JP2014102455A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】像担持体と転写手段との接離動作時における衝撃、像担持体や記録媒体の速度変動に起因する画像品質低下を防止することが可能な画像形成装置を提供すること。
【解決手段】画像を担持して回転駆動する像担持体と、回転可能且つ前記像担持体に対して接離可能に設けられ、前記像担持体との間で挟持搬送する記録媒体に前記画像を転写する転写手段と、前記転写手段を回転させる駆動力を伝達する駆動機構に設けられ、前記像担持体と前記転写手段とが当接した状態で、前記転写手段の周速が前記像担持体の周速より速くなる駆動力を伝達する時のトルク未満で、前記転写手段に駆動力を伝達するトルク規制手段と、前記転写手段と前記像担持体との離間時には前記転写手段の周速が前記像担持体の周速未満になる駆動力を出力し、前記転写手段と前記像担持体とが当接時には前記転写手段の周速が前記像担持体の周速より速くなる駆動力を前記駆動機構に出力する駆動手段と、を有する画像形成装置。
【選択図】図3

Description

本発明は、画像形成装置に関する。
画像形成装置では、感光体上に形成されたトナー像を中間転写ベルトに転写し、中間転写ベルトと中間転写ベルトに当接する転写ローラとの間で用紙にトナー像を2次転写するプロセスを経て、用紙上に画像を印刷して出力する構成が実用化されている。
トナー像を用紙に2次転写する時に、回転する中間転写ベルトの周速と用紙の搬送速度との間に速度差や速度変動があると、中間転写ベルト上のトナー像の用紙転写位置がずれ、画像位置ずれ、濃度むら等が生じて画像品質が低下すると共に、両面印刷時には表裏見当精度が低下してしまう。
そこで、転写ローラを駆動する駆動手段と転写ローラとの間の駆動機構に、転写ローラと中間転写ベルトとの当接時のトルク未満で駆動を伝達するトルクリミッタを設け、転写ローラを中間転写ベルトよりも速い速度で当接させ、転写ローラと中間転写ベルトとの当接状態ではトルクリミッタがスリップし、転写ローラを中間転写ベルトに従動して等速回転させる構成が知られている(例えば、特許文献1参照)。
この様な構成によれば、転写ローラを中間転写ベルトに従動して回転させることで、中間転写ベルトの周速と用紙の搬送速度とを等速に保ち、転写位置のずれ等による画像品質の低下を防止できる。
しかし、中間転写ベルトと転写ローラとの接離機構を有する画像形成装置では、転写ローラと中間転写ベルトとが接離する時に、中間転写ベルトに加わる衝撃等により中間転写ベルト上のトナー像が乱される場合がある。また、接離時に中間転写ベルトに速度変動が生じ、感光体から転写されるトナー像の転写位置ずれ等による画像品質の低下を招く場合がある。特に、転写ローラを中間転写ベルトよりも速い速度で当接させると、その衝撃は大きく、画像品質の低下も顕著である。
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、像担持体と転写手段との接離動作時における衝撃、像担持体や記録媒体の速度変動に起因する画像品質低下を防止することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様の画像形成装置によれば、画像を担持して回転駆動する像担持体と、回転可能且つ前記像担持体に対して接離可能に設けられ、前記像担持体との間で挟持搬送する記録媒体に前記画像を転写する転写手段と、前記転写手段を回転させる駆動力を伝達する駆動機構に設けられ、前記像担持体と前記転写手段とが当接した状態で、前記転写手段の周速が前記像担持体の周速より速くなる駆動力を伝達する時のトルク未満で、前記転写手段に駆動力を伝達するトルク規制手段と、前記転写手段と前記像担持体との離間時には前記転写手段の周速が前記像担持体の周速未満になる駆動力を出力し、前記転写手段と前記像担持体とが当接時には前記転写手段の周速が前記像担持体の周速より速くなる駆動力を前記駆動機構に出力する駆動手段と、を有する。
本発明の実施形態によれば、像担持体と転写手段との接離動作時における衝撃、像担持体や記録媒体の速度変動に起因する画像品質低下を防止することが可能な画像形成装置を提供できる。
実施形態に係る画像形成装置の概略構成を例示する図である。 実施形態に係る画像形成装置の要部の概略構成を例示する図である。 実施形態における中間転写ベルトと二次転写ローラとの当接時及び離間時の各部の動作を説明する図である。 実施形態に係る画像形成装置の他の構成を例示する図である。
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
<画像形成装置の構成>
図1は、実施形態に係る画像形成装置100の概略構成を例示する図である。
画像形成装置100は、タンデム画像形成装置54、中間転写ベルト15、二次転写ローラ14等を有する画像形成手段により、例えば用紙、OHP等の記録媒体としてのシートSに画像を形成する。
中間転写ベルト15は、像担持体としての一例であり、画像形成装置100の中央付近に設けられ、複数のローラに掛け渡されて図中時計周りに回転可能に構成されている。中間転写ベルト15は、回転駆動するローラ61に従動して回転する。
タンデム画像形成装置54は、中間転写ベルト15に沿って配置されている複数の現像装置53を有する。タンデム画像形成装置54の各現像装置53は、各色のトナー像が形成される感光ドラム71を有する。タンデム画像形成装置54の上部には、表面が一様に帯電された感光ドラム71を露光して静電潜像を形成する露光装置55が設けられている。
また、感光ドラム71から中間転写ベルト15にトナー像を転写する一次転写位置には、中間転写ベルト15を間に挟んで各感光ドラム71に対向して一次転写ローラ81が設けられている。感光ドラム71に形成されたトナー像は、一次転写ローラ81との間で中間転写ベルト15に転写される。
中間転写ベルト15に一次転写されたトナー像は、中間転写ベルト15と二次転写ローラ14との間で挟持搬送されるシートSに二次転写される。二次転写ローラ14は、転写手段としての一例であり、中間転写ベルト15を挟んでタンデム画像形成装置54と反対側(中間転写ベルト15の搬送方向下流側)に回転可能に設けられている。また、二次転写ローラ14は、中間転写ベルト15に対して接離可能に設けられ、ローラ62に押圧されて中間転写ベルト15に当接した状態で転写電界が印加されることで、中間転写ベルト15上の画像をシートSに二次転写する。
定着装置50は、熱源としてハロゲンランプ57を有し、無端ベルトである定着ベルト56に加圧ローラ52が押し当てられている。定着装置50は、定着条件のパラメータである定着ベルト56及び加圧ローラ52の温度、定着ベルト56と加圧ローラ52間のニップ幅、加圧ローラ52の速度をシートSの種類、厚さ等に応じて変化させる。二次転写ローラ14から定着装置50へは、搬送ベルト41が画像転写後のシートSを搬送する。
画像形成装置100は、画像データが送られて作像開始の信号を受けると、不図示の駆動モータがローラ61を回転駆動して他の複数のローラを従動回転させ、中間転写ベルト15を回転させる。同時に、個々の現像装置53が、各感光ドラム71上にそれぞれの単色画像を形成する。そして、現像装置53で形成された単色画像は、回転駆動する中間転写ベルト15上に順次重ねて転写されて合成カラー画像を形成する。
また、シートSは、給紙テーブル76の給紙ローラ72の1つが選択回転されることで、給紙カセット73の1つから繰り出されて搬送ローラ74により搬送されて、レジストローラ75に突き当てられて停止する。レジストローラ75は、シートSの搬送姿勢を補正し、中間転写ベルト15上の合成カラー画像が二次転写ローラ14に到達する画像形成タイミングに合わせて回転してシートSを搬送する。二次転写ローラ14に搬送されたシートSの表面には、中間転写ベルト15に形成された合成カラー画像が二次転写される。
画像転写後のシートSには、搬送ベルト41により搬送されて定着装置50へと送り込まれ、熱と圧力とを加えられて転写画像が溶融して定着する。シートSは、表面側に画像が定着された後、両面印刷の場合には分岐爪91及びフリップローラ92により、シート反転路93及び両面搬送路94に搬送され、裏面側に合成カラー画像が形成される。
また、シートSを反転させる場合は、分岐爪91がシート反転路93にシートSを導き、シートSを表面から裏面に反転させる。片面印刷及びシート反転無しの場合は、分岐爪91により、排紙ローラ95にシートSを搬送する。シート反転路93及び両面搬送路94は、シートSの反転搬送手段として、複数の搬送ローラにより一方の面の画像形成後のシートSの表裏及び搬送方向の先端と後端とを反転させ、再び二次転写ローラ14に向けてシートSを搬送する。
片面又は両面に印刷が行われたシートSは、排紙ローラ95によりデカーラユニット96に搬送される。デカーラユニット96は、デカーラローラ97の圧力を変えることでデカーラ量をシートSに応じて変化させ、カールを低減した後にシートSを機外に排出する。
なお、本実施形態に係る画像形成装置100は中間転写ベルト15上に形成されるカラートナー像をシートSに転写する構成であるが、複数の感光ドラム71に形成された単色トナー像をシートSに直接重ねて転写する構成であっても良い。
図2は、実施形態に係る画像形成装置100の要部の概略構成を例示する図である。
図2に示す様に、画像形成装置100は、像担持体としての中間転写ベルト15と、転写手段としての二次転写ローラ14とを有する。
中間転写ベルト15は、複数のローラ61,62,64等に掛け渡され、回転駆動するローラ61に従動して回転する。ローラ61はモータ65に接続されており、モータ65が、ローラ61を介して所定の周速で中間転写ベルト15を回転させる様に回転駆動する。
二次転写ローラ14は、モータ17から出力される駆動力を受けて回転可能、且つ、不図示の接離機構により中間転写ベルト15に対して接離可能に設けられている。二次転写ローラ14は、画像形成装置100における非印刷時には、中間転写ベルト15の磨耗等を防ぐために離間し、印刷時にのみ中間転写ベルト15に当接する。
二次転写ローラ14にモータ17から出力される駆動力を伝達する駆動機構には、トルクリミッタ16が設けられている。トルクリミッタ16は、トルク規制手段の一例であり、設定された制限トルク以上の負荷がかかった時に、モータ17から二次転写ローラ14に出力される駆動力を遮断する。
また、二次転写ローラ14の周囲には、例えばブレードやブラシにより二次転写ローラ14の表面を清掃する清掃手段や、二次転写ローラ14の表面から清掃手段により回収された廃トナーの排出手段等が設けられている。
<中間転写ベルトと二次転写ローラとの接離動作>
次に、中間転写ベルト15と二次転写ローラ14との接離動作時の各部の動作について、図3に基づいて説明する。図3(a)は中間転写ベルト15と二次転写ローラ14との離間時の状態、図3(b)は中間転写ベルト15と二次転写ローラ14との当接時の状態をそれぞれ例示している。
(中間転写ベルトと二次転写ローラとの離間状態時)
図3(a)に示す様に、中間転写ベルト15と二次転写ローラ14とは、印刷時以外には離間した状態にあり、印刷開始時に、中間転写ベルト15と二次転写ローラ14とが離間した状態でそれぞれ回転を開始する。
離間時における中間転写ベルト15の周速をVb、二次転写ローラ14の周速をVsoとした時に、中間転写ベルト15及び二次転写ローラ14は、以下の関係を満たす様にそれぞれ回転駆動される。
二次転写ローラの周速Vso<中間転写ベルトの周速Vb
ここで、離間時において周速Vsoで回転する二次転写ローラ14からトルクリミッタ16にかかる負荷トルクをTso、トルクリミッタ16の制限トルクをTとした時に、以下の関係を満たす様に、トルクリミッタ16の制限トルクTは設定されている。
離間時の負荷トルクTso<トルクリミッタの制限トルクT
この様な設定により、離間した状態でモータ17から二次転写ローラ14が周速Vsoで回転する駆動力が出力された時に、二次転写ローラ14のトルクTsoは制限トルクT未満になり、二次転写ローラ14はモータ17からの駆動力を受けて周速Vbで回転する。
離間時でも二次転写ローラ14が回転可能に設けられていることで、例えば清掃手段による二次転写ローラ14表面の清掃や、排出手段による廃トナーの排出を離間時に行うことが可能になっている。
(中間転写ベルトと二次転写ローラとの当接動作)
図3(b)に示す様に、印刷時には不図示の接離機構により二次転写ローラ14が対向するローラ62に押圧されることで、二次転写ローラ14が中間転写ベルト15に当接する。
二次転写ローラ14が中間転写ベルト15に当接する時には、離間時と同様に、二次転写ローラ14の周速Vsoが中間転写ベルト15の周速Vb未満の状態で当接する。この様に、二次転写ローラ14を、中間転写ベルト15の周速Vb未満の周速で中間転写ベルト15に当接させることで、中間転写ベルト15に加わる衝撃を低減することができる。
二次転写ローラ14と中間転写ベルト15とが当接した後には、モータ17が、二次転写ローラ14を中間転写ベルト15の周速Vbより速い周速で回転させる様に駆動する。この状態においてトルクリミッタ16にかかる負荷トルクをTscとした時に、トルクリミッタ16の制限トルクTは、以下の関係を満たす様に設定されている。
当接後の負荷トルクTsc≧トルクリミッタの制限トルクT
したがって、当接した状態でモータ17から二次転写ローラ14が中間転写ベルト15の周速Vb以上で回転する駆動力が出力された時に、トルクリミッタ16の負荷トルクTscは制限トルクT以上になり、トルクリミッタ16がスリップする。トルクリミッタ16がスリップすると、モータ17から二次転写ローラ14への駆動力が遮断され、二次転写ローラ14は中間転写ベルト15又はシートSに従動し、中間転写ベルト15の周速Vbと等しい周速Vscで回転することとなる。
二次転写ローラ14が中間転写ベルト15に当接する際には、二次転写ローラ14が中間転写ベルト15の周速Vb未満の周速Vsoで接触することで、当接動作時に中間転写ベルト15に加えられる衝撃が低減される。また、二次転写ローラ14が中間転写ベルト15に当接した後は、モータ17が加速してトルクリミッタ16が作動し、二次転写ローラ14が中間転写ベルト15に従動して等速で回転するため、シートSへの転写位置ずれ等により画像品質が低下することがない。
(中間転写ベルトと二次転写ローラとの離間動作)
二次転写ローラ14と中間転写ベルト15とを当接した状態から離間させる場合には、まず、モータ17が中間転写ベルト15を中間転写ベルト15の周速Vb未満の周速Vsoで回転させる様に駆動する。モータ17を減速駆動させることで、トルクリミッタ16にかかる負荷トルクが低減して制限トルクTを下回り、二次転写ローラ14はモータ17からの駆動力が伝達されて周速Vsoで回転する様になる。
この様に、離間動作では、二次転写ローラ14が中間転写ベルト15の周速Vbよりも遅い周速Vsoで回転する状態で、接離機構が二次転写ローラ14を中間転写ベルト15から離間させる。二次転写ローラ14の周速Vsoが中間転写ベルト15の周速Vbよりも遅い状態で離間させることで、中間転写ベルト15に加えられる衝撃を低減することができる。
以上で説明した構成において、中間転写ベルト15と二次転写ローラ14との接離動作時における各設定値の具体例を以下に示す。
[離間状態時]
中間転写ベルト15の周速Vb : 440[mm/s]
二次転写ローラ14の周速Vso : 437[mm/s]
トルクリミッタ16の負荷トルク : 1.3[kg・cm]
離間時には、温湿度等の環境変動を考慮して二次転写ローラ14の周速Vsoが中間転写ベルト15の周速Vbを超えない様に、二次転写ローラ14の周速Vsoを中間転写ベルト15の周速Vbに対して例えば−0.6%に設定する。
ここで、トルクリミッタ16の制限トルクを1.3kg・cmより大きく設定することで、離間時において中間転写ベルト15はモータ17から出力される駆動力を受けて、中間転写ベルト15の周速Vbよりも遅い周速Vsoで回転する。
[当接動作時]
中間転写ベルト15の周速Vb : 440[mm/s]
二次転写ローラ14の周速Vsc : 440[mm/s]
トルクリミッタ16の負荷トルク : 0.9→2.0[kg・cm]
中間転写ベルト15と二次転写ローラ14とが当接した後に、モータ17は二次転写ローラ14を例えば周速443mm/sで回転させる様に駆動する。
中間転写ベルト15と二次転写ローラ14との当接後に、モータ17が増速して駆動することで、トルクリミッタ16にかかる負荷トルクは0.9kg・cmから2.0kg・cmに増加する。
ここで、トルクリミッタ16の制限トルクを2.0kg・cm未満に設定しておくことで、中間転写ベルト15と二次転写ローラ14とが接触した後にモータ17が加速して駆動した時にトルクリミッタ16がスリップする。モータ17が加速してトルクリミッタ16がスリップを開始した後は、二次転写ローラ14が中間転写ベルト15に従動して等速回転する様になる。
[離間動作時]
中間転写ベルト15の周速Vb : 440[mm/s]
二次転写ローラ14の周速Vso : 437[mm/s]
トルクリミッタ16の負荷トルク : 2.0→0.9[kg・cm]
また、離間動作時には、モータ17が二次転写ローラ14を437mm/sで低速回転させる様に駆動する。モータ17が低速で駆動すると、負荷トルクが低下(2.0→0.9kg・cm)して制限トルク以下になり、二次転写ローラ14が再び中間転写ベルト15よりも遅い周速437mm/sで回転する様になる。この状態で、接離機構が二次転写ローラ14を中間転写ベルト15から離間させる。
以上で説明した様に、本実施形態の画像形成装置100では、中間転写ベルト15と二次転写ローラ14との離間時には、モータ17が、二次転写ローラ14を中間転写ベルト15の周速よりも遅い周速で回転させる。また、当接動作時においては、二次転写ローラ14の周速を中間転写ベルト15の周速よりも遅い状態で接触させることで、中間転写ベルト15に加える衝撃を低減し、例えば中間転写ベルト15上に形成されているトナー像が乱れるのを防止できる。
また、中間転写ベルト15と二次転写ローラ14とが当接した後には、モータ17が、二次転写ローラ14を中間転写ベルト15の周速よりも速く回転させる様に駆動する。モータ17が加速することで、トルクリミッタ16にかかる負荷トルクが増加して制限トルクを超え、トルクリミッタ16がスリップするため、二次転写ローラ14にはモータ17からの駆動力が遮断されて中間転写ベルト15に従動して等速回転する。したがって、シートSへの画像転写時に、シートSの搬送速度と中間転写ベルト15の周速を等速に保ち、転写位置ずれ等による画像品質の低下を防止することが可能になる。
さらに、中間転写ベルト15と二次転写ローラ14との離間動作時には、モータ17が、二次転写ローラ14を中間転写ベルト15の周速よりも遅く回転する様に駆動した後に、二次転写ローラ14を中間転写ベルト15から離間させる。二次転写ローラ14の周速を中間転写ベルト15の周速よりも遅い状態で離間させることで、中間転写ベルト15に加えられる衝撃を低減し、例えば中間転写ベルト15の損傷等を防止できる。
なお、上記した実施形態では、環境や経時での変化による周速ばらつきを考慮しても二次転写ローラ14の周速が中間転写ベルト15の周速を超えない様に、二次転写ローラ14の周速を中間転写ベルト15の周速よりも0.6%程度遅い状態で当接及び離間させる例を示した。
また、上記した実施形態では、転写手段として二次転写ローラ14を用いた場合について説明したが、転写手段として複数のローラに掛け渡された無端状の転写ベルトを用いても良い。
図4は、転写手段として転写ベルトを用いた場合の画像形成装置の概略構成を例示する図である。
図4に示す様に、二次転写ベルト23は、ローラ21,22に掛け渡され、モータ17により回転駆動するローラ21に従動して回転する。
ローラ21は、駆動機構を介してモータ17に接続し、モータ17からの駆動力を受けて回転駆動する。ローラ22とモータ17との間の駆動機構には、トルクリミッタ16が設けられている。なお、モータ17はトルクリミッタ16を介してローラ22に接続されても良い。
ローラ22は、不図示の接離機構により、中間転写ベルト15に対して二次転写ベルト23と共に接離可能に設けられている。
この様な構成において、中間転写ベルト15と二次転写ベルト23の接離動作時に、上記した実施形態と同様に、二次転写ベルト23の周速が中間転写ベルト15の周速未満になる様にモータ17及びトルクリミッタ16が動作する。また、中間転写ベルト15と二次転写ベルト23とが当接した後には、モータ17が加速することで制限トルク以上のトルクをトルクリミッタ16に与え、トルクリミッタ16をスリップさせて二次転写ベルト23を中間転写ベルト15に従動させて等速回転させる。
したがって、この様な構成においても、同様に中間転写ベルト15と二次転写ベルト23との接離動作時において中間転写ベルト15に加えられる衝撃が低減され、中間転写ベルト15に周速変動が生じることないため、画像品質の低下を防止できる。
また、画像形成装置100は、感光ドラムからシートSにトナー画像を直接転写するモノクロ若しくはカラー画像形成装置であっても良い。この場合には、例えば像担持体としての感光ドラムと感光ドラムに対向して設けられる転写手段としての転写ローラとの間で、搬送するシートSに感光ドラム上に形成されたトナー像を転写する。この様な構成において、転写ローラに上記実施形態と同様のモータ及びトルクリミッタを設けることで、感光ドラムと転写ローラとの接離動作時において感光ドラムに加えられる衝撃を低減できる。また、当接後には感光ドラムと転写ローラとが等速回転することで、画像品質の低下を防止できる。
以上、実施形態に係る画像形成装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
14 二次転写ローラ(転写手段)
15 中間転写ベルト(像担持体)
16 トルクリミッタ(トルク規制手段)
17 モータ(駆動手段)
100 画像形成装置
S シート(記録媒体)
特開平11−52757号公報

Claims (6)

  1. 画像を担持して回転駆動する像担持体と、
    回転可能且つ前記像担持体に対して接離可能に設けられ、前記像担持体との間で挟持搬送する記録媒体に前記画像を転写する転写手段と、
    前記転写手段を回転させる駆動力を伝達する駆動機構に設けられ、前記像担持体と前記転写手段とが当接した状態で、前記転写手段の周速が前記像担持体の周速より速くなる駆動力を伝達する時のトルク未満で、前記転写手段に駆動力を伝達するトルク規制手段と、
    前記転写手段と前記像担持体との離間時には前記転写手段の周速が前記像担持体の周速未満になる駆動力を出力し、前記転写手段と前記像担持体とが当接時には前記転写手段の周速が前記像担持体の周速より速くなる駆動力を前記駆動機構に出力する駆動手段と、
    を有することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記駆動手段は、前記転写手段と前記像担持体との当接動作において、前記像担持体と前記転写手段とが当接した後に、前記転写手段の周速が前記像担持体の周速より速くなる駆動力を前記駆動機構に出力する
    ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記駆動手段は、前記転写手段と前記像担持体との離間動作において、前記像担持体と前記転写手段とが離間する前に、前記転写手段の周速が前記像担持体の周速未満になる駆動力を前記駆動機構に出力する
    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。
  4. 前記像担持体は、少なくとも1つが回転駆動する複数のローラに掛け渡されて従動回転する無端状のベルトである
    ことを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の画像形成装置。
  5. 前記転写手段は、少なくとも1つが回転駆動する複数のローラに掛け渡されて従動回転する無端状のベルトである
    ことを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の画像形成装置。
  6. 前記トルク規制手段は、トルクリミッタである
    ことを特徴とする請求項1から5の何れか一項に記載の画像形成装置。
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