(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルト状の像担持体と、
前記像担持体の内径より小さな外径を有し前記像担持体を支持し駆動する支持ローラと、
前記像担持体を帯電する帯電手段と、
画像形成情報に従って前記像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、
前記像担持体を前記支持ローラに向けて圧接する押さえローラと、
前記像担持体の内径と前記支持ローラの外径との差分より生じる像担持体の弛み部分に近接もしくは接触して前記像担持体上の静電潜像を複数色のトナーにより順次顕像化する複数の現像手段と、
現像されたトナー像を転写媒体上に順次転写する転写手段と、
転写後に前記像担持体表面を清掃するクリーニング手段と
を有するカラー画像形成装置であって、前記押さえローラ外周の周速度を前記像担持体の移動速度より速い速度とし、前記支持ローラの回転方向に前記転写手段から前記クリーニング手段、前記帯電手段及び前記押さえローラまで前記像担持体が前記支持ローラに密着するように支持して、前記密着するように支持された部分で前記前記像担持体上に前記帯電手段による帯電及び前記露光手段による静電潜像の形成を行うようにしたことを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項２】
前記押さえローラを、軸端側の外径寸法を軸中央側の外径寸法より大きく構成したことを特徴とする請求項１に記載のカラー画像形成装置。
【請求項３】
前記押さえローラを１０8 Ωｃｍ以上の抵抗値を有する材料で構成したことを特徴とする請求項１または２に記載のカラー画像形成装置。
【請求項４】
前記転写媒体の移動速度を、前記像担持体の移動速度より遅い速度としたことを特徴とする請求項１ないし３に記載のカラー画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンターやファクシミリや複写機等に用いられる電子写真方式によるカラー画像形成装置に関し、さらに詳しくは、ベルト状の像担持体上に形成された各色のトナー画像を中間転写媒体または転写ドラム上で色重ねしてカラー画像を形成するカラー画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像形成装置では、特開平６−２５８９８９号公報に開示されるように、駆動ローラに外嵌した感光体ベルトの周長を駆動ローラの外周長より長く形成し、また、感光体ベルトの現像ローラと当接しない位置に弾性体部材を弾接させて、感光体ベルトを駆動ローラに圧接し、かつ感光体ベルトにおける現像ローラとの当接位置付近を弛ませた状態に保持する技術が提案されている。また、特開平６−２７８５９号公報に開示されるように、駆動ローラに外嵌した感光体ベルトの周長を駆動ローラの外周長より長く形成し、帯電用ローラと転写用ローラとを感光体ベルトに圧接することで感光体ベルトと駆動ローラの圧接を確保し、さらに露光部での感光体ベルトの振動を防止する技術が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平６−２５８９８９号公報に開示される技術では、感光体ベルトに弾接させる弾性体部材が、感光体ベルトの表面に摺擦させる形態のものであるため、同公報の実施例中にも述べられている通り、観光体表面の中央部付近の画像領域に弾接させるわけにはいかず、弾接位置は実質的に感光体ベルトの両端部付近に限定される。従って弾性体部材が弾接されていて感光体ベルトが駆動ローラに圧接されているべき領域でも、現像ローラによって弛み部分を押された感光体ベルトは、中央部が駆動ローラから離れてしまい、露光位置や転写位置がズレてしまうので安定した露光や転写が行えず、色重ねをした場合に色間の位置ズレを生じて、カラー画像の色再現性が損なわれてしまう。
【０００４】
また、特開平６−２７８５９号公報に開示される技術では、露光部は帯電部より感光体ベルトの下流側、即ち現像器に近い側にあるため、感光体ベルトに対する現像器からの影響による変位や振動は帯電ローラで抑えきることはできず、安定した露光は行えない。さらに、感光体ベルトが現像器によって突き上げられる力は単に帯電ローラや転写ローラで圧接しているだけでは遮断できず、感光体ベルトの現像器側の弛みの一部が帯電ローラや転写ローラの下をすり抜けて、帯電ローラとクリーナとの間や、転写ローラとクリーナとの間に小さな弛みを生ずる場合があり、感光体ベルト上での帯電位置から転写位置までの距離が変わってしまい、レジストレーションが狂ったり、色間の位置ズレを生じてカラー画像の色再現性が損なわれ、画質が劣化してしまう。
【０００５】
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ベルト状の像担持体を、その像担持体の内径より小さい外径を持つ一本の支持ローラで主として支持し、駆動する構成を用いたカラー画像形成装置において、像担持体上での露光位置を安定させ、さらには、露光部から転写部に至る像担持体の位置と長さを精密に安定させることで、高精度な色重ねを行い色間の位置ズレを最低限に抑えた、色再現性に優れたカラー画像形成装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明のカラー画像形成装置は、ベルト状の像担持体と、前記像担持体の内径より小さな外径を有し前記像担持体を支持し駆動する支持ローラと、前記像担持体を帯電する帯電手段と、画像形成情報に従って前記像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、前記像担持体を前記支持ローラに向けて圧接する押さえローラと、前記像担持体の内径と前記支持ローラの外径との差分より生じる像担持体の弛み部分に近接もしくは接触して前記像担持体上の静電潜像を複数色のトナーにより順次顕像化する複数の現像手段と、現像されたトナー像を転写媒体上に順次転写する転写手段と、転写後に前記像担持体表面を清掃するクリーニング手段とを有するカラー画像形成装置であって、前記押さえローラ外周の周速度を前記像担持体の移動速度より速い速度とし、前記支持ローラの回転方向に前記転写手段から前記クリーニング手段、前記帯電手段及び前記押さえローラまで前記像担持体が前記支持ローラに密着するように支持して、前記密着するように支持された部分で前記前記像担持体上に前記帯電手段による帯電及び前記露光手段による静電潜像の形成を行うようにしたものである。
【０００７】
さらに、前記押さえローラを、軸端側の外径寸法を軸中央側の外径寸法より大きく構成したものである。
【０００８】
さらに、前記押さえローラを１０8Ωｃｍ以上の抵抗値を有する材料で構成したものである。
【０００９】
さらに、前記転写媒体の移動速度を、前記像担持体の移動速度より遅い速度としたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明を詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明のカラー画像形成装置の一実施例を示す要部断面図である。
【００１２】
図において符号１０は、ベルト状に形成された像担持体を示し、この像担持体１０はニッケル電鋳チューブ上に電荷発生層及び電荷輸送層をこの順に形成した可撓性を持つ有機感光体である。この像担持体１０は、像担持体１０を駆動し矢印Ａ方向に回転する支持ローラ１１に対して、像担持体１０との間に中間転写媒体３０を挟んで配設した転写手段である一次転写ローラ３１および第一クリーニング手段２５および帯電手段であるところの帯電ローラ２１および、像担持体１０を支持ローラ１１に向けて圧接するための押さえローラ２３の各々による圧接力によって、一次転写ローラ３１から第一クリーニング手段２５、帯電手段２１を経て押さえローラ２３に至る部分が密着するように支持してある。中でも第一クリーニング手段による圧接力を最も大きくし、像担持体１０に伝達される駆動力は、第一クリーニング手段２５の圧接部において支持ローラ１１から与えられるものが最大であるように構成してある。このとき、第一クリーニング手段に設けられたクリーニングブレード２５ａと像担持体１０の表面との摩擦係数は、像担持体１０の裏面と支持ローラ１１の表面との摩擦係数よりは小さくなるように設定してある。
【００１３】
像担持体１０は、複数の現像手段によって順次現像されるが、その構成と動作は次の通りである。
【００１４】
像担持体１０の回転方向長さは、支持ローラ１１の外周長さより大きく設定されている。像担持体１０は、矢印Ａ方向に回転する支持ローラ１１によって矢印Ｂ方向に回転駆動されることにより、回転方向で押さえローラ２３から一次転写ローラ３１に至る区間で支持ローラ１１から離間して、像担持体１０の弾性力によって規定される円弧形状の軌跡に沿って移動する。この支持ローラ１１から離間する区間において、複数の現像手段によって像担持体１０の画像部にトナーが現像され、静電潜像は顕像化される。この複数の現像手段は、イエローのトナーを現像するためのイエロー現像ローラ２４１ａを有するイエロー現像器２４１、マゼンタのトナーを現像するためのマゼンタ現像ローラ２４２ａを有するマゼンタ現像器２４２、シアンのトナーを現像するためのシアン現像ローラ２４３ａを有するシアン現像器２４３、ブラックのトナーを現像するためのブラック現像ローラ２４４ａを有するブラック現像器２４４、により構成され、画像の色データにより、それぞれの現像器を選択作動させて像担持体１０の静電潜像を１色づつ現像する。
【００１５】
尚、各現像器２４１〜２４４は、図示してないハウジングに着脱可能に位置決めされ、さらに各々矢印Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ方向に移動することで、各現像ローラ２４１ａ〜２４４ａの位置が、像担持体１０が支持ローラ１１から離間する区間において像担持体１０に近接もしくは接触するか、離間するかを選択できるように構成してある。図中、現像器２４１は現像ローラ２４１ａが像担持体１０に近接もしくは接触している状態にあり、現像器２４２、２４３、２４４は各々現像ローラ２４２ａ、２４３ａ、２４４ａが像担持体１０から離間している状態にあることを示している。従って図１はイエローのトナーによる現像のみが可能な状態を表している。
【００１６】
このように支持されて移動する像担持体１０に対して、帯電、露光、現像、転写等の電子写真プロセスにより各色順次トナー像が形成される。
【００１７】
図において帯電ローラ２１は、像担持体１０が支持ローラ１１に密着するように支持された部分で、支持ローラ１１に対向して、像担持体１０を挟んで軽圧で接触するように配設され、像担持体１０に従動して回転する。この帯電ローラ２１に所定のＤＣ帯電バイアスを印加して、像担持体１０の表面を順次所定の帯電電位に均一に帯電させることができる。
【００１８】
次に、帯電された像担持体１０は、像担持体１０が支持ローラ１１に密着するように支持された部分で、図示しない露光手段から照射されるレーザー光２２により像露光され、像担持体１０上に静電潜像が形成される。
【００１９】
続いて、静電潜像が形成された像担持体１０は、支持ローラ１１に対向配設された押さえローラ２３を通過して像担持体１０の矢印Ｂ方向に移動して、複数の現像手段のうち画像の色データにより選択されて、近接もしくは接触している一つの現像器２４１によって画像部にトナーが現像され、静電潜像は顕像化される。この複数の現像手段は、画像の色データにより、それぞれの現像器を像担持体１０に対して順次移動させて近接もしくは接触し、像担持体１０の静電潜像を１色づつ現像する。
【００２０】
引き続いて、所定色のトナーにより形成されたトナー像は、転写手段である一次転写ローラ３１により、像担持体１０から中間転写媒体３０に転写される。この一次転写ローラ３１は、中間転写媒体３０と像担持体１０とを挟んで支持ローラ１１に対向して配設される。
【００２１】
一次転写後、像担持体１０上に残留した転写残りのトナーは、第一クリーニング手段２５へ送られ、クリーニングブレード２５ａにより掻き落とされ、クリーニング手段２５の内部空間に排出される。クリーニングブレード２５ａは像担持体１０を挟んで支持ローラ１１に圧接され、この圧接力によって生ずる像担持体１０と支持ローラ１１との摩擦力により、支持ローラ１１から像担持体１０への回転駆動力の大半の部分を伝達する。
【００２２】
この後、再度、帯電、露光、現像を行って形成された次の色のトナー像は、一次転写ローラ３１により像担持体１０から中間転写媒体３０に転写され、中間転写媒体３０上で色重ねされる。ここで、中間転写媒体３０は、駆動ローラ３２と第一従動ローラ３３と第二従動ローラ３４との間に張架されると共に、一次転写ローラ３１を内部に有し、矢印Ｃ方向に回転する駆動ローラ３２により駆動され、第一従動ローラ３３により張力を与えられて、矢印Ｄ方向に移動する。また、中間転写媒体３１を用いずに、記録材を保持する転写ドラムや紙搬送ベルトを用いても同様な色重ねを行いカラー画像を形成することが可能であり、この場合、転写ドラムや紙搬送ベルトの転写部での移動速度は、像担持体１０の移動速度よりも遅く設定する。
【００２３】
尚、各色の画像形成動作は中間転写媒体３０の周回毎に発生するインデックス信号によって開始することにより、中間転写媒体の周期的な位置ズレに起因する色ズレを防止している。
【００２４】
このような動作を所定色分繰り返して形成されたカラートナー像は、矢印Ｌ方向に離接動作を行って第二従動ローラ３４に向かって付勢された二次転写ローラ４１により、画像の先端に合わせて搬送されてきた記録媒体４０に一括して二次転写される。
【００２５】
一方、二次転写後、中間転写媒体３０上に残留した転写残りのトナーは、第二クリーニング手段３５へ移送され、第二クリーニングブレード３５ａにより掻き落とされ、第二クリーニング手段３５の内部空間に排出される。尚、第二クリーニング手段３５は、トナー像を記録媒体４０に転写する動作に対応して、矢印Ｍ方向に中間転写媒体３０に向かって移動しクリーニングを行うが、それ以外では中間転写媒体３０に対して離間した位置に保持される。
【００２６】
他方、記録媒体４０は、カラートナー像の二次転写に応じて、図示しない給紙手段および図示しない紙搬送手段によって記録媒体搬送経路４２に沿って二次転写ローラ４１に向けて給送され、中間転写媒体３０上のカラートナー像は一括して記録媒体４０上に二次転写される。さらに、記録媒体４０は、記録媒体搬送経路４２に沿って図示しない定着手段へと搬送され、トナー像を加熱定着された後、図示しない排紙トレーに排出される。
【００２７】
このようにして、記録媒体４０上に複数色のトナーによるカラートナー像が定着され、一連のカラー画像形成動作が完了する。また、連続してカラー画像を形成する場合には、同様の画像形成プロセスを繰り返し、モノカラーの画像を形成する場合には、一色分の画像形成プロセスのみを行う。
【００２８】
尚、支持ローラ１１や駆動ローラ３２は、金属のスリーブ等にフランジを嵌合したものを用い、外周面を粗面化処理したものや外周面に樹脂を被覆したものを用いることができる。
【００２９】
ここで、押さえローラ２３の外周は像担持体１０の平均移動速度とは異なり、少し速い周速度を保って回転する。これにより、像担持体１０は、押さえローラ２３によって支持ローラ１１に圧接されながら同時に移動方向に張力を与えられるため、第一クリーニング手段２５から押さえローラ２３に至る区間で、支持ローラ表面から遊離することなく隙間無く密着して、安定した速度で移動する。従ってレーザー光２２による露光のタイミングが像担持体１０の不安定な挙動に左右される事が無くなり、色重ねをした場合の色間の位置ズレを最低限に抑えた、色再現性に優れたカラー画像を得ることができるという効果がある。
【００３０】
尚、このとき押さえローラ２３と像担持体１０の表面との摩擦係数は、像担持体１０の裏面と支持ローラ１１の表面との摩擦係数よりは小さくなるように設定してある。従って、像担持体１０は押さえローラ２３の速度と関係なく、支持ローラ１１の速度にのみ依存して安定した速度で移動する。
【００３１】
ここで言う少し速い速度とは、具体的には支持ローラ１１の半径をｒ１（ｍｍ）、振れをａ１（ｍｍ）とした時、像担持体１０の平均移動速度に対する押さえローラ２３の外周の周速度の速度比が１＋ａ１／ｒ１を超え１．０５に満たない範囲で速くなるように設定するのが好ましく、さらには速度比が１＋ａ１／ｒ１＋０．００１を超え１．０２５に満たない範囲で速くするのが良い。速度比が１＋ａ１／ｒ１を超えないと像担持体１０の移動速度に対して押さえローラ２３の周速度が常に速いとは言えなくなり、充分な効果が得られず、１．０５を超えると滑り摩擦による磨耗、発熱等の悪影響が出る。
【００３２】
尚、速度比が１＋ａ１／ｒ１＋０．００１を超え１．０２５に満たない範囲で速くするとさらに安定した良好な効果が得られる。また、押さえローラ２３の形状は、像担持体１０の両端部近くの画像領域外部分のみを押さえる形でも良いし、像担持体１０の全幅にわたって押さえるものでも良い。両端部近くの画像領域外部分のみを押さえる場合には、押さえローラ２３の形状を各々軸端側の外径寸法が、軸中央側より大きくなるように構成すると、押さえローラ２３が像担持体１０の移動速度より速く回転しているために、像担持体１０を外側に広げようとする力が働いて、像担持体１０の移動方向中央部分が支持ローラ１１から部分的に離間して膨れてしまう事を防止できる。この、押さえローラ２３の軸端側の外径寸法が軸中央側より大きくなる形状は、全幅にわたって押さえる場合も有効である。また、全幅にわたって押さえる場合は、ローラの材料として１０8Ωｃｍ以上の高抵抗を有するものか、絶縁性を有するものを使用するのが良い。
【００３３】
また、駆動ローラ３２によって回転駆動されるベルト状の中間転写媒体３０は、像担持体１０の移動速度とは異なって少し遅い速度で移動し、一次転写ローラ３１は中間転写媒体３０に従動回転する。これにより、像担持体１０は、一次転写ローラ３１によって支持ローラ１１に圧接されながら、同時に中間転写媒体３０により移動方向と逆方向に張力を与えられるため、第一クリーニング手段２５から一次転写ローラ３１に至る区間で支持ローラ１１の表面から遊離することなく隙間無く密着して、安定した速度で移動する。尚、このとき押さえローラ２３部分で像担持体１０に対して与えられる駆動力は第一クリーニング手段２５の圧接部によって与えられる駆動力より小さいので、像担持体１０の移動速度は支持ローラ１１の回転速度に従う。
【００３４】
ここで言う少し遅い速度とは、具体的には支持ローラ１１の半径をｒ１（ｍｍ）、振れをａ１（ｍｍ）とし、中間転写媒体３０を駆動する駆動ローラ３２の半径をｒ２，振れをａ２とした時、像担持体１０の平均移動速度に対する中間転写媒体３０の平均移動速度の速度比が０．９５を超え１−ａ１／ｒ１−ａ２／ｒ２に満たない範囲で遅くなるように設定するのが好ましく、さらには速度比が０．９７５を超え１−ａ１／ｒ１−ａ２／ｒ２−０．００１に満たない範囲で遅くするのが良い。速度比が１−ａ１／ｒ１−ａ２／ｒ２を超えると像担持体１０の移動速度に対して中間転写媒体３０の移動速度が常に遅いとは言えなくなり、充分な効果が得られない。また、０．９５以下では転写時の像の崩れ等の悪影響が目立ってくる。尚、速度比が０．９７５を超え１−ａ１／ｒ１−ａ２／ｒ２−０．００１に満たない範囲で遅くするとさらに安定した良好な効果が得られる。
【００３５】
また、像担持体１０の周方向全長は一定であるから、押さえローラ２３による効果と、一次転写ローラ３１および中間転写媒体３０による効果とにより、レーザー光２２による露光から一次転写ローラ３１による一次転写までの間の像担持体１０の周方向長さが変動せず、常に安定した状態で移動することになる。このため、像担持体１０の支持ローラ１１から離間する区間に対する、複数の現像手段の離接動作や各色ごとの現像器との接触位置の変化等による像担持体１０の振動や形状変化が、露光および一次転写プロセスに影響する事はなく、画像ジッタやミスレジストが生ずることがない。さらに、高精度な色重ねが可能になり色再現性の良い優れた画質の画像が得られるという効果がある。
【００３６】
同時に、像担持体１０の支持ローラ１１から離間する区間における動きも安定するため、それぞれの現像器の近接精度もしくは、圧接状態および圧接ニップが安定し、画像の濃度ムラが低減でき、画質が向上するという効果がある。
【００３７】
これまで述べてきたように、上述の実施例によれば、ベルト状の像担持体を用いて、色ズレのないカラー画像を中間転写媒体上に形成することができるものであるが、少なくとも一端には蛇行を防止するフランジやガイドを設けることが望ましい。また、中間転写媒体についても同様なことが言え、さらに、ドラム状の中間転写媒体を用いても良い。
【００３８】
従って、以上の実施例によれば、ベルト状の像担持体を、その像担持体の内径より小さい外径を持つ一本の支持ローラで主として支持し、駆動する構成を用いたカラー画像形成装置において、像担持体上での露光位置を安定させ、さらには、露光部から転写部に至る像担持体の位置と長さを精密に安定させることで、高精度な色重ねを行い色間の位置ズレを最低限に抑えた、色再現性に優れたカラー画像形成装置を提供することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、ベルト状の像担持体を、その像担持体の内径より小さい外径を持つ一本の支持ローラで主として支持し、駆動する構成を用いたカラー画像形成装置において、像担持体上での露光位置を安定させ、さらには、露光部から転写部に至る像担持体の位置と長さを精密に安定させることで、高精度な色重ねを行い色間の位置ズレを最低限に抑えた、色再現性に優れたカラー画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラー画像形成装置の一実施例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１０      像担持体
１１      支持ローラ
２１      帯電ローラ
２２      レーザー光
２３      押さえローラ
２４１    イエロー現像器
２４２    マゼンタ現像器
２４３    シアン現像器
２４４    ブラック現像器
２４１ａ  イエロー現像ローラ
２４２ａ  マゼンタ現像ローラ
２４３ａ  シアン現像ローラ
２４４ａ  ブラック現像ローラ
２５      第一クリーニング手段
２５ａ    第一クリーニングブレード
３０      中間転写媒体
３１      支持ローラ
３２      駆動ローラ
３３      第一従動ローラ
３４      第二従動ローラ
３５      第二クリーニング手段
３５ａ    第二クリーニングブレード
４０      記録媒体
４１      二次転写ローラ
４２      記録媒体搬送経路
【図１】
0003700730.tif 000002