图像形成设备

摘要

一种图像形成设备，包括：图像承载构件，用于承载图像；转印构件，将图像承载构件上的图像转印至转印构件，并且转印构件用于将该图像转印至薄片；第一驱动单元，用于驱动图像承载构件转动；第二驱动单元，用于通过介于第二驱动单元和转印构件之间的减速构件来驱动转印构件转动；检测单元，用于检测转印构件的圆周速度；以及控制单元，用于根据由检测单元检测到的转印构件的圆周速度，控制第一驱动单元。

权利要求

1.一种图像形成设备，包括：

图像承载构件，用于承载图像；

转印构件，所述图像承载构件上的图像被转印至所述转印构件，并且所述转印构件用于将所述图像转印至薄片；

第一驱动单元，用于驱动所述图像承载构件从而使所述图像承载构件转动；

第二驱动单元，用于经由介于所述第二驱动单元和所述转印构件之间的减速构件驱动所述转印构件从而使所述转印构件转动；

第一检测单元，用于检测所述图像承载构件的第一圆周速度；

第二检测单元，用于检测所述转印构件的第二圆周速度；以及控制单元，用于根据由所述第一检测单元检测到的所述图像承载构件的第一圆周速度和由所述第二检测单元检测到的所述转印构件的第二圆周速度，控制所述第一驱动单元。

2.根据权利要求1所述的图像形成设备，其特征在于，还包括：图像形成单元，用于在所述图像承载构件上形成图像；以及校正单元，用于根据由所述第二检测单元检测到的所述转印构件的第二圆周速度，校正将由所述图像形成单元在所述图像承载构件上形成的图像的位置。

3.根据权利要求1所述的图像形成设备，其特征在于，所述减速构件是减速齿轮。

4.根据权利要求1所述的图像形成设备，其特征在于，所述减速构件以整数比进行减速。

5.根据权利要求1所述的图像形成设备，其特征在于，所述第一驱动单元是激励振动体以生成振动波并对与所述振动体接触的接触体进行摩擦驱动的振动波电动机，以及所述第一驱动单元在不具有减速构件的情况下驱动所述图像承载构件。

6.根据权利要求2所述的图像形成设备，其特征在于，还包括曝光单元，所述曝光单元用于根据图像数据，通过镜向所述图像承载构件照射激光束，其中，所述校正单元根据由所述第二检测单元检测到的所述转印构件的第二圆周速度，使所述镜的角度变位。

7.根据权利要求1所述的图像形成设备，其特征在于，所述控制单元控制所述第一驱动单元，以使得所述图像承载构件的第一圆周速度与所述转印构件的第二圆周速度一致。

8.根据权利要求1所述的图像形成设备，其特征在于，还包括第二控制单元，所述第二控制单元用于根据由所述第二检测单元检测到的所述转印构件的第二圆周速度，控制所述第二驱动单元。

9.根据权利要求1所述的图像形成设备，其特征在于，所述控制单元控制所述第一驱动单元，以使得所述图像承载构件的第一圆周速度追随与由所述第二检测单元检测到的所述转印构件的第二圆周速度相对应的目标正弦波值。

10.根据权利要求9所述的图像形成设备，其特征在于，所述控制单元控制所述目标正弦波值的相位和振幅，从而减小所述转印构件的第二圆周速度和所述图像承载构件的第一圆周速度之间的差。

说明书

图像形成设备

技术领域

[0001] 本发明涉及一种对图像承载构件和与图像承载构件接触的转印构件进行驱动从而使其转动的图像形成设备。

背景技术

[0002] 为了在电子照相图像形成设备中高精度地形成良好图像，期望通过驱动单元以高转动精度驱动感光构件和与感光构件接触的转印构件。这是因为驱动单元的驱动操作的不一致可能导致包括套色不准、形成条带和空白点等的图像缺陷。

[0003] 典型地，在彩色图像形成设备中，由于以不同颜色形成的图像的相对位置的偏移而发生套色不准。图像的相对位置的这类偏移的原因之一是驱动感光构件和转印构件的操作的不一致。条带是在图像中周期性发生的浓度变化。由于图像形成过程中的各感光构件和相应的转印构件的圆周速度的周期性变化，形成条带。由于在各感光构件和相应的转印构件之间产生的转印辊隙处所进行的从各感光构件至相应的转印构件的转印过程中的调色剂的位置偏移，出现空白点。由于感光构件和转印构件之间的相对速度差而发生转印辊隙处的调色剂的位置偏移。

[0004] 已知在通过减速齿轮将电动机的驱动力传递至感光构件或转印构件的结构中，通过检测感光构件或转印构件的转动角度而不是电动机的转动角度，并且将检测结果反馈至电动机，来降低驱动感光构件或转印构件的操作的不一致。这样，降低了驱动操作的不一致的低频成分，从而可以抑制套色不准。然而，这一技术在降低由于通过齿轮传递驱动力所引起的驱动操作的不一致的高频成分方面没有效果，并且依然难以抑制形成条带和出现空白点。

[0005] 已知这样一种技术，在该技术中，通过不需要利用齿轮来降低速度而是产生相对大的转矩的振动波电动机(oscillatory-wave motor/vibration wave motor)(还被熟知为振动式电动机)来驱动感光构件(例如，如日本特开平10-186952号公报中所述)。振动波电动机通过激励振动体以生成振动波并且对与振动体接触的接触体进行相对摩擦驱动，来产生驱动力(例如，参见日本特开昭60-176470号公报)。

[0006] 在日本特开平10-186952号公报中，通过振动波电动机直接驱动感光构件和转印构件两者。根据感光构件的圆周速度控制转印构件的圆周速度。因此，可以在驱动操作没有不一致的情况下，驱动感光构件和转印构件。然而，在图像形成设备中，用于驱动转印构件的转矩大于用于驱动感光构件的转矩。为了在转印构件和电动机之间没有齿轮的情况下利用电动机驱动这类转印构件，需要大的电动机。这在制造成本和空间方面存在劣势。然而，如果通过振动波电动机直接驱动感光构件，并且利用介于转印构件和脉冲电动机或直流(DC)电动机之间的齿轮，通过脉冲电动机或直流(DC)电动机驱动转印构件，则不能有效降低由于利用齿轮传递驱动力而产生的驱动操作的不一致的高频成分。

发明内容

[0007] 根据本发明的一方面，一种图像形成设备，包括：图像承载构件，用于承载图像；转印构件，所述图像承载构件上的图像被转印至所述转印构件，并且所述转印构件用于将所述图像转印至薄片；第一驱动单元，用于驱动所述图像承载构件从而使所述图像承载构件转动；第二驱动单元，用于经由介于所述第二驱动单元和所述转印构件之间的减速构件驱动所述转印构件从而使所述转印构件转动；检测单元，用于检测所述转印构件的圆周速度；以及控制单元，用于根据由所述检测单元检测到的所述转印构件的圆周速度，控制所述第一驱动单元。

[0008] 通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得显而易见。

附图说明

[0009] 图1是示出根据本发明实施例的图像形成设备的相关部分的横断面图；

[0010] 图2示出根据实施例驱动感光鼓的驱动单元；

[0011] 图3示出根据实施例驱动中间转印带的驱动单元；

[0012] 图4示出将驱动力传递至中间转印带的齿轮的规格以及齿轮的位置偏移的振幅和频率；

[0013] 图5是目标值生成器的控制框图；

[0014] 图6A～6D是用于说明目标值生成器生成目标正弦波的图；

[0015] 图7A～7E是用于说明感光鼓和中间转印带的圆周速度之间的差的图；

[0016] 图8示出校正来自光学单元的激光束要施加至感光鼓的位置的机构；

[0017] 图9A～9C是用于说明感光鼓上的静电潜像的位置偏移的校正的图；以及[0018] 图10示意性示出控制中间转印带、感光鼓和转向镜的结构。

具体实施方式

[0019] 图1是示出根据本发明实施例的图像形成设备的相关部分的横断面图。该图像形成设备是进行如下操作的彩色图像形成设备：在多个图像承载构件上形成多种颜色的图像，以将一个图像叠加在另一图像上的方式将图像承载构件上所形成的图像转印至转印构件上，并且将转印构件上所生成的图像再次转印至薄片上。该图像形成设备包括用于读取原稿的图像的读取器1R和用于在薄片上形成图像的打印机1P。打印机1P大体包括图像形成单元10(在图像形成单元10中，相互平行地配置具有相同结构的四个站a、b、c和d)、薄片给送单元20、中间转印单元30和定影单元40。

[0020] 图像形成单元10包括：与图像承载构件或感光构件相对应的感光鼓11a、11b、11c和11d，其被驱动从而沿箭头方向转动并且在其中心处被轴支撑；以及围绕各感光鼓11a～11d的外周面并面向各感光鼓11a～11d的外周面配置的一次充电器12a、12b、12c和12d，光学单元13a、13b、13c和13d及显影器14a、14b、14c和14d。一次充电器12a～12d分别向感光鼓11a～11d的表面施加均一量的电荷。随后，光学单元13a～13d利用根据图像数据调制后的激光束分别使感光鼓11a～11d曝光，从而在感光鼓11a～11d上形成静电潜像。

[0021] 容纳黄色、青色、品红色和黑色四种不同颜色的调色剂的显影器14a～14d利用调色剂分别显现感光鼓11a～11d上的静电潜像。在一次转印部Ta、Tb、Tc和Td处，分别通过一次转印辊35a、35b、35c和35d将感光鼓11a～11d上所生成的调色剂图像转印至中间转印带31上。通过清洁器15a、15b、15c和15d擦去未转印至中间转印带31上而残留在感光鼓11a～11d上的调色剂，从而清洁感光鼓11a～11d的表面。

[0022] 薄片给送单元20逐一给送堆叠在盒21a和21b及手动给送托盘27中的薄片P。拾取辊22a、22b和26分别逐一递送盒21a和21b及手动给送托盘27中的薄片P。通过成对的给送辊23，沿着给送导轨24将由拾取辊22a、22b和26中任一个递送的薄片P输送至定位辊25a和25b。定位辊25a和25b在与图像形成单元10进行图像形成的时刻一致的时刻，将薄片P递送至二次转印部Te。

[0023] 中间转印单元30将与转印构件相对应的中间转印带31上的调色剂图像转印至通过定位辊25a和25b输送至中间转印单元30处的薄片P上。中间转印带31在驱动辊32、转向辊33和内部二次转印辊34之间伸展，并且被驱动辊32驱动从而沿箭头方向转动。中间转印带31由例如聚酰亚胺或聚偏氟乙烯制成。一次转印辊35a～35d位于设置在中间转印带31和感光鼓11a～11d之间的各一次转印部Ta～Td处，并且位于中间转印带31的内表面上。以面对内部二次转印辊34的方式将二次转印辊36设置在二次转印部Te处。通过二次转印辊36将中间转印带31上的调色剂图像转印至薄片P上。

[0024] 在相对于二次转印部Te的下游侧，将清洁单元50设置在中间转印带31上。清洁单元50清洁中间转印带31的图像接收面，并且包括与中间转印带31接触的清洁刮板51和接收通过清洁刮板51刮下的废调色剂的废调色剂箱52。清洁刮板51由例如聚氨酯橡胶制成。

[0025] 定影单元40将转印至薄片P上的调色剂图像定影在薄片P上。定影单元40利用定影辊41a和加压辊41b对沿着输送导轨43输送至定影单元40的薄片P进行定影处理。定影辊41a在其内部包括卤素加热器等热源。加压辊41b向定影辊41a加压。通过内部排出辊44和外部排出辊45将从定影辊41a和加压辊41b之间排出的薄片P排出至排出托盘
48。

[0026] 现在说明在上述结构中进行的图像形成操作。当发出图像形成开始信号时，通过拾取辊22a从盒21a递送薄片P。通过给送辊对23沿着给送导轨24引导薄片P，并且将薄片P输送至定位辊25a和25b。在此输送期间，定位辊25a和25b不转动，因此薄片P的前沿碰上在定位辊25a和25b之间产生的辊隙。随后，在图像形成单元10开始图像形成的时刻，定位辊25a和25b开始转动。设置定位辊25a和25b的转动时刻，以使得薄片P到达二次转印部Te的时刻与从图像形成单元10一次转印至中间转印带31的调色剂图像到达二次转印部Te的时刻相一致。

[0027] 期间，在图像形成单元10中，当发出图像形成开始信号时，在一次转印部Td处，通过施加有高电压的一次转印辊35d，将如上所述在中间转印带31转动的方向上的最上游的感光鼓11d上形成的调色剂图像一次转印至中间转印带31上。然后，将一次转印至中间转印带31上的调色剂图像输送至相邻的一次转印部Tc。在一次转印部Tc处，将另一调色剂图像转印在已在一次转印部Td处转印的调色剂图像之上，从而使得这两个调色剂图像的位置相互一致。之后重复该处理。因此，将四种颜色的所有调色剂图像一次转印至中间转印带31上。

[0028] 随后，当薄片P到达二次转印部Te并且与中间转印带31接触时，在薄片P通过时向二次转印辊36施加高压，从而将包括如上所述在中间转印带31上形成的四种颜色的图像的调色剂图像转印至薄片P的表面上。沿着输送导轨43将具有所生成的调色剂图像的薄片P引导至在定影单元40的定影辊41a和加压辊41b之间所产生的辊隙，并且利用定影单元40的一对辊41a和41b所施加的热和夹持压力对薄片P的表面进行定影。通过内部排出辊44和外部排出辊45进一步输送具有定影后的调色剂图像的薄片P，并且将该薄片P输送至设备外部。

[0029] 图2示出根据实施例驱动任一感光鼓11的驱动单元。贯通感光鼓11的鼓轴100在感光鼓11的中心处轴支撑感光鼓11。感光鼓11和鼓轴100相互高刚性地联结。鼓轴100一体地设置有进行非减速直接驱动的振动波电动机101(第一驱动单元)。鼓轴100用作振动波电动机101的输出轴。振动波电动机通过激励作为定子的振动体以生成振动波(行波)并且对与振动体接触的作为转子的接触体进行相对摩擦驱动，来产生驱动力。在图像形成设备的前侧板102和后侧板103之间可转动地轴支撑鼓轴100。利用介于振动波电动机101和后侧板103之间的驱动单元支架104，将振动波电动机101固定至后侧板103。
驱动单元支架104容纳有读取装配在鼓轴100上的编码器轮122的编码器传感器113。

[0030] 振动波电动机控制单元111(控制单元)对振动波电动机101进行反馈控制，从而使得来自编码器传感器113的输出成为通过目标值生成器112所生成的目标值。如下所述，从目标值生成器112输出的目标值随着中间转印带31的圆周速度的变化而改变。振动波电动机控制单元111控制感光鼓11的圆周速度，以随着中间转印带31的圆周速度的变化而改变。

[0031] 图3示出根据实施例驱动中间转印带31的驱动单元。驱动轴105贯通支撑中间转印带31的一部分的驱动辊32。中间转印构件框116可转动地轴支撑驱动轴105。驱动轴105设置有驱动齿轮106和编码器轮131。驱动齿轮106与一组减速齿轮107啮合。该组减速齿轮107与DC电动机108(第二驱动单元)啮合。将DC电动机108固定至轴支撑驱动轴105和减速齿轮107的转印构件驱动箱109。从DC电动机108到驱动齿轮106的齿轮系用作减速构件，从而可以向驱动轴105施加高转矩。减速齿轮107通过以整数比降低转动，将DC电动机108的转动传递至驱动轴105。

[0032] DC电动机控制单元110(第二控制单元)参考来自检测编码器轮131的值的编码器传感器130的输出，检测中间转印带31的圆周速度，并对DC电动机108进行反馈控制，从而使得驱动轴105以恒定角速度转动。DC电动机108每转动一周向目标值生成器112输出一次频率生成器(FG)信号。基于FG信号，检测该电动机的转动角的相位。使用FG信号作为与原始位置有关的信息，其中，相对于该原始位置来确定DC电动机108的转动角。

[0033] 图4示出向中间转印带31传递驱动力的各齿轮的规格(齿数)和假定的误差。该误差包括在驱动辊32的表面上发生的齿轮的位置偏移的振幅和频率。齿轮均具有导致位置偏移的因素。因此，即使对DC电动机108进行反馈控制以使其按恒定角速度转动，齿轮的这种位置偏移也以驱动中间转印带31的操作的不一致，即中间转印带31的圆周速度的变化的形式出现。

[0034] 本实施例的图像形成设备包括连续生成振动波电动机101的目标值(目标速度)的目标值生成器112。目标值生成器112参考从DC电动机108输出的FG信号，生成如下的目标角速度，该目标角速度对应于发生上述齿轮的驱动操作的不一致的驱动轴105的相位和频率。

[0035] 图5是目标值生成器112的控制框图。图6A～6D是用于说明目标值生成器112生成目标角速度的图。将编码器信号输入至目标值生成器112，并且通过门阵列500将其转换成如图6A所示的表示速度的变化的数据。期间，DC电动机108每转动一周，输入至目标值生成器112的FG信号生成一次如图6B所示的原始位置信号。参考该原始位置信号，门阵列500生成如图6C所示的具有相位θ和振幅A的正弦波。门阵列500计算图6D所示的、图6A所示的表示速度的变化的数据和图6C所示的正弦波之间的差。将与特定时间段的差有关的信息存储在存储单元502中。

[0036] 中央处理单元(CPU)501改变相位θ和振幅A，从而识别出图6D所示的差的积分值变成最小的相位θ和振幅A。由此，目标值生成器112生成具有差的积分值变成最小的相位θ和振幅A的正弦波，作为目标角速度(目标正弦波值)。从而，目标值生成器112提取驱动中间转印带31的操作中由于减速齿轮107的影响而导致的驱动轴105的转动速度的变化(DC电动机108的单个转动周期的变化)。

[0037] 将由目标值生成器112计算出的目标角速度输入至如图2所示的、为驱动感光鼓11所设置的振动波电动机控制单元111。振动波电动机控制单元111对振动波电动机101进行反馈控制，从而使得来自编码器传感器113的输出追随该目标角速度。进行非减速直接驱动的振动波电动机101提供产生小惯性且具有高刚性的驱动系统。因此，这类驱动系统的伺服带宽高，这使得能够良好地追随目标正弦波值。因此，振动波电动机控制单元111控制感光鼓11的圆周速度，以随着中间转印带31的圆周速度的变化而改变。

[0038] 图7A～7E是用于说明感光构件(感光鼓11)和转印构件(中间转印带31)的圆周速度之间的差的图。图7A示出在恒定角速度反馈控制期间的转印构件的圆周位置相对于当可以将圆周速度控制为恒定速度时的转印构件的圆周位置的偏移。图7B示出在恒定角速度反馈控制期间的转印构件的圆周速度的变化。目标值生成器112生成与转印构件的圆周速度的变化相对应的目标值。振动波电动机控制单元111根据转印构件的圆周速度的变化，改变感光构件的圆周速度。图7C示出根据转印构件的圆周速度的变化而控制的感光构件的圆周速度的变化。图7D示出根据转印构件的圆周速度的变化而控制的感光构件的圆周位置的偏移。作为根据通过减速驱动来工作的转印构件的圆周速度的变化来改变通过直接驱动来工作的感光构件的圆周速度的结果，如图7E所示，感光构件和转印构件的圆周速度之间的相对差减小。因此，中间转印带31和感光鼓11在它们之间的转印辊隙处的圆周速度的相对差显著减小。这样能够防止转印辊隙处调色剂的位置偏移。因此，可以抑制发生空白点等图像缺陷。

[0039] 当根据目标正弦波值驱动感光鼓11时，通过光学单元13绘制在感光鼓11上的潜像的位置根据图7D所示的感光鼓11的位置偏移而偏移。该位置偏移表现为相对高频的波形，结果导致小的累积位置偏移。因此，套色不准这一问题可以忽略。然而，圆周速度以不可忽略的振幅改变，结果导致形成条带的可能性。为了避免这种问题，本实施例提供一种校正在感光鼓11上形成的静电潜像的位置的机构。

[0040] 图8示出校正感光鼓11上要施加来自光学单元13的激光束的位置的机构。光学单元13发射根据记录图像信号调制后的激光束。通过转向镜150将该激光束反射至感光鼓11。转向镜150设置有能够向转向镜150施加特定振动(能够使转向镜150变位以使其具有特定角度)的压电装置151。振动控制单元152通过控制施加于压电装置151的电压来控制转向镜150的振动(变位角)。

[0041] 将由目标值生成器112生成的目标正弦波值输入至振动控制单元152。振动控制单元152生成使得根据该目标正弦波值来校正潜像的位置偏移的施加电压信号。振动控制单元152向压电装置151提供施加电压。因此，根据目标正弦波值来驱动压电装置151振动。因此，即使根据目标正弦波值驱动感光鼓11并且感光鼓11产生如图7D所示的波形，也可以在没有偏移的情况下以恒定间隔在感光鼓11上形成静电潜像。

[0042] 图9A～9C是用于说明感光鼓11上的静电潜像的位置偏移的校正的图。图9A示出感光鼓11的位置偏移。图9B示出比较例，具体地，图9B示出在没有校正潜像的位置时发生的感光鼓11上的潜像的位置偏移。图9C示出在校正感光鼓11上的潜像的位置时发生的感光鼓11上的潜像的位置偏移。这一校正降低了在将激光束施加于圆周速度随着中间转印带31的圆周速度的变化而改变的感光鼓11时发生的潜像的位置偏移。因此，可以抑制发生形成条带等图像缺陷。

[0043] 图10示意性示出控制中间转印带31、感光鼓11和转向镜150的结构。通过减速驱动来工作并因此最难以校正的中间转印带31产生高频率的位置偏移。通过非减速直接驱动来工作并因此具有良好追随性的感光鼓11和转向镜150与中间转印带31同步。因此，可以利用简单结构同时优化套色不准、形成条带和出现空白点。

[0044] 尽管本实施例使用中间转印带31，但是本发明可以可选地应用于代替中间转印带31而使用中间转印鼓、直接转印带或直接转印鼓的图像形成设备。此外，尽管本实施例采用振动波电动机101作为感光鼓11的驱动单元，但是可以利用DC直接电动机等非减速直接驱动单元代替振动波电动机101。

[0045] 而且，可选地，可以通过设置在速度相对于用作减速构件的齿轮系中所包括的电动机的速度以整数比降低的构件上的光学传感器等，来检测在本实施例中基于来自DC电动机108的FG信号所检测的DC电动机108的相位。另外，可选地，可以通过利用表面发射激光器或者通过控制发光二极管(LED)等固态发光器件的发射定时，来校正在本实施例中通过设置在转向镜150上的压电装置151所校正的潜像的位置。

[0046] 尽管参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不局限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。