JP4701915B2

JP4701915B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4701915B2
Application number: JP2005236505A
Authority: JP
Inventors: 吉田　　浩明
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2005-08-17
Filing date: 2005-08-17
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2025-08-17
Also published as: JP2007052178A

Description

本発明は、画像形成装置に関し、詳しくは、像担持体上に形成したトナー画像を画像形成媒体（中間転写体、記録媒体等）に転写することにより画像を形成する画像形成装置に関する。

カラー画像を複写するタンデム型のカラー画像形成装置では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の各色のトナー像を感光体ドラム等の像担持体上に形成し、これら各色のトナー像を記録媒体上に重ね合わせて転写して、カラー画像を形成する。このようなタンデム型のカラー画像形成装置では、記録媒体として連続紙を用いるものがある（特許文献１参照）。

連続紙を用いたカラー画像形成装置では、感光体ドラムの上流側に搬送基準ローラ等の用紙搬送手段を設け、用紙搬送手段の送り速度よりも感光体ドラムの周速を速く設定するのが一般的である。これは、感光体ドラムの周速の方が用紙速度よりも遅い場合、感光体ドラムと用紙搬送手段の間で連続紙が弛むことになり、正常な用紙送りができなくなるからである。つまり、連続紙は搬送方向に張力を受けながら搬送されるため、感光体ドラム間で異なる伸びが生じる。

また、連続紙に感光体ドラム上のトナー像が転写される際に、感光体ドラム表面のトナー像が形成されていない部分は帯電しているため、連続紙が感光体ドラム表面に静電吸着する。このとき、印字パターンによって感光体ドラム表面のトナー像が占める面積の割合が、各感光体ドラムによって異なるため、連続紙が感光体ドラム表面に静電吸着する静電吸着力も各感光体ドラムで異なる。このため、連続紙のテンション（張力）が変動して、伸び量に差が発生する。これにより、各色ごとの連続紙上の転写位置に誤差が生じて、色ズレが生じる原因となる。

このようなことは、各色のトナー像を一旦中間転写ベルトに転写した後、記録媒体に転写する、所謂中間転写ベルトを備えた画像形成装置でも起こりうる。そこで、上記問題を解決する方法として、中間転写ベルトの伸びが安定した後に転写を開始するものがある（特許文献２参照）。しかし、特許文献２では、中間転写ベルトの伸びが安定するまで待機する必要がある。また、印字中に中間転写ベルトが伸びた場合、この伸びを吸収することは困難であり、感光体ドラムから中間転写ベルト上に画像が転写される際に、転写位置に誤差が生じて、色ズレが発生してしまう。
特開２００４−１８４９２２号公報特開平１１−１８２４０３号公報

本発明は、印字中に記録媒体や中間転写体が伸びたり、印字パターンによって伸び量に差が発生しても、色ズレの発生を防止できることを目的とする。

請求項１に記載の本発明は、色毎に設けられた複数の像担持体と、前記像担持体に当接した画像転写媒体に転写バイアスを印加し、該像担持体に形成されたトナー像を前記画像転写媒体に転写する転写部材と、を備えた画像形成装置において、第１像担持体を回転駆動させる第１駆動モータに掛かる負荷トルクを検出する負荷トルク検出手段と、前記負荷トルク検出手段で検出した前記第１像担持体による転写始めの負荷トルクから、トナー像の転写時の前記画像転写媒体の伸び量を算出する演算手段と、前記伸び量に応じて前記第１像担持体の下流側の第２像担持体を回転させる第２駆動モータの回転速度を変調する制御手段と、を備えていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、負荷トルク検出手段によって、第１像担持体の転写始めに、第１像担持体を回転駆動させる第１駆動モータに掛かる負荷トルクが検出され、演算手段によって、検出された負荷トルクからトナー像の転写時の画像転写媒体の伸び量が算出される。そして、この画像転写媒体の伸び量に応じて、制御手段によって第１像担持体の下流側にある第２像担持体を回転駆動させる第２駆動モータの回転速度を、通常時（連続紙Ｐに伸びがないとき）よりも変調（速く）する。

つまり、第１像担持体のトナー像は、伸びた画像転写媒体へ転写される。このトナー像が転写された画像転写媒体は、第２像担持体のトナー像が転写されるときに、さらに伸びる。そこで、第１像担持体でトナー像が転写されたときの画像転写媒体の伸び量に応じて、第２像担持体の回転速度を速くすれば、第２像担持体上には第１像担持体上で伸びた画像転写媒体の伸び量に応じてトナー像が間延びして形成される。これにより、第１像担持体でトナー像が転写されるときに、画像転写媒体が伸びたことによる第２像担持体での色ズレは相殺される。

請求項２に記載の本発明は、色毎に設けられた複数の像担持体と、前記像担持体に当接した画像転写媒体に転写バイアスを印加し、該像担持体に形成されたトナー像を前記画像転写媒体に転写する転写部材と、を備えた画像形成装置において、第１像担持体を回転駆動させる第１駆動モータに掛かる負荷トルクを検出する負荷トルク検出手段と、前記負荷トルク検出手段で検出した前記第１像担持体の転写時の負荷トルクの変化から、前記画像転写媒体に転写されたトナーの分布割合を算出する演算手段と、前記トナーの分布割合に応じて前記第１像担持体の下流側の第２像担持体を回転させる第２駆動モータの所定時間後の回転速度を変化させる制御手段と、を備えていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、負荷トルク検出手段によって、第１像担持体からトナー像が転写されるときに、第１像担持体を回転駆動させる第１駆動モータに掛かる負荷トルクが検出され、演算手段によって、検出した負荷トルクから画像転写媒体のトナーの分布割合が算出される。

ところで、第１像担持体のトナー像が転写された画像転写媒体に、第２像担持体のトナー像が転写される際に、第１像担持体のトナーの分布割合が小さいところでは、大きいところと比較して、画像転写媒体は像担持体からの静電吸着によって伸びが大きくなる。

そこで、第１像担持体の負荷トルクを検出することで、第２像担持体のトナー像を画像転写媒体に転写する際の画像転写媒体の伸び量を予測することができる。

したがって、このトナーの分布割合に応じて、制御手段によって第１像担持体の下流側にある第２像担持体を回転駆動させる第２駆動モータの、所定時間後の回転速度を変化させることで、画像転写媒体の伸びの影響を相殺して、色ズレのない画像が画像転写媒体上に形成される。

本発明は上記構成としたので、印字中に記録媒体や中間転写体が伸びたり、印字パターンによって伸び量に差が発生しても、色ズレの発生を防止できる。

以下に、図面を参照しながら本発明の第１の実施形態について説明する。

図１に示すように、画像記録装置としてのカラーレーザープリンタ（以下、プリンタという）１０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像をそれぞれ連続紙Ｐに転写し、重ね合わせるプリント部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋが搬送方向上流側から順に配置されている。なお、ＹＭＣＫを区別する必要がある場合は、符号の後にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの何れかを付して説明し、ＹＭＣＫを区別する必要がない場合は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略する。

このプリント部１２の搬送方向上流側には、巻掛けられた連続紙Ｐをプリント部１２に搬送する用紙搬送部１４が設けられている。また、プリント部１２の搬送方向下流側には、プリント部１２で転写された未定着トナー像を連続紙Ｐに定着させる定着部１６が設けられている。

用紙搬送部１４は、連続紙Ｐが巻掛けられたドライブローラ１８を備える。このドライブローラ１８にはアイドルローラ２０が当接しており、ドライブローラ１８とアイドルローラ２０とのニップ部に連続紙Ｐを挟んで連続紙Ｐを搬送する。また、ドライブローラ１８の軸方向の両端部は、用紙搬送部１４の用紙搬送フレームに図示しない軸受を介して回転可能に支持されている。

また、プリント部１２は、感光体ドラム２２を備えている。図２に示すように、感光体ドラム２２は駆動モータ５０によって回転駆動される。駆動モータ５０にはモータ駆動回路５２が接続されている。モータ駆動回路５２には、図示しない電源部から電力が供給されており、モータ駆動回路５２に接続された制御部５４より送られる駆動信号に従い、所定の電圧値にて駆動モータ５０を所定の回転数で回転駆動させるようになっている。

また、図１に示すように、感光体ドラム２２の回りには、感光体ドラム２２の回転方向（図中反時計方向）に順に転写ローラ２４、クリーニング装置２６、除電チャージャー２８、帯電チャージャー３０、ＬＥＤヘッド３２、現像器３４が配設されている。

転写ローラ２４の搬送方向前後にはガイドローラ３６が配置されており、連続紙Ｐを押圧して感光体ドラム２２にラップさせている。なお、図２では、ガイドローラ３６の図示は省略している。

帯電チャージャー３０は、感光体ドラム２２の表面を帯電させ、ＬＥＤヘッド３２は、感光体ドラム２２表面をライン露光して潜像を形成する。そして、現像器３４は、感光体ドラム２２に形成された潜像上にトナーを付着させてトナー像を形成する。また、クリーニング装置２６は、用紙Ｐに転写されずに感光体ドラム２２表面に残留した未転写残留トナーを掻き落して除去する。

用紙搬送部１４から搬送された連続紙Ｐはプリント部１２Ｙに搬送され、イエローのトナー像が転写される。そして、プリント部１２Ｍでマゼンタのトナー像がイエローのトナー像の上に重ねて転写され、プリント部１２Ｃでシアンのトナー像が連続紙Ｐのイエロー、マゼンタのトナー像の上に重ねて転写される。さらに、プリント部１２Ｋでブラックのトナー像が連続紙Ｐのイエロー、マゼンタ、シアンのトナー像の上に重ねて転写される。

プリント部１２Ｋの搬送方向下流側には、定着部１６が設けられている。定着部１６にプリント部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋでイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像が転写された連続紙Ｐが搬送される。そして、定着部１６に設けられたフラッシュ定着装置４０から発光されたフラッシュ光によって、連続紙Ｐ上のトナー像が加熱され、溶融する。これにより、連続紙Ｐにトナー像が定着する。

そして、フラッシュ定着装置４０を通過した連続紙Ｐは定着部１６から排出され、排紙部１７を通過した後に、定着部１６から排紙ロール４２によって排紙される構成となっている。

一方、連続紙Ｐは、搬送されて画像が形成される際に、ドライブローラ１８とアイドルローラ２０でニップされた位置（ニップ部）と、各感光体ドラム２２が当接した位置（転写部）との間で、所定のテンションが掛けられている。つまり、イエローの感光体ドラム２２Ｙの回転速度は、ドライブローラ１８の回転速度よりも速くなるように設定されている。また、マゼンタの感光体ドラム２２Ｍの回転速度は、イエローの感光体ドラム２２Ｙの回転速度よりも速くなるように設定されており、シアンの感光体ドラム２２Ｃの回転速度は、マゼンタの感光体ドラム２２Ｍの回転速度よりも速くなるように設定されている。さらに、ブラックの感光体ドラム２２Ｋの回転速度は、シアンの感光体ドラム２２Ｃの回転速度よりも速くなるように設定されている。

これにより、連続紙Ｐは搬送方向に向かって張力を受けながら搬送されるので、ドライブローラ１８のニップ部と感光体ドラム２２Ｙの転写部の間及び、各感光体ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋの転写部の間で弛むことがない。このように、連続紙Ｐには所定のテンションが掛けられているため、搬送方向に沿って伸びが発生する。

連続紙Ｐに伸びが発生すると、連続紙Ｐのパス長（搬送路）が変化することになり、各印刷頁毎の各色の感光体ドラム２２の転写位置（トナー像の転写位置）が変化してしまうため、色ズレの原因となる。

例えば、図２に示すように、ドライブローラ１８のニップ部と感光体ドラム２２Ｙの転写部との間のテンションにより、連続紙Ｐにはこの間でΔｘ₁の伸びが発生する。また、
感光体ドラム２２Ｙの転写部と感光体ドラム２２Ｍの転写部の間のテンションにより、連続紙Ｐにはこの間でΔｘ₂の伸びが発生する。また、図示は省略するが、感光体ドラム２
２Ｍの転写部と感光体ドラム２２Ｃの転写部の間のテンションにより、連続紙Ｐにはこの間で伸びが発生し、感光体ドラム２２Ｃの転写部と感光体ドラム２２Ｋの転写部の間のテンションにより、連続紙Ｐにはこの間で伸びが発生する。

ここで、感光体ドラム２２Ｙと感光体ドラム２２Ｍとの関係を例にとって説明すると、感光体ドラム２２Ｙの転写部と感光体ドラム２２Ｍの転写部の間で、連続紙ＰにはΔｘ₁
＋Δｘ₂の伸びが発生する。

このため、上流側の感光体ドラム２２ＹでΔｘ₁伸びた連続紙Ｐに転写されたトナー像
の位置に合わせて、下流側の感光体ドラム２２Ｍのトナー像を転写するためには、各感光体ドラム２２Ｍの転写位置の制御を行う必要がある。

つまり、ドライブローラ１８のニップ部とイエローの感光体ドラム２２Ｙの間の伸び量Δｘ₁に応じて、感光体ドラム２２Ｙの搬送方向下流側の感光体ドラム２２Ｍの回転速度
を速くして、感光体ドラム２２Ｙ上に、Δｘ₁に応じた間隔でトナー像を形成する必要が
ある。

そこで、このΔｘ₁を求める方法について説明する。

連続紙Ｐの伸び量Δｘ₁は、式（１）により求められる。ここでは、連続紙Ｐのヤング
率をＥとし、連続紙Ｐが感光体ドラム２２Ｙに接触しているときの、連続紙Ｐに掛かる力をＦ₁とする。

Δｘ₁＝Ｅ・Ｆ₁ ・・・（１）
そして、感光体ドラム２２Ｙに連続紙Ｐが接触しているとき、駆動モータ５０Ｙに掛かる負荷トルクＴ₁を検出して、あらかじめ演算式に入力されている負荷トルクＴ₀から、連続紙Ｐに掛かる力Ｆ₁を、式（２）により求める。ここでは、Ｒを感光体ドラム２２Ｙの半径であり、Ｔ₀は感光体ドラム２２Ｙに連続紙Ｐが接触していないときの負荷トルクである。

Ｆ₁＝（Ｔ₁−Ｔ₀）／Ｒ・・・（２）
そして、式（１）及び式（２）から、連続紙Ｐの伸び量Δｘ₁を求める式を導くと、
Δｘ₁＝Ｅ・（（Ｔ₁−Ｔ₀）／Ｒ）・・・（３）
となる。

したがって、感光体ドラム２２Ｙで連続紙Ｐにトナー像を転写する際の駆動モータ５０Ｙに掛かる負荷トルクＴ₁を検出することで、感光体ドラム２２Ｙの転写部とドライブローラ１８のニップ部の間の連続紙Ｐの伸び量Δｘ₁を求めることができる。

なお、Δｘ₁は、モータ駆動回路５２Ｙに接続された演算部５６で、上記の計算式によ
って算出されるようになっている。

演算部５６は、感光体ドラム２２Ｍの制御部５４Ｍに接続されており、演算部５６で求められた連続紙Ｐの伸び量Δｘ₁に応じて変調された駆動信号が、制御部５４Ｍからモー
タ駆動回路５２Ｍに送られる。

これにより、駆動モータ５０Ｍの回転速度が制御され、伸び量Δｘ₁に応じて感光体ド
ラム２２Ｍの回転速度を速くする。このとき、ＬＥＤヘッド３２（図１参照）によって、感光体ドラム２２Ｍの表面に所定のタイミングで画像データに応じて潜像が形成されているため、感光体ドラム２２Ｍ上には、伸び量Δｘ₁に応じたマゼンタのトナー像が形成さ
れる。つまり、イエローのトナー像とマゼンタのトナー像の間で、連続紙Ｐの伸び量Δｘ
₁による色ズレが相殺される。したがって、感光体ドラム２２Ｙの転写位置と感光体ドラム２２Ｍの転写位置の間でΔｘ₁＋Δｘ₂の伸びが発生しても、マゼンタのトナー像とイ
エローのトナー像の色ズレ量は、Δｘ₂に抑えられる。

同様にして、感光体ドラム２２Ｍの転写部と感光体ドラム２２Ｙの転写部の間の連続紙Ｐの伸びΔｘ₁＋Δｘ₂に応じて感光体ドラム２２Ｃの回転速度を速くすれば、連続紙Ｐ
の伸び量Δｘ₁＋Δｘ₂が相殺されて、マゼンタのトナー像に対してシアンのトナー像の
色ズレが抑制される。また、感光体ドラム２２Ｃの転写部と感光体ドラム２２Ｍの転写部の間のテンションによって発生する連続紙Ｐの伸びをΔｘ₃としたとき、感光体ドラム２
２Ｃの転写部と感光体ドラム２２Ｍの転写部の間の連続紙Ｐの伸びΔｘ₁＋Δｘ₂＋Δｘ
₃に応じて感光体ドラム２２Ｋの回転速度を速くすれば、連続紙Ｐの伸び量Δｘ₁＋Δｘ
₂＋Δｘ₃が相殺されて、シアンのトナー像に対してブラックのトナー像の色ズレが抑制
される。

なお、本実施形態では、感光体ドラム２２を回転駆動させる駆動モータ５０に接続されたモータ駆動回路５２によって、感光体ドラム２２の負荷トルクＴを検出する構成で説明したが、駆動モータ５０に流れる電流値を測定し、これを換算して負荷トルクＴ求めてもよい。

次に、本発明の第２の実施形態について図３に基づいて説明する。なお、第１の実施形態と同様の部分についての説明は割愛する。

ここでも、感光体ドラム２２Ｙと感光体ドラム２２Ｍを例にとって説明する。

連続紙Ｐにトナー像が転写されるとき、トナー像が転写された部分では、連続紙Ｐと感光体ドラム２２Ｙの間にトナーの粉末が挟持された状態となり、感光体ドラム２２Ｙの連続紙Ｐに対する静電吸着力が小さくなる。また、トナー像が転写されていない部分やトナーの分布割合が小さい部分は、感光体ドラム２２Ｙが所定の表面電位に帯電しているため、連続紙Ｐは感光体ドラム２２Ｙの表面に静電吸着する。これにより、連続紙Ｐの伸び量に差が発生する。

このとき、トナーの分布割合が大きい部分では、感光体ドラム２２Ｙと連続紙Ｐの間に多くのトナーが介在することになるので、感光体ドラム２２Ｙを回転させる駆動モータ５０Ｙに掛かる負荷トルクＴが小さくなる。また、トナー像が転写されていない部分、つまり、トナーの分布割合が小さい部分では、感光体ドラム２２Ｙと連続紙Ｐの間に介在されたトナーが少ないため、連続紙Ｐは感光体ドラム２２Ｙの静電吸着力によって感光体ドラム２２Ｙに吸着するため、負荷トルクＴが大きくなる。

そこで、負荷トルクＴから演算部５６により、感光体ドラム２２Ｙのトナーの分布割合を算出すれば、感光体ドラム２２Ｍで連続紙Ｐにトナー像を転写する際の、連続紙Ｐの伸び量を予測することができる。そして、このトナーの分布割合に応じて変調された駆動信号が制御部５４Ｍからモータ駆動回路５２Ｍに送られて、感光体ドラム２２Ｍの回転速度を制御する。

ここで、イエローの感光体ドラム２２Ｙとマゼンタの感光体ドラム２２Ｍの間の距離をＬ₁₂とし、連続紙Ｐの搬送速度をＶｐとしたとき、Ｌ₁₂／Ｖｐ時間後に感光体ドラム２２Ｙで転写されたトナー像が、感光体ドラム２２Ｍの転写位置へ到達する。これをトリガーとして、トナーの分布割合（トナー分布の割合によって予測される連続紙Ｐの伸び量）に応じて、感光体ドラム２２Ｍの回転速度を制御する。例えば、イエローのトナー像が転写された部分では、感光体ドラム２２Ｍの回転速度を遅くして、イエローのトナー像が転写されていない部分や、トナーの分布割合が小さい部分では、感光体ドラム２２Ｍの回転速度を速くする。

これにより、イエローのトナー像に対して、マゼンタのトナー像の色ズレを半減することができる。

なお、検出した負荷トルクＴの値は、ノイズ等の影響によりばらつきが生じている。そこで、所定の値（上限値）以上のデータを切り捨てると同時に、所定時間毎のデータの平均値を求める。いわゆる、平均化処理を行う。これにより、ノイズ等による影響を受けず、また、データを切り捨てることによりデータ量が軽くなるので、演算部５６から制御部５４Ｍへスムーズにデータが伝送される。

また、本実施形態では、感光体ドラム２２に形成されたトナー像を連続紙Ｐに順次転写するタイプの画像形成装置１０について説明したが、感光体ドラムのトナー像を中間転写ベルトに転写して、中間転写ベルトから記録媒体に画像を転写するタイプの画像形成装置にも、本発明を適用することができる。このように、上記形態を中間転写ベルトを用いるタイプの画像形成装置に適用することで、引張り弾性率をある範囲内に設定した中間転写ベルトを用いたり、中間転写ベルトの伸びが安定するまで待機したりする必要がない。

また、本実施形態では、転写ローラで連続紙Ｐに感光体ドラム２２上のトナー像を転写する画像形成装置１０について説明したが、転写手段としてコロナ転写器を用いた画像形成装置に本発明を適用してもよい。

本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の画像形成部を示す概略構成図である。本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置の画像形成部を示す概略構成図である。

符号の説明

２２感光体ドラム（像担持体）
２２Ｙ感光体ドラム（第１像担持体）
２２Ｍ感光体ドラム（第２像担持体）
２４転写ローラ（転写部材）
５０Ｙ駆動モータ（第１駆動モータ）
５０Ｍ駆動モータ（第２駆動モータ）
５２モータ駆動回路（負荷トルク検出手段）
５４Ｍ制御部（制御手段）
５６演算部（演算手段）

Claims

色毎に設けられた複数の像担持体と、前記像担持体に当接した画像転写媒体に転写バイアスを印加し、該像担持体に形成されたトナー像を前記画像転写媒体に転写する転写部材と、を備えた画像形成装置において、
第１像担持体を回転駆動させる第１駆動モータに掛かる負荷トルクを検出する負荷トルク検出手段と、
前記負荷トルク検出手段で検出した前記第１像担持体による転写始めの負荷トルクから、トナー像の転写時の前記画像転写媒体の伸び量を算出する演算手段と、
前記伸び量に応じて前記第１像担持体の下流側の第２像担持体を回転させる第２駆動モータの回転速度を変調する制御手段と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
色毎に設けられた複数の像担持体と、前記像担持体に当接した画像転写媒体に転写バイアスを印加し、該像担持体に形成されたトナー像を前記画像転写媒体に転写する転写部材と、を備えた画像形成装置において、
第１像担持体を回転駆動させる第１駆動モータに掛かる負荷トルクを検出する負荷トルク検出手段と、
前記負荷トルク検出手段で検出した前記第１像担持体の転写時の負荷トルクの変化から、前記画像転写媒体に転写されたトナーの分布割合を算出する演算手段と、
前記トナーの分布割合に応じて前記第１像担持体の下流側の第２像担持体を回転させる第２駆動モータの所定時間後の回転速度を変化させる制御手段と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。