JP4072357B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カラー画像を高速に形成するカラーの画像形成装置として、搬送ベルトに沿ってイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｂｋ）の各色毎に感光ドラムを配置し、搬送ベルトによって転写材を順次搬送して各色の像を順次転写したり、又は中間転写ベルト上に順次各色のトナー像を重ね合うように転写して、その後、転写ベルト上のトナー像を一括して転写材に転写するインライン方式といわれるものがある。
【０００３】
このインライン方式のカラーの画像形成装置における主な問題の一つに、カラー画像の各色間の色ずれがある。色ずれの成分としては、レーザ又はＬＥＤによるスキャン方向（主走査方向）のずれ、ベルト搬送方向（副走査方向）のずれ、主走査方向の像の伸縮、主走査方向の角度ずれなどがある。各色のずれは、装置出荷時において許容値以下となるように調整されている。しかし、調整時と使用時の環境温度や装置温度の変化、床面の違いによる装置のひずみ、カートリッジの交換等による感光ドラムが持っている色ずれ要因などにより、許容値以上の色ずれが生じてしまうことがある。
【０００４】
そこで、適時、色ずれ量を補正する手段として搬送ベルト上、又は中間転写ベルト上に所定間隔で色ずれ測定用パターンを形成し、この測定用パターンをトナー画像検出センサによって検出し、その検出結果に基づいて色ずれ量を演算し、この演算結果に基づいて画像形成位置の補正を行う必要がある。なお、色ずれ量を正確に検出するためには、ベルト面がセンサに対し十分安定している必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のトナー画像検出センサは、ベルト（搬送ベルト又は中間転写ベルト）に対し、ベルトを張る力（以下「ベルトテンション」という。）が弱くなると、ベルトが弛み、トナー画像検出センサに対するベルトの距離や角度が変わり、トナー面とベルト面の判別が困難になるという問題がある。この問題が発生すると、ベルト面をトナーと間違って判断し、間違った補正をして色ずれを起こしたり、補正自体を行うことができなかったりする。また、長期間、放置したベルトは、放置したときにローラと接していた箇所が、ローラに沿って癖がついてしまい、長期放置後には上述の問題と同様の問題が起こる。また、ベルトに深いへこみキズがある場合においても同様である。
【０００６】
上述の問題に限っては、ベルトテンションを強くすることにより、容易に解決できるものではあるが、ベルトテンションを強めると、今度は、ローラのアライメントが崩れた場合に発生する寄り力、すなわちベルトが周方向と垂直方向に移動しようとする力が、大きくなるという問題が発生する。この寄り力が大きくなりすぎると、ベルト又はベルトユニット自体を破損してしまうおそれもある。
【０００７】
本発明は、上述事情に鑑みてなされたものであり、ベルトテンションを強くすることなく、センサによる画像パターンの検出精度を向上させて、最適な画質が得られるようにした画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、画像パターンが形成されるエンドレスベルトと、前記エンドレスベルトが掛け渡される複数のローラと、前記エンドレスベルト上に形成された前記画像パターンを検出するセンサと、前記センサを支持する支持手段と、を有し、前記センサは、前記複数のローラのうちの１本のローラのほぼ中心と前記センサとを結ぶ線と、前記エンドレスベルトの表面とが交差するポイントを検知する画像形成装置において、前記支持手段は、前記エンドレスベルトの前記ポイントとなる部分が掛け渡されるローラの軸を中心に揺動可能に支持されていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において、同一の符号を付したものは、同様の構成又は作用を有するものであり、これらについての重複説明は適宜省略するものとする。
【００１２】
＜実施の形態１＞
図１に、本発明に係る画像形成装置の一例を示す。同図に示す画像形成装置は、４箇所に画像形成部を有する電子写真方式の４色フルカラーの画像形成装置であり、同図はその概略構成を示す縦断面図である。
【００１３】
画像形成部全体は、下部から上部に向かって順に画像形成部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを有している。この順に、それぞれブラック，シアン，マゼンタ，イエローのトナー像を形成する画像形成部である。
【００１４】
同図に示す画像形成装置は、像担持体として４個の感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを備えており、それぞれの感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの周囲には、その回転方向に従ってほぼ順に、感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ表面を均一に帯電する帯電ローラ（帯電手段）２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、画像情報に基づいてレーザビームを照射し感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上に静電潜像を形成する露光装置（露光手段）３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、静電潜像にトナーを付着させてトナー像として顕像化する現像装置（現像手段）、感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上のトナー像を転写材（例えば、紙、透明フィルム）に転写させる転写部材（転写手段）５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ、転写後の感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ表面に残った転写後トナーを除去するクリーナ（クリーニング手段）６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ等が配設されて画像形成手段が構成されている。
【００１５】
ここで、それぞれの感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄと、帯電ローラ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄと、現像装置と、クリーナ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄとは、一体的にカートリッジ化されプロセスカートリッジ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを構成している。これらプロセスカートリッジ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは、それぞれ個別に画像形成装置本体に対して着脱自在となっている。
【００１６】
また、給送部８から給送された転写材は、静電搬送ベルト９ａを有する搬送手段９によって、画像形成部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄへ搬送され、各色トナー像が第１面（表面）に順次に転写されてカラー画像が形成された後、定着装置（定着手段）１０で定着されて排出ローラ対１１，１２によって排紙トレイ（排出部）１３に排出される。
【００１７】
また転写材の表面（第１面）と裏面（第２面）の両面に画像形成（印字）を行う場合には、転写材は、定着装置１０で転写材が定着されて排紙ローラ１１，１２によって完全に排紙される前にセンサ１８が後端を検知したら、排紙ローラ１１，１２を逆転することにより、両面搬送経路１５に搬送される（矢印Ａ方向）。両面搬送経路１５に搬送された転写材は、画像形成装置本体正面にある斜送ローラ１６ａを通過し、Ｕターンローラ１７まで垂直下方向に搬送され、Ｕターンローラ１７及びレジストローラ８ｄによって再度、画像形成部Ａまで搬送される。以下、第１面のときと同様にして、第２面にカラー画像が形成され、その後、排紙トレイ１３上に排出する。これにより、転写材の両面に対する画像形成が終了する。
【００１８】
次に各部（各装置）の構成について順次説明する。
【００１９】
（給送部）
給送部８は、給紙カセット８ａ、マルチ給送装置であるマルチ給紙トレイ８ｂ、マルチ給送部８ｃ、及びレジストローラ８ｄを備えている。
【００２０】
給紙カセット８ａは複数枚の転写材を収納し、画像形成装置本体の内底部に挿着される。画像形成時には、給紙カセット８ａからカセットピックアップローラ８ａ１によって１枚ずつ転写材が分離搬送され、カセット搬送ローラ８ａ２及びレジストローラ８ｄによって画像形成部Ａまで搬送される。
【００２１】
次に、マルチ給紙トレイ８ｂは、通常は画像形成装置本体正面に格納されているが、使用時に画像形成装置本体からマルチ給紙トレイ８ｂを回動して開き、複数枚の転写材をセットする。マルチ給紙トレイ８ｂからの画像形成時には、転写材は、マルチピックアップローラ８ｃ１によって１枚ずつ分離搬送され、マルチ搬送ローラ８ｃ２及びレジストローラ８ｄによって画像形成部Ａまで搬送される。この際、厚紙、封筒、特殊紙などの比較的、ベルト表面に静電吸着しにくい、又はコシの強いような転写材を用いる割合の高いマルチ給送装置からの給紙経路は、転写材がベルト表面にたどり着いた時に先端・後端部がベルト表面に沿い、中央部が浮くようなカーブが付くようなＲだけで構成されている。図１に示すように、給紙カセット８ａからの給紙経路は、静電搬送ベルト９ａ表面に対して反り返るようなカーブを持っているが、給紙カセット８ａから給紙される転写材は比較的コシが弱く、ベルト面に対して静電吸着しやすい転写材が使用されるため、図１のようなカセット給紙経路をとったとしても問題にはならないことが分かっている。
【００２２】
給紙カセット８ａ、マルチ給送部８ｃにおける転写材の分離や搬送は、給送部８にある給紙モータ（不図示）によりギヤ駆動列を介して行われる。
【００２３】
（画像形成構成）
像担持体としての感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、アルミニウム製シリンダの外周面にＯＰＣ（有機光半導体）を塗布して構成したものである。感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、その両端部をフランジによって回転自在に支持されており、一方の端部に駆動モータ（不図示）から駆動力が伝達されることにより、図▲１▼中の反時計周り（矢印方向）に回転駆動される。
【００２４】
各帯電ローラ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、ローラ状に形成された導電性ローラであり、このローラを感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ表面に当接させるとともに、このローラに帯電バイアス印加電源（不図示）によって帯電バイアスが印加されることにより、感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ表面は、所定の極性・電位に一様に帯電されるようになっている。
【００２５】
露光装置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、ポリゴンミラーを有し、このポリゴンミラーにはレーザダイオード（不図示）から画像信号に対応する画像光が照射される。ポリゴンミラーによって反射された光は、レンズ等を通過して帯電後の感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに照射される。これにより、感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上には、画像情報に応じた静電潜像が形成される。
【００２６】
現像装置は、それぞれブラック，シアン，マゼンタ，イエローの各色のトナーを収納したトナー収納部４ａ１，４ｂ１，４ｃ１，４ｄ１と、現像ローラ４ａ２，４ｂ２，４ｃ２，４ｄ２とを有している。このうち、現像ローラ４ａ２，４ｂ２，４ｃ２，４ｄ２は、感光ドラム表面に隣接し、駆動部（不図示）により回転駆動されるとともに、現像バイアス印加電源（不図示）により現像バイアスが印加されることにより感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上のトナー像にトナーを付着させてトナー像として現像する。
【００２７】
また、後述する静電搬送ベルト９ａの内側には、４個の感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに対向して静電搬送ベルト９ａに当接する転写部材５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄがそれぞれ併設されている。これら転写部材５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、転写バイアス印加電源（不図示）で接続されており、転写部材５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄから正極性の電荷が静電搬送ベルト９ａを介して転写材に印加され、この電界により、感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに接触中の転写材に、感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上の負極性の各色トナー像が順次転写され、カラー画像が形成される。
【００２８】
（転写材搬送構成）
転写材は給送部８から搬送手段９によって画像形成領域に搬送される。
【００２９】
搬送手段９を構成する転写材担持体としての静電搬送ベルト９ａは、駆動ローラ９ｂと従動ローラ９ｃ，９ｄ，９ｅの４本のローラで張架支持され、すべての感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに対向し配設されている。駆動ローラ９ｂは静電搬送ベルト９ａを滑ることなく、安定して駆動する必要があるため、静電搬送ベルト９ａに対する駆動グリップ性能及び耐久性を考慮し、金属ローラに厚さ１ｍｍ程度の薄肉ゴム等を巻いたものを用いている。
【００３０】
しかし、ゴム等の弾性部材は金属材料に比べ、線膨張係数が大きいために機内昇温（画像形成装置本体内の昇温）や使用環境の変化による温度変化によって膨張や収縮を起こしてしまい駆動ローラ９ｂの径が変化してしまう。そのため、駆動ローラ９ｂが同一回転数で静電搬送ベルト９ａを駆動したとしてもベルト駆動スピードが変化してしまい、印字位置精度が悪くなり画像品質の低下といった現象が起こってしまう。
【００３１】
そこで静電搬送ベルト９ａのスピードを制御する必要があり、その手段として静電搬送ベルト９ａによって従動回転するローラが１回転する毎に１パルスの信号を発生することにより、静電搬送ベルト９ａのスピードを検知し、駆動ローラ９ｂの駆動源である駆動モータにフィードバックさせ、駆動モータの回転数を制御している。このようにして、静電搬送ベルト９ａは安定して駆動され、感光ドラム１に対向する外周面に転写材を静電吸着して感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに転写材を接触させるべく駆動ローラ９ｂによって循環移動する。これにより、転写材は静電搬送ベルト９ａにより転写位置まで搬送され、感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上の各色のトナー像が順次に転写される。
【００３２】
また、静電搬送ベルト９ａの最上流位置には、この静電搬送ベルト９ａとともに転写材を挟持し、かつ転写材を静電搬送ベルト９ａに吸着させる吸着ローラ９ｆが配設されている。転写材の搬送に際しては、この吸着ローラ９ｆに電圧を印加することで、対向している接地されたローラ９ｃとの間に電界を形成し、静電搬送ベルト９ａ及び転写材の間に誘電分極を発生させて両者に静電吸着力を生じさせるようになっている。
【００３３】
（定着部）
定着装置１０は、転写材上に形成したトナー像に熱及び圧力を加えて転写材表面に定着させるものである。
【００３４】
定着装置１０は、定着ベルト１０ａと弾性加圧ローラ１０ｂとベルトガイド部材１０ｃとを有している。
【００３５】
このうち定着ベルト１０ａは、電磁誘導発熱層を有する円筒状のベルトであり、励磁コイルとＴ型の磁性コアとからなる磁場発生手段を内蔵したベルトガイド部材１０ｃにガイドされている。
【００３６】
弾性加圧ローラ１０ｂは、ベルトガイド部材１０ｃとの間に定着ベルト１０ａを挟み、定着ベルト１０ａとの間に所定幅の定着ニップ部Ｎを形成している。
【００３７】
加圧ローラ１０ｂが駆動手段（不図示）により回転駆動され、それに伴って円筒状の定着ベルト１０ａが回転し、励磁回路（不図示）から励磁コイル（不図示）への給電により定着ベルト１０ａの電磁誘導発熱がなされる。
【００３８】
定着ニップ部Ｎが所定の温度に立ち上がって温調された状態において、画像形成部から搬送された未定着トナー像が形成された転写材が定着ニップ部Ｎの定着ベルト１０ａと加圧ローラ１０ｂとの間に画像面が上向き、すなわち定着ベルト１０ａに対向して導入され、定着ニップ部Ｎにおいて画像面が定着ベルト１０ａの外面に密着して定着ベルト１０ａと一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。
【００３９】
この定着ニップ部Ｎを定着ベルト１０ａと一緒に転写材が挟持搬送されていく過程において、定着ベルト１０ａの電磁誘導発熱で加熱され転写材上の未定着トナー像が加熱定着される。
【００４０】
（トナー画像検出センサ部）
トナー画像検出センサ２０は、駆動ローラ９ｂの近傍に配設されている。トナー画像検出センサ２０は、色ずれ量を測定するトナーパターンを静電搬送ベルト９ａ上に形成したものを検出し、その検出結果に基づいて色ずれ量を演算し、この演算結果に基づいて画像形成位置の補正を行う。このとき、色ずれ量を精度良く検出するために、図２（ａ），（ｂ）に示すように、トナー画像検出センサ２０を揺動可能状態とし、ベルトユニットを使用位置に置いた状態で、トナー画像検出センサ２０と駆動ローラ９ｂのほぼ中心とを結ぶ線上で、かつ静電搬送ベルト９ａ上のポイントＰを見るように構成される。なお、このポイントＰは、駆動ローラ９ｂに対して、静電搬送ベルト９ａの接触部分と非接触部分との境界に対応する。
【００４１】
図２（ａ），（ｂ）を参照して、さらに詳述する。
【００４２】
搬送手段９は、ユニット化されて搬送ユニットを構成している。この搬送ユニットは、画像形成装置本体の正面側と背面側とに配設された板状のフレーム２２と（ただし、図２（ａ）では一方のフレーム２２のみを図示）、これらフレーム２２によって両端部を回転自在に支持された駆動ローラ９ｂと、従動ローラ９ｃ，９ｄ，９ｅと、これらローラに掛け渡された静電搬送ベルト９ａとを備えている。この搬送ユニットは、ユニット全体として画像形成装置本体に対して着脱できるようになっている。
【００４３】
トナー画像検知センサ２０は、Ｌ字形の支持部材（支持手段）２３によって支持されている。支持部材２３は、基端側が駆動ローラ９ｂの軸と同軸の部材（不図示）によって揺動自在に支持されており、先端側にトナー画像検出センサ２０が取り付けられるようになっている。支持部材２３の中間部は、フレーム２２から突出された支持部２２ａによって下方から支持されている。したがって、支持部材２３は、フレーム２２に対して駆動ローラ９ｂの軸が移動したときには、この支持部２２ａを中心に回転できるようになっている。
【００４４】
支持部材２３先端には、位置決め手段２４が設けられていて、この位置決め手段２４を介してトナー画像検出センサ２０が取り付けられている。位置決め手段２４は、支持部材２３側に形成された凹状の係止部２４ａ，２４ａと、トナー画像検出センサ２０側に突設された位置決めピン２４ｂ，２４ｂとによって構成されている。そして、トナー画像検出センサ２０は、上述の係止部２４ａ，２４ａに位置決めピン２４ｂ，２４ｂを係合させたときに精度よく位置決めされて、上述のポイントＰに向くようになっている。
【００４５】
上述のように構成されることにより、トナー画像検出センサ２０は、搬送ユニット全体が不要に移動したときには、これに追従して移動し、また、フレーム２２に対して駆動ローラ９ｂが不要に移動した場合には、支持部材２３が支持部２２ａを中心に回転することにより、駆動ローラ９ｂの移動に追従する。これにより、トナー画像検出センサ２０と静電搬送ベルト９ａとの距離（以下「ベルト距離」という。）が変動する場合においても、トナー画像検出センサ自体が駆動ローラ９ｂの振れに追従し、ベルト距離がほぼ一定になる（図２（ｂ））。
【００４６】
また、静電搬送ベルト９ａのベルトの裏面に駆動ローラ９ｂがあることで、つまり静電搬送ベルト９ａの裏面に突き当たる部材があることで、静電搬送ベルト９ａの深いへこみは矯正することができ、ベルト距離やベルト角度（静電搬送ベルト９ａに対するトナー画像検出センサ２０の角度：通常は水平）が安定し、トナー面とベルト面との判別が容易になる。
【００４７】
また、ベルトユニットが画像形成装置本体に対し、着脱可能又は画像形成装置本体内で移動可能な場合についても、ベルト距離やベルト角度が安定し、トナー面とベルト面の判別が容易になる。
【００４８】
これに加え、トナー画像検出センサ２０による画像補正量検出ポイントを図１で示すように、画像形成直後に位置する駆動ローラ９ｂとトナー画像検出センサ２０を結ぶ、静電搬送ベルト９ａ上のポイントＰを張架するローラにすることにより、静電搬送ベルト９ａ上に形成されたトナー像が駆動ローラ９ｂ上を通過することによって起こるトナー像の乱れによるエラーを受けにくくすることができる。このトナー像の乱れの原因は、静電搬送ベルト９ａが駆動ローラ９ｂ上を通過することによりベルト自体の電圧が減衰し、静電搬送ベルト９ａ上のトナーが散りやすくなること、静電搬送ベルト９ａが屈折することによって起こるベルトの伸び縮みなどがある。
【００４９】
今回、トナー画像検出センサ２０は、ベルトユニットを使用位置に置いた状態で、トナー画像検出センサ２０と駆動ローラ９ａのほぼ中心とを結ぶ、静電搬送ベルト９ａ上のポイントＰを見ることに限定したものの、図３に示すように、静電搬送ベルト９ａの裏面に突き当て部材２１を設け、この突き当て部材２１とトナー画像検出センサ２０とを結ぶ、静電搬送ベルト９ａ上のポイントＰを見ることで同様の効果を得ることができる。
【００５０】
トナー画像検出センサ２０は、静電搬送ベルト９ａを光照射する発光部と静電搬送ベルト９ａからの光を受光する部材とを有し、発光部と受光部とが静電搬送ベルト９ａに対し同じ方向に位置する、光反射型のセンサである。
【００５１】
このような構成にすることで、ベルトユニットが寿命に達し又は破損してベルトユニットを交換する場合において、トナー画像検出センサ自体は画像形成装置本体側に取り付けられているため、トナー画像検出センサ２０をベルトユニットと同時に交換する必要がない。また、ベルトユニットを交換した場合においても、発光側、受光側の位置関係が変わらない。
【００５２】
以上の実施の形態では、トナー画像検出センサ２０が検知対象とするトナー像が形成されるエンドレスベルトが、表面に転写材を担持して搬送する静電搬送ベルトである場合を例に説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、エンドレスベルトが、中間転写ベルトである場合についても基本的な構成はほぼそのままで適用することができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、エンドレスベルトに対するセンサの距離や角度を安定させることができ、画像面とそれ以外の面との判別が容易となるので、エンドレスベルトのベルトテンションを強くすることなく、センサによる画像パターンの検出精度を向上させて、最適な画質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、駆動ローラの移動に追従するセンサを示す図である。
【図３】静電搬送ベルトの裏面に突き当て部材を配置した例を示す図である。
【符号の説明】
９ａ エンドレスベルト（静電搬送ベルト）
９ｂ ローラ（駆動ローラ）
２０ センサ（トナー画像検出センサ）
２３ 支持手段（支持部材）
２４ 位置決め手段
Ｐ ポイント

Claims (1)

1. 画像パターンが形成されるエンドレスベルトと、前記エンドレスベルトが掛け渡される複数のローラと、前記エンドレスベルト上に形成された前記画像パターンを検出するセンサと、前記センサを支持する支持手段と、を有し、前記センサは、前記複数のローラのうちの１本のローラのほぼ中心と前記センサとを結ぶ線と、前記エンドレスベルトの表面とが交差するポイントを検知する画像形成装置において、
   前記支持手段は、前記エンドレスベルトの前記ポイントとなる部分が掛け渡されるローラの軸を中心に揺動可能に支持されていることを特徴とする画像形成装置。

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