(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動される一つ又は複数の像担持体と、該像担持体に互いに異なる複数の画像を形成する画像形成手段と、該像担持体に対向する第１の転写位置を通過するように駆動される一つ又は複数の第１の転写体に、該像担持体上の画像を転写する第１の転写手段と、第１の転写体に対向する第２の転写位置を通過するように駆動される第２の転写体に、第１の転写体上の画像を転写する第２の転写手段と、第２の転写体に対向する第３の転写位置を通過するように駆動される記録媒体に、第２の転写体上の画像を転写する第３の転写手段とを備えた画像形成装置において、
第２の転写体がローラ状の転写体であり、
該像担持体の径及び回転角速度のそれぞれが、第２の転写体の径及び回転角速度と等しく、
該像担持体の画像担持面上及び第２の転写体の画像転写面上のそれぞれにおける同一画素が形成される位置と最大偏芯角度位置となす角度（偏芯位相）が一致していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
上記第２の転写位置から上記第３の転写位置に至る上記第２の転写体の画像転写面の移動経路上における互い隣り合う転写位置間を第２の転写体の画像転写面が通過する通過時間が、第２の転写体の画像転写面に生じる速度変動の周期の自然数倍になっていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンター、ＦＡＸなどの画像形成装置に関する。詳しくは、感光体ドラム等の像担持体上の画像を、転写体を介して記録媒体に転写する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
近年、カラーコピーのニ−ズが高まり、低速領域ではインクジェット方式の画像形成装置が主流になっているが、中高速領域では電子写真方式の画像形成装置が普及しようとしている。特に、高速化に適した方式の画像形成装置として、転写体としての転写紙の搬送方向に複数の像担持体としての感光体ドラムを並べて配置したタンデム型のカラー画像形成装置がある。また、第１の転写体としてベルト状の中間転写体を用い、これに形成された像を第２の転写体としての転写紙に転写する中間転写ベルト方式の画像形成装置もある。
【０００３】
上記タンデム型のカラー画像形成装置では、例えば特開平１０−２４６９９５号公報に開示されているように、光走査ユニットを備える４つの感光体ドラムが、搬送ベルト上の転写紙の搬送方向に配置されている。そして、光走査ユニットから出射された光ビームが、感光体ドラムの軸に沿った方向に走査（主走査）され、回転している感光体ドラムの表面が露光される。これにより、各感光体ドラム上に静電潜像が形成される。各感光体ドラムには、異なった色（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）のトナーが各現像器から供給され、静電潜像がトナーで現像される。そして、搬送ベルトで各感光体ドラムへ転写紙が搬送され、その搬送途中で、転写チャージャにより各感光体ドラム上のトナー像が同じ走査ライン上に重なり合うように、同一の転写紙上に順次転写される。その後、転写紙上に重ね合わせて転写されたトナー像が定着され、排紙トレイ上に排紙される。
以上のように、タンデム型のカラー画像形成装置は、複数の感光体ドラム上にそれぞれ異なる色の画像を並列処理で形成する。この並列処理での画像形成により、転写紙を各感光体ドラムからの転写位置を一回通過させるだけで４色のカラー画像を形成できるので、高速のカラー画像形成に適した方式である。
また、上記搬送ベルトの代わりに中間転写ベルトを設けた中間転写ベルト方式のタンデム型カラー画像形成装置も知られている。この装置では、転写紙上で４つの画像を重ね合せるのではなく、中間転写ベルト上に画像が重ね合わせて転写され、この中間転写ベルト上に重ね合わせた画像が転写紙上に一括転写される。
【０００４】
この中間転写ベルト方式のタンデム型の画像形成装置において、ホロー・キャラクター現象と呼ばれる現象を取り除くために、転写位置における感光体ドラムと中間転写ベルトあるいは転写紙との間に、ある程度速度差を持たせたものが知られている（例えば、特開平１０−３９６４８号公報、特開昭６２−３５１３７号公報参照）。この「ホロー・キャラクター現象」は、画素細部の中央部が抜けてしまう現象である。
例えば、このホローキャラクター現象を取るために第１の転写位置で移動速度差（相対速度）ΔＶｈ（＝Ｖｄ−Ｖｂ）を設けたとする。ただし、Ｖｂは中間転写ベルトあるいは転写紙の移動速度であり、Ｖｄは径ばらつきのない感光体ドラムの周速である。
このように第１の転写位置で移動速度差ΔＶｈを設け、感光体ドラムの回転角速度が一定速度ωoであって感光体ドラムの径がＲoであるときの単位時間当りの露光画素の長さをＩe＝Ｒoωoとすると、感光体ドラム径Ｒo＋ΔＲoのときの露光画素の長さＩは、次式で示すように単位時間当りΔＲoωoだけ伸びる。
【数１】
Ｉ＝（Ｒo＋ΔＲo）ωo＝Ｉe＋ΔＲoωo
【０００５】
そして、中間転写ベルトの速度はＶｂ＝Ｒoωo−ΔＶｈとなり、第１の転写位置では移動速度差ΔＶ＝ΔＲoωo＋ΔＶｈが生じる。従って、前述のδＩ＝（Ｗ１＋Ｉｗ）・ΔＶ／Ｖｄの関係式より、次式で示すδＩ分だけ画素の長さが変動することになる。
【数２】
0003548164.tif 000002
【０００６】
従って、露光時における単位時間当りの画素の伸びΔＲoωoが、転写時には、次式の示すδＩ分だけ画素の長さが変動することになる。
【数３】
0003548164.tif 000003
【０００７】
転写ニップ幅Ｗ１＝０のときは、ΔＲoωo＋ΔＶｈ分だけ画素が縮むことなる。つまり、移動速度差の分の誤差ΔＶｈが発生する。感光体ドラムの回転角速度が一定のとき、感光体ドラムの径のばらつきがあっても画素に変化がないという議論は、第１の転写位置における転写ニップ幅Ｗ１がゼロで移動速度差ΔＶｈがゼロの場合である。ただし、移動速度差ΔＶｈが一定の場合は、画像全体が伸びる（倍率誤差）ということを意味する。感光体ドラムに偏芯がある場合も同様に議論できるのは明らかである。
以上により、第１の転写位置における転写ニップ幅Ｗ１と移動速度差ΔＶｈの影響で、次式に示す誤差（縮み）Ｃeを生じることになる。
【数４】
Ｃe＝Ｗ１・（ΔＲoωo＋ΔＶｈ）／｛ωo（Ｒo＋ΔＲo）｝＋ΔＶｈ
【０００８】
更に、中間転写ベルトの速度変動分δＶが加わったときの誤差（縮み）Ｅは、次式のようになる。つまり、ホロー・キャラクター現象を除くための移動速度差ΔＶｈと中間ベルトの移動速度の変動δＶがあると、次式のような誤差Ｅが発生することになる。
【数５】
Ｅ＝Ｗ１・｛ΔＲoωo＋（ΔＶｈ＋δＶ）｝／｛ωo（Ｒo＋ΔＲo）｝＋（ΔＶｈ＋δＶ）
【０００９】
そこで、従来、上記ホロー・キャラクター現象を取り除くために転写位置で速度差を付けたときでも、そのときのトナー像の伸び縮みを軽減することができるように構成した画像形成装置が提案されている（特開２００１−２６５０８１号公報参照）。この画像形成装置は、感光体ドラム１１と中間転写ドラム２１、２２とが対向している第１の転写位置及び中間転写ドラム２１、２２と中間転写ドラム３１とが対向している第２の転写位置のそれぞれにおいて、互いに対向している表面の移動速度に速度差を生じさせながら画像を転写するスリップトランスファー方式の転写を採用している。そして、第１の転写位置と第２の転写位置の移動速度差の符号を逆にすることにより、トナー像の伸び・縮みをキャンセルしている。つまり、この特開２００１−２６５０８１号公報に記載されている画像形成装置では、図２に示すように、各感光体ドラム１１と第１の転写体としての２つの中間転写ドラム２１，２２との間の速度差をΔＶ１と、中間転写ドラム２１，２２と第２の転写体としての中間転写ドラム３１との間の速度差をΔＶ２の符号が異なるように各構成要素の速度を設定する。これにより、トナー像の伸び縮みを軽減しようとするものである。特に、ΔＶ１+ΔＶ２＝０となるように各構成要素の速度を設定すれば、トナー像の伸び縮みをキャンセルできるとしている。
【００１０】
また、特開２０００−３３８７４５号公報でも、感光体ドラムの周速と転写紙（記録媒体）の移動速度とが等しく、中間転写体速度は等しくない構成について言及されている。これは上記ΔＶ１+ΔＶ２＝０と同じ意味である。つまり、感光体ドラムと中間転写体との間に速度差をつけ、画素の長さが変化した分、第２の転写位置で画素の長さを元に戻すのである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、本発明者らが、実際の装置で実験等を行なったところ、上記ΔＶ１+ΔＶ２＝０の条件を満たすように上記速度差を設定しようとしても、トナー像の伸び縮みを確実にキャンセルできる画像形成装置を実現することが難しいことがわかった。そして、本発明者らの解析の結果、特開２００１−２６５０８１号公報や特開２０００−３３８７４５号公報で言及されていない要因すなわち像担持体及び中間転写ドラムの偏芯によって、トナー像の伸び縮みを確実にキャンセルできない場合があることがわかった。
【００１２】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、複数の像担持体上の画像を第１の転写体及び第２の転写体を経て記録媒体に転写する構成において、像担持体及び中間の転写体の偏芯の有無にかかわらず、ホローキャラクタ現象の発生を抑えるために転写位置で速度差を設けた場合でも、中間の転写体上の画素の伸び縮みを軽減し、高画質の画像を得ることができる画像形成装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、回転駆動される一つ又は複数の像担持体と、該像担持体に互いに異なる複数の画像を形成する画像形成手段と、該像担持体に対向する第１の転写位置を通過するように駆動される一つ又は複数の第１の転写体に、該像担持体上の画像を転写する第１の転写手段と、第１の転写体に対向する第２の転写位置を通過するように駆動される第２の転写体に、第１の転写体上の画像を転写する第２の転写手段と、第２の転写体に対向する第３の転写位置を通過するように駆動される記録媒体に、第２の転写体上の画像を転写する第３の転写手段とを備えた画像形成装置において、第２の転写体がローラ状の転写体であり、該像担持体の径及び回転角速度のそれぞれが、第２の転写体の径及び回転角速度と等しく、該像担持体の画像担持面上及び第２の転写体の画像転写面上のそれぞれにおける同一画素が形成される位置と最大偏芯角度位置となす角度（偏芯位相）が一致していることを特徴とするものである。
ここで、上記「像担持体」としては、感光体ドラムや感光体ベルト等が挙げられる。また、上記「第１の転写体」としては、中間転写ベルトや中間転写ドラム等が挙げられる。
請求項１の画像形成装置では、像担持体の径及び回転角速度のそれぞれが、第２の転写体の径及び回転角速度と等しい。しかも、像担持体の画像担持面上及び第２の転写体の画像転写面上のそれぞれにおける同一画素が形成される位置と最大偏芯角度位置となす角度（偏芯位相）が一致している。このため、像担持体及び第２の転写体に偏芯があったとしても、画像の任意の画素が１次転写されるときの像担持体と第１の転写体との間の速度差と、当該画素が２次転写されるときの第１の転写体と第２の転写体との間の速度差とが同じになる。従って、ホローキャラクタ現象の発生を抑えるために転写位置で速度差を設けた場合でも、像担持体及び第２の転写体の偏芯の有無にかかわらず、第２の転写体上の画素の伸び縮みを正確にキャンセルすることができる。
請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記第２の転写位置から上記第３の転写位置に至る上記第２の転写体の画像転写面の移動経路上における互い隣り合う転写位置間を第２の転写体の画像転写面が通過する通過時間が、第２の転写体の画像転写面に生じる速度変動の周期の自然数倍になっていることを特徴とするものである。ここで、上記第１の転写体の画像担持面の移動速度と、上記第３の転写体の画像転写面の移動速度とを等しくするように構成してもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。本画像形成装置は、４つの像担持体としての感光体ドラム１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１ＢＫが等間隔で並設され、これらの感光体ドラムの２つずつにそれぞれ対向するように２つの第１の転写体としての中間転写ドラム２１、２２が設けられている。一方の中間転写ドラム２１には、第１の転写位置Ｐt１１及びＰt１２で感光体ドラム１１Ｍ上のマゼンダのトナー画像及び感光体ドラム１１Ｙ上のイエローのトナー画像が重ね合わされて転写される。また、もう一方の中間転写ドラム２２には、第１の転写位置Ｐt１３及びＰt１４で感光体ドラム１１Ｃ上のシアンのトナー画像及び感光体ドラム１１ＢＫ上の黒のトナー画像が重ね合わされて転写される。そして、これらの２つの中間転写ドラム２１、２２に対向するように第２の転写体としての中間転写ドラム（転写電界付与回転体）３１が設けられている。この中間転写ドラム３１には、第２に転写位置Ｐt２１及びＰt２２で上記中間転写ドラム２１及び２２上の各トナー画像が重ね合わされて転写される。中間転写ドラム３１に対向する第３の転写位置Ｐｔ３では、中間転写ドラム３１に転写されているカラー画像が転写紙２に一括転写される。
【００１５】
本実施形態の画像形成装置の基本的な構成は、特開２００１−２６５０８１号公報の実施例に記載されている構成と同様であるが、同公報では４つの感光体ドラム１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１ＢＫ及び３つの中間転写ドラム２１、２２、３１における径ばらつきと偏芯には言及されていない。第１の転写体である中間転写ドラム２１、２２は、金属ドラム上に導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層を設けて構成されているため、各転写位置で転写ニップ幅が変動する。すなわち、感光体ドラム及び中間転写ドラムにおける偏芯により、"感光体ドラム１１と中間転写ドラム２１、２２との間の第１の転写位置"、あるいは"中間転写ドラム２１、２２と中間転写ドラム３１との間の第２の転写位置"で転写ニップ幅が変動する。この転写ニップ幅の変動により、画素の伸び縮みが発生してしまう。
【００１６】
（ドラム偏芯の影響の軽減対策）
本実施形態では、偏芯の影響を軽減するために、第２の転写体としての中間転写ドラム３１の径及び回転角速度を感光体ドラム１１の径及び回転角速度と等しくし、各感光体ドラムの偏芯位相と中間転写ドラム３１の偏芯位相とを一致させている。つまり同一画素を形成する位置での偏芯位相（最大偏芯角度位置となす角）を一致させている。このようにすれば、第１の転写体である中間転写ドラム２１、２２に偏芯があっても、感光体ドラム１１と中間転写ドラム３１の偏芯による同一画素形成時の速度差（相対速度）の変動を軽減できる。従って、各転写位置Ｐｔ１１〜Ｐt１４、Ｐt２１、Ｐt２２における形成画素の伸び縮みを軽減できる。各ドラムの偏芯は工場内で計測する。そして、画像形成装置内にある偏芯位相指示マ−クに合わせて各ドラムを取り付ければよい。市場で交換される感光体ドラムには偏芯の計測データが添付され、交換時に偏芯位相指示マ−クに合わせてとりつければよい。
感光体ドラム１１と中間転写ドラム３１の偏芯位相のデータは予め生産工程で計測し、その偏芯位相を合わせるように組み立てるか、感光体ドラム１１と中間転写ドラム３１の回転角速度の設定を変えればよい。
【００１７】
（画素伸び縮み軽減対策１）
本実施形態の画像形成装置では、第１の転写体としての各中間転写ドラム２１、２２のそれぞれに二つの感光体ドラムが接するように構成されている。そこで、本実施形態においても、感光体ドラム１１の平均周速が、第２の転写体としての中間転写ドラム３１の平均周速に等しくなるようにしている。そして、第１の転写体としての中間転写ドラム２１、２２の周面（画像転写面）が第１の転写位置Ｐt１から第２の転写位置Ｐt２に至る距離を通過する通過時間が、中間転写ドラム２１、２２の周面に生じる速度変動の周期の自然数倍になるようにしている。例えば、中間転写ドラム２１の周面が第１の転写位置Ｐt１１及びＰt１２のそれぞれから第２の転写位置Ｐt２１に至る距離を通過する通過時間が、中間転写ドラム２１の周面に生じる速度変動の周期の自然数倍にしている。また、中間転写ドラム２２の周面が第１の転写位置Ｐt１３及びＰt１４のそれぞれから第２の転写位置Ｐt２２に至る距離を通過する通過時間が、中間転写ドラム２２の周面に生じる速度変動の周期の自然数倍にしている。
このような条件を満たすように構成することにより、中間転写ドラム２１、２２の周面に生じる周期的な速度変動による画素の伸び縮みを軽減することができる。
また、上記通過時間に関する条件を満たすようにすることにより、感光体ドラム１１と対向している第１の転写位置間を中間転写ドラム２１、２２が通過する通過時間もそれぞれ、中間転写ドラム２１、２２の周面に生じる速度変動の周期の自然数倍になっている。これにより、中間転写ドラム２１、２２上に転写される画像における色ずれも軽減することができる。
上記中間転写ドラム２１、２２の周面に生じる周期的な速度変動は、伝達機構である歯車の偏芯、タイミングベルトの厚み誤差、プーリの偏芯等によって発生する。また、感光体ドラム１１や第２の転写体としての中間転写ドラム３１から伝達してくる変動等によって発生する場合もある。
【００１８】
また、本実施形態の画像形成装置では、第２の転写体としての中間転写ドラム３１は、第２の転写位置Ｐt２１、Ｐt２２で上記中間転写ドラム２１、２２と接し、さらに第３の転写位置Ｐt３で記録媒体としての転写紙２に接触している。そこで、本実施形態では、転写位置Ｐt３における転写紙２の移動速度が、中間転写ドラム２１、２２の平均周速に等しくなるようにしている。このとき転写紙２に形成される画素は露光画素長とは異なるので、露光データの発生速度とタイミングを変えることによって補正する。そして、第２の転写体としての中間転写ドラム３１の周面（画像転写面）が第２の転写位置Ｐt２１、Ｐt２２から第３の転写位置Ｐt３に至る距離を通過する通過時間が、中間転写ドラム３１の周面に生じる速度変動の周期の自然数倍になるようにしている。
このような条件を満たすように構成することにより、中間転写ドラム３１の周面に生じる周期的な速度変動による画素の伸び縮みを軽減することができる。
また、上記通過時間に関する条件を満たすようにすることにより、各中間転写ドラム２１、２２に対向する位置にある第２の転写位置Ｐt２１、Ｐt２２間を中間転写ドラム３１が通過する通過時間も、中間転写ドラム３１の周面に生じる速度変動の周期の自然数倍になっている。これにより、中間転写ドラム２１、２２上に転写される画像における色ずれも軽減することができる。
上記中間転写ドラム３１の周速の周期的な変動は、伝達機構である歯車の偏芯、タイミングベルトの厚み誤差、プーリの偏芯等によって発生する。また、隣接している中間転写ドラム２１、２２から伝達してくる変動、第３の転写位置で転写紙側から伝達してくる変動、あるいは感光体ドラムから伝達してくる変動等によって発生する場合もある。
また、この中間転写ドラム３１における周期的な速度変動に起因した画素伸び縮みの軽減対策は、中間転写ベルト方式において中間転写ベルト上の画像を第２の転写体としての中間転写ドラムに転写してから第３の転写体としての転写紙（記録媒体）に転写する場合も同様に適用できる。
【００１９】
実際の装置構成においては、上記通過時間に関する条件を満足するように、中間転写ドラム等のの駆動系の構成を設定する。例えば、１つの駆動源（駆動モータ）にて伝達機構（歯車、タイミングベルト、プ−リ等）を通して被駆動部である感光体ドラム、複数の中間転写ドラムあるいは転写ローラ（電界付与回転体）を駆動し、伝達機構あるいは駆動モータへの負荷変動によって各被駆動部に周期的な速度変動が発生する場合がある。この場合は、上記通過時間に関する条件を満足するように、伝達機構あるいは複数の中間転写ドラムあるいは転写ローラ（転写電界付与回転体）の径あるいは転写位置を設定すればよい。
【００２０】
以上、本実施形態においては、像担持体としての各感光体ドラム１１の径及び回転角速度のそれぞれが、第２の転写体としての中間転写ドラム３１の径及び回転角速度と等しく、感光体ドラム１１上及び中間転写ドラム３１上のそれぞれにおける同一画素が形成される位置と最大偏芯角度位置となす角度（偏芯位相）が一致している。この場合、感光体ドラム１１及び中間転写ドラム３１に偏芯があったとしても、画像の任意の画素が１次転写されるときの感光体ドラム１１と第１の転写体としての中間転写ドラム２１、２２との間の速度差と、当該画素が２次転写されるときの中間転写ドラム２１、２２と中間転写ドラム３１との間の速度差とが近くなる。従って、感光体ドラム１１及び中間転写ドラム３１の偏芯の有無にかかわらず、ホローキャラクタ現象の発生を抑えるために転写位置で速度差を設けた場合でも、中間転写ドラム３１上の画素の伸び縮みを軽減し、高画質の画像を得ることができる。
また、本実施形態においては、第１の転写体としての中間転写ドラム２１、２２の画像転写面が各第１の転写位置Ｐt１１〜Ｐt１４から第２の転写位置Ｐt２１、Ｐt２２に至る移動経路上における互いに隣り合う転写位置間を通過する通過時間がそれぞれ、中間転写ドラム２１、２２に生じる周速変動の周期の自然数倍になっている。このため、第１の転写位置Ｐt１で像担持体としての感光体ドラム１１上の画像の任意の画素が中間転写ドラム２１、２２に１次転写されるときと、第２の転写位置Ｐt２１、Ｐt２２で各中間転写ドラム２１、２２上の当該画素が第２の転写体としての中間転写ドラム３１に２次転写されるときの中間転写ドラム２１、２２の周速が同じになる。しかも、感光体ドラム１１の周速が中間転写ドラム３１の周速に等しい。よって、画像の任意の画素が１次転写されるときの感光体ドラム１１と中間転写ドラム２１、２２との間の速度差と、当該画素が２次転写されるときの中間転写ドラム２１、２２と転写紙２との間の速度差とが同じになる。従って、中間転写ドラム２１、２２の周速が周期的に変動する場合でも、その変動によって例えば第１の転写位置Ｐt１１〜Ｐt１４で画素が伸びるとその伸びた分だけ第２の転写位置Ｐt２１、Ｐt２２では当該画素が縮むので、中間転写ドラム２１、２２の周期的な周速変動に起因した中間転写ドラム３１上の画素の伸び縮みを軽減することができる。
また、本実施形態においては、第２の転写体としての中間転写ドラム３１の画像転写面が各第２の転写位置Ｐt２１、Ｐt２２から第３の転写位置Ｐt３に至る移動経路上における互いに隣り合う転写位置間を通過する通過時間がそれぞれ、中間転写ドラム３１に生じる周速変動の周期の自然数倍になっている。しかも、第１の転写体としての各中間転写ドラム２１、２２の周速が転写紙２の移動速度に等しい。従って、中間転写ドラム３１の周期的な周速変動に起因した転写紙２上の画素の伸び縮みも軽減することができる。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１及び２の発明によれば、像担持体及び中間の転写体の偏芯の有無にかかわらず、ホローキャラクタ現象の発生を抑えるために転写位置で速度差を設けた場合でも、中間の転写体上の画素の伸び縮みを軽減し、高画質の画像を得ることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態に係る画像形成装置の要部の説明図。
【図２】  中間転写ドラムを用いた従来装置の要部の説明図。
【符号の説明】
２      転写紙
１１    感光体ドラム（像担持体）
２１、２２    中間転写ドラム（第１の転写体）
３１    中間転写ドラム（第２の転写体）
【図１】
0003548164.tif 000004
【図２】
0003548164.tif 000005