JP4748983B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成ユニットがタンデム配置された画像形成装置に関する。

従来、カラー画像を得る画像形成装置として、マゼンタ、シアン、イエローおよびブラックのトナー画像を形成する画像形成ユニットをタンデム配置したものが知られている。この画像形成装置において、各画像形成ユニットが形成した各色のトナー画像はベルトに順次重ねて転写され、このベルトから一括して用紙に転写される。また、ベルトが用紙を搬送するものである場合、このベルトによって搬送される用紙に画像形成ユニットから各色のトナー画像が直接順次重ねて転写される。この画像形成装置において、ベルトの速度が不安定な場合、各画像形成ユニットからベルト上への画像の重ね合わせが正確に行われず、用紙上に形成される画像が色ずれのあるものとなってしまう。

そのため、特許文献１では、ベルトが用紙を搬送する画像形成装置において、回転する感光体ドラムの周面の速度をベルトの回転速度よりも遅く設定したものが提案されている。これにより、ベルトに密着する感光体ドラムが見かけ上ベルトによって駆動される状態となり、ベルトには各感光体ドラムのトルクが付加されるため、ベルトおよび各感光体ドラムの速度変動を抑えることができる。
特開平１１−６５２２２号公報（第２頁、第３頁、図１、図３）

画像形成装置起動時などに、トナーパッチを用いた色ずれ補正、ベルト速度補正が行われる。この色ずれ補正は、各画像形成ユニットにおいて形成され、ベルト上に転写された各色のトナーパッチをセンサによって検出し、各トナーパッチを検出した時間間隔のズレを測定し、このズレをなくすようにして行われる。又、ベルト速度補正として、各画像形成ユニットにおいて各色のトナーパッチの形成を開始してから、形成されたトナーパッチをセンサによって検出するまでの時間と設定されたベルトの駆動回転速度などに基づいて行われる。従って、ベルトに弛みがあると、使用中にこの弛みの状態が変化することで上記補正された状態に狂いが生じ、色ずれが発生することとなる。そのため、回転中のベルトは常に画像形成ユニット間で弛みのない状態を維持する必要がある。

しかし、特許文献１で提案されている画像形成装置では、起動時に各感光体ドラム間でベルトに弛みがある場合、感光体ドラムとベルトが密着しているため動作している間も弛んだままになりやすく、弛みがなくなるのに時間がかかる。

そこで、本発明ではベルトが回転を開始した後、速やかにベルトの弛みをなくすことができ、色ずれのない質の高いカラー画像を得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。

（１）上記目的を達成するために本発明は、駆動ローラと少なくとも１個の従動ローラとによって張架支持されるベルトと、このベルトに接するようにタンデム配置された複数の画像形成ユニットとを備えた画像形成装置において、前記ベルトが前記駆動ローラによって回転を開始した後、前記画像形成ユニットの感光体ドラムが前記ベルトの回転方向下流側のものから順に回転を開始し、かつ前記ベルトの回転速度が前記感光体ドラムの周面の速度よりも早いことを特徴とする。

この構成によると、画像形成装置に電源を投入し、ベルトが回転を開始した後、まずベルト回転方向最下流の感光体ドラムが回転を開始すると、その感光体ドラムとそのベルト回転方向すぐ下流側のベルトを支持するローラとの間でベルトの弛みがなくなる。次いでこのローラのすぐ上流側の感光体ドラムが開始すると、最下流の感光体ドラムとそのすぐ上流側の感光体ドラムとの間のベルトの弛みがなくなり、その後、順次上流側に向かって感光体ドラム間のベルトの弛みがなくなる。

（２）また本発明は、前記ベルトを介して前記感光体ドラムと対向する位置に転写ローラを備え、この転写ローラが、前記感光体ドラムが全て回転を開始した後バイアス電圧を印加し、その後このバイアス電圧の印加を中断しないことを特徴とする。

この構成によると、バイアス電圧によってベルトと感光体ドラムとが静電的に吸着した状態が維持されるため、感光体ドラム間の弛みのない状態が維持される。

（３）また本発明は、前記感光体ドラムの感光体がアモルファスシリコンからなり、前記ベルトのヤング率が２０００ＭＰａ以下であることを特徴とする。

（１）本発明によると、起動後速やかに感光体ドラム間のベルトの弛みが全てなくなるため、精度の高い色ずれ補正が可能となり、色ずれのない質の高いカラー画像が得られる画像形成装置を得ることができる。

（２）また本発明によると、バイアス電圧によりベルトと感光体ドラムとが吸着された状態が維持されるため、感光体ドラム間でベルトに弛みのない、色ずれ補正がなされた状態が維持され、質の高いカラー画像を得ることができる。

（３）また本発明によると、ベルトにヤング率が低く、伸びやすく柔らかい素材を用いても感光体ドラム間でベルトに弛みのない状態を維持できる。ベルトに異物が付着すると、ベルトと感光体ドラムとの速度差によって異物が感光体ドラムに擦れて傷が付くことがあるが、ベルトに柔らかい素材を用いるとベルトが変形して異物を取り込むため、異物によって感光体に傷がつきにくくすることができる。特に、ベルトのヤング率を２０００ＭＰａ以下とすることにより、硬度が高く耐摩耗性が高いが厚さが１μｍ程度の薄い膜であるため、傷ついた場合に画像に影響が出やすいアモルファスシリコンを感光体として感光体ドラムの周面に設けた場合でも、感光体に傷がつきにくくすることができる。

本発明の第１の実施形態について図１〜３を用いて説明する。図１は本発明に係る画像形成装置であるプリンタの概略構成図、図２は画像形成ユニット近傍の部分拡大図、図３はセンサの概略構成図である。

まずプリンタ１０の各部について説明する。プリンタ１０の内部には、制御部１２、給紙部４０、画像形成部５０および定着部７０が設けられている。制御部１２は用紙搬送動作や画像形成動作などの動作を制御するものである。

給紙部４０について説明する。給紙部４０は給紙カセット４１、給紙ローラ４２、搬送ローラ対４３およびレジストローラ対４４からなる。給紙カセット４１は、用紙Ｐを収容するものであり、本体１０の下部に配設されている。用紙Ｐはここから給紙ローラ４２により１枚ずつ用紙搬送路４６へ送り出され、搬送ローラ対４３、レジストローラ対４４などによって搬送される。

次に画像形成部５０について説明する。画像形成部５０はマゼンタ、シアン、イエローおよびブラック用の画像形成ユニット６０ａ、６０ｂ、６０ｃおよび６０ｄ、一次転写ローラ５１、中間転写ベルト５２、センサ５４ならびにベルトクリーニング器５７からなる。

中間転写ベルト５２は、駆動ローラ５５と、従動ローラ５６ａ、５６ｂおよび５６ｃとによって張架支持されている。中間転写ベルト５２の下側の外面に全ての画像形成ユニット６０ａ、６０ｂ、６０ｃおよび６０ｄが接触している。駆動ローラ５５は中間転写ベルト５２を駆動させるものであり、中間転写ベルト５２は図１において右回り（矢印方向）に回転する。ここで、本実施形態では、従動ローラは５６ａ、５６ｂおよび５６ｃの３本としているが、画像形成ユニット６０ａ、６０ｂ、６０ｃおよび６０ｄが中間転写ベルト５２に接触する限りにおいて１本以上であればよい。

画像形成ユニット６０ａ、６０ｂ、６０ｃおよび６０ｄはタンデム配置されており、配列順序は変更可能である。各々の画像形成ユニット６０ａ、６０ｂ、６０ｃおよび６０ｄと中間転写ベルト５２を介して対向する位置に一次転写ローラ５１が１本ずつ配置される。

センサ５４は図３のセンサ５４の概略構成図に示すように、ＬＥＤ発光部５４ａとフォトトランジスタからなる受光部５４ｂから構成されており、中間転写ベルト５２に向かって光を照射し、その反射光の強度を検知し、その検知した信号を制御部１２に送るもので、中間転写ベルト５２の上にトナーで形成されたトナーパッチの信号強度を検知し、色ずれ、色調などの補整に用いられる。

ベルトクリーニング器５７は、用紙Ｐに転写されなかったトナーおよびセンサ５４による検知が完了した画像濃度補正用パターンを中間転写ベルト５２から除去するもので、中間転写ベルト５２に接するブレードを備える。

画像形成ユニット６０ａ、６０ｂ、６０ｃおよび６０ｄの画像を形成する部分はいずれも同じ構造であり、図２の画像形成ユニット６０ａ近傍の部分拡大図に示すように、中間転写ベルト５２の回転に合わせて回転する感光体ドラム６１の周囲に、感光体ドラム６１の下方から回転方向（矢印方向）に従って、帯電器６２、ＬＥＤプリントヘッド６３、現像器６４、さらに中間転写ベルト５２との接触部を挟んで、クリーニング器６５および除電器６６を周辺要素として配列している。

最後に定着部７０について説明する。定着部７０は定着ローラ７１と加圧ローラ７２とが圧接してなり、ここで用紙Ｐに転写されたトナー画像が加熱・加圧されて用紙Ｐに定着される。

次に画像形成動作を説明する。使用者が、本体１０に直接またはネットワークを経由して接続された図示しない外部コンピュータから画像形成の指示を出すと制御部１２が指示を受けて各部を動作させる。図１および図２において、中間転写ベルト５２は駆動ローラ５５によって右回り（矢印方向）に回転し、これに接触する各画像形成ユニット６０ａ、６０ｂ、６０ｃおよび６０ｄの感光体ドラム６１は対応して左回り（矢印方向）に回転する。感光体ドラム６１が回転すると、感光体ドラム６１の表面は、まず帯電器６２により均一に帯電される。次に、外部コンピュータから送られた原稿画像の電気信号に基づいて、多数のＬＥＤからなるＬＥＤプリントヘッド６３から照射される光により、用紙Ｐに形成される画像の部分又は前記画像以外の部分に相当する電荷が消去され、感光体ドラム６１の表面に静電潜像が形成される。そして現像器６４によって感光体ドラム６１上の前記静電潜像にトナーが供給されトナー画像として顕像化する。

感光体ドラム６１がさらに回転し、前記トナー画像が中間転写ベルト５２を挟んで一次転写ローラ５１と対向する位置に来たときに、一次転写ローラ５１にトナーの帯電極性と逆極性のバイアス電圧が印加され、前記トナー画像が感光体ドラム６１から中間転写ベルト５２に転写される。転写されなかった残留トナーはクリーニング器６５によって除去され、感光体ドラム６１の表面に残った電荷は除電器６６によって除去される。

中間転写ベルト５２上に画像形成ユニット６０ａから６０ｂ、６０ｃ、６０ｄの順にトナー画像が転写により積み重ねられ、さらに中間転写ベルト５２が回転し、前記積み重ねられたトナー画像が二次転写ローラ５３と対向する位置に来たときに、それに合わせて中間転写ベルト５２と二次転写ローラ５３との間に用紙Ｐが用紙搬送路４６を搬送されてくる。このとき二次転写ローラ５３にトナーの帯電極性と逆極性のバイアス電圧が印加され、前記積み重ねられたトナー画像が中間転写ベルト５２から用紙Ｐに転写される。中間転写ベルト５２上の転写されなかった残留トナーは、ベルトクリーニング器５７によって中間転写ベルト５２上から除去される。トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着部７０に搬送され、前述したようにトナー画像が定着され、プリンタ１０の上部に設けられた排紙トレイ７５に排出される。

本実施形態において、プリンタ１０の起動時または動作休止後の動作再開時に、中間転写ベルト５２を一定の速度で回転する駆動ローラ５５によって回転を開始させ、続いて中間転写ベルト５２の回転方向下流部の画像形成ユニット６０ｄから６０ｃ、６０ｂ、６０ａの順に所定の間隔をおいて感光体ドラム６１の回転を開始させる。このとき、中間転写ベルト５２の表面の速度は従動ローラ５６ａ〜５６ｄ以外に接触するものがない場合にＶｂで一定、感光体ドラム６１の速度は接触するものがない場合にＶｄで一定であり、Ｖｂ＞Ｖｄに設定されている。

プリンタ１０の起動時または動作休止後の動作再開時に中間転写ベルト５２には画像形成ユニット６０ａ〜６０ｄの間で弛みがあることが多い。しかし、このように構成することにより、中間転写ベルト５２は感光体ドラム６１の周面の速度の差により、まず駆動ローラ５５と画像形成ユニット６０ｄとの間の弛みがなくなり、次に画像形成ユニット６０ｄと６０ｃとの間の弛みがなくなる。その後、画像形成ユニット６０ｃと６０ｂの間、画像形成ユニット６０ｂと６０ａの間で弛みがなくなり、画像形成ユニット６０ａ〜６０ｄの間での中間転写ベルト５２の弛みを回転開始後速やかになくすことができる。

プリンタ１０の起動時や一定枚数の画像を形成した後に、トナーパッチを用いた色ずれ補正およびベルト速度補正が行われる。この色ずれ補正は、画像形成ユニット６０ａ〜６０ｄにおいて形成され、中間転写ベルト５２上に転写された各色のトナーパッチをセンサ５４によって検出し、各色のトナーパッチを検出した時間間隔のズレを測定し、制御部１２によってこのズレをなくすようにＬＥＤプリントヘッド６３の光の照射タイミングを調整することで行われる。又、ベルト速度補正は、中間転写ベルト５２の上に画像形成ユニット６０ａ〜６０ｄがトナーパッチの静電潜像を形成すべくＬＥＤプリントヘッド６３から光を照射した時刻と中間転写ベルト５２上に形成された各々のトナーパッチをセンサ５４が検知した時刻との時間間隔のズレおよび中間転写ベルト５２の駆動回転速度に基づいて制御部１２によって行われる。以上より、中間転写ベルト５２に弛みがある状態で上記補正を行うと、補正後に動作を休止した場合などで弛みの状態が変化すると色ずれが生じることとなる。しかし、上記の構成によると、プリンタ１０の起動時でも動作休止後の動作再開時でも速やかに中間転写ベルト５２に弛みがなくなるため、色ずれ補正を正確に行うことができ、また色ずれ補正された状態を維持できるため高画質の画像を得ることができる。

また、ベルトに対して画像形成ユニットがタンデム配置され、このベルトによって搬送される用紙に画像形成装置から直接トナー画像を転写する画像形成装置においても、上記と同様にベルトおよび感光体ドラムを回転させることにより、ベルトの弛みを装置の起動後速やかになくすことができ、このベルトの上に形成されるトナーパッチを用いて色ずれ補正を正確に行うことができ、高画質の画像を得ることができる。

本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態においては、第１の実施形態で全ての画像形成ユニット６０ａ〜６０ｄの感光体ドラム６１が回転し、画像形成ユニット６０ａ〜６０ｄの間での中間転写ベルト５２の弛みがなくなったあと、各々の一次転写ローラ５１にバイアス電圧を印加し続ける。

この場合、中間転写ベルト５２と各感光体ドラム６１との間に静電吸着力が働き続けるため、長期間の使用により曲がり癖のついた中間転写ベルト５２であっても弛みがない状態を維持でき、かつ中間転写ベルト５２の表面速度と感光体ドラム６１の周面の速度との差によって生じる中間転写ベルト５２の回転抵抗となるトルクを一定にし、中間転写ベルト５２の回転速度を安定させることができる。従って色ずれ補正がされている場合、その状態が維持されるため、色ずれが生じにくく、高画質の画像を得ることができる。

また、第２の実施形態において、感光体ドラム６１の周面の感光体をアモルファスシリコンとし、中間転写ベルト５２のヤング率を２０００ＭＰａ以下としてもよい。

中間転写ベルト５２の表面に異物が付着した場合、中間転写ベルト５２の表面速度と感光体ドラム６１の周面の速度との差によって異物が感光体ドラム６１の周面の感光体に擦れて傷が付くことがあるが、中間転写ベルト５２にヤング率の低い、柔らかい素材を用いると中間転写ベルト５２が変形して異物を中間転写ベルト５２の内部に取り込むため、異物によって感光体に傷がつきにくくすることができる。この場合でも、一次転写ローラ５１のバイアス電圧により画像形成ユニット６０ａ〜６０ｄ間で中間転写ベルト５２には弛みがない状態を維持することができる。

アモルファスシリコンは硬度が高く耐摩耗性が高いが、薄い膜であるため傷が付きやすく、傷付いた場合には形成された画像にその影響が出やすい。このアモルファスシリコンを感光体として周面に備えた感光体ドラム６１に対して、中間転写ベルト５２にヤング率を２０００ＭＰａ以下とすることによって、アモルファスシリコンの感光体に傷が付きにくくすることができ、かつ画像形成ユニット６０ａ〜６０ｄ間で中間転写ベルト５２に弛みがなく色ずれが生じにくい状態を維持することができる。

＜実施例＞
感光体としてアモルファスシリコンを用い、中間転写ベルト５２が感光体ドラム６１に対して接触面積２．１ｃｍ²、圧力３．５ｃｍ²／ｋｇで接するようにし、感光体ドラム６１の周面の速度を５０ｍｍ／ｓ、中間転写ベルト５２の速度を１００ｍｍ／ｓと設定して、中間転写ベルト５２の外面に＃４００のサンドを１ｇ散布し、１０００〜２５００ＭＰａの異なるヤング率の中間転写ベルト５２を用いて５分間稼働させた場合の感光体への傷の有無を調査した。その結果を表１に示す。

表１より、中間転写ベルト５２のヤング率が２０００ＭＰａ以下の場合にアモルファスシリコンの感光体に傷が付かないことが明確となった。

本発明は、ベルトに接するように画像形成ユニットがタンデム配列された画像形成装置に用いることができる。

本発明に係る画像形成装置であるプリンタの概略構成図 画像形成ユニット近傍の部分拡大図 センサの概略構成図

符号の説明

５１ 一次転写ローラ
５２ 中間転写ベルト
５５ 駆動ローラ
５６ａ 従動ローラ
５６ｂ 従動ローラ
５６ｃ 従動ローラ
６０ 画像形成ユニット
６１ 感光体ドラム

Claims (3)

1. 駆動ローラと少なくとも１個の従動ローラとによって張架支持されるベルトと、
   このベルトに接するようにタンデム配置された複数の画像形成ユニットと
   を備え、
   複数の前記画像形成ユニットの感光体ドラムをそれぞれ別々に回転が開始できるように構成し、
   前記ベルトが前記駆動ローラによって回転を開始した後、前記画像形成ユニットの感光体ドラムが前記ベルトの回転方向下流側のものから順に回転を開始し、かつ前記従動ローラ以外に接するものがない場合の前記ベルトの回転速度が接するものがない場合の前記感光体ドラムの周面の速度よりも速いことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ベルトを介して前記感光体ドラムと対向する位置に転写ローラを備え、
   この転写ローラが、前記感光体ドラムが全て回転を開始した後バイアス電圧を印加し、その後このバイアス電圧の印加を中断しないことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記感光体ドラムの感光体がアモルファスシリコンからなり、前記ベルトのヤング率が２０００ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。

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