(57)【要約】【課題】各色の感光体ドラムと中間転写ベルト間でそれぞれ相対的に発生する張力変動が要因の位置・速度変動を低減させる。【解決手段】中間転写ベルト２上に形成された画像を記録用紙Ｐに転写する位置に設けた転写ローラ６に、記録用紙Ｐが突入し又は抜けるタイミングで発生する中間転写ベルト２の速度変動に対して、黒（Ｋ）、イエロー（Ｙ）等の各色毎に各々の画像形成ユニットの感光体ドラムと中間転写ベルトが接触している一次転写面近傍のベルト張力が検知可能な張力センサ１１を各色毎に持つ。張力センサ１１により検出した張力変動に応じて中間転写ベルト２の転写面の張力が制御可能な張力制御機構１２及び張力制御装置１３を設ける。各色の感光体ドラム３Ｋ〜３Ｃと中間転写ベルト２間でそれぞれ相対的に発生する張力変動が要因の位置変動、速度変動を低減させ、それにより、高画質化を図る。【選択図】図２
2015125202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数色それぞれ毎に画像形成ユニットを有し、各画像形成ユニットで形成された異なる色の画像を中間転写ベルトに転写し、かつ転写した画像の重ねあわせを行いながら前記中間転写ベルトを回転駆動する中間転写ベルトユニットにおいて、
前記中間転写ベルト上に形成された画像を用紙に転写する位置に設けた転写ローラに前記用紙が突入し又は抜けるタイミングで発生する前記中間転写ベルトの速度変動に対して、前記各色毎の画像形成ユニットが備える感光体と前記中間転写ベルトとが接触している一次転写面の近傍に、前記中間転写ベルトの張力を検知可能な張力センサを前記複数色毎に有し、
前記張力センサにより検出した張力変動に応じて、前記中間転写ベルトの転写面の張力が制御可能な張力制御機構及び張力制御装置を設けた、
ことを特徴とする中間転写ベルトユニット。
【請求項２】
請求項１の中間転写ベルトユニットにおいて、
前記張力センサによる張力変動に応じて前記転写面の張力が制御可能な張力制御機構が中間転写ベルトに接触しているローラ及び同ローラの回転方向にトルクを発生することが可能な回転トルク発生装置を備える、
ことを特徴とする中間転写ベルトユニット。
【請求項３】
請求項２の中間転写ユニットにおいて、
前記回転トルク発生装置を前記各色毎に設けた、
ことを特徴とする中間転写ベルトユニット。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の中間転写ベルトユニットにおいて、
前記張力制御装置による張力制御が、前記中間転写ベルトの駆動系における回転伝達特性の一次共振周波数の変動に対する制御である、
ことを特徴とする中間転写ベルトユニット。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の中間転写ユニットにおいて、
前記張力センサが前記中間転写ベルトに非接触で張力を検知可能である、
ことを特徴とする中間転写ベルトユニット。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の中間転写ベルトユニットを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式のレーザプリンタ・複写機・ファクシミリなどにおける中間転写ユニット、及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、オフィス等において処理されるドキュメントは急速にカラー化が進み、これらのドキュメントを扱う複写機・プリンター・ファクシミリ等の画像形成装置も急速にカラー化されてきている。そして現在、これらのカラー機器は、オフィス等における事務処理の高品位化および迅速化に伴って、高画質化および高速化される傾向にある。このような要求に応え得るカラー機器としては、例えば、黒（Ｋ）・イエロー（Ｙ）・マゼンタ（Ｍ）・シアン（Ｃ）の各色毎に各々の画像形成ユニットを持つ。そして、各画像形成ユニットで形成された異なる色の画像を搬送される転写材または中間転写体上に多重転写し、カラー画像の形成を行なう。これは、タンデム型のカラー画像形成装置と称され、種々提案されており、製品化もされている。
【０００３】
この種のタンデム型のカラー画像形成装置としては、例えば、図１に示すようなものがある。
図１に示すように、タンデム型のカラー画像形成装置は画像形成ユニットを複数色のぶんだけ備えている。図示の例では４つの画像形成ユニットである。黒（Ｋ）色の画像を形成する黒色画像形成ユニット１Ｋ、イエロー（Ｙ）色の画像を形成するイエロー色画像形成ユニット１Ｙ、マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成するマゼンタ色画像形成ユニット１Ｍ、シアン（Ｃ）色の画像を形成するシアン色画像形成ユニット１Ｃの４つである。
【０００４】
これらの４つの画像形成ユニット１Ｋ〜１Ｃは、互いに一定の間隔をおいて水平に配置されている。また、これら４つの画像形成ユニット１Ｋ〜１Ｃの下部には、無端状の転写材担持体としての中間転写ベルト２が配置されている。また各画像形成ユニット１Ｋ〜１Ｃは感光体ドラム３Ｋ〜３Ｃを備えている。これら感光体ドラム３Ｋ〜３Ｃの表面は、一様に帯電された後、像形成用のレーザー光が画像情報に応じて走査露光されて静電潜像が形成される。感光体ドラム３Ｋ〜３Ｃの表面に形成された静電潜像は、各画像形成ユニット１Ｋ〜１Ｃの現像器（図示せず）によってそれぞれ黒色、イエロー色、マゼンタ色、シアン色の各色のトナーにより現像されて可視トナー像となる。これらの可視トナー像は、転写前帯電器（図示せず）により転写前帯電を受けた後、中間転写ベルト２上に順次転写される。図中４は中間転写ベルト２を掛け回した駆動ローラ、図中５は同じく従動ローラである。
【０００５】
各色のトナー像が転写された中間転写ベルト２は、転写ローラ６の位置で、通紙される記録用紙Ｐに転写される。転写ローラ６で転写と定着を行う転写定着部を備えたカラー画像形成装置である場合、比較的高い圧力で記録用紙Ｐと中間転写ベルト２とを接触させながら転写定着を行う必要がある。そのため、記録用紙Ｐが転写定着部に突入した時、転写定着部で中間転写ベルトの走行を停止させようとする制動力が発生する。すると、中間転写ベルト２の張り側ではベルト張力が急激に増加し、弛み側ではベルト張力が急激に減少する。その結果、中間転写ベルト２に衝撃的な振動が発生する。この振動は、中間転写ベルト２を伝搬し、作像中のあるいは１次転写中の感光体ドラム３Ｋ〜３Ｃのすべてあるいは一部に伝達され、局部的に画像劣化を引き起こす。また、転写定着部から記録用紙Ｐが抜ける時も、制動力の解除によって振動現象が発生し、同様に画像劣化を引き起こすことがある。
【０００６】
そのため、各色の間で位置ずれを起こす、いわゆる「色ずれ」が発生したり、色合いが微妙に変化する、いわゆる「色むら」が発生したりする。また、背景色に非常に醜い縞模様が発生したりする等のショックジターを引き起こす。したがって、中間転写ベルトを初めとする感光体、用紙搬送ベルト等の画像形成用のベルトの振動現象や速度変動を抑えることが重要である。
【０００７】
特許文献１では、中間転写ベルトの画像形成面に、中間転写ベルト表面に形成させた画像以外の部分からテンションローラでの押し当てをしている。テンションローラの並進方向に設けられたスプリングでベルトの衝撃的な張力変動による振動を吸収して画像劣化を低減するためである。
【０００８】
また、特許文献３では、記録媒体の供給に基づく外乱発生源となる転写部の両側で第１、第２のテンションローラが移動可能に支持され、ベルト感光体に当接している。また、テンションローラの位置を検出する位置センサを備えている。この位置センサの検出に基づいて速度サーボ制御回路が第１のテンションローラがほぼ同じ位置に維持されるように転写バックアップローラの速度制御を行う。また、ベルト感光体上に各色の潜像を形成する複数の書込ヘッドを備えている。
【０００９】
この画像形成装置においては、転写部の転写バックアップローラと転写ピンチローラとの間に形成された転写ニップ内に記録媒体が送り込まれると、ベルト感光体の走行を停止させようとする制動力が発生する。すると、ベルト張り側のベルト張力が急激に増加し、ベルト弛み側のベルト張力が急激に減少しようとする。ベルト張り側のベルト張力が増加すると、第２のテンションローラが変位したこれを抑える。ベルト弛み側のベルト張力が減少すると、位置センサが第１のテンションローラの変位を検出し、速度サーボ制御回路が転写バックアップローラの回転速度を増速してベルト張力の低下を抑える。このように第１のテンションローラを定位置に維持することによって、ベルトの張力変動による画像劣化を低減させている。
【００１０】
また特許文献３では、これまでベルト部材が駆動されるベルト装置に急激な負荷変動が生じた場合に、その負荷変動によるベルト部材の張力変動を充分に吸収できなかったことに対する技術が開示されている。すなわち、ベルト部材に当接して張力を付与する当接部材が、装置における相対的な位置が変位しないように固設される。またベルト部材の張力が変動しないように変形可能に形成されている構成とする。このことで、比較的簡易な構成で、高コスト化、大重量化、大型化することなく、装置に急激な負荷変動が生じても画像上にショックジターが生じることがなくしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
既述のように、転写定着部を備えたカラー画像形成装置では、中間転写ベルトを初めとする搬送ベルト等の画像形成用のベルトの振動や速度変動現象を抑えることが重要である。そこで本発明は、画像形成ユニットの感光体と中間転写ユニットのベルトの間で生じる相対的な位置変動や、転写ローラから紙へ画像が転写される際の転写特性劣化によるショックジター（色むらや縞模様が発生する画像劣化）を防ぎ、高画質化を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の中間転写ベルトユニットは、複数色それぞれ毎に画像形成ユニットを有し、各画像形成ユニットで形成された異なる色の画像を中間転写ベルトに転写し、かつ転写した画像の重ねあわせを行いながら前記中間転写ベルトを回転駆動する中間転写ベルトユニットにおいて、前記中間転写ベルト上に形成された画像を用紙に転写する位置に設けた転写ローラに前記用紙が突入し又は抜けるタイミングで発生する前記中間転写ベルトの速度変動に対して、前記各色毎の画像形成ユニットが備える感光体と前記中間転写ベルトとが接触している一次転写面の近傍に、前記中間転写ベルトの張力を検知可能な張力センサを前記複数色毎に有し、前記張力センサにより検出した張力変動に応じて、前記中間転写ベルトの転写面の張力が制御可能な張力制御機構及び張力制御装置を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、各色の感光体ドラムと中間転写ベルト間でそれぞれ相対的に発生する張力変動が要因の位置・速度変動を低減させることができ、高画質化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】タンデム型のカラー画像形成装置を示す概略図である。
【図２】本発明に係る中間転写ユニットの実施形態１を示す概略図である。
【図３】本発明に係る中間転写ユニットの実施形態２を示す概略図である。
【図４】各色の一次転写面近傍で発生する張力変動のシミュレーション結果を示したグラフである。
【図５】本発明に係る中間転写ユニットの実施形態３を示す概略図である。
【図６】図５の構成で張力制御装置を作動させない「制御なし」と作動させる「制御あり」の場合のベルト表面速度変動を示すグラフである。
【図７】二次転写部へ記録用紙が突入した際に受ける力によって中間転写ベルトに発生した速度変動の計測結果例を示すグラフである。
【図８】中間転写ベルトの駆動モータ〜中間転写ベルト表面の速度に対する回転伝達特性の計測結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、転写ローラに紙が突入又は抜けるタイミングで、中間転写ベルトの一次転写面に発生する張力変動の大きさに応じて、各色毎に異なる一次転写面で発生する張力変動に対するものである。中間転写ベルトの搬送方向に張力変動が緩和する方向の力を発生することが可能な装置を設ける。中間転写ベルトの速度変動を低減させることで、画像形成ユニットの感光体と中間転写ユニットのベルトの間で生じる相対的な位置変動を防ぐ。また、転写ローラから紙へ画像が転写される際の転写特性劣化によるショックジター（色むらや縞模様が発生する画像劣化）を防ぐ。そして、位置変動、速度変動を防ぐくことで、高画質化を図るものである。
【００１６】
すなわち、一次転写近傍に張力センサを各色毎に設ける。また、一次転写面の各色複数の張力に対して、張力制御を行う。一次転写面では、各色毎の位置で張力変動が異なるため、それぞれの位置に合わせて干渉を考慮した張力制御を行う。このことで、全ての色の一次転写部における張力変動を低減させ、良好な転写を行わせ、高画質化させる。
【００１７】
中転駆動ベルト全体や一次転写面全体の張力でなく、各色感光体と接触するそれぞれの一次転写部に対して、発生している張力の違いをシミュレーションにより示す（後述：図４の張力変動図参照）。この結果から各色における複数の張力センサを設けて、これらの干渉を考慮した制御を行う。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお以下では、従来と共通する部分、要素には共通する符号を付して説明する。
【００１８】
＜実施形態１＞
図２は、本発明に係る中間転写ユニットの実施形態１を示す概略図である。
この図２の実施形態では、張力センサ１１を複数色毎に備えている。張力センサ１１は、感光体ドラム３Ｋ〜３Ｃと中間転写ベルト２が接触している一次転写面の近傍での中間転写ベルト２の張力を検知可能である。すなわち、中間転写ベルト２上に形成された画像を記録用紙Ｐに転写する位置に設けてある。そして、転写ローラ６に記録用紙Ｐが突入する又は抜けるタイミングで発生する中間転写ベルト２の速度変動に対応する。
【００１９】
図２の実施形態の中間転写ベルトユニットは、張力センサ１１により検出した張力変動に応じて中間転写ベルト２の転写面の張力を制御可能な張力制御機構１２及び張力制御装置１３を設けてある。中間転写ベルト２の一次転写面近傍に設けられた張力センサ１１は、できるだけ一次転写位置に近いところに設置する。そのことで、一次転写部分で発生している張力変動を計測することが可能となり、張力を制御する際に効果的に低減させることができる。また、張力センサ１１から得られた各一次転写部における張力の値を、張力制御装置１３によって変動が小さくなるように制御信号を計算する。そして、この信号に応じて張力制御機構１２が動き、中間転写ベルト２の張力変動を抑え、一次転写部で発生する感光体ドラム３Ｋ〜３Ｃと中間転写ベルト２の相対速度変動を低減させる。これにより、画像が良好に転写されることで高画質化が可能となる。図中、７はテンションローラである。
【００２０】
＜実施形態２＞
図３は、本発明に係る中間転写ユニットの実施形態２を示す概略図である。
この図３の実施形態では、張力制御機構１２が、中間転写ベルト２に接触しているローラ及び同ローラの回転方向にトルクを発生することが可能な機構からなる。
【００２１】
図示の構成では、中間転写ベルト２に対して張力を与えるローラが従動ローラ５である。従動ローラ５に掛かる張力を制御するための機構として回転トルク発生装置２０を設けてある。
【００２２】
回転トルク発生装置２０は、従動ローラ５に対してトルクを与えることが可能なモータやブレーキなどを用いて構成できる。そのモータ等に対して張力制御装置１３によりトルクを制御することで、中間転写ベルト２の張力変動を抑える。中間転写ベルト２の速度変動が低減することで高画質化が可能となる。また、トルクを発生させる機構にモータやブレーキを用いることで、特別な制御機構を用いることなく、簡単な構成、低コストでトルク制御が可能である。
【００２３】
＜実施形態３＞
図４、図５に、本発明に係る中間転写ユニットの実施形態３を示す。
図４は、各色の一次転写面近傍で発生する張力変動のシミュレーション結果を示したグラフである。中間転写ベルト２上に作像された画像を記録用紙Ｐに転写する二次転写部へ、記録用紙Ｐが突入した際に受ける力によって各色の一次転写面近傍で張力変動が発生する。図４は、そのシミュレーション結果を示している。
【００２４】
図４のグラフでは、図２に示した構成で、駆動ローラ４に最も近い張力センサ１１の張力変動が最も大きい。そして、駆動ローラ４から離れるにしたがってそれぞれの一次転写面近傍における張力変動が小さくなっている。このように、それぞれ各色の転写位置で異なる張力が発生していることがわかる。そこで、これらの張力変動に対応して、変動を低減させられるように制御する。
【００２５】
そのための構成として、中間転写ベルト２に接触しているローラ及び同ローラの回転方向にトルクを発生することが可能な機構を複数設ける。そのような構成とした中間転写ベルトユニットの概略図を図５に示す。
【００２６】
図５に示した構成では、各色近傍での異なる張力変動を、近傍に設けたそれぞれの回転トルク発生装置でテンション変動が低減するように制御する。そのことで、より張力変動を効率よく低減することが可能となる。また、それによって速度変動が低減することから高画質化が可能となる。
【００２７】
図５の構成で張力制御装置１３を作動させない「制御なし」と作動させる「制御あり」の場合のベルト表面速度変動を図６に示す。同図より、制御なしでは大きく変動していた中間転写ベルト２の速度変動が低減していることが分かる。このように、中間転写ベルト２の速度変動が低減することでトナーの転写が良好になり高画質化が図れる。
【００２８】
図７は、二次転写部へ記録用紙が突入した際に受ける力によって中間転写ベルトに発生した速度変動の計測結果例を示すグラフである。変動が大きい計測結果は、二次転写近傍のベルトの速度変動、変動が小さいほうが一次転写面の中間転写ベルトの速度変動である。この図７に示したように、中間転写ベルト２の速度変動は、大きく変動している変動周期は同様であることが分かる。ただし、中間転写ベルト２上の計測する位置によって速度変動の大きさは異なる。これまでの計測により、速度変動している周期は、中間転写ベルト２の「駆動モータ〜中間転写ベルトの表面速度」に対する回転方向の伝達特性における第一次の共振周波数に大きく依存することが分かってきている。
【００２９】
参考として、図８に中間転写ベルトの駆動モータ〜中間転写ベルト表面の速度に対する回転伝達特性の計測結果を示す。したがって図７で、最も大きく変動している周期の変動成分すなわち図８の第一次共振の周波数に対して張力の制御を行うことで、張力変動や速度変動が低減され、高画質化が可能である。
【００３０】
一次転写面近傍に設けた張力センサ１１では、
・張力によって変化する中間転写ベルト２の弦振動を利用して、マイクロフォンなどにより、弦の振動周波数から張力を解析する方法を取るもの、
・中間転写ベルト２の裏面に接触式の圧力センサを設けて、マイクロフォン同様に圧力変動から得られるベルトの弦振動周波数から張力を計測するもの、
・中間転写ベルト２の近傍に、張力センサ１１と中間転写ベルト２のギャップを計測できる光学式の変位センサなどを設け、このギャップの変動周波数から張力を計測する方法、
等々を採用できる。
また設置箇所における、レイアウト、コスト、精度・・・に応じて上述したような張力センサを設けることが可能である。特に、センサが非接触方式の場合には、接触タイプと比較して、摩擦によってベルトにストレスがかからないためベルトの耐久性が上がり劣化を防ぐことができる。さらに、ベルトの回転負荷増大による駆動エネルギー増大などの影響も受けず、張力変動をセンシングすることが可能となり、耐久性や駆動モータの省エネ化を図ることが可能となる。
【００３１】
以上説明してきたように、中間転写ベルト２上に形成された画像を記録用紙Ｐに転写する位置に設けられた転写ローラ６に、記録用紙Ｐが突入し又は抜けるタイミングで発生する中間転写ベルト２の速度変動に対応する。黒（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色毎に各々の画像形成ユニットの感光体ドラムと中間転写ベルトが接触している一次転写面近傍のベルト張力が検知可能な張力センサ１１を各色毎に持つ。張力センサ１１により検出した張力変動に応じて、回転駆動される中間転写ベルト２の転写面の張力が制御可能な張力制御機構１２及び張力制御装置１３を設ける。この構成で、各色の感光体ドラム３Ｋ〜３Ｃと中間転写ベルト２間でそれぞれ相対的に発生する張力変動が要因の位置変動、速度変動を低減させる。それにより、高画質化を図ることを可能とする。
また、張力制御機構１２が中間転写ベルト２に接触している従動ローラ５及び従動ローラ５の回転方向にトルクを発生することが可能な回転トルク発生装置２０を備える。それにより、簡単な構成、低コストで中間転写ベルト２のトルク制御ができる。中間転写ベルト２を掛け回す駆動ローラ４、従動ローラ５、転写ローラ６等の基本レイアウトを変更する必要がない。またトルクを発生させる機構にモータやブレーキを用いることで特別な制御機構を用いることもない。しかも、回転トルク発生装置２０張力変動を抑えたい位置に設置できる。
前記回転トルク発生装置２０を複数設けることにより、各色の感光体ドラム３Ｋ〜３Ｃと中間転写ベルト２でそれぞれ発生している張力変動を、発生した位置で効率よく適正に低減することが可能となり、画像劣化を低減さえることができる。
張力制御機構１２による張力制御が、中間転写ベルト２の駆動系における回転伝達特性の一次共振周波数の変動に対する制御とする。そのことによって、記録用紙Ｐの突入や抜けの際に発生する中間転写ベルト２の速度変動に最も寄与が大きい変動成分を低減させることができる。画像劣化の大幅な低減を図ることも可能となる。
中間転写ベルト２の張力を検知可能な張力センサ１１がベルトに非接触で張力を検知可能なものを採用する。そのことにより、接触式のセンサでは接触摩擦などによるベルトの劣化、ベルトの回転負荷増大による駆動エネルギー増大などの影響なく、張力の変動を検知可能となる。耐久性や駆動モータの省エネ化を図ることもできる。
そして、前記の中間転写ユニットを備えることにより、転写ローラ６に対する記録用紙Ｐの突入や抜けによる中間転写ベルト２の張力変動が要因の画像劣化が低減し、高画質な画像形成装置が実現可能となる。
【００３２】
本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１Ｋ〜１Ｃ：画像形成ユニット
２        ：中間転写ベルト
３Ｋ〜３Ｃ：感光体ドラム
４        ：駆動ローラ
５        ：従動ローラ
６        ：転写ローラ
７        ：テンションローラ
１１      ：張力センサ
１２      ：張力制御機構
１３      ：張力制御装置
２０      ：回転トルク発生装置
Ｐ        ：記録用紙
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３４】
【特許文献１】特開２００５−３３８８８４号公報
【特許文献２】特開平５−２２４５７２号公報
【特許文献３】特許５０８４２４０号公報
【図１】
2015125202.tif 000003
【図２】
2015125202.tif 000004
【図３】
2015125202.tif 000005
【図４】
2015125202.tif 000006
【図５】
2015125202.tif 000007
【図６】
2015125202.tif 000008
【図７】
2015125202.tif 000009
【図８】
2015125202.tif 000010