JP5179547B2

JP5179547B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5179547B2
Application number: JP2010171780A
Authority: JP
Inventors: 宏行村井; 俊樹瀧口
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2010-07-30
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2030-07-30
Also published as: US8478175B2; CN102346411A; US20120027461A1; JP2012032598A; CN102346411B

Description

本発明は、像担持体上に担持されたトナー像を、転写ベルトにより用紙に転写する画像形成装置に関する。

画像形成装置の転写ベルトは、感光体ドラム（像担持体）上に形成されたトナー像を用紙に転写する役割を果たす。この場合、感光体ドラム上に形成された静電潜像にトナーが付着してトナー像が形成され、転写ベルトを感光体ドラムとは逆電位に帯電させる。転写ベルトに吸着されて搬送される用紙に、感光ドラムのトナー像が転写される。

さて、このような画像形成装置では、転写ベルトの蛇行によるベルト破損、画像の位置精度の悪化、画質の低下という問題が発生している。この問題を解消するためにリブをベルト端部の裏側に貼り付け、リブとベルトを架けたローラの端部とを接触させることによってベルトの蛇行を抑制するものがある。

また、特許文献１では、転写ベルト端部位置をラインセンサで検出して、転写ベルトが蛇行している場合は、転写ベルト従動ローラの一端を支点にして他端を回動させて蛇行を修正後、従動ローラの軸をネジ固定する。その後、転写ベルト、ローラ等からなる転写ベルトユニット自体を回動させて、レジストローラによる用紙搬送方向と従動ローラの位置調整を行った転写ベルトの用紙搬送方向を合わせネジ固定する。

また、特許文献２では、転写ベルト端部位置をセンサで検出して、転写ベルトが蛇行している場合は、転写ベルト従動ローラの一端を支点にして他端を偏心カムにより自動的に回動させて蛇行を修正する。

特開２００５−１３８９８６号公報特開平４−５０９９２号公報

転写ベルト端部の裏側にリブを貼り付ける方法では、リブが削れたり、リブの先端と後端が対向するリブの継ぎ目からベルトが破損したりして、ベルトの寿命が短くなる。更に、リブを貼り付ける工程が必要となり生産時間も増えてしまう。リブが無い状態では従来の寿命の２倍が達成可能であることが実験より判明している。しかし、ベルトに貼り付けるリブを廃止すると、ベルトが蛇行した場合の修正機構が必要となる。

転写ベルトの蛇行には転写ベルトを張架しているローラの傾きだけでなく、転写ベルトユニットそのものが感光体に対して位置ズレしていることも原因がある。転写ベルトユニットは像担持体と接触しながら駆動しているので、通紙時、非通紙時で変化する転写ベルトにかかる力により、転写ベルトユニットの角度がずれてしまうことがある。

また、特許文献１では、転写ベルトや転写ベルトユニットそのものの位置調整を可能としているが、位置調整自体は自動で行われるわけではなく、あくまでもユーザが行わなければならない。位置調整が容易化されたとはいえ、それなりの熟練度が要求されることになる。

また、特許文献２では、ローラの位置変更による蛇行修正は行っているが、転写ベルトユニットの位置調整を含めて自動制御しているわけではない。したがって、ベルトの蛇行を十分に防止できると言い難い。

本発明では、転写ベルトを張架しているローラの位置変更による蛇行修正だけでなく、転写ベルトユニットの位置を調整することにより蛇行を抑制する画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、像担持体と、複数のローラに張架された転写ベルトを駆動する転写ベルトユニットとを備え、前記像担持体に形成されたトナー像を、前記転写ベルトにより用紙に転写する画像形成装置であって、
前記転写ベルトユニットにより駆動された前記転写ベルトの所定時間における搬送方向の前記像担持体に対する移動量を、用紙の通紙時と非通紙時とで計測する転写ベルト移動量計測手段と、前記像担持体に対する前記転写ベルトユニットの角度を調整する転写ベルトユニット位置調整手段と、前記像担持体に対する前記ローラの少なくとも一つの角度を調整するローラ位置調整手段と、通紙時と非通紙時における前記転写ベルトの計測移動量の差の絶対値に応じて、前記転写ベルトユニット位置調整手段と前記ローラ位置調整手段のいずれを用いて調整するかを決定し、前記計測移動量の差を減少させるように調整する制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。

ここで、前記制御手段は、前記計測移動量の差の絶対値が第１の閾値以上の場合、前記転写ベルトユニット位置調整手段により前記転写ベルトユニットと前記像担持体との角度を調整して前記計測移動量の差の絶対値が前記第１の閾値未満とすることを特徴とする。

また、前記制御手段は、前記計測移動量の差の絶対値が第１の閾値未満で、且つ通紙時の計測移動量と通紙時の設計上の移動量の差の絶対値が第２の閾値以上であった場合、前記ローラ位置調整手段を用いて、前記ローラの少なくとも１つと前記像担持体との角度を調整して前記計測移動量の差の絶対値が前記第２の閾値未満とすることを特徴とする。

本発明によれば、蛇行を抑えるように、通紙時と非通紙時における転写ベルトの計測移動量の差の絶対値に応じて、転写ベルトユニット位置調整手段とローラ位置調整手段のいずれかを用いて調整するかを決定するので、簡単に位置調整の必要な時を検出できると共に、これに基づいて転写ベルトユニットやローラの像担持体に対する傾きを自動的に調整できる。転写ベルトユニットが像担持体に対して傾いていると、像担持体の回転により、転写ベルトが蛇行する方向に力が働いてしまうのを補正する。また、転写ベルトユニットのローラが像担持体に対して傾いていても蛇行をする場合があるので、その場合においても蛇行を抑えることができる。さらに、転写ベルト端部裏面の蛇行防止リブを廃止でき、生産時間の短縮と転写ベルトの寿命を延ばすことができる。

本発明の一実施形態を適用した画像形成装置を示す断面図である。転写ベルトユニットを示す概略図である。駆動ローラの位置調整を示す図である。転写ベルトユニットの位置調整を示す図である。転写ベルトの蛇行調整処理に関する部分を示すブロック図である。転写ベルトの蛇行調整処理を示すフローチャートである。図６に従って転写ベルトユニットの位置調整を行う処理内容の表である。図６に従って駆動ローラの位置調整を行う処理内容の表である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態を適用した画像形成装置を示す断面図である。画像読み取り部２は、透明ガラスからなる原稿載置台１１、原稿載置台１１上へ自動的に原稿を供給するための両面対応自動原稿送り装置（ＲＡＤＦ）１２、原稿載置台１１上に載置された原稿の画像を走査して読み取るための原稿画像読み取りユニット、すなわちスキャナユニット１３から構成されている。

ＲＡＤＦ１２は、所定の原稿トレイ上に複数枚の原稿を一度にセットしておき、セットされた原稿を１枚ずつ自動的にスキャナユニット１３の原稿載置台１１上へ送給する公知の装置である。そして、ＲＡＤＦ１２は、使用者の選択に応じて原稿の片面または両面をスキャナユニット１３に読み取らせるように、片面原稿のための搬送経路、両面原稿のための搬送経路、搬送経路切り換え手段などから構成されている。

スキャナユニット１３は、原稿面上を露光するランプリフレクタアセンブリと、原稿からの反射光像を電気的画像信号に変換する光電変換素子（ＣＣＤ）１７に導くための第１反射ミラーを搭載した第１走査ユニット１４および第２、第３反射ミラーを搭載した第２走査ユニット１５、反射光像をＣＣＤ１７上に結像するための光学レンズ体１６から構成される。第１走査ユニット１４は原稿載置台１１に沿って左から右へ一定速度Ｖで走行し、第２走査ユニット１５はＶ／２の速度で同一方向に走行するように走査制御される。

これにより、画像読み取り部２では、ＲＡＤＦ１２とスキャナユニット１３の関連した動作によって、原稿載置台１１上に読み取るべき原稿を順次載置させながら、原稿載置台１１の下面に沿ってスキャナユニット１３を移動させて、原稿載置台１１上に載置された原稿の画像を１ライン毎に順次ＣＣＤ１７に結像させて、原稿画像を読み取る。

原稿画像をスキャナユニット１３で読み取ることにより得られた画像データは、各種処理が施された後、メモリに一旦記憶され、出力指示に応じてメモリから画像データを画像形成部３に出力して、感光体ドラム（像担持体）２２上に可視画像として再現した後、用紙上に画像を転写してトナー像を形成する。

この画像形成部３は、レーザ書き込みユニット（ＬＳＵ）２１および画像を形成するための電子写真プロセス部２０を備えている。レーザ書き込みユニット２１は、メモリから読み出した画像データまたはパーソナルコンピュータ等の外部機器から転送されてきた画像データに応じてレーザ光を出射する半導体レーザ、レーザ光を等角速度偏向するポリゴンミラー、等角速度偏向されたレーザ光が電子写真プロセス部２０の感光体ドラム２２上を等速度で走査するように補正するｆ−θレンズ等を有している。電子写真プロセス部２０は周知の態様に従い、感光体ドラム２２の周囲に帯電装置２３、現像装置２４、転写装置２５、剥離装置２６、クリーニング装置２７、除電装置を配置し、さらに感光体ドラム２２の下流側に定着装置２８を配置して構成される。

給紙部４は、第１〜３カセット３１〜３３および手差しトレイ３５、さらにオプションとして大容量カセット３４を第５のトレイを有している。第１カセット３１は、第１のトレイ及び第２のトレイを収容するタンデムトレイで、両トレイを装置本体から同時に引き出し可能となっている。第２カセット３２、第３カセット３３は、それぞれ第３のトレイ、第４のトレイを収容する。つまり、３つのカセット（３１〜３３）に４つのトレイが収容されている。大容量カセット３４は大容量のトレイであるので、最も使用頻度の高い、例えばＡ４サイズの標準紙を収容することができる。給紙搬送部３７，３８は、給紙部４から感光体ドラム２２と転写装置２５との間の転写位置に用紙を搬送するために、給紙ローラ、搬送ローラ、レジストローラを備えている。

この給紙部４における第１〜３カセット３１〜３３内の４つのトレイ及び大容量カセット３４には、用紙がサイズ毎に積載されて収容されており、使用者が所望するサイズの用紙が収容されているカセットあるいはトレイを選択すると、そのトレイ内の用紙束の上から１枚ずつ送り出され、給紙搬送部３７，３８の搬送経路を経由して順次電子写真プロセス部２０へ向けて搬送される。

レーザ書き込みユニット２１および電子写真プロセス部２０において、メモリから読み出された画像データは、レーザ書き込みユニット２１によってレーザ光線を走査させることにより感光体ドラム２２の表面上に静電潜像として形成され、現像装置２４のトナーにより可視像化されたトナー像は給紙部４から搬送された用紙の表面上に転写装置２５により静電転写され、定着装置２８によって定着される。

定着装置２８より用紙搬送方向下流側には、用紙排出路２９が設けられており、この用紙排出路２９は排紙部５の排紙搬送路４１と、両面複写のための搬送部４２とに分岐している。

このようにして画像が形成された用紙は定着装置２８から排紙部５へ送られ、あるいは両面複写のための搬送部４２へと選択的に搬送される。排紙部５に送られた用紙は、必要に応じてソートあるいはステープル処理等の所定の処理が施され、第１排出卜レイ４３または第２排出卜レイ４４にスタックされる。また、両面複写の搬送部４２に送られた用紙は、ここで反転され再び電子写真プロセス部２０に搬送されて、用紙の裏面に画像が形成され、定着後排出される。

図２は、転写装置を示す概略図である。（ａ）は外観図、（ｂ）は断面図である。以下に転写ユニットの構造とその動作概略を説明する。

転写装置２５は、転写ベルトユニット３０と、その他の部分からなる構成である。転写ベルトユニットは、転写ベルト５１、駆動ローラ５２、従動ローラ５３、転写ローラ５９、支持枠７８，７９からなる構成である。

感光体ドラム２２の下方に配置された転写ベルト５１は、駆動ローラ５２と従動ローラ５３に張架され、矢印の搬送方向に駆動される。駆動ローラ軸５４の一端側に、転写ベルト駆動モータ５５により回転駆動を与えて、駆動ローラ５２を回転させる。図２ではベルト５８により回転駆動力を与えているが、ギアにより回転駆動力を与える構造でもよい。感光体ドラム２２に当接する転写ベルト裏面側には、転写ベルト５１に感光体ドラム２２とは逆電位を付与する転写ローラ５９が備えられており、感光体ドラム２２に形成されたトナー像を転写ベルト５１上の用紙に転写する。

非通紙時には転写ベルト５１は、感光体ドラム２２に接触して移動し、通紙時には転写ベルト５１は、用紙を介して感光体ドラム２２と接触して移動する。通紙時の方が転写電位の関係で転写ベルトに働く力が大きい。従って、転写ベルトユニット３０の位置がズレていると、感光体ドラム２２の回転によって、転写ベルト５１が蛇行する方向へ力が働く。転写ベルトユニット３０の組み付けが正確であっても、通紙時、非通紙時の感光体ドラム２２との駆動により転写ベルト５１にかかる力の方向が少しでもズレると、転写ベルトユニット３０が、その力の方向にズレてゆく。こうして、転写ベルトユニット３０の位置がズレた状態で駆動し続けると転写ベルト５１が蛇行することとなる。転写ベルトユニット３０の角度がズレていない場合でも、転写ベルト５１を張架しているローラの軸がズレていると転写ベルトが蛇行してしまう。

そこで、本実施形態は、蛇行防止のために転写ベルトユニット３０やローラの位置調整可能な構造を有している。以下に詳しく説明する。

駆動ローラ軸５４の一端側は、支点軸受５６により回転自在に支持される。この支点軸受５６は、本体側に固定された支持台５７に回動自在に支持されて、駆動ローラ軸５４をどの方向にも回動することができる。

支持台６１上に移動可能に載置された取付台６２に駆動ローラ位置調整モータ６３を固定し、駆動ローラ軸５４の他端側を軸受６４に回転自在に支持する。また、軸受６４は、駆動ローラ位置調整モータ６３の雄ねじが形成されたモータ軸６５を、雌ねじが形成され軸受６４に挿入している。従って、駆動ローラ位置調整モータ６３の回転により、駆動ローラ５２の軸端を支点軸受５６を支点として、駆動ローラ軸５４の他端をＸ軸方向に移動が可能である。この様子を図３に示す。これは図２（ｂ）のＣ方向から見た図である。軸受６４は、駆動ローラ軸５４を回転自在に支持する部分と、ローラ軸端を矢印方向へ移動可能にする雌ネジを備えた部分とが一体に形成されている。

支点軸受５６を支点に、駆動ローラが図２のＸ方向に移動可能である。

従動ローラ軸６６の両軸端は、軸受７１，７２に回転自在に支持され、この軸受７１，７２は支持台７３，７４の上にスライド可能に載置される。

支持台７５に固定された転写ベルトユニット位置調整モータ７６は、モータ軸に配置された転写ベルトユニット位置調整カム７７を回転させることで、カム７７の周面が転写ベルト５１を支持している支持枠７８と摺接し、支点軸受５６を支点として転写ベルトユニット３０の支持枠７８をＹ方向へ移動させる。

図４は、転写ベルトユニット３０の位置調整を示す図である。これは図２（ｂ）のＤ方向から見た図である。図４の（ａ）はＹ＋方向に移動調整した図、（ｂ）は移動調整しない図、（ｃ）はＹ−方向に移動調整した図である

転写ベルトユニット位置調整モータ７６によりカム７７を図２の＋方向へ回すと、カム７７の摺接部に対して反対側の転写ベルト支持枠７８と支持台８１に接続しているスプリング８０が、支持枠７８をＹ＋方向へ押し出す。図４（ａ）に示すように、転写ベルトユニット３０は、支点軸受５６を支点に回転移動する。

転写ベルトユニット位置調整モータ７６によりカム７７を図２の−方向へ回すと、カム７７がスプリング力に抗して、支持枠７８をＹ−方向へ移動させる。図４（ｂ）に示すように、転写ベルトユニット３０は、支点軸受５６を支点に回転移動する。

ここで、転写ベルト駆動モータ５５と転写ベルトユニット位置調整モータ７６は、装置本体側に固定されている。また支持台５７，６１，７３，７４，７５も装置本体に固定されている。駆動ローラ位置調整モータ６３と転写ベルトユニット位置調整モータ７６は、ステップモータを使用し、ステップ数で回転を制御する。

ベルト裏面には印が付けられており、発光受光センサからなる転写ベルト移動量検知センサ８２でベルト速度を測定し、速度から移動量（移動距離）を割り出す。

図５は、転写ベルトの蛇行調整処理に関する部分を示すブロック図である。
制御部８３は、転写ベルト駆動モータ５５を制御して転写を行うと同時に、転写ベルト移動量検知センサ８２の計測による移動量に基づいて、駆動ローラ位置調整モータ６３と転写ベルトユニット位置調整モータ７６を制御して、転写ベルト５１の蛇行調整を行う。

図６は、転写ベルトの蛇行調整処理を示すフローチャートである。
制御部８３は、転写ベルト駆動モータ５５を駆動し、転写ベルトを駆動する（ステップＳ１）。制御部８３は、転写ベルト移動量検知センサからの計測値により、通紙時の転写ベルトの移動量（所定時間における）を求める（ステップＳ２）。次に制御部８３は、転写ベルト移動量検知センサからの計測値により、非通紙時の転写ベルトの移動量を求める（ステップＳ３）。

制御部８３は、転写ベルトの通紙時と非通紙時の移動量の差を求め、その絶対値が第１の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ４）。この第１の閾値は、２．５ｍｍとしているが、これは予め設定しておく。第１の閾値以上であれば、ステップＳ５に進み、制御部８３は、転写ベルトユニット位置調整モータ７６を駆動し、第１の閾値未満になるように、感光体ドラム２２に対する転写ベルトユニット３０の角度を調整する（ステップＳ５）。このとき、転写ベルトユニット位置調整カム７７をどちら向きにどれだけ回転させるかは、予め求めておいて、例えばルックアップテーブルなどに記憶させておき、移動量の差から求められるようにしておく。

ステップＳ４において、第１の閾値未満であれば、ステップＳ６に進み、転写ベルトの計測した移動量と、予め設定しておいた設計値（転写ベルトの設計上の速度から求まる所定時間の設計上の移動量）との差の絶対値を求め、その差が第２の閾値以上か否かを判定する。ここでは、第２の閾値を６ｍｍとする。この値も予め設定しておく。第２の閾値未満であれば、処理を終える。第２の閾値以上であれば、第２の閾値未満になるように、駆動ローラ位置調整モータ６３により、感光体ドラム２２に対する駆動ローラ５２の角度を調整する。駆動ローラ５２の片側をどれだけ移動させるかは予め求めておいて、例えばルックアップテーブルなどに記憶させておき、移動量の差から求められるようにしておく。

このように、通紙時と非通紙時の計測移動量の差に基づいて調整制御を行うので、制御部８３は、転写ベルトユニット３０や駆動ローラ５２の位置調整が必要な時期を簡単に、しかも的確に判断でき、転写ベルトユニット位置調整モータ７６と駆動ローラ位置調整モータ６３のいずれかを用いて自動的に蛇行防止の位置調整ができる。さらに、転写ベルト５１の端部裏面の蛇行防止リブを廃止でき、生産時間の短縮と転写ベルトの寿命を延ばすことができる。

＜実験結果＞
ここで、転写ベルト駆動ローラの位置が下図のようになる位置に調整し、転写ベルトの移動距離を測定する実験を行った。本実験に使用した構成部品の主なデータは以下の通りである。

構成部品の主なデータ
１）転写ベルト物性
ＮＢＲ系ゴムベルトｔ＝400〜700μm
裏面加工無し、表面フッ素系コーティング
２）転写ローラ物性
転写ローラ径 φ14mm
ＥＰＤＭ系発泡ゴムローラ（硬度約 40 JIS-C）
３）転写ベルト径 φ60mm
４）従動ローラ径 φ17mm
５）プロセス速度 400mm/s（で転写ベルトを回転）
６）感光体ＯＰＣ

図７は、図６に従って転写ベルトユニットの位置調整を行う処理内容の表である。図８は、図６に従って駆動ローラの位置調整を行う処理内容の表である。
ユニット及びローラの位置の変更を行うかどうかの閾値は転写ベルト、感光体、等の寸法、材質等に影響されるので、適宜決めればよい。ここでは、転写ベルトユニット調整と駆動ローラ調整の閾値を図７、図８の表のように決めた。

この表の実験の結果、通紙時と非通紙時の転写ベルト移動量の差と転写ベルトの移動量の設計値に対する測定値との差からユニットの位置（感光体ドラムに対する角度）の調整をするか、転写ローラを張架しているローラの角度を調整するかを決定し、ユニットまたはローラの位置を調整する制御を行えば、蛇行を抑制できることがわかった。

２２感光体ドラム
２５転写装置
３０転写ベルトユニット
５２駆動ローラ
５３従動ローラ
５４駆動ローラ軸
５５転写ベルト駆動モータ
５６支点軸受
５７，６１，７３，７４，７５，７６，８１支持台
６３駆動ローラ位置調整モータ
６４，７１，７２軸受
６５モータ軸
６６従動ローラ軸
７６転写ベルトユニット位置調整モータ
７７転写ベルトユニット位置調整カム
７８，７９支持枠
８０スプリング
８２転写ベルト移動量検知センサ
８３制御部

Claims

像担持体と、複数のローラに張架された転写ベルトを駆動する転写ベルトユニットとを備え、前記像担持体に形成されたトナー像を、前記転写ベルトにより用紙に転写する画像形成装置であって、
前記転写ベルトユニットにより駆動された前記転写ベルトの所定時間における搬送方向の前記像担持体に対する移動量を、用紙の通紙時と非通紙時とで計測する転写ベルト移動量計測手段と、
前記像担持体に対する前記転写ベルトユニットの角度を調整する転写ベルトユニット位置調整手段と、
前記像担持体に対する前記ローラの少なくとも一つの角度を調整するローラ位置調整手段と、
通紙時と非通紙時における前記転写ベルトの計測移動量の差の絶対値に応じて、前記転写ベルトユニット位置調整手段と前記ローラ位置調整手段のいずれを用いて調整するかを決定し、前記計測移動量の差を減少させるように調整する制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
前記制御手段は、
前記計測移動量の差の絶対値が第１の閾値以上の場合、前記転写ベルトユニット位置調整手段により前記転写ベルトユニットと前記像担持体との角度を調整して前記計測移動量の差の絶対値が前記第１の閾値未満とすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、
前記計測移動量の差の絶対値が第１の閾値未満で、且つ通紙時の計測移動量と通紙時の設計上の移動量の差の絶対値が第２の閾値以上であった場合、前記ローラ位置調整手段を用いて、前記ローラの少なくとも１つと前記像担持体との角度を調整して前記計測移動量の差の絶対値が前記第２の閾値未満とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。