JP4070552B2

JP4070552B2 - カラー画像形成装置

Info

Publication number: JP4070552B2
Application number: JP2002269859A
Authority: JP
Inventors: 信人横川
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2002-09-17
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2022-09-17
Also published as: JP2004109316A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は連続して配置された各像担持体上にそれぞれ異なる色で画像を形成するとともに、各像担持体上に形成された画像を順次重ね合わせて１つのカラー画像を形成する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の感光体（像担持体）を並列に配置して、各感光体上には帯電装置、露光装置、現像装置によって異なる色の可視像を形成し、その可視像を転写紙に順次転写した後、定着装置で定着することで、或いは各感光体上に形成した色の可視像を中間転写体に順次重ね合わせて一次転写させ、その後重ね合わせた可視像を一括して転写材に二次転写し、定着装置で定着することでカラー画像を得る画像形成装置が知られている。
【０００３】
特に、前者のカラー画像形成装置は中間転写体上に感光体を中心とした顕像化装置（帯電装置、露光装置等）が並列に配置されるためタンデム方式と呼ばれている。
【０００４】
一般にカラー画像形成装置において、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色の顕像化粒子（トナー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するが、タンデム方式においては、各色のトナーに応じて感光体を並列して設けるため、単一の感光体に順次トナー像を重ね合わせた後に、中間転写体に一括して転写する１ドラム式のカラー画像形成装置に比べて、作業効率は優れていた。
【０００５】
しかし、従来このようなカラー画像形成装置において、各回転体（感光体や転写ベルト駆動ローラ等）における周期的な駆動ムラが問題となっており、このムラが各感光体及び各ベルトニップ部において発生し、各色を重ね合わせて画像を再現する際に各色間でズレが発生するため忠実なカラー画像が再現できないという問題があった。
【０００６】
一方、上記の問題を解決するため、感光体と同期して回転するマークをセンサにより検出し、検出された結果に基づいて感光体の停止位置が所定の位置関係となるように位置合わせ停止制御を行う回転停止手段を設けて、周期的な駆動変動に対応して１つのカラー画像として忠実に再現することが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−３３０４５０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の公報に記載された発明は、転写ベルトを用いた場合、周期に現れない転写ベルトの速度変動が発生する場合が多々あった。そのために各色の転写ニップでベルトが受ける像担持体からの力が一致しない場合、各色の転写ニップ間でベルトに摩擦力が作用し、各色の像担持体を通過するベルト速度が一致せずに、色ずれが発生してしまう場合があった。
【０００９】
そこで、本発明では転写ベルトの速度変動を抑えることにより、転写ズレを抑えて綺麗なカラー画像を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、複数の像担持体と、像担持体上に形成される静電潜像を可視像化し、この可視像を順次中間転写体に転写するカラー画像形成装置において、中間転写体は転写ベルトと、転写ベルトを回転させる転写ベルト駆動ローラと、転写ベルト駆動ローラと同軸上に設けられる従動プーリと、駆動モータに設けられる駆動プーリと、これらプーリに掛け渡された駆動伝達ベルトとを備え、駆動プーリのトルクをＴ、駆動プーリの直径をｄ、駆動伝達ベルトの変曲点荷重をＦｔとしたとき、２Ｔ／ｄ＞Ｆtの関係が成り立つように負荷部材を設けることを特徴とする。
【００１１】
この請求項１に記載の発明では、画像形成サイクルが開始されると、複数の像担持体（感光体）は所定の方向に回転すると共に転写ベルトも走行を開始し、転写ベルト上に各色のトナー像が重ねて転写される。転写ベルトの走行は転写ベルト駆動ローラの回転により行われ、この転写ベルト駆動ローラは駆動プーリ、従動プーリ、これらプーリに掛け渡された駆動伝達ベルトの駆動伝達により行われる。すなわち、駆動モータに設けられる駆動プーリが回転すると駆動伝達ベルトを介して従動プーリが回転する。この従動プーリの回転により、プーリの同軸上に設けられた転写ベルと駆動ローラの回転により転写ベルトが走行する。
【００１２】
本発明においては、２Ｔ／ｄ＞Ｆtの関係が成り立つように負荷部材を設けるので、駆動伝達ベルトに変曲点荷重以上の張力が作用し、これによりベルトの伸縮量を抑えることが可能となる。従って、転写ベルトの伸縮を原因とする転写ズレも生じ難くなり、結果として綺麗なカラー画像を得ることが可能となる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、複数の像担持体と、像担持体上に形成される静電潜像を可視像化し、この可視像を順次中間転写体に転写するカラー画像形成装置において、中間転写体は転写ベルトと、転写ベルトを回転させる転写ベルト駆動ローラと、転写ベルト駆動ローラと同軸上に設けられる従動プーリと、駆動モータに設けられる駆動プーリと、これらプーリに掛け渡された駆動伝達ベルトと、駆動伝達ベルトに張力を付与するテンションプーリとを備え、駆動プーリのトルクをＴ、駆動プーリの直径をｄ、駆動伝達ベルトの変曲点荷重をＦt、テンションプーリによる駆動伝達ベルトが受ける張力をＦｂとしたとき、２Ｔ／ｄ＞Ｆt−Ｆbの関係が成り立つように負荷部材を設けることを特徴とする。
【００１４】
この請求項２に記載の発明では、請求項１記載の負荷部材と共に、テンションプーリを設けて駆動伝達ベルトに変曲点荷重以上の張力が作用するようにした。請求項１記載の発明と同様に駆動伝達ベルトの伸縮を原因とする転写ズレも生じ難くなり、綺麗なカラー画像を得ることができるとともに、駆動伝達ベルトには負荷部材とは別にテンションプーリを設けてベルト張力を付与するようにしたので、過度に負荷部材に負担がかからず、負荷部材の寿命を延ばすことが可能となる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、負荷部材は転写ベルト駆動ローラに設けられていることを特徴とする。
【００１６】
この請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明と同様の作用効果を奏するとともに、負荷部材を転写ベルト駆動ローラに設けているので、例えば駆動プーリに負荷部材を設ける場合に比べて、転写ベルト駆動ローラと転写ベルトの間でスリップが生じ難い。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、複数の像担持体と、像担持体上に形成される静電潜像を可視像化し、この可視像を順次中間転写体に転写するカラー画像形成装置において、中間転写体は転写ベルトと、転写ベルトを回転させる転写ベルト駆動ローラと、転写ベルト駆動ローラと同軸上に設けられる従動プーリと、駆動モータに設けられる駆動プーリと、これらプーリに掛け渡された駆動伝達ベルトと、駆動伝達ベルトに張力を付与するテンションプーリとを備え、駆動伝達ベルトの変曲点荷重をＦｔ、テンションプーリによる駆動伝達ベルトが受ける張力をＦｂとしたとき、Ｆｂ≧Ｆｔの関係が成り立つように駆動伝達ベルトに張力を付与することを特徴とする。
【００１８】
請求項４に記載の発明では、テンションプーリにＦｂ≧Ｆtの関係が成り立つように駆動伝達ベルトに張力を付与するので、請求項１に記載の発明と同様に転写ベルトの伸縮を原因とする転写ズレも生じ難く綺麗なカラー画像を得ることができるとともに、トルクリミッタを必要としないので、構成が簡単且つ低コスト化を図ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は図２に係るカラー複写機の中間転写体の一部を抜き出して示す斜視図、図２は本発明に係るカラー複写機の一部分を概略的に示す断面図である。
【００２０】
カラー複写機１００は、転写紙を収納する給紙部３、画像形成を行う電子写真プロセス部５、像担持体（感光体）１３上に形成される静電潜像を可視像化し，この可視像を順次転写する中間転写体７、転写紙に加熱及び加圧を行う定着装置９、定着後の転写紙を排紙する排紙部１１とからなる。
【００２１】
電子写真プロセス部５は、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラック用の４つの電子写真プロセス部５Ｍ、５Ｃ、５Ｙ、５Ｋが順に配設されており、各プロセス部には複数の感光体１３を主体として、感光体１３の周囲に帯電器１５、露光器１７、現像器１９、転写器２１、及び感光体クリーナ２３が順に配置されている。
【００２２】
本実施例は、転写紙上に直接印字するシステムにて説明するが、タンデム方式であれば、１次転写と２次転写を有するような構成であっても良い。
【００２３】
中間転写体７には、転写ベルト３１が２本の支持ローラ３３、３５によって張架されて設けられている。実際の転写プロセスでは、転写紙が感光体１３と転写器２１を挟持搬送されて、その表面側に感光体１３の表面に形成担持されている現像剤像が、順次に静電気力と押圧力にて転写されるようになっている。
【００２４】
支持ローラの一方のローラは転写ベルト３１を駆動する転写ベルト駆動ローラ（以下、駆動ローラ）３３であり、駆動ローラ３３の回転により転写ベルト３１が所定の方向に走行するようになっている。この駆動ローラ３１の一方の端部には駆動を伝達する伝達手段が設けられており、この伝達手段は駆動プーリ４１、従動プーリ４３、これらプーリに掛け渡された駆動伝達ベルト４５とからなる。
【００２５】
次に、駆動伝達ベルト４５について説明する。上述にしたようなタンデム式のカラー画像形成装置では印字速度が速いが、その反面、転写時に位置ズレが生じる場合があった。従来、書き込みタイミングを補正する方法で、この位置ズレを防止していたが、いかに精度よく補正しても位置ズレは解消されなかった。これは、転写ベルト３１の走行速度が不安定であることが原因と考えられた。
【００２６】
詳しくは、速度変動は感光体１３と転写ベルト３１の転写器２１とのニップにて発生し、その要因は、転写ニップにて静電的な作用と機械的な作用の両者が相互的に作用することにより、転写ベルト３１と感光体１３の摩擦力に変化が生じるためである。更にタンデム方式の場合は、複数の感光体１３が転写ベルト３１と接しているため、上記のような現象が同時に発生してしまうため、各色が順々に動作するような場合、その度に転写ベルト３１の速度変動が発生する。
【００２７】
具体的には、▲１▼帯電工程において感光体１３上に発生する電位差により、転写ベルト３１と感光体１３のニップにおける静電的な作用による吸着力が変化することで感光体１３や転写ベルト３１との摩擦力に変化が生じる。▲２▼現像工程にて、現像ローラが回転を開始すると感光体１３上に少量のトナーが付着し、そのトナーが転写ニップに達した時、トナーが潤滑剤となり、感光体１３と転写ベルト３１との摩擦力に変化が生じる。▲３▼転写工程にて、その印加される電圧の大きさやタイミングによって、転写ベルト３１と感光体１３のニップにおける静電的な作用による吸着力が変化し、摩擦力に変化が生じる。▲４▼クリーニング工程にて、ファーブラシ等の回転が開始されると、感光体１３が微妙に速度変動を起こす。▲１▼から▲４▼に示すような原因により転写ベルト３１の速度変動が発生する。
【００２８】
次に、転写ベルト３１の速度変動がどの部分で起こるのかが問題となるが、当初は負荷変動により転写ベルト３１と駆動ローラ３３がスリップすることで、転写ベルト３１に速度変動が発生すると推測した。そこで、転写ベルト３１と駆動ローラ３３のそれぞれについて、ベルトの表面位置とローラの位置の変動を同時に測定した。
【００２９】
図３は、転写ベルト３１と駆動ローラ３３のそれぞれについて、ベルトの表面位置とローラの位置変動を測定した結果を示すグラフであり、縦軸は変動量、横軸はＡ３用紙１枚分の長さを示す。また、二点鎖線（イ）はベルトの表面位置、点線（ロ）はローラの位置の変動を示している。その結果、図３に示すように、両者に変動の違いは見られず、速度変動の要因は転写ベルト１５と駆動ローラ３３がスリップすることが原因ではないことがわかった。
【００３０】
そこで、駆動ローラ３３を駆動する駆動源にその原因があるのではないかと推測した。図４は、ベルトにかかる負荷量と伸び量の変化について示しているが、図に示すように、ベルトに負荷をかけると、負荷の少ない初期はベルトの伸び量が大きく、負荷が一定以上大きくなると伸び量は小さくなる。このことから、駆動伝達ベルト４５の伸びが速度変動の原因であると推測した。そして、変曲点荷重以上の荷重Ｆｔが駆動伝達ベルト４５にかかるように、駆動伝達ベルト４５の張力を増やし、転写ベルト３１及び駆動ローラ３３の位置変動の同時測定を再び行った。その結果、図３の一点鎖線（ハ）及び直線（ニ）で示すように、ベルトの表面位置及びローラの位置変動は低減した。
【００３１】
また、図５は駆動伝達ベルト４５にかかる力の作用関係を示すが、ここで駆動プーリ４１上にかかるトルクをＴ、プーリ４１の直径をｄ、駆動伝達ベルト４５にかかる張力をＦとすると、F＝２T／ｄの関係が成り立つ。ここで、駆動伝達ベルト４５にかかる張力Ｆを変曲点荷重以上の荷重Ｆｔより大きくすることで（２T／ｄ＞Ｆｔ）、ベルトの位置変動を抑えることができ、転写ベルト３１の速度変動を抑えることができる。
【００３２】
駆動伝達ベルト４５にかかる張力Ｆを変曲点荷重以上の荷重Ｆｔより大きくするように、本実施の形態では駆動ローラ３３の他方の端部に負荷トルクを与えるトルクリミッタ４７（負荷部材）を設けた。このトルクリミッタ４７は本体に固定された状態である。
【００３３】
次に、上述した構成に基づき、本実施の形態の作用を説明する。画像形成サイクルが開始されると、複数の感光体１３は所定の方向に回転すると共に転写ベルト３１も回転し、転写ベルト３１上に各色のトナー像が重ねて転写される。これにより、転写紙にはカラーのトナー像が転写され、定着装置９で加熱及び加圧されることで転写紙に画像が定着され、排紙部１１から排紙される。
【００３４】
転写ベルト３１は駆動ローラ３３が回転することで走行し、この駆動ローラ３３の駆動は駆動プーリ４１、従動プーリ４３、これらプーリに掛け渡された駆動伝達ベルト４５とからなる伝達手段の駆動伝達により行われる。すなわち、駆動モータに設けられる駆動プーリ４１が回転すると駆動伝達ベルト４５を介して従動プーリ４３が回転する。この従動プーリ４３の回転により、このプーリの同軸上に設けられた駆動ローラ３３の回転により転写ベルト３１が走行する。
【００３５】
本発明においては、駆動伝達ベルト４５にベルトの変曲点荷重以上の荷重が作用するようにトルクリミッタ４７を設けるので、ベルトに張力を付与することができ、これによりベルトの伸縮量を抑えることが可能となる。従って、転写ベルトの伸びを原因とする転写ズレも生じ難くなり、綺麗なカラー画像を得ることができる。
【００３６】
次に、他の実施の形態を説明するが、その説明にあたり上述した部分と同様な部分には、同一の符号を付することによりその説明を省略する。第１実施の形態は、駆動伝達ベルト４５に負荷張力を付与すべくトルクリミッタ４７を設けたが、第２実施の形態では、トルクリミッタ４７に加えて、さらに駆動伝達ベルト４５に張力を付与すべくテンションプーリ５１を設けた。
【００３７】
テンションプーリ５１は図６に示すように、駆動伝達ベルト４５に直接、張力を付与するものである。テンションプーリ５１によりベルトが受ける張力をＦｂとしたとき、変曲点荷重以上の荷重Ｆｔからテンションプーリ５１によりベルトが受ける張力Ｆｂを差し引いた値（Ｆｔ−Ｆｂ）より大きい負荷がかかるように、トルクリミッタ４７を設定する。
【００３８】
以上に説明したように、第２実施の形態によれば、トルクリミッタ４７による駆動伝達ベルト４５への張力負荷は低減されるので、過度にトルクリミッタ４７に負荷がかからず、トルクリミッタ４７の寿命を延ばすことが可能となる。
【００３９】
第３実施の形態では、トルクリミッタ４７を用いずに、テンションプーリ５１のみを用いた点が第１及び第２の実施形態と異なる。テンションプーリ５１のみ用いる場合には、テンションプーリ５１によりベルトが受ける張力をＦｂとしたとき、このＦｂが変曲点荷重以上の荷重Ｆｔ以上（Ｆｂ≧Ｆｔ）になるように設定する。このように、テンションプーリ５１のみ用いるので、トルクリミッタ４７を必要とせず、構成が簡単且つ低コスト化を図ることができる。
【００４０】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、カラー複写機１００を想定して説明したが、プリンタ、ＦＡＸなどに係るものでも良い。
【００４１】
また、駆動伝達ベルト４５に荷重を与える方法として、トルクリミッタ４７やテンションプーリ５１に限らず、転写ベルト３１に対して直接、負荷を与えるようにしても良い。例えば、図７に示すようにローラ６１に逆転ローラ６３を接触させて設けたものや、図８に示すようにローラ７１にブレード７３を設けるようにしても良い。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明では、駆動伝達ベルトに変曲点荷重以上の荷重が作用するように負荷部材を設けるので、ベルトが常に張った状態となり、これによりベルトの伸縮量を抑えることが可能となる。従って、転写ベルトの伸縮を原因とする転写ズレも生じ難くなり、綺麗なカラー画像を得ることが可能となる。
【００４３】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明と同様に転写ベルトの伸縮を原因とする転写ズレも生じ難くなり、綺麗なカラー画像を得ることができるとともに、駆動伝達ベルトには負荷部材とは別にテンションプーリを設けてベルトに張力を付与するようにしたので、負荷部材に過度に負担がかからず、負荷部材の寿命を延ばすことが可能となる。
【００４４】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、負荷部材を転写ベルト駆動ローラに設けているので、転写ベルト駆動ローラと転写ベルトの間でスリップが生じ難い。
【００４５】
請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の発明と同様に転写ベルトの伸縮を原因とする転写ズレも生じ難くなり、綺麗なカラー画像を得ることができるとともに、トルクリミッタを必要としないので、構成が簡単且つ低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図２に係る中間転写体の一部を抜き出して示す斜視図である。
【図２】本発明に係るカラー複写機の一部分を概略的に示す断面図である。
【図３】転写ベルトと駆動ローラのそれぞれについて、ベルトの表面位置とローラの位置変動を示すグラフである。
【図４】ベルトにかかる負荷量と伸び量の変化について示すグラフである。
【図５】駆動伝達ベルトにかかる力の作用関係を示す構成図である。
【図６】負荷部材としてテンションンプーリを用いた状態を示す構成図である。
【図７】他の実施例における中間転写体を示す概略構成図である。
【図８】他の実施例における中間転写体を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１カラー複写機（画像形成装置）
７中間転写体
１３感光体（像担持体）
３１転写ベルト
３３駆動ローラ（転写ベルト駆動ローラ）
４１駆動プーリ
４３従動プーリ
４５駆動伝達ベルト
４７トルクリミッタ（負荷部材）
５１テンションプーリ
１００カラー複写機（カラー画像形成装置）

Claims

複数の像担持体と、像担持体上に形成される静電潜像を可視像化し、この可視像を順次中間転写体に転写するカラー画像形成装置において、中間転写体は転写ベルトと、転写ベルトを回転させる転写ベルト駆動ローラと、転写ベルト駆動ローラと同軸上に設けられる従動プーリと、駆動モータに設けられる駆動プーリと、これらプーリに掛け渡された駆動伝達ベルトとを備え、駆動プーリのトルクをＴ、駆動プーリの直径をｄ、駆動伝達ベルトの変曲点荷重をＦｔとしたとき、２Ｔ／ｄ＞Ｆｔの関係が成り立つように負荷部材を設けることを特徴とするカラー画像形成装置。
複数の像担持体と、像担持体上に形成される静電潜像を可視像化し、この可視像を順次中間転写体に転写するカラー画像形成装置において、中間転写体は転写ベルトと、転写ベルトを回転させる転写ベルト駆動ローラと、転写ベルト駆動ローラと同軸上に設けられる従動プーリと、駆動モータに設けられる駆動プーリと、これらプーリに掛け渡された駆動伝達ベルトと、駆動伝達ベルトに張力を付与するテンションプーリとを備え、駆動プーリのトルクをＴ、駆動プーリの直径をｄ、駆動伝達ベルトの変曲点荷重をＦｔ、テンションプーリによる駆動伝達ベルトが受ける張力をＦｂとしたとき、２Ｔ／ｄ＞Ｆｔ−Ｆｂの関係が成り立つように負荷部材を設けることを特徴とするカラー画像形成装置。
負荷部材は転写ベルト駆動ローラに設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のカラー画像形成装置。
複数の像担持体と、像担持体上に形成される静電潜像を可視像化し、この可視像を順次中間転写体に転写するカラー画像形成装置において、中間転写体は転写ベルトと、転写ベルトを回転させる転写ベルト駆動ローラと、転写ベルト駆動ローラと同軸上に設けられる従動プーリと、駆動モータに設けられる駆動プーリと、これらプーリに掛け渡された駆動伝達ベルトと、駆動伝達ベルトに張力を付与するテンションプーリとを備え、駆動伝達ベルトの変曲点荷重をＦｔ、テンションプーリによる駆動伝達ベルトが受ける張力をＦｂとしたとき、Ｆｂ≧Ｆｔの関係が成り立つように駆動伝達ベルトに張力を付与することを特徴とするカラー画像形成装置。