JP2004264527A

JP2004264527A - Method for exposure and image forming apparatus

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Publication number: JP2004264527A
Application number: JP2003054130A
Authority: JP
Inventors: Sadayuki Iwai; 貞之岩井
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-09-24
Anticipated expiration: 2023-02-28
Also published as: JP4213969B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To form a latent image without causing unevenness in the pitch of the latent image by performing correction for canceling the frequency and amplitude of speed fluctuation imparted to a photoreceptor even in the case of imparting the speed fluctuation to the photoreceptor. <P>SOLUTION: In an image forming apparatus provided with an image write-in part 13 to form an electrostatic latent image on the photoreceptor 1 by image exposure, a developing means 3 to perform development by developing the electrostatic latent image with toner and a transfer means 9 to transfer a toner image formed on the photoreceptor 1 to an intermediate transfer body 4 and performing a transfer process in a state that controlled speed fluctuation is imparted to the driving of the photoreceptor so that the average velocity of the photoreceptor 1 and the intermediate transfer body 4 are made nearly equal and also positive and negative values are alternatively repeated for the relative velocity of the photoreceptor and the intermediate transfer body, a means to correct an exposure position so as to cancel the fluctuation of an image exposure position due to the speed fluctuation imparted to the photoreceptor is used at the time of performing the image exposure. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ等に応用される電子写真方式の作像プロセスを利用した画像形成装置に関し、特に画像形成装置において像担持体に画像露光を行う際の露光方法、及びその露光方法を用いた画像形成装置に関するものであり、さらには、複数の像担持体上の顕像化像を多重転写することにより多色またはフルカラー画像を得るようにした画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年はオフィスでも大量のカラー文書が取り扱われるようになり、以前にも増して高速のフルカラープリンタ、フルカラー複写機が望まれている。一般に近年普及し始めたカラーレーザプリンタは、像担持体である一つの感光体に対して色の異なるトナーを用いた複数の現像装置が接触可能に配置され、感光体一回転毎に各々の色のトナー像を作成し、その像を感光体から中間転写体、もしくは転写ドラムなどに保持された紙に順次転写していきカラートナー像を作成する、いわゆる１ドラム方式が主流である。その中にも前述の中間転写体上で複数色のトナー像を重ね、その後、紙に一括転写する中間転写方式と、転写ドラムなどに保持された紙に順次転写していきカラートナー像を作成する直接転写方式とがある。直接転写方式は構造が簡単で低コストだが、紙に複数回転写する場合に、紙の抵抗や含水分によって条件が異なるため、安定した作像が難しい。これに対して中間転写方式では、画像の紙への転写は一回で済むので、画質の安定性や紙種対応性がよいなどの特徴がある。しかし、いずれの方式も４色を使用したカラー像を得るためには感光体が４回回転せねばならず、生産性が上がらなかった。
【０００３】
そこで、高速化に対応するために、感光体を色の数だけ増やし（通常、シアン用、マゼンタ用、イエロー用の３本か、それにブラック用を加えた４本）、各感光体に対応してそれぞれの色の現像器を配置し、各感光体上に各色のトナー像を形成し、記録紙等の転写材を各色の感光体に連続して接触させて、各色の画像を転写材に順次重ねて転写させ、カラー画像を得る、いわゆるタンデム方式又はインライン方式の画像形成装置が市販されている。特許出願としても、例えば下記の特許文献１には、カラー画像出力の高速化のために感光体を複数個積載して、転写材をベルト状の搬送手段で搬送しながら、順次トナー画像を多重転写する画像形成装置の提案がなされている。
このタンデム方式（又はインライン方式）の画像形成装置の場合、１ドラム方式と感光体の外周速度が等速であれば、４倍以上の速度で印刷することが可能である。しかしながら、上述のように感光体から記録紙等に直接転写を行う直接転写方式の場合は、紙転写の際の不安定性や、紙搬送の際の位置合わせの問題なども多い。そこで、タンデム方式で且つ中間転写体を使用する、いわゆるタンデム中間転写方式も下記の特許文献２などを初めとして種々提案されている。
【０００４】
最近の機種では、前述の通り、レイアウトの容易さ、転写の安定性、紙種対応性の観点から、中間転写体、特に中間転写ベルトを使用した１ドラム方式もしくはタンデム方式のカラー画像形成装置が主流となりつつある。しかし，このようなトナー画像を中間転写体上で多重転写するようなカラー画像形成法の場合には、下記のような問題も指摘されている。
例えば、像担持体としての感光体、帯電手段としての一次帯電器、潜像形成手段としての画像露光器、現像手段としての現像器及び転写手段を有する画像形成ユニットを、シアントナー用、マゼンタトナー用、イエロートナー用及びブラックトナー用として４つ用い、中間転写体上に各色トナー用の画像形成ユニットの転写手段によって順次トナー画像を多重転写するフルカラー画像形成装置において、２色目以降の多重転写時に既に中間転写体上に転写されているトナーが感光体に転写してしまい、戻ることがある（以下、中間転写体から感光体への転写を「逆転写」と称する）。
【０００５】
上述したような逆転写が発生すると、感光体ドラムクリーナからの廃トナーを現像器にて再利用した場合、現像器内でのトナー混色という問題が発生してしまう。この現像器内での混色は、多色画像形成においては大きな問題点となるものである。また、逆転写が生じるということは中間転写体上のトナー像が乱されるということであり、画質の劣化を引き起こす。
また、下記の特許文献３においては同様の課題を解決するために、像坦持体の水に対する接触角が８５度以上にすることにより逆転写を軽減することが提案されているが、十分に問題は解決されていない。
【０００６】
感光体から中間転写ベルトなどへの転写率を向上させ，さらに逆転写を防止する技術として、感光体と中間転写ベルトなどの転写像坦持体との間に線速差を付与する方式が知られている。
例えば下記の特許文献４においては、転写率向上のために感光体に対して中間転写体を３％早く回転させている例が示されている。そして、ここでは線速比は１〜５％が望ましいとされている。
【０００７】
この技術に関しては本発明者らも実験を行って効果を確認している。図１３に像担持体と中間転写体に線速差を設けた場合の転写率の向上、逆転写率の低下を示したグラフを示す。
ここで、図１３は、像担持体（ドラム状の光導電性の感光体）の一定走行速度に対し、中間転写体（中間転写ベルト）の走行速度を異ならせた場合の（ａ）イエロートナー画像の逆転写率（右側縦軸）と、（ｂ）マゼンタトナー画像の転写率（左側縦軸）の例を示しており、図１３の横軸は、感光体の走行速度：Ｖａ、中間転写ベルトの走行速度：Ｖｂにつき、
｛（Ｖｂ−Ｖａ）／Ｖａ｝×１００（％）
で定義される「線速比」を示している。従って、線速比：０はＶｂ＝Ｖａで、感光体と中間転写ベルトの走行速度が等しい状態である。
図１３のグラフに示すように、感光体と中間転写ベルトに線速差（線速比）をつけることで転写性は向上する。その理由は、線速差をつけることで感光体とトナーとが相対的に動くことで、安定状態にあった感光体上のトナーが非安定状態になり、ファンデルワールス力が軽減され、また、静電的付着力もトナーと感光体との間の距離が増すことで、結果的に付着力が低減し、転写率が向上し、逆転写率が低下するのである。
【０００８】
しかし、ここで大きな問題として、線速差を設けたことよる画像劣化も発生する。図１４は、感光体（ＰＣ）上の１００μｍ×３５０μｍの細線画像Ａ，Ｂを中間転写ベルトに転写した際の変化を撮影した拡大写真の写しである。図の左に示した数値は、感光体と中間転写ベルトの相対速度比である。このような画像の伸び、乱れは、転写ニップの中で線速差によって画像が引きずられ伸ばされるために生じる。この現象は線速差を小さくしたり、ニップ幅を狭くすることで少なくすることができるが、ニップ幅を狭くするには物理的な限界があり、また、線速差は転写率向上と逆転写防止のために付与しているのであって、画質と二律背反となっている。
また、これらの線速差による画像の伸びは、プリンタや複写機自体の解像度の低かった時代にはあまり目立たなかったものであるが、近年は要求される解像度の高密度化、カラー化による画像の高精細化が求められるに従って、顕著な問題となってきたものである。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭５３−７４０３７号公報
（対応米国特許第４，１６２，８４３号明細書）
【特許文献２】
実開昭５９−１９２１５９号公報
【特許文献３】
特開平９−１４６３３４号公報
【特許文献４】
特開平７−２７１２０１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来技術では主に感光体か中間転写体かのどちらかを遅くするか早くするかで一定の速度差を設ける方式であった。しかし、本質的に必要なのは感光体とトナー粒子との間の付着力の低減であり、そのために感光体とトナー粒子との間に滑りを付与することである。そのために感光体と中間転写体の間に線速差を付与しているのであって、速度差の方向性は余り意味を持たない。よって、一方向の一定の速度差を付与するのではなく、平均相対速度が一定になるように、正負に振動する相対速度を設けてもトナー粒子と感光体の付着力を低減することができる。この方法であれば平均相対速度が一定であるので転写ニップを通過する際の線速差が累積して画像が酷く伸びたりする乱れが生じない。
【００１１】
しかしながら、感光体と中間転写体との平均相対速度が０となるように正負の相対速度を交互に繰り返す状態で転写する場合、感光体の速度に変化が生じると、感光体への画像露光時に書き込み密度ムラが生じるという問題がある。
すなわち、転写性を改善するために感光体の駆動に一定の振動を付与する場合に、書き込み側も感光体の速度変動の影響を受けてしまうので、書き込み側で感光体に付与した振動（速度変動）の周波数と振幅を打ち消すように補正する必要がある。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、感光体等の像担持体に速度変動（振動）を付与した場合においても、像担持体に付与した速度変動（振動）の周波数と振幅を打ち消すように補正して、潜像のピッチムラが生じることなく潜像形成を行うことができる露光方法を提供することを目的とし、さらには、その露光方法を用い、像担持体に速度変動を付与した場合においても潜像のピッチムラが生じることなく、所望の解像度を維持したまま像担持体上のトナー像を転写像坦持体（中間転写体）上に忠実に転写し、且つ良好な転写率、少ない逆転写によって良好な画像を得ることができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための手段として、請求項１に係る発明は、画像露光により像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該静電潜像をトナーで現像して顕像化する現像手段と、像担持体上に形成されたトナー像を転写像坦持体に転写する転写手段とを備え、像担持体と転写像坦持体との平均速度をおよそ等しくし、且つ像担持体と転写像坦持体の相対速度が正負の値を交互に繰り返すように、制御された速度変動を像担持体の駆動に与えた状態で転写行程を行う画像形成装置において適用され、前記画像露光を行う際の露光方法であって、前記像担持体に付与した速度変動による画像露光位置の変動を相殺するように露光位置を補正する手段を用いることを特徴としている。
また、請求項２に係る発明は、第２の手段は、第１の手段の露光方法において、露光位置の補正手段は、露光位置の変動を相殺するために、像担持体に与えられた駆動変調の周波数と同じ補正周波数を持ち、逆位相になる露光位置の補正を行うことを特徴としている。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項２記載の露光方法において、露光位置の補正手段は、像担持体の駆動の駆動制御系に与えられた変動情報を元に補正を行うことを特徴としている。
請求項４に係る発明は、請求項２記載の露光方法において、露光位置の補正手段は、像担持体の実際の駆動の変動を測定した情報を元に補正を行うことを特徴としている。
請求項５に係る発明は、請求項２記載の露光方法において、露光位置の補正手段側の振動周波数を検知して、像担持体の実際の駆動へ与える変動周波数を決定すること特徴としている。
請求項６に係る発明は、請求項２記載の露光方法において、露光位置の補正手段側の振動振幅を検知して、像担持体の実際の駆動へ与える変動振幅量を決定することを特徴としている。
【００１５】
請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか一つに記載の露光方法において、潜像形成手段として、光源からの光束を光偏向器で偏向走査して像担持体上に画像露光を行う露光手段を用いた場合には、露光位置の補正手段を面倒れ補正光学系の外側に配置することを特徴としている。
請求項８に係る発明は、請求項１〜７のいずれか一つに記載の露光方法において、露光位置の補正手段は、音響的光学素子であることを特徴としている。
請求項９に係る発明は、請求項１〜７のいずれか一つに記載の露光方法において、露光位置の補正手段は、機械式偏向素子であることを特徴としている。
請求項１０に係る発明は、請求項１〜７のいずれか一つに記載の露光方法において、露光位置の補正手段は、振動型ミラーであることを特徴としている。
請求項１１に係る発明は、請求項１〜７のいずれか一つに記載の露光方法において、露光位置の補正手段は、振動型レンズであることを特徴としている。
請求項１２に係る発明は、請求項１〜７のいずれか一つに記載の露光方法において、潜像形成手段として、固定式の発光素子アレイ（例えば発光ダイオードアレイ（ＬＥＤＡ））などを用いて像担持体上に画像露光を行う露光手段を用いた場合には、露光位置の補正手段は、前記発光素子アレイの発光のタイミングによって露光位置を補正することを特徴としている。
【００１６】
請求項１３に係る発明は、画像露光により像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、該静電潜像をトナーで現像して顕像化する現像手段と、像担持体上に形成されたトナー像を転写像坦持体に転写する転写手段とを備え、像担持体と転写像坦持体との平均速度をおよそ等しくし、且つ像担持体と転写像坦持体の相対速度が正負の値を交互に繰り返すように、制御された速度変動を像担持体の駆動に与えた状態で転写行程を行う画像形成装置において、前記画像露光を行う際に、第１〜１２の手段のいずれか一つに記載の露光方法を用いたことを特徴としている。
また、請求項１４に係る発明は、転写像担持体の走行路に沿って配置される複数の像担持体を有し、画像露光により各像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、各像担持体上の静電潜像をトナーで現像して顕像化する現像手段と、各像担持体上に形成されたトナー像を転写像坦持体に転写する転写手段とを備え、各像担持体と転写像坦持体との平均速度をおよそ等しくし、且つ各像担持体と転写像坦持体の相対速度が正負の値を交互に繰り返すように、制御された速度変動を各像担持体の駆動に与えた状態で転写行程を行う画像形成装置において、
前記各像担持体に画像露光を行う際に、請求項１〜１２のいずれか一つに記載の露光方法を用いたことを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成、動作および作用を、図面を参照して詳細に説明する。
まず、本発明に係る画像形成装置の一例を説明する。図１は本発明の一実施形態を示す図であって、タンデム型のカラー画像形成装置の内部機構の概略全体構成図である。画像形成装置本体は従来公知の電子写真方式によるカラー画像形成を行うための、画像読取部１２、画像書込部（潜像形成手段）１３、画像形成部１４、給紙部１５、排紙部１６から構成されている。図１に示したカラー画像形成装置の要部である画像書込部１３、画像形成部１４などを拡大して図２に示し、さらに図３には感光体周りの構成を拡大して示す。
【００１８】
これらの図に基いて画像が形成される動作を説明すると、先ず、画像信号を元に図示省略の画像処理部で画像処理されて画像形成用のブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色信号に変換され、画像書込部１３へ画像信号が送信される。
潜像形成手段である画像書込部１３の内部構成の図示は省略するが、例えばレーザ光源と、回転多面鏡（ポリゴンミラー）等を用いた光偏向器と、走査結像光学系、及びミラー群等からなるレーザ書込み系や、あるいは一次元もしくは二次元に多数の発光素子（例えば発光ダイオード（ＬＥＤ））が配列したＬＥＤアレイ（ＬＥＤＡ）と、結像光学系からなるＬＥＤＡ書込み系などにより構成されており、上記の各色の画像信号に対応した４つの光路を有し、画像形成部１４の各色毎に設けられた感光ドラム１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃに各色信号に応じた書込み光（例えばレーザ光）Ｌを照射して画像露光を行う。
【００１９】
画像形成部１４はブラック（Ｋ）用、イエロー（Ｙ）用、マゼンタ（Ｍ）用、シアン（Ｃ）用の各感光体１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃを備えている。これら各色用の感光体としては例えば有機感光体（ＯＰＣ）などが用いられる。
各感光体１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃの周囲には、帯電ローラ２、画像書込部１３からのレーザによる書込み光Ｌの感光体上での照射部である画像露光部、各感光体に対応して設けられた現像器３、一次転写用の転写ローラ９、クリーニング装置５、除電器６等が配設されている。尚、現像器３には２成分磁気ブラシ現像方式を用いている。
【００２０】
各感光体１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃについての画像作成プロセスは共通であるので、ここでは感光体１Ｋまわりの画像形成プロセスについて代表して説明する。画像書き込み前には、感光体上１Ｋの画像露光部よりも回転方向の上流に設けられた帯電ローラ２で感光体表面は均一に帯電されている。帯電ローラ２としては例えば導電性ゴムローラが用いられ、この帯電ローラ２は感光体１Ｋに対して接触または非接触に設置されている。尚、帯電手段としては帯電ローラ２に限らず、ＡＣ＋ＤＣ帯電、ＡＣバイアスをかけずＤＣバイアスのみを印加して感光体１Ｋを帯電するＤＣバイアスローラ帯電方法や、従来からよく用いられるコロトロンやスコロトロンを用いたコロナ帯電方法、ブラシ帯電方式などを採用することもできる。
感光体１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃの帯電後、前記画像書込部１３により感光体１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ上にレーザ光Ｌを照射して画像露光が行われ、静電潜像が形成された後、現像器３による現像工程によって静電潜像が現像される。
【００２１】
図３において、各色の現像器３は、現像ローラ３ａとドクタブレード３ｂ、２本のスクリュー３ｃ，３ｄ、トナー濃度センサ３ｅと外ケース３ｆからなる。現像ローラ３ａとスクリュー３ｃ，３ｄの位置関係は現像ローラ３ａよりスクリュー３ｃが斜め下方向の位置にあり、２本のスクリュー３ｃ、３ｄは水平方向並列に配設されている。外ケース３ｆには２本のスクリュー３ｃ、３ｄを２室に分ける仕切り板３ｇが設けられている。
この仕切り板３ｇの紙面と垂直な奥側と手前側は、非磁性のトナーとキャリアとからなる２成分現像剤がこれら２本のスクリュー３ｃ，３ｄ間を循環できるように切り欠かれている。また、外ケース３ｆは感光体１Ｋと対面する部分が開口しており、この開口部から現像ローラの３ａ一部が露出するようになっている。
このように外ケース３ｆは図３に示すように現像ローラ１Ｋの横でスクリュー３ｃの上方の空間を少し多めにして現像ローラ３ａ、スクリュー３ｃ，３ｄ、ドクタブレード３ｂを囲っている。
【００２２】
現像ローラ３ａは回転可能な非磁性の現像スリーブ３ａ１と内側に磁界発生手段であるマグネット３ａ２が固定されて構成されている。
スクリュー３ｃ，３ｄはその回転により互いに逆向きに現像剤を搬送するようになっている。現像剤は送り方向が反対のスクリュー３ｃ，３ｄによって攪拌されながら搬送され、仕切り板３ｇによって仕切られた２室を常に循環している。
攪拌搬送されて循環している現像剤はスクリュー３ｃによって現像スリーブ３ａ１に供給され、マグネット３ａ２の磁力によって表面に磁気ブラシ状で保持されて現像スリーブ３ａ１の回転方向に汲み上げられる。汲み上げられた磁気ブラシ上の現像剤はドクタブレード３ｂによって適正な量に穂切りされて感光体１Ｋと対向している現像部へと送られる。
【００２３】
ドクタブレード３ｂで穂切りされて残った現像剤は重力で現像スリーブ３ａ１表面の磁気ブラシ状の外側を落ちてスクリュー３ｃに戻され、仕切り板３ｇの奥側の切り欠き部からスクリュー３ｄに移行し仕切り板３ｇの手前側の切り欠き部からスクリュー３ｃに戻り、再度攪拌搬送されながら現像スリーブ３ａ１に供給することが繰り返される。一方、現像スリーブ３ａ１と対峙している感光体１Ｋの周面部である現像部に送られた現像剤は感光体１Ｋ上の静電潜像にトナーが移行して顕像化される。また、顕像化に使われなかった現像剤は外ケース３ｆ内に戻り、マグネット３ａ２の磁力が働かない部分で現像スリーブ３ａ１から離れてスクリュー３ｃに回収される。
【００２４】
このように現像剤はスクリュー３ｃとスクリュー３ｄを攪拌搬送されて循環しながら現像スリーブ３ａ１に供給、回収される。また、画像が繰り返し出力されるとトナー濃度が薄くなるので、そのトナー濃度をトナー濃度センサ３ｅで検知しながら一定濃度になるように図示省略のトナーボトルなどからトナーを補給する。
【００２５】
中間転写体４はベルト状のものが用いられていて、複数のローラＲ６〜Ｒ８により懸架され、転写装置（例えば転写ローラ）９と各感光体１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃとの間の１次転写部に介在している。そして、中間転写ベルト４が回動し、各感光体間を順次移動することにより、各感光体１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ上に形成された各色のトナー画像は、中間転写ベルト４の同一の画像形成領域が転写ニップＮＰを通過する間に順次重ね合わせて転写され、最後の感光体１Ｃにおける一次転写部を通過したときには、各感光体上のトナー画像の重ね合わせによるフルカラーの転写画像を坦持することになる。一次転写の方式としては中間転写ベルト４を挟み込むように感光体１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃと対向して設けられた、転写電荷付加手段としての転写ローラ９が転写電界を発生させることにより静電的に転写される。図中では導電性発泡ＥＰＤＭゴム（ゴム硬度ＪＩＳ−Ａ３０度、体積抵抗１０^８Ωｃｍ）からなる転写ローラ９に約１．５ｋＶの電圧を印加して転写電界を発生させている。そのためニップは多少広くならざるを得ない。ニップは硬度と加圧力によるくい込み量で決定されている。
【００２６】
中間転写ベルト４は様々な材質のものを使用可能であるが、ここでは耐久性に優れ、ヤング率の高いポリイミド製のベルトや、表面平滑性に優れたＰＶＤＦベルト、もしくはポリウレタン樹脂層の上にポリウレタンゴム層をもち、さらに上にフッ素成分を含有したコート層をもつ、表面が弾性の多層構造ベルトなどを使用している。特にポリウレタン多層構造ベルトは表面が弾性を持つため、感光体表面や紙表面との密着性が良く、一次転写、二次転写に優れている。いずれのベルトも１０^１０〜１０^１２Ωｃｍ程度の体積抵抗を持ち、トナーの載る部分の表面抵抗が１０^１２Ω／□以上の特性値となっており、転写性に優れている。
【００２７】
図２に示す例では、中間転写ベルト４は複数のローラＲ６，Ｒ７，Ｒ８により支持されていて、中間位置にあるローラＲ８が図示しない移動手段により搬送ベルト１８を支持する一方のローラＲ１０に対して接離するようになっている。また、中間転写ベルト４のテンションをコントロールするため、例えば、ローラＲ７はテンション方向に弾性手段で付勢されているものとする。
ローラＲ８とローラＲ１０との対向部は中間転写ベルト４上に形成されたフルカラーの重ね転写画像を、レジストローラ対Ｒ１１から送り出されてくる記録媒体である用紙に転写する二次転写部であり、この二次転写部において中間転写ベルト４上の画像が用紙に転写され、画像転写後の用紙は搬送ベルト１８で定着装置１９に搬送され、定着装置１９で加熱・加圧により画像が用紙に定着されてカラー画像が得られる。そして、定着後の用紙は、排紙部１６へ排出される。
図１乃至図３において、用紙に転写を終えた中間転写ベルト４は二次転写部より下流に設けられた中間転写体ベルトのクリーニング手段（ベルトクリーニング装置）２０によって転写残トナーが除去され、再び一次転写部で次の画像が転写される。
【００２８】
次に感光体用のクリーニング装置５について説明する。ここではクリーニング装置５は各感光体１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃにそれぞれ設けられているが、いずれも同じ構成なので感光体１Ｋについてのクリーニング装置５についてのみ説明する。
クリーニング装置５は、一次転写後に感光体１Ｋ上に残留したトナーを除去するもので、弾性体のクリーニングブレード５ａ、ファーブラシ５ｂ、あるいはこれらを併用したものが用いられる。本例では、弾性体、例えばポリウレタンゴムのクリーニングブレード５ａとファーブラシ５ｂ及びファーブラシに接触して配設された電界ローラ５ｃと電界ローラ５ｃのスクレーパ５ｄ、さらに図３において紙面を貫く方向に長さを有する回収スクリュー５ｅ等で構成されている。ファーブラシ５ｂは導電性で電界ローラ５ｃは金属である。
【００２９】
動作としては、まず感光体１Ｋの回転方向とは逆方向のカウンタで回転しているファーブラシ５ｂで、感光体１Ｋ上の残留トナーを掻き落とす。ファーブラシ５ｂに付着したトナーはファーブラシ５ｂに対してカウンタで回転している電界ローラ５ｃで取り除き、電界ローラ５ｃはスクレーパ５ｄでクリーニングされる。このとき電界ローラ５ｃにはバイアスが印加されており、静電気力で残留トナーが感光体１Ｋからファーブラシ５ｂ、ファーブラシ５ｂから電界ローラ５ｃへと移動して最後にスクレーパ５ｄで掻き落とされ、回収スクリュー５ｅで現像装置５に戻して再利用する。あるいは、廃トナーボトル（不図示）に回収するようにすることもできる。
【００３０】
ここでは、現像装置５に戻して再利用できる構成について説明する。同一の感光体、例えば、感光体１Ｋに対するクリーニング装置５と現像装置３の位置関係は、クリーニング装置５の回収スクリュー５ｅを包囲する搬送ダクト５ｆの部分が現像装置３のスクリュー３ｄの上側の外ケース３ｆに対して上側に連通する構成となっている。この搬送ダクト５ｆの内部には搬送スクリュー等が設けられていて、スクレーパ５ｄで掻き落とされたトナーは搬送ダクト５ｆ内を搬送され、現像装置３のスクリュー３ｄに回収される。
かかる画像形成装置では、感光体との間での逆転写やトナー散りが少なく、トナー像が乱されることない良好な画像を、高速な生産性を落とすことなく達成でき、かつトナーを再利用することができる。
【００３１】
ところで、本実施形態においては、中間転写ベルト４の剛性は極めて重要である。なぜならば中間転写ベルト側で相対速度変動を付与する場合には、中間転写ベルト駆動ローラＲ７で精密に制御された速度を中間転写ベルト４を介して各感光体１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃとの一次転写位置まで伝えなくてはならず、中間転写ベルト４の伸縮によって、付与された速度差を伝達できずにバネの様に吸収してしまっては意味がない。そのため、本件等では機械的剛性に優れたポリイミドベルトを採用した。ポリイミドベルトの厚みは９０μｍ、ヤング率は７０００ＭＰａである。
【００３２】
この装置の中間転写ベルト４の駆動ローラ径は直径φ３０ｍｍであり、駆動ローラＲ７は０．５ｍｍの厚みのゴムローラとなっている。この駆動ローラはゴムローラということもあり、加工精度を余り上げることが出来ない。振れ精度は５０μｍ程度までが限界であり、このとき駆動ローラの振れによるベルト速度の変動は±０．１６％にもなる。さらに中間転写ベルト４はＰＶＤＦ製であったが、ベルト厚みの誤差、ヤング率のムラなどによる速度の変動が上乗せされている。実際にこの系でベルトの表面速度をレーザードップラー変位計にて測定したところ、±０．２５％程度の速度偏差があった。このようなベルト駆動ローラ一回転周期（線速２４５ｍｍ／ｓｅｃなので約２．６Ｈｚ）の非常にゆっくりとした周期の速度変動は前述のように画質に関して好ましくない。そのため、本実施形態では駆動ローラＲ７の反対側の従動ローラＲ６にエンコーダが取りつけてあり、リアルタイムに中間転写ベルト４の速度変動を検出できるようになっている。中間転写ベルト４の表面速度はベルト駆動ローラＲ７の偏心などによる速度ムラとベルト自身の厚みムラなどで決まっているが、これらは周期性を持つ値であるので表面速度の検出からベルト駆動ローラＲ７の速度制御にフィードバックをかけることで取り除くことができる。このようなフィードバックによって低周波の変動成分は取り除いて、さらに高周波の速度変動を付与できるようになる。
【００３３】
以上、本発明に係る画像形成装置の一実施形態として、中間転写ベルトを使用する例を載せたが、機械レイアウトや、求められる精度、大きさなどから中間転写ドラム方式を採用しても構わない。ドラム形態のほうが剛性が高く駆動速度制御には望ましいが、レイアウトの自由度が制限されるという欠点がある。
【００３４】
さて、以上のような構成の画像形成装置においては、各感光体１Ｋ、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃから中間転写ベルト４への転写率を向上させ、さらに逆転写を防止する技術として、各感光体と中間転写ベルトとの間に線速差を付与する方式が適用できる。しかし、単に線速差を付与する方式では、線速差を設けたことにより画像が引きずられ、画像の伸びや乱れ等の画像劣化が発生する。
そこで、一方向の一定の速度差を付与するのではなく、平均相対速度が一定になるように、例えば感光体に正負に振動する相対速度を設ければ、平均相対速度が一定であるので、転写ニップを通過する際の線速差が累積して画像が酷く伸びたりする乱れを生じなくさせることが可能である。
【００３５】
ここで、本発明者らは、感光体と中間転写ベルトの速度を任意に変化させてみて実験を繰り返し、感光体上に形成された細線が、感光体と中間転写ベルトの線速差によってどの程度引き延ばされて中間転写ベルト上へ転移するのか、その関係を調べた。その実験によると、細線が引き延ばされる量は感光体と中間転写ベルトの速度差のみならず、感光体と中間転写ベルトの接触幅（一次転写ニップ幅）とも相関があることが分かった。
【００３６】
図４は、感光体上に、走行方向に直交する方向に形成された２ドットラインの画像（２ドット分の画像）を中間転写ベルト上に転写した場合に、転写された２ドットラインの画像の長さが、中間転写ベルトの感光体に対する線速比によりどのように変化するか（どのように伸びるか）を示す図である。
図４において横軸は線速比であり、感光体と中間転写ベルトの走行速度が等しくなる（線速比＝０）のときの縦軸上の値ｂ（１４０μｍ）は、感光体上の２ドットライン画像の長さ（１ドットは７０μｍ）である。
線速比の正・負何れの側においても、線速比の絶対値が大きくなるに従い、転写された２ドットラインの画像の長さは長くなる（引き伸ばされる）ことが分かる（図中の三角印は実測値、直線ａ−１、ａ−２は理論値である）。
【００３７】
詳細は割愛するが線速差による画像の伸びは速度差がもたらす累計移動距離で決定される。すなわち、一定の速度差ΔＶで一次転写部のニップ幅を通過後の累計移動距離差は、通過時間をＴｎとしたとき、Ｔｎ・ΔＶで表される（実際には元々の線幅も関係するため、さらに複雑ではあるが、ここでは簡易表記とした）。従来の技術のように常に一定の速度差が付いている場合は画像の伸びはニップ幅に強く影響される。それに対して、本発明で示されるように、速度差が一定ではなく、正負に交互に変化した値を付与している場合は、速度変動の一周期の時間に左右される。
【００３８】
感光体と中間転写ベルトの平均速度Ｖａｖｅ［ｍｍ／ｓｅｃ］に対して、相対速度の正負の振動の基本周波数をｆ［Ｈｚ］、規格化された波形ｇ（ｔ）として、相対速度の変動をα・Ｖａｖｅ・ｇ（ｔ）で表したときに、一周期に累積する感光体と中間転写ベルトの累積移動距離Ｄｍａｘ［ｍｍ］は、下記の式（１）となる。ここでαは相対速度比の係数である。わかりやすくするために図５，６に転写ニップで接触してからのある時間までの累計移動距離を感光体と中間転写ベルトについて示した。尚、図５は感光体（ＰＣ）と中間転写ベルトの速度を模式的に示す図であり、感光体（ＰＣ）は一定速度で、中間転写ベルトに相対速度変動が付与されている例である。図６は感光体（ＰＣ）と中間転写ベルトの相対位置を模式的に示す図であり、図５の積分形になっており、感光体（ＰＣ）は一定速度で、中間転写ベルトに相対速度変動が付与されている例である（図６において累積の最大距離差はちょうど図５の斜線部の差分面積に当たる）。
【００３９】
ここでは感光体（ＰＣ）は一定速度Ｖａｖｅ［ｍｍ／ｓｅｃ］で移動し、中間転写ベルトがＶａｖｅ＋α・Ｖａｖｅ・ｇ（ｔ）［ｍｍ／ｓｅｃ］で走行している。感光体と中間転写ベルトの位置の累積最大ズレ量が正負に存在しており、これは速度差の半周期にわたる積分で求められる。これが正負あり、この和が最大累積移動距離となるので、下記の式（１）の様に表される。
Ｄｍａｘ＝α・Ｖａｖｅ・２∫ｇ（ｔ）ｄｔ・・・（１）
（積分は時間ｔにつき、０から１／２ｆまでとる）
【００４０】
つまり、これが相対速度変動によって生じる画像伸びの最大値の値となる。このＤｍａｘの値が、機械として望まれる最小の画像の大きさを解像できればよい。例えば６００ｄｐｉ（ドット／インチ）の装置の場合は一般的には１ドットサイズが４２．３μｍであるので、少なくともＤｍａｘがこの値以下であればよい。
実際に計算してみれば分かるのだが、一定方向に相対速度差をつけ続ける場合に比べて、画像が伸びる割合が圧倒的に小さくなる。それでありながらトナーと感光体の間に発生する相対速度は同様であるので、転写率の向上、逆転写の低減が可能であり、画像の伸びを抑えて転写性の向上が達成できる。
【００４１】
上記の式（１）は一般的な基本周波数ｆの速度変動の様子を示しているが、実際の系では、簡単には正弦波として近似可能である。ｇ（ｔ）をｓｉｎ（２πｆｔ）の正弦波とした場合、式（１）は、
Ｄｍａｘ＝α・Ｖａｖｅ・２∫ｓｉｎ（２πｆｔ）ｄｔ≒α・Ｖａｖｅ／ｆ・π ・・・（２）
（積分は時間ｔにつき、０から１／２ｆまでとる）
として表すことができる。
【００４２】
例えば、平均線速２５０ｍｍ／ｓｅｃで動く感光体と中間転写ベルト（ニップ幅は５ｍｍ）に、感光体側に正弦波で周波数１ｋＨｚ、変動幅１％の速度変動を付与した場合、まず、ニップ通過時間Ｔｎは２０ｍｓであり、ニップ通過中に感光体側は２０回の速度変化が生じる。よって、一定速度の線速差が付与されている場合と異なり、ニップ通過時間にほとんど影響されず、一回の速度変動の周期の間に付く累計移動距離によってのみ画像の伸びが決定される。この場合、一周期は１ｍｓ、累計の最大移動距離Ｄｍａｘは速度差０．０１・２５０・ｓｉｎ（２π・１０００・ｔ）の二分の１周期（０．５ｍｓ）の積分値の倍（正負に動くため）となる。よって、Ｄｍａｘ＝０．８μｍ程度となり、速度変動があっても微小な値しか動いていないことが分かる。
これに対して、中間転写ベルトを１％増で回転させた場合、転写ニップ通過後の累計の移動距離差は２０［ｍｓ］・０．０１・２５０［ｍｍ／ｓ］〜５０［μｍ］となり、画像の乱れとして無視できない量となり、効果の違いが分かる。
【００４３】
尚、与える速度差の波形は幾種類か考えられ、好ましくは発生する速度差が常に一定の矩形波が望ましいが、実際に画像形成装置に実装するのは困難であり、また実機搭載時にステッピングモータなどで矩形波を付与するためにはかなり高周波の制御が必要となる。正弦波は変化が穏やかで、一部ほとんど線速差の発生しない領域も存在するが、実装に無理もなく、制御の無理によって画像が破綻を来すことも少なく、現実的には望ましい。また、矩形波などもより高次の正弦波の集まりであるので、通常の正弦波一波だけでなく、複数の周波数の正弦波を組み合わせることにより、更なる効果が期待できる。
【００４４】
これらの相対速度の周波数は、あまりに遅いと前述のニップ幅の影響のほうが出てきてしまう。例えば基本周波数が１０Ｈｚだったとすると、ニップ通過に掛かる時間２０ｍｓに対して、速度変動の一周期が１００ｍｓとなり、ニップ通過距離のほうが長くなってしまい、画像上に非常に目立つようになり、好ましくない。５０Ｈｚ程度でも１５μｍの画像伸びとなってしまい、画像乱れが目立つ。一般に出力後の紙上で４ｃｙｃｌｅ／ｍｍ程度、好ましくは６ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上の周波数であれば、人間の目に目立ちにくい。
よって、速度変動の周波数はｆ／Ｖａｖｅ［回／ｍｍ］が４［回／ｍｍ］以上、好ましくは６［回／ｍｍ］以上であることが望ましい。
これらの転写法を用いることで、転写率向上、逆転写率低減に有効な線速差の付与を行いながら、線速差付与時の問題点であった画像の伸びによる乱れを防止し、良好な画質の画像を提供できる画像形成装置を得ることができる。
【００４５】
さて、相対速度の積極的な付与にはいくつかの手段が考えられる。一つは感光体側を変動する速度とする方法、もう一つは像の受け側である中間転写体側を変動させる方法、感光体と中間転写体共に相対速度を発生させるために速度変動を付与する方法がある。一般的に感光体は剛体であるので高精度に速度を制御しやすいというメリットがある。また、図１に示すようなタンデム型の画像形成装置では、複数の感光体を個々に制御することが望まれる。ただし、感光体上に潜像を露光する必要があるので速度変動が大きいと潜像自体にバンディングが発生する恐れがある。
【００４６】
そのため、感光体に与えられた速度変動を打ち消すように、露光位置もしくはタイミングを制御することで潜像自体のバンディングを解消する必要がある。すなわち、感光体に付与した速度変動による画像露光位置の変動を相殺するように露光位置を補正する手段を用いると良い（請求項１）。
ここで、図７は感光体の速度変動による書き込みピッチムラを模式的に示す図であり、（ａ）は制御されて付与された感光体表面の速度変動を示す図、（ｂ）はその速度変動が付与された感光体表面に露光が一定間隔で行われたときの感光体回転方向の画像のピッチムラを示す図である。
図７（ａ）に示すように、感光体の平均速度Ｖａｖｅに対して付与された速度変動を正弦波振動として、基本周波数をｆ（Ｈｚ）、振幅強度の係数をαとしたとき、速度変動Ｖ（ｔ）は、
Ｖ（ｔ）＝Ｖａｖｅ＋α・Ｖａｖｅ・ｓｉｎ（２πｆｔ）
で表される。この感光体に対して一定周期で露光を行った場合、図７（ｂ）に示すように、感光体上では速度変動の影響でムラの幅がλ＝Ｖａｖｅ／ｆの露光のピッチムラが生じることになる（感光体が速く動くときは粗になり、遅いところでは密になる）。そこで、露光位置の補正手段として、露光側（この場合はレーザー書き込みを想定しているが、その他、固定式発光素子アレイ（例えば、ＬＥＤＡ）による書き込みなどでも良い）で、このピッチムラを相殺するように、感光体が相対的に遅くなった場合は書き込み位置を感光体回転方向上流側にシフトさせ、感光体が速くなった場合には回転方向下流側に書き込み位置をシフトさせるようにすることで、感光体の駆動変動と周期を同期させた同周波数で、逆位相になるようすることにより、ムラを解消することができる（請求項２）。
【００４７】
本発明で解消を狙っているのは、制御されて付加されている速度変動であり、どの程度の周波数でどの程度の振幅を持っているかは予め判っている値であるので、露光位置の補正手段として、駆動系に指令している周波数と振幅の情報を元に露光位置を補正制御するのが最も簡単で低コストにすむ方法である（請求項３）。しかし、感光体は単独の無負荷で回転しているわけではなく、中間転写ベルトや、感光体のクリーナーなどの負荷が掛かっているので、実際の回転変動の周期や振幅は、指示した値と異なっている可能性もある。このような場合には、例えば感光体の表面速度、もしくは中心軸の回転速度を測定して、その結果に基づき露光側の補正の制御を行った方がより高精度に補正可能である（請求項４）。
【００４８】
この考え方は、露光側の補正手段が後述するように電気的に振動と振幅を任意にコントロールできるような光学的偏向装置（素子）を用いた場合は十分に正確に制御できるので可能であるが、例えば共振振動を用いたメカニカルな光学的偏向素子を用いた場合には、一定の振動数、振幅でしか与えられない物もある。このような場合には感光体側に与えた速度変動周期側に露光側で補正を合わせるのが困難である。このような場合には、逆に露光位置の補正手段側を一定の条件で駆動して、それに合わせるように感光体側の駆動変動を付与する方法がある。これは感光体の駆動の変動を外部から制御して与えているからこのようなことが可能である。このような場合にも機内の温度変化などにより共振周波数がずれたり、振幅が変わったりすることもあるので、望ましくは露光位置の補正手段側の作動周波数、振幅などを検知して、それに合わせて逆位相となるように、感光体に速度変動を合わせるように付与すればよい（請求項５，６）
【００４９】
露光位置の補正手段としては、例えば光学的な偏向装置（光の進行方向を任意に変化させられる装置）を用いる。
現在広く電子写真方式における露光手段として用いられているのは、図８に示すような、レーザ光源（ＬＤユニット）１０１と、光偏向器（例えば、ポリゴンミラーを用いたポリゴンスキャナ等）１０５とｆθレンズ光学系１０３，１０４を用いた、いわゆるレーザ書き込み装置である。この書き込み装置においては、ポリゴンミラー面でレーザ光を反射している関係で、ポリゴンミラー面のわずかな傾きで露光位置が副走査方向に変動してしまうのを避けるために、多少のポリゴンミラー面の面倒れを許容できるように、面倒れ補正レンズが組み込まれているのが一般的である。
【００５０】
このような補正系を持つ物においては、面倒れ補正レンズの内側の光学経路で露光位置の補正を行っても、補正レンズで補正されてしまう。よって、光学的な偏向装置によって露光位置を補正する場合には、偏向装置を面倒れ補正レンズ系の外側に配置して補正を行うのが効果的である（請求項７）。
また、ポリゴンミラーよりも感光体側で補正を行うのであれば、ｆθレンズよりもさらに感光体側で行うのがよいが、この場合には偏向装置が書き込み幅の全幅にわたって必要となる。よって、ポリゴンミラーよりも光源（半導体レーザ（ＬＤ））側で補正を行うほうがよく、この場合にはＬＤから発せられたレーザ光は常に一定位置を小さいビームスポットで通過するので、光学的偏向装置を小型化でき、より有利である。
【００５１】
光学的偏向装置としては以下の物がよく知られており使われている（請求項８〜１１）。
（１）音響的光学素子（ＡＯＭと略される）
これは音響光学媒体に超音波の定在波を与えた時に生じる光路中の屈折率分散が回折格子の役割を果たし、回折によって光路が変動する性質を利用したものである。
【００５２】
（２）電気的光学素子（ＥＯＭと略される）
これは透明な固体や液体に電場を加えたとき、屈折率が変化する電気光学効果現象を用いたもので、屈折率変化が電場の強さに比例するときポッケルス効果（Ｐｏｃｋｅｌｓｅｆｆｅｃｔ）といい、電気光学効果の大きな物質は、電場による複屈折（電気複屈折：ｅｌｅｃｔｒｉｃｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）を利用した光の変調、偏光素子、あるいは電気光学的シャッターとして利用されている。また、ポッケルス効果素子としては、ＢａＴｉＯ_３，ＫＨ_２ＰＯ_４（ＫＨＰ），ＫＤ_２ＰＯ_４（ＫＤＰ），ＬｉＮｂＯ_３，ＺｎＯなどの結晶が用いられ，高速の変調が可能である。
【００５３】
（３）メカニカル偏向素子
機械的にミラーなどを傾けることによって光路を偏向する素子で、古典的なものである。代表的な物には上述のポリゴンスキャナなどもあるが、ポリゴンスキャナは一定方向に光路がスキャンされてしまうので、本発明の目的にはそぐわない。一定の振動的スキャニングをするものとしては、例えば図１０に示すようなミラーを振動させるガルバノメータなどがある。このガルバノメータは、ホルダー１２５と、ホルダー１２５に軸受１３０を介して回転自在に設けられた軸１２４と、その軸１２４に固定されたミラー１２２と、ミラー１２２の周囲に配置されホルダ５に固定された磁気ヨーク１２７及び永久磁石１２３と、磁気ヨーク１２７に巻装されたコイル１２１などからなり、コイル１２１に流す電流と永久磁石１２３の反発力を利用してミラー１２２を振動させるものである。
【００５４】
近年はマイクロマシニング技術が進展し、半導体プロセスを用いて微小振動ミラーを作れるようになってきた。例えば、図１１に示すように、マイクロマシニング技術でガルバノメータを微小にした２次元ガルバノ型スキャナがある。この２次元ガルバノ型スキャナは、シリコンウェハー１３１に半導体プロセスを用いてミラー１３２とＸ軸可動板１３３、Ｙ軸可動板１３４を形成し、基板となるパイレックス（登録商標）ガラス１３５にＸ軸検出コイル１３６とＹ軸検出コイル１３７を設け、基板１３５の両側に永久磁石１３８を配設したものであり、Ｘ軸回り、Ｙ軸回りのどちらでも振動できるようになっている。
【００５５】
また、この他、圧電素子による振動や、静電力による振動などの多彩なバリエーションのマイクロミラースキャナが登場している。図１２はマイクロマシニング技術で作製された静電型マイクロミラースキャナであり、一方のシリコン基板１４１に半導体プロセスを用いて両持ち梁１４３で支持されたミラー板１４２を形成し、他方のシリコン基板１４４にはグルーブ（溝）１４５を形成してその中に駆動電極１４６を設け、駆動電極１４６に所定の周波数や振幅の駆動電圧を印加して静電力によりミラー板１４２を振動させるものである。
【００５６】
これらのマイクロスキャナの中でも高速に駆動できるものとしては、共振現象を用いたマイクロミラーがある。この場合、図１２に示すような構造とし、静電力などによって一定周波数で駆動すると、マイクロミラー自体の構造の共振周波数に同調したときに最も高速に変位が大きく振動することができるものである。３００Ｈｚ以上の周波数で駆動する場合においては、一般的に上述のガルバノミラーなどでは難しいので、共振型のミラーが用いられ、本発明におけるような高速の駆動には共振型が向いていると言える。但し、共振型のミラーの場合は、ミラー自身の共振周波数が作製時の誤差や、環境の変動（主に温度変化）によって変わってしまうので、露光位置の補正に合わせて振幅や周波数を求めることが難しい。そのため、前述の請求項５，６の様に、共振ミラー側の振動に合わせて感光体駆動側を制御する方法が有効である。
【００５７】
本発明においては書き込み光学系の一部を振動させたりすることで露光位置補正を行っている。例えば上述の一次元マイクロミラー等を書き込み光学系のコリメータレンズの直後に設置して、感光体の速度変動周期と同期させてマイクロミラーを振動させ、露光位置を補正する手段がある。また、別の方法としては、書き込み光学系のポリゴン面倒れ補正用のレンズを圧電素子などで振動させ、若干光軸を動かして露光位置を補正するなどの手段が取られる。
【００５８】
以上は、画像書き込み部が一般に広く用いられているレーザ書き込み系の場合であるが、これが固定された、露光幅全幅の発光素子である発光ダイオードアレイ（ＬＥＤＡ）書き込み方式の場合は、電気的に露光周期を変動させることができるので、最も簡単に補正することが可能である。すなわち、感光体の速度変動に合わせてＬＥＤＡの発光のタイミングを早くしたり遅くしたりすることで、感光体上に一定の間隔で露光して、結果的に感光体上に生じる潜像のピッチムラを解消できる（請求項１２）。
【００５９】
【実施例】
次に本発明の具体的な実施例について説明する。
本実施例では、例えば平均プロセス線速が２５０ｍｍ／ｓｅｃの画像形成装置において、感光体の駆動に付与する駆動速度変動の周波数が１ｋＨｚで速度変動分が１％の場合、感光体上において４００μｍの周期でピッチムラが観測される。このときに、書き込み側が本来のピッチを保ったとした場合の、理想の書き込み位置からの最大乖離距離は、約０．８μｍと計算される。よって、最大振幅が０．８μｍとなるように、書き込み位置を０．８μｍの幅で逆位相に振動させてやれば、上述のピッチムラは解消される。ここでは図１に示すような構成の画像形成装置の実機として、リコー製複写機（イマジオ・カラー４０００）を使用して実験した。この複写機は、各感光体１に対する潜像形成手段（画像露光手段）として、画像書き込み部に図８に示すようなレーザ書き込み光学系を持っている。具体的には、このレーザ書き込み光学系は、半導体レーザ（ＬＤ）光源とコリメートレンズからなるＬＤユニット１０１、シリンドリカルレンズ１０２、ｆθレンズ１０３，１０４、ポリゴンミラー１０５、同期検知板１０６、同期検知ミラー１０７、書き込みミラー１０８、樽型トロイダルレンズ（ＢＴＬ）１０９、ポリゴンモータ１１０、防塵ガラス１１１、書込制御板１１２、ポリゴン制御板１１３などから構成されている。
【００６０】
ここで感光体１上の書き込み位置を補正するために二つの手法を用いた。一つの手法は、図９に示すように、ＬＤユニット１０１から出た光を就航するシリンドリカルレンズ１０２のホルダに圧電素子１１４を設けて、圧電素子１１４に電圧を印加し、圧電素子を伸縮させることでシリンドリカルレンズ１０２を上下動させて光軸を動かし、その結果、感光体１上での露光位置の補正を実施するものである。（請求項１１）。シリンドリカルレンズ１０２は感光体１上の副走査方向のビーム径を絞る目的で用いられており、光軸がわずかにずれるとビーム自体はほぼ並行にシフトして照射位置のみ変化させることができる。ここではシリンドリカルレンズ１０２の下部に設けた圧電素子（例えばピエゾ素子）１１４に交流の電界を与えて、１ｋＨｚの周波数で上下に振幅１．６μｍの振幅幅を、感光体駆動制御と同期して与えることで、感光体上の露光位置の変動を相殺するようにしている。ここでシリンドリカルレンズ１０２の動作の幅が書き込み位置での補正幅よりも大きいのは、光学系の出口側にポリゴン面倒れ補正用のＢＴＬ１０９が有り、ある程度はこのレンズで補正されてしまうからである。
【００６１】
もう一つの手法は、図８に示すレーザ書き込み光学系の中の書き込みミラー１０８を振動させる方法である（請求項１０）。書き込みミラー１０８はポリゴン面倒れ補正用のＢＴＬ１０９の後段（外側）にあり、ポリゴンミラー１０５の回転面と平行に進んできた光軸を、感光体側に折り返す役割をしており、そのミラーの長さは書き込み幅全幅に渡ってある。シリンドリカルレンズ１０２と同様に、この書き込みミラー１０８の傾き軸を圧電素子によって微小に変化させることで、書き込み位置補正が可能である。但し、この書き込みミラー１０８はシリンドリカルレンズ１０２に比べて重量があり、１ｋＨｚで駆動させるとミラーのホルダ部と共振を起こしてしまい振幅を十分にコントロールするのが難しい。
従って、シリンドリカルレンズ１０２などの重量の少ない光学部品の方が動作をコントロールしやすいが、例えばシリンドリカルレンズ１０２は光学経路の最も上流側にあるため、シリンドリカルレンズ１０２の動きが、どの程度書き込み位置を変化させるか、設計が難しい。また、書き込み位置の補正を正確に行うには、やはり感光体露光になるべく近い位置で補正を行った方がよい。
【００６２】
尚、上記の実施例では、シリンドリカルレンズ１０２または書き込みミラー１０８を振動させる例を示したが、これに代えて前述の光学的偏向装置（素子）を適宜用いることができる。従って、以上の点を鑑みて、実機の形状、条件などに合わせてより有利な方法を選択するのがよい。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜１２の露光方法によれば、これらの条件を満たすような露光位置の補正手段を用いることにより、感光体等の像担持体に速度変動（振動）を付与した場合においても、像担持体に付与した速度変動（振動）の周波数と振幅を打ち消すように補正して、潜像のピッチムラが生じることなく潜像形成を行うことができる。
【００６４】
請求項１３の画像形成装置によれば、請求項１〜１２のいずれか一つに記載の露光方法を用いることにより、像担持体に速度変動を付与した場合においても潜像のピッチムラが生じることなく、所望の解像度を維持したまま像担持体上のトナー像を転写像坦持体（中間転写体）上に忠実に転写し、且つ良好な転写率、少ない逆転写によって良好な画像を得ることができる。
さらに請求項１４の画像形成装置によれば、複数の像担持体を備え、各像担持体に速度変動を付与した場合においても潜像のピッチムラが生じることなく、所望の解像度を維持したまま各像担持体上のトナー像を転写像坦持体（中間転写体）上に忠実に転写し、且つ良好な転写率、少ない逆転写によって良好な多色またはフルカラー画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す図であって、タンデム型のカラー画像形成装置の内部機構の概略全体構成図である。
【図２】図１に示す画像形成装置の画像形成部の構成を示す概略要部構成図である。
【図３】図１に示す画像形成装置の要部を拡大して示す概略要部構成図である。
【図４】中間転写ベルトの感光体に対する線速比と、中間転写ベルト上に転写された２ドットライン画像の副走査方向の長さとの関係を示す図である。
【図５】中間転写ベルトに速度変動を付与した場合の感光体（ＰＣ）と中間転写ベルトの速度を模式的に示す図である。
【図６】中間転写ベルトに速度変動を付与した場合の感光体（ＰＣ）と中間転写ベルトの相対位置を模式的に示す図である。
【図７】感光体の速度変動による書き込みピッチムラの説明図である。
【図８】レーザ書き込み光学系の一例を示す図である。
【図９】露光位置補正手段の一実施例を示す図である。
【図１０】露光位置補正手段として用いられる光学的偏向装置の一例を示す図であって、（ａ）はガルバノメータの構造を示す横断面図、（ｂ）はガルバノメータの構造を示す縦断面図である。
【図１１】露光位置補正手段として用いられる光学的偏向装置の別の例を示す図であって、２次元ガルバノ型スキャナの概略構成を示す分解斜視図である。
【図１２】露光位置補正手段として用いられる光学的偏向装置の別の例を示す図であって、静電型スキャナの概略構成を示す分解斜視図である。
【図１３】感光体と中間転写ベルトの線速比と、転写率、逆転写率との関係を示す図である。
【図１４】感光体上の１００μｍ×３５０μｍの細線画像を中間転写ベルトに転写した際の変化を撮影した拡大写真をトレースした図である。
【符号の説明】
１，１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ：感光体（像担持体）
２：帯電ローラ
３：現像器（現像手段）
４：中間転写ベルト（中間転写体）
５：クリーニング装置
９：転写ローラ（転写手段）
１３：画像書込部（潜像形成手段）
１９：定着装置
１０１：ＬＤユニット
１０２：シリンドリカルレンズ
１０３，１０４：ｆθレンズ
１０５：ポリゴンミラー
１０６：同期検知板
１０７：同期検知ミラー
１０８：書き込みミラー
１０９：樽型トロイダルレンズ（ＢＴＬ）
１１０：ポリゴンモータ
１１４：圧電素子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus using an electrophotographic image forming process applied to a copying machine, a printer, a plotter, a facsimile, and the like, and particularly to an exposure method when performing image exposure on an image carrier in an image forming apparatus, And an image forming apparatus using the exposure method. Further, the present invention relates to an image forming apparatus that obtains a multi-color or full-color image by multiply transferring a visualized image on a plurality of image carriers. It is.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a large number of color documents have been handled in offices, and a high-speed full-color printer and a full-color copying machine have been desired. In general, a color laser printer, which has begun to spread in recent years, has a plurality of developing devices using toners of different colors that can be brought into contact with one photosensitive member as an image bearing member. The so-called one-drum system is a mainstream in which a toner image is formed, and the image is sequentially transferred from a photoconductor to an intermediate transfer member or a sheet held on a transfer drum to form a color toner image. In this process, a toner image of a plurality of colors is superimposed on the above-mentioned intermediate transfer body, and thereafter, a color toner image is created by sequentially transferring the image onto a sheet held by a transfer drum and an intermediate transfer method that collectively transfers the toner image onto paper. Direct transfer method. The direct transfer method has a simple structure and low cost, but when transferring to paper a plurality of times, stable image formation is difficult due to different conditions depending on the resistance and moisture content of the paper. On the other hand, in the intermediate transfer method, since the image is transferred to the paper only once, there are features such as good image quality stability and good paper type compatibility. However, in either case, in order to obtain a color image using four colors, the photosensitive member must be rotated four times, and productivity has not been improved.
[0003]
Therefore, in order to cope with the increase in speed, the number of photoconductors is increased by the number of colors (normally, three for cyan, magenta, and yellow, or four in addition to black), and each photoconductor is supported. To form a toner image of each color on each photoreceptor, and continuously contact the transfer material such as recording paper with the photoreceptor of each color, and transfer the image of each color to the transfer material. A so-called tandem-type or in-line type image forming apparatus that obtains a color image by successively superimposing and transferring images is commercially available. As a patent application, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-216,976, a plurality of photoconductors are stacked for speeding up color image output, and a toner image is sequentially multiplexed while a transfer material is conveyed by a belt-shaped conveyance unit. An image forming apparatus for transferring has been proposed.
In the case of the tandem type (or in-line type) image forming apparatus, printing can be performed at a speed four times or more as long as the outer peripheral speed of the photosensitive member is the same as that of the one drum type. However, in the case of the direct transfer method in which the image is directly transferred from the photoconductor to the recording paper as described above, there are many problems such as instability at the time of paper transfer and alignment at the time of paper conveyance. Therefore, various so-called tandem intermediate transfer systems using a tandem system and using an intermediate transfer member have been proposed, including Patent Document 2 below.
[0004]
In recent models, as described above, from the viewpoint of ease of layout, transfer stability, and paper type compatibility, a one-drum or tandem type color image forming apparatus using an intermediate transfer member, particularly an intermediate transfer belt, is used. It is becoming mainstream. However, in the case of a color image forming method in which such a toner image is multiply transferred on an intermediate transfer member, the following problems have been pointed out.
For example, an image forming unit having a photoreceptor as an image carrier, a primary charger as a charging unit, an image exposing unit as a latent image forming unit, a developing unit as a developing unit, and a transferring unit is used for magenta toner and cyan toner. , A yellow toner and a black toner, and in a full-color image forming apparatus in which toner images are successively multiplex-transferred onto the intermediate transfer member by a transfer means of an image forming unit for each color toner, in a multi-transfer of the second and subsequent colors. The toner already transferred on the intermediate transfer body may be transferred to the photosensitive body and returned (hereinafter, transfer from the intermediate transfer body to the photosensitive body is referred to as "reverse transfer").
[0005]
When the above-described reverse transfer occurs, when waste toner from the photosensitive drum cleaner is reused in the developing device, a problem of toner color mixing in the developing device occurs. The color mixture in the developing device is a serious problem in forming a multicolor image. Also, the occurrence of reverse transfer means that the toner image on the intermediate transfer member is disturbed, which causes deterioration in image quality.
Patent Document 3 listed below proposes to reduce the reverse transfer by setting the contact angle of the image carrier to water at 85 degrees or more in order to solve the same problem. The problem has not been solved.
[0006]
As a technique for improving the transfer rate from the photoconductor to the intermediate transfer belt and preventing reverse transfer, a method of giving a linear velocity difference between the photoconductor and a transfer image carrier such as the intermediate transfer belt is known. Have been.
For example, Patent Literature 4 below discloses an example in which an intermediate transfer member is rotated 3% earlier than a photosensitive member in order to improve a transfer rate. Here, it is considered that the linear velocity ratio is desirably 1 to 5%.
[0007]
The present inventors have also conducted experiments on this technology and confirmed the effects. FIG. 13 is a graph showing an improvement in the transfer rate and a decrease in the reverse transfer rate when a linear velocity difference is provided between the image carrier and the intermediate transfer body.
Here, FIG. 13 shows (a) yellow toner when the traveling speed of the intermediate transfer member (intermediate transfer belt) is made different from the constant traveling speed of the image carrier (drum-shaped photoconductive photoconductor). An example of an image reverse transfer rate (right vertical axis) and (b) a transfer rate of a magenta toner image (left vertical axis) are shown. The horizontal axis in FIG. 13 shows the running speed of the photosensitive member: Va, intermediate transfer. Belt traveling speed: per Vb
{(Vb−Va) / Va} × 100 (%)
"Linear velocity ratio" defined by Accordingly, when the linear velocity ratio is 0, Vb = Va, and the running speeds of the photosensitive member and the intermediate transfer belt are equal.
As shown in the graph of FIG. 13, transferability is improved by providing a linear speed difference (linear speed ratio) between the photoconductor and the intermediate transfer belt. The reason is that the photoreceptor and the toner move relatively by providing a linear velocity difference, so that the toner on the photoreceptor which was in a stable state becomes an unstable state, van der Waals force is reduced, and In addition, the electrostatic adhesion also increases as the distance between the toner and the photoconductor increases. As a result, the adhesion decreases, the transfer rate improves, and the reverse transfer rate decreases.
[0008]
However, a major problem here is that image degradation due to the linear velocity difference also occurs. FIG. 14 is an enlarged photograph of a change in the transfer of the fine line images A and B of 100 μm × 350 μm on the photoconductor (PC) onto the intermediate transfer belt. Numerical values shown on the left side of the figure are relative speed ratios between the photoconductor and the intermediate transfer belt. Such image elongation and distortion occur because the image is dragged and expanded in the transfer nip due to a difference in linear velocity. This phenomenon can be reduced by reducing the linear velocity difference or reducing the nip width.However, there is a physical limit to narrowing the nip width. It is provided for the purpose of preventing copying, and is incompatible with image quality.
The image growth due to these linear velocity differences was not so noticeable in the era when the resolution of printers and copiers themselves was low. This has become a significant problem as higher definition is required.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-53-74037
(Corresponding US Pat. No. 4,162,843)
[Patent Document 2]
JP-A-59-192159
[Patent Document 3]
JP-A-9-146334
[Patent Document 4]
JP-A-7-271201
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-mentioned prior art, a method in which a constant speed difference is provided mainly depending on whether the photosensitive member or the intermediate transfer member is slowed down or fastened. However, what is essentially needed is a reduction in the adhesion between the photoreceptor and the toner particles, thereby providing a slip between the photoreceptor and the toner particles. For this reason, a linear velocity difference is provided between the photoconductor and the intermediate transfer body, and the directionality of the velocity difference has little meaning. Therefore, instead of providing a constant speed difference in one direction, even if a relative speed that oscillates positively and negatively is provided so that the average relative speed becomes constant, the adhesive force between the toner particles and the photoconductor can be reduced. . According to this method, since the average relative speed is constant, a difference in linear speed when passing through the transfer nip does not accumulate, so that a disturbance such that an image is greatly extended does not occur.
[0011]
However, when transferring in a state in which positive and negative relative speeds are alternately repeated so that the average relative speed between the photoreceptor and the intermediate transfer member becomes 0, when the speed of the photoreceptor changes, the image on the photoreceptor is exposed. There is a problem that writing density unevenness occurs.
That is, when a certain vibration is applied to the drive of the photoconductor in order to improve the transferability, the writing side is also affected by the speed fluctuation of the photoconductor. It is necessary to correct so as to cancel the frequency and amplitude of (fluctuation).
[0012]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and cancels out the frequency and amplitude of the speed fluctuation (vibration) applied to the image carrier even when the speed fluctuation (vibration) is applied to an image carrier such as a photoconductor. The purpose of the present invention is to provide an exposure method capable of forming a latent image without causing pitch unevenness of a latent image by correcting the image so as to form a latent image. Even in such a case, the toner image on the image carrier is faithfully transferred onto the transfer image carrier (intermediate transfer member) while maintaining the desired resolution without causing the pitch unevenness of the latent image. It is an object of the present invention to provide an image forming apparatus capable of obtaining a good image by a small amount of reverse transfer.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
As means for achieving the above object, the invention according to claim 1 is a latent image forming means for forming an electrostatic latent image on an image carrier by image exposure, and developing the electrostatic latent image with toner. A developing means for developing a visible image; and a transfer means for transferring a toner image formed on the image carrier to a transfer image carrier, and making the average speed of the image carrier and the transfer image carrier approximately equal. In addition, the present invention is applied to an image forming apparatus that performs a transfer process in a state where a controlled speed fluctuation is given to driving of an image carrier so that a relative speed of an image carrier and a transfer image carrier alternates positive and negative values alternately. An exposure method for performing the image exposure, characterized in that a means for correcting an exposure position is used so as to offset a change in an image exposure position due to a speed change applied to the image carrier.
According to a second aspect of the present invention, in the exposure method according to the first aspect, the exposure position correcting means is provided with a driving means provided to the image carrier in order to cancel the fluctuation of the exposure position. It is characterized in that it has the same correction frequency as the modulation frequency and corrects the exposure position that has the opposite phase.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, in the exposure method according to the second aspect, the exposure position correction means performs correction based on fluctuation information given to a drive control system for driving the image carrier. .
According to a fourth aspect of the present invention, in the exposure method according to the second aspect, the exposure position correcting means performs the correction based on information obtained by measuring a change in actual driving of the image carrier.
According to a fifth aspect of the present invention, in the exposure method of the second aspect, a vibration frequency of the exposure position correcting means is detected to determine a fluctuation frequency to be applied to actual driving of the image carrier.
According to a sixth aspect of the present invention, in the exposure method according to the second aspect, a vibration amplitude of the exposure position correcting means is detected to determine a fluctuation amplitude amount given to actual driving of the image carrier. I have.
[0015]
According to a seventh aspect of the present invention, in the exposure method according to any one of the first to sixth aspects, as a latent image forming means, a light beam from a light source is deflected and scanned by an optical deflector to form an image on an image carrier. When the exposure means for performing the exposure is used, it is characterized in that the exposure position correcting means is arranged outside the surface tilt correction optical system.
The invention according to claim 8 is the exposure method according to any one of claims 1 to 7, wherein the exposure position correcting means is an acoustic optical element.
A ninth aspect of the present invention is the exposure method according to any one of the first to seventh aspects, wherein the exposure position correcting means is a mechanical deflection element.
A tenth aspect of the present invention is the exposure method according to any one of the first to seventh aspects, wherein the exposure position correcting means is a vibrating mirror.
According to an eleventh aspect of the present invention, in the exposure method according to any one of the first to seventh aspects, the exposure position correcting means is a vibration lens.
According to a twelfth aspect of the present invention, in the exposure method according to any one of the first to seventh aspects, a fixed light emitting element array (for example, a light emitting diode array (LEDA)) or the like is used as the latent image forming means. In the case where exposure means for performing image exposure on the image carrier is used, the exposure position correcting means corrects the exposure position according to the light emission timing of the light emitting element array.
[0016]
The invention according to claim 13 is an exposure means for forming an electrostatic latent image on an image carrier by image exposure, a developing means for developing the electrostatic latent image with toner to make it visible, and Transfer means for transferring the toner image formed on the transfer image carrier, the average speed of the image carrier and the transfer image carrier is approximately equal, and the image carrier and the transfer image carrier In an image forming apparatus that performs a transfer process in a state where a controlled speed fluctuation is given to driving of an image carrier so that a relative speed alternately repeats a positive value and a negative value, when performing the image exposure, The exposure method according to any one of the above means is used.
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a latent image having a plurality of image carriers arranged along a traveling path of a transfer image carrier, and forming an electrostatic latent image on each image carrier by image exposure. Forming means, developing means for developing an electrostatic latent image on each image carrier with toner to make it visible, and transfer means for transferring the toner image formed on each image carrier to a transfer image carrier Are controlled so that the average speed of each image carrier and the transfer image carrier is approximately equal, and the relative speed of each image carrier and the transfer image carrier alternates positive and negative values alternately. In the image forming apparatus performing the transfer process in a state where the speed fluctuation given to the driving of each image carrier,
When performing image exposure on each of the image carriers, the exposure method according to any one of claims 1 to 12 is used.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the configuration, operation, and operation of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, an example of the image forming apparatus according to the present invention will be described. FIG. 1 is a view showing one embodiment of the present invention, and is a schematic overall configuration diagram of an internal mechanism of a tandem type color image forming apparatus. The image forming apparatus main body includes an image reading unit 12, an image writing unit (latent image forming unit) 13, an image forming unit 14, a sheet feeding unit 15, and a sheet discharging unit for forming a color image by a conventionally known electrophotographic method. 16. FIG. 2 is an enlarged view of an image writing section 13, an image forming section 14 and the like, which are main parts of the color image forming apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged view of the configuration around the photoconductor.
[0018]
The operation of forming an image based on these figures will be described. First, image processing is performed by an image processing unit (not shown) based on an image signal, and black (K), yellow (Y), and magenta ( M) and cyan (C) are converted into respective color signals, and the image signals are transmitted to the image writing unit 13.
Although illustration of the internal configuration of the image writing unit 13 as a latent image forming unit is omitted, for example, a laser light source, an optical deflector using a rotating polygon mirror (polygon mirror), a scanning image forming optical system, and a mirror A laser writing system composed of groups or the like, or an LED array (LEDA) in which a large number of light-emitting elements (for example, light-emitting diodes (LEDs)) are arranged in one or two dimensions, and an LEDA writing system composed of an imaging optical system There are four optical paths corresponding to the image signals of the respective colors described above, and writing light (for example, according to each color signal) is applied to the photosensitive drums 1K, 1Y, 1M, and 1C provided for each color of the image forming unit 14. The image exposure is performed by irradiating a laser beam L.
[0019]
The image forming section 14 includes photoconductors 1K, 1Y, 1M, and 1C for black (K), yellow (Y), magenta (M), and cyan (C). As the photoconductor for each of these colors, for example, an organic photoconductor (OPC) is used.
Around the photoconductors 1K, 1Y, 1M, and 1C, a charging roller 2, an image exposure unit that irradiates the writing light L by a laser from the image writing unit 13 on the photoconductor, and corresponds to each photoconductor. A developing device 3, a transfer roller 9 for primary transfer, a cleaning device 5, a static eliminator 6, and the like are provided. The developing device 3 uses a two-component magnetic brush developing system.
[0020]
Since the image forming process for each of the photoconductors 1K, 1Y, 1M, and 1C is common, an image forming process around the photoconductor 1K will be described as a representative here. Before writing an image, the surface of the photoconductor is uniformly charged by the charging roller 2 provided on the photoconductor on the upstream side of the image exposure section in the rotation direction. As the charging roller 2, for example, a conductive rubber roller is used, and the charging roller 2 is installed in contact with or non-contact with the photoconductor 1K. The charging means is not limited to the charging roller 2, but may be AC + DC charging, a DC bias roller charging method of charging the photoreceptor 1K by applying only a DC bias without applying an AC bias, or a corotron or scorotron which has been conventionally used. The used corona charging method, brush charging method and the like can also be adopted.
After the photoconductors 1K, 1Y, 1M, and 1C are charged, the image writing section 13 irradiates the laser beams L onto the photoconductors 1K, 1Y, 1M, and 1C to perform image exposure, thereby forming an electrostatic latent image. After that, the electrostatic latent image is developed by a developing process by the developing device 3.
[0021]
In FIG. 3, each color developing device 3 includes a developing roller 3a, a doctor blade 3b, two screws 3c and 3d, a toner density sensor 3e, and an outer case 3f. The positional relationship between the developing roller 3a and the screws 3c and 3d is such that the screw 3c is positioned obliquely downward from the developing roller 3a, and the two screws 3c and 3d are arranged in parallel in the horizontal direction. The outer case 3f is provided with a partition plate 3g for dividing the two screws 3c and 3d into two chambers.
The rear and front sides of the partition plate 3g, which are perpendicular to the plane of the drawing, are notched so that a two-component developer composed of a non-magnetic toner and a carrier can circulate between the two screws 3c and 3d. The outer case 3f has an opening at a portion facing the photoconductor 1K, and a part of the developing roller 3a is exposed from this opening.
Thus, the outer case 3f surrounds the developing roller 3a, the screws 3c and 3d, and the doctor blade 3b with a slightly larger space above the screw 3c beside the developing roller 1K as shown in FIG.
[0022]
The developing roller 3a includes a rotatable non-magnetic developing sleeve 3a1 and a magnet 3a2 serving as a magnetic field generating means fixed inside.
The screws 3c, 3d convey the developer in opposite directions by their rotation. The developer is conveyed while being agitated by screws 3c and 3d having opposite feeding directions, and constantly circulates in two chambers partitioned by a partition plate 3g.
The circulating developer that has been stirred and conveyed is supplied to the developing sleeve 3a1 by the screw 3c, is held in a magnetic brush shape on the surface by the magnetic force of the magnet 3a2, and is pumped up in the rotation direction of the developing sleeve 3a1. The pumped-up developer on the magnetic brush is cut into an appropriate amount by the doctor blade 3b and sent to the developing section facing the photoconductor 1K.
[0023]
The developer remaining after being cut off by the doctor blade 3b falls off the outside of the magnetic brush on the surface of the developing sleeve 3a1 due to gravity and is returned to the screw 3c, and moves from the notch on the back side of the partition plate 3g to the screw 3d. The process returns to the screw 3c from the notch on the near side of the partition plate 3g, and is repeatedly supplied to the developing sleeve 3a1 while being stirred and conveyed again. On the other hand, in the developer sent to the developing unit, which is the peripheral surface of the photoconductor 1K facing the developing sleeve 3a1, the toner is transferred to the electrostatic latent image on the photoconductor 1K and is visualized. Further, the developer not used for visualization returns to the outer case 3f, is separated from the developing sleeve 3a1 at a portion where the magnetic force of the magnet 3a2 does not work, and is collected by the screw 3c.
[0024]
As described above, the developer is supplied to and recovered from the developing sleeve 3a1 while being circulated and circulated through the screw 3c and the screw 3d. Further, when the image is repeatedly output, the toner density becomes low. Therefore, while the toner density is detected by the toner density sensor 3e, the toner is supplied from a toner bottle or the like (not shown) so that the toner density becomes constant.
[0025]
The intermediate transfer member 4 is in the form of a belt and is suspended by a plurality of rollers R6 to R8. The intermediate transfer member 4 is a primary member between a transfer device (for example, a transfer roller) 9 and each of the photoconductors 1K, 1Y, 1M, and 1C. Interposed in the transfer section. Then, the intermediate transfer belt 4 rotates and sequentially moves between the photoconductors, so that the toner images of each color formed on the photoconductors 1K, 1Y, 1M, and 1C are the same on the intermediate transfer belt 4. The image forming area is sequentially superimposed and transferred while passing through the transfer nip NP. When the image forming area passes through the primary transfer portion of the last photoconductor 1C, a full-color transfer image formed by superimposing toner images on each photoconductor is carried. Will have. As a primary transfer method, a transfer roller 9 serving as a transfer charge applying means provided opposite to the photoconductors 1K, 1Y, 1M, and 1C so as to sandwich the intermediate transfer belt 4 generates a transfer electric field, thereby forming an electrostatic image. Is transcribed. In the figure, conductive foamed EPDM rubber (rubber hardness JIS-A 30 degrees, volume resistance 10 ⁸ Ωcm) is applied to the transfer roller 9 to generate a transfer electric field by applying a voltage of about 1.5 kV. Therefore, the nip has to be slightly wider. The nip is determined by the amount of penetration by the hardness and the pressing force.
[0026]
The intermediate transfer belt 4 can be made of various materials. Here, a polyimide belt having excellent durability and a high Young's modulus, a PVDF belt having excellent surface smoothness, or a polyurethane resin layer is used. A multilayer belt having an elastic surface and a polyurethane rubber layer and further having a coat layer containing a fluorine component thereon is used. In particular, since the surface of the polyurethane multilayer structure belt has elasticity, it has good adhesion to the photoreceptor surface and the paper surface, and is excellent in primary transfer and secondary transfer. Each belt is 10 ¹⁰ -10 ¹² It has a volume resistance of about Ωcm and a surface resistance of 10 ¹² It has a characteristic value of Ω / □ or more and has excellent transferability.
[0027]
In the example shown in FIG. 2, the intermediate transfer belt 4 is supported by a plurality of rollers R6, R7, and R8, and the roller R8 at the intermediate position is moved relative to one roller R10 supporting the transport belt 18 by a moving unit (not shown). To come and go. In order to control the tension of the intermediate transfer belt 4, it is assumed that, for example, the roller R7 is urged by an elastic means in the tension direction.
The facing portion between the roller R8 and the roller R10 is a secondary transfer portion that transfers the full-color superimposed transfer image formed on the intermediate transfer belt 4 to a sheet of recording medium sent from the pair of registration rollers R11. In the secondary transfer section, the image on the intermediate transfer belt 4 is transferred to a sheet, the sheet after the image transfer is conveyed to a fixing device 19 by a conveying belt 18, and the image is fixed on the sheet by heating and pressing by the fixing device 19. Thus, a color image is obtained. Then, the sheet after fixing is discharged to the sheet discharge unit 16.
In FIGS. 1 to 3, the transfer residual toner is removed from the intermediate transfer belt 4 having completed the transfer onto the sheet by a cleaning means (belt cleaning device) 20 for the intermediate transfer body belt provided downstream of the secondary transfer unit. The next image is transferred at the primary transfer section.
[0028]
Next, the cleaning device 5 for the photoconductor will be described. Here, the cleaning device 5 is provided for each of the photoconductors 1K, 1Y, 1M, and 1C. However, since all of them have the same configuration, only the cleaning device 5 for the photoconductor 1K will be described.
The cleaning device 5 removes the toner remaining on the photoreceptor 1K after the primary transfer, and uses an elastic cleaning blade 5a, fur brush 5b, or a combination thereof. In this embodiment, the cleaning blade 5a and the fur brush 5b made of an elastic material, for example, polyurethane rubber, the electric field roller 5c disposed in contact with the fur brush, the scraper 5d of the electric field roller 5c, and the length in the direction penetrating the paper surface in FIG. It is composed of a recovery screw 5e having an appropriate length. The fur brush 5b is conductive and the electric field roller 5c is metal.
[0029]
As an operation, first, the residual toner on the photoconductor 1K is scraped off by the fur brush 5b rotating by a counter in a direction opposite to the rotation direction of the photoconductor 1K. The toner adhering to the fur brush 5b is removed by an electric field roller 5c rotating by a counter with respect to the fur brush 5b, and the electric field roller 5c is cleaned by a scraper 5d. At this time, a bias is applied to the electric field roller 5c, and the residual toner moves from the photoreceptor 1K to the fur brush 5b and from the fur brush 5b to the electric field roller 5c by the electrostatic force, and is scraped off by the scraper 5d and collected. It is returned to the developing device 5 by the screw 5e and reused. Alternatively, it can be collected in a waste toner bottle (not shown).
[0030]
Here, a configuration that can be returned to the developing device 5 and reused will be described. The positional relationship between the cleaning device 5 and the developing device 3 with respect to the same photoreceptor, for example, the photoreceptor 1K, is such that the portion of the transport duct 5f surrounding the collecting screw 5e of the cleaning device 5 is the outer case above the screw 3d of the developing device 3. It is configured to communicate upward with 3f. A transport screw or the like is provided inside the transport duct 5f, and the toner scraped off by the scraper 5d is transported in the transport duct 5f and collected by the screw 3d of the developing device 3.
In such an image forming apparatus, it is possible to achieve a good image with little reverse transfer or toner scattering between the photoconductor and the toner image without disturbing the toner image without reducing the high-speed productivity, and to reuse the toner. can do.
[0031]
In the present embodiment, the rigidity of the intermediate transfer belt 4 is extremely important. This is because, when the relative speed fluctuation is applied on the intermediate transfer belt side, the speed precisely controlled by the intermediate transfer belt driving roller R7 is controlled via the intermediate transfer belt 4 with each of the photoconductors 1K, 1Y, 1M, and 1C. It must be transmitted to the primary transfer position, and it is meaningless if the applied speed difference cannot be transmitted and absorbed like a spring due to expansion and contraction of the intermediate transfer belt 4. Therefore, in the present case, a polyimide belt having excellent mechanical rigidity was employed. The thickness of the polyimide belt is 90 μm, and the Young's modulus is 7000 MPa.
[0032]
The driving roller diameter of the intermediate transfer belt 4 of this apparatus is φ30 mm, and the driving roller R7 is a rubber roller having a thickness of 0.5 mm. Since the driving roller is a rubber roller, the processing accuracy cannot be improved much. The run-out accuracy is limited to about 50 μm, and at this time, the fluctuation of the belt speed due to the run-out of the driving roller is as large as ± 0.16%. Further, although the intermediate transfer belt 4 is made of PVDF, fluctuations in speed due to belt thickness errors, unevenness in Young's modulus, and the like are added. When the surface speed of the belt was actually measured by a laser Doppler displacement meter in this system, there was a speed deviation of about ± 0.25%. Such a very slow speed fluctuation of one rotation cycle of the belt driving roller (about 2.6 Hz since the linear velocity is 245 mm / sec) is not preferable in terms of image quality as described above. For this reason, in the present embodiment, an encoder is attached to the driven roller R6 on the opposite side of the driving roller R7, and the speed fluctuation of the intermediate transfer belt 4 can be detected in real time. The surface speed of the intermediate transfer belt 4 is determined by the speed unevenness due to the eccentricity of the belt drive roller R7 and the thickness unevenness of the belt itself. Since these are values having periodicity, the belt drive roller R7 is determined by detecting the surface speed. It can be removed by applying feedback to the speed control of the vehicle. With such feedback, low-frequency fluctuation components can be removed, and higher-frequency speed fluctuation can be imparted.
[0033]
As described above, as an embodiment of the image forming apparatus according to the present invention, an example in which an intermediate transfer belt is used has been described. However, an intermediate transfer drum method may be adopted in consideration of a machine layout, required accuracy, size, and the like. . Although the drum form has higher rigidity and is desirable for drive speed control, it has a disadvantage in that the degree of freedom in layout is limited.
[0034]
Now, in the image forming apparatus having the above-described configuration, as a technique for improving the transfer rate from each of the photoconductors 1K, 1Y, 1M, and 1C to the intermediate transfer belt 4, and further preventing reverse transfer, A method of giving a linear velocity difference between the belt and the intermediate transfer belt can be applied. However, in the method of simply providing the linear velocity difference, the image is dragged due to the provision of the linear velocity difference, and image deterioration such as elongation and disturbance of the image occurs.
Therefore, instead of providing a constant speed difference in one direction, so that the average relative speed is constant, for example, if a relative speed that oscillates positively and negatively on the photoconductor is provided, the average relative speed is constant, It is possible to prevent a disturbance such that an image is greatly extended due to a cumulative linear velocity difference when passing through the transfer nip.
[0035]
Here, the present inventors repeated the experiment by arbitrarily changing the speed of the photoconductor and the intermediate transfer belt, and determined that the fine line formed on the photoconductor was different depending on the linear speed difference between the photoconductor and the intermediate transfer belt. The relationship was examined to determine whether the toner was transferred to the intermediate transfer belt after being stretched to some extent. According to the experiment, it has been found that the amount by which the fine line is stretched has a correlation not only with the speed difference between the photoconductor and the intermediate transfer belt but also with the contact width (primary transfer nip width) between the photoconductor and the intermediate transfer belt.
[0036]
FIG. 4 shows an image of a two-dot line transferred when an image of two dot lines (an image for two dots) formed on the photosensitive member in a direction orthogonal to the running direction is transferred onto the intermediate transfer belt. FIG. 7 is a diagram showing how the length of the intermediate transfer belt changes (how elongates) depending on the linear speed ratio of the intermediate transfer belt to the photosensitive member.
In FIG. 4, the horizontal axis is the linear velocity ratio, and the value b (140 μm) on the vertical axis when the traveling speeds of the photoconductor and the intermediate transfer belt are equal (linear speed ratio = 0) is 2 on the photoconductor. The length of the dot line image (one dot is 70 μm).
It can be seen that on either the positive or negative side of the linear velocity ratio, as the absolute value of the linear velocity ratio increases, the length of the transferred two-dot line image becomes longer (stretched) (the triangle in the figure). Marks are measured values, and straight lines a-1 and a-2 are theoretical values.)
[0037]
Although the details are omitted, the elongation of the image due to the linear velocity difference is determined by the total moving distance caused by the velocity difference. That is, the accumulated moving distance difference after passing through the nip width of the primary transfer portion at a constant speed difference ΔV is represented by Tn · ΔV when the passing time is Tn (actually, the original line width is also involved). Therefore, although it is more complicated, it is simply described here). In the case where there is always a constant speed difference as in the prior art, the elongation of the image is strongly affected by the nip width. On the other hand, as shown in the present invention, when the speed difference is not constant but is given a value that alternates between positive and negative, it depends on the time of one cycle of the speed change.
[0038]
With respect to the average speed Vave [mm / sec] of the photoconductor and the intermediate transfer belt, the fluctuation of the relative speed is represented by f [Hz] as the fundamental frequency of the positive and negative vibrations of the relative speed and the normalized waveform g (t). When represented by α · Vave · g (t), the cumulative moving distance Dmax [mm] of the photoconductor and the intermediate transfer belt that accumulates in one cycle is represented by the following equation (1). Here, α is a coefficient of the relative speed ratio. For easy understanding, FIGS. 5 and 6 show the total moving distance up to a certain time after the contact at the transfer nip for the photosensitive member and the intermediate transfer belt. FIG. 5 is a diagram schematically showing the speeds of the photoconductor (PC) and the intermediate transfer belt, in which the speed of the photoconductor (PC) is constant and the relative speed fluctuation is applied to the intermediate transfer belt. . FIG. 6 is a diagram schematically showing the relative position between the photoconductor (PC) and the intermediate transfer belt, which is an integral type shown in FIG. 5, in which the photoconductor (PC) has a constant speed and the intermediate transfer belt has a relative speed. This is an example in which a variation is given (in FIG. 6, the accumulated maximum distance difference corresponds to the difference area of the hatched portion in FIG. 5).
[0039]
Here, the photoconductor (PC) moves at a constant speed Vave [mm / sec], and the intermediate transfer belt runs at Vave + α · Vave · g (t) [mm / sec]. The cumulative maximum deviation amount between the position of the photoconductor and the intermediate transfer belt is positive or negative, and is obtained by integration over a half cycle of the speed difference. Since this is positive or negative, and the sum is the maximum cumulative movement distance, it is expressed by the following equation (1).
Dmax = α · Vave · 2∫g (t) dt (1)
(Integration is taken from 0 to 1 / 2f per time t)
[0040]
That is, this is the maximum value of the image elongation caused by the relative speed fluctuation. It is sufficient that the value of Dmax can resolve the minimum image size desired as a machine. For example, in the case of an apparatus of 600 dpi (dot / inch), since one dot size is generally 42.3 μm, it is sufficient that at least Dmax is equal to or less than this value.
As will be understood from an actual calculation, the rate at which the image is stretched is overwhelmingly smaller than in the case where the relative speed difference is kept in a certain direction. Nevertheless, since the relative speed generated between the toner and the photoreceptor is the same, the transfer rate can be improved and the reverse transfer can be reduced, and the transferability can be improved by suppressing the elongation of the image.
[0041]
The above equation (1) shows a general state of speed fluctuation of the fundamental frequency f, but in an actual system, it can be easily approximated as a sine wave. If g (t) is a sine wave of sin (2πft), equation (1) is
Dmax = α · Vave · 2∫sin (2πft) dt ≒ α · Vave / f · π (2)
(Integration is taken from 0 to 1 / 2f per time t)
Can be expressed as
[0042]
For example, when a photoconductor and an intermediate transfer belt (nip width: 5 mm) that move at an average linear velocity of 250 mm / sec are given a sine wave frequency fluctuation of 1 kHz and a fluctuation width of 1% on the photoconductor side, first, the nip passing time Tn is 20 ms, and the speed of the photoconductor side changes 20 times during the passage through the nip. Therefore, unlike the case where the linear velocity difference at a constant velocity is given, the elongation of the image is determined only by the total moving distance provided during one cycle of the velocity fluctuation without being substantially affected by the nip passing time. In this case, one cycle is 1 ms, and the total maximum movement distance Dmax is twice (positive / negative) the integral value of the half cycle (0.5 ms) of the speed difference 0.01 · 250 · sin (2π · 1000 · t). For). Therefore, Dmax = approximately 0.8 μm, and it can be seen that only a small value moves even if there is a speed fluctuation.
On the other hand, when the intermediate transfer belt is rotated by 1%, the total moving distance difference after passing the transfer nip is 20 [ms] · 0.01 · 250 [mm / s] to 50 [μm]. , The amount of image disturbance is not negligible, and the difference in effect can be understood.
[0043]
It is to be noted that there are several types of waveforms of the speed difference to be given, and it is preferable that the generated speed difference be a rectangular wave in which the speed difference is always constant. However, it is difficult to actually mount the speed difference on the image forming apparatus. In order to apply a rectangular wave, for example, it is necessary to control a considerably high frequency. The sine wave has a moderate change, and there is a region where a part of the linear velocity difference does not occur. However, it is easy to mount the sine wave, and the image is hardly broken due to the unreasonable control. Further, since a rectangular wave or the like is a group of higher-order sine waves, further effects can be expected by combining sine waves of a plurality of frequencies in addition to a normal sine wave.
[0044]
If the frequencies of these relative speeds are too slow, the influence of the nip width described above appears. For example, if the fundamental frequency is 10 Hz, one cycle of the speed fluctuation is 100 ms for a time of 20 ms required for passing through the nip, and the nip passing distance becomes longer, which becomes very conspicuous on an image. . Even at about 50 Hz, the image is stretched by 15 μm, and the image disorder is conspicuous. Generally, if the frequency is about 4 cycles / mm, preferably 6 cycles / mm or more on the paper after output, it is hardly noticeable to human eyes.
Therefore, it is desirable that the frequency of the speed fluctuation is f / Vave [times / mm] of 4 [times / mm] or more, preferably 6 [times / mm] or more.
By using these transfer methods, it is possible to improve the transfer rate and provide a linear velocity difference effective for reducing the reverse transfer rate, while preventing disturbance due to image elongation which was a problem at the time of applying the linear velocity difference, and It is possible to obtain an image forming apparatus capable of providing an image with an excellent image quality.
[0045]
By the way, several means can be considered for positively giving the relative speed. One is to change the speed of the photoconductor side, and the other is to change the side of the intermediate transfer body, which is the image receiving side. The speed fluctuation is applied to generate a relative speed between the photoconductor and the intermediate transfer body. There is a way. Generally, since the photoreceptor is a rigid body, there is an advantage that the speed can be easily controlled with high accuracy. In a tandem type image forming apparatus as shown in FIG. 1, it is desired to control a plurality of photoconductors individually. However, since the latent image needs to be exposed on the photosensitive member, banding may occur in the latent image itself if the speed fluctuation is large.
[0046]
Therefore, it is necessary to eliminate the banding of the latent image itself by controlling the exposure position or timing so as to cancel the speed fluctuation given to the photoconductor. That is, it is preferable to use a means for correcting the exposure position so as to cancel the fluctuation of the image exposure position due to the speed fluctuation applied to the photosensitive member.
Here, FIGS. 7A and 7B are diagrams schematically showing the writing pitch unevenness due to the speed variation of the photoconductor, wherein FIG. 7A is a diagram showing the speed variation of the surface of the photoconductor given by control, and FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating pitch unevenness of an image in a photoconductor rotation direction when exposure is performed on a photoconductor surface provided with a mark at regular intervals.
As shown in FIG. 7A, when the speed fluctuation given to the average speed Vave of the photosensitive member is a sine wave vibration, and the fundamental frequency is f (Hz) and the coefficient of the amplitude intensity is α, the speed fluctuation is obtained. V (t) is
V (t) = Vave + α · Vave · sin (2πft)
Is represented by When exposure is performed on this photoconductor at a constant period, as shown in FIG. 7B, on the photoconductor, a pitch unevenness of the exposure occurs in which the width of the unevenness is λ = Vave / f due to the speed fluctuation. (When the photoconductor moves fast, it becomes coarse, and when it moves slowly, it becomes dense). Therefore, as a means for correcting the exposure position, the pitch unevenness is offset on the exposure side (in this case, laser writing is assumed, but writing by a fixed light emitting element array (for example, LEDA) may be used). When the photoconductor is relatively slow, the writing position is shifted to the upstream side in the rotation direction of the photoconductor, and when the photoconductor becomes faster, the writing position is shifted to the downstream side in the rotation direction. The unevenness can be eliminated by setting the same frequency in which the drive fluctuation of the photosensitive member is synchronized with the period and the opposite phase at the same frequency (claim 2).
[0047]
The present invention aims to solve the problem by controlling and adding speed fluctuations, and it is a value that is known in advance at what frequency and at what amplitude, so that the exposure position is corrected. As means, it is the simplest and cheapest method to control the exposure position on the basis of information on the frequency and amplitude commanded to the drive system (claim 3). However, the photoreceptor is not rotating alone with no load, but the load such as the intermediate transfer belt and the cleaner of the photoreceptor is applied. It could be different. In such a case, for example, the surface speed of the photoreceptor or the rotation speed of the central axis is measured, and the correction on the exposure side is controlled based on the result, whereby the correction can be performed with higher accuracy (claim Item 4).
[0048]
This idea is possible because the correction means on the exposure side can control sufficiently sufficiently when using an optical deflecting device (element) that can arbitrarily control the vibration and amplitude as described later. For example, when a mechanical optical deflecting element using resonance vibration is used, there are some which can be given only with a constant frequency and amplitude. In such a case, it is difficult to adjust the correction on the exposure side to the speed fluctuation cycle side given to the photoconductor side. In such a case, conversely, there is a method in which the exposure means correcting means side is driven under a certain condition, and a drive fluctuation on the photoconductor side is given so as to match the driving condition. This is possible because the variation in the drive of the photoconductor is controlled externally. In such a case, the resonance frequency may be shifted or the amplitude may be changed due to a change in the temperature inside the apparatus. Therefore, it is desirable to detect the operating frequency and the amplitude of the exposure position correction unit and to adjust the amplitude accordingly. What is necessary is just to give so that the speed fluctuation may be matched to a photoreceptor so that it may become an opposite phase.
[0049]
As the exposure position correcting means, for example, an optical deflecting device (a device capable of arbitrarily changing the traveling direction of light) is used.
At present, widely used as exposure means in the electrophotographic system are a laser light source (LD unit) 101, an optical deflector (for example, a polygon scanner using a polygon mirror, etc.) 105 and fθ as shown in FIG. This is a so-called laser writing device using the lens optical systems 103 and 104. In this writing device, since the laser light is reflected on the polygon mirror surface, a slight inclination of the polygon mirror surface prevents the exposure position from changing in the sub-scanning direction. In general, a tilt correction lens is incorporated so as to allow the tilt of the lens.
[0050]
In an object having such a correction system, even if the exposure position is corrected by an optical path inside the surface tilt correction lens, the correction is performed by the correction lens. Therefore, when the exposure position is corrected by an optical deflecting device, it is effective to arrange the deflecting device outside the surface tilt correction lens system to perform the correction (claim 7).
If the correction is performed on the photoconductor side with respect to the polygon mirror, it is better to perform the correction on the photoconductor side than the fθ lens, but in this case, a deflecting device is required over the entire writing width. Therefore, it is better to perform the correction on the light source (semiconductor laser (LD)) side than on the polygon mirror. In this case, the laser light emitted from the LD always passes through a fixed position with a small beam spot. Can be reduced in size, which is more advantageous.
[0051]
The following are well known and used as optical deflecting devices (claims 8 to 11).
(1) Acoustic optical element (abbreviated as AOM)
This utilizes the property that the refractive index dispersion in the optical path generated when an ultrasonic standing wave is applied to the acousto-optic medium serves as a diffraction grating, and the optical path fluctuates due to diffraction.
[0052]
(2) Electrical optical element (abbreviated as EOM)
This uses the electro-optic effect phenomenon in which the refractive index changes when an electric field is applied to a transparent solid or liquid. When the change in the refractive index is proportional to the strength of the electric field, it is called the Pockels effect (Pockets effect). BACKGROUND ART A substance having a large electro-optical effect is used as a light modulator utilizing electric birefringence (electric birefringence), a polarizing element, or an electro-optical shutter. Further, as the Pockels effect element, BaTiO 3 is used. ₃ , KH ₂ PO ₄ (KHP), KD ₂ PO ₄ (KDP), LiNbO ₃ , ZnO or the like is used, and high-speed modulation is possible.
[0053]
(3) Mechanical deflection element
An element that deflects the optical path by mechanically tilting a mirror or the like, and is classic. Typical examples include the above-described polygon scanner, but the polygon scanner scans the optical path in a certain direction, which is not suitable for the purpose of the present invention. For example, a galvanometer that vibrates a mirror as shown in FIG. The galvanometer includes a holder 125, a shaft 124 rotatably provided on the holder 125 via a bearing 130, a mirror 122 fixed to the shaft 124, and a mirror 122 disposed around the mirror 122 and fixed to the holder 5. The coil includes a magnetic yoke 127 and a permanent magnet 123, a coil 121 wound around the magnetic yoke 127, and the like. The mirror 122 vibrates by using a current flowing through the coil 121 and a repulsive force of the permanent magnet 123.
[0054]
In recent years, micro-machining technology has advanced, and it has become possible to make a micro-vibration mirror using a semiconductor process. For example, as shown in FIG. 11, there is a two-dimensional galvanometer type scanner in which a galvanometer is made minute by micromachining technology. This two-dimensional galvano scanner forms a mirror 132, an X-axis movable plate 133, and a Y-axis movable plate 134 on a silicon wafer 131 using a semiconductor process, and attaches an X-axis detection coil to a Pyrex (registered trademark) glass 135 serving as a substrate. 136 and a Y-axis detection coil 137 are provided, and permanent magnets 138 are provided on both sides of the substrate 135, and can vibrate around either the X-axis or the Y-axis.
[0055]
In addition, a variety of micromirror scanners such as a vibration caused by a piezoelectric element and a vibration caused by an electrostatic force have appeared. FIG. 12 shows an electrostatic micromirror scanner manufactured by micromachining technology. A mirror plate 142 supported by a double-supported beam 143 is formed on one silicon substrate 141 by using a semiconductor process, and the other silicon substrate 144 is formed. Is formed with a groove (groove) 145, a drive electrode 146 is provided therein, and a drive voltage having a predetermined frequency and amplitude is applied to the drive electrode 146 to vibrate the mirror plate 142 by electrostatic force.
[0056]
Among these microscanners, a micromirror using a resonance phenomenon can be driven at high speed. In this case, when the structure is as shown in FIG. 12 and the device is driven at a constant frequency by electrostatic force or the like, the displacement can oscillate most rapidly at the highest speed when tuned to the resonance frequency of the structure of the micromirror itself. In the case of driving at a frequency of 300 Hz or more, it is generally difficult to use the above-described galvanometer mirror or the like. Therefore, a resonance type mirror is used, and it can be said that the resonance type is suitable for high-speed driving as in the present invention. However, in the case of a resonance-type mirror, the resonance frequency of the mirror itself changes due to errors in manufacturing and fluctuations in the environment (mainly temperature changes). Therefore, determine the amplitude and frequency in accordance with the correction of the exposure position. Is difficult. Therefore, a method of controlling the photoconductor driving side in accordance with the vibration of the resonance mirror is effective, as described in the fifth and sixth aspects.
[0057]
In the present invention, the exposure position is corrected by vibrating a part of the writing optical system. For example, there is a means in which the above-mentioned one-dimensional micromirror or the like is provided immediately after the collimator lens of the writing optical system, and the micromirror is vibrated in synchronization with the speed fluctuation cycle of the photoconductor to correct the exposure position. Another method is to vibrate a polygon tilting lens of the writing optical system with a piezoelectric element or the like, and slightly move the optical axis to correct the exposure position.
[0058]
The above is the case of a laser writing system in which the image writing unit is generally widely used. In the case of a fixed light emitting diode array (LEDA) writing system which is a light emitting element having a full exposure width, the image writing unit is electrically connected. Since the exposure cycle can be varied, the correction can be made most easily. In other words, by making the emission timing of the LEDA earlier or later in accordance with the speed fluctuation of the photoconductor, the photoconductor is exposed at regular intervals, and as a result, the pitch unevenness of the latent image generated on the photoconductor is caused. Can be eliminated (claim 12).
[0059]
【Example】
Next, specific examples of the present invention will be described.
In the present embodiment, for example, in an image forming apparatus having an average process linear velocity of 250 mm / sec, when the frequency of the drive speed fluctuation applied to the drive of the photoconductor is 1 kHz and the speed fluctuation is 1%, 400 μm on the photoconductor Pitch unevenness is observed periodically. At this time, when the writing side maintains the original pitch, the maximum deviation distance from the ideal writing position is calculated to be about 0.8 μm. Therefore, if the writing position is oscillated in the opposite phase with a width of 0.8 μm so that the maximum amplitude becomes 0.8 μm, the above-mentioned pitch unevenness is solved. Here, an experiment was performed using a Ricoh copier (IMAZIO Color 4000) as an actual image forming apparatus having a configuration as shown in FIG. This copying machine has a laser writing optical system as shown in FIG. 8 in an image writing section as a latent image forming means (image exposing means) for each photoconductor 1. Specifically, the laser writing optical system includes an LD unit 101 including a semiconductor laser (LD) light source and a collimating lens, a cylindrical lens 102, fθ lenses 103 and 104, a polygon mirror 105, a synchronization detection plate 106, and a synchronization detection mirror 107. , A writing mirror 108, a barrel-shaped toroidal lens (BTL) 109, a polygon motor 110, a dustproof glass 111, a writing control plate 112, a polygon control plate 113, and the like.
[0060]
Here, two methods were used to correct the writing position on the photoconductor 1. One method is to provide a piezoelectric element 114 in a holder of a cylindrical lens 102 that receives light emitted from an LD unit 101 and apply a voltage to the piezoelectric element 114 to expand and contract the piezoelectric element as shown in FIG. Then, the optical axis is moved by moving the cylindrical lens 102 up and down, and as a result, the exposure position on the photoconductor 1 is corrected. (Claim 11). The cylindrical lens 102 is used for narrowing the beam diameter in the sub-scanning direction on the photoconductor 1, and when the optical axis slightly shifts, the beam itself shifts almost in parallel and only the irradiation position can be changed. Here, an AC electric field is applied to a piezoelectric element (for example, a piezo element) 114 provided below the cylindrical lens 102 to give an amplitude width of 1.6 μm vertically at a frequency of 1 kHz in synchronization with photoconductor drive control. Thus, the fluctuation of the exposure position on the photoconductor is offset. Here, the reason why the width of the operation of the cylindrical lens 102 is larger than the correction width at the writing position is that there is a BTL 109 for correcting the inclination of the polygon surface at the exit side of the optical system, and correction is performed to some extent by this lens. .
[0061]
Another method is to vibrate the writing mirror 108 in the laser writing optical system shown in FIG. 8 (claim 10). The write mirror 108 is located after (outside) the BTL 109 for correcting the tilt of the polygon surface, and plays a role of turning the optical axis that has traveled in parallel with the rotation surface of the polygon mirror 105 toward the photoconductor, and the length of the mirror. Is over the entire writing width. As in the case of the cylindrical lens 102, the writing position can be corrected by slightly changing the tilt axis of the writing mirror 108 using a piezoelectric element. However, the writing mirror 108 is heavier than the cylindrical lens 102, and when driven at 1 kHz, resonance occurs with the holder of the mirror, making it difficult to sufficiently control the amplitude.
Accordingly, the operation of the optical component having a smaller weight such as the cylindrical lens 102 is easier to control. For example, since the cylindrical lens 102 is located at the most upstream side of the optical path, the movement of the cylindrical lens 102 changes the writing position. Or difficult to design. In order to accurately correct the writing position, it is better to perform the correction at a position as close as possible to the exposure of the photoconductor.
[0062]
In the above embodiment, the example in which the cylindrical lens 102 or the writing mirror 108 is vibrated has been described, but the above-described optical deflection device (element) can be appropriately used instead. Therefore, in view of the above points, it is preferable to select a more advantageous method according to the shape, conditions, and the like of the actual machine.
[0063]
【The invention's effect】
As described above, according to the exposure method of claims 1 to 12, the speed variation (vibration) is imparted to the image carrier such as the photoconductor by using the exposure position correcting means satisfying these conditions. Even in this case, the frequency and amplitude of the speed fluctuation (vibration) given to the image carrier are corrected so as to cancel each other, and the latent image can be formed without causing uneven pitch of the latent image.
[0064]
According to the image forming apparatus of the thirteenth aspect, by using the exposure method according to any one of the first to twelfth aspects, unevenness in the pitch of a latent image occurs even when a speed variation is applied to an image carrier. , Faithfully transfer the toner image on the image carrier onto the transfer image carrier (intermediate transfer member) while maintaining the desired resolution, and obtain a good image by a good transfer rate and a small amount of reverse transfer Can be.
Further, according to the image forming apparatus of the present invention, a plurality of image carriers are provided, and even when a speed variation is given to each image carrier, pitch unevenness of a latent image does not occur and each image carrier is maintained while maintaining a desired resolution. The toner image on the image carrier is faithfully transferred onto the transfer image carrier (intermediate transfer member), and a good multicolor or full-color image can be obtained by a good transfer rate and a small amount of reverse transfer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing one embodiment of the present invention, and is a schematic overall configuration diagram of an internal mechanism of a tandem type color image forming apparatus.
FIG. 2 is a schematic main part configuration diagram illustrating a configuration of an image forming unit of the image forming apparatus illustrated in FIG. 1;
FIG. 3 is a schematic main part configuration diagram showing an enlarged main part of the image forming apparatus shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a linear speed ratio of an intermediate transfer belt to a photosensitive member and a length of a two-dot line image transferred on the intermediate transfer belt in a sub-scanning direction.
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating the speeds of the photoconductor (PC) and the intermediate transfer belt when a speed variation is applied to the intermediate transfer belt.
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a relative position between a photoconductor (PC) and the intermediate transfer belt when a speed variation is given to the intermediate transfer belt.
FIG. 7 is an explanatory diagram of writing pitch unevenness due to speed fluctuation of a photoconductor.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a laser writing optical system.
FIG. 9 is a diagram showing an embodiment of an exposure position correcting means.
10A and 10B are diagrams illustrating an example of an optical deflecting device used as an exposure position correcting unit, where FIG. 10A is a cross-sectional view illustrating a galvanometer structure, and FIG. 10B is a vertical cross-sectional view illustrating a galvanometer structure. is there.
FIG. 11 is an exploded perspective view showing another example of the optical deflecting device used as the exposure position correcting means, and showing a schematic configuration of a two-dimensional galvano scanner.
FIG. 12 is a diagram showing another example of the optical deflecting device used as the exposure position correcting means, and is an exploded perspective view showing a schematic configuration of an electrostatic scanner.
FIG. 13 is a diagram illustrating a relationship between a linear speed ratio between a photosensitive member and an intermediate transfer belt, a transfer rate, and a reverse transfer rate.
FIG. 14 is a diagram tracing an enlarged photograph of a change when a thin line image of 100 μm × 350 μm on a photoconductor is transferred to an intermediate transfer belt.
[Explanation of symbols]
1, 1K, 1Y, 1M, 1C: Photoconductor (image carrier)
2: Charging roller
3: Developing device (developing means)
4: Intermediate transfer belt (intermediate transfer member)
5: Cleaning device
9: transfer roller (transfer means)
13: Image writing unit (latent image forming means)
19: Fixing device
101: LD unit
102: Cylindrical lens
103, 104: fθ lens
105: Polygon mirror
106: Synchronous detection plate
107: Synchronous detection mirror
108: Write mirror
109: barrel type toroidal lens (BTL)
110: Polygon motor
114: Piezoelectric element

Claims

Latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the image carrier by image exposure, developing means for developing the electrostatic latent image with toner to visualize the toner, and a toner image formed on the image carrier Transfer means for transferring the image carrier to the transfer image carrier, the average speed of the image carrier and the transfer image carrier is approximately equal, and the relative speed of the image carrier and the transfer image carrier is a positive or negative value Is applied in an image forming apparatus that performs a transfer process in a state where a controlled speed fluctuation is given to driving of an image carrier, and an exposure method when performing the image exposure,
An exposure method using a means for correcting an exposure position so as to cancel a change in an image exposure position due to a speed change applied to the image carrier.

The exposure method according to claim 1,
The exposure position correcting means has the same correction frequency as the frequency of the drive modulation applied to the image carrier, and performs the correction of the exposure position having the opposite phase in order to cancel the fluctuation of the exposure position. Exposure method.

The exposure method according to claim 2,
An exposure method, wherein the exposure position correcting means performs correction based on fluctuation information given to a drive control system for driving the image carrier.

The exposure method according to claim 2,
An exposure method, wherein the exposure position correcting means performs correction based on information obtained by measuring a change in actual driving of the image carrier.

The exposure method according to claim 2,
An exposure method characterized by detecting a vibration frequency on a side of an exposure position correcting means and determining a fluctuation frequency to be given to actual driving of an image carrier.

The exposure method according to claim 2,
An exposure method comprising: detecting a vibration amplitude on a side of a correction unit for an exposure position; and determining a fluctuation amplitude amount to be given to actual driving of the image carrier.

The exposure method according to any one of claims 1 to 6,
In the case where an exposure unit that deflects and scans a light beam from a light source with an optical deflector to perform image exposure on an image carrier is used as the latent image forming unit, the exposure position correction unit is provided outside the surface tilt correction optical system. Exposure method characterized in that the exposure method is arranged.

The exposure method according to any one of claims 1 to 7,
An exposure method, wherein the exposure position correcting means is an acoustic optical element.

The exposure method according to any one of claims 1 to 7,
An exposure method, wherein the exposure position correcting means is a mechanical deflection element.

The exposure method according to any one of claims 1 to 7,
An exposure method, wherein the exposure position correcting means is a vibrating mirror.

The exposure method according to any one of claims 1 to 7,
An exposure method, wherein the exposure position correcting means is a vibration lens.

The exposure method according to any one of claims 1 to 6,
In the case where an exposure unit that performs image exposure on an image carrier using a fixed type light emitting element array or the like is used as the latent image forming unit, the exposure position correction unit uses the timing of light emission of the light emitting element array. An exposure method comprising correcting an exposure position.

Latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the image carrier by image exposure, developing means for developing the electrostatic latent image with toner to visualize the toner, and a toner image formed on the image carrier Transfer means for transferring the image carrier to the transfer image carrier, the average speed of the image carrier and the transfer image carrier is approximately equal, and the relative speed of the image carrier and the transfer image carrier is a positive or negative value In an image forming apparatus that performs a transfer process in a state where a controlled speed fluctuation is given to driving of the image carrier,
An image forming apparatus using the exposure method according to claim 1 when performing the image exposure.

A latent image forming means having a plurality of image carriers arranged along a traveling path of the transfer image carrier and forming an electrostatic latent image on each image carrier by image exposure; A developing unit for developing the electrostatic latent image with toner to visualize the image; and a transfer unit for transferring the toner image formed on each image carrier to a transfer image carrier. Driving of each image carrier is controlled such that the average speed with the image carrier is approximately equal, and the relative speed of each image carrier and the transfer image carrier repeats positive and negative values alternately. In the image forming apparatus performing the transfer process in the state given to
13. An image forming apparatus, wherein the image exposure is performed on each of the image carriers using the exposure method according to claim 1.