説明

画像形成装置及び画像形成方法

【課題】 各色間の転写位置のズレを防止し高精度な画像形成を実現する。
【解決手段】 感光体によって得られた可視化像を中間転写体上に順次転写して得られた多色画像を印刷媒体に転写して画像を形成する画像形成装置において、所定の張力を有する中間転写体と、前記感光体、前記印刷媒体、及び前記中間転写体のうち少なくとも1つを所定の速度で駆動させるための駆動制御手段とを有し、前記駆動制御手段は、前記中間転写体の速度を前記印刷媒体の搬送速度以上とし、前記感光体の速度を前記中間転写体の速度よりも速くなるように駆動させることにより、上記課題を解決する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、画像形成装置及び画像形成方法に係り、特に各色間の転写位置のズレを防止し、高精度な画像形成を実現するための画像形成装置及び画像形成方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、それぞれ異なった特性(色等)のトナー画像により紙等の印刷媒体にカラー画像の形成を行う画像形成装置がある。これらの装置は、感光体や中間転写体、用紙のそれぞれの速度差を持たせるスリップ転写による画像が感光体から中間転写体に転写されるが、その際、速度不整合等の原因により各色間の転写位置にズレが生じることがある。
【0003】
そこで、従来では上述した転写位置のズレを抑止する手法が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照。)。
【0004】
特許文献1に示されている技術は、第1のシート搬送の速度を最適化するために、複数のシート上にテストパターンを印刷し、複数の印刷シートのそれぞれについてシート搬送の速度を変更し、複数の印刷シートのそれぞれについて速度分布を決定して、シート搬送に最適な速度を速度分布の関数として決定することで、画像スミアーを最小とするよう転送速度を最適化するものである。
【0005】
また、特許文献2に示されている技術は、画像支持部材と受像部材間の相対速度を判定し、画像支持部材と受像部材の相対速度を事前に選択した範囲内の速度の不一致があるように調節する印刷機の画像支持部材と受像部材間の相対速度を制御するものである。
【特許文献1】特開平8−234532号公報
【特許文献2】特開平8−227189号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上述した従来技術は、感光体、中間転写体、及び用紙搬送のそれぞれの間で速度差を持たせるスリップ転写による転写位置のズレを抑止する手法について示されているだけであり、制御する上で重要となる感光体、中間転写体、及び用紙全ての速度の関係(順序)については示されていない。
【0007】
また、速度を高精度に制御するためには、中間転写体と中間転写体を搬送するドライブローラ等の回転体(中間転写体搬送手段)とが滑らないように中間転写体の張力を設定する必要となる。一般に、張力を設定する場合は、実験もしくは経験上の値から張力が決定されるが、速度制御における過剰な張力や屈曲負荷の低減等は考慮されていない。
【0008】
以上のことから、高精度な画像形成は実現されていない。
【0009】
本発明は、上述した問題に鑑みなされたものであり、各色間の転写位置のズレを防止し、高精度な画像形成を実現するための画像形成装置及び画像形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するために、本件発明は、以下の特徴を有する課題を解決するための手段を採用している。
【0011】
請求項1に記載された発明は、感光体によって得られた可視化像を中間転写体上に順次転写して得られた多色画像を印刷媒体に転写して画像を形成する画像形成装置において、所定の張力を有する中間転写体と、前記感光体、前記印刷媒体、及び前記中間転写体のうち少なくとも1つを所定の速度で駆動させるための駆動制御手段とを有し、前記駆動制御手段は、前記中間転写体の速度を前記印刷媒体の搬送速度以上とし、前記感光体の速度を前記中間転写体の速度よりも速くなるように駆動させることを特徴とする。
【0012】
また、請求項2に記載された発明は、前記駆動制御手段は、前記中間転写体の速度と前記印刷媒体の搬送速度とにおける速度差が0以上であり、更に前記中間転写体の速度と前記印刷媒体の搬送速度とにおける速度比が3.0%以下となるように設定することを特徴とする。
【0013】
また、請求項3に記載された発明は、前記駆動制御手段は、前記感光体速度と前記中間転写体の速度とにおける速度差が0より大きく、更に前記感光体速度と前記中間転写体の速度とにおける速度比が2.0%以下となるように設定することを特徴とする。
【0014】
また、請求項4に記載された発明は、前記中間転写体を搬送する回転体からなる中間転写体搬送手段と、前記中間転写体を清掃する中間転写体清掃手段と、前記中間転写体の張力を調整する張力制御手段とを有し、前記張力制御手段は、前記多色に応じて設けられたn個の感光体のそれぞれが前記中間転写体に付加する力F、前記印刷媒体が前記中間転写体に付加する力Rp、前記回転体と中間転写体との巻角θ、前記中間転写体から印刷媒体に転写する地点に対して下流側における前記中間転写体の巻角θ、前記中間転写体清掃手段が前記中間転写体に与える負荷Fc、前記中間転写体と前記中間転写体搬送手段との間の摩擦係数をμとした場合、前記中間転写体に付加する張力Tiが、
【0015】
【数3】

となるよう制御することを特徴とする。
【0016】
また、請求項5に記載された発明は、感光体によって得られた可視化像を中間転写体上に順次転写して得られた多色画像を印刷媒体に転写して画像を形成するための画像形成方法において、前記中間転写体の速度を前記印刷媒体の搬送速度以上とし、前記感光体の速度を前記中間転写体の速度よりも速くなるように前記感光体、前記中間転写体、及び前記印刷媒体をそれぞれ駆動させる各駆動手段を駆動制御する駆動制御ステップと、前記駆動制御ステップにより制御された速度により、前記感光体から前記中間転写体及び前記中間転写体転写から印刷媒体への転写を行う画像形成ステップとを有することを特徴とする。
【0017】
また、請求項6に記載された発明は、前記駆動制御ステップは、前記中間転写体の速度と前記印刷媒体の搬送速度とにおける速度差が0以上であり、更に前記中間転写体の速度と前記印刷媒体の搬送速度とにおける速度比が3.0%以下となるように制御することを特徴とする。
【0018】
また、請求項7に記載された発明は、前記駆動制御ステップは、前記感光体速度と前記中間転写体の速度とにおける速度差が0より大きく、更に前記感光体速度と前記中間転写体の速度とにおける速度比が2.0%以下となるように制御することを特徴とする。
【0019】
また、請求項8に記載された発明は、前記中間転写体の張力を調整する張力制御ステップを有し、前記張力制御ステップは、前記多色に応じて設けられたn個の感光体のそれぞれが前記中間転写体に付加する力F、前記印刷媒体が前記中間転写体に付加する力Rp、前記中間転写体を搬送する回転体と中間転写体との巻角θ、前記中間転写体から印刷媒体に転写する地点に対して下流側における前記中間転写体の巻角θ、前記中間転写体を清掃する清掃手段が前記中間転写体に与える負荷Fc、前記中間転写体と前記中間転写体搬送手段との間の摩擦係数をμとした場合、前記中間転写体に付加する張力Tiが、
【0020】
【数4】

となるよう制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【0021】
本発明によれば、各色間の転写位置のズレを防止し、高精度な画像形成を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
以下に、本発明における画像形成装置及び画像形成方法を好適に実施した形態について、図面を用いて説明する。
【0023】
図1は、本発明における画像形成装置の一構成例を示す図である。なお、図1に示す画像形成装置10は、一例として複数の電子写真方式の画像作像ユニットによって得られた可視化像を中間転写体上に順次転写(一次転写)して得られた多色画像を、一括して用紙等の印刷媒体(ウェブ)に転写(二次転写)し、多色画像を形成する電子写真式印刷装置を用いて説明するが、本発明における画像形成装置はこれに限定されるものではない。
【0024】
図1に示す画像形成装置10は、画像作像ユニット11と、中間転写体としての中間転写ベルト12と、中間転写体搬送手段としてのドライブローラ13と、従動ローラ14と、テンションローラ15と、弾性体としてのバネ16と、二次転写器17と、中間転写体清掃手段としての中間転写体清掃器18と、定着手段19と、印刷媒体搬送ローラ20と、ヨーク21と、駆動制御手段22と、張力制御手段23とを有するよう構成されている。なお、画像形成装置10は、上述した構成における画像作像ユニット11や二次転写器17、定着手段19、駆動制御手段22、及び張力制御手段23等、画像形成装置10全体の制御を行う制御手段(図示せず)等を有している。
【0025】
なお、印写手段としての画像作像ユニット11は、感光体30と、帯電器31と、LED(Light Emitting Diode)やレーザ等の光源32と、現像機33と、感光体清掃機34と、一次転写器35とを有するよう構成されている。なお、図1に示すように画像作像ユニット11は、同一の構成を複数個有し、それぞれ異なった特性(色等)のトナー画像を作像する。
【0026】
画像作像ユニット11は、駆動制御手段22により回転駆動する感光体30の表面に帯電器31によって一様に帯電させ、次いで光源32により露光し、印刷画像の静電潜像が形成される。また、画像作像ユニット11の感光体30は、現像機33によって静電潜像に沿って粒状トナーが静電力で引き付けられ付着しトナー(像)が可視化される。また、感光体30上に可視化されたトナーは、コロナ放電もしくはトナーと逆極性の電圧が印加されたゴムローラ等からなる一次転写器35で中間転写ベルト12に静電力で引き付けられて転写される。なお、転写については、感光体30に付着したトナーの全てが中間転写ベルトに転写されることはないため、ブラシもしくはブレード等からなる感光体清掃機34により感光体30が清掃される。
図1における画像形成装置10の中間転写ベルト12は、駆動制御手段22による回転駆動するドライブローラ13によって所定の速度で搬送され、従動ローラ14−1〜14−3により搬送経路が形成される。なお、従動ローラ14の数は、図1に限定されるものではない。
【0027】
また、中間転写ベルト12の張力は、テンションローラ15により与えられる。また、テンションローラ15は、バネ16で中間転写ベルト12に対して張力を与える。なお、テンションローラ15及びバネ16により中間転写ベルト12へ与える張力の制御は、張力制御手段23により行われる。
【0028】
つまり、複数の画像作像ユニット11のそれぞれが有する各感光体30により、それぞれの色が中間転写ベルト12上に順次転写されることで、多色のトナー画像が中間転写ベルト12上に形成される。形成された多色トナー画像は、コロナ放電もしくはトナーと逆極性の電圧が印加されたゴムローラ等でできた二次転写器17により、印刷媒体である連続紙等の用紙41に転写される。なお、用紙41は、駆動制御手段22により回転駆動する印刷媒体搬送ローラ20により所定の速度で搬送させる。なお、図1では、二次転写器17と、印刷媒体搬送ローラ20を支持する部材としてヨーク21を設けている。
【0029】
更に、転写しきれなかったトナーは、中間転写体清掃器18によりブラシもしくはブレード等の手段で清掃される。また、転写された用紙41上の像は、定着手段19に搬送され加熱加圧され用紙41上に固着する。
【0030】
また、駆動制御手段22は、ドライブローラ13、印刷媒体搬送ローラ20、及び感光体30のそれぞれを所定の速度で駆動させる。具体的には、「用紙速度≦中間転写ベルト速度<感光体速度」となるよう駆動制御を行う。なお、駆動制御手段22は、各構成をそれぞれ駆動させる速度を設定するために各部の使用環境による膨張/収縮や加工公差、制御精度等を考慮して設定される。
【0031】
また、張力制御手段23は、中間転写ベルト12と、ドライブローラ13との間の滑りの発生がなく、外乱に強い安定した搬送を実現するため、テンションローラ15及びバネ16を用いて中間転写ベルト12に対して所定の張力を付加する。
【0032】
なお、上述した駆動制御手段22における駆動制御及び張力制御手段23における張力制御についての詳細は後述する。また、駆動制御手段22による駆動制御や張力制御手段23による張力制御は、印刷処理の開始前や印刷中の所定のタイミングや条件により適宜行うことができる。
【0033】
上述した画像形成装置10により、中間転写の速度変動に起因する各色間の転写位置のズレを防止し高精度な画像形成を実現する。
【0034】
<中間転写ベルトにかかる張力について>
次に、本発明における中間転写ベルト12を駆動するドライブローラ13近傍の中間転写ベルト12にかかる張力について図を用いて説明する。図2は、中間転写ベルトにかかる張力を説明するための一例の図である。
【0035】
例えば、駆動制御手段22は、用紙41と、中間転写ベルト12と、感光体30のそれぞれの速度の関係を、
「用紙速度≦中間転写ベルト速度<感光体速度」
となるように設定された場合、ドライブローラ13に巻き付く中間転写ベルト12の上流側の張力を“Ti−nF”、二次転写点の張力を“Tt”、下流側の張力を“Ti−Fc”と表現することができる。ここで、Tiは中間転写ベルト12に付加する張力を示し、nは画像作像ユニット11の個数を示し、Fは感光体30の1つが中間転写ベルト12に付加する力を示し、Fcは、中間転写体清掃器18が中間転写ベルト12に与える負荷を示している。
【0036】
また、上述した各張力のそれぞれの関係は、以下に示す(1)式、及び(2)で表すことができる。
【0037】
【数5】

ここで、μは中間転写ベルト12とドライブローラ13間の摩擦係数を示し、θは二次転写点からドライブローラ13の下流側の中間転写ベルト12の巻角を示し、Rpは用紙41が中間転写ベルト12に与える負荷を示し、θfは二次転写点からドライブローラ13の上流側の中間転写ベルト12の巻角を示している。
【0038】
また、上述した(1)、(2)式より中間転写ベルトに付加する張力Tiを導き出すと以下に示す(3)式となる。
【0039】
【数6】

ここで、θは、ドライブローラ13と中間転写ベルト12の巻角θ(θ+θ)を示している。
【0040】
つまり、ここでのTiが中間転写ベルト12に最低限必要となるイニシャル張力(印刷停止状態における中間転写ベルト12の張力)であるため、実際は以下に示す(4)式を満たすように張力制御手段23による制御を行う。
【0041】
【数7】

ここで、駆動制御手段22により、例えば、用紙41、中間転写ベルト12、感光体30のそれぞれの速度の関係が「用紙速度≦中間転写ベルト速度>感光体速度」となるように設定された場合、張力Tiは机上計算上、上述した(4)式の結果より大きくなる。
【0042】
そこで、中間転写ベルト12の屈曲疲労による劣化を小さくするには、中間転写ベルト12にかかる張力を極力小さくする必要性がある。そのため、各部の速度設定は、「用紙速度≦中間転写ベルト速度<感光体速度」と設定し、更に、上述の(4)式を満たすような中間転写ベルト12のイニシャル張力を決定することが好ましい。
【0043】
一方、各部の速度の設定において、用紙41、中間転写ベルト12、感光体30のそれぞれの速度の設定を考えた場合、画像形成装置10による画像形成(印刷)処理速度を決定する1つの手段として装置内部のプロセス速度(単位時間あたりの印刷頁数)がある。なお、基本的にプロセス速度と用紙速度とは一致する必要がある。したがって、用紙41の速度を基準にし、中間転写ベルト12、感光体30の速度を設定することができる。なお、基準にする速度や用紙41に限定されることなく、中間転写ベルト12又は感光体30の速度を基準にしてもよい。
【0044】
また、図1に示す画像形成装置10においては、二次転写器17による二次転写により下流の用紙41の印刷面には未定着のトナーが付着しているため、非印刷面もしくは両端の印刷しない領域を用いて用紙41を搬送する必要がある。そのため、用紙41の搬送力は小さな値の方が好ましい。逆に、二次転写前の用紙41においては用紙保持力(搬送力)が十分に確保することができる。以上のことからも「用紙速度≦中間転写ベルト速度」に設定することで用紙41の正確な搬送を行なうことができる。また同様に、中間転写ベルト12と感光体30間は「中間転写ベルト速度<感光体速度」に設定することが好ましい。
【0045】
<各構成における速度差の設定>
ここで、本発明における用紙、中間転写ベルト、感光体のそれぞれの速度差の設定について図を用いて説明する。図3は、速度差の比率設定について説明するための一例の図である。なお、図3中のAは用紙1と中間転写ベルト12の速度差の比率を示し、Bは中間転写ベルト12と感光体30の速度差の比率を示している。つまり、それぞれの比率A及びBを1%から5%まで1%刻みで変更して評価した結果が図3である。
【0046】
また、図3中の記号はそれぞれ「○:極端な画質劣化が見受けられず許容できる」、「△:所望する線幅に対し許容できないレベルまで太くなる」、「×:画像が引きずられ画像が汚れる(スメアー)ように現われた」を示している。
【0047】
また、図3に示す結果は、比率A及びBが許容できる領域に入るように、「機構部加工公差」、「温度/湿度膨張」、「駆動モータ制御精度」等を考慮し、実用上問題ない公差割付に設定している。
【0048】
図3に示す結果によれば、用紙41と中間転写ベルト12の速度差の比率Aは、3%以下が妥当であると判断することができ、中間転写ベルト12と感光体30の速度差の比率Bは2%以下が妥当であると判断することができる。
【0049】
したがって、駆動制御手段22は、これらのデータに基づいて駆動制御を行うことにより、中間転写ベルト12の必要な張力及び最適速度を決定し、中間転写ベルト12の速度変動に起因する各色間のズレを防止し、高精度な画像形成を実現することができる。
【0050】
また、中間転写ベルトの速度viと用紙速度vpとの速度差δv1(=vi−vp)は、δv1≧0となるように駆動速度を設定し、更に中間転写ベルト速度viと用紙速度vpの関係において、速度比が3.0%(=δv1/vp×100(%))以下となるように設定することが好ましい。
【0051】
また、感光体速度voと中間転写ベルト速度viとの速度差δv2(=vo−vi)は、δv2>0となるように駆動速度を設定し、更に感光体速度voと中間転写ベルト速度viの関係において、速度比が2.0%(=δv2/vi×100(%))以下となるように設定することが好ましい。
【0052】
上述したように本発明によれば、各色間の転写位置のズレを防止し、高精度な画像形成を実現することができる。具体的には、用紙、中間転写ベルト、及び感光体における速度の関係を「用紙速度≦中間転写ベルト速度<感光体速度」となるように設定する。また、中間転写ベルトに付加する張力Tiが上述した(4)式を満足させるように制御を行うことにより、中間転写ベルトとドライブローラ間の滑りの発生がなく、外乱に強い安定した搬送を実現することができる。これにより、中間転写ベルト12の速度変動に起因する各色間のズレを防止し、高精度な画像形成を実現することができる。
【0053】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【0054】
【図1】本発明における画像形成装置の一構成例を示す図である。
【図2】中間転写ベルトにかかる張力を説明するための一例の図である。
【図3】速度差の比率設定について説明するための一例の図である。
【符号の説明】
【0055】
10 画像形成装置
11 画像作像ユニット
12 中間転写ベルト
13 ドライブローラ
14 従動ローラ
15 テンションローラ
16 バネ
17 二次転写器
18 中間転写体清掃器
19 定着手段
20 印刷媒体搬送ローラ
21 ヨーク
22 駆動制御手段
30 感光体
31 帯電器
32 光源
33 現像機
34 感光体清掃機
35 一次転写器
41 用紙

【特許請求の範囲】
【請求項1】
感光体によって得られた可視化像を中間転写体上に順次転写して得られた多色画像を印刷媒体に転写して画像を形成する画像形成装置において、
所定の張力を有する中間転写体と、
前記感光体、前記印刷媒体、及び前記中間転写体のうち少なくとも1つを所定の速度で駆動させるための駆動制御手段とを有し、
前記駆動制御手段は、前記中間転写体の速度を前記印刷媒体の搬送速度以上とし、前記感光体の速度を前記中間転写体の速度よりも速くなるように駆動させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】
前記駆動制御手段は、
前記中間転写体の速度と前記印刷媒体の搬送速度とにおける速度差が0以上であり、更に前記中間転写体の速度と前記印刷媒体の搬送速度とにおける速度比が3.0%以下となるように設定することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項3】
前記駆動制御手段は、
前記感光体速度と前記中間転写体の速度とにおける速度差が0より大きく、更に前記感光体速度と前記中間転写体の速度とにおける速度比が2.0%以下となるように設定す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。
【請求項4】
前記中間転写体を搬送する回転体からなる中間転写体搬送手段と、
前記中間転写体を清掃する中間転写体清掃手段と、
前記中間転写体の張力を調整する張力制御手段とを有し、
前記張力制御手段は、前記多色に応じて設けられたn個の感光体のそれぞれが前記中間転写体に付加する力F、前記印刷媒体が前記中間転写体に付加する力Rp、前記回転体と中間転写体との巻角θ、前記中間転写体から印刷媒体に転写する地点に対して下流側における前記中間転写体の巻角θ、前記中間転写体清掃手段が前記中間転写体に与える負荷Fc、前記中間転写体と前記中間転写体搬送手段との間の摩擦係数をμとした場合、前記中間転写体に付加する張力Tiが、
【数1】

となるよう制御することを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の画像形成装置。
【請求項5】
感光体によって得られた可視化像を中間転写体上に順次転写して得られた多色画像を印刷媒体に転写して画像を形成するための画像形成方法において、
前記中間転写体の速度を前記印刷媒体の搬送速度以上とし、前記感光体の速度を前記中間転写体の速度よりも速くなるように前記感光体、前記中間転写体、及び前記印刷媒体をそれぞれ駆動させる各駆動手段を駆動制御する駆動制御ステップと、
前記駆動制御ステップにより制御された速度により、前記感光体から前記中間転写体及び前記中間転写体転写から印刷媒体への転写を行う画像形成ステップとを有することを特徴とする画像形成方法。
【請求項6】
前記駆動制御ステップは、
前記中間転写体の速度と前記印刷媒体の搬送速度とにおける速度差が0以上であり、更に前記中間転写体の速度と前記印刷媒体の搬送速度とにおける速度比が3.0%以下となるように制御することを特徴とする請求項5に記載の画像形成方法。
【請求項7】
前記駆動制御ステップは、
前記感光体速度と前記中間転写体の速度とにおける速度差が0より大きく、更に前記感光体速度と前記中間転写体の速度とにおける速度比が2.0%以下となるように制御することを特徴とする請求項5又は6に記載の画像形成方法。
【請求項8】
前記中間転写体の張力を調整する張力制御ステップを有し、
前記張力制御ステップは、前記多色に応じて設けられたn個の感光体のそれぞれが前記中間転写体に付加する力F、前記印刷媒体が前記中間転写体に付加する力Rp、前記中間転写体を搬送する回転体と中間転写体との巻角θ、前記中間転写体から印刷媒体に転写する地点に対して下流側における前記中間転写体の巻角θ、前記中間転写体を清掃する清掃手段が前記中間転写体に与える負荷Fc、前記中間転写体と前記中間転写体搬送手段との間の摩擦係数をμとした場合、前記中間転写体に付加する張力Tiが、
【数2】

となるよう制御することを特徴とする請求項5乃至請求項7の何れか1項に記載の画像形成方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2007−65072(P2007−65072A)
【公開日】平成19年3月15日(2007.3.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−248020(P2005−248020)
【出願日】平成17年8月29日(2005.8.29)
【出願人】(302057199)リコープリンティングシステムズ株式会社 (1,130)
【Fターム(参考)】