JP2005309060A

JP2005309060A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2005309060A
Application number: JP2004125389A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Kitayama; 邦彦北山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-04-21
Filing date: 2004-04-21
Publication date: 2005-11-04

Abstract

【課題】１ドラム中間転写ベルト方式のカラー画像形成装置では、転写クリーナ接離などの負荷変動により、色ずれが発生するという問題を有している。
【解決手段】単色の画像を順次、中間転写ベルトに対して重ね合わせることで、複数色の画像形成を行う画像形成装置において、中間転写ユニットは、中間転写ベルトを駆動する中間転写駆動ローラを備え、画像形成装置本体は、駆動源と、中間転写駆動ローラを駆動する駆動軸を備え、中間転写ユニットは、画像形成装置本体に対して着脱可能であり、駆動軸と中間転写駆動ローラとを、回転方向にガタ無く結合し、駆動伝達を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置や静電記録方式の画像形成装置に関する。

１ドラム中間転写ベルト方式のカラー画像形成装置の転写工程および駆動構成について、説明する。

１ドラム中間転写ベルト方式のカラー画像形成装置では、感光体ドラム上に、静電潜像を形成し、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを用いて、各色のトナー像を順次形成する。各色のトナー像を、中間転写ベルトに対して順次転写することで、中間転写ベルトの表面には、多重転写されたトナー像が形成される。中間転写ベルト上のトナー像は、２次転写部にて記録材上に転写され、その後トナー像を記録材に定着して画像形成が完了する。

転写クリーナは、２次転写工程にて中間転写ベルト上に残留した未転写トナーのクリーニングを行うもので、２次転写部の下流側に配される。中間転写ベルト上に多重転写して形成されたトナー像を回収しないよう、中間転写ベルトに対して接離自在に構成される。転写クリーナは、ゴムブレードを用いたブレードクリーニング方式が一般的である。

中間転写ユニットは、中間転写ベルトと中間転写駆動ローラを備え、中間転写ベルトは、中間転写駆動ローラを介して駆動される。中間転写駆動ローラは、転写クリーナに対向した位置に配設される。

画像形成装置の本体側には、モータ、減速ギア列、駆動軸を備える中間転写駆動ユニットが設けられ、駆動軸は、中間転写駆動ローラに駆動力を伝達する。駆動軸と、中間転写駆動ローラは、同軸上に配設され、爪カップリングを用いて、駆動伝達を行うことが知られている。（特許文献１、２参照）。この構成は、中間転写ベルトと中間転写駆動ローラを含む中間転写ユニットを、画像形成装置本体に対し容易に着脱することが可能である。
特開平７−１９９５８９号特開平１０−３０７４４７号

しかしながら、１ドラム中間転写ベルト方式のカラー画像形成装置では、中間転写駆動の負荷変動により、色ずれが発生するという問題がある。

図５は、中間転写ユニットの一部（駆動部と１次転写部）を示す図である。中間転写ベルト７は、不図示の本体側の駆動系より、中間転写駆動ローラ１３を介して駆動される。転写クリーナ１２は、中間転写駆動ローラ１３に対向した位置に配設されている。転写クリーナ１２は、ゴムブレードで、その摩擦抵抗は大きなものであるため、転写クリーナ１２が中間転写ベルト７に対して接離動作することにより、中間転写駆動ローラ１３に負荷変動が発生する。駆動系の構成要素である軸やギアおよび、駆動ユニットの支持筐体は、弾性体であるため、駆動負荷により、弾性変形が生じる。転写クリーナ１２が接離するのに伴い、中間転写駆動ローラに負荷変動が生じると、駆動系の弾性変形量が変化し、中間転写駆動ローラは、周方向に変位する。４色目の１次転写の最中に、転写クリーナが離間から当接に移行すると、中間転写駆動ローラは、図示したように、遅れ方向に距離δだけ変位し、１次転写部にて４色目であるＫ画像に対して、転写ベルトにすでに担持されているＹＭＣ画像は、遅れ方向に距離δだけ位置ずれする。この結果、画像の後端側にて、４色目であるＫ画像と、他の色との間で色ずれが発生する。

以上説明したように、中間転写駆動ローラが周方向に変位すると、中間転写ベルトが感光ドラムに対して位置ずれし、色ずれが発生する。

中間転写駆動ローラが周方向に変位する原因としては、上記の中間転写駆動ローラの負荷変動による駆動系の弾性変形の他に、爪カップリングの芯ずれに起因するものがある。以下、爪カップリングの芯ずれに起因して発生する中間転写駆動ローラの変位および色ずれについて、２つ爪構成を例に説明する。

図６は、駆動軸と中間転写駆動ローラの駆動伝達部を表した図で、それぞれの軸に設けられた２つのカップリングを、中間転写駆動ローラ側より見た図である。駆動軸１１７の軸端部には、駆動側カップリング３１が設けられ、中間転写駆動ローラ１１３の軸端部には、被駆動側カップリング４１が設けられる。実線で示す駆動側カップリング３１は、爪３２、３３を備え、２点鎖線で示す被駆動側カップリング４１は、爪４２、４３を備えている。図中矢印は、回転方向を示し、２つのカップリングの爪が係合することで、駆動が伝達される。

爪カップリング構成では、駆動軸１１７と中間転写駆動ローラ１１３に芯ずれ（図中ｅ）があると、爪が片当りする。図に示すように、駆動側カップリング３１の爪３２と、被駆動側カップリング４１の爪４２は当接し、爪３３と爪４３は離間する。この時、被駆動側カップリング４１は、駆動側カップリング３１に対し、回転方向正方向に、図中θで示す角度分、変位したことになる。同様に、中間転写駆動ローラ１１３は、駆動軸１１７に対して図中θで示す角度だけ、進み方向に変位したことになる。図７は、図６の状態に対して駆動軸１１７の位相が９０°進んだ状態を示す図で、カップリングの各爪は当接している。中間転写駆動ローラ１１３の駆動軸１１７に対する進み角は、ゼロになる。

したがって、駆動軸１１７が一定の回転速度で回転しても、中間転写駆動ローラ１１３は、駆動軸１１７に対して進む状態と同位相にある状態とを繰り返すため、回転ムラが発生する。

図８（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、シアン画像形成時、ブラック画像形成時の中間転写駆動ローラの位置ずれ（周方向変位）を示す図で、Ｌ１、Ｌ２はそれぞれの位置ずれ波形である。中間転写駆動ローラ１１３は、上述したように回転ムラを有しているため、図に示すような位置ずれが生じる。その周期は、中間転写駆動ローラの半周周期（回転周波数の２倍の周波数）である。Ｓ１で示す波形の頂点は、図６に示す中間転写駆動ローラ１１３が進んだ状態に対応し、Ｓ２で示す波形の最下点は、図７に示す中間転写駆動ローラ１１３が駆動軸１１７と同位相にある状態に対応するものである。

転写クリーナ１２が作動すると、負荷が重くなるため、カップリング間で調芯作用などが働き、カップリング間の相対角度θが低減する。これにより、図８（ｂ）の破線Ｌ３に示すように、回転ムラによる位置ずれ量のＰ-Ｐ値は減少する。この時、同時に、負荷の増加により、駆動系の構成要素の弾性変形量が増加するため、ステップ状の変位現象（図中破線Ｌ４）が生じる。位置ずれ波形Ｌ２は、Ｌ３とＬ４が重畳した波形となる。

ここで、負荷の変化によるカップリング間の相対角度θの低減メカニズムについて、いくつか事例を説明する。（事例１）カップリングと軸の間に嵌合ガタがあると、駆動軸と被駆動軸の軸間の芯ずれ量が変化しなくても、負荷変動により、カップリングの姿勢が変化する。この結果、カップリング爪部において、芯ずれ量が変化し、相対角度θが変化する。（事例２）駆動軸と被駆動軸との間に、母線ずれ（軸線と軸線の傾き）がある場合、負荷が増加することで、母線ずれが矯正される。この結果、カップリング爪部において、芯ずれ量が低下し、相対角度θが低下する。（事例３）負荷が重くなると、当接している爪の弾性変形量が増加する。図６において、爪３２は左方向に、爪４２は右方向に弾性変形する。爪３２、４２は当接するものであることを考慮すると、もう一方の爪３３、４３が相対的に近づくことが理解される。この結果、カップリング間の相対角度θは低減する。

図８（ｃ）は、シアン画像に対するブラック画像の色ずれを示す図で、Ｌ５は色ずれ波形である。最大色ずれ量Δの数値例を示すと、負荷変動の値が１．０ｋｇｆｃｍ程度の場合、８０μｍ程度である。

色ずれは、シアン画像形成時とブラック画像形成時の、１次転写部における中間転写ベルトの位置ずれの差分として現れる。図８（ｂ）に示す中間転写駆動ローラの位置ずれ波形Ｌ２が、転写クリーナ当接のタイミングにて、急激な変化を示すのに対し、色ずれ波形Ｌ５は図示したように緩やかな変化をする。これは、１次転写部における中間転写ベルトの速度挙動が、駆動ローラ部の速度挙動に対して応答遅れが発生したためである。応答遅れは、中間転写ベルトとその支持構成が、弾性要素で構成されていることにより、発生するものである。

ここで、駆動軸１１７と中間転写駆動ローラ１１３とが、作動中常に位相ずれが生じない場合は、中間転写駆動ローラ１１３の位置ずれは、回転ムラ成分が無くなり、図８（ｂ）の破線Ｌ４に示す駆動系の構成要素の弾性変形分のみになると考えられる。図８（ｃ）の破線Ｌ６は、これに対応した色ずれ波形である。

したがって、爪カップリング構成では、転写クリーナ接離による色ずれは、（１）駆動系の弾性変形による中間転写駆動ローラの変位と、（２）駆動軸と中間転写駆動ローラの芯ずれに起因して生じる中間転写駆動ローラの位置ずれ量の負荷変動前後の差分とが、合成されたものと云うことが出来る。

本発明は、上記した背景、問題に鑑みなされたもので、その目的とするところは、駆動伝達構成に改良を施すことにより、転写クリーナ接離などの負荷変動に起因する色ずれを低減することである。

上記目的は本発明に係る画像形成装置によって達成される。

要約すれば、本発明は、単色の画像を順次、中間転写ベルトに対して重ね合わせることで、複数色の画像形成を行う画像形成装置において、中間転写ユニットは、中間転写ベルトを駆動する中間転写駆動ローラを備え、画像形成装置本体は、駆動源と、該中間転写駆動ローラを駆動する駆動軸を備え、該中間転写ユニットは、該画像形成装置本体に対して着脱可能であり、該駆動軸と該中間転写駆動ローラとを、回転方向にガタ無く結合し、駆動伝達を行うことを特徴とする画像形成装置。

請求項１記載の発明によれば、単色の画像を順次、中間転写ベルトに対して重ね合わせることで、複数色の画像形成を行う画像形成装置において、中間転写ユニットは、中間転写ベルトを駆動する中間転写駆動ローラを備え、画像形成装置本体は、駆動源と、該中間転写駆動ローラを駆動する駆動軸を備え、該中間転写ユニットは、該画像形成装置本体に対して着脱可能であり、該駆動軸と該中間転写駆動ローラとを、回転方向にガタ無く結合し、駆動伝達を行うものであるから、転写クリーナの接離など負荷変動を起因とした色ずれを低減する効果がある。

つまり、従来の駆動構成である爪カップリングにおいては、上述したように、駆動軸と中間転写駆動ローラの芯ずれに起因する中間転写駆動ローラの進み現象により、中間転写駆動ローラが周方向に変位し色ずれを発生させていたが、本発明の構成では、駆動軸と中間転写駆動ローラとを、回転方向にガタ無く結合したものであるから、駆動軸に対して中間転写駆動ローラの位相がずれることが無くなり、これによる中間転写駆動ローラの周方向変位が防止され、色ずれが低減する。

請求項２記載の発明によれば、該駆動軸より該中間転写駆動ローラに駆動を伝達する部位を、長手方向において、駆動側に設けたものであるから、駆動の伝達経路の長さを短くすることが出来、駆動系のばね定数が高くなる。これにより、負荷変動が与えられた際の駆動系の弾性変形量が低減し、色ずれ量が低減する効果が得られる。

請求項３記載の発明によれば、該中間転写駆動ローラの内部に該駆動軸を貫通させて、長手方向において、駆動伝達部位とは逆側の位置に、該駆動軸と該中間転写駆動ローラとの締結部を設けたものであるから、画像形成装置本体の奥側に駆動系を配設し、中間転写ユニットを手前側に引き出す構成において、駆動軸と中間転写駆動ローラとを、回転方向にガタ無く結合する作業を、中間転写ユニットの手前側にて行うことが出来るため、機能確保と作業性の両立を図るという効果が得られる。

本発明の画像形成装置の実施形態について、図を用いながら説明する。

図４は、１ドラム中間転写ベルト方式のカラー画像形成装置の断面図である。以下、構成および動作について説明を行う。

像担持体である感光体ドラム１は、回動自在に設けられており、その上方には、帯電ローラ２が配置され、感光体ドラム表面を一様に帯電する。書き込み手段であるレーザーユニット３は、画像信号に応じて感光体ドラム１表面を選択的に露光し、静電潜像が形成される。

感光体ドラム１の左方にある現像装置４は、静電潜像をトナーにより顕像化するものである。現像装置４は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーを備える４個の現像器５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋを備える。回転現像装置６に搭載された色現像器５Ｙ，５Ｍ，５Ｃは、順次、感光体ドラム１に対向して、現像工程を行う。その後、常時、感光体ドラム１に対向している黒現像器５Ｋが作動し、現像工程を行う。

感光体ドラム１の下方には、中間転写体である中間転写ベルト７がある。各色の現像器により顕像化されたトナー像を、一次転写部Ｔ１にて順次転写することで、中間転写ベルト７の表面には多重転写されたトナー像が得られる。

記録材Ｐは、給紙部より、レジストローラ８へ給送される。レジストローラ８にて待機していた記録材Ｐは、中間転写ベルト７上のトナー像と同期をとって、２次転写部Ｔ２へ送り込まれる。

２次転写手段である２次転写ローラ９は、中間転写ベルト７に対し接離自在に構成されており、中間転写ベルト７にて多重転写工程が行なわれている際は離間し、２次転写工程を行う際は当接する。２次転写部Ｔ２にて、記録材Ｐ上に、トナー像が転写される。

記録材上に担持されたトナー像は、定着ローラ１０の熱と圧力により、記録材Ｐに定着され、記録材に対する画像形成は終了する。

一方、感光体ドラム１にはドラムクリーナ１１、中間転写ベルト７には転写クリーナ１２が備えられる。これらは、ともにブレードクリーニング方式である。ドラムクリーナ１１は、１次転写工程にて感光体上に残留した未転写トナーのクリーニングを行う。転写クリーナ１２は、中間転写ベルト７に対し接離自在に構成され、２次転写工程にて中間転写ベルト７上に残留した未転写トナーのクリーニングを行う。

図１は、本発明の一実施形態である、中間転写ベルトおよび感光体ドラムの駆動部を示す図である。図２は、中間転写駆動部の拡大図である。従来の構成と同様、中間転写ベルト７と中間転写駆動ローラ１３を含む中間転写ユニット７０は、組立ておよびメンテナンスのために、画像形成装置本体１００に対し着脱自在な構成をとる。図中左側が装置の奥側で、図中右側が装置の前側である。中間転写ユニット７０は、装置の前側に着脱自在である。

感光ドラム１と中間転写駆動ローラ１３は、速度制御付きのＤＣモータ１４を駆動源として、それぞれ減速ギア列１５、１６を介して駆動される。減速ギア列１６の最終段には、駆動軸１７が設けられ、中間転写ベルト７を駆動する中間転写駆動ローラ１３に、駆動力を伝達する。中間転写駆動ローラ１３は、中空軸であり、駆動軸１７は、その内部に貫通している。駆動軸１７と中間転写駆動ローラ１３の駆動伝達部は、装置の奥側に設けられる。駆動軸１７に設けられたピン１７ａと、中間転写駆動ローラ１３に設けられたＶ溝１３ａが係合することで、駆動伝達を行う。駆動軸１７の先端には、ネジ穴１７ｂが設けられ、ビス１８を用いて、中間転写駆動ローラ１３と、駆動軸１７とを締結する。ビス１８を締めることで、奥側の駆動伝達部であるピン１７ａと、Ｖ溝１３ａとが、しっかりと締結される。以上の構成、操作で、駆動軸１７と中間転写駆動ローラ１３とは、回転方向にガタ無く、一体的に結合される。

上述した本発明の構成では、駆動軸１７と中間転写駆動ローラ１３とは、回転方向にガタ無く、一体的に結合するものであるから、従来構成である爪カップリングにおいて発生していた駆動軸と中間転写駆動ローラの位相ずれが発生しない。このため、駆動軸と中間転写駆動ローラの位相ずれに起因する色ずれの発生が、未然に防止されるものである。

また、駆動軸１７と中間転写駆動ローラ１３との駆動伝達部を、装置の奥側、つまり、駆動源に近い側に設けたので、駆動の伝達経路の長さを短くすることが出来、駆動系のばね定数が高くなる。これにより、負荷変動が与えられた際の駆動系の弾性変形量が低減し、色ずれ量が低減する効果が得られる。

図３は、上記構成における、中間転写駆動ローラの位置ずれと色ずれを示す図である。図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、シアン画像形成時、ブラック画像形成時の中間転写駆動ローラの位置ずれを示すもので、従来の爪カップリング構成にて生じていた中間転写駆動ローラの進み現象による回転ムラは無くなり、駆動系の弾性変形による位置ずれのみが残る。図３（ｃ）は、シアンに対するブラックの色ずれを示すもので、同様に、駆動軸１７と中間転写駆動ローラ１３の位相ずれに起因する色ずれの発生が未然に防止され、駆動系の弾性変形による色ずれのみとなる。

この結果、色ずれの最大値Δは、従来の構成にて、８０μｍ程度であったものが、本構成では、４０μｍ程度に低減する。色ずれの許容値は、一般に１００μｍ程度であるため、４０μｍの低減は、大きな効果と云うことが出来る。

また、中間転写駆動ローラの内部に駆動軸を貫通させて、長手方向において、駆動伝達部位とは逆側の位置に、駆動軸と中間転写駆動ローラとの締結部を設けたので、駆動軸と中間転写駆動ローラとを回転方向にガタ無く結合する作業を、中間転写ユニットの手前側にて行うことが出来、機能確保と作業性の両立を図る効果が得られる。

以上説明したように、本発明を適用することにより、転写クリーナ接離などの負荷変動に起因する色ずれは、大幅に低減する効果が得られる。

本発明の実施形態の中間転写ベルトおよび感光体ドラムの駆動部を示す図である。本発明の実施形態の中間転写駆動部の拡大図である。本発明の実施形態の中間転写駆動ローラの位置ずれと色ずれを示す図である。本発明の実施形態の１ドラム中間転写ベルト方式のカラー画像形成装置の断面図である。課題を説明する図である。課題を説明する図である。課題を説明する図である。課題を説明する図である。

符号の説明

１感光体ドラム
７中間転写ベルト
１２転写クリーナ
１３中間転写駆動ローラ
１３ａＶ溝
１７駆動軸
１７ａピン
１８ビス
７０中間転写ユニット
１００画像形成装置本体

Claims

単色の画像を順次、中間転写ベルトに対して重ね合わせることで、複数色の画像形成を行う画像形成装置において、中間転写ユニットは、中間転写ベルトを駆動する中間転写駆動ローラを備え、画像形成装置本体は、駆動源と、該中間転写駆動ローラを駆動する駆動軸を備え、該中間転写ユニットは、該画像形成装置本体に対して着脱可能であり、該駆動軸と該中間転写駆動ローラとを、回転方向にガタ無く結合し、駆動伝達を行うことを特徴とする画像形成装置。
該駆動軸より該中間転写駆動ローラに駆動を伝達する部位を、長手方向において、駆動側に設けたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
該中間転写駆動ローラの内部に該駆動軸を貫通させて、長手方向において、駆動伝達部位とは逆側の位置に、該駆動軸と該中間転写駆動ローラとの締結部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。