説明

画像形成装置

【課題】ベルト構成ローラの回転周期変動に起因する色ズレの発生を防止する。
【解決手段】各色のトナーを現像する複数の現像部と、現像部による各色のトナーが、その表面上又はその表面上で搬送される転写材に重ねて転写される中間転写ベルト9と、中間転写ベルト9が巻架された状態で該中間転写ベルト9を駆動する第1のローラ(駆動ローラ10)と、中間転写ベルト9が巻架された状態で、第1のローラにより駆動される中間転写ベルト9の回転に伴って従動回転する第2のローラ(従動ローラ11及びテンションローラ12)とを備え、第1のローラ部における中間転写ベルト9の厚みtを含む外周部の径をD1とし、第2のローラの外径をD2とすると、これらが次式の関係を満たすようにする。D2=N*D1。但し、N=n又は1/n(n:正の整数)

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、プリンタ、複写機等の画像形成装置に関し、特に、各色のトナーを重ね合わせることでカラー画像の形成を行う画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、プリンタや複写機等の画像形成装置は、カラー印刷機能を備えたものが普及しており、このカラー印刷においては、例えばYMCKといった複数の色のトナーを重ね合わせることでカラー画像が形成される。このカラー画像の形成に関し、例えば転写ベルトユニットを備え、該転写ベルトに沿って各色の画像形成部が並設されてなる所謂タンデム方式のカラーシステム(例えばカラープリンタ)が知られている。通常、転写ベルトユニットは、転写ベルトを保持、駆動するためのローラ(以降、これら転写ベルトユニットを構成する各ローラのことを「ベルト構成ローラ」という)を2個以上備えている。ベルト構成ローラは、転写ベルトを駆動する駆動ローラ、転写ベルトを保持する従動ローラ、及び転写ベルトにテンションを与えるためのテンションローラ等に分類される。この駆動ローラによる回転駆動に応じて、転写ベルト上には、上記画像形成部の各感光体ドラムによるYMCK4色のトナー像が互いに重ね合わされるように順次転写(1次転写)されてカラー画像が形成される。そして、この転写ベルト上に形成されたカラー画像は、転写ベルトに対向して設置された2次転写ローラによって用紙上に転写(2次転写)される。
【特許文献1】特開平10−339984号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、上記タンデム方式のカラーシステムでは、一般的に、各色のトナー像の重ね合わせ(以降、適宜「色合わせ」という)には多大な困難が伴い、色ズレや色ムラ(以降、これらを総称して「色ズレ」という)が発生し易いという問題がある。色合わせを阻害する要因の一つに転写ベルトの走行速度変動がある。この転写ベルトの走行速度変動を発生させる原因としては、例えば駆動ローラの外径変動、転写ベルトの厚み変動、或いは駆動部のギアの振れ等、多種のパラメータが挙げられる。
【0004】
本発明は、転写ベルトの走行速度変動要因の一つであるベルト構成ローラの回転周期変動に起因する色ズレの発生を防止することができ、ひいては高画質なカラー画像を得ることが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の請求項1に係る画像形成装置は、複数種類の色からなるカラー画像の形成が可能に構成された画像形成装置であって、各色の現像を行う複数の現像部と、前記現像部による各色のトナーが、その表面上又はその表面上で搬送される転写材に重ねて転写される転写ベルトと、前記転写ベルトが巻架された状態で該転写ベルトを駆動する第1のローラと、前記転写ベルトが巻架された状態で、前記第1のローラにより駆動される転写ベルトの回転に伴って従動回転する第2のローラとを備え、前記第1のローラ部における前記転写ベルトの厚みを含む外周部の径をD1とし、前記第2のローラの外径をD2とすると、D1及びD2は、以下の(1.1)式に示す関係を満たすことを特徴とする。
D2=N*D1 ・・・(1.1)
但し、N=n又は1/n(n:正の整数)、記号/は除算、記号*は乗算を示す。
【0006】
上記構成によれば、複数の現像部によって各色の現像が行われ、現像部による各色のトナーが転写ベルト上又は該転写ベルト上で搬送される転写材に重ねて転写され、第1のローラによって転写ベルトが巻架された状態で該転写ベルトが駆動され、転写ベルトが巻架された状態で第1のローラにより駆動される転写ベルトの回転に伴って第2のローラが従動回転される。そして、第1のローラ部における転写ベルトの厚みを含む外周部の径をD1とし、第2のローラの外径をD2とすると、D1及びD2が上記(1.1)式に示す関係を満たすものとなる。
【0007】
請求項2に係る画像形成装置は、請求項1において、前記(1.1)式に示す関係は、前記第1のローラにおける転写ベルトの外周部の周速度と、前記第2のローラの外周部の周速度とを一致させる条件に基づいて得られることを特徴とする。この構成によれば、上記(1.1)式に示す関係が、第1のローラにおける転写ベルトの外周部の周速度と、第2のローラの外周部の周速度とを一致させる条件に基づいて得られる。
【0008】
請求項3に係る画像形成装置は、請求項1又は2において、前記第1のローラは、前記転写ベルトを回転駆動させる駆動ローラであり、前記第2のローラは、前記駆動ローラの回転駆動により転写ベルトを介して従動回転される従動ローラ、及び当該従動回転されるとともに前記転写ベルトが巻架された状態で該転写ベルトに張力を与えるテンションローラであり、前記駆動ローラの外径をDd、前記従動ローラの外径をDi、前記テンションローラの外径をDt、前記転写ベルトの厚みをtとすると、以下の(1.2)式に示す関係を満たすことを特徴とする。
Di=Dt=N*(Dd+2t) ・・・(1.2)
但し、N=n又は1/n(n:正の整数)。
【0009】
この構成によれば、第1のローラが、転写ベルトを回転駆動させる駆動ローラとされ、第2のローラが、駆動ローラの回転駆動により転写ベルトを介して従動回転される従動ローラ、及び当該従動回転されるとともに転写ベルトが巻架された状態で該転写ベルトに張力を与えるテンションローラとされる。そして、駆動ローラの外径をDd、従動ローラの外径をDi、テンションローラの外径をDt、転写ベルトの厚みをtとすると、これらが上記(1.2)式に示す関係を満たすものとなる。
【発明の効果】
【0010】
請求項1記載の発明によれば、主動側の第1のローラによる回転変動の周期と、従動側の第2ローラによる回転変動の周期とを合わせる(タイミングを一致させる)ことができ、仮にベルト構成ローラ(第1及び第2のローラ)に回転変動が発生して、転写において或る色のトナーにムラが生じたとしても、他の色のトナーも同じ位置(タイミング)でムラを生じるため、ベルト構成ローラの回転変動に起因する色ズレの発生を防止することができ、ひいては高画質なカラー画像を得ることが可能となる。
【0011】
請求項2記載の発明によれば、第1のローラにおける転写ベルトの外周部の周速度と、第2のローラの外周部の周速度とを一致させるという簡易な方法によって上記(1.1)式の関係を導くことができる。
【0012】
請求項3記載の発明によれば、主動側の駆動ローラによる回転変動の周期と、従動側の従動ローラ及びテンションローラによる回転変動の周期とを合わせることができ、仮にベルト構成ローラ(駆動、従動及びテンションローラ)に回転変動が発生して、転写において或る色のトナーにムラが生じたとしても、他の色のトナーも同じ位置(タイミング)でムラを生じるため、ベルト構成ローラの回転変動に起因する色ズレの発生を防止することができ、ひいては高画質なカラー画像を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下、本発明に係る画像形成装置の一例としてのプリンタについて図面を参照しながら説明する。図1は本発明の一実施形態におけるプリンタの概略構成を示す断面図である。図1に示すように、プリンタ1は、プリンタ本体内にマゼンタ(M)、シアン(C)、イエロー(Y)及びブラック(K)の各色別に画像形成部2M、2C、2Y、2Kが並設されている。各画像形成部2M、2C、2Y、2Kは、用紙に対するカラー画像或いはモノクロ画像の形成(印刷)を行うものであり、同図中に示す矢印方向に回転可能とされた例えばアモルファスシリコンからなる感光体ドラム3、この感光体ドラム3の周囲に配設された帯電部4、露光部5、現像部6及びクリーニング部7等を備えている。
【0014】
帯電部4は、感光体ドラム3の表面を所定電位に均一に帯電させるものである。露光部5は所謂レーザ走査ユニットであり、後述の画像データ記憶部30等から送信されてきた画像データに基づき生成されたレーザービーム(LED光)を感光体ドラム3の表面に照射し、感光体ドラム3上に静電潜像を形成するものである。現像部6は、感光体ドラム3に形成された静電潜像に対して該現像部6が備えるトナー供給部61から供給されるトナーを付着させることで、トナー像として静電潜像を顕在化させるものである。クリーニング部7は、後述する中間転写ベルト9へのトナー画像の一次転写が終了した後、感光体ドラム3の表面に残留しているトナーを清掃するものである。
【0015】
画像形成部2M〜2Kの上方には、感光体ドラム3表面に顕在化したトナー像の中間転写(一次転写)を行うための中間転写ローラ8(一次転写ローラ)及び中間転写ベルト9が配設されている。中間転写ベルト9は、駆動ローラ10、従動ローラ11及びテンションローラ12に巻架された所定のベルト体からなり、各感光体ドラム3と対向配置された中間転写ローラ8によって感光体ドラム3に押圧された状態で、駆動ローラ10、従動ローラ11及びテンションローラ12によって無端回転するように構成されている。
【0016】
駆動ローラ10は、駆動モータ等の駆動源によって回転駆動し、中間転写ベルト9を無端回転させるための駆動力を与えるローラ(主動ローラ)である。従動ローラ11は、回転自在に設けられ、駆動ローラ10による中間転写ベルト9の無端回転に伴って回転する、すなわち駆動ローラ10の主動回転に応じて中間転写ベルト9を介して従動回転するとともに、中間転写ベルト9を保持(回転支持)するローラである。テンションローラ12は、従動ローラ11と同様、回転自在に設けられ、駆動ローラ10の主動回転に応じて中間転写ベルト9を介して従動回転するとともに該中間転写ベルト9を保持し、且つ、中間転写ベルト9が弛まないように中間転写ベルト9に対してテンション(張力)を与えるローラである。このテンションローラ12は、例えば、バネ(スプリング)体などの付勢部材121等によって付勢されることで、中間転写ベルト9の内周側(裏面)から外周側(表面)へ向けて該中間転写ベルト9に対して押圧力を加えるようにして上記テンションを発生させる。
【0017】
中間転写ベルト9に対応する所定位置、ここでは駆動ローラ10と画像形成部2Kの中間転写ローラ8との間、すなわち中間転写ベルト9における駆動ローラ10近傍の2次転写位置の上流側における中間転写ベルト9内周及び外周側には、それぞれバックアップローラ13とともにベルト位置センサ14が設けられている。図5にこのバックアップローラ13及びベルト位置センサ14部の拡大詳細図を示す。バックアップローラ13は、ベルト位置センサ14と中間転写ベルト9との距離を一定に保つためのものであり、同図に示すように中間転写ベルト9に対して内周側から外周側へ向けて適度に押圧した状態に設けられている。これにより、中間転写ベルト9が波打つなどしてベルト位置センサ14との距離が変化して当該ベルトの位置検出において誤差が生じるのを防止することができる。
【0018】
ベルト位置センサ14は、中間転写ベルト9の無端回転におけるベルト位置判定用の情報を検出するセンサである。このベルト位置センサ14は、第1位置センサ14a及び第2位置センサ14bからなる左右一対のセンサであり、図6の側面図に示すように、中間転写ベルト9と所定距離離間した位置に且つ中間転写ベルト9の幅方向(無端回転方向と垂直な方向)に一直線状に並設されている。このように中間転写ベルト9に対してベルト位置センサ14を左右一対備えることで、中間転写ベルト9の無端回転方向における位置ズレのみならず、斜め方向の位置ズレも検出することができ、当該ベルト位置検出がより正確に行えるようになる。これら第1及び第2位置センサ14a、14bは、具体的には、例えば反射型フォトセンサ等の光センサからなり、中間転写ベルト9の外周面に所定のマークを付しておき(マーキングしておき)、これを該光センサで検出する(読み取る)ことで、各ベルト位置判定用の情報を取得する構成となっている。ただし、この方法に限定されず、例えば、中間転写ベルト9上に当該ベルト位置判定用の所定の画像(例えば各色のトナー画像)を形成し、この画像を各光センサで検出するようにしてもよい。
【0019】
なお、ベルト位置センサ14の周辺位置(ここでは、図5に示すように第1及び第2位置センサ14a、14bの略中間位置)に、濃度センサ140が設けられていてもよい。ただし、この濃度センサ140(IDセンサ)は、中間転写ベルト9上の各トナー像の色濃度情報を検出する(色見する)ためのものであり、この色濃度情報を基に濃度補正(キャリブレーション)が行われる。
【0020】
また、図7に示すように、中間転写ベルト9には、該中間転写ベルト9の上記幅方向における両端側の全周に亘って、蛇行防止用リブ91が中間転写ベルト本体92と一体的に設けられている。この蛇行防止用リブ91は、例えばウレタンゴムといった後述する蛇行防止用プーリ110に対して滑り難い(摩擦力が大きな)材質からなり、所定の幅W及び厚みZを有している。ただし、中間転写ベルト本体92の厚みが上述した厚みtであり、例えば数百ミクロンの長さであるのに対して、蛇行防止用リブ91の厚みZは、例えば約2mmの長さとなる。この蛇行防止用リブ91に対応して、従動ローラ11の長手方向(上記幅方向)の両端部には、所謂「つば状」に形成された例えば樹脂材からなる蛇行防止用プーリ110が固設されている。この蛇行防止用プーリ110と蛇行防止用リブ91とは、該蛇行防止用プーリ110の外面部111が上記蛇行防止用リブ91の内周壁面部911と当接するように嵌合されており、換言すれば、従動ローラ11の両側の蛇行防止用プーリ110が、中間転写ベルト9の両側の蛇行防止用リブ91によって挟持(ガイド)された状態とされており、これにより、中間転写ベルト9の無端回転におけるベルト走行の安定化が図られて所謂「蛇行」が防止されるようになっている。なお、このような蛇行防止用プーリ110がテンションローラ12或いは駆動ローラ10に設けられていてもよい。
【0021】
ところで、プリンタ1によるカラー印刷は、M、C、Y及びKの4色が用いられるが(K色のみのモノクロ印刷を行ってもよい)、このカラー印刷時には、画像形成部2M〜2Kにおいて、それぞれ各色のトナー像が各感光体ドラム3上に形成される。この感光体ドラム3上に形成される各色のトナー像は、無端回転される中間転写ベルト9上にそれぞれタイミングを合わせて、すなわち各トナー像の位置(例えばトナー像の一端部)を合わせて、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの順に重ね合わされて転写(1次転写)される。これにより中間転写ベルト9上にM、C、Y、Kの4色のトナー像からなるカラー画像が形成される。この中間転写ベルト9上のカラー画像は、上記無端回転により駆動ローラ10の位置まで移動され、駆動ローラ10と中間転写ベルト9を介して対向配置された2次転写ローラ15とによって、後述の給紙部16から搬送されてきた用紙に対する転写(2次転写)が行われる。
【0022】
プリンタ1は、画像形成部2M〜2Kへ向けて給紙を行う給紙部16を備えている。給紙部16は、各サイズの用紙を収納する給紙カセット161、用紙が搬送される経路である搬送路162、及び搬送路162中の用紙の搬送を行う搬送ローラ163等を備え、給紙カセット161から1枚ずつ取り出された用紙を、2次転写ローラ15と中間転写ベルト9とのニップ部へ向けて搬送する。なお、給紙部16は、カラー画像が2次転写された用紙を後述の定着部17へ搬送し、さらにこの定着処理された用紙をプリンタ本体上部に設けられた用紙排出トレイ18へ排出する。
【0023】
搬送路162における2次転写ローラ15より下流側の適所には、定着部17が設けられている。定着部17は、用紙に転写されたトナー像を定着させるものである。定着部17はヒートローラ171及び圧ローラ172からなり、ヒートローラ171の熱によって用紙上のトナーを溶かし、圧ローラ172によって圧力を加えて用紙上にトナー像を定着させる。
【0024】
図2はプリンタ1の概略構成の一例を示すブロック構成図である。図2に示すように、プリンタ1は、ネットワークI/F(インターフェース)部20、画像データ記憶部30、操作パネル部40、記録部50、センサ部60及び制御部100を備えている。ネットワークI/F部20は、LAN等のネットワークを介して接続されたPC等の情報処理装置(外部装置)との間における種々のデータの送受信を制御するものである。画像データ記憶部30は、ネットワークI/F部20を介してPC等から送信されてきた画像データを一時的に記憶するものである。操作パネル部40は、プリンタ1のフロント部に設けられ、ユーザからの各種の操作指示(コマンド)が入力される入力キーとして機能したり、或いは所定の情報を表示するものである。センサ部60は、上記ベルト位置センサ14等の各種センサからなり、プリンタ1各部の動作状態を検知するものである。
【0025】
記録部50は、上記画像データ記憶部30に記憶されるなどした画像データに基づいて用紙に対する印刷を行うものである。記録部50は、画像形成部51、転写部52、給紙部16及び定着部17を備えている。画像形成部51は、感光体ドラム3、帯電部4、露光部5、現像部6及びクリーニング部7からなる上記画像形成部2M〜2K等から構成され、図1で説明したように感光体ドラム3上にトナー像を形成するものである。転写部52は、中間転写ローラ8、中間転写ベルト9、駆動ローラ10、従動ローラ11、テンションローラ12、蛇行防止部材13及び2次転写ローラ15等からなり、同じく図1で説明したように感光体ドラム3上のトナー像(カラー画像又はモノクロ画像)を中間転写ベルト9を介して用紙に転写するものである。
【0026】
制御部100は、各種制御プログラムを記憶するROM(Read Only Memory)、データを一時的に保管したり作業領域として機能するRAM(Random Access Memory)、及び上記制御プログラム等をROMから読み出して実行するマイクロコンピュータ等からなり、上記各機能部に対する各種制御信号の送受信を行い、プリンタ1全体の動作制御を司るものである。なお、制御部100はベルト位置判定部101を備えている。
【0027】
ベルト位置判定部101は、ベルト位置センサ14によって検出された情報に基づいて中間転写ベルト9のベルト位置(回転位置)を判定するものである。制御部100は、このベルト位置判定部101により判定されたベルト位置情報を、例えば、中間転写ベルト9に対するトナー像の形成や該トナー像の2次転写動作等を行う際の所定のタイミングを計るため、或いは走行速度変動が生じる(所定の不具合が存在する)のは中間転写ベルト9のいずれの箇所であるのかといったことを検出するために利用してもよい。
【0028】
ところで、上記従来技術で説明したように、タンデム方式のカラーシステムは、ベルト構成ローラの回転周期に変動が発生し(以降、回転周期の変動のことを「回転変動」という)、この回転変動によって中間転写ベルト9の走行速度(無端回転速度)に変動が生じることがあるが、ここで、当該ベルト構成ローラに回転変動が発生したとしてもトナーの色合わせに対する影響を無くす又は低減する方法について説明する。なお、ベルト構成ローラに発生した回転変動による上記色合わせに対する影響を無くすこと又は低減することを含めて「回転変動をキャンセルする」と表現するものとする。
【0029】
図3は、このベルト構成ローラの回転変動をキャンセルすることについて説明するべく上記図1における中間転写ベルト9、並びに駆動ローラ10、従動ローラ11及びテンションローラ12のベルト構成ローラを概念的に示した模式図である。但し、駆動ローラ10の外径(直径)をDd、従動ローラ11の外径をDi、テンションローラ12の外径をDtとし、中間転写ベルト9の厚み(ベルト厚)をtとする。また、図中、中間転写ベルト9に対する各画像形成部2M〜2Kを示すべく、MCYK各色の中間転写ローラ8を示す。
【0030】
同図に示すように、中間転写ベルト9の内周側の所定位置には、該中間転写ベルト9の内周面に圧接された状態で駆動ローラ10、従動ローラ11及びテンションローラ12が配設されている。駆動ローラ10が符号Aで示す矢印方向に駆動回転すると、これに伴って中間転写ベルト9が符号Bで示す矢印方向(矢印B方向)に無端回転し、この中間転写ベルト9の回転に伴って、従動ローラ11及びテンションローラ12がそれぞれ符号C、Dで示す矢印方向に従動回転する。
【0031】
このような構成において、上記色合わせへの影響を与える駆動ローラ10による回転変動の周期(以降、この回転変動の周期のことを「変動周期」という)は、各トナー像が中間転写ベルト9外周面に転写されることからも、駆動ローラ10部における中間転写ベルト9の厚みtを含む外径(Dd+2t)のピッチで発生するものと言える。以降、この外径(Dd+2t)のことを「ベルト外径」という。一方、従動ローラ11及びテンションローラ12の変動周期は、これらローラが中間転写ベルト9によって回転させられる所謂アイドル関係にあることから、すなわち、従動ローラ11及びテンションローラ12はこの外周面を通じて中間転写ベルト9の回転力が伝達されて回転されることから、ローラ外径Di、Dtのピッチで発生するものと言える。
【0032】
そこで、以下の(1)式に示すように、駆動ローラ10部における変動周期のピッチ、すなわちベルト外径(Dt+2t)と、従動ローラ11及びテンションローラ12の変動周期のピッチ、すなわちローラ外径Di、Dtとが互いに整数倍、又は(1/整数)倍の関係となるようにする。
Di=Dt=N*(Dd+2t) ・・・(1)
但し、上式における記号「*」は乗算、「N」は係数を示す。また、N=n、又はN=(1/n)を示している。この「n」は正の整数である。
【0033】
上記(1)式は、駆動ローラ10部における中間転写ベルト9外周面の回転速度(ベルト表面速度)をV1、従動ローラ11外周面での回転速度(従動ローラ表面速度)をV2、テンションローラ12外周面での回転速度(テンションローラ表面速度)をV3とすると、従動ローラ表面速度V2及びテンションローラ表面速度V3を、ベルト表面速度V1と等しくする、換言すれば、回転させる側の表面速度に、回転させられる側の表面速度を一致させる、という関係から導かれる。
【0034】
因みに、中間転写ベルト9の直線部Sでは、該ベルトの内周面及び外周面の速度は同じであり、例えば、符号300の部分拡大図に示すように、この内周面及び外周面の速度は、少なくとも矢印B方向に移動する中間転写ベルト9がテンションローラ12と略最初に接する位置310までは同じ速度が維持される、すなわち、位置310における内周点301(中間転写ベルト9とテンションローラ12とが回転によって最初に当接する点)の上記テンションローラ表面速度V3と、外周点302の表面速度V4とは互いに等しいものとなっている。なお、駆動ローラ10側は、中間転写ベルト9に駆動力を与えて謂わばベルトを押し出す出力側であるため、駆動ローラ10部では、この駆動ローラ10外周面の速度ではなく中間転写ベルト9外周面でのベルト表面速度V1を扱う必要があるが、テンションローラ12側は、この中間転写ベルト9によって従動回転される謂わば入力側であるため、テンションローラ12が中間転写ベルト9から回転力を伝達される該ベルト内周面位置の、テンションローラ表面速度V3(=V4)を扱うものとなる。なお、このことは、従動ローラ11部に対しても同じである。
【0035】
ここで、例えばr:回転半径、ω:角速度、D:直径、T:1回転の周期、R:回転数(rpm;回/分)とすると、一般に、或る周速度vは以下の(2)式で表される。
v=r*ω=(D/2)*(2π/T)=(π*D)/T=(π*D*R)/60 ・・・(2)
【0036】
この(2)式を、例えば駆動ローラ10と従動ローラ11とに当て嵌めると、上述したようにV2=V1(説明の都合上、V2とV1との式の順序を入れ替えている)とすることから、以下の(3)式が得られる。但し、R2:従動ローラ11の回転数、R1:駆動ローラ10の回転数を示す。
(π*Di*R2)/60=(π*(Dd+2t)*R1)/60 ・・・(3)
上記(3)式における両辺の同一の係数等を除くと、以下の(4)式が得られる。
Di*R2=(Dd+2t)*R1 ・・・(4)
【0037】
したがって、この(4)式を満たし且つ互いの変動周期を合わせるための“径”の関係は、Di=n*(Dd+2t)又はDi=(1/n)*(Dd+2t)となる。以上のことは、テンションローラ12に対しても同様にDt=n*(Dd+2t)又はDt=(1/n)*(Dd+2t)となる。したがって、これらを纏めて表現すると、上記(1)式に示すDi=Dt=N*(Dd+2t)の関係が得られる。
【0038】
なお、この(1)式には、例えば、Di=Dt=2*(Dd+2t)(N=2)というように従動ローラ11及びテンションローラ12のローラ外径が、駆動ローラ10部のベルト外径の2倍となるときには、上記(4)式から、従動ローラ11及びテンションローラ12の回転数は駆動ローラ10の回転数の1/2倍となる関係があり、また、例えば、Di=Dt=(1/2)*(Dd+2t)(N=1/2)というように従動ローラ11及びテンションローラ12のローラ外径が、駆動ローラ10部のベルト外径の1/2倍となるときには、従動ローラ11及びテンションローラ12の回転数は駆動ローラ10の回転数の2倍となる関係がある。勿論、N=1のときは、従動ローラ11及びテンションローラ12のローラ外径と駆動ローラ10部のベルト外径とが等しくなり、各回転数も等しくなる。
【0039】
ただし、実際の装置においては、N=1又は1/2、すなわちDi=Dt=1*(Dd+2t)又はDi=Dt=(1/2)*(Dd+2t)とすることが好ましい。すなわち、各ローラを全て同等の径として製造の効率化を図るようにしてもよいし、従動ローラ11やテンションローラ12は重量或いは材料費低減の観点からも必ずしも径を大きくする必要がないことから、駆動ローラ10の径を例えばφ30mmとすると、この従動及びテンションローラ11、12の径をその半分のφ15mmとするというようにしてもよい。
いずれにしても、上述のように、駆動ローラ10の1回転に対して、従動及びテンションローラ11、12は必ずしも1回転でない回転をするものの、この回転が駆動ローラ10の1回転に対して整数倍又は(1/整数)倍となるため、駆動ローラ10の変動周期に対する、従動及びテンションローラ11、12の変動周期の位相が互いにズレないものとなる。
【0040】
このことは、図4における変動周期に関するタイミングチャートに示すように、例えば駆動ローラ10の回転により符号501に示す何らかの転写異常(例えば色ムラ;トナー転写の不具合)が発生し、次にこれと同じ新たな転写異常が周期的なものとして発生する期間、すなわち駆動ローラ10の変動周期を変動周期T1とすると、同じく、従動ローラ11(又はテンションローラ12)の回転により、符号502に示す転写異常が発生してから次の転写異常が発生するまでの従動ローラ11の変動周期T2とが同じタイミングとなることを示している。ただし、図4は、駆動ローラ10の1回転に対して従動ローラ11が1回転する場合(各ローラ径が略同じ径となる場合)のタイミングについて示すものであり、上述における一例に示すように例えば駆動ローラ10の1回転に対して、従動ローラ11がこの整数倍すなわち例えば2回転するような場合には、変動周期T1に対して変動周期T2が半分の長さとなるが、この場合においても、時間の経過とともに(ローラの回転が進むにつれ)互いの転写異常発生の位置(位相)がズレていくことなく、全体としてのタイミングは一致したものとなる。
【0041】
このように、主動側の駆動ローラ10による変動周期と、従動側の従動ローラ11又はテンションローラ12による変動周期とを同じタイミングに合わせることができ、たとえ或る色のトナーにムラが生じたとしても、他の色のトナーも同じ位置(タイミング)でムラを生じる、つまり4色とも同じようにズレるので、結果として、色ズレ(色ズレとは、4色の関係でみた場合の相互のズレである)の発生を防止する(ベルト構成ローラの回転変動をキャンセルする)ことが可能となる。
【0042】
なお、上記(1)式は、上記駆動ローラ10等の主動側のローラ部における中間転写ベルト9の厚みtを含む外周部の径をD1、上記従動ローラ11及びテンションローラ12等の従動側のローラの外径をD2とすると、以下の(1’)式に示す関係であると表現することもできる。
D2=N*D1 ・・・(1’)
但し、N=n又は1/n(n:正の整数)
【0043】
以上のように、本実施形態に係る画像形成装置(プリンタ1)によれば、複数の現像部6(又は画像形成部2M〜2K)によって各色のトナーの現像が行われ、現像部6による各色のトナーが中間転写ベルト9に重ね合わせて転写され、駆動ローラ10等の第1のローラによって中間転写ベルト9が巻架された状態で該中間転写ベルト9が駆動され、中間転写ベルト9が巻架された状態で第1のローラにより駆動される中間転写ベルト9の回転に伴って従動ローラ11やテンションローラ12等の第2のローラが従動回転される。そして、第1のローラ部における中間転写ベルト9の厚みtを含む外周部の径をD1とし、第2のローラの外径をD2とすると、これらD1及びD2は上記(1’)式に示す関係を満たすものとなる。したがって、主動側の第1のローラによる回転変動の周期と、従動側の第2ローラによる回転変動の周期とを合わせる(タイミングを一致させる)ことができ、仮にベルト構成ローラ(第1及び第2のローラ)に回転変動が発生して、転写において或る色のトナーにムラが生じたとしても、他の色のトナーも同じ位置(タイミング)でムラを生じるため、ベルト構成ローラの回転変動に起因する色ズレの発生を防止することができ、ひいては高画質なカラー画像を得ることが可能となる。
【0044】
また、上記(1’)式に示す関係は、上記第1のローラにおける中間転写ベルト9の外周部の周速度(ベルト表面速度V1)と、上記第2のローラの外周部の周速度(従動ローラ表面速度V2、テンションローラ表面速度V3)とを一致させる条件に基づいて得られるので、第1のローラにおける中間転写ベルト9の外周部の周速度と、第2のローラの外周部の周速度とを一致させるという簡易な方法によって当該(1’)式の関係を導くことができる。
【0045】
さらに、上記第1のローラが、中間転写ベルト9を回転駆動させる駆動ローラ10とされ、第2のローラが、駆動ローラ10の回転駆動により中間転写ベルト9を介して従動回転される従動ローラ11及び当該従動回転されるとともに中間転写ベルト9が巻架された状態で該中間転写ベルト9に張力を与えるテンションローラ12とされる。そして、駆動ローラ10の外径をDd、従動ローラ11の外径をDi、テンションローラ12の外径をDt、中間転写ベルト9の厚みをtとすると、これらは上記(1)式に示す関係を満たすものとなる。したがって、主動側の駆動ローラ10による変動周期と、従動側の従動ローラ11及びテンションローラ12による変動周期とを合わせる(タイミングを一致させる)ことができ(図4参照)、仮に、ベルト構成ローラ(駆動、従動及びテンションローラ11、12)に回転変動が発生して、転写において或る色のトナーにムラが生じたとしても、他の色のトナーも同じ位置(タイミング)でムラを生じるため、ベルト構成ローラの回転変動に起因する色ズレの発生を防止することができ、ひいては高画質なカラー画像を得ることが可能となる。
【0046】
なお、本発明は以下の態様をとることができる。
(A)上記実施形態では、M、C、Y、K色の順にトナー転写されて色合わせされる構成となっているが、これに限らず、Y、M、C、Kの順など任意の順にトナー転写されて色合わせされる構成であってもよい。
【0047】
(B)上記実施形態では、図1に示すように中間転写ベルト9の下方側に各画像形成部2M〜2Kが配置され、上方側にテンションローラ12が配置される構成となっているが、この配置に限定されず、中間転写ベルト9の上方側に各画像形成部2M〜2Kが配置され、下方側にテンションローラ12が配置される構成であってもよい。また、中間転写ベルト9の無端回転方向が、図3(図1)に示す矢印B方向(右回り)でなく、これと逆方向(左回り)となる構成のプリンタを採用してもよい。
【0048】
(C)上記実施形態では、従動側のローラとして2つのローラ(従動ローラ11やテンションローラ12)を備える構成としているが、これに限らず、従動側のローラとして1つ或いは3つ以上のローラを備える構成としてもよい。また、主動側のローラについても、上記実施形態のように1つ(駆動ローラ10)とせずともよく、2つ以上備えていてもよい。この場合も、主動側の各駆動ローラにおける中間転写ベルト9の外周部の周速度と、従動側の各ローラの外周部の周速度とを一致させる条件に基づいて(1)式又は(1’)式と同様の関係が導かれる。
【0049】
(D)必ずしもバックアップローラ13や蛇行防止用リブ91(蛇行防止用プーリ110)を備えなくともよい。ただし、中間転写ベルト9の走行安定化を図り、本発明の方法と合わせて、色ズレの発生をより確実に防止するという観点からもこれらを備えることが好ましい。
【0050】
(E)上記実施形態では、転写ベルトを中間転写体として用いて、用紙に謂わば間接的にトナーを転写する構成、すなわち、先ず中間転写ベルト9上に(中間転写ベルト9の表面上に)各色のトナーを重ねて転写し、次にこの中間転写ベルト9上に転写されたトナー(カラー画像)を、別途搬送されてきた用紙に転写する構成としているが、これに限らず、例えば、中間転写ベルト9上に用紙(転写材)を搬送させる、すなわち中間転写ベルト9の回転に伴って該中間転写ベルト9と共に転写ベルト表面上の用紙を回転移動させるようにし、各現像部6により、直接、用紙にトナー(カラー画像)を転写する構成としてもよい。この場合も、上記実施形態と同様、ベルト構成ローラ(第1及び第2のローラ)に回転変動が発生して、転写ベルト表面上の用紙への転写において或る色のトナーにムラが生じたとしても、他の色のトナーも同じ位置(タイミング)でムラを生じるため、ベルト構成ローラの回転変動に起因する色ズレの発生を防止することができ、ひいては高画質なカラー画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0051】
【図1】本発明の一実施形態におけるプリンタの概略構成を示す断面図である。
【図2】上記プリンタの概略構成の一例を示すブロック構成図である。
【図3】ベルト構成ローラの回転変動のキャンセルについて説明するための、中間転写ベルト及び各ベルト構成ローラを概念的に示した模式図である。
【図4】ベルト構成ローラの変動周期に関するタイミングチャートである。
【図5】バックアップローラ及びベルト位置センサ部の拡大詳細図である。
【図6】バックアップローラ及びベルト位置センサ部の拡大側面図である。
【図7】蛇行防止用リブ及び蛇行防止用プーリについて説明するための中間転写ベルト及び従動ローラ部の拡大詳細図である。
【符号の説明】
【0052】
1 プリンタ(画像形成装置)
2M、2C、2Y、2K 画像形成部
3 感光体ドラム
6 現像部
8 中間転写ローラ
9 中間転写ベルト(転写ベルト)
91 蛇行防止用リブ
92 中間転写ベルト本体
10 駆動ローラ(第1のローラ)
11 従動ローラ(第2のローラ)
110 蛇行防止用プーリ
12 テンションローラ(第2のローラ)
13 バックアップローラ
14 ベルト位置センサ
14a 第1位置センサ
14b 第2位置センサ
140 濃度センサ
15 2次転写ローラ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数種類の色からなるカラー画像の形成が可能に構成された画像形成装置であって、
各色の現像を行う複数の現像部と、
前記現像部による各色のトナーが、その表面上又はその表面上で搬送される転写材に重ねて転写される転写ベルトと、
前記転写ベルトが巻架された状態で該転写ベルトを駆動する第1のローラと、
前記転写ベルトが巻架された状態で、前記第1のローラにより駆動される転写ベルトの回転に伴って従動回転する第2のローラとを備え、
前記第1のローラ部における前記転写ベルトの厚みを含む外周部の径をD1とし、前記第2のローラの外径をD2とすると、D1及びD2は、以下の(1.1)式に示す関係を満たすことを特徴とする画像形成装置。
D2=N*D1 ・・・(1.1)
但し、N=n又は1/n(n:正の整数)、記号/は除算、記号*は乗算を示す。
【請求項2】
前記(1.1)式に示す関係は、前記第1のローラにおける転写ベルトの外周部の周速度と、前記第2のローラの外周部の周速度とを一致させる条件に基づいて得られることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
【請求項3】
前記第1のローラは、前記転写ベルトを回転駆動させる駆動ローラであり、
前記第2のローラは、前記駆動ローラの回転駆動により転写ベルトを介して従動回転される従動ローラ、及び当該従動回転されるとともに前記転写ベルトが巻架された状態で該転写ベルトに張力を与えるテンションローラであり、
前記駆動ローラの外径をDd、前記従動ローラの外径をDi、前記テンションローラの外径をDt、前記転写ベルトの厚みをtとすると、以下の(1.2)式に示す関係を満たすことを特徴とする請求項1又は2記載の画像形成装置。
Di=Dt=N*(Dd+2t) ・・・(1.2)
但し、N=n又は1/n(n:正の整数)。

【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】
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【図7】
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【公開番号】特開2007−52391(P2007−52391A)
【公開日】平成19年3月1日(2007.3.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−317966(P2005−317966)
【出願日】平成17年11月1日(2005.11.1)
【出願人】(000006150)京セラミタ株式会社 (13,173)
【Fターム(参考)】