JP4680721B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式、或いは、静電記録方式の画像形成装置に関するものである。
電子写真方式の画像形成装置において駆動・搬送機構に由来する異常画像としては、画像全体または一部分が所定の位置からずれてしまう位置ずれ、周期的またはランダムに帯状の濃度ムラが発生するバンディング現象、そしてバンディング現象の中でも特に転写紙の先端または後端の駆動・搬送機構通過時や2種類の駆動・搬送機構の接離時などに生じるショックにより特定のタイミングで帯状の濃度ムラが発生するショックジターなどが挙げられる。
ショックジターによるバンディング現象にはさらに様々な種類があるが、その中の代表的なものに、中間転写ベルト方式において2次転写領域を転写紙の先端または後端が通過した際に生じたショックジターが中間転写ベルトを介して1次転写領域に伝わり、1次転写領域でバンディング現象が発生するというものがある。
かかるバンディング現象の対策は、大まかに以下のように3つに分類される。
A)2次転写領域において、ショックジター発生を軽減する。
B)中間転写ベルトにおいて、2次転写領域から1次転写領域に至るショックジターの伝達を軽減する。
C)1次転写領域において、伝わったショックジターから発生するバンディング現象を軽減する。
上記分類Aはさらに以下のように細分できる。
A1)転写紙の先端または後端が2次転写領域を通過するときの負荷変動を軽減する。
A2)負荷の変動に対して、中間転写ベルト駆動ローラの回転速度変動を軽減する。すなわち、負荷が変動しても一定回転で駆動ローラが回転するようにする。
従来は、負荷変動に対して、中間転写ベルト駆動ローラの回転速度変動を軽減してかかるバンディング現象による不都合を回避するために種々の技術が提案されている(例えば、特許文献1及び2参照)。
特許文献1では、中間転写体(ドラム・ベルトどちらも有り)や像担持体に圧接する転写部材(ローラ)を転写紙の進行方向に揺動可能に支持し、転写紙の転写部位への進行に基づいて発生する外力に応じて転写部材を転写紙の進行方向に揺動させる手段を有する構成が開示されている。しかし、紙の厚み方向への揺動は従来と同様の動きしかとれないので、特に用紙が厚い場合などには、紙端部通過による負荷変動を十分軽減しきれない。
特許文献2では、2次転写部に向かって形成される平面部を中間転写ベルトによって形成することによって、用紙先端が突入する衝撃を緩和する技術が開示されている。ここで開示されている構成は、感光体への中間転写ベルト巻き付け角を増やして、感光体との摩擦力で中間転写ベルトを連れ回りさせて搬送するもので、このような感光体への少ない巻き付け角では僅かな負荷変動でもすべりが発生して画像劣化(色ずれ)となる。
中間転写ベルト方式においては、駆動ローラを感光体配置の下流側に設けることによって1次転写部でのベルトテンションを維持することができ、1次転写部でのベルト走行を安定化できるため、感光体から中間転写ベルトへ転写されるトナー像の位置ずれ防止を精度良く行える。
このような構成にするためには、(1)2次転写対向が駆動ローラの場合、(2)感光体と2次転写部との間に駆動ローラがある場合、が一般的な構成である。このような構成で転写紙の先端または後端が2次転写部を通過する時のショックジターの原因となる駆動ローラへ負荷変動、ベルトテンション変動を軽減する技術として、ベルト進入角度θ1とベルト退出角度θ2を小さくすることが考えられる。
特許第3505969号 特開2004−245874公報
しかしながら、(1)の構成ではθ1とθ1を小さくした時、また(2)の構成ではθ1を小さくした時には、駆動ローラへのベルト巻き付け角が小さくなる。この駆動ローラへの巻き付け角が小さくなるとベルトのすべりが発生し易くなり、それを防止するためにはベルトテンションを大きくすることが必要となる。ベルトテンションを大きくするとベルトに掛かる応力が大きくなり、繰り返し回転駆動されるとベルト寿命が短くなる。
そこで、本発明の目的は、厚紙が2次転写部を通過する時の負荷変動を低減して画質劣化を抑制し、また、その時に発生する中間転写ベルトのすべりを防止し、さらに、中間転写ベルトの耐久性を向上する画像形成装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、2次転写ローラ部に厚紙先端が突入したり、逆に厚紙の後端が抜け出る時に発生する急激な負荷の変動要因を減少させるようにして、1次転写部における微少な位置変動(ショックジター)を解決する画像形成装置を提供することにある。
上記の課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、複数のローラに支持されて回転する像担持体ベルトの1つの支持ローラに対向して設けられた2次転写ローラで形成される2次転写部へのベルト進入角度を変更する可変手段と、該可変手段を制御する制御手段とを備え、前記可変手段は前記像担持体ベルトの裏面を押圧し、搬送されてきた転写紙の先端は前記可変手段の押圧部位と対向する位置近傍に当接した後、前記転写部に進入し、前記制御手段は転写紙厚検出手段を有し、該転写紙厚検出手段の検出結果に応じて前記ベルト進入角度を変更させるために前記可変手段を制御することを特徴とする。
た、本発明の画像形成装置は、さらに、前記支持ローラと前記2次転写ローラのそれぞれの中心を結ぶ線と直交する線に対して前記像担持体ベルトがなす角度をθ1とすると、転写紙厚が厚くなるにしたがって、θ1を小さくすることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記可変手段が前記像担持体ベルトを支持する複数の支持ローラの1つを含むことを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記可変手段に包含される支持ローラが前記像担持体ベルトに張力を付与するテンションローラであることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記テンションローラがθ1を小さくするにつれて前記像担持体ベルトの張力が大きくなるように構成していることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記可変手段が前記ベルト進入角度を変更する第1の可変手段と前記2次転写部からのベルト退出角度を変更する第2の可変手段を備え、前記第1及び第2の可変手段は連動するように構成されることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記支持ローラと前記2次転写ローラのそれぞれの中心を結ぶ線と直交する線に対して前記像担持体ベルトがなす角度において進入側をθ1、退出側をθ2とすると、前記可変手段によりθ1とθ2を変更する時に、一方を小さくした時は他方が大きくなるように構成されることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、搬送される転写紙の通過を検知する転写紙通過検知手段を有し、前記転写紙が前記2次転写部を通過するタイミングに合わせて前記第1の可変手段と前記第2の可変手段を作動させることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記像担持体ベルトが中間転写ベルトであることを特徴とする。
本発明によれば、像担持体ベルト進入角度を変更(後述するθ1を小さくする)することにより、転写ニップ部の像担持体ベルトの曲率を小さくすることで、厚紙先端が進入する際に発生する像担持体ベルトへの負荷変動が低減でき、画質劣化が抑制できる。
また、厚紙の先端がまず像担持体ベルトに裏当てされた可変手段の部材に突き当たることによって、その衝突による像担持体ベルトの撓みが防止され、像担持体ベルトの走行が変動することなく画像劣化が抑制することができる。
さらに、裏当て部の位置と2次転写部の間に転写紙先端を突き当てることによって、像担持体ベルトと転写紙紙先端との角度が小さくなり、像担持体ベルトへの衝突エネルギも小さくなるため、負荷変動が低減でき画質劣化が抑制でき、また停止時などに進入角度を変更することで、像担持体ベルトへのストレスを小さくでき、像担持体ベルトの耐久性向上に繋がる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明の第1の実施の形態であるタンデム型レーザプリンタの画像形成部を示す概略図である。
図1において、作像ユニット1Y、1M、1C、1Bkの感光体ドラム2Y、2M、2C、2Bkと1次転写ローラ3a、3b、3c、3dの間には、中間転写ベルト4が図の矢印の方向に移動するように、ベルト駆動ローラ5、従動ローラ6及び対向ローラ7の周りに掛け回されている。
中間転写ベルト4を挟んだ対向ローラ7の対向位置には2次転写ローラ8が配置され、この2次転写ローラ8の近傍内側には中間転写ベルト4に作用して対向ローラ7と2次転写ローラ8のニップ部への転写紙Pの進入角度を変更するための可変手段9が配置されている。ベルト駆動ローラ5の近傍にはギヤ10及び駆動モータ11が配置されている。
図2は本発明の第2の実施の形態であるタンデム型レーザプリンタの画像形成部を示す概略図である。図2の構成は2次転写ローラ8が、ベルト駆動ローラ5に対向していることを除いて、図1の実施の形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明は省略する。なお、各部の動作は、図示しない制御手段によって実行される。
まず、2次転写部(2次転写ローラ8)で発生する負荷変動は中間転写ベルト4を伝播してベルト駆動ローラ5に伝わる。ベルト駆動ローラ5の軸は、回転ジョイント機構や減速機構を経由した後、駆動モータ(DCモータやパルスモータ)11に連結されている。中間転写ベルト4の移動は、ベルト駆動ローラ5に巻き付き、その摩擦駆動力により微少な移動量も制御している。
前記した2次転写部(2次転写ローラ8)での負荷変動が同じく前記したベルト駆動ローラ5で制御できないと、若干の移動位置誤差が、その上流にある感光体ドラム1Y、1M、1C、1Bkに対向した1次転写部(1次転写ローラ3a、3b、3c、3d)に伝播して転写の位置誤差を発生する。
中間転写ベルト4の移動を制御すべき駆動ローラ部及び伝達系には、幾つかの変動要因がある。これらは負荷の変動による、中間転写ベルト4の微少スリップ、あるいは伸び、ジョイント機構や減速機構である歯車部での回転伝達時の撓み、あるいは駆動モータ11の保持力が負荷変動に負けるなどの理由による。
図1は感光体ドラム1Y、1M、1C、1Bkと2次転写部(2次転写ローラ8)との間に中間転写ベルト4のベルト駆動ローラ5がある場合、図2は2次転写対向が中間転写ベルト4のベルト駆動ローラ5の場合で、それぞれにおいて本発明の可変手段9を感光体ドラム1Y、1M、1C、1Bkと2次転写部(2次転写ローラ8)の間に設け、2次転写部への中間転写ベルト進入角度(以下、ベルト進入角度)を変更している。
これらの実施の形態の可変手段9以外のタンデム型レーザプリンタの画像形成部についての構成及び動作は、一般的な中間転写方式の電子写真画像形成装置と同様なのでさらに詳細な説明は省略する。
図3は本発明による可変手段を示す正面図である。以下、本発明の要部について説明する。可変手段9には、中間転写ベルト4を裏面から押圧する押圧レバー12が対向ローラ7と中間転写ベルト4を介して2次転写ローラ8が加圧されている2次転写部の上流側に設けられている。
押圧レバー12は回動支点13を支点として回動する構成になっており、押圧部位12aと反対側の適所をスプリング14によって、押圧部位12aが中間転写ベルト4裏面に押圧するように引っ張っている。押圧レバー12の加圧スプリング14との係合部の先にはカム15が接触する位置に設けられている。
カム15と同軸上にはギヤ10が固定され、駆動モータ11のモータ軸に固定されたギヤ10aと噛み合う。前記押圧部位12aは凸の曲面になっており、表面は摺動性の高い部材、例えば、ポリアセタール、ポリ四フッ化エチレンなどあるいはそれらでコーティングされている。
これらの摺動性の高い材質にすることにより、中間転写ベルト4と摺擦するときの負荷を軽減したり、中間転写ベルト4に傷を付けたりすることを抑制できる。中間転写ベルト方式の電子写真画像形成装置の画像劣化を抑制できる。
厚紙が2次転写部(2次転写ローラ8)へ進入するときは、駆動モータ11が駆動(回転)してギヤ10aからギヤ10へ伝達され、このギヤ10と同軸上に設けられたカム15が回転する。
スプリング14によってカム15において沿って揺動する押圧レバー12の片側がカム15の回転により押し上げられて、回動支点13を支点として押圧部位12aが中間転写ベルト4裏面を押し付ける(図3の実線の位置)。それによって中間転写ベルト4の2次転写部への進入角度が小さくり、2次転写部のベルト曲率も小さくなる。
厚紙以外の時はカム15が回転して破線の位置になり、ベルト進入角度も大きくなる。また紙厚の違いによって駆動ローラ11の回転量を制御することにより、ベルト進入角度も調整可能である。
本発明では、転写紙厚に応じて中間転写ベルト進入角度を変更するため、厚紙使用時に設定する進入角度で中間転写ベルト4に掛かるストレスを厚紙以外の時には軽減でき、中間転写ベルト4の耐久性が向上する。
次に、紙厚検出センサ18と可変手段9の揺動について説明する。紙厚検出センサ18は2次転写部の紙搬送方向上流側に設置され、転写紙Pが通過する時に紙厚を検知する。この紙厚情報はコントローラ17へ入力され、その紙厚情報に基づいて駆動モータ11をドライバ16で回転制御を行う。
図4はベルト進入角度について説明する概略図である。図4において、2次転写部の対向ローラ7と2次転写ローラ8の中心間を結ぶ線と直交する線Lと、進入する中間転写ベルト4とがなす角度をθ1とする。
このθ1が小さくなる方向に押圧レバー12の押圧部位12aを回動することによって2次転部での中間転写ベルト4の曲率を小さくすることになる(中間転写ベルト4の曲率半径を大きくする)。すなわち、転写紙厚が厚くなるにしたがって、θ1を小さくする。
θ1を小さくすることによって厚紙が進入するときの2次転写部の像担持体ベルト(中間転写ベルト)4の曲率を小さくできるため、像担持体ベルト4への負荷変動が低減でき、画質劣化が抑制できる。
図5は転写紙先端が中間転写ベルトに突き当たる位置を示す概略図である。転写紙Pの先端は中間転写ベルト4の裏面に押圧された押圧レバー12の押圧部位12a近傍に突き当って(実線矢印)から2次転写部を構成する対向ローラ7と2次転写ローラ8のニップ部に進入していく。または裏当てされた押圧部位12aと2次転写部の間に突き当って(破線矢印)から2次転写部に進入していく。
図6は可変手段の中間転写ベルト裏面押圧部をテンションローラで構成する実施の形態を示す概略図である。この実施の形態において、可変手段9には、テンションローラ21を支持するアーム部材19がアーム支点20を支点として回動自在に支持されている。
アーム部材19の片側にはテンションローラ21を支持した軸受22がスライド移動できる長穴19aが設けられ、軸受22は加圧スプリング23によって長穴19aの下方に押圧されている。
一方、アーム支点20の反対側のアーム部材19には切り欠き部19bが設けられ、そこにはアーム部材19を回動させるセクタギヤ24のピン25が係合している。セクタギヤ24は回動支点20を中心に一方にギヤの歯(図示せず)が、そして反対側にピン25が設けられており、セクタギヤ24の歯24aには駆動モータ11のギヤ10aが噛み合っている。
厚紙が対向ローラ7及び2次転写ローラ8からなる2次転写部へ進入する時は、駆動モータ11が駆動(回転)してモータギヤ10aでセクタギヤ24が回動することにより、反対側のピン25が移動し、それと連動してアーム部材19が回動する。
それによって、テンションローラ21が中間転写ベルト4裏面に押圧され、中間転写ベルト4が押し下げられてベルト進入角度θ1が小さくなる。この時、テンションローラ21は中間転写ベルト4を押し下げた分のこの中間転写ベルト4からの反発力が強くなり、それに応じて加圧スプリング23の押圧力も大きくなるので、ベルトテンションが増大する。
駆動モータ11の回転量を制御することにより、アーム部材19の回動量、すなわちθ1を制御できるが、このθ1の大きさによってテンションローラ21が中間転写ベルト4から受ける反発力も変化する。
その反発力の大きさに応じて加圧スプリング23のテンションローラ21への加圧力が変化するため、自動的にθ1の大きさに応じてベルトテンションが変化することになる。図6の実線が厚紙の場合のテンションローラ21の位置を示し、破線が薄紙の場合のテンションローラ21の位置を示している。
ベルト進入角度を変更する可変手段9は像担持体ベルト(中間転写ベルト)4の裏面に押し付けられており、搬送されてきた転写紙(図示せず)の先端が可変手段9の押し付け部と対向する位置あるいはその位置と2次転写部の間に当接した後、2次転写部に進入する。
これにより厚紙である転写紙の先端がまず可変手段9の部材(テンションローラ)21により裏当てされた像担持体ベルト(中間転写ベルト)4に突き当たることによって、その衝突による像担持体ベルト4の撓みが防止され、この像担持体ベルト4の走行が変動することなく画像劣化が抑制できる。
また、裏当て部(像担持体ベルト4の裏面への可変手段9の部材21の押し付け部)の位置と2次転写部の間に転写紙の先端を突き当てることによって、像担持体ベルト4と転写紙の先端との角度が小さくなり、像担持体ベルト4への衝突エネルギも小さくなるため、負荷変動が低減でき画質劣化が抑制できる。
図7は図6の実施形態の変形例を転写紙先端が進入する時の状態で示す概略図である。図8は図7の変形例を転写紙後端が抜け出す時の状態で示す概略図である。
図7及び図8の変形例は厚紙が2次転写部へ進入するときと後端が抜け出す時に発生する負荷変動を抑制するのに好都合である。2次転写部へのベルト進入角度と2次転写部からベルト退出角度を制御する可変手段9は2次転写部を挟んで設けられたローラ26とローラ27を支持したアーム部材28がアーム支点29を支点として回動する構成になっている。
ローラ26と27は、それぞれ軸受30、31に支持されてアーム部材28に設けられた長穴28aに対してスライド移動可能になっている。軸受30、31は加圧スプリング23によって中間転写ベルト4を押圧する方向に加圧されている。
アーム部材28のアーム支点29の上部には切り欠き部28bが設けられ、そこにはセクタギヤ24に固定されたピン25が係合している。セクタギヤ24は図6と同様の構成で駆動モータ11のギヤ10aと噛み合っている。
図7に示すように、厚紙が2次転写部へ進入するときは、駆動モータ11が駆動(回転)してモータギヤ10aでセクタギヤ24が回動することにより、反対側のピン25が移動し、それと連動してアーム部材28が回動する。
それによって、右側のローラ26が中間転写ベルト4裏面に押し付けられ、この中間転写ベルト4が押し下げられ、ベルト進入角度θ1が小さくなる。この時、左側のローラ27はベルト退出角度θ2が大きくなる位置に移動する。
図8は厚紙が2次転写部から退出する場合で、駆動モータ11を回転制御してローラ27を中間転写ベルト4の裏面に押圧し、この中間転写ベルト4を押し下げてベルト退出角度θ2を小さくする。この時、ローラ26がベルト進入角度θ1を大きくする位置に移動する。
図7及び図8の変形例でも、ローラ26、27への加圧スプリング23の加圧力の作用は図6で説明したのと同じ効果を発揮する。図7で転写紙Pの通過するタイミングに合わせてθ1とθ2を可変する実施の形態について説明する。
転写紙Pが通過する位置を検知できる転写紙位置センサ(例えば透過型フォトセンサ)32を転写紙Pが2次転写部に進入する上流側に設け、転写紙Pが通過するときの先端、後端の通過タイミングを検知し、その情報をコントローラ17へ送る。
コントローラ17は設置された転写紙位置センサ32から転写紙先端が中間転写ベルト4に突き当たる部位までの距離分を考慮(ディレイ分)して、転写紙先端が中間転写ベルト4に突き当たる前にドライバ16を制御して駆動モータ11を回転し、θ1を小さくする。
また転写紙位置センサ32から2次転写部までの距離分を考慮(ディレイ分)して転写紙後端が2次転写部から抜け出す前に、同様にθ2を小さくするように制御する。
このようにすると、像担持体ベルトのテンションを一定にすることができ、走行安定化が図れる。また、同時にθ1とθ2を小さくすることはないので、テンションを過度に付与することはなく、耐久性向上に繋がる。
本発明の第1の実施の形態であるタンデム型レーザプリンタの画像形成部を示す概略図である。 本発明の第2の実施の形態であるタンデム型レーザプリンタの画像形成部を示す概略図である。 本発明による可変手段を示す正面図である。 ベルト進入角度について説明する概略図である。 転写紙先端が中間転写ベルトに突き当たる位置を示す概略図である。 可変手段の中間転写ベルト裏面押圧部をテンションローラで構成する実施の形態を示す概略図である。 図6の構成の実施の形態の変形例を転写紙先端が進入する時の状態で示す概略図である。 図7の変形例を転写紙後端が抜け出す時の状態で示す概略図である。
符号の説明
P 転写紙
4 像担持体ベルト(中間転写ベルト)
5 ベルト駆動ローラ(支持ローラ)
7 2次転写部(対向ローラ、支持ローラ)
8 2次転写部(2次転写ローラ)
9 可変手段
10a ギヤ
11 駆動モータ
12 押圧レバー(可変手段)
12a 押圧部位(可変手段)
14 加圧スプリング(可変手段)
15 カム(可変手段)
18 転写紙厚検出手段(紙厚検出センサ)
19 アーム部材(可変手段)
21 テンションローラ(可変手段、支持ローラ)
23 加圧スプリング(可変手段)
24 セクタギヤ(可変手段)
25 ピン(可変手段)
26 第1の可変手段(テンションローラ、支持ローラ)
27 第2の可変手段(テンションローラ、支持ローラ)
28 アーム部材(可変手段)
32 転写紙通過検知手段(転写紙位置センサ)

Claims (9)

  1. 複数のローラに支持されて回転する像担持体ベルトの1つの支持ローラに対向して設けられた2次転写ローラで形成される2次転写部へのベルト進入角度を変更する可変手段と、
    該可変手段を制御する制御手段とを備え、
    前記可変手段は前記像担持体ベルトの裏面を押圧し、搬送されてきた転写紙の先端は前記可変手段の押圧部位と対向する位置近傍に当接した後、前記転写部に進入し、
    前記制御手段は転写紙厚検出手段を有し、該転写紙厚検出手段の検出結果に応じて前記ベルト進入角度を変更させるために前記可変手段を制御する
    ことを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記支持ローラと前記2次転写ローラのそれぞれの中心を結ぶ線と直交する線に対して前記像担持体ベルトがなす角度をθ1とした場合に、前記制御手段は転写紙厚が厚くなるにしたがって、θ1を小さくする
    ことを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  3. 前記可変手段は、前記像担持体ベルトを支持する複数の支持ローラの1つを含む
    ことを特徴とする請求項1または2記載の画像形成装置。
  4. 前記可変手段に包含される支持ローラは、前記像担持体ベルトに張力を付与するテンションローラである
    ことを特徴とする請求項3記載の画像形成装置。
  5. 前記テンションローラは、前記θ1を小さくするにつれて前記像担持体ベルトの張力が大きくなるように構成している
    ことを特徴とする請求項4記載の画像形成装置。
  6. 前記可変手段は、前記ベルト進入角度を変更する第1の可変手段と前記2次転写部からのベルト退出角度を変更する第2の可変手段を備え、前記第1及び第2の可変手段は連動するように構成される
    ことを特徴とする請求項記載の画像形成装置。
  7. 前記支持ローラと前記2次転写ローラのそれぞれの中心を結ぶ線と直交する線に対して前記像担持体ベルトがなす角度において進入側をθ1、退出側をθ2とすると、前記可変手段によりθ1とθ2を変更する時に、一方を小さくした時は他方が大きくなるように構成される
    ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項記載の画像形成装置。
  8. 搬送される転写紙の通過を検知する転写紙通過検知手段を有し、前記制御手段は、前記転写紙が前記2次転写部を通過するタイミングに合わせて前記第1の可変手段と前記第2の可変手段を作動させる
    ことを特徴とする請求項6または7記載の画像形成装置。
  9. 前記像担持体ベルトは、中間転写ベルトである
    ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項記載の画像形成装置。
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