JP4810204B2 - 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、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。

において、

複写機やプリンタ等の画像形成装置は、画像形成手段として電子写真方式のものが広く普及している。このような複写機にあっても今日ではカラー画像を形成可能な装置が用いられるようになっている。

電子写真方式のカラー画像形成装置の場合、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色画像を形成する複数の画像形成ステーションを並列配置し、各画像形成ステーションで形成した画像を重ね合わせることによってカラー画像を形成している。各色画像を重ね合わせる構成として、並列配置した複数の画像形成ステーションに対向するようにエンドレスベルトである中間転写ベルトを配置し、この中間転写ベルトに各画像形成ステーションで形成した画像を順次一次転写してカラー画像を形成する。このカラー画像を二次転写部において記録媒体に二次転写してカラー画像を出力する。

また、上記中間転写方式以外にも各画像形成ステーションと対向したエンドレスベルトによって記録媒体を搬送し、この記録媒体に各画像形成ステーションで形成した色画像を重ね合わせるように順次転写することでカラー画像を得る方式もある。

上記のようにカラー画像形成装置では、エンドレスベルトを複数のローラに巻架支持し、これを回転させて画像を形成する。しかし、このように張架ローラに巻架支持されたエンドレスベルトは、張架ローラがベルトに当接している部分では、ベルトに絶えず曲げ応力が発生する。

通常、ベルトの移動動作中はこの曲げ応力および物性変化がベルト全体に分散するため、大きな障害にはならない。しかし、一旦ベルトが待機状態になると、上記曲げ応力および物性変化がベルトのローラ当接部および加熱部に集中して生じる。このため、ベルトに永久変形が発生し、これによって色ずれ，色むら等の画質劣化を招く場合がある。

また、中間転写ベルトの動作開始後、所定時間、空回転することで、曲げ応力および物性変化が全体に分散する方法が考えられるが、待機時間が長くなると、効率的な画像形成が行えなくなる。

そこで、上記ベルトの巻き癖を付けないために、装置の非動作時には張架ローラのベルトへの圧を解除もしくは低減させる構成が開示されている（特許文献１、特許文献２）。

特開２００３−１７３０９０号公報 特開２００４−１８４４４９号公報

しかし、上記特許文献１，２のように、装置の非動作時に張架ローラのベルトへの圧を解除もしくは低減させるように構成すると、装置が複雑化、大型化してしまうという課題が発生する。

本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置の非動作時にベルトに発生する局部的な変形を効率よく補正して画質劣化を防止するとともに、効率的な画像形成を可能にした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、像を搬送するベルトと、前記ベルトを支持する複数の支持ローラと、前記ベルトの前記複数の支持ローラにより支持される面と反対の面を支持する反対側ローラと、を有する画像形成装置において、ベルト停止後の画像形成の開始に先立ち、第１の速さで前記ベルトを回転させると共に、前記ベルトの停止時に前記ベルトの前記複数の支持のうちいずれか１つのローラに支持されていた部分が、前記反対側ローラに支持される時に、前記ベルトを停止させることが可能な速度変更手段を有して、前記反対側ローラに前記ベルトが巻き付く領域は、前記複数の支持ローラのうちのどのローラに前記ベルトが巻き付く領域よりも広いことを特徴とする。
本発明における他の代表的な手段は、像を搬送するベルトと、前記ベルトを支持する支持ローラと、前記ベルトの前記支持ローラにより支持される面と反対の面を支持する反対側ローラと、を有する画像形成装置において、ベルト停止後の画像形成の開始に先立ち、第１の速さで前記ベルトを回転させると共に、前記ベルトの停止時に前記ベルトの前記支持ローラに支持されていた部分が、前記反対側ローラに支持される時に、前記ベルトを前記第１の速さより遅い第２の速さで回転させる速度変更手段を有することを特徴とする。

本発明はベルトに巻き癖が生ずる非動作時の第１ローラに巻架されているベルト部分が第２ローラを通過するときにベルト回転速度が遅くなるようにすることで、前記巻き癖を効率よく補正することができる。このため、画質劣化を防止するとともに、効率的な画像形成を可能にした画像形成装置を提供することが可能となる。

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巻架説明図、図３はエンドレスベルトの駆動制御説明図である。

｛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、反時計回り方向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、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。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（記録材）に定着された後、装置外へ排出される。

｛中間転写ベルトの巻く癖除去構成｝
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や、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。

上記中間転写ベルト６は、図２に示すように、エンドレスベルトの内側を支持する駆動ローラ10、分離ローラ11、支持ローラ12の３本の張架ローラ（支持ローラ）に巻架されている。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ベルト逆屈曲ローラ（反対側ローラ）13が所定位置に配置されている。このベルト逆屈曲ローラ13は中間転写ベルト６を前記３本の張架ローラ10，11，12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。

中間転写ベルト６に付与する張力としては、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。本実施の形態では、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ある。

また、本実施形態の画像形成装置は前記中間転写ベルト６を回転させるときに、速度変更手段により少なくとも２段階以上で駆動可能となっている。すなわち、画像形成中に使用される速度（第１速さ）Ａ（例えば100mm/sec）と、その速度Ａよりも遅い速度（第２速さ）Ｂ（例えば10mm/sec）によって速度可変にて駆動可能となっている。

そして、変形補正手段により画像形成に先立って前記中間転写ベルト６を所定速度Ａで空回転させる際に、非動作時に前記張架ローラ10，11，12に巻架されたベルト部分が前記ベルト逆屈曲ローラ14を通過するときに前記所定速度Ａよりも低速の速度Ｂとなるように駆動制御する。

ここで、画像形成装置が非動作状態（例えば、夜間等の電源未投入時や、待機時間等）になると、曲げ応力および物性変化が中間転写ベルト６の張架ローラ10，11，12に巻架されている部分に集中して生じる。このため、中間転写ベルト６の当該部分に巻き癖が発生することがある。そして、この巻き癖は前述したように画像劣化の要因となる。

そこで、本実施形態では、画像形成に先立って変形補正手段が動作して中間転写ベルト６の巻き癖を補正するためにベルト空回転制御を行うようにしている。この変形補正手段は装置への電源投入時や待機後等、非動作状態を解除するときに行うことでベルトの巻き癖を補正する。

具体的には、図２に示すように、非動作時に駆動ローラ10上にあって巻き癖が発生しているベルト箇所αが逆屈曲ローラ13上に至る時間まで速度Ａ（100mm/sec)にて中間転写ベルト６を空回転させる。そして、巻き癖発生部αが逆屈曲ローラ13上に張架される区間（ａ−ｂ）に存在する間だけ速度Ａよりも低速の速度Ｂ（10mm/sec）で駆動する。ここで、巻き癖部を逆屈曲ローラ13により逆の方向に応力をかけることで巻き癖を補正している。巻き癖発生部αが、逆屈曲ローラ13上に張架される区間（ａ−ｂ）を通過後は中間転写ベルト６の駆動速度を速度Ａに再び戻す。これによって巻き癖発生部αの部分の巻き癖が補正される。

続いて、装置の非動作時に分離ローラ11上にあって巻き癖が発生しているベルト箇所βが逆屈曲ローラ13上に張架される区間（ａ−ｂ）に存在する間だけ速度Ｂ（10mm/sec）で駆動する。

同様に装置が非動作時に支持ローラ12上にあった巻き癖部γにおいても逆屈曲ローラ13上にて、低速で通過させ、巻き癖を補正する。

これを中間転写ベルト６が空転している間繰り返す。なお、中間転写ベルト６を空転させる時間はベルトの材質や巻き癖の発生状態に応じて適宜設定する。

上記のように、巻き癖部α、β、γが逆屈曲ローラ13上の区間（ａ−ｂ）を通過するタイミングは、ベルト駆動開始からの時間と逆屈曲ローラ13から張架ローラ10，11，12へのベルト周上の距離によって判別することが可能である。

上記のように、巻き癖発生部が逆屈曲ローラ13に当接している区間のみベルトをゆっくり回転させ、巻き癖の補正時間を長くしている。

ここで、画像形成に先立って中間転写ベルト６を空回転させて前述の巻き癖を補正するのに要した時間を求めた実験結果を図３に示す。実験は、
(1)常時速度Ａ（100mm/sec）一定で行った場合、
(2)巻き癖部分が逆屈曲ローラ13を通過するときに速度Ｂ（10mm/sec）にした場合
で行った。

また、比較のために、(3)巻き癖部分が逆屈曲ローラ13を通過するときに速度Ｂを20mm/secにした場合でも行った。なお、図３において、○は巻き癖が補正された状態、×は巻き癖が残っている状態を示す。

図３から明らかなように、本実施形態のように巻き癖部α、β、γが逆屈曲ローラ13上の区間を通過するときに速度Ｂに低下させることで、速度低下させずに空回転させたときいよりも巻き癖補正時間が約１／10に短縮されることがわかる。これは、巻き癖部が、逆屈曲ローラ13上を通過する延べ時間を同じにした場合、本実施形態のように巻き癖部が通過するときのみ低速にすることで、制御全体の回転時間に占める割合が大きくなるためである。また、速度Ｂは20mm/secでも効果があるが、10mm/secにするとより巻き癖補正時間が短縮されることがわかる。

なお、前述した逆屈曲ローラ13としてヒータを内蔵した金属ローラを用いるようにしてもよい。ベルトの巻き癖部を逆屈曲ローラ13によって逆方向へ屈曲させるときに、加熱すると巻き癖補正がより促進される効果がある。

以上のような制御を所望の回転数にて繰り返すことによって、効率よく巻き癖を補正することが可能となる。

〔第２実施形態〕
前述した実施形態では中間転写ベルト６の巻き癖部が、逆屈曲ローラ13上を通過する際、ベルト回転速度を低下させる例を示したが、一旦ベルト駆動を停止するように駆動制御してもよい。例えば、中間転写ベルト６の巻き癖部が逆屈曲ローラ13を通過するときに、中間転写ベルト６を１秒間停止する制御とする。

このように駆動制御すれば、速度低下する場合と同等の効果が得られるばかりか、ベルト駆動速度の切り替えを必要としない。ただし、この場合はベルト停止時に巻き癖発生部が逆屈曲ローラ13にはみ出ることなく巻きつけられる必要がある。つまり、逆屈曲ローラ13におけるベルトの巻きつけ量が、ベルト張架ローラのうち最大となるように構成する必要がある。

〔第３実施形態〕
また、中間転写ベルト６の速度制御をする際に、装置本体が待機していた時間又は装置本体の電源が切断されていた時間に応じて速度制御するようにしてもよい。

図４に中間転写ベルト６の巻き癖レベルと、それを補正するのに必要な巻き癖補正制御の時間との関係を示す。図４の制御時間は、上記速度Ｂを10mm/secとしたときの時間である。図４からわかるように、装置本体の待機時間が長いときほど、巻き癖が強く残り、巻き癖補正に長い時間が必要になることがわかる。本実施例では、図４のように、待機時間または本体の電源が切断されていた時間に応じて、制御時間を変更する。

また、図５に示すように、待機時間に応じて巻き癖補正制御の作動時間、すなわち巻き癖部が逆屈曲ローラ13を通過するときに低速、又は停止するように駆動制御する空回転動作時間を変更するように構成する。なお、図５の時間は、待機時間が５時間以下の場合に、制御時のベルトスピードに対する空回転時間の変更態様を示すものである。

このように、装置待機時間が長くなるほど巻き癖補正するための空回転時間を長くすることで、装置待機時間の長さにかかわらず、常に良好な効果が得られ、且つ、待機時間が無駄に長くならない、最適な制御時間で巻き癖補正を行うことができる。

〔他の実施形態〕
前述した実施形態においては、エンドレスベルトとして中間転写ベルトを用いる中間転写方式の画像形成装置を例示した。しかし、例えば各画像形成ステーションと対向したエンドレスベルトによって記録媒体を搬送し、この記録媒体に各画像形成ステーションで形成した色画像を重ね合わせるように順次転写することでカラー画像を得る画像形成装置にあっても適用し得る。

また、エンドレスベルトは前述した中間転写ベルト、記録媒体搬送ベルト以外であってもよい。例えば、静電潜像を形成するための感光体ベルト、トナー像を記録媒体に熱定着させる際用いられる定着ベルト等の画像形成用エンドレスベルトであっても、前述した巻き癖補正構成は適用できる。

画像形成装置の全体模式説明図である。 エンドレスベルトの巻架説明図である。 エンドレスベルトの駆動制御説明図である。 待機時間と巻き癖補正に必要な時間との相関図である。 待機時間に応じて巻き癖補正時間を変更する駆動制御説明図である。

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 …駆動ローラ
11 …分離ローラ
12 …支持ローラ
13 …逆屈曲ローラ

Claims (6)

1. 像を搬送するベルトと、
   前記ベルトを支持する複数の支持ローラと、
   前記ベルトの前記複数の支持ローラにより支持される面と反対の面を支持する反対側ローラと、を有する画像形成装置において、
   ベルト停止後の画像形成の開始に先立ち、第１の速さで前記ベルトを回転させると共に、
   前記ベルトの停止時に前記ベルトの前記複数の支持のうちいずれか１つのローラに支持されていた部分が、前記反対側ローラに支持される時に、前記ベルトを停止させることが可能な速度変更手段を有して、前記反対側ローラに前記ベルトが巻き付く領域は、前記複数の支持ローラのうちのどのローラに前記ベルトが巻き付く領域よりも広いことを特徴とする画像形成装置。
2. 画像形成装置の非動作中における前記ベルト停止時間の長さが第１の停止時間であるときには、前記速度変更手段によって前記ベルトは前記反対側ローラのところで第１の時間停止して、
   画像形成装置の非動作中における前記ベルト停止時間の長さが前記第１の停止時間より長い第２の停止時間であるときには、前記速度変更手段によって前記ベルトは前記反対側ローラのところで前記第１の時間より長い第２の時間停止することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記反対側ローラは、ヒータを内蔵した金属ローラで構成されてい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. トナー像を担持する像担持体と、
   前記ベルトに前記トナー像を一次転写する一次転写手段と、
   前記ベルト上の前記トナー像を記録材に転写する二次転写手段と、
   を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 像を搬送するベルトと、
   前記ベルトを支持する支持ローラと、
   前記ベルトの前記支持ローラにより支持される面と反対の面を支持する反対側ローラと、を有する画像形成装置において、
   ベルト停止後の画像形成の開始に先立ち、第１の速さで前記ベルトを回転させると共に、
   前記ベルトの停止時に前記ベルトの前記支持ローラに支持されていた部分が、前記反対側ローラに支持される時に、前記ベルトを前記第１の速さより遅い第２の速さで回転させる速度変更手段を有することを特徴とする画像形成装置。
6. 前記第２ローラは、ヒータを内蔵した金属ローラで構成されていることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。

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