(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を形成するための感光体ドラムと、該像担持体に各色に対応したトナー像を形成するための複数の現像装置と、該複数の現像装置により像担持体上に現像された各色のトナー像を保持する中間転写ドラムと、該中間転写体上の積層された各色のトナー像を転写材に転写させる２次転写ローラと、を具備するカラー画像形成装置において、
中間転写ドラムを弾性体ドラムとし、前記２次転写ローラは中間転写ドラムにより従動回転し、感光体ドラムの半径をＲ１、中間転写ドラムの半径をＲ２０、２次転写ローラによる中間転写ドラムのニップ深さをａ２、感光体ドラムと中間転写ドラムのギア比をｋとした場合に、
ｋ×Ｒ１=Ｒ２０−ａ２
としたことを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項２】
静電潜像を形成するための感光体ドラムと、該像担持体に各色に対応したトナー像を形成するための複数の現像装置と、該複数の現像装置により像担持体上に現像された各色のトナー像を保持する中間転写ドラムと、該中間転写体上の積層された各色のトナー像を転写材に転写させる２次転写ローラと、を具備するカラー画像形成装置において、
中間転写体を弾性体ドラムとし、前記２次転写ローラは前記中間転写ドラムとのニップ位置の中心における中間転写ドラム表面の線速と異なる速度で駆動回転して転写材を搬送し、感光体ドラムの半径をＲ１、中間転写ドラムの半径をＲ２０、２次転写ローラによる中間転写ドラムのニップ深さをａ２、感光体ドラムと中間転写ドラムのギア比をｋ、２次転写ローラによる中間転写ドラムのニップ位置の中心における転写材の線速を中間転写体ドラムの表面の線速のｍ倍とした場合に、
（ｋ×Ｒ１）／ｍ＝Ｒ２０−ａ２
としたことを特徴とする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、複写機等のカラー画像形成装置に関するものであり、特に、感光体ドラムから中間転写ドラムに１色毎のトナー像を1次転写し、複数色のトナー像が積載した中間転写ドラム上のトナー像を転写材に２次転写するカラー画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のカラー画像形成装置で、中間転写ドラムを用い、中間転写ドラムに複数色のトナー像が積層させてから転写材に転写する方法がある。このような中間転写ドラムを用いたカラー画像形成装置において、例えば特開平１１−３０９１４号公報に示すように、弾性層を有する中間転写体ドラムを感光体ドラムに当接させて転写ニップを形成した場合に、感光体ドラムに書き込む静電潜像を伸ばしたり、２次転写時に転写材の搬送速度を速めてトナー像を伸ばすことにより、ニップ形成によるトナー像の収縮を修正し、色ズレがない高精細な画像が得られるようにしたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の中間転写方式のカラー画像形成装置においては、ベルト方式とドラム方式があり、前者はレイアウトの自由度があってコンパクトなカラー画像形成装置が実現できるという長所がある反面、色ズレが発生しやすくベルト駆動制御が煩雑となってしまうという問題があった。
【０００４】
一方、後者は色ズレが少ないという長所がある反面、大口径ドラムであるから２次転写後の転写材に生じる弾性力が小さいために用紙分離性が悪くなってしまうという問題があった。この対策として、中間転写ドラムを低硬度にして２次転写部での曲率を変化させ、転写材の弾性力を高めて分離性を向上させる方法がある。
【０００５】
上述した従来のカラー画像形成装置は、このような中間転写ドラムの解決も意図しているが、転写ニップでのトナー像の収縮が生じて転写トナー像の画質劣化が生じやすく、倍率が縮む可能性があった。また、静電潜像の副走査方向の長さ調整を行うと主走査方向の長さが変化するおそれがあり、１次転写ニップでの収縮が大きい場合には、２次転写ローラの線速を速めて収縮を修正する際に中間転写ドラム表面と転写材間のズレが大きく画質劣化を生じる可能性もあった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、中間転写体を弾性体ドラムとして色ズレを防ぎ、感光体ドラム径と中間転写ドラム径に対して２次転写ニップ深さを規定することにより、高画質を維持しながらトナー像の収縮を修正したことを特徴としたものである。
【０００７】
具体的には、静電潜像を形成するための感光体ドラムと、該像担持体に各色に対応したトナー像を形成するための複数の現像装置と、該複数の現像装置により像担持体上に現像された各色のトナー像を保持する中間転写ドラムと、該中間転写体上の積層された各色のトナー像を転写材に転写させる２次転写ローラと、を具備するカラー画像形成装置において、中間転写ドラムを弾性体ドラムとし、前記２次転写ローラは中間転写ドラムにより従動回転し、感光体ドラムの半径をＲ１、中間転写ドラムの半径をＲ２０、２次転写ローラによる中間転写ドラムのニップ深さをａ２、感光体ドラムと中間転写ドラム体のギア比をｋとした場合に、「ｋ×Ｒ１=Ｒ２０−ａ２」と規定したカラー画像形成装置としたものである。
【０００８】
あるいは、静電潜像を形成するための感光体ドラムと、該像担持体に各色に対応したトナー像を形成するための複数の現像装置と、該複数の現像装置により像担持体上に現像された各色のトナー像を保持する中間転写ドラムと、該中間転写体上の積層された各色のトナー像を転写材に転写させる２次転写ローラと、を具備するカラー画像形成装置において、中間転写体を弾性体ドラムとし、前記２次転写ローラは前記中間転写ドラムとのニップ位置の中心における中間転写ドラム表面の線速と異なる速度で駆動回転して転写材を搬送し、感光体ドラムの半径をＲ１、中間転写ドラムの半径をＲ２０、２次転写ローラによる中間転写ドラムのニップ深さをａ２、感光体ドラムと中間転写ドラムのギア比をｋ、２次転写ローラによる中間転写ドラムのニップ位置の中心における転写材の線速を中間転写体ドラムの表面の線速のｍ倍とした場合に、「（ｋ×Ｒ１）／ｍ＝Ｒ２０−ａ２」と規定したカラー画像形成装置としたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
図１は、本発明のカラー画像形成装置の構成図であり、感光体ドラム１、スコロトロン帯電器等の帯電装置２、レーザー光ユニット３、各色毎の４個の現像装置４ａ〜４ｄ、転写前除電ランプ５、クリーニング装置６、主除電ランプ７、中間転写ドラム８、２次転写ローラ９、分離器１０、一対のレジストローラ１２，１３が設けられている。本実施例では、感光体ドラム１の径は２０〜１２０ｍｍφ、中間転写ドラム８の径は７０〜２４０ｍｍφ、２次転写ローラ９の径は１０〜３０ｍｍφの範囲内で設定すればよい。
【００１０】
図１に示すカラー画像形成装置において、感光体ドラム１の感光面は、スコロトロン帯電器等の帯電装置２により帯電され、この帯電された感光体ドラム１の感光面には、その表面電荷を画像情報に基づいてレーザー光ユニット３により露光されて静電潜像が形成される。
【００１１】
この静電潜像は４つの現像装置４ａ〜４ｄにより、例えばマゼンタ（赤）、イエロー（黄）、シアン（青）のカラートナーと、ブラック（黒）のトナーを用いて順に現像され、この現像の度にカラートナー画像は中間転写体ドラム８の表面上に順に一次転写されて、結果的に中間転写ドラム８上に４つのカラートナー画像が多重転写されるようになっている。
【００１２】
１色目は、感光体ドラム１に対して帯電装置２による帯電、レーザー光ユニット３による露光、及び現像装置４ａ〜４ｄのいずれか１つにより現像され、その１色目のトナー画像以外の非画像領域の残留電荷を転写前除電ランプ５により除電した後、感光体ドラム１から中間転写ドラム８上に一次転写される。
【００１３】
２色目は、クリーニング手段６で１色目の残留トナーがクリーニングされ、主除電ランプ７で除電した後、再び感光体ドラム１に対して帯電装置２による帯電、レーザー光ユニット３による露光、及び現像装置４ａ〜４ｄのいずれか１つにより現像され、その２色目のトナー画像以外の非画像領域の残留電荷を転写前除電ランプ５により除電した後、感光体ドラム１から中間転写ドラム８上に一次転写される。
【００１４】
３色目，４色目も上記２色目と同様に、感光体ドラム１から中間転写ドラム８上に順に一次転写されることにより、最終的に中間転写ドラム８上に各色のトナー画像が多重転写される。
【００１５】
感光体ドラム１から円周表面にカラートナー画像を多重転写された中間転写ドラム８は、２次転写ローラ９（二次転写装置）との間に挾まれて送られる転写材１５に、その多重のカラートナー画像を二次転写するようになっている。
【００１６】
カラートナー画像を二次転写された転写材１５は、転写ローラ９と中間転写ドラム８との間を通過した後、分離器１０により帯電を消去されて中間転写ドラム８から分離し、矢印Ｆ方向に送られて図示しない定着装置によりフルカラー画像として定着される。
【００１７】
なお、本実施例の中間転写ドラム８の断面構造は、１番内径側のシリンダー基体８ａの外周面上には導電性を有するスポンジ状の導電性弾性体８ｂが同心円状に巻かれて設けられ、さらにその導電性弾性体８ｂの外周面上には、シームレス状で非伸縮性を有する樹脂フィルムにより形成された転写フィルム８ｃが同心円状に巻かれて設けられている。
【００１８】
なお、感光体ドラム１は、φ８０のａ−Ｓｉ感光体を用いている。中間転写ドラム８は、円筒状のアルミニウム製（剛性体）で導電性を有するφ１５０の導電性シリンダー基体８ａに厚み５ｍｍのスポンジ状の導電性弾性体８ｂの層を介して厚み６００μｍの高抵抗ベルト８ｃを被覆してφ１６０の完成体にしたものである。この高抵抗ベルト８ｃは、自由外形φ１５１．５の伸縮性ベルトを用いていて、中間転写ドラム８に被覆されているため、高抵抗ベルト８ｃの張力と導電性弾性体８ｂの圧縮力の釣り合ったところで外径が決定されている。
【００１９】
このような構成により、中間転写ドラム８は円筒形支持体の上に被覆されているので転写ニップ幅が広く安定した転写特性が得られる。また、表面電荷の充・放電が体積抵抗率のみで決まるので、表面抵抗率をベルト方式のように低くする必要がなく、高画像が得られる。さらに、円筒形支持体と一体構造で中間層に弾性体を設けているので表面からの外力に対して損傷を受け辛く耐久性に優れている。
【００２０】
また、他の条件としては、中間転写ドラム８の高抵抗ベルト８ｃの体積抵抗率を１０8Ω・ｃｍ〜１０12Ω・ｃｍ、導電性弾性体８ｂの体積抵抗率を１０4Ω・ｃｍ〜１０6Ω・ｃｍ、感光体ドラム１と中間転写ドラム８とのギア比を２倍、２次転写ローラ９の径をφ２０、体積抵抗率を１０6Ω・ｃｍ〜１０8Ω・ｃｍ、表面となるゴム部分の厚みを５ｍｍとした。
【００２１】
図２は、感光体ドラム１と中間転写ドラム８、及び中間転写ドラム８と２次転写ローラ９間での転写時のトナー像の伸縮を説明するための概要図である。なお、図２は、図１の背面側方向から見た状態に相当する。
感光体ドラム１の半径をＲ１として、角速度ω１で回転しているとすると、線速Ｖ１は、Ｖ１＝Ｒ１×ω１となる。
【００２２】
次に、中間転写ドラム８の半径をＲ２０として、感光体ドラム１とのギア比ｋで駆動されているとすると、中間転写ドラム８の角速度ω２は、ω２=ω１／ｋとなる。
【００２３】
１次転写ニップ部（感光体ドラム１と中間転写ドラム８とのニップ部）で感光体ドラム１がニップ深さａ１で中間転写ドラム８に圧接されているとすると、１次転写ニップ中心での中間転写ドラム８の半径Ｒ２１は、Ｒ２１＝Ｒ２０−ａとなり、この部分での中間転写ドラム８の表面の線速Ｖ２１は、Ｖ２１＝Ｒ２１×ω２となる。
【００２４】
同じく２次転写ニップ部（中間転写ドラム８と２次転写ローラ９とのニップ部）で２次転写ローラ９がニップ深さａ２で中間転写ドラム８に圧接されているとすると、２次転写ニップ中心での中間転写ドラム８半径Ｒ２２は、Ｒ２２＝Ｒ２０−ａ２となり、この部分での中間転写ドラム８の表面の線速Ｖ２２は、Ｖ２２＝Ｒ２２×ω２となる。
【００２５】
ここで、転写材１５の線速は、２次転写ローラ９の駆動方法、転写材１５と中間転写ドラム８（あるいは２次転写ローラ９）との界面のすべりによる線速比ｍ（あるいはｎ）、２次転写ローラ９のニップ深さａ２によって決定される。
【００２６】
２次転写ローラ９の駆動方法を中間転写ドラム８による従動にした場合には、２次転写ニップ中心での２次転写ローラ９の表面線速Ｖ３２は、２次転写ニップ中心での中間転写ドラム８の表面の線速Ｖ２２と等しいのでこの値が転写材の線速Ｖ４となり、Ｖ4＝Ｖ22＝Ｖ３２となる。
【００２７】
２次転写ローラ９の駆動方法を駆動にした場合には、２次転写ローラ９の角速度をω３、２次転写ニップ中心での２次転写ローラ９の半径をＲ３２とすると、２次転写ニップ中心での２次転写ローラ表面の線速Ｖ３２は、Ｖ３２＝Ｒ３２×ω３となるが、転写材１５の線速Ｖ４は２次転写ニップ中心での中間転写ドラム８の表面との線速比ｍとすると、Ｖ４＝ｍ×Ｖ２２と表せる。
【００２８】
1次転写ニップでの感光体ドラム１上のトナー像と中間転写ドラム８上に転写されたトナー像の倍率Ｓ１は、２次転写ローラ９が従動の場合は、ニップしていない部分での中間転写ドラム８の線速Ｖ２０がＶ２０＝Ｒ２０×ω２＝Ｒ２０×ω１／ｋとなることから、Ｓ１＝Ｖ２０／Ｖ１＝Ｒ２０／（ｋ×Ｒ１）となる。また、２次転写ニップでの中間転写ドラム８上のトナー像と転写材１５上に転写されるトナー像の倍率Ｓ２は、Ｓ２＝Ｒ２２／Ｒ２０となる。
【００２９】
これより、感光体ドラム１上のトナー像と転写材１５上のトナー像の倍率Ｓは、ａ２＝Ｒ２０−Ｒ２２であるために、Ｓ＝Ｓ１×Ｓ２=（Ｒ２０−ａ２）/（ｋ×Ｒ１）となる。
【００３０】
そのために、感光体ドラム１上のトナー像と転写材１５上のトナー像の倍率を１とするには、ｋ×Ｒ１＝Ｒ２０−ａ２とすればよいことになる。
【００３１】
一方、２次転写ローラ９に駆動をかけた場合の感光体ドラム１上のトナー像と転写材１５上のトナー像の倍率Ｓ’は、Ｓ'=ｍ×Ｓ ＝ｍ（Ｒ２０−ａ２）/（ｋ×Ｒ１）となるために、感光体ドラム１上のトナー像と転写材１５上のトナー像の倍率を1とするには、ｋ×Ｒ１／ｍ＝Ｒ２０−ａ２とすればよいことになる。
【００３２】
【実施例１】
本発明の実施例１として、感光体ドラム１の外径をφ８０、中間転写ドラム８の外径をφ１６１として、ギア比２．０倍で駆動した。また、２次転写ローラ９の外径をφ２０とし、1次転写ニップ深さを０．６ｍｍ、２次転写ニップ深さを０．５ｍｍとした。この場合の1次転写ニップでの倍率Ｓ１は、Ｓ１＝８０．５／（２×４０）＝１．００６２５となる。また、２次転写ローラ９を中間転写ドラム８により従動させると、Ｓ＝（Ｒ２０−ａ２）／（ｋ×Ｒ１)＝（８０．５−０．５)／（２×４０）＝１となり、結果的にもトナー像の伸縮がない良好な転写画像を得ることが出来た。
【００３３】
本発明の実施例２として、感光体ドラム１の外径をφ８０、中間転写ドラム８の外径をφ１６０．２として、ギア比２．０倍で駆動した。また、２次転写ローラ９の外径をφ２０とし、１次転写ニップ深さを０．６ｍｍ、２次転写ニップ深さを０．５ｍｍとした。この場合の１次転写ニップでの倍率Ｓ１は、Ｓ１＝８０．１／（２×４０）＝１．００１２５となり、１次転写ニップでの倍率変化はほとんど生じなかったが、２次転写ローラ９を従動させると倍率Ｓ２は、Ｓ２＝Ｒ２２／Ｒ２０＝（Ｒ２０-ａ２）／Ｒ２０＝（８０．１−０．６）／８０．１＝０．９９２５１となり、０．７４９％の収縮が生じる。そこで、実施例２では、２次転写ローラ９を駆動させて、２次転写ニップ部の線速比を１．００５とすることにより倍率Ｓ’は、Ｓ’＝ｍ（Ｒ２０-ａ２）／（ｋ×Ｒ１)＝０．００５×(８０．１−０．５)／(２×４０) ＝１となり、結果的にもトナー像の伸縮がない良好な転写画像が得ることが出来た。
【００３４】
本発明の比較例1として、感光体ドラム１の外径をφ８０、中間転写ドラム８の外径をφ１６０として、ギア比２．０倍で駆動した。また、２次転写ローラ９の外径をφ２０とし、1次転写ニップ深さを０．６ｍｍ、２次転写ニップ深さを０．８ｍｍとした場合に、２次転写ローラ９を中間転写ドラム８により従動させて、Ｓ＝（Ｒ２０−ａ２)／(ｋ×Ｒ１)=(８０−０．８)／(２×４０)＝０．９９となり、転写材１５上のトナー像が副走査方向に１％収縮して倍率が満足できない設定になった。この対策として露光装置の周波数を変更することによりレーザー光ユニット３の副走査方向の倍率を大きくしたところ、主走査方向の倍率が小さくなってしまった。
【００３５】
本発明の比較例２として、比較例１とは２次転写ニップ深さを１．０ｍｍと変えてみた。この場合の１次転写ニップでの倍率Ｓ１は、Ｓ１＝８０／（２×４０）＝１．０となり１次転写ニップでの倍率変化は全く生じなかった。しかし、２次転写ローラ９を従動させると倍率Ｓ２は、Ｓ２＝Ｒ２２／Ｒ２０＝（Ｒ２０−ａ２)／Ｒ２０＝（８０−１．０)／８０ =０．９８７５となり、１．２５％の収縮が生じた。そのため、倍率Ｓは、Ｓ＝Ｓ１×Ｓ２＝０．９８７５となり、転写材１５上のトナー像が副走査方向に１．２５％収縮して倍率が満足できない設定になった。この対策として２次転写ローラ９に駆動をかけて中間転写ドラム８よりも速めに回転させたところ倍率を修正できた。しかし、２次転写ローラ９と中間転写ドラム８との間のずれ量が大きく２次転写されたトナー像の解像度が低下してしまった。また、２次転写ニップでのずれ応力も大きいために回転変動によるジッターレベルの低下が見られた。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のカラー画像形成装置によれば、大口径の中間転写ドラムで問題となる用紙分離性を改善するために中間転写ドラムを低硬度の弾性層にする方法を採用した場合に生じる転写トナー像の倍率変化を正確に補正することができ、転写トナー像を高画質に維持する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を示す図である。
【図２】図１の中間転写ドラム近傍を示す図である。
【符号の説明】
１：感光体ドラム
２：帯電装置
３：レーザー光ユニット
４ａ〜４ｄ：現像装置
５：転写前除電ランプ
６：クリーニング装置
７：主除電ランプ
８：中間転写ドラム
９：２次転写ローラ
１０：分離器
１２，１３：レジストローラ
【図１】
0003990563.tif 000002
【図２】
0003990563.tif 000003