JP2010054855A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】画像形成位置および転写位置での中間転写体の移動速度を独立して制御できる画像形成装置を得る。
【解決手段】画像形成装置10は、画像形成位置での中間転写ベルト14の速度を決定する第1駆動ローラ22と、転写位置での中間転写ベルト14の速度を決定する第2駆動ローラ30とを有している。ここで、画像形成装置10は、第1経路調整部40と第2経路調整部50によって中間転写ベルト14の移動経路が適宜変更される構成となっているため、第1駆動ローラ22と第2駆動ローラ30を異なる速度で独立駆動できる。これにより、画像形成位置および転写位置での中間転写体の移動速度を独立して制御できる。
【選択図】図2
【解決手段】画像形成装置10は、画像形成位置での中間転写ベルト14の速度を決定する第1駆動ローラ22と、転写位置での中間転写ベルト14の速度を決定する第2駆動ローラ30とを有している。ここで、画像形成装置10は、第1経路調整部40と第2経路調整部50によって中間転写ベルト14の移動経路が適宜変更される構成となっているため、第1駆動ローラ22と第2駆動ローラ30を異なる速度で独立駆動できる。これにより、画像形成位置および転写位置での中間転写体の移動速度を独立して制御できる。
【選択図】図2
Description
本発明は、画像形成装置に関する。
インクジェット方式や電子写真方式等の画像形成方式を用いた画像形成装置では、ドラムあるいはベルトで構成された中間転写体に一旦画像を形成し、形成された画像を記録媒体に転写する方式が用いられている。中間転写体としてベルトを用いた画像形成装置では、ベルトの駆動制御が行われている(例えば、特許文献1〜3参照)。
特許文献1の画像形成装置は、中間転写体にマーカを設け、このマーカを検知して1つのモータを駆動制御することにより、中間転写体を駆動している。
特許文献2の画像形成装置は、中間転写体を1つの駆動ローラと従動ローラで張架し、従動ローラにロータリーエンコーダを設け、ロータリーエンコーダの出力に基づいて駆動ローラを駆動することで、中間転写体を駆動している。
特許文献3の画像形成装置は、中間転写体を1つの駆動ローラと従動ローラで張架し、駆動ローラを第1電動機で駆動して中間転写体を駆動すると共に、従動ローラを第2電動機で回転させ、中間転写体に作用する負荷を可変としている。
特許文献1〜3の画像形成装置は、いずれも、1つの駆動ローラで中間転写体を駆動制御している。
特開2002−108169
特開2005−003920
特開2006−001688
本発明は、画像形成位置および転写位置での中間転写体の移動速度を独立して制御できる画像形成装置を得ることを目的とする。
本発明の請求項1に係る画像形成装置は、複数の回転体により回転可能に張架された無端状の中間転写体と、前記中間転写体に画像を形成する画像形成手段と、前記複数の回転体の一つであり、前記中間転写体を駆動すると共に前記画像形成手段と対向する位置での前記中間転写体の移動速度を制御する第1駆動制御手段と、前記中間転写体に接触し、搬送した記録媒体に前記画像を転写する転写手段と、前記複数の回転体の一つであり、前記中間転写体を駆動すると共に前記転写手段と対向する位置での前記中間転写体の移動速度を制御する第2駆動制御手段と、前記第2駆動制御手段に対して前記中間転写体の移動方向の上流側と下流側に設けられ、前記中間転写体の移動経路を変更する経路変更手段と、を有する。
本発明の請求項2に係る画像形成装置は、前記転写手段は、前記画像形成手段により画像が形成される前記中間転写体の外周面に接触する転写回転体を有し、前記中間転写体と接触する該転写回転体の外周面には径方向に窪んだ凹溝が形成されている。
本発明の請求項3に係る画像形成装置は、前記中間転写体の画像先端位置を検知する位置検知手段と、前記転写手段で搬送される記録媒体の位置を検知する記録媒体位置検知手段と、が設けられ、前記第2駆動制御手段と前記転写回転体との対向領域を前記凹溝が通過するとき、前記第2駆動制御手段が、前記画像先端位置と、記録媒体の先端位置に基づいて決められた基準画像先端位置との差異に基づいて、前記転写手段と対向する位置の前記中間転写体の速度を増減させる。
本発明の請求項4に係る画像形成装置は、前記第1駆動制御手段と対向され前記中間転写体の外周面に接触する第1回転体が設けられている。
本発明の請求項5に係る画像形成装置は、前記転写手段と前記中間転写体が接触する位置よりも前記中間転写体の移動方向下流側で前記第2駆動制御手段と対向され前記中間転写体の外周面に接触する第2回転体が設けられている。
本発明の請求項6に係る画像形成装置は、前記経路変更手段は、前記転写手段と前記中間転写体が接触する位置よりも前記中間転写体の移動方向上流側で前記中間転写体の内周面に接触して前記中間転写体を内周面側から外周面側に向けて付勢する第1付勢手段を有する。
本発明の請求項7に係る画像形成装置は、前記経路変更手段は、前記転写手段と前記中間転写体が接触する位置よりも前記中間転写体の移動方向下流側で前記中間転写体の外周面に接触して前記中間転写体を内周面側から外周面側に向けて付勢する第2付勢手段を有する。
本発明の請求項8に係る画像形成装置は、前記第2駆動制御手段は、前記中間転写体の内側に接触する駆動ローラと、前記駆動ローラに駆動力を伝達して駆動する駆動源と、前記駆動ローラと前記駆動源に接続され、前記転写回転体の速度と前記駆動ローラの速度の差異に基づいて前記駆動ローラに駆動力を伝達又は遮断する駆動力伝達手段と、を有する。
請求項1の発明は、画像形成位置および転写位置での中間転写体の移動速度を独立して制御できる。
請求項2の発明は、移動経路の変更量の累積を解消することができる。
請求項3の発明は、本構成を有していない場合に比較して、記録媒体へ転写した画像の位置ずれを低減できる。
請求項4の発明は、本構成を有していない場合に比較して、画像形成位置での中間転写体の速度変動を少なくすることができる。
請求項5の発明は、本構成を有していない場合に比較して、転写位置での中間転写体の速度変動を少なくすることができる。
請求項6の発明は、形成された画像に接触せずに中間転写体の経路を変更できる。
請求項7の発明は、本構成を有していない場合に比較して、転写位置での中間転写体の速度変動を少なくすることができる。
請求項8の発明は、本構成を有していない場合に比較して、転写位置での中間転写体の速度変動を少なくすることができる。
本発明の画像形成装置の第1実施形態を図面に基づき説明する。
図1及び図2には、本発明の第1実施形態に係る画像形成装置10が示されている。画像形成装置10は、主に、画像形成を行う画像形成部12と、複数のローラにより張架された無端状の中間転写ベルト14と、中間転写ベルト14上の画像を記録用紙Pに転写する転写ローラ16と、転写ローラ16と中間転写ベルト14が接触する接触領域(ニップ部N)に記録用紙Pを搬送する用紙搬送部18と、画像形成装置10の各部の動作を制御する制御部19とを有している。
画像形成部12は、インクジェット記録方式によって中間転写ベルト14上にカラーインク像を形成するものである。また、画像形成部12は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(S)、及びブラック(K)の4色それぞれに対応した4つのインクジェット記録ヘッド20Y、20M、20C、20Kを備えている。
各インクジェット記録ヘッド20Y、20M、20C、20Kは、ノズル(図示省略)から中間転写ベルト14の外周面に向けて各色インク滴を吐出させてカラーインク像を形成する。なお、中間転写ベルト14の外周面に形成されるカラー像は、記録用紙Pに転写した際に正しい像となるように鏡像が形成される。
また、インクジェット記録ヘッド20Y、20M、20C、20Kは、画像形成領域(インク吐出領域)が中間転写ベルト14のベルト幅(周方向と直交する方向の長さ)よりも若干短い長尺状とされている。また、当該画像形成領域は、記録用紙Pの幅(搬送方向と直交する方向の長さ)以上の長尺状とされている。
なお、図示は省略するが、画像形成部12には、インクジェット記録ヘッド20Y、20M、20C、20Kに対して所定のメンテナンス動作(例えば、バキューム、予備吐出(空吐出)、ワイピング、キャッピング等)を行うメンテナンス装置が備えられている。
中間転写ベルト14は、撥インク性の高い樹脂やゴム等からなるフィルム状のベルトとされている。具体的には、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリイミド、ポリアミドイミドなどのベルト基材の表面に弾性層としてのシリコーン樹脂や、離型層としてのフッ素樹脂などがコートされている。なお、中間転写ベルト14の進行(回転)方向を周方向(矢印S)、周方向と直交する方向を幅方向とする。また、中間転写ベルト14を張架する各ローラの回転軸方向と幅方向とは一致する。
また、中間転写ベルト14は、進行方向上流側から下流側に向けて順に内側に配設された第1駆動ローラ22、第1従動ローラ24、第1テンションローラ26、第2従動ローラ28、及び第2駆動ローラ30によって張架されている。これらの各ローラは、画像形成装置10内に立設されたブラケット(図示省略)に設けられた軸受によって、回転可能に支持されている。
第1駆動ローラ22は、中間転写ベルト14の画像形成部12よりも上流側の内周面に接触配置されており、ギヤを介して第1モータ32が接続されている。第1モータ32は、前述の制御部19に接続されており、制御部19からの情報(制御信号)に基づいて第1駆動ローラ22を周速度V1で駆動する。ここで、第1駆動ローラ22と第1モータ32で第1駆動部34が構成されている。
第1従動ローラ24は、画像形成部12を間において第1駆動ローラ22と反対側(中間転写ベルト14の移動方向下流側)に設けられており、中間転写ベルト14の移動に合せて従動回転する。
第1テンションローラ26は、スプリングばね38が、回転中心であるシャフトを中間転写ベルト14の面外方向外側(内周面側から外周面側)に向けて付勢することで、中間転写ベルト14の内周面と接触し、中間転写ベルト14を面外方向外側に向けて付勢している。スプリングばね38は、中間転写ベルト14の内側に設けられたブラケット36に一端が固定され、他端が第1テンションローラ26のシャフトを付勢可能となるように配設されている。
ここで、第1テンションローラ26は、第1駆動ローラ22と第1テンションローラ26間の中間転写ベルト14に一定の張力を付与しており、画像形成部12下部の中間転写ベルト14の速度は、第1駆動ローラ22のみに依存するように構成されている。なお、第1テンションローラ26及びスプリングばね38によって、中間転写ベルト14の部分的な経路長を調整する第1経路調整部40が構成されている。
第2従動ローラ28は、中間転写ベルト14の内周面と接触しており、中間転写ベルト14の移動に合せて従動回転する。なお、第2従動ローラ28は、第1経路調整部40によって中間転写ベルト14の移動経路が変更されても、中間転写ベルト14の内周面と接触可能となる位置に予め設けられている。
図1から図3に示すように、第2駆動ローラ30は、軸受としてのベアリング31(図3参照)で回転可能に支持されており、前述の転写ローラ16と対向して中間転写ベルト14の内周面に接触配置されている。また、第2駆動ローラ30の一端には、ギヤ35及びギヤ39を介して第2モータ42が接続されている。ギヤ35には、所定の負荷が作用したときに第2モータ42から第2駆動ローラ30への駆動力の伝達を遮断するワンウェイクラッチ37が設けられている。
第2モータ42は、前述の制御部19に接続されており、制御部19からの情報(制御信号)に基づいて第2駆動ローラ30を周速度V2で矢印方向に回転駆動する。なお、第2駆動ローラ30の周速度V2は、第1駆動ローラ22の周速度V1の最小値以下となるように予め設定されている。また、第2駆動ローラ30と第2モータ42で第2駆動部44が構成されている。
ここで、第2駆動ローラ30の周速度をV2とし、転写ローラ16の周速度をV3として、V2<V3となるように各周速度が設定されている。このため、第2モータ42には、第2駆動ローラ30と転写ローラ16の速度差(V3−V2)により負荷が作用している。前述のワンウェイクラッチ37は、この負荷トルクが所定値を超えたときに、第2モータ42から第2駆動ローラ30への駆動力の伝達を遮断する。このため、通常は、第2駆動ローラ30が転写ローラ16に従動(周速度V2=V3)するようになっている。
図1及び図2に示すように、第2駆動ローラ30と転写ローラ16で挟まれたニップ部Nには、予め設定された加圧力(面圧)が作用している。中間転写ベルト14上に形成された画像(インク画像)は、この加圧力によって、ニップ部Nに搬送されてきた記録用紙P上に転写される。
中間転写ベルト14の第2駆動ローラ30から第1駆動ローラ22までの下流経路の途中には、第2テンションローラ46が回転可能に設けられ、中間転写ベルト14の外周面に接触している。
第2テンションローラ46は、スプリングばね48が、回転中心であるシャフトを中間転写ベルト14の面外方向内側に向けて付勢することで、中間転写ベルト14の外周面と接触し、中間転写ベルト14を面外方向内側に向けて付勢している。スプリングばね48は、中間転写ベルト14の外側に設けられたブラケット52に一端が固定され、他端が第2テンションローラ46のシャフトを付勢可能となるように配設されている。
これにより、第2テンションローラ46は、第1駆動ローラ22と第2駆動ローラ30の速度差(V1−V2)による中間転写ベルト14の引張り及びたるみを除去するように構成されている。なお、第2テンションローラ46及びスプリングばね48によって、中間転写ベルト14の部分的な経路長を調整する第2経路調整部50が構成されている。
ここで、中間転写ベルト14は、第1駆動ローラ22及び従動ローラ24によって張架されている平坦部14Aを有し、この平坦部14Aの内周面に沿って平板状のプラテン(図示省略)が設けられている。なお、プラテンの上面は中間転写ベルト14の内周面と接している。そして、この平坦部14Aに画像形成部12のインクジェット記録ヘッド20Y、20M、20C、20Kのノズル面(図示省略)が対向配置されている。
中間転写ベルト14の外周側で第1駆動ローラ22と対向する部位には、中間転写ベルト14に接触して従動回転される第1加圧ローラ54が設けられている。第1加圧ローラ54は、第1駆動ローラ22とで形成されるニップ部に予め設定された加圧力が作用するように配設されており、第1駆動ローラ22の外周面で中間転写ベルト14がスリップするのを抑えている。
また、中間転写ベルト14の転写ローラ16よりも下流側の外周で第2駆動ローラ30と対向する部位には、中間転写ベルト14に接触して従動回転される第2加圧ローラ56が設けられている。第2加圧ローラ56は、第2駆動ローラ30とで形成されるニップ部に予め設定された加圧力が作用するように配設されており、第2駆動ローラ30の外周面で中間転写ベルト14がスリップするのを抑えている。
図3及び図4に示すように、転写ローラ16は、アルミニウム、SUS(ステンレス)、鉄等の金属製ローラで構成され、軸受としてのベアリング33(図3参照)で回転可能に支持されており、ギヤ41及びギヤ43を介して第3モータ65が接続されている。なお、転写ローラ16の表面にシリコーンゴム等の弾性層を設けてもよい。
第3モータ65は、前述の制御部19に接続されており、制御部19からの情報(制御信号)に基づいて、転写ローラ16を予め設定した周速度V3で駆動する。転写ローラ16の周速度V3は、一定となるように制御されており変更はされない。
また、転写ローラ16は、外周面から径方向に窪んだ凹溝16Aが幅方向に亘って形成されている。凹溝16A内には、転写ローラ16のシャフト(回転軸)と直交する方向の断面が略三角形状で、図示しない揺動機構により揺動され、記録用紙Pの先端を掴むグリッパ64が設けられている。
グリッパ64は、転写ローラ16の回転軸方向に間隔をあけて複数箇所設けられており、記録用紙P(図1参照)の搬送時に前述の制御部19(図1参照)によって動作制御されるようになっている。なお、グリッパ64は、転写ローラ16の外周よりも内側に配置されており、凹溝16Aが中間転写ベルト14と対向配置された状態では、中間転写ベルト14に作用する圧力が、凹溝16Aを除く転写ローラ16の外周部よりも低くなっている。
転写ローラ16の回転軸方向外側の端面16B(手前側の面)で凹溝16Aの回転方向上流側には、アルミニウム箔等の反射材からなる第2マーク部材66が設けられている。また、転写ローラ16の端面16Bよりも軸方向外側で、ニップ部Nの上流側と下流側には、第2マーク部材66と対向可能となる位置に第1転写ローラセンサ68と第2転写ローラセンサ70が設けられている。
第1転写ローラセンサ68及び第2転写ローラセンサ70は、反射型のフォトセンサで構成されており、転写ローラ16の回転に伴い、第2マーク部材66で反射された反射光を受光検知する。これにより、凹溝16Aと中間転写ベルト14が対向する(凹溝16Aが第2駆動ローラ30とのニップ部Nを通過する)直前と直後の凹溝16Aの位置が検知され、制御部19に検知信号が送られるようになっている。
一方、図1及び図2に示すように、中間転写ベルト14の幅方向の一端で、画像形成部12による画像形成領域の外側には、矩形状の反射材(例えば、アルミニウム箔等)からなる第1マーク部材58が接着固定されている。
中間転写ベルト14の外側で第1加圧ローラ54と画像形成部12の間には、第1マーク部材58と対向可能な位置に、反射型フォトセンサで構成された第1ベルト位置センサ60が設けられている。第1ベルト位置センサ60は、図示しない発光部と受光部を備えており、発光部からの発光光が受光部で受光されるとHigh信号を出力し、受光部で受光されないときは、Low信号を出力するようになっている。
また、中間転写ベルト14の外側で第2従動ローラ28と対向する領域には、第1マーク部材58と対向可能な位置に、反射型フォトセンサで構成された第2ベルト位置センサ62が設けられている。第2ベルト位置センサ62は、図示しない発光部と受光部を備えており、発光部からの発光光が受光部で受光されるとHigh信号を出力し、受光部で受光されないときは、Low信号を出力するようになっている。
ここで、第1ベルト位置センサ60及び第2ベルト位置センサ62は、前述の制御部19に電気的に接続されている。
制御部19では、第1駆動ローラ22の周速度V1と、第1ベルト位置センサ60からHigh信号が入力された時からの経過時間とに基づいて、中間転写ベルト14の移動量が求められ、さらに、中間転写ベルト14上の画像形成が行われる画像形成予定領域の先端位置が求められるようになっている。そして、画像形成予定領域の先端が、画像形成部12と対向する所定位置に到達したと判定されたときに、各インクジェット記録ヘッド20Y〜20Kを駆動してインクを吐出させるように、予めプログラムが設定されている。
また、制御部19では、第2駆動ローラ30の周速度V2と転写ローラ16の周速度V3(通常はV2=V3)とを用いて、中間転写ベルト14上の画像形成領域(画像形成済領域)の先端位置と、記録用紙P上で予め設定されている基準画像先端位置との差異(位置ずれ)を低減するための制御が行われる。
一方、記録用紙Pの搬送方向で転写ローラ16の上流側には、記録用紙Pを転写ローラ16に搬送する給紙ローラ21が設けられている。また、記録用紙Pの搬送方向で転写ローラ16の下流側には、画像が転写された記録用紙Pを転写ローラ16から定着部(図示省略)に向けて搬送する排紙ローラ23が設けられている。
給紙ローラ21及び排紙ローラ23には、転写ローラ16と同様に凹溝が形成され、グリッパ64が配設されている。記録用紙Pは、このグリッパ64により保持及び受け渡しが行われて、給紙ローラ21、転写ローラ16、及び排紙ローラ23に巻き付けられながら搬送される。そして、記録用紙Pは、転写ローラ16と第2駆動ローラ30のニップ部Nで、中間転写ベルト14と共に挟まれ圧力が作用することにより、中間転写ベルト14から画像が転写される。なお、画像が転写された記録用紙Pは、排紙ローラ23の下流側に設けられた図示しない定着器で画像が定着されたのち、画像形成装置10の外側へ排出される。
記録用紙Pの搬送方向で給紙ローラ21の上流側には、前述の用紙搬送部18が配設されている。用紙搬送部18は、記録用紙Pを収納する箱体からなる収納部47と、収納部47の上縁部に設けられ収納部47から記録用紙Pを送り出す送出ローラ49と、送出ローラ49から送り出された記録用紙Pの先端を保持し、所定のタイミングで給紙ローラ21に送り出す一対のレジストローラ51とで構成されている。なお、送出ローラ49から給紙ローラ21までは、上下にガイド板53が設けられている。
一方、中間転写ベルト14の第2加圧ローラ56と第2テンションローラ46の間には、記録用紙Pに転写されずに中間転写ベルト14表面に残留したインクやゴミ(例えば、紙粉)を除去するクリーニング機構(図示省略)が設けられている。クリーニング機構は、クリーニングブレード(図示省略)を備えており、残留したインクやゴミ(例えば、紙粉)をクリーニングブレードで掻き取って除去するようになっている。クリーニングブレードによって掻き取られたインクやゴミ等は、回収ボックス(図示省略)に回収される。
次に、中間転写ベルト14上の画像形成済領域の先端位置と、記録用紙P上で予め設定されている基準画像先端位置との差異を低減するための制御について、図5を用いて説明する。なお、基準画像先端位置とは、記録用紙P上で予め指定されている余白領域を除いた画像転写可能領域の最先端位置のことである。また、周速度はV2<V3で設定されているものとする。
図5に示すように、第2駆動ローラ30と転写ローラ16で形成されるニップ部Nにおいて、中間転写ベルト14側の入口(上流側)を入口位置A、転写ローラ16側の入口を入口位置Dとする。また、第2ベルト位置センサ62が検知する中間転写ベルト14の外周面領域の最も下流側を位置Bとし、中間転写ベルト14上に形成された画像Gの先端位置を位置Cとする。
さらに、転写ローラ16の外周上で第1転写ローラセンサ68の径方向延長線と交差する位置を位置E、グリッパ64で先端が所定量挟まれた記録用紙Pの基準画像先端位置を位置Fとする。
ここで、第1マーク部材58と第2ベルト位置センサ62が対向配置された状態で中間転写ベルト14が停止され、且つ第2マーク部材66と第1転写ローラセンサ68が対向配置されているものとする。前述の入口位置Aと位置Bの間の距離をaとし、第2従動ローラ28から第2駆動ローラ30までの中間転写ベルト14の経路(移動の道筋)がほとんど変化しないと仮定すると、位置Bから入口位置Aまでの中間転写ベルト14の移動距離はaとなる。
また、中間転写ベルト14において、第1マーク部材58から距離bだけ先行した位置に、画像Gの先端の位置C(以後、先端位置Cとする)が配置されるように画像形成が行われるものとすると、位置B、C間の距離=bとなる。これにより、画像Gの先端位置Cが、ニップ部Nの入口位置Aに到達するまでの移動距離d1は、d1=a−bとなる。第2駆動ローラ30の周速度はV2であるから、画像Gの先端位置Cがニップ部Nの入口位置Aに到達するまので時間t1は、t1=(a−b)/V2となる。
一方、基準画像先端位置Fの入口位置Dからの距離をd2とすると、d2=円弧DE+円弧EF=c+dとなる。転写ローラ16の周速度はV3であるから、基準画像先端位置Fがニップ部Nの入口位置Dに到達するまでの時間t2は、t2=(c+d)/V3となる。なお、(a−b)<(c+d)となっている。
ここで、時間t1=時間t2であれば、画像Gの先端位置Cと記録用紙Pの基準画像先端位置Fとが同じタイミングでニップ部Nに進入するため、画像Gの転写による位置ずれは生じない。しかし、実際は、中間転写ベルト14の移動状態によって、画像形成開始時から第2ベルト位置センサ62が第1マーク部材58を検知したときまでの時間t3と、画像形成開始時から第1転写ローラセンサ68が第2マーク部材66を検知したときまでの時間t4がずれることがある。
仮にt3>t4のときは、画像Gの移動位置が本来の移動位置よりも後方にあることになる。ここで、画像Gの先端位置Cを、ニップ部Nの入口位置Aで基準画像先端位置Fに追いつかせるためには、第2駆動ローラ30の周速度をV2からV4に増加させる必要がある。この周速度V4は、時間差t3−t4を用いた(1)式をV4について解くことで求められる。
逆にt3<t4のときは、画像Gの移動位置が本来の移動位置よりも先方にあることになる。ここで、転写ローラ16の周速度V3は一定のため、基準画像先端位置Fをニップ部Nの入口位置Dで画像Gの先端位置Cに追いつかせるためには、第2駆動ローラ30の周速度をV2からV5に低下させる必要がある。この周速度V5は、時間差t4−t3を用いた(2)式をV5について解くことで求められる。
このように、制御部19は、第2ベルト位置センサ62が第1マーク部材58を検知したタイミングと、第1転写ローラセンサ68が第2マーク部材66を検知したタイミングとの時間差に基づいて、画像Gの先端位置Cと基準画像先端位置Fの位置ずれを減少させるように、第2駆動ローラ30の周速度V2を変更制御するようになっている。
次に、本発明の第1実施形態の作用について説明する。
図2に示すように、画像形成装置10において画像形成が開始されると、第1駆動ローラ22が周速度V1で回転駆動され、画像形成部12と対向する領域の中間転写ベルト14が周速度V1で矢印S方向に移動する。ここで、第1ベルト位置センサ60が第1マーク部材58の通過を検知したとき、制御部19が画像形成部12を動作させ、インクジェット記録ヘッド20Y、20M、20C、20Kから中間転写ベルト14に画像(G)が形成される。
一方、画像形成部12による画像形成に合わせて、用紙搬送部18では、収納部47から送出ローラ49によって記録用紙Pが送り出される。そして、レジストローラ51によって、所定のタイミングで記録用紙Pが給紙ローラ21に送り出され、給紙ローラ21のグリッパ64が記録用紙Pの先端を掴んで、転写ローラ16に搬送する。
続いて、図6(a)に示すように、画像形成後、中間転写ベルト14が移動して、第2ベルト位置センサ62が第1マーク部材58の通過を検知する。ここで、画像形成開始時から第2ベルト位置センサ62が第1マーク部材58を検知したときまでの時間がt3であったとする。
一方、第1転写ローラセンサ68(図5参照)が、第2マーク部材66の通過を検知する。ここで、画像形成開始時から第1転写ローラセンサ68が第2マーク部材66を検知したときまでの時間がt4であったとする。このとき、制御部19は、第1マーク部材58の検知タイミングと第2マーク部材66の検知タイミングの時間差t3−t4(ここでは、t3>t4とする)に基づいて、(1)式により周速度V4を求める。
続いて、図6(b)に示すように、制御部19(図1参照)は、第2転写ローラセンサ70が第2マーク部材66を検知したとき、転写ローラ16の凹溝16Aがニップ部Nと対向配置されたと判断して、第2駆動ローラ30を周速度V4で回転させる。なお、中間転写ベルト14は、ニップ部Nにおいて凹溝16Aと対向配置されているため、作用する圧力(ニップ圧)が低減されており、周速度V2から周速度V4への変化を妨げる負荷は作用しにくくなっている。
続いて、制御部19は、第2駆動ローラ30の周速度をV4に変化させてから時間T(T=(a−c)/V4)経過後(a、cについては図5参照)、画像Gの先端位置Cと、基準画像先端位置Fとがほぼ一致したと判断し、第2駆動ローラ30の周速度V4をV2に変化させる。
このとき、速度低下に伴い第2駆動ローラ30と転写ローラ16の相対速度が大きくなるが、ワンウェイクラッチ37(図3参照)によって、第2モータ42からの駆動力の伝達が遮断されるため、中間転写ベルト14は、第2駆動ローラ30と第2加圧ローラ56 で挟まれ圧力を付与された状態で、転写ローラ16の周速度V3で移動する。
続いて、記録用紙P及び画像Gがニップ部Nに進入する。ニップ部Nでは、基準画像先端位置Fと画像Gの先端位置Cが合わされた状態で、中間転写ベルト14の画像Gがニップ圧によって記録用紙Pに転写される。そしてニップ部Nの出口から排紙ローラ23(図2参照)に搬送される。
ここで、図8には、画像Gの先端位置Cと、記録用紙Pの基準画像先端位置Fとの時間経過に対する位置の変化がグラフで示されている。なお、図8におけるt1〜t4と、(1)式又は(2)式の説明で用いたt1〜t4とは異なる時間である。
図6及び図8に示すように、時間t1からt2までの間(ΔT1)において、第2駆動ローラ30の周速度V2が増加され、画像Gの先端位置Cが、記録用紙Pの基準画像先端位置Fに追いつく。続いて、時間t3において、画像Gの先端位置Cと記録用紙Pの基準画像先端位置Fとがニップ部Nの入口に到達する。続いて、時間t3から時間t4までの間(ΔT2)において、中間転写ベルト14上の画像Gが、記録用紙P上に転写される。そして、画像転写後の記録用紙Pが、ニップ部Nの出口から排紙される。
なお、転写ローラ16に従動している第2駆動ローラ30の周速度V2(=V3)は、第1駆動ローラ22の周速度V1の最小値以下に設定されている。このため、図7(a)の実線B2に示すように、中間転写ベルト14が転写ローラ16で駆動されている状態では、第1駆動ローラ22から第2駆動ローラ30までの中間転写ベルト14の移動経路が伸びることになる。逆に、第2駆動ローラ30から第1駆動ローラ22間では、中間転写ベルト14の移動経路が縮むことになる。なお、回転前の中間転写ベルト14の形状を想像線B1で示している。
ここで、中間転写ベルト14の形状が想像線B1から実線B2に変化したとき、スプリングばね38が伸び、且つスプリングばね48が縮むことによって中間転写ベルト14の移動経路が変更される。そして、中間転写ベルト14を張架する各ローラの巻き角の変動が小さく、それぞれの中間転写ベルト14上の経路長変動が吸収されるためにベルトの張力の変動も小さいので、中間転写ベルト14の移動時のスリップ(空回り)が生じにくくなる。
このように、第1経路調整部40及び第2経路調整部50により中間転写ベルト14の経路長変動を吸収するので、第1駆動ローラ22と第2駆動ローラ30をそれぞれ独立した速度で駆動制御しても巻き角の変動が抑制され、中間転写ベルト14の移動時のスリップが生じない。
なお、転写ローラ16の凹溝16Aがニップ部Nと対向配置されたときは、中間転写ベルト14に作用する圧力(ニップ圧)が低減して、中間転写ベルト14が一時的にフリー状態(移動が容易な状態)となる。このため、中間転写ベルト14の移動経路の変更量が一時的に累積されることがあっても、中間転写ベルト14が、凹溝16Aと対向するニップ部Nで負荷を解消する方向に移動して、移動経路の変更量分が解消される。これにより、中間転写ベルト14は、元の経路位置に近い位置で駆動されることになる。
また、中間転写ベルト14の画像形成位置と転写位置での移動速度が独立に制御されるので、一方(例えば転写位置)での速度変動が、他方(例えば画像形成位置)の速度を変動させにくくなっている。このため、画像形成位置と転写位置のそれぞれの位置に合わせた速度で中間転写ベルト14を駆動でき、画像形成位置での速度変動による不具合(例えば、中間転写ベルト14上での(画像形成予定位置に対する)画像形成位置のずれや、画像形成中の速度変動による画像のむら)と、画像転写位置での速度変動による不具合(例えば、転写中の速度変動による画像のむら、記録用紙P上の画像の位置ずれ)が抑えられる。
さらに、記録用紙Pの移動にあわせて転写位置での中間転写ベルト14の速度を調整することにより、記録用紙Pの移動を高精度に制御しなくても記録用紙P上の画像の位置ずれを抑えられる。
次に、本発明の画像形成装置の第2実施形態を図面に基づき説明する。なお、前述した第1実施形態と基本的に同一の部品には、前記第1実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。
図9には、本発明の第2実施形態に係る画像形成装置80が示されている。画像形成装置80は、第1実施形態の画像形成装置10(図1、2参照)において、第1マーク部材58、第1ベルト位置センサ60、及び第2ベルト位置センサ62が取り外され、代わりに第2従動ローラ28と対向して画像センサ82が設けられた構成となっている。
画像センサ82は、中間転写ベルト14上に光を照射して反射光を受光し、反射光量に基づいて画像の有無を検知する、所謂画像濃度センサで構成されている。さらに、画像形成装置80は、第2モータ42に代えて、第2モータ84が設けられている。そして、第2駆動ローラ30と第2モータ84とで第2駆動部86が構成されている。
図10に示すように、第2駆動ローラ30の一端には、ギヤ88及びギヤ92を介して第2モータ84が接続されている。ギヤ88には、所定の負荷が作用したときに第2モータ84から第2駆動ローラ30への駆動力の伝達を遮断するワンウェイクラッチ90が設けられている。
第2モータ84は、前述の制御部19に接続されており、制御部19からの情報(制御信号)に基づいて第2駆動ローラ30を周速度V6で矢印方向に回転駆動する。なお、第2駆動ローラ30の周速度V6は、第1駆動ローラ22の周速度V1の最大値以上となるように予め設定されている。
また、第2駆動ローラ30の周速度V6は、V6>V3となるように設定されており、第2モータ84には、第2駆動ローラ30と転写ローラ16の速度差(V6−V3)により負荷が作用している。前述のワンウェイクラッチ90は、この負荷トルクが所定値を超えたときに、第2モータ84から第2駆動ローラ30への駆動力の伝達を遮断する。このため、通常は、第2駆動ローラ30が転写ローラ16に従動(周速度V6=V3)するようになっている。
次に、本発明の第2実施形態の作用について説明する。
図9に示すように、画像形成装置80において画像形成が開始されると、第1駆動ローラ22が周速度V1で回転駆動され、画像形成部12と対向する領域の中間転写ベルト14が周速度V1で矢印S方向に移動する。ここで、第1駆動ローラ22が駆動開始されてから所定時間経過後に、制御部19が画像形成部12を動作させ、インクジェット記録ヘッド20Y〜20Kから中間転写ベルト14に画像(G)が形成される。
一方、画像形成部12による画像形成に合わせて、用紙搬送部18では、収納部47から送出ローラ49によって記録用紙Pが送り出される。そして、レジストローラ51によって、所定のタイミングで記録用紙Pが給紙ローラ21に送り出され、給紙ローラ21のグリッパ64が記録用紙Pの先端を掴んで、転写ローラ16に搬送する。
続いて、図11(a)に示すように、画像形成後、中間転写ベルト14が移動して、画像センサ82が画像Gの先端位置Cの通過を検知する。ここで、画像形成開始時から、画像センサ82が画像Gの先端位置Cの通過を検知するまでの時間がt5であったとする。
画像センサ82の位置は、第1実施形態の第2ベルト位置センサ62と同じであるので、画像センサ82からニップ部Nの入口までの距離はa(図5参照)となる。画像Gは、この距離aを周速度V6で移動するため、画像形成開始時から画像Gの先端位置Cがニップ部入口に到達するまでのトータル経過時間Δt5は、Δt5=t5+a/V6となる。
一方、転写ローラ16側では、第1転写ローラセンサ68(図5参照)が、第2マーク部材66の通過を検知する。ここで、画像形成開始時から、第1転写ローラセンサ68が第2マーク部材66を検知するまでの時間がt6であったとする。
第1転写ローラセンサ68からニップ部Nの入口までの距離はc(図5参照)であり、記録用紙Pの基準画像先端位置Fは、この距離cを周速度V3で移動するため、画像形成開始時から、基準画像先端位置Fがニップ部入口に到達するまでのトータル経過時間Δt6は、Δt6=t6+c/V3となる。
ここで、図11(b)に示すように、第1転写ローラセンサ68が第2マーク部材66を検知するまでの時間が通常の時間t6よりも遅れて、時間t6+αであったとする。このとき、ニップ部Nの入口において、画像Gの先端位置Cと基準画像先端位置Fを合わせるための第2駆動ローラ30の必要とされる周速度がV7であるとすると、V7について(3)式が得られる。
(3)式から明らかなように、第2駆動ローラ30は、周速度V6から周速度V7に減速する必要がある。制御部19は、凹溝16Aが第2駆動ローラ30と対向配置されたことを第2転写ローラセンサ70(図5参照)で検知したとき、(3)式から得られた周速度V7で第2駆動ローラ30を回転駆動させる。これにより、画像Gの先端位置Cと、基準画像先端位置Fの位置合せが行われ、ニップ部Nで画像Gの記録用紙Pへの転写が開始される。
転写終了後、制御部19は第2駆動ローラ30の周速度をV7からV6に増加させる。このとき、速度増加に伴い第2駆動ローラ30と転写ローラ16の相対速度が大きくなるが、ワンウェイクラッチ90(図10参照)によって、第2モータ84からの駆動力の伝達が遮断されるため、中間転写ベルト14は、第2駆動ローラ30と第2加圧ローラ56 で挟まれ圧力を付与された状態で、転写ローラ16の周速度V3で移動する。
ここで、図12には、画像形成装置80における画像Gの先端位置Cと、記録用紙Pの基準画像先端位置Fとの時間経過に対する位置の変化がグラフで示されている。
図11及び図12に示すように、時間t1からt2までの間(ΔT3)において、第2駆動ローラ30の周速度V6が減速され、記録用紙Pの基準画像先端位置Fが、画像Gの先端位置Cに追いつく。続いて、時間t3において、画像Gの先端位置Cと記録用紙Pの基準画像先端位置Fとがニップ部Nの入口に到達する。続いて、時間t3から時間t4までの間(ΔT4)において、中間転写ベルト14上の画像Gが、記録用紙P上に転写される。そして、画像転写後の記録用紙Pが、ニップ部Nの出口から排紙される。
なお、転写ローラ16に従動している第2駆動ローラ30の周速度V6(=V3)は、第1駆動ローラ22の周速度V1の最大値以上に設定されている。このため、図7(b)の実線B3に示すように、中間転写ベルト14が転写ローラ16で駆動されている状態では、第1駆動ローラ22から第2駆動ローラ30までの中間転写ベルト14の移動経路が縮むことになる。逆に、第2駆動ローラ30から第1駆動ローラ22間では、中間転写ベルト14の移動経路が伸びることになる。
ここで、中間転写ベルト14の形状が想像線B1から実線B3に変化したとき、スプリングばね38が縮み、且つスプリングばね48が伸びることによって中間転写ベルト14の移動経路が変更される。そして、中間転写ベルト14を張架する各ローラの巻き角の変動が小さく、それぞれの中間転写ベルト14上の経路長変動が吸収されるためにベルトの張力の変動も小さいので、中間転写ベルト14の移動時のスリップ(空回り)が生じにくくなる。
このように、画像形成装置80においても、第1経路調整部40及び第2経路調整部50により中間転写ベルト14の経路長変動を吸収するので、第1駆動ローラ22と第2駆動ローラ30をそれぞれ独立した速度で駆動制御しても巻き角の変動が抑制され、中間転写ベルト14の移動時のスリップが生じない。
なお、転写ローラ16の凹溝16Aがニップ部Nと対向配置されたときは、中間転写ベルト14に作用する圧力(ニップ圧)が低減して、中間転写ベルト14が一時的にフリー状態(移動が容易な状態)となる。このため、中間転写ベルト14の移動経路の変更量が一時的に累積されることがあっても、中間転写ベルト14が、凹溝16Aと対向するニップ部Nで負荷を解消する方向に移動して、移動経路の変更量分が解消される。これにより、中間転写ベルト14は、元の経路位置に近い位置で駆動されることになる。
また、中間転写ベルト14の画像形成位置と転写位置での移動速度が独立に制御されるので、一方(例えば転写位置)での速度変動が、他方(例えば画像形成位置)の速度を変動させにくくなっている。このため、画像形成位置と転写位置のそれぞれの位置に合わせた速度で中間転写ベルト14を駆動でき、画像形成位置での速度変動による不具合(例えば、中間転写ベルト14上での(画像形成予定位置に対する)画像形成位置のずれや、画像形成中の速度変動による画像のむら)と、画像転写位置での速度変動による不具合(例えば、転写中の速度変動による画像のむら、記録用紙P上の画像の位置ずれ)が抑えられる。
さらに、記録用紙Pの移動にあわせて転写位置での中間転写ベルト14の速度を調整することにより、記録用紙Pの移動を高精度に制御しなくても記録用紙P上の画像の位置ずれを抑えられる。
なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。
画像形成部12は、インクジェット記録ヘッド20Y〜20Kに代えて、電子写真方式の感光体及び現像器で構成してもよい。また、画像形成装置10、80が印刷機ではなく、小型のプリンタであるときは、給紙ローラ21及び排紙ローラ23が無くてもよい。
凹溝16Aは一箇所に限定されず、周方向の複数箇所に形成されていてもよい。また、グリッパ64の断面形状は、三角形状だけでなく、四角形状(板状)やL字状などであってもよい。
第1マーク部材58に代えて、中間転写ベルト14に貫通穴を形成し、第1ベルト位置センサ60に光透過型のセンサを用いてもよい。第1テンションローラ26及び第2テンションローラ46は、スプリングばねで付勢され、表面に離型層が形成されたパッド部材で構成してもよい。
10 画像形成装置(画像形成装置)
12 画像形成部(画像形成手段)
14 中間転写ベルト(中間転写体)
16 転写ローラ(転写手段、転写回転体)
16A 凹溝(凹溝)
30 第2駆動ローラ(駆動ローラ)
34 第1駆動部(第1駆動制御手段)
37 ワンウェイクラッチ(駆動力伝達手段)
38 スプリングばね(第1付勢手段)
40 第1経路調整部(経路変更手段)
42 第2モータ(駆動源)
44 第2駆動部(第2駆動制御手段)
48 スプリングばね(第2付勢手段)
50 第2経路調整部(経路変更手段)
54 第1加圧ローラ(第1回転体)
56 第2加圧ローラ(第2回転体)
58 第1マーク部材(位置検知手段)
62 第2ベルト位置センサ(位置検知手段)
66 第2マーク部材(記録媒体位置検知手段)
68 第1転写ローラセンサ(記録媒体位置検知手段)
70 第2転写ローラセンサ(記録媒体位置検知手段)
80 画像形成装置(画像形成装置)
82 画像センサ(位置検知手段)
84 第2モータ(駆動源)
86 第2駆動部(第2駆動制御手段)
90 ワンウェイクラッチ(駆動力伝達手段)
G 画像(画像)
P 記録用紙(記録媒体)
12 画像形成部(画像形成手段)
14 中間転写ベルト(中間転写体)
16 転写ローラ(転写手段、転写回転体)
16A 凹溝(凹溝)
30 第2駆動ローラ(駆動ローラ)
34 第1駆動部(第1駆動制御手段)
37 ワンウェイクラッチ(駆動力伝達手段)
38 スプリングばね(第1付勢手段)
40 第1経路調整部(経路変更手段)
42 第2モータ(駆動源)
44 第2駆動部(第2駆動制御手段)
48 スプリングばね(第2付勢手段)
50 第2経路調整部(経路変更手段)
54 第1加圧ローラ(第1回転体)
56 第2加圧ローラ(第2回転体)
58 第1マーク部材(位置検知手段)
62 第2ベルト位置センサ(位置検知手段)
66 第2マーク部材(記録媒体位置検知手段)
68 第1転写ローラセンサ(記録媒体位置検知手段)
70 第2転写ローラセンサ(記録媒体位置検知手段)
80 画像形成装置(画像形成装置)
82 画像センサ(位置検知手段)
84 第2モータ(駆動源)
86 第2駆動部(第2駆動制御手段)
90 ワンウェイクラッチ(駆動力伝達手段)
G 画像(画像)
P 記録用紙(記録媒体)
Claims (8)
- 複数の回転体により回転可能に張架された無端状の中間転写体と、
前記中間転写体に画像を形成する画像形成手段と、
前記複数の回転体の一つであり、前記中間転写体を駆動すると共に前記画像形成手段と対向する位置での前記中間転写体の移動速度を制御する第1駆動制御手段と、
前記中間転写体に接触し、搬送した記録媒体に前記画像を転写する転写手段と、
前記複数の回転体の一つであり、前記中間転写体を駆動すると共に前記転写手段と対向する位置での前記中間転写体の移動速度を制御する第2駆動制御手段と、
前記第2駆動制御手段に対して前記中間転写体の移動方向の上流側と下流側に設けられ、前記中間転写体の移動経路を変更する経路変更手段と、
を有する画像形成装置。 - 前記転写手段は、前記画像形成手段により画像が形成される前記中間転写体の外周面に接触する転写回転体を有し、前記中間転写体と接触する該転写回転体の外周面には径方向に窪んだ凹溝が形成されている請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記中間転写体の画像先端位置を検知する位置検知手段と、
前記転写手段で搬送される記録媒体の位置を検知する記録媒体位置検知手段と、が設けられ、
前記第2駆動制御手段と前記転写回転体との対向領域を前記凹溝が通過するとき、前記第2駆動制御手段が、前記画像先端位置と、記録媒体の先端位置に基づいて決められた基準画像先端位置との差異に基づいて、前記転写手段と対向する位置の前記中間転写体の速度を増減させる請求項2に記載の画像形成装置。 - 前記第1駆動制御手段と対向され前記中間転写体の外周面に接触する第1回転体が設けられた請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記転写手段と前記中間転写体が接触する位置よりも前記中間転写体の移動方向下流側で前記第2駆動制御手段と対向され前記中間転写体の外周面に接触する第2回転体が設けられた請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記経路変更手段は、前記転写手段と前記中間転写体が接触する位置よりも前記中間転写体の移動方向上流側で前記中間転写体の内周面に接触して前記中間転写体を内周面側から外周面側に向けて付勢する第1付勢手段を有する請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記経路変更手段は、前記転写手段と前記中間転写体が接触する位置よりも前記中間転写体の移動方向下流側で前記中間転写体の外周面に接触して前記中間転写体を内周面側から外周面側に向けて付勢する第2付勢手段を有する請求項6に記載の画像形成装置。
- 前記第2駆動制御手段は、
前記中間転写体の内側に接触する駆動ローラと、
前記駆動ローラに駆動力を伝達して駆動する駆動源と、
前記駆動ローラと前記駆動源に接続され、前記転写回転体の速度と前記駆動ローラの速度の差異に基づいて前記駆動ローラに駆動力を伝達又は遮断する駆動力伝達手段と、
を有する請求項2又は請求項3に記載の画像形成装置。
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