において、ベルト基準マークが検知されないと、制御部３１では、タイマーが予め規定された時間（例えば、２３０ｍｓｅｃ）を計時したか否かを判定する（つまり、２３０ｍｓｅｃ経過したか否かを判定する：ステップＳ６）。２３０ｍｓｅｃ経過すると、制御部３１はＮ＝Ｎ＋１に設定し、一旦タイマー３８をリセットした後（ステップＳ７）、再び計時を開始して、ステップＳ４に戻る。

このようにして、制御部３１では、第１の回転数Ｒ１で複数回（例えば、３７回）ドラム回転負荷の検出を行い、検出結果Ｒ１−１〜Ｒ１−３７としてＲＡＭ３７に格納する。なお、ステップＳ６において２３０ｍｓｅｃ経過していないと、制御部３１はステップＳ５に戻る。

ステップＳ５において、転写位置検出部２４でベルト基準位置マークが検出されると、制御部３１は予め設定された第２の回転数Ｒ２（この第２の回転数Ｒ２は、第１の回転数Ｒ１と異なる）で転写搬送ベルト１５を回転駆動するため、転写ベルト駆動部２７を駆動制御して転写搬送ベルト１５を回転させる（ステップＳ８）。

転写位置検出部２４がベルト基準マークを検出すると（ステップＳ９）、制御部３１はＮ＝１を設定するとともに（ステップＳ１０）、タイマー３８で計時を開始する。そして、制御部３１はドラム回転負荷検出部２６によって感光体ドラム１４ａを駆動するドラム駆動モータのトルクを検知する（つまり、感光体ドラム１４ａの回転負荷を検出する：ステップＳ１１）。その後、制御部３１はベルト基準マークが再び検知されたか否かを判定する（ステップＳ１２）。

ステップＳ１２において、ベルト基準マークが検知されないと、制御部３１では、タイマーが２３０ｍｓｅｃを計時したか否かを判定する（ステップＳ１３）。２３０ｍｓｅｃ経過すると、制御部３１はＮ＝Ｎ＋１に設定し、一旦タイマー３８をリセットした後（ステップＳ１４）、再び計時を開始して、ステップＳ１１に戻る。

このようにして、制御部３１では、第２の回転数Ｒ２で複数回（例えば、３７回）ドラム回転負荷の検出を行い、検出結果Ｒ２−１〜Ｒ２−３７としてＲＡＭ３７に格納する。なお、ステップＳ１３において２３０ｍｓｅｃ経過していないと、制御部３１はステップＳ１２に戻る。

ステップＳ１２において、ベルト基準マークが検知されると、制御部３１ではＲＡＭ３７に格納した検出結果Ｒ１−１〜Ｒ１−３７及びＲ２−１〜Ｒ２−３７を読み出して、ステップＳ１５を実行する。ステップＳ１５においては、まず、第１の回転数Ｒ１の際の検出結果（負荷）Ｒ１−１〜Ｒ１−３７を平均して、第１の平均値ＴＲ１ＡＶＥを求める。

さらに、制御部３１では、第２の回転数Ｒ２の際の検出結果（負荷）Ｒ２−１〜Ｒ２−３７を平均して、第２の平均値ＴＲ２ＡＶＥを求める。そして、制御部３１は数１に応じて感光体ドラム１４ａの負荷変動に応じた回転数を算出回転数Ｒとして算出する。

続いて、制御部３１では、数１で得られた算出回転数に応じて、第１の回転数Ｒ１の際の検出結果（負荷）Ｒ１−１〜Ｒ１−３７に対して第１の平均値（平均負荷）ＴＲ１ＡＶＥとなるように、転写搬送ベルト１５の回転速度を算出して、これを補正回転速度とする。そして、制御部３１は補正回転速度で転写ベルト駆動部２７を制御する。このようにして、補正回転速度で転写搬送ベルト１５を駆動した後、前述のようにして、画像形成が行われる。

上述のようにして、転写搬送ベルト１５の回転を補正制御すると、図５に示すように、感光体ドラム１４ａの負荷変動をドラム駆動モータの電流で見た場合、曲線Ｌ１で示す検出結果に対して、Ｌ２で示す回転速度補正後の検出結果は変動が極めて少なくなっていることが分かる。

このようにして、転写搬送ベルト１５の周方向の厚みムラ等に起因する転写搬送ベルト１５の速度変動（速度ムラ）を感光体ドラム１４ａに掛かる負荷変動に応じて得るようにしたので、安価に転写搬送ベルト１５の速度変動を得ることができる。そして、駆動ローラ１６に最も近い位置に位置する感光体ドラム１４ａの負荷変動を検知するようにしたので、転写搬送ベルト１５の撓み等に起因する速度変動の影響を受けることがなく、精度よく転写搬送ベルト１５の速度変動を求めることができる。

さらに、感光体ドラム１４ａの負荷変動検出結果が平均負荷となるように、転写搬送ベルト１５の回転速度を制御するようにしたので、転写搬送ベルト１５の速度変動が相殺されて、この結果、転写搬送ベルト１５の速度変動を極めて少なくすることができて、色ずれを防止することができる。

上述の例では、用紙を搬送する転写搬送ベルト１５の速度変動を補正制御する例について説明したが、中間転写ベルトを有する画像形成装置においても同様にして中間転写ベルトの速度変動の補正制御を行うようにすれば、中間転写ベルトの速度変動を極めて少なくすることができて、色ずれを防止することができる。

また、上述の例では、メイン電源がオンされた際には、転写搬送ベルト１５の速度変動補正制御を行う例について説明したが、予め設定された印字枚数の印字を行う都度、速度変動補正制御を行うようにしてもよく、さらには、所謂色ずれ補正制御（レジスト補正制御）を行う直前に速度変動補正制御を行うようにしてもよい。

なお、上述の例から明らかなように、制御部３１及び転写ベルト駆動部２７が集合的に速度補正手段として動作することになる。

複数の感光体ドラムの少なくとも１つに掛かる負荷を検出して検出負荷を得、この検出負荷の変動を転写ベルトの回転速度変動として検出負荷の変動に応じて転写ベルトの回転速度を補正するようにしたので、感光体ドラムに掛かる負荷を検出すればよく、安価に転写ベルトの速度変動を得て、転写ベルトの回転速度補正を行うことができる結果、カラー画像形成装置の色ずれの防止に適用できる。

本発明の実施例１による画像形成装置の一例を概略的に示す断面図である。図１に示す画像形成装置の要部を示す断面図である。図１に示す画像形成装置で用いられる制御系を示すブロック図である。図１に示す画像形成装置における転写ベルト速度補正制御を説明するためのフローチャートである。図１に示す画像形成装置において感光体ドラムに掛かる負荷変動をドラム駆動モータの電流で見た際の速度補正前及び速度補正後の変動を示す図である。

符号の説明

１０カラー画像形成装置
１１〜１４作像ユニット
１１ａ〜１４ａ感光体ドラム
１５転写搬送ベルト
１６駆動ローラ
１７ａテンションローラ
１７ｂ従動ローラ
１８ａ〜１８ｄ転写ローラ
１９給紙カセット
２０給紙経路
２１定着装置
２２排紙経路
２３排紙トレイ
２４転写位置（基準位置）検出部
２５ドラム駆動部
２６ドラム回転負荷検出部
２７転写ベルト駆動部
２８帯電部
２９露光部
３０現像部
３１制御部
３２転写バイアス部
３３インターフェース（Ｉ／Ｆ）
３４パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
３５表示パネル
３６ＲＯＭ
３７ＲＡＭ
３８タイマー

Claims

各色毎のトナー像が形成する像担持体をそれぞれ備える作像ユニットを複数有し、前記像担持体に当接して各色毎のトナー像を直接的又は間接的に記録用紙に転写して記録用紙上にカラートナー像を形成する転写ベルトを有し、該転写ベルトが駆動ローラと少なくとも１つの従動ローラとによって張架されて、前記像担持体が前記転写ベルトの回転方向に沿って配列された画像形成装置において、
前記像担持体の少なくとも１つに掛かる負荷を検出して検出負荷を得る負荷検出手段と、
前記転写ベルトの回転速度を補正する速度補正手段とを有しており、
前記駆動ローラは転写ベルト駆動部により回転駆動され、
前記速度補正手段は、前記転写ベルト駆動部を第１の回転数R１で回転駆動した際に得られる複数の検出負荷の第１の平均値TR１AVEと前記転写ベルト駆動部を前記第１の回転数R１と異なる第２の回転数R２で回転駆動した際に得られる複数の検出負荷の第２の平均値TR２AVEとに基づいて、次式
R=（R１−R２）／（TR１AVE―TR２AVE）
から前記像担持体における単位負荷変動あたりの前記転写ベルト駆動部の変動回転数を算出し、該算出された単位負荷変動あたりの変動回転数に基づいて、前記転写ベルト駆動部を前記第１の回転数Ｒ１で回転駆動した際に得られる複数の検出負荷の各々が前記第１の平均値ＴＲ１ＡＶＥになるように、検出負荷の変動に応じて前記転写ベルト駆動部の回転速度を補正することを特徴とする画像形成装置。
前記負荷検出手段は前記駆動ローラからみて前記駆動ローラに最も近い位置に位置する像担持体に掛かる負荷を検出するようにしたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。