JP4781121B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は画像形成手段で形成した画像を記録媒体に記録する画像形成装置であって、エンドレスベルトを回転させて画像形成する画像形成装置に関する。

近年、電子写真技術を利用した複写機やプリンタにおいて、カラー画像を形成する方法として像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体に各色毎に順次重ねて一次転写していき、その後一括して記録媒体へ二次転写する、いわゆる中間転写方式がある。その中でも、配置の自由度の高さ、様々なメディアへ対応性の高さといった利点を持つことから、中間転写体としてエンドレスベルトで構成した中間転写ベルトを用いる構成が多く採用されるようになってきた。

中間転写ベルト方式の利点である配置の自由度の高さを活かした構成として、中間転写ベルトの内側から内掛けにローラを配置し、さらに中間転写ベルトの外側からローラを押し当てる外掛けローラを用いる構成が用いられるようになった（特許文献１）。

このように外掛けローラを用いることで、中間転写ベルト内部の余分なスペースをできる限り小さくすることができ、装置本体のスペースも小さくすることが可能となる。

特開平９−２２２８０４号公報

しかしながら、中間転写ベルトを用いた場合、中間転写ベルトが駆動しているときはよいが、静止した状態になると、ベルトの張力が張架ローラの部分に集中してしまう。そして、その状態で時間が経過すると、中間転写ベルトがローラの形状に沿って押し出されてしまうことによってできる段差、いわゆる巻き癖が発生してしまう。巻き癖が生じた中間転写ベルトを駆動させて画像形成すると、駆動時に振動が生じて色ずれが起きたり、巻き癖のある段差付近では転写部での電界ムラによる転写ムラが生じるなどといった画像不良が発生するおそれがある。

本発明はこれらの事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、余分なスペースや構成部品を必要としない、簡単な構成でエンドレスベルトの巻き癖を修正可能な画像形成装置を提供するものである。

上記課題を解決するための本発明における代表的な手段は、画像を搬送して回動するエンドレスベルトと、前記エンドレスベルトの内側を押圧する複数の内掛けローラと、前記エンドレスベルトの外側を押圧する外掛けローラとを有し、画像形成間に前記エンドレスベルトの停止期間を持つ画像形成装置において画像形成前の前記停止期間に前記内掛けローラに押圧される部位が、画像形成後の前記停止期間に前記外掛けローラに押圧されるように、前記エンドレスベルトの回動を制御する制御手段を有することを特徴とする。

本発明はエンドレスベルトの停止時の位置制御を行うことで、停止時にできたエンドレスベルトの巻き癖を修正することができる。このため、エンドレスベルトの巻き癖による転写ムラといった画像不良を抑えることができる。

次に本発明の一実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して説明する。

〔第１実施形態〕
図１乃至図３を用いて本発明の第１実施形態の画像形成装置について説明する。なお、図１は画像形成装置の全体模式説明図であり、図２はエンドレスベルトの位置検知手段の説明図である。また、図３乃至図５はエンドレスベルトの巻き癖を修正するための構成説明図である。

｛画像形成装置の全体構成｝
まず、図１により画像形成装置の全体構成について画像形成動作とともに簡単に説明する。本実施形態の画像形成装置は電子写真方式によってカラー画像を形成するものである。

画像形成手段は４つの画像形成ステーションが略水平に配置され、図１の左よりイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫの各色トナー像を形成する画像形成ステーションが配置されている。各画像形成ステーションはトナーの色が異なる以外は同じ構成である。

それぞれの画像形成ステーションには感光体ドラム１の周囲に一次帯電器２、現像装置３、クリーニング装置４が配置されている。また、前記感光体ドラム１の上方には画信号に応じてレーザ光を照射するスキャナユニット５が配置されている。

また、前記感光体ドラム１に当接するようにエンドレスベルトである中間転写ベルト６が回転可能に設けられ、この中間転写ベルト６を挟んで感光体ドラム１の対向位置に一次転写ローラ７が設けられている。

画像形成に際しては、図１の反時計回りに回転する感光体ドラム１の表面が一次帯電器２によって一様に帯電され、スキャナユニット５から画信号に応じたレーザ光が照射されて静電潜像が形成される。そして、この潜像が現像装置３によってトナー現像されて可視像化される。

前記トナー像は一次転写ローラ７へのバイアス印加によって中間転写ベルト６に一次転写される。そして、各画像形成ステーションによって形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナーが中間転写ベルト６に重ねられて転写されることでカラー画像が形成される。そして、中間転写ベルト６は、トナー像を搬送する。このカラー画像が画像記録部となる二次転写部において二次転写ローラ８へのバイアス印加により、図示しない記録媒体搬送手段によって搬送される記録媒体Ｐに二次転写されて画像記録される。

そして、トナー像が転写された記録媒体は、定着装置９に導かれ、熱及び圧力が印加されてトナー像がシートＰに定着された後、装置外へ排出される。

一方、トナー像を記録媒体Ｐに転写し終えた中間転写ベルト６の表面は、中間転写体クリーニング装置10によって除去される。中間転写体クリーニング装置10は、ウレタンゴムで形成されたクリーニングブレード10ａを中間転写ベルト６表面に当接させて、中間転写ベルト６表面に付着している二次転写残トナーを掻き取り、これを廃トナーボックス10ｂへ回収するものである。二次転写残トナーが掻きとられた中間転写ベルト６は、画像形成の終了により停止する。そして、再び画像形成が行われる際に、中間転写ベルト６は回転する。画像形成の行われていない間、中間転写ベルト６は停止している。

｛中間転写ベルトの巻架構成｝
本実施形態の画像形成装置は上記中間転写ベルト６の巻き癖を除去するための変形補正手段が設けられている。次にその構成を説明する。

本実施形態で用いる中間転写ベルト６は体積抵抗率が10⁶〜10¹²Ω・ｃｍのもが好ましく、ウレタン系樹脂、フッ素系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリイミド樹脂のものや、シリコーンゴムやヒドリンゴム等の弾性材料等を用いることができる。また、これらにカーボンや導電粉体を分散させて抵抗調整を行ったもの等を用いることができる。本実施形態の中間転写ベルト６はカーボンを分散させているため黒っぽい色になっており、厚みは85μm、周長の長さ900mm、幅は350mmとなっていて図１の時計回りに回転する。

上記中間転写ベルト６は、エンドレスベルトの内側を支持し押圧する３本の内掛けローラと、エンドレスベルトの外側を押圧する１本の外掛けローラに巻架されている。内掛けローラは駆動ローラ11、分離ローラ12、支持ローラ13であり、これらによって中間転写ベルト６が内側から巻架支持されている。そして、駆動ローラ11はモーターによって中間転写ベルト６を駆動させる動力を生み出す中間転写ベルト駆動手段15がつながっており、中間転写ベルト６を周回方向Ｒ１へを駆動させる。また、分離ローラ12はアースに落としてある。

そして、前記中間転写ベルト６の外側に配置された逆屈曲手段となる外掛けローラ14が配置されている。この外掛けローラ14は中間転写ベルト６を前記３本の内掛けローラ11，12，13に巻架されたベルト屈曲方向と逆側である内側に湾曲させるように加圧することによって中間転写ベルト６に張力を与えている。上記張力としては、中間転写ベルト６の材質にもよるが、伸び率が１％以内になるように設定して、中間転写ベルト６の破断や永久歪みが発生しないようにするのが望ましい。本実施形態ではポリイミド樹脂系の中間転写ベルト６を使用して、15kgfの荷重がかかるように設定している。

本実施形態の内掛けローラ11，12，13、外掛けローラ14はともに外径30mm、幅340mmのステンレス製のローラであり、特に外掛けローラ14は中間転写ベルト６の表面を傷つけないようにするため、鏡面処理加工がなされている。

なお、前記外掛けローラ14は中間転写ベルト６から記録媒体Ｐへトナー像が転写される二次転写部よりもベルト回転方向下流側であって、感光体ドラム１から中間転写ベルト６にトナー像が転写される一次転写部よりも上流側に配置されている。すなわち、外掛けローラ14は中間転写ベルト６の外面側に当接するが、中間転写ベルト６がトナー像を担持しない部分で当接するために、トナー像に触れることが無い。よって、外掛けローラ14がトナーで汚れたり、中間転写ベルト６上のトナー像が外掛けローラ14で乱されたりすることがない。

｛ベルト位置検知構成｝
本実施形態の画像形成装置は上記中間転写ベルト６の周回方向の位置を検知する位置検知手段を有している。この位置検知手段は、図２に示すように、中間転写ベルト６の中間転写ベルトの裏側に、表面が平滑で反射率の高い白いシールからなる位置検知用マーク20が貼ってある。位置検知用マーク20は１つだけでもよいが、２つあると位置を検知できる速度と精度が向上する。このときは１つのマーク20を中間転写ベルト６のどちらかの幅方向端部側に裏から貼る。そして、もう１つのマーク20は中間転写ベルト６の幅方向もう一方の端部であって、その中間転写ベルトが周回方向に半周分進んだ位置に裏から貼るようにすればよい。

また、中間転写ベルト６の裏側に光を照射する発光素子と、該発光素子によって生じた光が中間転写ベルト裏側に照射されて反射したときの反射光を拾うことのできる受光素子とを組み込んだ位置検知手段21が設けられている。ここで発光素子としてＬＥＤを、受光素子としてフォトダイオードを使用している。

中間転写ベルト６の回転により位置検知用マーク20を貼ってある場所が位置検知手段21の対向位置にきたとき、その部分だけ白いため光が当たったときの反射光量は大きくなるため、該位置を検知できる。

また、本実施形態の画像形成装置は中間転写ベルト６の位置を記憶するための位置記録手段22としてメモリを有する。さらに、位置検知手段21及び位置記録手段22にある情報を処理して、駆動ローラ11を駆動および停止させることのできる位置制御手段23としてＣＰＵを組み込んだ制御回路24を有する。

｛中間転写ベルトの巻き癖修正構成｝
本実施形態の画像形成装置は上記位置検知手段、位置制御手段23等により中間転写ベルト６の巻き癖を修正し得るように構成している。次にその構成について図３乃至図５を参照して説明する。

中間転写ベルト６の巻き癖を修正するために、中間転写ベルト６の初期停止位置を図４のフローチャートに示す手順で検知してベルト回転を制御する。

すなわち、画像形成動作が開始されると中間転写ベルト６が停止状態から回転し始める（ステップＳ１）。この時、中間転写ベルト６の裏面に貼ってある位置検知用マーク20が位置検知手段21のある位置までくる時間を測定しておく（ステップＳ２）。そして、位置検知用マーク20が中間転写ベルト６の位置検知手段21の位置に到達した時間とプロセススピードとから中間転写ベルト６に巻き癖がついている箇所を検知する（ステップＳ３）。具体的には初期停止時に、図３(a)に示す、３本の内掛けローラ11，12，13にかかっていた位置Ｂａ、Ｂｂ、Ｂｃ及び外掛けローラ14に掛かっていた場所Ｂｄを検知して位置検知手段21に記憶する。

そして、画像プロセス終了すると（ステップＳ４）、その後も継続して中間転写ベルト６を回転させ、中間転写ベルト６の前記位置Ｂａ、Ｂｂ、Ｂｃのどれかを位置記録手段22の情報を基に制御回路24上の位置制御手段23によって、外掛けローラ14の位置にくるようにして停止する（ステップＳ５、Ｓ６）。

これにより、外側へ凸の巻き癖がついていた位置（図３(b)にあってはＢｃ）が内側に凸の状態で停止するため、巻き癖が修正される（図３(c)参照）。従って、このような駆動制御を行うことで、中間転写ベルト６の停止時に生じた巻き癖のいずれか１箇所を修正することができる。

ここで、より効率的に巻き癖を修正する方法を説明する。停止時に、内掛けローラ11，12，13によって中間転写ベルト６が外に押し出される力を、図５に示すように、内掛けローラ11を例にとって考える。

このとき、図５(a)に示すように、中間転写ベルト６は内掛けローラ11によって曲げ角度２θaをもって２方向へ張力Ｆを掛けられている。この場合、内掛けローラ11の中心位置で中間転写ベルト６が外側に引っ張られる力Ｆａは２Ｆcosθaとなる。つまり、中間転写ベルト６が内掛けローラによって外側に押し出される力は、内掛けローラ11に接する中間転写ベルト６の２本の直線よって作られる巻き角度２θaが小さいほど大きくなり、巻き癖もつきやすくなる（図５(b)参照）。

そして、３本の内掛けローラ11，12，13の中で停止時に外側に押し出される力が集中しやすく、そのため最も巻き癖がつきやすいのは、図１の例では支持ローラ13になる。この支持ローラ13に巻きつく中間転写ベルト６の位置Ｂｃを位置記録手段22に記録しておく。

初期停止位置を記録後、画像形成プロセスを上記の方法により行う。画像形成プロセスが終了した後も、中間転写ベルト６を回転させる。そして、位置記録手段22の情報を基に制御回路24上の位置制御手段23によって、停止時に中間転写ベルト６の曲率が最も大きかった支持ローラ13に当たっていた位置Ｂｃが外掛けローラ14の位置にきた時に中間転写ベルト６を停止させる。

上記のようにベルト駆動手段15を動作させ、中間転写ベルト６の静止位置の制御を行う。これにより、停止時にできた中間転写ベルト６の外側へ凸の巻き癖が外掛けローラ14により内側へ押されることで修正され、巻き癖による色ずれ、転写ムラといった画像不良を抑えることができる。

〔第２実施形態〕
次に第２実施形態に係る画像形成装置について図６を参照して説明する。なお、本実施形態の装置の基本構成は前述した実施形態と同一であるため重複する説明は省略し、ここでは本実施形態の特徴となる構成について説明する。また、前述した実施形態と同一機能を有する部材には同一符号を付す。

前述した第１実施形態では、位置検知用マーク20と位置制御手段24とを用いて、中間転写ベルト６の周回位置を把握し制御していた。本実施形態では以下に述べる構成で、中間転写ベルト６の周回位置を判別して制御するように構成している。

中間転写ベルト６を周回方向に回転させる駆動力を付与するベルト駆動手段15はモータの力によって動力を生み出している。このため、モータの回転数と中間転写ベルト６が周回方向へ動いていく距離とは比例関係にある。そして、モータの回転数はモータが回転する時間と比例関係にある。これを利用し、中間転写ベルト６が画像プロセスを開始するために動き始めてから、画像プロセスを終了して停止するまでの間、図６に示すように、ベルト駆動手段15のモータが動いている時間からベルト駆動手段15の回転数を出す。これにより、中間転写ベルト６の回転数を出す回転数検知手段25と、この回転数検知手段25から得られる情報を基に中間転写ベルト６が初期停止位置から動いた距離を割り出す。そして、ベルト駆動手段15の駆動・停止を行う回転数制御手段26により中間転写ベルト６の周回位置を判別して駆動制御する。

そして、図３に示す停止時に内掛けローラ11，12，13にあたっている中間転写ベルト６の周回方向の位置Ｂａ、Ｂｂ、Ｂｃのどれかを、画像プロセス後に位置記録手段22の情報を基に位置制御手段23によって、外掛けローラ14の位置で停止させる。このように制御を行えば、停止時に中間転写ベルト６に生じた巻き癖のいずれか１箇所を修正することができる。

また第１実施形態と同様に初期停止時に内掛けローラ11，12，13の中で巻き癖が一番でやすい支持ローラ13に当たっていたベルト位置Ｂｃを次回の停止時に外掛けローラ14に当たる位置で停止させるようにすれば、より効率良く巻き癖を修正できる。

〔第３実施形態〕
前述した実施形態では像担持体に形成したトナー像を中間転写ベルトに一次転写し、該一次転写像を記録媒体に二次転写して画像を形成する中間転写方式の画像形成装置について説明した。しかし、前述したエンドレスベルトの巻き癖修正構成は、中間転写ベルト以外のベルトであっても同様に適用し得る。

例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナー像を形成する４個の感光体ドラムを直線上に配置し、この感光体ドラムに沿ってエンドレスベルトで構成した搬送ベルトを回転可能に配置する。そして、回転する搬送ベルトに記録媒体を静電吸着等して搬送し、搬送される記録媒体にそれぞれの感光体ドラムから各色トナー像が重なるように転写することでカラー画像を得る画像形成装置にも適用し得る。すなわち、搬送ベルトの内面側を複数の内掛けローラで巻架支持し、ベルトの外面側を外掛けローラで内掛けローラによるベルト屈曲方向と逆方向に屈曲させる。

そして、画像形成前の停止時に前記複数の内掛けローラの位置にある搬送ベルトの部位のうち、いずれか１箇所（効率的には最も曲げ角度が鋭角な部位）の部位が画像形成後の停止時に前記外掛けローラの位置で停止するよう駆動制御する。このようにした場合もｅ搬送ベルトの巻き癖を修正し、ベルト巻き癖による色ずれ、転写ムラといった画像不良を抑えることができる。

第１実施形態の画像形成装置の概要を示す図である。 第１実施形態に係わる、中間転写ベルトの位置を制御する機構を説明する図である。 中間転写ベルトの停止位置の制御を説明する図である。 中間転写ベルトの停止位置の制御を示すフローチャートである。 中間転写ベルトに内掛けローラによって外方向に押し出される力の大きさを説明する図である。 第２実施形態の画像形成装置の概要を示す図である。

符号の説明

Ｐ …記録媒体
１ …感光体ドラム
２ …一次帯電器
３ …現像装置
４ …クリーニング装置
５ …スキャナユニット
６ …中間転写ベルト
７ …一次転写ローラ
８ …二次転写ローラ
９ …定着装置
10 …中間転写体クリーニング装置
10ａ …クリーニングブレード
10ｂ …廃トナーボックス
11 …駆動ローラ
12 …分離ローラ
13 …支持ローラ
14 …外掛けローラ
15 …中間転写ベルト駆動手段
20 …位置検知用マーク
21 …位置検知手段
22 …位置記録手段
23 …位置制御手段
24 …制御回路
25 …回転数検知手段
26 …回転数制御手段

Claims (4)

1. 画像を搬送して回動するエンドレスベルトと、
   前記エンドレスベルトの内側を押圧する複数の内掛けローラと、
   前記エンドレスベルトの外側を押圧する外掛けローラとを有し、
   画像形成間に前記エンドレスベルトの停止期間を持つ画像形成装置において
   画像形成前の前記停止期間に前記内掛けローラに押圧される部位が、画像形成後の前記停止期間に前記外掛けローラに押圧されるように、前記エンドレスベルトの回動を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. 前記画像形成後に前記外掛けローラの位置に停止する前記エンドレスベルトの部位は、画像形成前の停止時に前記複数の内掛けローラの位置にある前記エンドレスベルトの部位のうち、曲げ角度がもっとも小さくなっている部位であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記画像形成装置は像担持体に形成したトナー像を中間転写ベルトに一次転写し、該一次転写像を記録媒体に二次転写して画像を形成するものであり、
   前記エンドレスベルトは前記中間転写ベルトであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記画像形成装置は像担持体に形成したトナー像を搬送ベルトにより搬送される記録媒体に転写した画像形成するものであり、
   前記エンドレスベルトは前記搬送ベルトあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。

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