(57)【要約】【課題】中間転写ベルト上に形成される画像の面内、面間の色ズレ量を低減させる。【解決手段】ベルト駆動ローラ半径を可変制御するとすることにより、中間転写ベルトの全周に分布する厚さムラによって発生する速度偏差をなくし、色ズレ量を低減させる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体に対して１つ以上の露光装置と１つ以上の並列された電子写真プロセスユニットとベルト体を用いて画像形成を行ない、転写材上へトナー画像を転写した後、定着器を用いて所望の熱量と圧力を転写材に与えることによって転写材へトナー画像を定着させるプロセスを実施する画像形成装置において
ベルト体とベルトを駆動するための１つの駆動ローラと、
該ベルト体を張架する手段を含む少なくとも１つの従動ローラとを有し、
張架されたベルト体の厚さプロファイルの開始を規定する基準を有し、
該ベルトの厚さプロファイルによって生じる速度変動を打ち消す速度となる様にベルト駆動ローラ回転半径を周期的に変化させて駆動した
ことを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項２】
前記駆動ローラ半径変更手段として
ローラ外周部に薄肉弾性部材を設け、作動流体により圧力を保った後、作動流体に熱量を供給、遮断し、弾性部材を周期的に拡大変形させた
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】
前記ベルトの厚さプロファイルを画像形成装置内に設置した測定装置を用いて測定し、ベルト駆動ローラ半径制御のための速度情報としてフィードバック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４】
前記ベルトの速度プロファイルを画像形成装置内に設置測定装置を用いて測定し、ベルト駆動ローラ半径制御のための速度情報としてフィードバック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５】
前記ベルト体が中間転写ベルトである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６】
前記ベルト体が転写，搬送ベルトである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７】
前記ベルト体が感光体ベルトである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８】
前記駆動ローラ半径変更手段として
円筒型圧電素子を１軸上に複数個積算した
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９】
前記駆動ローラ半径変更手段の外周部に弾性変形部材を設けた
ことを特徴とする請求項８に記載のカラー画像形成装置。
【請求項１０】
前記駆動ローラ半径変更手段の外周部に摩擦部材を設けたことを特徴とする請求項８に記載のカラー画像形成装置。
【請求項１１】
前記駆動ローラ半径変更手段として
ローラ外周部に薄肉弾性部材を設け、作動流体による加圧力を駆動ローラ外周部内側チューブ状部材に供給し、弾性部材を周期的に拡大変形させた
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１２】
前記作動流体として油圧を利用した
ことを特徴とする請求項１１に記載のカラー画像形成装置。
【請求項１３】
前記作動流体として空気圧を利用した
ことを特徴とする請求項１１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，感光体に形成された潜像をトナーにより現像し、転写材にトナー転写、定着して記録を行なう電子写真方式のカラー画像形成装置の構成に関するものである。
【０００２】
特に複写機，プリンタ等の機能を有する画像記録装置やそれ等の機能を兼ね備える複合機，ワークステーション等の出力機器として用いられる画像形成装置で用いられる。
【０００３】
【従来の技術】
感光体の周囲に帯電装置、現像装置を配置した複数の電子写真プロセスユニットを装置内に並置させ、各プロセスユニット内の感光体表面にレーザ、ＬＥＤ光等を用いた露光装置により光学像を結像させることで感光体表面に潜像を形成し、その潜像を現像装置によりトナーを用いて可視化した後、中間転写ベルトに順次トナー転写した後、転写材に一括して定着し、カラー画像を形成する画像形成装置が近年実用化されている。
【０００４】
図５に、従来におけるカラー記録装置の一例を示す。この装置は、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの４色のトナーを重ね合わせて画像の形成を行なうカラー電子写真複写機である。
【０００５】
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋはそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部であり、８は中間転写ベルトである。
【０００６】
各画像形成部においては、感光ドラム１３のまわりに帯電器１４、露光装置１５、現像器１６、転写器１７、クリーナー１８が配置され、電子写真プロセスにより感光ドラム１３の表面に各色のトナー像を形成する。
【０００７】
原稿読み取り装置１２、あるいはコンピュータ等の出力装置（不図示）より送られた画像情報信号によって感光ドラム１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３Ｋ上にはそれぞれ各色に対応したトナー像が形成され、駆動ローラ３０によって駆動される導電性のシート材でできている中間転写ベルト８上に各色トナーが順次多重転写され中間転写ベルト８上にカラー画像が形成される。
【０００８】
カセット１に収納された転写材は、給紙ローラ２により給紙された後、搬送ローラ３〜６により搬送されレジストローラ７に到達する。転写材は、レジストローラ７により斜行等を補正した後、中間転写ベルト上の画像に対して同期をとって中間転写ベルト８に向かって送り出される。
【０００９】
レジストローラ７より送り出された転写材は、二次転写部９において中間転写ベルト８と合流し、中間転写ベルト８から転写材へ４色トナーの一括転写が行われる。
【００１０】
４色トナー像の一括転写が終了した転写材は、搬送部を通り、定着ローラ対１９に達する。定着ローラ対１９は、ヒーター（不図示）により加熱されており、各色のトナーは熱溶融し転写材上に定着されカラー画像が完成する。
【００１１】
定着ローラ対１９によりトナー画像が表面に定着された転写材は、そのまま装置外部に排出される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例においてはベルト体を理想的な速度となるように駆動するにあたり以下の２点が大きな問題となった。
【００１３】
ベルト駆動ローラおよび駆動ローラと従動ローラ間の幾何学的な形状偏差等の問題等により、ベルト体速度が逐次変化するため、ベルト体上に逐次形成される画像においては、ベルト体移動方向、所謂転写材上の副走査方向の各色画像間に位置ズレが生じ、転写材上に形成される画像の色ズレが悪化すると言った画像品質が問題であった。
【００１４】
これらの主たる要因は例えば以下の様に考えられる。
【００１５】
▲１▼一定の角速度ωで駆動される半径ｒを有する駆動ローラ、およびベルト体厚さｈによって規定されるベルト体速度Ｖは以下のように代表される。
【００１６】
Ｖ＝（ｒ＋ｈ／２）・ω　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）
【００１７】
この駆動ローラに偏芯Δｒが重畳した場合、駆動ローラによって規定されるベルト体移動速度Ｖの変動ΔＶは以下のように表される。
【００１８】
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ω：角速度（駆動ローラ回転周期）
【００１９】
この駆動ローラ周期の速度変動ΔＶによって、各色画像は駆動ローラ周期の位置ズレを生じる。
【００２０】
▲２▼また、ベルト体の全周長にわたる厚さ方向の変動によっても、ベルト体駆動ローラによって規定されるベルト体移動速度に変化が生じる結果、ベルト体から一括転写された転写材上の各色画像が理想の位置よりずれるという画像品質の低下とともに、複数の転写材間の画像の変動も発生し、転写材間の繰り返し位置再現性が劣化するという問題があった。
【００２１】
これは例えば、一定の角速度ωで駆動される半径ｒを有する駆動ローラ上に巻き付けられるベルト厚さｈに全周長にわたって厚さ変動Δｈが存在するとした場合、駆動ローラによって規定されるベルト体移動速度Ｖの変動ΔＶは以下のように表される。
【００２２】
ΔＶＬ＝ΔｈＬ・ω　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（３）
Ｌ：ベルト全周長周期
【００２３】
これらをベルト駆動ローラによって規定されるベルト線速度変動とそれによって形成される画像の位置ズレ関係を理想的な場合と上記問題点を含む場合を模式的に表すと図６，７のようになる。
【００２４】
各露光装置による露光タイミングを示すとともに、ベルト体の移動速度を横軸に時間ｔをとり、縦軸にベルト線移動速度ｖを示すと共にベルト体上に形成される各色走査線を主走査方向に並列して示し、時系列で書き込まれて行く様子を示す。
【００２５】
理想的な場合、図６に示すように転写ベルト体速度が一定速度Ｖで移動する。この一定速度で移動する転写ベルト上に、ＹＭＣＫ各色の画像形成装置設置間隔分の移動時間差を与えて、副走査方向に等間隔時間で主査方向に一部ずつ書き込みを与えた場合を示す。その結果はＹＭＣＫ各色の走査ラインが副走査方向に等間隔でズレなく書き込まれることが分かる。
【００２６】
それに対して、ベルト体の速度がベルト厚さおよび駆動ローラ偏芯により変化したの場合を図７に示す。実線で示されるベルトの速度変動上の細かいＡＣ成分的な変動が前記▲１▼駆動ローラ偏芯周期に相当し、破線で示す大きなうねり成分が▲２▼ベルト体厚さムラ周期に相当する速度変動を持っている。
【００２７】
この場合副走査方向に等間隔に各色画像形成装置によって走査ラインが形成されても、ベルト体の速度変動分だけ走査線の副走査間隔が不揃いとなり、また、その状態が各色それぞれに発生する結果ＹＭＣＫ色間の色ズレが生じることとなる。
【００２８】
具体的な量として試算した結果を示す。
【００２９】
全長２０００ｍｍの中間転写ベルトが５μｍ程度の振幅で厚さムラを有し、駆動ローラ径の偏芯を１０μｍとし、プロセス速度を４００ｍｍ／ｓ程度とした場合、ベルト周回時のベルト上の画像の累積位置ズレは最大で１００μｍ程度となる。この結果を図８に示す。これらの累積位置ズレを持つ状態で各色の画像形成を実施した場合の各色の累積位置ズレ量と各色間で生じる色ズレ量の一例を図９に示す。僅かに５μｍ程度の振幅を有するベルト体で画像形成した場合でも紙面中の最大色ズレ量は１００μｍに近いものとなってしまう。この量は、その他がすべて理想的な場合であり、実際にはこれに種々の変動要因が加味されるわけであるから、高品位な画質を要求する場合には、単一要素での１００μｍ単位での色ズレ量は許容できるものではなくなる。
【００３０】
そこで本発明は上記問題点▲２▼を解決し、画像品質の向上が達成可能な画像形成装置を提供することを目的とする。（問題点▲１▼は、例えば各色画像の転写間距離とベルト体駆動ローラ外周長を一致させるまたは整数比とすることにより解決することができる）。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
本体に対して１つ以上の露光装置と１つ以上の並列された電子写真プロセスユニットとベルト体を用いて画像形成を行ない、転写材上へトナー画像を転写した後、定着器を用いて所望の熱量と圧力を転写材に与えることによって転写材へトナー画像を定着させるプロセスを実施する画像形成装置において
ベルト体とベルトを駆動するための１つの駆動ローラと、
該ベルト体を張架する手段を含む少なくとも１つの従動ローラとを有し、
張架されたベルト体の厚さプロファイルの方向性を規定する基準印を有し、
該ベルトの厚さプロファイルによって生じる速度変動を打ち消す速度となる様にベルト駆動ローラ回転半径を周期的に変化させて駆動し
一定のベルト体移動速度を実現する駆動系を構成する。
【００３２】
以上、本発明を整理して要約すれば以下の構成に集約できる。
【００３３】
（１）本体に対して１つ以上の露光装置と１つ以上の並列された電子写真プロセスユニットとベルト体を用いて画像形成を行ない、転写材上へトナー画像を転写した後、定着器を用いて所望の熱量と圧力を転写材に与えることによって転写材へトナー画像を定着させるプロセスを実施する画像形成装置において
ベルト体とベルトを駆動するための１つの駆動ローラと、
該ベルト体を張架する手段を含む少なくとも１つの従動ローラとを有し、
張架されたベルト体の厚さプロファイルの開始を規定する基準を有し、
該ベルトの厚さプロファイルによって生じる速度変動を打ち消す速度となる様にベルト駆動ローラ回転半径を周期的に変化させて駆動した
ことを特徴とするカラー画像形成装置。
【００３４】
（２）前記駆動ローラ半径変更手段として
ローラ外周部に薄肉弾性部材を設け、作動流体により圧力を保った後、作動流体に熱量を供給、遮断し、弾性部材を周期的に拡大変形させた
ことを特徴とする前記（１）に記載のカラー画像形成装置。
【００３５】
（３）前記ベルトの厚さプロファイルを画像形成装置内に設置した測定装置を用いて測定し、ベルト駆動ローラ半径制御のための速度情報としてフィードバックしたことを特徴とする前記（１）に記載のカラー画像形成装置。
【００３６】
（４）前記ベルトの速度プロファイルを画像形成装置内に設置測定装置を用いて測定し、ベルト駆動ローラ半径制御のための速度情報としてフィードバックしたことを特徴とする前記（１）に記載のカラー画像形成装置。
【００３７】
（５）前記ベルト体が中間転写ベルトであることを特徴とする前記（１）に記載のカラー画像形成装置。
【００３８】
（６）前記ベルト体が転写，搬送ベルトであることを特徴とする前記（１）に記載のカラー画像形成装置。
【００３９】
（７）前記ベルト体が感光体ベルトであることを特徴とする前記（１）に記載のカラー画像形成装置。
【００４０】
（８）前記駆動ローラ半径変更手段として
円筒型圧電素子を１軸上に複数個積算した
ことを特徴とする前記（１）に記載のカラー画像形成装置。
【００４１】
（９）前記駆動ローラ半径変更手段の外周部に弾性変形部材を設けた
ことを特徴とする前記（８）に記載のカラー画像形成装置。
【００４２】
（１０）前記駆動ローラ半径変更手段の外周部に摩擦部材を設けた
ことを特徴とする前記（８）に記載のカラー画像形成装置。
【００４３】
（１１）前記駆動ローラ半径変更手段として
ローラ外周部に薄肉弾性部材を設け、作動流体による加圧力を駆動ローラ外周部内側チューブ状部材に供給し、弾性部材を周期的に拡大変形させた
ことを特徴とする前記（１）に記載のカラー画像形成装置。
【００４４】
（１２）前記作動流体として油圧を利用した
ことを特徴とする前記（１１）に記載のカラー画像形成装置。
【００４５】
（１３）前記作動流体として空気圧を利用した
ことを特徴とする前記（１１）に記載のカラー画像形成装置。
【００４６】
【発明の実施の形態】
［実施例１］
装置の全体構成は従来例と同様なので省略する。
【００４７】
同装置においてベルト体を駆動する場合の駆動ローラに本発明を適用した場合を説明する。実施例１における駆動ローラ構成を図１に示す。
【００４８】
図１に示される駆動ローラは、図２に示すような円板型の圧電素子を軸方向に複数組合せ、ローラ状に構成したものである。このローラを構成する圧電素子に所定の電圧を加えることにより、圧電素子の特性として矢印で示されるような半径方向の伸長を与え、駆動ローラ半径を増加させることができる。
【００４９】
駆動ローラ半径ｒを増加させるΔｒことができれば、一定の回転角速度ωで駆動される駆動ローラの外周部に巻回されたベルト部の厚さｈも含めたベルト体移動速度を増減させることが可能となる。
【００５０】
Ｖ＝（ｒ＋Δｒ＋ｈ／２）・ω　　　　　　　　　　　　　　　　（４）
Ｗｈｅｒｅ　Δｒ（ｔ）＋ｈ（ｔ）／２＝０　　　　　　　　　　（５）
∴　　　Ｖ＝ｃｏｎｓｔ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（６）
【００５１】
ベルト体の厚さ方向の変化量は数十μｍ単位であり、これが全周２０００ｍｍにわたり分布しているとすれば、電子写真プロセス速度を４００ｍｍ／ｓとすれば約５秒周期で圧電素子に数百〜数ＫＶを印加することにより数μｍから数十μｍ駆動ローラ半径を伸長させることが可能となり、ベルト厚さの変動を打ち消す方向に圧電素子を変形させることにより、見掛け上厚さムラが存在しないような一定のベルト移動速度を得ることができる。
【００５２】
これらの圧電素子の外周面は中間転写ベルトを摩擦により回転駆動するので、摩擦係数を高めるためにゴム状のものを設置してもよい。
【００５３】
また、ベルト体全周にわたる厚さ分布に対する厚さムラ補正を実施するときに、ベルト体に所謂ホームポジションを付加し、ベルト体の周回毎に繰り返される厚さ補正を所謂ホームポジション信号を利用して実施することにより、ベルト周期に適合した厚さムラ補正が可能である。
【００５４】
［実施例２］
以下、本発明を画像記録装置に適用した第２実施例について図３、４を用いて説明する。図３は本発明を適用した駆動ローラであり、図４はその時の駆動ローラの構成を示す。
【００５５】
図４に示すように、ベルト体を駆動するローラ構成として中心に所定の強度を有する棒状の芯金部（ａ）を有し、薄いベルト体で最外周部（ｃ）を構成し、芯金部と最外周部との間に、ゴム状の柔軟体で構成されたチューブ状の部材（ｂ）を用意する。このチューブ状の部材に対して作動流体、例えば空気、もしくは油を高い圧力をもって注入し、その圧力で最外周部の形状を固定し、ベルト体駆動ローラ形状を構成する。
【００５６】
ベルト体の厚さ変動に対応するために、作動流体に圧力を付加し、その圧力によって、最外周部を構成するベルト体を弾性変形させ実質的な駆動ローラ半径を増加させる。
【００５７】
この時の、所望の変形量は、ベルト体の厚さ情報を別途与えられているならばその情報に基づき圧力を与え所望の変形量を与えればよい。
【００５８】
ベルト体厚さ情報は、例えば特開平１０−１８６７８７号公報に示されような、ベルト体上に副走査方向に等間隔時間でマークを書き込んだ後にそれを読み出し、マークの時間間隔のズレ分を用いてベルト全体の厚さ分布を求める方法で入手しても良い。
【００５９】
また、ベルト体厚さ情報が無くても、ベルト体の表面速度を別途用意した例えばレーザドップラー速度計を用いて測定し、速度一定となるようにローラ駆動半径を圧力制御してもよい。
【００６０】
また、ベルト体厚さ情報が無くても、ベルト体の表面までの駆動半径を別途用意した例えば変位計を用いて測定し、駆動半径が一定となるようにローラ駆動半径を圧力制御してもよい。
【００６１】
［実施例３］
以下、本発明を画像記録装置に適用した第３実施例について説明する。
【００６２】
実施例２では作動流体に圧力を付加することによったが、作動流体に熱を加えることにより、熱膨張を利用して体積を変更することにより、駆動ローラ半径を変化させても良い。
【００６３】
以上説明してきたベルト体はいわゆる電子写真方式における中間転写ベルトを用いたカラー画像形成装置ならびに搬送，転写ベルト方式によるカラー画像形成装置、感光体ベルト方式におけるカラー画像形成装置において、各色で形成されるトナー画像を一定のプロセス速度下で実行することが可能となるので、各色相互位置ズレをなくすことが可能であるとともに、複数のトナー画像間においても位置ズレをなくすことが可能となり、高品位な画像を得ることができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればベルト体の厚さが異なることに起因するベルト体移動速度の変動を、ベルトに設けられた基準マークを基準として別途計測されたベルト厚さプロファイルもしくはリアルタイムに計測されたベルト体移動速度を元に、ベルト体速度変動を打ち消す速度となるように、一定の速度で回転するベルト駆動ローラの半径を変更して駆動することにより、実質的なベルト体移動速度を一定のものとし，単一の転写材内での画像転写位置精度を向上させるとともに、複数の画像間の画像転写位置の再現性に対しても位置精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例説明図
【図２】（ａ），（ｂ）　本発明の第１の実施例構成説明図
【図３】本発明の第２の実施例説明図
【図４】（ａ），（ｂ），（ｃ）　本発明の第２の実施例構成説明図
【図５】従来例における画像形成機構成説明図
【図６】従来における理想的な画像形成説明図
【図７】従来における画像形成時の問題説明図
【図８】従来における画像形成時の問題説明図（ベルト厚さによる累積位置ズレ）
【図９】従来におけるな画像形成時の問題説明図（画像内色ズレ）
【符号の説明】
１　カセット
２　給紙ローラ
３〜６　搬送ローラ
７　レジストローラ
８　中間転写ベルト
９　二次転写部
１０　画像形成部
１２　画像読み取り装置
１３　感光ドラム
１４　帯電器
１５　露光装置
１６　現像器
１７　転写器
１８　クリーナー
１９　定着器
２０　反転部
３０　駆動ローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004078101.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
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