JP4961249B2 - ベルト駆動転写装置、及び画像形成装置 - Google Patents
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中間転写ベルトを駆動または保持する駆動ローラ又は対向ローラと、転写ローラとを対向配置した場合には、中間転写ベルト表面のトナー像を記録紙上に転写する時には転写ローラは中間転写ベルトを介して駆動ローラまたは対向ローラに圧接する。
この時、回転する転写ローラと移動する中間転写ベルトとの間を、記録紙がローラ回転の接線方向に移動する。転写ローラには、中間転写ベルトの表面に形成されたトナー像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加され、これにより中間転写ベルトの表面に当接しながら記録紙の表面に中間転写ベルト上のトナー像が転写される。
記録紙が中間転写ベルトと転写ローラとの密着部に突入する際の衝撃、又は密着部を記録紙の厚み分だけ押し広げることによる負荷によって、中間転写ベルトに過渡的負荷変動が加わり、回転速度変動が発生してしまう。
特許文献1には、記録紙が転写部圧接部へ突入する際、記録紙突入によって発生する負荷変動に応じて転写ローラを揺動させることにより衝撃を吸収し、圧接方向に対する揺動方向を一定とすることで転写性能も劣化させないという技術が開示されている。
特許文献2には、記録紙が圧接部に突入する際に発生する衝撃に同期させて、モータに与える駆動電流を通常状態よりも一時的に増加させることによって、瞬間的なトルク変動に対して位相差変動を小さく抑える技術が開示されている。
一方、特許文献2の技術では、駆動源がステッピングモータという構成に限定されてしまうため、その他の駆動源、例えばDCモータでは構成できないという欠点がある。
そこで、本発明の目的は、転写部のニップ部に対する記録紙の突入タイミングあるいは突出タイミングによって発生する過渡的負荷変動を感光体ドラムとベルトが接する1次転写部まで伝達させず、衝撃による変動を軽減させることを可能とするベルト駆動転写装置及びこれを搭載する画像形成装置を提供することにある。
また、請求項2に記載の発明は、前記支持部材が、前記圧接部材との結合部と前記経路変更部材とのベルト区間外の点を中心に回転可能な構成である請求項1記載のベルト駆動転写装置を特徴とする。
また、請求項3に記載の発明は、前記支持部材が、この支持部材に対して任意の角度で直線方向に可動な部分を有する構成である請求項1記載のベルト駆動転写装置を特徴とする。
また、請求項5に記載の発明は、前記経路変更部材が、前記ベルト像担持体との接触部分のみ面積を持ち、前記ベルト像担持体の搬送経路に合わせた曲率を有する構成である請求項1乃至3の何れか1項記載のベルト駆動転写装置を特徴とする。
また、請求項6に記載の発明は、前記経路変更部材の前記ベルト像担持体との接触部分が弾性体で構成されている請求項1乃至5の何れか1項記載のベルト駆動転写装置を特徴とする。
また、請求項7に記載の発明は、前記支持部材の1部分または全部が弾性体で構成されている請求項1、3又は4の何れか1項記載のベルト駆動転写装置を特徴とする。
また、請求項8に記載の発明は、前記支持部材の1部分または全部が弾性体と接触している請求項1、3又は4の何れか1項記載のベルト駆動転写装置を特徴とする。
また、請求項9に記載の発明は、感光体ドラム上への露光により形成された静電潜像をトナー現像し、この現像されたトナー像を給紙装置から送られた転写紙上に転写し、前記転写紙上のトナー像を定着し、前記転写紙を排紙部へ排出する画像形成装置において、請求項1乃至8の何れか1項記載のベルト駆動転写装置を搭載する画像形成装置を特徴とする。
転写装置を特徴とする。
図1に示す画像形成装置の一部である転写ベルト装置では、ギヤ3と同軸となるように駆動ローラ4が取り付けられている。モータ1の出力軸にはギヤ2の軸心部が固定されており、モータ1からギヤ2、ギヤ3を介して駆動ローラ4を駆動させる。駆動ローラ4、テンションローラ5、従動ローラ6及び従動ローラ10に駆動対象の転写ベルト7が架けられていて、テンションローラ5によって一定の張力が掛かるようになっている。
モータ1の種類に関しては特別な制約はなく、例えば、パルスモータであれば一定パルスを入力し、例えば、ブラシレスDCモータであれば内部FG(周波数発生器)信号などからモータを高精度に駆動する方法がある。また、ここでは図示していないが、ロータリーエンコーダなどをギヤ3と同じ側、あるいはギヤ3と反対側の駆動ローラ4端部に取り付けてもよい。
又は、ロータリーエンコーダなどを従動ローラ6、従動ローラ10、さらにテンションローラ5と同軸となる位置に取り付ける。このロータリーエンコーダのエンコーダ信号から転写ベルト7の駆動状態を計測してモータ1を制御する方法によって高精度駆動を達成する方法としても良い。
さらに、図示しないが転写ベルト7の表面あるいは裏面、などに回転状態が計測可能となるスケールとそのスケールから転写ベルト7の駆動状態を検出可能なセンサを設け、そこから転写ベルト7の駆動状態を計測してモータ1を制御する方法でも良い。
また、ここでは図示しない作像部(感光体、帯電部、露光部、現像部)により転写ベルト7上にはトナー像が作られており、駆動ローラ4に転写ローラ8が圧接されて圧接部(ニップ部)が形成されている。駆動ローラ4と転写ローラ8のニップ部を記録紙(記録媒体)9が通ることで転写ベルト7上のトナー画像が記録紙9に転写される仕組みとなっている。ここでは駆動ローラ4と対向する位置に転写ローラ8が設けられているが、図1に示すその他のローラと対向する構成であっても良い。
図2において、ギヤ3と同軸となるように駆動ローラ4が取り付けられている。モータ1の出力軸にギヤ2の軸心が固定されており、モータ1からギヤ2、ギヤ3を介して駆動ローラ4を駆動させる。駆動ローラ4、テンションローラ5及び対向ローラ6に駆動対象の転写ベルト7が架けられていて、テンションローラ5によって一定の張力が掛かるようになっている。
モータ1のモータ種類に関しては特別な制約はなく、例えば、パルスモータであれば一定パルスを入力し、例えば、ブラシレスDCモータであれば内部FG信号などからモータを高精度に駆動する方法がある。また、ここでは図示していないが、ロータリーエンコーダなどをギヤ3と同じ側、あるいはギヤ3と反対側の駆動ローラ4端部に取り付けることもできる。
さらに、図示してないが転写ベルト7の表面あるいは裏面などに回転状態が計測可能となるスケールとそのスケールから転写ベルト7の駆動状態を検出可能なセンサを設けることもできる。かかるセンサから転写ベルト7の駆動状態を計測してモータ1を制御する方法でも良い。
また、図1の場合と同様に、ここでは図示しない作像部により転写ベルト7上にはトナー像が作られており、対向ローラ6に転写ローラ8が圧接されて圧接部(ニップ部)が形成されている。転写ベルト7の上面に沿って作像部が配置されている場合には、対向ローラ6は作像部とは反対側の転写ベルト面(下面)を支持するように配置される。対向ローラ6と転写ローラ8とのニップ部を記録紙(記録媒体)9が通ることにより転写ベルト7上のトナー画像が記録紙9に転写される仕組みとなっている。ここでは対向ローラ6と対向する位置に転写ローラ8が設けられているが、図2に示すその他のローラと対向する構成でも良い。
この時、連続で記録紙をニップ部に通紙すると、記録紙9がニップ部に突入する時の衝撃による過渡的な負荷変動が発生する。この負荷変動発生の原因の1つに、狭いニップ部へ記録紙9が突入することで転写ベルト7や駆動ローラ4、対向ローラ6の駆動を阻害する変動がある。
連続通紙時は転写ベルト7から記録紙9への転写が行われると同時に、ここでは図示してない感光体ドラムから転写ベルト7へのトナー画像の転写も行われている。このため、記録紙9のニップ部への突入による過渡的負荷変動は感光体ドラムからの1次転写にも影響を及ぼす。
また、4色のトナー画素をそれぞれ4つの感光体ドラム上に形成し、それらを転写ベルト7上で重ねてカラー画素を形成する画像形成装置の場合について説明する。この場合、上記過渡的負荷変動が発生した時、転写ベルト上で重ねられる画素において、前記過渡的負荷変動を受けている画素と受けてない画素とが重ねられた画素が生成され、色ずれが発生する。
同時に圧力を加えることによって、より確実にトナー像を記録紙9へ転写することが可能になるため、ニップ部へは任意の圧力が加えられている。このようなことから、転写ベルト7上の画像が記録紙9へ転写される転写部において、記録紙9がニップ部へ突入することで狭い空間を押し広げる状態となる。これにより転写ベルト7の搬送に影響を及ぼし、転写ベルト7が加速又は減速され、負荷による速度変動が発生するようになる。
基本的な駆動システムとして、転写ベルトを等速移動させるために駆動ローラを歯車等の伝達機構を介するようにする。あるいは直接にDCモータあるいはパルスモータを結合し、モータ軸、駆動ローラ軸あるいは従動ローラ軸と同軸上に回転型エンコーダなどの回転角度検出器あるいは角速度検出器を設ける。
これによりかかる検出器出力をフィードバックして制御することが広く用いられている。とくに従動ローラ軸と同軸上に回転型エンコーダなどの回転角度検出器あるいは角速度検出器を設けた場合は、駆動ローラと転写ベルト間の滑りの影響が軽減される。
図4では、転写ベルト7に対して、従動ローラ6に取り付けられたエンコーダ40によって回転角度あるいは角速度を用いてフィードバック制御する場合について説明している。ここでは従動ローラ6と同軸となるように適宜な方法でエンコーダ40を設け、このエンコーダ40から回転角度あるいは角速度情報が演算部41へ入力される。
演算部41では転写ベルト駆動の目標値が設定されており、計測された回転角度あるいは角速度との比較が行われ、新しい駆動信号が生成される。生成された新しい駆動信号はドライバ42へ入力され、このドライバ42では駆動信号に応じてモータ1の加減速制御が行われる。
つまり、転写ベルト速度が遅い場合は増速し、速度が速い場合は減速する。これがここで示した駆動制御系である。ここでは従動ローラ6にエンコーダ40を設けたが、駆動ローラ4、テンションローラ5、従動ローラ10に同様に設けた構成としても良い。
図5では、図2の転写ベルト7に対して、対向ローラ6に取り付けられたエンコーダ40によって回転角度あるいは角速度を用いてフィードバック制御する場合について説明している。ここでは、対向ローラ6と同軸となるように適宜な方法でエンコーダ40を設け、このエンコーダ40から回転角度あるいは角速度情報が演算部41へ入力される。
演算部41では転写ベルト駆動の目標値が設定されており、計測された回転角度あるいは角速度との比較が行われ、新しい駆動信号が生成される。生成された新しい駆動信号はドライバ42へ入力され、このドライバ42では駆動信号に応じてモータの加減速制御が行われる。
つまり、転写ベルト速度が遅い場合は増速し、速度が速い場合は減速する。これがここで示した駆動制御系である。ここでは対向ローラ6にエンコーダ40を設けたが、駆動ローラ4、テンションローラ5に同様にエンコーダを設けた構成としても良い。
また、フィードバックループ内には各種時間遅れ要素が入っている。図示していないが、回転型エンコーダの例としては、ガラス円盤上に回転軸を中心として同心円上に等ピッチのタイミングマークが形成され、ローラと同軸上に形成される。これを固定部に設けられた発光素子と受光素子を使って光学的に検知する。その出力は連続したパルス列となる。
従って、回転角度あるいは回転角速度情報は離散的にしか得られないので、ここで時間遅れが発生する。さらに、位相補償回路による時間遅れやDCモータの逆起電力や内部インダクタンスによる電流波形のなまり(変化)による駆動力の遅れが発生する場合もある。これは、回転型エンコーダ情報によって過渡的負荷変動による回転変動を検知してフィードバック制御する時である。
図6は記録紙がニップ部へ突入することにより発生する転写ベルトの変動について説明するためにニップ部への記録紙突入前の状態を示す概略図である。図7は記録紙がニップ部へ突入することにより発生するベルトの変動について説明するためにニップ部への記録紙突入時の状態を示す概略図である。
先ず、図6では、記録紙9がニップ部へ突入する前は定常状態となるためベルト搬送のニップ部より上流部のベルト搬送経路は経路cのようになっている。ここで、記録紙9がニップ部へ突入することにより過渡的負荷変動が発生して、駆動ローラ4の駆動に負荷が加わる。これにより駆動ローラ4の回転が一時的に遅くなる。
この時、上流部でのベルト区間では従動ローラ6から送られる量の方が駆動ローラ4から送り出される量よりも多くなるために経路cはたるみ気味となる。この時の様子は図7に示してある。記録紙9が突入することによりベルト搬送経路の位置は符号cから符号dで示す状態に変わってしまう。
図7の説明では解かり易くするために、極端にベルトの経路の変わる構成で説明したが、実際には任意の張力が掛かっているため、この変化はそのまま転写ベルト7の速度変動となり、図示してない感光体ドラムから転写ベルト7へ画像を転写する1次転写部へも影響を及ぼし画像劣化が発生してしまう。
図8、図9は図2の構成例に対応しており、記録紙がニップ部へ突入することにより発生するベルトの変動について説明するためにニップ部への記録紙突入前の状態を示す概略図である。図9は記録紙がニップ部へ突入することにより発生するベルトの変動について説明するためにニップ部への突入時の状態を示す概略図である。
図6と同様に記録紙9がニップ部へ突入する前は定常状態となるためベルト搬送のニップ部より上流部のベルト搬送経路は経路cのようになる。ここで、記録紙9がニップ部へ突入することにより過渡的負荷変動が発生し、対向ローラ6の駆動に負荷が加わる。これにより対向ローラ6の回転が一時的に遅くなる。
この時、上流部でのベルト区間では対向ローラ6で送られる量の方が駆動ローラ4から送り出される量よりも少なくなるために経路cはたるみ気味となる。この時の様子は図9に示してある。記録紙9が突入することによりベルト搬送経路の状態は符号cから符号dの状態に変わってしまう。
図9の説明では解かり易くするために、ベルトの経路がcからdに変わる状態を誇張して説明したが、実際にはベルト経路の変化はそのまま転写ベルト7の速度変動となり、図示してない感光体ドラムから転写ベルト7へ画像を転写する1次転写部へも影響を及ぼし、画像劣化が発生してしまう。
変動抑制機構は、駆動ローラ4と転写ローラ8と転写ベルト7を介して構成されるニップ部を記録紙9が通過する時に、この記録紙9がニップ部を押し広げることで発生する過渡的負荷変動による転写ベルト7の回転変動を抑える。このために、記録紙9の突入による転写ローラ8の定常位置からの変動量に応じて、ベルト搬送方向の上流部にて転写ベルト7の搬送経路を変更する変動を抑える変動抑制機構を設ける。
また、変位センサ20からの出力信号にはノイズや、ベルト回転駆動時のばたつきなど、本来検出したい紙接触以外の情報も含まれている。このため、ローパスフィルタや平均化手法などによって、必要とする情報のみを取り出すためのデータ処理なども行っている。アクチュエータ22にはベルトの搬送経路を変更(テンションを調整)するための経路変更部材23が機械的に接合されている。
アクチュエータ22の一つの構成例としては通常のモータを用いる方法がある。また、直線的な駆動が必要な場合にはソレノイドやギヤ、リニアモータなどによる構成としても良い。また、経路変更部材23の1つの構成例としては、ベルト搬送に影響を及ぼさないように慣性力の小さなローラを用いる方法がある。
図11には、以上の構成を有したベルト駆動転写装置において、ニップ部に記録紙9が通紙していない一定回転駆動時の転写ベルト7の1部分の状態を示している。ここで記録紙9はまだ転写ベルト7に触れておらず、変位センサ20とアクチュエータ22に接合されている経路変更部材23は基準位置に停止している状態である。
ここで記録紙9が搬送され、ニップ部へ突入した初期の状態が図12であり、記録紙9の先端がニップ部へ突入し、転写ローラ8を僅かに矢印方向(右側)へ変位させる。これによって転写ベルト7と、ここでは駆動ローラ4にブレーキが掛かり、上流部の搬送量が変化する。
この変化によって転写ベルト7には負荷が加わり、転写ベルト7の速度が低下して速度変動が発生する。この変動が転写ベルト7に伝わって画像形成部まで影響を及ぼしてしまう。この時、転写ローラ8の軸部と連動する変位センサ20が位置を変化させるため、変位センサ20の検出結果に基づき、アクチュエータ22を作動させて経路変更部材23を右方向へ移動させることでベルト搬送経路を点線eから実線fへと変化させる。
これによってニップ部へ記録紙9が突入することで発生する転写ベルト7の搬送量の変化を、ニップ部のベルト搬送方向上流部において記録紙9がない状態と同一とすることが可能となる。また、記録紙9が転写ベルト7に与える負荷についても経路変更部材23の作用によって急峻な変化からなだらかな変化とすることが可能となる。
また、変化センサ20の検出信号に対して、経路変更部材23の駆動プロファイルを変更かつ最適化することによってさらに変動を抑えることが可能となる構成としてもよい。さらに、記録紙9が転写ベルト7から離れる瞬間には、前述の動作の逆を行うことによって、記録紙9が離れる時に発生する転写ベルト7の搬送量変化に対しても同様に、変化量を軽減することが可能となる。
対向ローラ6と転写ローラ8と転写ベルト7を介して構成されるニップ部を記録紙9が通過する時に、この記録紙9がニップ部を押し広げることで発生する過渡的負荷変動による転写ベルト7の回転変動を抑える。ニップ部を構成する転写ローラ8には変動量を検出するための変位センサ20が適宜な方法で設けられている。この変位センサ20の検出した偏差情報は演算ドライバ部21に入力される。この演算ドライバ部21では、変位センサ20から送られてくる偏差情報に応じて、後段に接続されたアクチュエータ22への駆動信号を算出しかつ出力を行っている。
アクチュエータ22を構成する1つの例としては通常のモータを用いる方法がある。また、直線的な駆動が必要な場合には、ソレノイドやギヤ、リニアモータなどによる構成としても良い。さらに、経路変更部材23を構成する1つの例としては、ベルト搬送に影響を及ぼさないように慣性力の小さなローラを用いる方法がある。
ニップ部に記録紙9が通紙していない一定回転駆動時の転写ベルト7の1部分の状態を図14に示している。ここで記録紙9はまだベルトに触れておらず、変位センサ20とアクチュエータ22に接合されている経路変更部材23は基準位置に停止している状態である。
ここで記録紙9が搬送され、ニップ部へ突入した初期の状態を図15に示している。記録紙9の先端がニップ部へ突入し、転写ローラ8を僅かに矢印で示す下方に変位させる。これによって転写ベルト7と、対向ローラ6にブレーキが掛かり、上流部の搬送量が変化する。
この変化によって転写ベルト7には負荷が加わり、転写ベルト7の速度が低下して速度変動が発生する。この変動を転写ベルト7が伝達して画像形成部まで影響を及ぼしてしまう。この時、変位センサ20は位置を変化させるため、変位センサ20の検出結果に基づき、経路変更部材23が移動することでベルト搬送経路を点線gから実線hへと変化させる。
また、負荷変動を、転写ベルト7を搬送するモータでの駆動制御の補正が間に合う程度の値にまで軽減することが可能となる。さらに、経路変更部材23が経路を変更する度合いは、変化センサ20の検出に基づいているため、ベルト駆動システム全体に悪影響を及ぼすことはない。また、紙の形状(凹凸など)に応じて、逐一、経路を変更する構成としても良い。
また、変化センサ20の検出信号に対して、経路変更部材23の駆動プロファイルを変更しかつ最適化することによってさらに変動を抑えることが可能となる構成でも良い。さらに、記録紙9が転写ベルト7から離れる瞬間には、前述の動作の逆を行うことによって、記録紙9が離れる時に発生する転写ベルト7の搬送量変化に対しても同様に、変化量を軽減することが可能となる。
また、基準位置に戻すのに要する時間を調整し、画像形成に影響のない動作とすることで、非作像時に限定する必要はない。さらに、任意の変位スレッシュ値(しきい値)を設定し、そのスレッシュ値を越えた時のみに動作を行う構成とすることによって、定常負荷変動による動作を抑える構成としても良い。
このように、圧接部材(ここでは転写ローラ8)の変位量が前記変位量スレッシュを超えた時にのみ、経路変更部材23を動かすことにより、記録紙9などの記録媒体突入などの変動が存在しても、転写ベルト7への変動伝達の影響を軽減でき、安定した制度の良いベルト駆動転写装置を提供することができる。
このように第1の実施の形態によれば、ニップ部に記録紙9が突入あるいは突出することによる負荷変動が発生しても、変位センサ20の検出量に応じて転写ベルト7の搬送経路を一時的に変化させる。また、ニップ部のベルト搬送方向上流部でのベルト搬送量変化を相殺、軽減する効果により、過渡的負荷変動による影響を抑え、高精度に駆動、画像形成することができる。
第1の実施の形態では、記録紙へトナー像を転写する転写部において、記録紙がニップ部に突入する際にニップ部を形成する転写ローラの変位量に応じてベルト搬送方向上流部において搬送経路又はベルト区間張力の変更を行う経路変更部材23を含む変動抑制機構を備えている。これにより記録紙の突入あるいは突出タイミングで発生する過渡的負荷変動を感光体ドラムと転写ベルトの接する1次転写部まで伝達させず、衝撃による変動を軽減させることを可能とする。
ベルト駆動転写装置では、過渡的負荷変動が、駆動ローラ4と転写ローラ8と転写ベルト7を介して構成されるニップ部を紙が通過する時に、紙がニップ部を押し広げることで発生する。この過渡的負荷変動による転写ベルト7の回転変動を抑えるために、搬送経路を変更する機械構成を設ける。
かかる機械構成からなる変動抑制機構は、ニップ部を構成する転写ローラ8の定常位置(基準位置)からの変動量に応じて、ベルト搬送方向の上流部にて任意の回転方向に転写ベルト7の搬送経路を変更する機械構成を設けて変動を抑えるように構成される。
図16において、ニップ部を構成する転写ローラ8は固定部24を中心として回転する。一方、固定部24はそれ自体は回転せずに転写ローラ8と一体となって、回転中心部25を中心として揺動する。即ち、固定部24は棒状の支持部材26の適所と固定されており、この支持部材26の一端に経路変更部材27が設けられている。棒状の支持部材26の他端は回転中心部25によって揺動自在に支持されている。経路変更部材27は、転写ローラ7の裏面側と近接した状態となっている。
即ち、固定部24、支持部材26、及び経路変更部材27は画像形成装置の適所に支持された回転中心部25を中心として回転することが可能な構成となっている。経路変更部材27を構成する1つの例としては、ベルト搬送に影響を及ぼさないように慣性力の小さなローラを用いる方法がある。
図17では、ニップ部に記録紙9が通紙していない一定回転駆動時のベルトの1部分の状態を示している。ここで記録紙9はまだ転写ベルト7に触れておらず、転写ローラ8と一体の固定部24と経路変更部材27は基準位置(転写ベルト7の内側面に軽く接した位置)にある状態である。
ここで記録紙9が搬送され、ニップ部へ突入すると(図18)、記録紙9の先端がニップ部へ突入し、転写ローラ8を僅かに矢印方向(転写ベルト7の外側面から離間する方向)に変位させる。転写ローラ8は支持部材26と共に回転中心部25を中心に揺動するため、転写ローラ8は右下方向へ押し込まれる。これによって転写ベルト7と、ここでは駆動ローラ4にブレーキが掛かり、上流部の搬送量が変化する。
この変化によって転写ベルト7には負荷が加わり、転写ベルト7の速度が低下して速度変動が発生し、この変動を転写ベルト7が伝達して画像形成部まで影響を及ぼしてしまう。この時、固定部24は位置を変化させるため、固定部24の位置変化に応じて支持部材26が回動し、経路変更部材27が移動することでベルト搬送経路を点線iから実線jへと変化させる。
これによってニップ部へ記録紙9が突入することで転写ベルト7に発生する搬送量の変化を、ニップ部のベルト搬送方向上流部において記録紙9がない状態と同一とすることが可能となる。また、記録紙9が転写ベルト7に与える負荷についても経路変更部材27の作用によって急峻な変化からなだらかな変化とすることが可能となる。これによって転写ベルト7を搬送するモータでの駆動制御の補正が間に合う負荷変動に軽減することが可能となる。
このように、ニップ部より転写ベルト7の搬送方向の上流部に、この転写ベルト7の搬送経路を決める可動の経路変更部材27を設けている。この経路変更部材27が、支持部材26を介して、転写ローラ(圧接部材)8と結合されている。これにより、転写ローラ8の変位量に応じて、支持部材26が動き、記録紙などの記録媒体突入などの変動が存在しても、転写ベルト7への変動伝達の影響を軽減でき、安定した、精度の良いベルト駆動転写装置を提供することができる。
図19において、対向ローラ6と転写ローラ8と転写ベルト7を介して構成されるニップ部を記録紙9が通過する時に、この記録紙9がニップ部を押し広げることで発生する過渡的負荷変動による転写ベルト7の回転変動を抑える。
ニップ部を構成する転写ローラ8は固定部24を中心として回転する。一方、固定部24はそれ自体は回転せずに転写ローラ8と一体となって、回転中心部25を中心として揺動する。即ち、固定部24は棒状の支持部材26の適所と固定されており、この支持部材26の一端に経路変更部材27が設けられている。棒状の支持部材26の他端は回転中心部25によって揺動自在に支持されている。経路変更部材27は、転写ローラ7の裏面側と近接した状態となっている。
即ち、固定部24、支持部材26及び経路変更部材27は画像形成装置内の適所に固定される回転中心部25を中心として揺動することが可能な構成となっている。経路変更部材27を構成する1つの例としては、ベルト搬送に影響を及ぼさないように慣性力の小さなローラを用いる方法がある。
図20では、ニップ部に記録紙9が通紙していない一定回転駆動時の転写ベルト7の1部分の状態を示している。ここで記録紙9はまだ転写ベルト7に触れておらず、転写ローラ8と一体の固定部24と経路変更部材27は基準位置におかれた状態である。
ここで、記録紙9が搬送され、ニップ部へ突入すると、記録紙9の先端がニップ部へ突入し、転写ローラ8を僅かに矢印方向(転写ベルト表面から離間する方向)に変位させる。この実施の形態では回転中支部25を中心に回転するため、転写ローラ8を下方向へ押し込む。
これによって転写ベルト7と対向ローラ6にブレーキが掛かり、上流部の搬送量が変化する。この変化によって転写ベルト7には負荷が加わり、転写ベルト7の速度が低下して速度変動が発生する。この変動を転写ベルト7が伝達して画像形成部まで影響を及ぼしてしまう。
この時、固定部24は位置を変化させるため、この固定部24の位置変化に応じて支持部材26が回転し、経路変更部材27が移動することによってベルト搬送経路を点線kから実線lへと変化させる。これによってニップ部へ記録紙9が突入することで転写ベルト7の搬送量の変化を、ニップ部のベルト搬送方向上流部において記録紙9がない状態と同一とすることが可能となる。
また、記録紙9が転写ベルト7に与える負荷についても経路変更部材27の作用によって急峻な変化からなだらかな変化とすることが可能となる。これによって、負荷変動の値を、転写ベルト7を搬送するモータでの駆動制御の補正が間に合う程度に軽減することが可能となる。また、経路変更部材27が経路を変更する度合いは、転写ローラ8と一体の固定部24の検出に基づいているため、ベルト駆動システム全体に悪影響を及ぼすことはない。
記録紙の形状(凹凸など)に応じて、逐一、経路を変更する構成としても良い。さらに、記録紙9が転写ベルト7から離れる瞬間には、前述の動作の逆を行うことによって、記録紙9が離れる時に発生する転写ベルト7の搬送量変化に対しても同様に、変化量を軽減することが可能となる。
上述した第2の実施の形態の構成によれば、ニップ部に記録紙が突入あるいは突出することによる負荷変動が発生しても、固定部の変位量に応じて転写ベルト7の搬送経路を一時的に変化させる。この変化によってニップ部のベルト搬送方向上流部でのベルト搬送量変化を相殺、又は軽減する効果が生じ、過渡的負荷変動による影響を抑え、高精度に駆動、かつ画像形成することができる。
このベルト駆動転写装置では、過渡的負荷変動が、駆動ローラと転写ローラ8と転写ベルト7を介して構成されるニップ部を記録紙9が通過する時に、この記録紙9がニップ部を押し広げることで発生する。この過渡的負荷変動による転写ベルト7の回転変動を抑えるために、搬送経路を変更する機械構成を設ける。
かかる機械構成からなる変動抑制機構は、ニップ部を構成する転写ローラ7の定常位置からの変動量に応じて、ベルト搬送方向の上流部にて任意の直線方向に転写ベルト7の搬送経路を変更する機械構成を設けて変動を抑えるように構成される。この第3の実施の形態の基本的な構成は、支持部材が直線方向に動くか回転方向に動くかの違い以外を除いて第2の実施の形態の基本的な機構と同様である。
この実施の形態では、一端に経路変更部材27をかつ他端に固定部24を有する長い軸部分30aとその中間部適所から直交して一体的に延びてこの長い軸部分と交差する短い軸部分30bを有する十字形状の支持部材30を有している。
この支持部材30の短い軸部分30bが画像形成装置内の適所に固定された保持部材31により案内されて移動可能な方向、つまり右下方向へ押し込まれる。これによって転写ベルト7と、ここでは駆動ローラ4にブレーキが掛かり、上流部の搬送量が変化する。
この変化によって転写ベルト7には負荷が加わり、転写ベルト7の速度が低下して速度変動が発生する。転写ベルト7はこの変動を伝達して画像形成部まで影響を及ぼしてしまう。この時、固定部24は位置を変化させるため、この固定部24の位置変化に応じて支持部材30が矢印方向へ進退移動する。
これに応じて経路変更部材27が移動することでベルト搬送経路を点線mから実線nへと変化する。これによってニップ部へ記録紙9が突入することで転写ベルト7の搬送量の変化を、ニップ部のベルト搬送方向上流部において記録紙9がない状態と同一とすることが可能となる。
また、記録紙の形状(凹凸など)に応じて、逐一、経路を変更する構成としても良い。さらに、記録紙9が転写ベルト7から離れる瞬間には、前述の動作の逆を行うことによって、記録紙9が離れる時に発生する転写ベルト7の搬送量変化に対しても同様に、変化量を軽減することが可能となる。
このベルト駆動転写装置では、過渡的負荷変動が、対向ローラ6と転写ローラ8と転写ベルト7を介して構成されるニップ部を記録紙が通過する時に、記録紙がニップ部を押し広げることで発生する。この過渡的負荷変動による転写ベルト7の回転変動を抑えるために、搬送経路を変更する機械構成を設ける。
図24では、記録紙9はまだ転写ベルト7に触れておらず、転写ローラ8と一体の固定部24と経路変更部材27は基準位置に置かれた状態である。ここで記録紙9が搬送され、図25のように、記録紙9の先端がニップ部へ突入すると、転写ローラ8を僅かに矢印方向に変位させる。
この変形例では、図22で示した長い軸部分30aと短い軸部分30bからなる構成の支持部材30が保持部材31に沿って移動可能な方向、つまり、右下方向へ押し込まれる。これによって転写ベルト7と、ここでは対向ローラ6にブレーキが掛かり、上流部の搬送量が変化する。この変化によって転写ベルト7には負荷が加わり、転写ベルト7の速度が低下して速度変動が発生する。
この変動を転写ベルト7が伝達して画像形成部まで影響を及ぼしてしまう。この時、固定部24は位置を変化させるため、この固定部24の位置変化に応じて支持部材30が移動する。それと同時に経路変更部材27が移動することによってベルト搬送経路を点線oから実線pへと変化する。
これによってニップ部へ記録紙9が突入することで転写ベルト7の搬送量の変化を、ニップ部のベルト搬送方向上流部において記録紙9がない状態と同一とすることが可能となる。また、記録紙9が転写ベルト7に与える負荷についても経路変更部材27の作用によって急峻な変化からなだらかな変化とすることが可能となる。
それにより負荷変動の値を、転写ベルト7を搬送するモータでの駆動制御の補正が間に合う程度に軽減することが可能となる。また、経路変更部材27が経路を変更する度合いは、転写ローラ8と一体の固定部24の検出に基づいているため、ベルト駆動システム全体に悪影響を及ぼすことはない。
また、紙の形状(凹凸など)に応じて、逐一、経路を変更する構成としても良い。さらに、記録紙9がベルトから離れる瞬間には、前述の動作の逆を行うことによって、記録紙9が離れる時に発生するベルトの搬送量変化に対しても同様に、変化量を軽減することが可能となる。
このように第3の実施の形態及び変形例によれば、ニップ部に記録紙9が突入あるいは突出することによる負荷変動が発生しても、固定部24の変位量に応じて転写ベルト7の搬送経路を一時的に変化させる。そしてさらに、搬送経路の変更量を任意の割合で変化させることで、過渡的負荷変動による影響を抑え、高精度に駆動、画像形成することができる。
支持部材30(の短い軸部分30b)がこの支持部材30(の長い軸部分30a)に対して任意の角度で直線方向に可動な構成であることにより、記録紙9などの記録媒体突入などの変動が存在しても、転写ベルト7への変動伝達の影響を軽減でき、安定した制度の良い転写装置を提供する事ができる。
上述した第1の実施の形態乃至第3の実施の形態では、使用している経路変更部材23又は27の構成をローラとして説明している。このように、経路変更部材をローラすれば、記録紙9などの記録媒体突入などの変動が存在しても、転写ベルト7への変動伝達の影響を軽減でき、安定した精度の良い転写装置を提供することができる。
しかし、経路変更部材をローラ以外の構成としても、転写ベルトへの変動伝達の影響を軽減することは可能であるので、その他の構成についても以下で例示する。
また、経路変更の変化をなだらかにする効果も盛り込むために、ゴムなどの弾性体でローラを構成する手法でも良い。イナーシャを下げた構成の1つの例を図26(b)に示している。この例では、支持部材44の回転中心44aと断面が扇形の固定部材44bが連結されている。
固定部材44bの周囲には、薄肉化によりイナーシャを下げた回転筒46が滑らかに回転可能で固定部材44bとともに構成されている。この固定部材44bは転写ベルト7の接する部分のみの形状が望ましいが、接する部分よりも多少、大きいか又は小さい構成でも良い。
図26(c)に示す他の構成では、ローラの代わりに転写ベルト7に接する部分の形状を鉤型部分45とし、転写ベルト7とは滑らかに接するよう構成している。その他の動作に支障がなければ粉末や粘性部材などを用いて転写ベルト7との摩擦抵抗を下げる方法でも可能である。このように構成することで、ローラよりもイナーシャを低減することが可能となる。
このように、経路変更部材が転写ベルト(ベルト像担持体)7の接触部分のみ面積を持ち、転写ベルト7の搬送経路に合わせた曲率を持った構成であることにより、紙などの記録媒体突入などの変動が存在しても、転写ベルト7への変動伝達の影響を軽減でき、安定した精度の良い転写装置を提供することができる。
また、経路変更部材の転写ベルト7との接触部分が弾性体で構成されていることにより、紙などの記録媒体突入などの変動が存在しても、転写ベルトへの変動伝達の影響を軽減でき、安定した精度の良い転写装置を提供することができる。
かかる構成にすると、記録紙がニップ部へ突入することで固定部24が変位し、その変位量に応じて経路変更部材27がベルト搬送経路を変更させる。この時、弾性体47の効果によって矩形波的に変位する変位量に対して、変化が鈍る、つまり滑らかな変位変化となる。
これにより急激な転写ベルトの搬送変化を防ぎつつ、しかも、記録紙の突入による負荷変動が転写ベルトを介して伝播するのを防ぐことが可能となる。また、ここでは固定部24と経路変更部材27との間に弾性体47を設けた構成としているが、その他の部分、又は、支持部材26全体を弾性体とする構成としても良い。
かかる構成にすると、記録紙がニップ部へ突入することで固定部24が変位し、その変位量に応じて経路変更部材27がベルト搬送経路を変更させる。この時、弾性体48の効果によって矩形波的に変位する変位量に対して、変化が鈍る、つまり滑らかな変位変化となる。
これにより急激な転写ベルトの搬送変化を防ぎつつ、しかも、記録紙の突入による負荷変動が転写ベルトを介して伝播するのを防ぐことが可能となる。また、ここでは保持部材31と経路変更部材27との間に弾性体48を設けた構成としているが、支持部材30の長い軸部30aのその他の部分、又はその長い軸部30a全体を弾性体とした構成としても良い。
このように、支持部材30の1部分または全部が弾性体で構成されていることにより、弾性体で不要な変動を吸収して、記録紙などの記録媒体突入などの変動が存在しても、転写ベルトへの変動伝達の影響を軽減でき、安定した精度の良い転写装置を提供する事ができる。
かかる構成によれば、記録紙がニップ部へ突入することで固定部24が変位し、その変位量に応じて経路変更部材27がベルト搬送経路を変更させる。この時、支持部材26の変位が、弾性体49の弾性特性により阻害される効果によって、矩形波的に変位する変位量に対して、変化が鈍る、つまり、不必要な変化のない滑らかな変位変化となる。
これにより急激な転写ベルトの搬送変化を防ぎつつも、紙の突入による負荷変動が転写ベルトを介して伝播するのを防ぐことが可能となる。また、ここでは固定部24と経路変更部材27との間に弾性体を設けた構成としているが、その他の部分に挟みこみ部分(制動手段)を設けた構成としても良い。
ここでは、支持部材30の1部分がゴムなどの弾性体(制動手段)50によって挟み込まれた構成を示している。この構成により、紙がニップ部へ突入することで固定部24が変位し、その変位量に応じて経路変更部材27がベルト搬送経路を変更させる。しかし、支持部材30の変位が、弾性体50の弾性特性により阻害される効果によって、矩形波的に変位する変位量に対して、変化が鈍る、つまり滑らかな変位変化となる。
これにより急激なベルトの搬送変化を防ぎつつも、記録紙の突入による負荷変動が転写ベルトを介して伝播するのを防ぐことが可能となる。また、ここでは保持部材31の1部分を弾性体として支持部材30と接する構成としているが、その他の部分に挟みこみ部分を設けた構成としても良い。
支持部材30の1部分又は全部が弾性体と接触していることにより、紙などの記録媒体突入などの変動が存在しても、転写ベルトへの変動伝達の影響を軽減でき、安定した精度の良いベルト駆動転写装置を提供することができる。
この中間転写ベルト7は、3本のローラによって支持され、駆動モータ(図示せず)によって矢印B方向に回動する。3本のローラはそれぞれ駆動モータより駆動が伝達されて駆動する駆動ローラ4、中間転写ベルト7にテンションを与える対向ローラ6、連れ回りする従動ローラ5とから構成されている。
中間転写ベルト7を含む中間転写ユニット51は、ブラック・イエロー・マゼンタ・シアンの各色の感光体ドラム52〜55、帯電器・露光手段としての露光光学系・現像器を含む感光体ドラムユニット56〜59を含んでいる。図示の画像形成装置Aには、転写バイアスを印加する転写器60〜63、記録媒体である紙へ転写する2次転写ローラ8、ゴム等をブレード状に形成した中間転写ベルトクリーニング手段64が設けられている。
感光体ドラム52〜55を含む感光体ドラムユニット56〜59において、露光光学系はレーザ駆動回路により階調変換手段からの各色の画像信号を順次に光強度変調やパルス幅変調をしている。この変調信号で半導体レーザを駆動することにより露光光線を得て、この露光光線により感光体ドラム52〜55を走査して感光体ドラム52〜55上に各色の画像信号に対応する静電潜像を順次に形成する。
形成されたフルカラー画像は中間転写ベルト7を挟んで設けられた転写器60〜63に転写バイアスを印加することで感光体ドラム52〜55上から中間転写ベルト7上へと転写される。また、中間転写ベルトクリーニング手段64は、中間転写ベルト7上に接して、この中間転写ベルト7上の転写残トナーを取り除くような構成になっている。
中間転写ベルトクリーニング手段64は、中間転写ベルト7をクリーニングする時のみ中間転写ベルト7に接し、この中間転写ベルト7から記録媒体である紙に転写されずに残ったトナーを除去する。紙は、記録紙カセット65から給紙ローラ66により1枚ずつ記録紙搬送路67に送り出される。
転写手段としての2次転ローラ8は、中間転写ベルト7上のフルカラー画像を紙に転写するのに用いられる。この2次転ローラ8に、中間転写ベルト7上のフルカラー画像を紙に転写するための転写バイアスを印加し、紙にフルカラー画像を転写する。
定着器70は、内部に熱源を有するヒートローラ68と、加圧ローラ69とから構成されている。紙上に転写されたフルカラー画像をヒートローラ68と加圧ローラ69との紙挟持回転に伴い圧力と熱を紙に加えて、この紙にフルカラー画像を定着させてフルカラー画像を形成する。
感光体ドラムユニット59は、駆動源(図示せず)によって駆動されており、この状態で、まず、帯電器(図示せず)に数kV程度の高電圧が電源装置から印加される。帯電器が感光体ドラム55の表面を一様に数百V程度に帯電させる。感光体ドラム55には露光光学系からブラックの画像信号に対応したレーザービームの露光光線が照射される。感光体ドラム55上では露光光線が照射された部分の電荷が消えて静電潜像が形成される。
一方、ブラック現像器は所定のタイミングで感光体ドラム55に当接される。ブラック現像器内のブラックトナーは負の電荷が予め与えられている。この場合に、感光体ドラム55上の露光光線の照射により電荷が無くなった部分(静電潜像部分)にのみブラックトナーが付着し、いわゆるネガポジプロセスによる現像が行われる。
ブラック現像器により感光体ドラム55の表面に形成されたブラックトナー像は、感光体ドラム55と中間転写ベルト7が接し、転写器62に転写バイアスが印加されることで感光体ドラム55上から中間転写ベルト7へ転写される。感光体ドラム55から中間転写ベルト7に転写されなかった残留トナーは感光体クリーニング手段により除去される。また、感光体ドラム55上の電荷は除電器(図示せず)によって除去される。
一方、シアン現像器は所定のタイミングで感光体ドラム54に当接される。シアン現像器内のシアントナーは負の電荷が予め与えられており、感光体ドラム54上の露光光線の照射により電荷が無くなった部分(静電潜像部分)にのみシアントナーが付着し、いわゆるネガポジプロセスによる現像が行われる。
シアン現像器により感光体ドラム54の表面に形成されたシアントナー像は、感光体ドラム54と中間転写ベルト7が接し、転写器62に転写バイアスが印加されることで感光体ドラム54上から中間転写ベルト7へ転写される。感光体ドラム54から中間転写ベルト7に転写されなかった残留トナーは感光体クリーニング手段により除去される。また、感光体ドラム54上の電荷は除電器(図示せず)によって除去される。
一方、マゼンタ現像器は所定のタイミングで感光体ドラム53に当接される。マゼンタ現像器内のマゼンタトナーには負の電荷が予め与えられている。感光体ドラム53上の露光光線の照射により電荷が無くなった部分(静電潜像部分)にのみマゼンタトナーが付着し、いわゆるネガポジプロセスによる現像が行われる。
シアン現像器により感光体ドラム53の表面に形成されたマゼンタトナー像は、感光体ドラム53と中間転写ベルト7が接し、転写器61に転写バイアスが印加されることで感光体ドラム53上から中間転写ベルト7へ転写される。感光体ドラム53から中間転写ベルト7に転写されなかった残留トナーは感光体クリーニング手段により除去される。また、感光体ドラム53上の電荷は除電器(図示せず)によって除去される。
一方、イエロー現像器は所定のタイミングで感光体ドラム52に当接される。イエロー現像器内のイエロートナーには負の電荷が予め与えられている。感光体ドラム52上の露光光線の照射により電荷が無くなった部分(静電潜像部分)にのみイエロートナーが付着し、いわゆるネガポジプロセスによる現像が行われる。
イエロー現像器により感光体ドラム52の表面に形成されたイエロートナー像は、感光体ドラム52と中間転写ベルト7が接し、転写器60に転写バイアスが印加されることで感光体ドラム52上から中間転写ベルト7へ転写される。感光体ドラム52から中間転写ベルト7に転写されなかった残留トナーは感光体クリーニング手段により除去される。さらに、感光体ドラム52上の電荷は除電器によって除去される。
中間転写ベルト7上に形成された4色フルカラー画像は、駆動ローラ4と2次転ローラ8の転写部まで搬送される。2次転ローラ8には数kV程度の高電圧が電源装置から印加され、これによって4色フルカラー画像は、記録紙カセット65から記録紙搬送経路66に沿って搬送されてきた紙へ一括して転写される。
また、中間転写ベルト7から2次転写で紙上へ転写されなかった中間転写ベルト7上の残留トナーは中間転写体クリーニング手段64により除去される。この中間転写体クリーニング手段64は、常時、中間転写ベルト7に接しており、転写されずに残った残留トナーを除去している。以上の一連の動作によって1枚分のフルカラー画像形成が終了する。
このような画像形成装置、例えば、カラー複写機においては、転写部に紙が突入する際の負荷変動が4色の重ね合わせの精度に大きく影響するため、とくに中間転写ベルト7の高精度駆動が望まれる。
そこで、この画像形成装置では、中間転写ベルト7の駆動が図16に示したベルト駆動転写装置により行われる。従って、転写部に紙が突入する際の負荷変動が発生しても、中間転写ベルト7への変動伝達が減少し、高精度な紙搬送駆動を行うことができ、高品質な画像を得ることができる。このように、紙などの記録媒体突入などの変動が存在しても、ベルトへの変動伝達の影響を軽減でき、安定した精度の良い画像形成装置を提供することができる。
Claims (9)
- 駆動源と、この駆動源により駆動されるベルト像担持体と、このベルト像担持体との間に圧接部を形成するために圧接される圧接部材と、を有し、前記圧接部に記録媒体を通過させて記録媒体へ画像を転写するベルト駆動転写装置であって、前記圧接部より前記ベルト像担持体の搬送方向の上流部に、前記ベルト像担持体の搬送経路を決める可動の経路変更部材を設け、この経路変更部材は、前記圧接部材の変位量に応じて、可動であるベルト駆動転写装置において、
前記可動の経路変更部材は、支持部材を介して、前記圧接部材と結合されていることを特徴とするベルト駆動転写装置。 - 前記支持部材は、前記圧接部材との結合部と前記経路変更部材との結合部との区間外の点を中心に回転可能な構成であることを特徴とする請求項1記載のベルト駆動転写装置。
- 前記支持部材は、この支持部材に対して任意の角度で直線方向に可動な部分を有する構成であることを特徴とする請求項1に記載のベルト駆動転写装置。
- 前記経路変更部材がローラであることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載のベルト駆動転写装置。
- 前記経路変更部材は、前記ベルト像担持体との接触部分のみ面積を持ち、前記ベルト像担持体の搬送経路に合わせた曲率を有する構成であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載のベルト駆動転写装置。
- 前記経路変更部材の前記ベルト像担持体との接触部分が弾性体で構成されていることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項記載のベルト駆動転写装置。
- 前記支持部材の1部分または全部が弾性体で構成されていることを特徴とする請求項1、3又は4の何れか1項記載のベルト駆動転写装置。
- 前記支持部材の1部分または全部が弾性体と接触していることを特徴とする請求項1、3又は4の何れか1項記載のベルト駆動転写装置。
- 感光体ドラムへの露光により形成された静電潜像をトナー現像し、この現像されたトナー像を給紙装置から送られた記録媒体上に転写し、前記記録媒体上のトナー像を定着し、前記記録媒体を排紙部へ排出する画像形成装置において、請求項1乃至8の何れか1項記載のベルト駆動転写装置を搭載することを特徴とする画像形成装置。
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