JP3733305B2

JP3733305B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3733305B2
Application number: JP2001261455A
Authority: JP
Inventors: 元英塩澤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-08-30
Filing date: 2001-08-30
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2021-08-30
Also published as: JP2003066756A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、特に同一の駆動源で中間転写体と定着手段を駆動する方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日では電子写真方式を用いた画像形成装置として、フルカラーでの画像形成を可能とした装置も広く普及している。このようなフルカラー画像形成装置として、図６に示すように、中間転写体を用いた一括転写方式の画像形成装置がある。
【０００３】
図６において、感光体ドラム50の周囲には感光体ドラム50の回転方向に沿って一次帯電部材51、露光部材52、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色現像器53，54、中間転写体55、クリーナー56が配置されている。
【０００４】
中間転写体55の周囲には中間転写体55の回転方向に沿って感光体ドラム50よりも下流側に二次転写部57、必要に応じて中間転写体55のクリーニング手段等が配置されている。二次転写部57から記録媒体搬送方向下流には定着器58が配置されている。
【０００５】
前記画像形成装置の動作を簡単に説明すると、一次帯電部材51によって表面が一様に帯電された感光体ドラム50に露光部材52によって画信号に応じた選択的な露光を行うことで静電潜像を形成し、その潜像を現像器53，54によってトナー現像して可視像化し、そのトナー像を中間転写体55に転写する。この画像転写をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色について行って中間転写体55に一次転写することでフルカラー画像を形成する。
【０００６】
次に中間転写体55上のフルカラー画像を二次転写部57において搬送されてくる記録媒体Ｐに二次転写し、その記録媒体を定着器58へ搬送して加熱・加圧定着して記録媒体Ｐにフルカラー画像を記録する。
【０００７】
前記のように複数色のトナー画像を重ね合わせることでフルカラー画像を得るフルカラープリンタにおいて中間転写体55上の画像位置が各色毎に一致していないと出力画像の色ずれとなる。特に中間転写体55の回転周期と感光体ドラム１への画像露光タイミングのずれは副走査方向の色ずれとなって画像品位を低下させてしまう。
【０００８】
そのため、中間転写体55の副走査方向の位置を現すマーク等（ホームポジション）を設け、これをセンサ59で検出して中間転写体55の副走査方向位置を知る方法がある。これにより検出情報を元に画像露光タイミングを発生すれば常に中間転写体55の同じ位置に画像を形成することが可能である。
【０００９】
上記方法を採用した場合にホームポジションを検出してから画像露光を開始するので、ファーストプリント時間を速くするためにはジョブの終了時に常にホームポジションを検出センサ59の近傍且つ上流の同じ位置に停止させておくのが好ましい。
【００１０】
一方、フルカラープリンタの定着器58では一般的にモノクロプリンタに比べてトナーの載り量が多く、定着性確保のためにより多くの熱量が必要である。このため定着ローラ58ａとしてハードローラの表面にシリコンゴムなどからなる弾性層を設けたソフトローラを用い、加圧ローラ58ｂの加圧時に弾性層の変形を利用して広いニップを形成しているものがある。
【００１１】
しかし、広いニップを確保するために、加圧スプリング等の加圧部材によって定着ローラ58ａと加圧ローラ58ｂとが圧接されている。前記加圧は画像形成待機中も常時行われているために、ソフトローラである定着ローラ58ａが永久変形してしまうという課題がある。
【００１２】
また、前記のように弾性層を持つ定着ローラ58ａや加圧ローラ58ｂを常に同じ位置で停止させると、ニップ部分（当接部分）の変形が繰り返されて変形量が大きくなるおそれがある。そして、このような変形のある状態で画像形成装置を使用した場合には、定着装置等の動作時に異常音が発生したり、また、定着むらが発生して画質低下を招くおそれがあった。
【００１３】
従って、変形したことによって定着ローラ58ａまたは加圧ローラ58ｂの交換時期が短縮されてランニングコストが高くなってしまうというおそれがあった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記課題に対して、例えば特開平05−241473号公報においては、装置の待機時に所定時間ごとに定着ローラ58ａを少しづつ回転させる構成が提案されている。
【００１５】
しかしながら装置の低価格化を図るために１つのモータを共通に用いて各ユニットを駆動させる構成を採用した場合、特に中間転写体55と定着器58が同一駆動源により駆動されている構成では中間転写体55のホームポジションが移動してしまうために上記構成は採用できない。
【００１６】
また、定着器58と他のユニットを共通に駆動する構成においては、特開2000−029347号公報には逆回転時には定着器のみ駆動力が伝達されて回転する構成が提案されている。しかし、これは構成が複雑になり本体のコストが高くなってしまうという課題がある。
【００１７】
また、特開平07−129026号公報では待機中の定着温調温度を低くする構成が提案されている。しかし、これは画像形成開始時に定着温調温度まで再加熱する必要があるため、ファーストプリント時間が遅くなってしまうという課題がある。
【００１８】
ここで、中間転写体55の回転周期と定着ローラ58ａの回転周期が整数倍の関係にある構成で、同一モータを用いて両者を駆動すると、プリントジョブ毎に定着ローラ58ａまたは加圧ローラ58ｂの停止位置を移動させた場合に、中間転写体55のホームポジションの停止位置が一定にならなくなる。このため、画像形成動作を開始する際にホームポジションが検出センサ59から遠い位置にあると、ホームポジションが検出センサ59に到達するまでの回転時間分ファーストプリント時間が遅くなってしまうと同時に、不必要に各ユニットの回転が多くなるので特に感光体ドラム50の磨耗による短寿命化のおそれがある。
【００１９】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、中間転写体と定着手段を同一の駆動源で駆動する構成においても、定着手段に変形等を生じさせることなく、またファーストプリント時間を遅くすることもない画像形成装置を提供するものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、トナー像を担持する像担持体と、位置検出マークを備え、回動可能で、前記像担持体上のトナー像が転写される中間転写体と、弾性層を有して回動可能な定着ローラと、前記定着ローラに圧接して回動可能な加圧ローラを備え、前記中間転写体から記録媒体に転写された前記トナー像を定着する定着手段と、前記位置検出マークを検出する位置検出手段とを有し、画像形成動作終了後、前記中間転写体は前記検出マークが、所定の位置になるように停止する画像形成装置において、前記中間転写体および前記定着ローラは同一の駆動源で駆動され、前記中間転写体の回転周期と前記定着ローラの回転周期の比が非整数倍とすることを特徴とする画像形成装置。
【００２１】
上記構成にあっては、像担持体と定着手段とを同一駆動源で駆動する低コストな構成で、定着手段の変形を少なくすることが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に本発明の一実施形態に係る画像形成装置として、中間転写体を用いた一括転写方式のフルカラープリンタを例示して説明する。
【００２３】
〔第１実施形態〕
図１は第１実施形態に係る画像形成装置の模式説明図であり、図２は中間転写体に形成した位置検出マーク（ホームポジション）の説明図である。
【００２４】
｛画像形成装置の全体概略構成｝
本実施形態に係る画像形成装置は、図示しないシートカセットやトレイ等に積載された記録媒体をローラ対等の搬送手段で画像形成手段へ搬送して画像を形成し、定着手段で定着した後機外へ排出するものである。
【００２５】
画像形成は電子写真方式を用いており、図１に示すように、第１像担持体として矢印方向に回転可能な感光体ドラム１を備えている。この感光体ドラム１の周囲には、ドラム回転方向上流から順に感光体ドラム１の表面をマイナス極性に一様に帯電する一次帯電器２、画像信号に基づいて感光体ドラム１を露光して静電潜像を形成するレーザー露光装置３、静電潜像にイエロー、マゼンタ、シアンの各色トナーを付着させて現像する回転型の現像器４及びブラックトナーを付着させて現像する現像器５、感光体ドラム１上のトナーをクリーニングするクリーナー９が配置されている。
【００２６】
感光体ドラム１の現像位置よりもドラム回転方向下流には第２像担持体として中間転写体６が配置されている。
【００２７】
また、前記感光体ドラム１と中間転写体６の当接部よりも中間転写体６の回転方向下流にはエンドレスの二次転写ベルト７が駆動ローラ７ａ及び従動ローラ７ｂに掛け渡されており、この二次転写ベルト７から記録媒体搬送方向の下流には定着手段としての定着器８が配置されている。
【００２８】
画像形成に際しては、例えば感光体ドラム表面は一次帯電器２によって−550Ｖに均一に帯電され、次いでレーザー露光装置３によつて画像パターンが露光されて静電潜像が形成される。露光後の感光体ドラム表面は未露光部分電位（ＶD）が−550Ｖ、露光部分電位（ＶL）は減衰して−150Ｖ程度となる。この静電潜像に対して現像器４，５の現像スリーブに−350Ｖの現像バイアスが印加されると、感光体ドラム表面電位の低いＶL部は負帯電性のネガトナーで付着して現像され、静電潜像は顕像化する。
【００２９】
次に中間転写体６の芯金にトナーと逆極性の一次転写バイアス（Ｔ1）を＋300Ｖ印加すると、感光体ドラム１上のトナー像は一次転写ニップ部において感光体ドラム１のＶL部と中間転写体６との450Ｖの電位差によって中間転写体６に転写される。そして、中間転写体６のホームポジションが検出されると所定のタイミングでレーザー露光装置３の書き込みが開始され、現像、一次転写の工程を経て中間転写体６上にトナー像が形成される。
【００３０】
上記工程をイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーについて繰り返すことで中間転写体６上に４色の版が位置ずれなく重なった画像が形成される。
【００３１】
次に中間転写体６から離間していた二次転写ベルト７を中間転写体６に加圧して二次転写ニップを形成し、中間転写体６上の画像先端と同期させて紙などの記録媒体Ｐを二次転写ニップに送り込む。そして二次転写ベルト７にトナーと逆極性の＋20μＡの二次転写バイアスを印加すると、トナー画像は記録媒体Ｐに転写される。
【００３２】
前記の如くしてトナー像の転写された記録媒体Ｐは定着器８に送り込まれる。定着器８はヒータ８ａを内蔵して記録媒体を加熱する定着ローラ８ｂと、この定着ローラ８ｂに記録媒体を押圧する加圧ローラ８ｃからなるローラ対で構成され、ヒータ８ａのON/OFFを行ってプリント時には定着ローラ８ｂが180℃になるように制御されている。この定着器８を記録媒体が通過すると、印加される熱と圧力によってトナー像は混色と同時に記録媒体に定着され、フルカラー画像が得られる。
【００３３】
｛中間転写体と定着器の関係｝
次に前記画像形成装置の中間転写体６と定着器の関係について説明する。
【００３４】
中間転写体６は導電性支持体として金属の芯金に、少なくともゴム、エラストマー、樹脂からなる弾性層を有するローラ形状、さらにはその弾性層の上層に一層以上の被覆層を有するドラム形状のものである。この中間転写体６は一次転写手段を兼ねている。
【００３５】
そして、中間転写ドラム６の回転周期を正確に検出するために、図２に示すように、中間転写体６の周面端部に位置表示手段としての位置検出マーク６ａを設け、装置本体に設けた位置検出手段としてのマーク検出センサ10を用いて中間転写体６の位置を検出するようにしている。そして、マーク検出センサ10によって位置検出マーク６ａを検出したときの中間転写体６の位置をホームポジションとしている。
【００３６】
一方、定着器８は前述のように定着ローラ８ｂと加圧ローラ８ｃのローラ対で構成され、定着ローラ８ｂはハードローラの表面にシリコンゴムなどからなる弾性層を有し、図示しないスプリング等の加圧手段によって加圧ローラ８ｃと圧接ている。この圧接によって前記弾性層が変形して加圧ローラ８ｃとの間で広いニップが形成され、記録媒体Ｐを効率良く加熱するようになっている。
【００３７】
前記中間転写体６と定着ローラ８ｂ、加圧ローラ８ｃ、更には感光体ドラム１は図示しない１つのモータ（駆動源）からギア列を介して駆動力が伝達され、画像形成に際してそれぞれが回転する。そして、本実施形態においては中間転写体６と定着ローラ８ｂのプロセス速度（周速度）は共に100mm/秒とし、両者の周長を非整数倍とすることで回転周期を非整数倍となるように構成している。
【００３８】
すなわち、本実施形態における中間転写体６は円筒状で、その直径が186mmであって外周長は186mm×π≒584.3mmである。また、定着ローラ８ｂは直径45mmであって外周長は141.3mmである。これにより中間転写体６の１回転周期は5.843秒であるのに対して定着ローラ８ｂの回転周期は1.413秒となり、回転周期の比が非整数倍の関係になっている。
【００３９】
ここで、上記構成の画像形成装置によって画像形成した場合の定着ローラ８ｂの停止位置について説明する。
【００４０】
本実施形態の画像形成装置は前述したフルカラー記録を行うフルカラーモードのみならず、単色画像を形成するモノクロモードでの記録も可能となっている。
【００４１】
そして、モノクロモードの場合は１回の画像形成工程での中間転写体６の回転数を２回転としている。そのため、中間転写体６の走行距離は584.3mm×2≒1168.7mmであり、画像形成動作開始から11.687秒で駆動モータを停止させるようにする。このとき定着ローラ８ｂの回転数は1168.7÷141.3＝8回転と37.7mmであり、プリントジョブ毎に定着ローラ８ｂの停止位置は37.7mmずつ移動するようになる。
【００４２】
従って、定着ローラ８ｂの停止位置は前回停止位置よりも画像形成毎に37.7mmズレるようになる。
【００４３】
また、フルカラーモードにおいては１回の画像形成工程での中間転写体６の回転数を５回転としている。よって、このときの中間転写体６の走行距離は584.3mm×5＝2921.7mmであり、１回の画像形成工程で駆動モータを29.217秒動作させることになる。このとき、同一モータで駆動される定着ローラ８ｂの回転数は20回転と94.2mmとなる。従って、定着ローラ８ｂの停止位置は前回停止位置よりも94.2mmズレるようになり、画像形成工程毎にズレるようになる。
【００４４】
その結果、プリントジョブを繰り返し行う毎に定着ローラ８ｂの停止位置が移動するので定着ローラ８ｂ表面の同じ位置が繰り返し変形するようなことはなく定着不良の問題は発生しない。そして、中間転写体６の位置検出マーク６ａ（ホームポジション）を常に所定位置で停止させることが可能となる。
【００４５】
ここで、本実施形態では中間転写体６の１回転周期5.84秒に対して装置を停止させる際には検出センサ10によって最後に位置検出マーク６ａが検出されてから5.4秒後に停止させるようにしている。従って、位置検出マーク６ａは検出センサ10の下流側540mmかつ上流側44mmの位置で常に停止する。
【００４６】
装置が起動する際にはモータの立上り特性によってモータの回転が安定するまでに約0.3秒程度必要であるとして、その間に中間転写体６が約30mm走行することになる。このとき、本実施形態では位置検出マーク６ａが前記位置で停止しているため、モータの回転速度が安定した状態で位置検出マーク６ａが検出センサ10を通過するようになり、かつ起動開始後すみやかに画像書き込みが開始可能となる。
【００４７】
〔第２実施形態〕
次に図３及び図４を参照して本発明の第２実施形態について説明する。尚、図３は第２実施形態に係る画像形成装置の模式説明図であり、図４は中間転写体に形成した位置検出マークの説明図である。
【００４８】
この実施形態は中間転写体６と定着ローラ８ｂの周長の比が整数倍の関係にある構成で、両者に速度差を設けて回転周期が非整数倍となるようにしたものである。
【００４９】
本実施形態の中間転写体６は、図３に示すように、導電性を有する樹脂、ゴムなどからなるベルト形状のもので、駆動ローラ11、従動ローラ12及びテンションローラ13に架け渡したエンドレスベルトで構成されている。そして、感光体ドラム１に形成したトナー像を一次転写ローラ14にバイアス印加することで中間転写体６に転写し、その像を二次転写ローラ15にバイアス印加して記録媒体Ｐに転写するものである。
【００５０】
この中間転写体６の回転周期を正確に検出するために、図４に示すように、中間転写体６の周面端部に位置表示手段としての位置検出マーク６ａを設け、装置本体に設けた位置検出手段としてのマーク検出センサ10を用いて中間転写体６の位置を検出するようにしている。そして、マーク検出センサ10によって位置検出マーク６ａを検出したときの中間転写体６の位置をホームポジションとしている。
【００５１】
本実施形態における中間転写体であるベルトの外周長は584.3mmとし、定着ローラ８ｂは外径46.5mmであって外周長を146.1mmとしている。従って、中間転写体６と定着ローラ８ｂの外周長の比は584.3÷146.1≒4と整数倍の関係にある。
【００５２】
しかし、両者の回転速度は中間転写体６が100mm/秒に設定され、定着ローラ８ｂは98mm/秒に設定されている。その結果、中間転写体６の１回転周期は5.843秒、定着ローラ８ｂの１回転周期は1.49秒となり、非整数倍（5.843÷1.49＝3.92）の関係となっている。
【００５３】
その他は第１実施形態と同様の構成であり（図３において第１実施形態と同一機能を有する部材は同一符号を付している）、基本的な画像形成シーケンスも第１実施形態と同様である。
【００５４】
その結果、モノクロモードにおいては第１実施形態の場合と同様に中間転写体６が２回転して停止するが、そのとき定着ローラ８ｂは（5.843×2）×98÷146.1＝7.839回転し、そのときの移動量は７回転と122.5mmとなる。
【００５５】
また、フルカラーモードにおいては中間転写体６が第１実施形態の場合と同様に５回転して停止するが、このとき定着ローラ８ｂは（5.843×5）×98÷146.1＝19.597回転し、そのときの移動量は19回転と87.2mmとなる。
【００５６】
従って、モノクロモード、フルカラーモードのいずれの場合も、定着ローラ８ｂの停止位置は毎回移動して異なる位置となる。このため、プリントジョブを繰り返し行っても定着ローラ８ｂのニップ部分が永久変形するようなことはなく、定着不良の問題も発生しない。
【００５７】
また、同時に中間転写体６のホームポジション停止位置を常に一定にすることが可能となる。
【００５８】
〔他の実施形態〕
前述した実施形態では中間転写体６を用いたフルカラープリンタを例示したが、図５に示すように、像担持体である感光体ドラム１上に、複数色の現像部を有する現像装置20により複数色のトナー像を重ね、形成された画像を直接記録媒体Ｐに転写し、その記録媒体Ｐを定着器８に搬送して定着するプリンタの場合は、前述した第１実施形態及び第２実施形態における中間転写体６の代わりに感光体ドラム１の回転周期と定着器８の回転周期の比が非整数倍になるように構成してもよい（図５において、第１実施形態と同一機能を有する部材は同一符号を付している）。
【００５９】
このようにすると、画像形成終了時に感光体ドラム１が常に一定位置で停止するようにしても定着ローラ８ｂ及び加圧ローラ８ｃのニップ位置が毎回異なるようになり、定着ローラ８ｂの変形を防止することができる。
【００６０】
また、前述した実施形態では中間転写体６と定着器８の他に、感光体ドラム１も同一のモータで駆動するようにした例を示したが、本発明は少なくとも中間転写体６と定着器８とを同一のモータで駆動するものであればよく、感光体ドラム１は他のモータで駆動するようにしてもよい。
【００６１】
更に、前述した実施形態ではプリンタを例示したが、画像形成装置としては複写機やファクシミリ装置としての態様をとるものでもよいことは当然であり、また前述した実施形態で例示した寸法や回転速度の値は一例であって、本発明は前述した実施形態の数値に限定されるものではない。
【００６２】
【発明の効果】
本発明は前述したように、像担持体と定着手段を同一の駆動源で駆動する場合に、像担持体を所定位置で停止させたときに、定着手段が前回停止位置と異なる位置で停止するように構成することで、定着手段の変形を少なくすることが可能となる。
【００６３】
そして、像担持体の回転周期と定着手段の回転周期を非整数倍とすることにより、定着手段の停止位置をプリントジョブ毎に異なる位置に移動させた場合でも像担持体を常に所定位置で停止させることが可能となる。その結果、像担持体の位置検出を行って色ずれのない画像を形成することができる。
【００６４】
また、画像形成動作終了後に像担持体が所定位置で停止するようにすることで、ファーストプリント時間を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る画像形成装置の模式説明図である。
【図２】中間転写体に形成した位置検出マークの説明図である。
【図３】第２実施形態に係る画像形成装置の模式説明図である。
【図４】中間転写体に形成した位置検出マークの説明図である。
【図５】感光体ドラムから記録媒体に画像を転写する画像形成装置の模式説明図である。
【図６】従来技術に係る画像形成装置の模式説明図である。
【符号の説明】
Ｐ …記録媒体
１ …感光体ドラム
２ …一次帯電器
３ …レーザー露光装置
４，５ …現像器
６ …中間転写体
６ａ …位置検出マーク
７ …二次転写ベルト
７ａ …駆動ローラ
７ｂ …従動ローラ
８ …定着器
８ａ …ヒータ
８ｂ …定着ローラ
８ｃ …加圧ローラ
９ …クリーナー
10 …マーク検出センサ
11 …駆動ローラ
12 …従動ローラ
13 …テンションローラ
14 …一次転写ローラ
15 …二次転写ローラ

Claims

トナー像を担持する像担持体と、
位置検出マークを備え、回動可能で、前記像担持体上のトナー像が転写される中間転写体と、
弾性層を有して回動可能な定着ローラと、前記定着ローラに圧接して回動可能な加圧ローラを備え、前記中間転写体から記録媒体に転写された前記トナー像を定着する定着手段と、
前記位置検出マークを検出する位置検出手段とを有し、
画像形成動作終了後、前記中間転写体は前記検出マークが、所定の位置になるように停止する画像形成装置において、
前記中間転写体および前記定着ローラは同一の駆動源で駆動され、
前記中間転写体の回転周期と前記定着ローラの回転周期の比が非整数倍とすることを特徴とする画像形成装置。
前記中間転写体と前記定着ローラの周長を整数倍にし、かつ前記中間転写体の回転速度と前記定着ローラの回転速度の比が非整数倍になるよう構成したことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記像担持体の回転方向の位置を現す位置表示手段と、
前記位置表示手段を検出する位置検出手段を備え、
画像形成動作終了時に前記位置表示手段が前記位置検出手段の近傍であって前記中間転写体の回転方向上流側に位置するように、前記中間転写体を停止させることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記像担持体を帯電する一次帯電器と、
帯電された前記像担持体を露光し、前記像担持体に静電潜像を形成する露光装置と、
前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像器とを有し、
前記位置検出マークが前記位置検出手段に検出されると、所定のタイミングで前記露光装置による前記静電潜像の形成が開始されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。