JP4982071B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の電子写真式の画像形成装置に装備される中間転写ベルトの駆動機構の改良に関するものである。

従来の電子写真式の画像形成装置、特にタンデム方式による画像形成プロセスを採用しているフルカラーの画像形成装置は、感光体ドラムからなる像担持体、像担持体を所定の電位に帯電させる帯電部、帯電した像担持体面を露光して静電潜像を形成する露光部、像担持体上の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像器、各像担持体上のトナー像を中間転写ベルト上に順次転写させて重ねトナー像を形成する一次転写手段一次転写ローラ、像担持体上の残留物を除去するクリーニング部等を備えた画像形成ユニットを複数組備え、各画像形成ユニットを前記中間転写ベルトの走行面に沿って直列に配置した構成を備えている。各画像形成ユニットは、例えば夫々イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナーを使用する各色トナー専用のユニットとなっている。中間転写ベルト上に形成された重ねトナー像は二次転写手段に搬送されてきたシート上に転写され、その後定着を受けて機外に排出される。
中間転写ベルトは、内接する駆動ローラ、従動ローラ、及びテンションローラにより張設された状態で駆動され、駆動ローラは駆動源から駆動力伝達手段を介して回転駆動力を伝達されて走行する。
一般に、中間転写ベルトと感光体像担持体との接触による双方の機能劣化、現像器内の現像ローラ等の摺擦部材の磨耗、貯留されているトナーの帯電特性の変化等を防止するために、感光体上への作像や、一次転写ローラによる一次転写動作が必要なとき以外は、中間転写ベルトと感光体とを離間させておき、併せて感光体を含む現像器の駆動を停止させることが行われている（特許文献１）。
中間転写ベルトと感光体とを離間させておくことによる上記効果を最大とするために、複数の感光体と中間転写ベルトを介して対面する各一次転写ローラを、一次転写が終了した直後に各感光体から脱圧、離間し、感光体を含む現像器の駆動を停止させる。このとき駆動ローラ、従動ローラによって張架されていた中間転写ベルトが緩み、搬送経路が変化するが、中間転写ベルトの張力を調整するために設けたテンションローラの位置が外側に移動することによってこの弛みが吸収、調整され、中間転写ベルトの張力は一定に保たれる。ただし、テンションローラは印字パターンが一次転写される位置からシート上に二次転写される位置までの間に設置されているため、テンションローラの位置が外側に移動することによって一次転写位置から二次転写位置までの中間転写ベルト部分に担持されている重ねトナー像の移動距離が長くなり、二次転写位置に給紙搬送されてきたシートに対して二次転写のタイミングが遅くなり、シートと重ねトナー像の搬送方向の位置にずれが発生する。このため連続的に画像形成した場合に、最終ページのシート上に形成される重ねトナー像の搬送方向位置と、それ以外の先行するシート上に形成された重ねトナー像の搬送方向位置との間にばらつきが発生する原因となっている。
特許文献２には、感光体ベルトの駆動源と、中間転写ベルトの駆動源とを同一のモータとすることにより、画像の位置合わせ精度を向上した技術が開示されているが、この従来例によっては中間転写ベルトを感光体から離間させることによって発生するシート上の画像の位置ずれという不具合を解決することはできない。
特開２００３−２１６００１公報 特開平８−９５３３９号公報

以上のように従来のタンデム方式のフルカラー画像形成装置にあっては、一次転写ローラを用いて中間転写ベルトを感光体に対して接触させたり離間させる動作を実施することによって生じる不具合である最終ページのシート上に二次転写したトナー画像の位置ずれ発生という不具合を解決することはできなかった。
本発明の目的は、一次転写ローラを用いて中間転写ベルトを感光体に対して接触させたり離間させる動作を実施した場合においても、シートの搬送方向に対する二次転写位置の変化やばらつきが生じることを防止できる画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、異なった色のトナー像を夫々担持する複数の像担持体と、各像担持体から各色のトナー像を順次転写されることによって形成された重ねトナー像を担持して搬送する中間転写ベルトと、該中間転写ベルト上に各像担持体上のトナー像を順次転写させるために中間転写ベルトを各像担持体に圧接させたり圧接を解除させる一次転写手段と、該中間転写ベルト上の重ねトナー像を一括してシート上に転写させる二次転写手段と、を備え、前記中間転写ベルトは、内接する駆動ローラ、従動ローラ、及びテンションローラにより張設された状態で駆動され、前記駆動ローラには駆動源から駆動力伝達手段を介して回転駆動力を伝達される画像形成装置において、前記駆動源から前記駆動ローラに至る駆動力伝達経路中にカップリングを備え、前記カップリングは、前記駆動源と連結された駆動側部材と、前記駆動ローラに連結された被駆動側部材と、該駆動側部材と該被駆動側部材との間に配置されて回転方向への駆動力を伝達する弾性付勢部材と、を備え、前記テンションローラは、前記中間転写ベルトの搬送方向最下流の前記一次転写手段によるトナー像の一次転写位置と、前記二次転写手段による前記シートへのトナー像の二次転写位置と、の間に配置し、前記弾性付勢部材は、前記一次転写手段が前記中間転写ベルトを前記各像担持体に圧接させる第１の場合は、前記駆動力によって引き延ばされて、前記被駆動側部材を前記駆動側部材に対して回転方向に遅れた位相角度で回転させ、複数枚のシートに画像形成を行う場合における最後の画像について一次転写が終了後、前記一次転写手段が前記中間転写ベルトの前記各像担持体への圧接を解除することにより前記被駆動側部材を駆動するのに必要な駆動力が前記第１の場合に比べて減少する第２の場合には弛緩して、前記被駆動側部材を前記駆動側部材に対して前記第１の場合に比べて位相角度が進むように回転させることにより、前記駆動ローラ及び前記従動ローラ間で前記中間転写ベルトが緩んで前記テンションローラが外方に移動して前記中間転写ベルトの走行が遅れるのを相殺することにより、前記第１の場合及び前記第２の場合における、前記一次転写位置と前記二次転写位置の間における前記中間転写ベルトの走行時間を一定に調整することを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１において、前記駆動側部材と前記被駆動側部材の双方に両者間の相対的な回転方向位置関係を一定に規制する規制部材を設けたことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記カップリングは、前記中間転写ベルトを含む一つの中間転写ユニットとして構成されていることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１乃至３において、前記駆動側部材と前記被駆動側部材との回転方向位置関係を固定したり固定を解除するロック手段を備えたことを特徴とする。

本発明では、画像形成装置本体の駆動源から中間転写ベルトの駆動ローラまでの駆動伝達手段にカップリング（駆動側部材、被駆動側部材、弾性付勢部材）を設け、伝達する駆動力の大きさの違いを利用し、弾性付勢部材を伸縮させることで、中間転写ベルト位置の変化に起因する画像位置のずれ、ばらつきを相殺することができ、最終ページとそれ以外のページのシートに対する画像位置のずれを解消することができる。
また、駆動側部材と被駆動側部材を係合させるストッパを設けているため、一定以上の駆動力が加わり、弾性付勢部材が所定の長さまで伸長したときに駆動側部材と被駆動側部材同士が接触することで駆動力を伝えることができるため、駆動力を安定して伝達することができる。
また、カップリングを含む部分が装置本体内ではなく、中間転写ユニットとして一体的に形成されているため、カップリングその他の部品破損時などの場合に、部品交換などのメンテナンスを容易に行うことができる。
また、シートの送り方向に対する印字位置ずれに対して高い精度を必要とする場合は、駆動側部材と被駆動側部材と弾性付勢部材からなるカップリングを作動させ、それ以外の場合は、駆動側部材と被駆動側部材を固定して作動しないように構成することで、印字位置精度を従来の装置と同等に保持しながら、装置の信頼性、耐久性等の余裕度を上げることができる。よって、印字位置ずれに対して、必要とする印字位置精度に応じて何れかモードを適宜選択して使用することが可能となる。

以下、図面に示した実施形態に基づいて本発明の画像形成装置の構成、動作を説明する。
図１は、本発明に係る中間転写ベルトの搬送速度調整機構を備えた画像形成装置の全体構成を示す概略図、図２及び図３は中間転写ユニットの構成を示す正面図、図４はその平面図である。
この画像形成装置は、タンデム方式のフルカラー画像形成装置であり、画像形成部Ａ、露光装置書き込み装置Ｂ、給紙部Ｃ、搬送系Ｄ等を備えている。
画像形成部Ａは、４個の画像形成ユニットＡ−１、各画像形成ユニットＡ−１に跨って配設された中間転写ユニットＡ−２、定着装置Ａ−３を含む。
各画像形成ユニットＡ−２は、感光体ドラムからなる像担持体１、像担持体１を所定の電位に帯電させる帯電部、帯電した像担持体面を露光して静電潜像を形成する露光部２、像担持体上の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置、各像担持体上のトナー像を中間転写ベルト２１上に順次転写させて重ねトナー像を形成する一次転写手段一次転写ローラ２６、像担持体上の残留物を除去するクリーニング部等を備えている。各画像形成ユニットＡ−１は、中間転写ベルト２１の走行面に沿って直列に配置されている。各画像形成ユニットＡ−１は、例えば夫々イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナーを使用する各色トナー専用のユニットとなっている。中間転写ベルト２１上に形成された重ねトナー像は二次転写手段４１に給紙部Ｃから搬送されてきたシート上に転写され、その後定着装置Ａ−３によりトナー像をシート上に定着されて機外に排出される。
中間転写ベルトユニットＡ−２は、中間転写ベルト２１と、中間転写ベルト２１に内接してエンドレスに張設する従動ローラ２２、駆動ローラ２３、及びテンションローラ２４と、二次転写ローラ４１等を含む。
露光装置Ｂによって各感光体１上に静電潜像として書き込まれた画像パターンは、現像装置によってトナー像として顕像化され、一次転写ローラ２６が中間転写ベルト２１を介して感光体１に押圧された状態で中間転写ベルト２１上に転写され、給紙部Ｃによって給紙搬送されたシートと同期して二次転写ローラ４１によってシート上に転写され、定着装置Ａ−３によってシートに定着される。

図４の平面図、図５及び図６のカップリングの拡大図に示すように、駆動ローラ２３の駆動軸２３ａの入力側端部にはカップリング３０が配置されており、このカップリング３０の作用により、中間転写ベルトの搬送速度を調整するように構成されている。
図５（ａ）及び（ｂ）は弾性付勢部材が伸長した状態にあるカップリングの構成を示す拡大図、及びＡ−Ａ断面図であり、図６（ａ）及び（ｂ）は弾性付勢部材が弛緩した状態にあるカップリングの構成を示す拡大図、及びＢ−Ｂ断面図である。
カップリング３０は、駆動ローラの駆動軸２３ａに軸心部を一体固定された被駆動側部材３１と、駆動軸２３ａにより軸心部を相対回転自在に軸支された駆動側部材３２と、被駆動側部材３１と駆動側部材３２の対向面に形成されたピン３１ａ、３２ａに夫々両端部を固定されたコイルバネ等の引張りスプリングからなる弾性付勢部材３３と、を備えている。
即ち、カップリング３０は、装置本体側の駆動源と連結された駆動側部材３２と、駆動ローラ２３に連結された被駆動側部材３１と、駆動側部材３２と被駆動側部材３１との間に配置されて回転方向への駆動力を伝達する弾性付勢部材３３と、を備え、被駆動側部材３１を駆動するために必要な駆動力の大きさの変化によって弾性付勢部材３３が変形することにより中間転写ベルトの搬送速度を調整するように構成している。
なお、上記構成とは逆に、被駆動側部材３１の軸心部を駆動ローラの駆動軸２３ａにより相対回転可能に支持する一方で、駆動側部材３２の軸心部を駆動軸２３ａに固定してもよい。

このように本発明の特徴的な構成は、駆動軸２３ａにより互いに相対回転可能に支持されたカップリングの駆動側部材３２と被駆動側部材３１との間を、弾性付勢部材３３を介して係合し、被駆動側部材３１を駆動するために必要な駆動力の大きさによって弾性付勢部材３３が変形することにより中間転写ベルト２１の搬送速度を調整可能にした点にある。更に、駆動側部材３２と被駆動側部材３１の双方に両者間の相対的な回転方向位置関係を一定に規制するストッパ（規制部材）３２ｂ、３１ｂを設けた構成も特徴的である。各ストッパ３２ｂ、３１ｂは、駆動軸２３ａを挟んで各ピン３２ａ、３１ａと反対側に配置する。なお、駆動軸２３ａを中心としたストッパ３２ｂとピン３２ａとの間の角度θ１、駆動軸２３ａを中心としたストッパ３１ｂとピン３１ａとの間の角度θ２は、いずれも１８０度未満となるように設定するのが好ましい。
駆動側部材３２は、装置本体側のギヤ等の駆動力伝達手段により駆動源からの回転駆動力を伝達され、弾性付勢部材３３を介して被駆動側部材３１に駆動力を伝達するが、図２のように一次転写ローラ２６が中間転写ベルト２１を感光体１に押圧している場合にはその抵抗によって中間転写ベルトを駆動するためには大きな駆動力を必要とする。つまり被駆動側部材３１の抵抗が大きくなるためその回転が遅くなり、図５に示すように引張りスプリング３３は引き伸ばされ、駆動側部材３２のストッパ３２ｂが被駆動側部材３１のストッパ３１ｂに追いついて接触することで直接駆動力を伝達する。

画像形成装置により複数のページを連続印字する場合は、中間転写ベルト２１は図２の状態で印字を繰返すが、最終ページを印字する場合は、最下流の感光体１ｄから中間転写ベルト２１上に印字パターン（トナー像）が転写された直後には、図３のように一次転写ローラ２６は脱圧され、下降する。このとき中間転写ベルト２１の動きに従動する一次転写ローラ２６が解除されるため、駆動ローラ２３にかかる抵抗が減少し、引張りスプリング３３は図６に示した初期状態に戻ることによって駆動側部材３２に対して被駆動側部材３１は回転方向に相対的に進む。つまり、両ストッパ３１ｂ、３２ｂが離間するため、駆動側部材３２からの駆動力は専ら弾性付勢部材３３を介して被駆動側部材３１に伝達される状態となる。
このため、最下流の感光体１ｄから中間転写ベルト２１へのトナー像の一次転写が終わった直後に各一次転写ローラ２６が中間転写ベルトから脱圧、離間し、駆動ローラ２３と従動ローラ２２間で各一次転写ローラ２６の上昇、加圧によって張架されていた中間転写ベルト２１が緩み、テンションローラ２４が外方に移動して中間転写ベルトが遅れることが相殺され、最終ページのシートとトナー像との間の搬送方向のずれが、先行する他のページと同等になる。

以上のように本発明においては、装置本体の駆動源から中間転写ベルト２１の駆動ローラ２３に至る駆動力伝達機構（駆動力伝達経路）にカップリング３０を設け、互いに相対回転可能に支持された駆動側部材３２と被駆動側部材３１をばね等の弾性付勢部材３３で接続することにより、一次転写ローラ２６が中間転写ベルト２１を介して感光体１に押圧されている状態、すなわち駆動ローラ２３にかかる駆動力が大きいときは、弾性付勢部材３３が伸長してトルクを蓄積し、かつ被駆動側部材３１が駆動側部材３２に対して回転方向に遅れた角度位相で回転する。
一方、一次転写ロー２６ラが中間転写ベルト２１から離間している状態、すなわち駆動ローラ２３にかかる駆動力が小さくなったときは、図６に示すように弾性付勢部材３３が弛緩することによって、被駆動側部材３１が駆動側部材３２に対して遅れていた位相が進み、弾性付勢部材３３が緩む間は中間転写ベルト２１が早く回転し、二次転写位置までの時間が短縮されることによってシート先端とトナー像先端間の距離を短くする方向に作用する。この時、同時に、一次転写ローラ２６が感光体１に押圧され張架されていた中間転写ベルト２１の弛緩により一次転写位置から二次転写位置までの搬送距離が長くなる現象が発生し、シート先端と画像先端間の距離を長くする方向に作用する。

本発明では、上記２つの作用が相殺することによって、最終ページにおいてもシートと画像パターンの搬送方向の位置ずれ量を、先行するその他のページにおける位置ずれ量と同等にすることができる。
また、カップリング３０は、中間転写ベルト２１を含む一つの中間転写ユニットＡ−２として構成されているため、カップリングその他の部品の破損時などの場合に、部品交換などのメンテナンスを容易に行うことができる。
また、変形例として、駆動側部材３２と被駆動側部材３１との回転方向位３２置関係を固定したり固定を解除するロック手段を設けることが好ましい。即ち、駆動側部材と被駆動側部材３１の相対的な角度を固定するロック手段を設け、駆動側部材と被駆動側部材の相対的な角度を変動させる場合または固定する場合のいずれかを選択可能とする。
このように構成することにより、ロック手段を作動させた場合には駆動側部材３２と被駆動側部材３１との位置関係が固定されるためカップリングの上記機能が発揮されない状態となる一方で、該ロック手段を作動させない場合には上記のカップリングによる本来の機能が発揮されることとなる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置全体の概要を示す構成説明図。 中間転写ベルト及び周辺部品の状態を示す断面図。 中間転写ベルト及び周辺部品の状態を示す断面図。 中間転写ベルト及び周辺部品の平面図。 本発明のカップリング及び周辺部品の構成図。 本発明のカップリング及び周辺部品の構成図。

符号の説明

１…像担持体（感光体）、２…露光部、２１…中間転写ベルト、２２…従動ローラ、２３…駆動ローラ、２３ａ…駆動軸、２４…テンションローラ、２６…一次転写ローラ、３０…カップリング、３１…被駆動側部材、３１ａ…ピン、３１ｂ…ストッパ、３２…駆動側部材、３２ａ…ピン、３２ｂ…ストッパ、３３…弾性付勢部材、４１…二次転写ローラ。

Claims (4)

1. 異なった色のトナー像を夫々担持する複数の像担持体と、各像担持体から各色のトナー像を順次転写されることによって形成された重ねトナー像を担持して搬送する中間転写ベルトと、該中間転写ベルト上に各像担持体上のトナー像を順次転写させるために中間転写ベルトを各像担持体に圧接させたり圧接を解除させる一次転写手段と、該中間転写ベルト上の重ねトナー像を一括してシート上に転写させる二次転写手段と、を備え、
   前記中間転写ベルトは、内接する駆動ローラ、従動ローラ、及びテンションローラにより張設された状態で駆動され、前記駆動ローラには駆動源から駆動力伝達手段を介して回転駆動力を伝達される画像形成装置において、
   前記駆動源から前記駆動ローラに至る駆動力伝達経路中にカップリングを備え、
   前記カップリングは、前記駆動源と連結された駆動側部材と、前記駆動ローラに連結された被駆動側部材と、該駆動側部材と該被駆動側部材との間に配置されて回転方向への駆動力を伝達する弾性付勢部材と、を備え、
   前記テンションローラは、前記中間転写ベルトの搬送方向最下流の前記一次転写手段によるトナー像の一次転写位置と、前記二次転写手段による前記シートへのトナー像の二次転写位置と、の間に配置し、
   前記弾性付勢部材は、
   前記一次転写手段が前記中間転写ベルトを前記各像担持体に圧接させる第１の場合は、前記駆動力によって引き延ばされて、前記被駆動側部材を前記駆動側部材に対して回転方向に遅れた位相角度で回転させ、
   複数枚のシートに画像形成を行う場合における最後の画像について一次転写が終了後、前記一次転写手段が前記中間転写ベルトの前記各像担持体への圧接を解除することにより前記被駆動側部材を駆動するのに必要な駆動力が前記第１の場合に比べて減少する第２の場合には弛緩して、前記被駆動側部材を前記駆動側部材に対して前記第１の場合に比べて位相角度が進むように回転させることにより、前記駆動ローラ及び前記従動ローラ間で前記中間転写ベルトが緩んで前記テンションローラが外方に移動して前記中間転写ベルトの走行が遅れるのを相殺することにより、
   前記第１の場合及び前記第２の場合における、前記一次転写位置と前記二次転写位置の間における前記中間転写ベルトの走行時間を一定に調整することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記駆動側部材と前記被駆動側部材の双方に両者間の相対的な回転方向位置関係を一定に規制する規制部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記カップリングは、前記中間転写ベルトを含む一つの中間転写ユニットとして構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記駆動側部材と前記被駆動側部材との回転方向位置関係を固定したり固定を解除するロック手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の画像形成装置。

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