JP2004035200A

JP2004035200A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2004035200A
Application number: JP2002195805A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Goto; 後藤　　達也
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-07-04
Filing date: 2002-07-04
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】最小限のローラ本数で、ベルトの寄り調整を効率的に調整すること。
【解決手段】像担持体と、複数のローラ間に懸架される無端状のベルト体と、を有する画像形成装置において、前記像担持体に対向する面を形成するローラのベルト体移動方向上流に位置する上流ローラの更に上流位置に、前記ベルト体の外側から該ベルト体を懸架する外ローラを設け、該外ローラのアライメントを調整可能に構成することを特徴とする。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電記録方式や電子写真記録方式等を採用した画像形成装置、特に複数の画像形成手段と中間転写体を有する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、さまざまな形式のカラー画像形成装置が提案されている。その１つに各々の色の現像剤毎に画像形成部を設け、画像形成部において像担持体としての感光体ドラムに対し、周知の画像形成プロセスにて各色毎の顕画像を形成し、これら顕画像を無端循環運動する搬送体、いわゆる中間転写ベルト上に順次転写し、外部より供給される転写材に一括転写した後に定着して、カラー画像を得る電子写真方式のカラー画像形成装置がある。
【０００３】
このような中間転写方式の画像形成装置において、中間転写ベルトは一般に複数のローラに内側から懸架される。しかしながら、これらの中間転写ベルトにおいては、装置本体の歪み等に起因するローラの整列性の変化、いわゆるアライメントずれによって、中間転写ベルトに寄りが発生するという問題を有している。
【０００４】
このベルト寄りを補正する手段として、例えば、ベルト端部の位置を検知することによってベルトの寄り量を検出し、この情報を元に、前述した各ローラの一本についてアライメントを補正する方法等がとられる。この方法によれば、ベルトエッジに貼られたリブ状のゴム部を規制したり、ベルトエッジを直接フランジ等に突き当てて規制したりする手段に比べて機械的ストレスが少なく、ベルトの寿命を大幅に向上させることができる。
【０００５】
一方で、装置内でのユニット配置の自由度向上およびベルト寄り力の低減を目的として、ベルト体の外周側から該ベルト体を懸架する外ローラを設けた構成が提案されている（特開２００１−１１７３７４）。
【０００６】
図７は前記従来例の形態を利用した中間転写部を説明する断面図である。中間転写ベルト３１は、駆動ローラ３２、二次転写内ローラ３４、ステアリングローラ１３３および、テンションローラ１３７によって内側から懸架されるとともに、外側からは外ローラ１８０によって懸架されている。外ローラ１８０を設けることにより、二次転写内ローラ３４とステアリングローラ１３３とを結んだ接線（図中破線）で形成されるところの中間転写ベルト断面に比べて、より小さい断面で中間転写ベルトを形成できるという効果が得られ、他のユニットを配置するための自由度を大きくでき、結果的に装置本体を小さく構成できるというメリットを有する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
テンションローラ１３７は、各色の感光体ドラムと対向する一次転写平面Ａをドラム表面に対して平行に維持する必要性から、水平方向にのみ移動可能に構成されるとともに、図示しないバネ部材によって図中左方向へ付勢されている。したがって、ステアリングローラ１３３を別途設けて、図中の矢印Ｄの方向にアライメントを調整することによって、ベルトの寄り調整を行っていた。
【０００８】
しかしながら、上述の構成においては、テンションローラ１３７の他にステアリングローラ１３３を別途に設ける必要があるため、ローラ本数が増えてコスト高になってしまうとともに、構成が複雑になるという問題があった。
【０００９】
また、中間転写ベルトのクリーニング装置の配置に関して設計上の困難があるという問題も有していた。すなわち、テンションローラ１３７の対向部にクリーニング装置を配置しようとすると、十分なスペースが得られず、ステアリングローラ１３３をさらに図中右方向に配置する必要性が生ずる。一方で、ステアリングローラ１３３を図中右方向に配置すると、中間転写ベルト３１に対する掛かり量が減少し、アライメント調整に対する応答性が低下してしまう。
【００１０】
そこで本発明の目的は、最小限のローラ本数で、ベルトの寄り調整を効率的に調整することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための、本発明の代表的な構成は、像担持体と、複数のローラ間に懸架される無端状のベルト体と、を有する画像形成装置において、前記像担持体に対向する面を形成するローラのベルト体移動方向上流に位置する上流ローラの更に上流位置に、前記ベルト体の外側から該ベルト体を懸架する外ローラを設け、該外ローラのアライメントを調整可能に構成することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図を用いて本発明の画像形成装置を詳細に説明する。図１は画像形成装置の要部断面図であり、図示の画像形成装置は複数の画像形成部を並設して成るカラー画像形成装置である。図示のカラー画像形成装置には画像出力部１Ｐが設けられており、この画像出力部１Ｐは、大別して画像形成部１０（４つのステーションａ，ｂ，ｃ，ｄが並設されており、その構成は同一である）、給送ユニット２０、中間転写ユニット３０、定着ユニット４０及び制御基板７０を有する制御装置で構成されている。
【００１３】
ここで、個々のユニットについて詳しく説明する。画像形成部１０においては、図示矢印方向に回転駆動される像担持体としての感光体ドラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄがその中心で軸支され、各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの外周面に対向してその回転方向に一次帯電器１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ）、光学系１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ）、現像装置１４（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ）が配置されている。
【００１４】
そして、一次帯電器１２ａ〜１２ｄにおいて感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの表面に均一な帯電量の電荷を与え、次いで光学系１３ａ〜１３ｄによって記録画像信号に応じて変調した例えばレーザービーム等の光線を感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ上に露光させて、各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ上に静電潜像を形成する。そして、各静電潜像をイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色の現像剤（トナー）をそれぞれ収納した現像装置１４ａ〜１４ｄによってトナー画像として顕像化する。尚、顕像化されたトナー画像をベルト体としての中間転写ベルト３１に転写する画像一次転写領域Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄの下流側では、記録材Ｐに転写されないで感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ上に残されたトナーがクリーニング装置１５（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ）によって掻き落とされて感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの表面が清掃される。以上に示したプロセスを経て各トナーによる画像形成が順次行われる。
【００１５】
一方、給送ユニット２０は、記録材Ｐを収納するためのカセット２１（２１ａ，２１ｂ）及び手差しトレイ２７、カセット２１ａ，２１ｂ内、若しくは手差しトレイ２７より記録材Ｐを１枚ずつ送り出すためのピックアップローラ２２ａ，２２ｂ，２６、各ピックアップローラ２２ａ，２２ｂ，２６から送り出された記録材Ｐをレジストローラ２５ａ，２５ｂまで搬送するための給送ローラ対２３及び給送ガイド２４、画像形成部１０での画像形成タイミングに合わせて記録材Ｐを二次転写領域Ｔｅへ送り出すためのレジストローラ２５ａ，２５ｂで構成されている。
【００１６】
また、中間転写ユニット３０は中間転写体としての中間転写ベルト３１を有しており、該中間転写ベルト３１は、これに駆動力を伝達する駆動ローラ（下流ローラ）３２と、不図示のばね（弾性部材）の付勢力によって中間転写ベルト３１に適度な張力を与えるテンションローラ（上流ローラ）３３と、中間転写ベルト３１を挟んで二次転写領域Ｔｅに対向する二次転写内ローラ３４と、搬送方向（矢印Ｂ方向）の二次転写領域Ｔｅから一次転写領域Ｔｄの間の中間転写ベルト３１の外側に設けられた外ローラ８０とに巻回されている。尚、中間転写ベルト３１の材質としては例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）等が選定される。
【００１７】
上記駆動ローラ３２とテンションローラ３３の間に一次転写平面Ａが形成されるが、駆動ローラ３２は金属ローラの表面に数ｍｍ厚のゴム（ウレタン又はクロロプレン）をコーティングして中間転写ベルト３１とのスリップが防がれている。尚、この駆動ローラ３２は不図示のパルスモータによって回転駆動される。
【００１８】
各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄと中間転写ベルト３１が対向する一次転写領域Ｔａ〜Ｔｄには、中間転写ベルト３１の裏に一次転写手段としての一次転写装置３５ａ〜３５ｄが配置されている。そして、二次転写内ローラ３４に対向して二次転写装置３６が配置されて二次転写領域Ｔｅが形成されている。
【００１９】
また、中間転写ベルト３１上の二次転写領域Ｔｅの下流には中間転写ベルト３１の画像形成面をクリーニングするためのクリーニング装置５０が配され、該クリーニング装置５０は、クリーナブレード５１と廃トナーを収納する廃トナーボックス５２で構成されている。尚、クリーナブレード５１の材質としてはポリウレタンゴム等が用いられる。
【００２０】
定着ユニット４０は、内部にハロゲンヒータ等の熱源を備えた定着ローラ４１ａとこの定着ローラ４１ａに加圧される加圧ローラ４１ｂ（この加圧ローラ４１ｂにも熱源を備える場合もある）、定着ローラ４１ａと加圧ローラ４１ｂのニップ部へ記録材Ｐを導くためのガイド４３、定着ローラ４１ａ，加圧ローラ４１ｂから排出されてきた記録材Ｐを更に装置外部に導き出すための内排出ローラ４４、外排出ローラ４５等で構成されている。また、前記制御装置は、上記各ユニット内の機構の動作を制御するための制御基板７０や不図示のモータドライブ基板等で構成されている。
【００２１】
次に、本カラー画像形成装置の動作について説明する。画像形成動作開始信号が発せられると、先ず、ピックアップローラ２２ａによってカセット２１ａから記録材Ｐが１枚ずつ送り出される。そして、給送ローラ対２３によって記録材Ｐが給送ガイド２４の間を案内されてレジストローラ２５ａ，２５ｂまで搬送される。このとき、レジストローラ２５ａ，２５ｂは停止しており、記録材Ｐの先端はニップ部に突き当たる。その後、画像形成部１０が画像の形成を開始するタイミングに合わせてレジストローラ２５ａ，２５ｂは回転を開始する。このレジストローラ２５ａ，２５ｂの回転時期は、記録材Ｐと画像形成部１０より中間転写ベルト３１上に一次転写されたトナー画像とが二次転写領域Ｔｅにおいて丁度一致するようにそのタイミングが設定されている。
【００２２】
一方、画像形成部１０では、画像形成動作開始信号が発せられると、前述したプロセスを経て中間転写ベルト３１の回転方向において一番上流にある感光体ドラム１１ｄ上に形成されたトナー画像が、高電圧が印加された一次転写装置３５ｄによって、一次転写領域Ｔｄにおいて中間転写ベルト３１に一次転写される。そして、中間転写ベルト３１上に一次転写されたトナー画像は次の一次転写領域Ｔｃまで搬送され、そこでは画像形成部１０間をトナー画像が搬送される時間だけ遅延して画像形成が行われており、前画像の上にレジストを合わせて次のトナー画像が転写されることになる。以下も同様の工程が繰り返され、結局４色のトナー画像が中間転写ベルト３１上に一次転写される。
【００２３】
その後、記録材Ｐが二次転写領域Ｔｅに進入して中間転写ベルト３１に接触すると、該記録材Ｐの通過タイミングに合わせて二次転写装置３６に高電圧を印加する。そして、前述したプロセスによって中間転写ベルト３１上に形成された４色のトナー画像が記録材Ｐの表面に転写され、トナー画像が転写された記録材Ｐは搬送ガイド４３によって定着ユニット４０の定着ローラ４１ａと加圧ローラ４１ｂのニップ部まで正確に案内される。そして、定着ユニット４０のローラ対４１ａ，４１ｂの熱及びニップの圧力によって、トナー画像が記録材Ｐの表面に定着され、トナー画像が定着された記録材Ｐは内排出ローラ４４と外排出ローラ４５によって搬送されて機外に排出される。
【００２４】
次に、本実施の形態の特徴的な構成について述べる。図２は外ローラ８０が採用された中間転写ユニット３０の構成を示した図である。先述したように、中間転写ベルト３１は、駆動ローラ３２、二次転写手段としての二次転写内ローラ３４およびテンションローラ３３によって内側から、さらに外ローラ８０によって外側から懸架されている。ここでテンションローラ３３は、図示しないバネ部材によって図中左方向に付勢され、中間転写ベルト３１に適度な張力を与えている。また外ローラ８０は、図中の奥側端部が図示しない軸受に軸支されていて、前側端部を矢印Ｃの方向に動かすことによって、アライメントを調整可能に構成されている。
【００２５】
図３はアライメントの調整機構を説明する斜視図である。外ローラ８０の前側の軸端部８０ａは、図示しない側板に固定された長軸受８３に回転可能に軸支されている。長軸受８３には、軸端部８０ａに対してひとつの方向にのみ勘合し、図２の矢印Ｃ方向にのみ移動を許容する長穴が設けてある。さらにその外側には、軸受８２が矢印Ｒ_１およびＲ_２方向（矢印Ｃと平行な方向）に移動自在に勘合されている。一方、図示しない側板にはステアリングモータ８１が固定されている。このステアリングモータ８１の先端部には、リードが設けられた出力軸８１ａが取り付けられていて、その先端部が軸受８２に当接している。軸受８２の反対側には、図示しないバネ部材が設けてあって、軸受８２を出力軸８１ａに押し付けている。
【００２６】
したがって、ステアリングモータ８１が所定のステップ数だけ矢印Ｍ_１方向に回転すると、出力軸８１ａの先端部は所定の量だけ矢印Ｌ_１方向に移動し、同時に軸受８２も所定の量だけ矢印Ｌ_１方向に移動する。反対に、ステアリングモータ８１が所定のステップ数だけ矢印Ｍ_２方向に回転すると、出力軸８１ａの先端部は所定の量だけ矢印Ｌ_２方向に移動し、同時に軸受８２も所定の量だけ矢印Ｌ_２方向に移動する。このようにして、外ローラ８０の前側の軸端部８０ａを矢印Ｒ_１あるいはＲ_２の方向へ動かすことが可能であり、その結果、外ローラ８０のアライメントを調整することが可能となる。
【００２７】
中間転写ベルト３１の寄り方向を制御するためには、外ローラ８０のアライメントを調整すればよい。外ローラ８０の前側の軸端部８０ａを矢印Ｒ_１の方向に動かすと、中間転写ベルト３１は矢印Ｓ_１の方向に寄り力を生じ、外ローラ８０の前側の軸端部８０ａを矢印Ｒ_２の方向に動かすと、中間転写ベルト３１は矢印Ｓ_２の方向に寄り力を生じる。この特性を利用して外ローラ８０のアライメントを調整すれば、装置本体の歪み等によって中間転写ベルト３１に発生する寄り力を相殺する方向に、積極的に寄り力を生じさせ、結果的に中間転写ベルト３１を所定位置Ｘ_０から外れることなく走行させることが可能となる。
【００２８】
感光体ドラム１１から転写を受ける一次転写平面Ａの図中奥側には、発光部９０および受光部９１からなる検知手段としてのベルトエッジセンサ９２が設けられている。図４はベルトエッジセンサ９２の作用を説明する上視図である。受光部９１にはスリット９１ａが設けられている。発光部９０（図４では不図示、図２参照）で発せられた光のうち、スリット９１ａを通過した光量を検出することにより、所定の電圧が出力される。
【００２９】
図６（ａ）は中間転写ベルト３１のエッジ部３１ａの位置変移量と、ベルトエッジセンサ９２の出力電圧の関係を示した図である。いま、エッジ部３１ａが所定位置Ｘ_０から変移してＸ_１へ動いた場合を考えると、エッジ部３１ａがスリット９１ａを遮る量が減少し、その結果、受光部９１で検出される光量は増加する。このときベルトエッジセンサ９２からは、電圧Ｖ_１が出力される。この出力電圧Ｖ_１の情報をもとに、図５に示す制御装置９５により、ステアリングモータ８１の駆動パルス数が決定される。
【００３０】
図６（ｂ）はベルトエッジセンサ９２の出力電圧と、ステアリングモータ８１の駆動パルス数の関係を示す図である。ベルトエッジセンサ９２から電圧Ｖ_１が出力されたとき、制御装置９５では、ステアリングモータ８１の駆動パルス数としてＰ_１を決定する。この駆動パルス信号Ｐ_１は、ステアリングモータ８１に送られ、ステアリングモータ８１はパルス数Ｐ_１だけ矢印Ｍ_１の方向に回転する。これに伴い、先述したように、ステアリングモータ８１の出力軸８１ａの先端部は所定の量だけ矢印Ｌ_１方向に移動し、その結果として、外ローラ８０の前側のアライメントがＲ_１の方向に変移して、中間転写ベルト３１は矢印Ｓ_１の方向に移動する。かくして、中間転写ベルト３１は、所定位置Ｘ_０に戻される。
【００３１】
以上説明したように本発明においては、外ローラ８０のアライメントを調整可能に構成したことにより、最小限のローラ本数で断面積の小さい中間転写ベルトを構成できるとともに、ベルト寄りを補正することが可能である。また、外ローラ８０を上流ローラとしてのテンションローラ３３と二次転写手段としての二次転写内ローラ３４の間に設けたことにより、その他の構成に対する設計自由度が増大し、結果的に装置本体を小さく構成することが可能である。さらに、ベルト端部の検知手段の情報を基に外ローラ８０のアライメント変更手段としてのステアリングモータ８１を動作させる制御手段としての制御装置９５を有することにより、自動的に中間転写ベルト３１の寄りを補正するようにすることが可能である。
【００３２】
（他の実施形態）
前述した実施形態において説明したアライメント調整機構やベルトエッジ検出手段はあくまでも一例であって、本発明に関して何ら限定を加えるものではない。例えば、アライメント調整機構はカムフォロワーを用いて軸端位置を変移させるものであっても良いし、ベルト検出手段にあっては、ベルトエッジに当接させたアームの変移量を検出したりする構成であっても良い。
【００３３】
さらに、前述した実施形態では、下流ローラに駆動を与え上流ローラにテンションを付与する構成で説明したが、上流ローラに駆動を与え下流ローラにテンションを付与する構成であっても、本発明に関する効果は同様に得られる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明においては、像担持体と、複数のローラ間に懸架される無端状のベルト体と、を有する画像形成装置において、前記像担持体に対向する面を形成するローラのベルト体移動方向上流に位置する上流ローラの更に上流位置に、前記ベルト体の外側から該ベルト体を懸架する外ローラを設け、該外ローラのアライメントを調整可能に構成することを特徴とするため、最小限のローラ本数で、ベルトの寄り調整を効率的に調整することができる。また、ベルト体を懸架するローラを最小限の本数で構成できるので、中間転写ベルトのクリーニング装置の配置に関して設計上の自由度を増すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の要部断面図である。
【図２】外ローラが採用された中間転写ユニットの構成を示した図である。
【図３】アライメントの調整機構を説明する斜視図である。
【図４】ベルトエッジセンサの作用を説明する上視図である。
【図５】制御装置の作用を説明する図である。
【図６】（ａ）中間転写ベルトのエッジ部の位置変移量と、ベルトエッジセンサの出力電圧の関係を示した図である。
（ｂ）ベルトエッジセンサの出力電圧と、ステアリングモータの駆動パルス数の関係を示す図である。
【図７】従来例における中間転写部を説明する断面図である。
【符号の説明】
Ａ　　　　…一次転写平面、　Ｐ　　　　…記録材、　Ｔａ〜Ｔｄ　　…画像一次転写領域、
Ｔｅ　　…二次転写領域、
１Ｐ　　…画像出力部、　１０　　　　…画像形成部、　１１　　　　…感光体ドラム、
１２　　　　…一次帯電器、　１３　　　　…光学系、　１４　　　　…現像装置、
１５　　　　…クリーニング装置、　２０　　　　…給送ユニット、　２１　　　　…カセット、
２２ａ　　…ピックアップローラ、　２２ｂ　　…ピックアップローラ、
２３　　　　…給送ローラ対、　２４　　　　…給送ガイド、
２５ａ　　…レジストローラ、　２５ｂ　　…レジストローラ、
２６　　　　…ピックアップローラ、　２７　　　　…手差しトレイ、
３０　　　　…中間転写ユニット、　３１　　　　…中間転写ベルト、
３１ａ　　…エッジ部、　３２　　　　…駆動ローラ、　３３　　　　…テンションローラ、
３４　　　　…二次転写内ローラ、　３５　　　　…一次転写装置、
３６　　　　…二次転写装置、　４０　　　　…定着ユニット、　４１ａ　　…定着ローラ、
４１ｂ　　…加圧ローラ、　４３　　　　…搬送ガイド、　４４　　　　…内排出ローラ、
４５　　　　…外排出ローラ、　５０　　　　…クリーニング装置、
５１　　　　…クリーナブレード、　５２　　　　…廃トナーボックス、
７０　　　　…制御基板、　８０　　　　…外ローラ、　８０ａ　　…軸端部、
８１　　　　…ステアリングモータ、　８１ａ　　…出力軸、　８２　　　　…軸受、
８３　　　　…長軸受、　９０　　　　…発光部、　９１　　　　…受光部、
９１ａ　　…スリット、　９２　　　　…ベルトエッジセンサ、　９５　　　　…制御装置

Claims

像担持体と、複数のローラ間に懸架される無端状のベルト体と、を有する画像形成装置において、
前記像担持体に対向する面を形成するローラのベルト体移動方向上流に位置する上流ローラの更に上流位置に、前記ベルト体の外側から該ベルト体を懸架する外ローラを設け、該外ローラのアライメントを調整可能に構成することを特徴とする画像形成装置。
前記ベルト体は中間転写ベルトであって、
前記像担持体上のトナー像を前記中間転写ベルトに転写する一次転写手段と、
前記中間転写ベルト上のトナー画像を記録材に転写する二次転写手段と、を有し、
前記外ローラを、前記上流ローラと前記二次転写手段との間に設けることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記ベルト体の端部を検知する検知手段と、
前記外ローラのアライメントを変更するアライメント変更手段と、
前記検知手段の情報をもとに前記アライメント変更手段を動作させる制御手段と、を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の画像形成装置。
前記上流ローラの対向部に前記ベルト体をクリーニングするクリーニング装置を取り付けることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
前記上流ローラ又は前記像担持体に対向する面を形成するローラのベルト体移動方向下流に位置する下流ローラのうち少なくとも一方を、前記ベルト体の前記像担持体に対向する面と平行に移動可能に構成するとともに、前記ベルト体に張力を与える方向に付勢する弾性部材を設けることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。