JP2007052391A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベルト構成ローラの回転周期変動に起因する色ズレの発生を防止する。
【解決手段】各色のトナーを現像する複数の現像部と、現像部による各色のトナーが、その表面上又はその表面上で搬送される転写材に重ねて転写される中間転写ベルト９と、中間転写ベルト９が巻架された状態で該中間転写ベルト９を駆動する第１のローラ（駆動ローラ１０）と、中間転写ベルト９が巻架された状態で、第１のローラにより駆動される中間転写ベルト９の回転に伴って従動回転する第２のローラ（従動ローラ１１及びテンションローラ１２）とを備え、第１のローラ部における中間転写ベルト９の厚みｔを含む外周部の径をＤ１とし、第２のローラの外径をＤ２とすると、これらが次式の関係を満たすようにする。Ｄ２＝Ｎ＊Ｄ１。但し、Ｎ＝ｎ又は１／ｎ（ｎ：正の整数）
【選択図】図３

Description

本発明は、プリンタ、複写機等の画像形成装置に関し、特に、各色のトナーを重ね合わせることでカラー画像の形成を行う画像形成装置に関するものである。

近年、プリンタや複写機等の画像形成装置は、カラー印刷機能を備えたものが普及しており、このカラー印刷においては、例えばＹＭＣＫといった複数の色のトナーを重ね合わせることでカラー画像が形成される。このカラー画像の形成に関し、例えば転写ベルトユニットを備え、該転写ベルトに沿って各色の画像形成部が並設されてなる所謂タンデム方式のカラーシステム（例えばカラープリンタ）が知られている。通常、転写ベルトユニットは、転写ベルトを保持、駆動するためのローラ（以降、これら転写ベルトユニットを構成する各ローラのことを「ベルト構成ローラ」という）を２個以上備えている。ベルト構成ローラは、転写ベルトを駆動する駆動ローラ、転写ベルトを保持する従動ローラ、及び転写ベルトにテンションを与えるためのテンションローラ等に分類される。この駆動ローラによる回転駆動に応じて、転写ベルト上には、上記画像形成部の各感光体ドラムによるＹＭＣＫ４色のトナー像が互いに重ね合わされるように順次転写（１次転写）されてカラー画像が形成される。そして、この転写ベルト上に形成されたカラー画像は、転写ベルトに対向して設置された２次転写ローラによって用紙上に転写（２次転写）される。
特開平１０−３３９９８４号公報

しかしながら、上記タンデム方式のカラーシステムでは、一般的に、各色のトナー像の重ね合わせ（以降、適宜「色合わせ」という）には多大な困難が伴い、色ズレや色ムラ（以降、これらを総称して「色ズレ」という）が発生し易いという問題がある。色合わせを阻害する要因の一つに転写ベルトの走行速度変動がある。この転写ベルトの走行速度変動を発生させる原因としては、例えば駆動ローラの外径変動、転写ベルトの厚み変動、或いは駆動部のギアの振れ等、多種のパラメータが挙げられる。

本発明は、転写ベルトの走行速度変動要因の一つであるベルト構成ローラの回転周期変動に起因する色ズレの発生を防止することができ、ひいては高画質なカラー画像を得ることが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る画像形成装置は、複数種類の色からなるカラー画像の形成が可能に構成された画像形成装置であって、各色の現像を行う複数の現像部と、前記現像部による各色のトナーが、その表面上又はその表面上で搬送される転写材に重ねて転写される転写ベルトと、前記転写ベルトが巻架された状態で該転写ベルトを駆動する第１のローラと、前記転写ベルトが巻架された状態で、前記第１のローラにより駆動される転写ベルトの回転に伴って従動回転する第２のローラとを備え、前記第１のローラ部における前記転写ベルトの厚みを含む外周部の径をＤ１とし、前記第２のローラの外径をＤ２とすると、Ｄ１及びＤ２は、以下の（１．１）式に示す関係を満たすことを特徴とする。
Ｄ２＝Ｎ＊Ｄ１ ・・・（１．１）
但し、Ｎ＝ｎ又は１／ｎ（ｎ：正の整数）、記号／は除算、記号＊は乗算を示す。

上記構成によれば、複数の現像部によって各色の現像が行われ、現像部による各色のトナーが転写ベルト上又は該転写ベルト上で搬送される転写材に重ねて転写され、第１のローラによって転写ベルトが巻架された状態で該転写ベルトが駆動され、転写ベルトが巻架された状態で第１のローラにより駆動される転写ベルトの回転に伴って第２のローラが従動回転される。そして、第１のローラ部における転写ベルトの厚みを含む外周部の径をＤ１とし、第２のローラの外径をＤ２とすると、Ｄ１及びＤ２が上記（１．１）式に示す関係を満たすものとなる。

請求項２に係る画像形成装置は、請求項１において、前記（１．１）式に示す関係は、前記第１のローラにおける転写ベルトの外周部の周速度と、前記第２のローラの外周部の周速度とを一致させる条件に基づいて得られることを特徴とする。この構成によれば、上記（１．１）式に示す関係が、第１のローラにおける転写ベルトの外周部の周速度と、第２のローラの外周部の周速度とを一致させる条件に基づいて得られる。

請求項３に係る画像形成装置は、請求項１又は２において、前記第１のローラは、前記転写ベルトを回転駆動させる駆動ローラであり、前記第２のローラは、前記駆動ローラの回転駆動により転写ベルトを介して従動回転される従動ローラ、及び当該従動回転されるとともに前記転写ベルトが巻架された状態で該転写ベルトに張力を与えるテンションローラであり、前記駆動ローラの外径をＤｄ、前記従動ローラの外径をＤｉ、前記テンションローラの外径をＤｔ、前記転写ベルトの厚みをｔとすると、以下の（１．２）式に示す関係を満たすことを特徴とする。
Ｄｉ＝Ｄｔ＝Ｎ＊（Ｄｄ＋２ｔ） ・・・（１．２）
但し、Ｎ＝ｎ又は１／ｎ（ｎ：正の整数）。

この構成によれば、第１のローラが、転写ベルトを回転駆動させる駆動ローラとされ、第２のローラが、駆動ローラの回転駆動により転写ベルトを介して従動回転される従動ローラ、及び当該従動回転されるとともに転写ベルトが巻架された状態で該転写ベルトに張力を与えるテンションローラとされる。そして、駆動ローラの外径をＤｄ、従動ローラの外径をＤｉ、テンションローラの外径をＤｔ、転写ベルトの厚みをｔとすると、これらが上記（１．２）式に示す関係を満たすものとなる。

請求項１記載の発明によれば、主動側の第１のローラによる回転変動の周期と、従動側の第２ローラによる回転変動の周期とを合わせる（タイミングを一致させる）ことができ、仮にベルト構成ローラ（第１及び第２のローラ）に回転変動が発生して、転写において或る色のトナーにムラが生じたとしても、他の色のトナーも同じ位置（タイミング）でムラを生じるため、ベルト構成ローラの回転変動に起因する色ズレの発生を防止することができ、ひいては高画質なカラー画像を得ることが可能となる。

請求項２記載の発明によれば、第１のローラにおける転写ベルトの外周部の周速度と、第２のローラの外周部の周速度とを一致させるという簡易な方法によって上記（１．１）式の関係を導くことができる。

請求項３記載の発明によれば、主動側の駆動ローラによる回転変動の周期と、従動側の従動ローラ及びテンションローラによる回転変動の周期とを合わせることができ、仮にベルト構成ローラ（駆動、従動及びテンションローラ）に回転変動が発生して、転写において或る色のトナーにムラが生じたとしても、他の色のトナーも同じ位置（タイミング）でムラを生じるため、ベルト構成ローラの回転変動に起因する色ズレの発生を防止することができ、ひいては高画質なカラー画像を得ることが可能となる。

以下、本発明に係る画像形成装置の一例としてのプリンタについて図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態におけるプリンタの概略構成を示す断面図である。図１に示すように、プリンタ１は、プリンタ本体内にマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）及びブラック（Ｋ）の各色別に画像形成部２Ｍ、２Ｃ、２Ｙ、２Ｋが並設されている。各画像形成部２Ｍ、２Ｃ、２Ｙ、２Ｋは、用紙に対するカラー画像或いはモノクロ画像の形成（印刷）を行うものであり、同図中に示す矢印方向に回転可能とされた例えばアモルファスシリコンからなる感光体ドラム３、この感光体ドラム３の周囲に配設された帯電部４、露光部５、現像部６及びクリーニング部７等を備えている。

帯電部４は、感光体ドラム３の表面を所定電位に均一に帯電させるものである。露光部５は所謂レーザ走査ユニットであり、後述の画像データ記憶部３０等から送信されてきた画像データに基づき生成されたレーザービーム（ＬＥＤ光）を感光体ドラム３の表面に照射し、感光体ドラム３上に静電潜像を形成するものである。現像部６は、感光体ドラム３に形成された静電潜像に対して該現像部６が備えるトナー供給部６１から供給されるトナーを付着させることで、トナー像として静電潜像を顕在化させるものである。クリーニング部７は、後述する中間転写ベルト９へのトナー画像の一次転写が終了した後、感光体ドラム３の表面に残留しているトナーを清掃するものである。

画像形成部２Ｍ〜２Ｋの上方には、感光体ドラム３表面に顕在化したトナー像の中間転写（一次転写）を行うための中間転写ローラ８（一次転写ローラ）及び中間転写ベルト９が配設されている。中間転写ベルト９は、駆動ローラ１０、従動ローラ１１及びテンションローラ１２に巻架された所定のベルト体からなり、各感光体ドラム３と対向配置された中間転写ローラ８によって感光体ドラム３に押圧された状態で、駆動ローラ１０、従動ローラ１１及びテンションローラ１２によって無端回転するように構成されている。

駆動ローラ１０は、駆動モータ等の駆動源によって回転駆動し、中間転写ベルト９を無端回転させるための駆動力を与えるローラ（主動ローラ）である。従動ローラ１１は、回転自在に設けられ、駆動ローラ１０による中間転写ベルト９の無端回転に伴って回転する、すなわち駆動ローラ１０の主動回転に応じて中間転写ベルト９を介して従動回転するとともに、中間転写ベルト９を保持（回転支持）するローラである。テンションローラ１２は、従動ローラ１１と同様、回転自在に設けられ、駆動ローラ１０の主動回転に応じて中間転写ベルト９を介して従動回転するとともに該中間転写ベルト９を保持し、且つ、中間転写ベルト９が弛まないように中間転写ベルト９に対してテンション（張力）を与えるローラである。このテンションローラ１２は、例えば、バネ（スプリング）体などの付勢部材１２１等によって付勢されることで、中間転写ベルト９の内周側（裏面）から外周側（表面）へ向けて該中間転写ベルト９に対して押圧力を加えるようにして上記テンションを発生させる。

中間転写ベルト９に対応する所定位置、ここでは駆動ローラ１０と画像形成部２Ｋの中間転写ローラ８との間、すなわち中間転写ベルト９における駆動ローラ１０近傍の２次転写位置の上流側における中間転写ベルト９内周及び外周側には、それぞれバックアップローラ１３とともにベルト位置センサ１４が設けられている。図５にこのバックアップローラ１３及びベルト位置センサ１４部の拡大詳細図を示す。バックアップローラ１３は、ベルト位置センサ１４と中間転写ベルト９との距離を一定に保つためのものであり、同図に示すように中間転写ベルト９に対して内周側から外周側へ向けて適度に押圧した状態に設けられている。これにより、中間転写ベルト９が波打つなどしてベルト位置センサ１４との距離が変化して当該ベルトの位置検出において誤差が生じるのを防止することができる。

ベルト位置センサ１４は、中間転写ベルト９の無端回転におけるベルト位置判定用の情報を検出するセンサである。このベルト位置センサ１４は、第１位置センサ１４ａ及び第２位置センサ１４ｂからなる左右一対のセンサであり、図６の側面図に示すように、中間転写ベルト９と所定距離離間した位置に且つ中間転写ベルト９の幅方向（無端回転方向と垂直な方向）に一直線状に並設されている。このように中間転写ベルト９に対してベルト位置センサ１４を左右一対備えることで、中間転写ベルト９の無端回転方向における位置ズレのみならず、斜め方向の位置ズレも検出することができ、当該ベルト位置検出がより正確に行えるようになる。これら第１及び第２位置センサ１４ａ、１４ｂは、具体的には、例えば反射型フォトセンサ等の光センサからなり、中間転写ベルト９の外周面に所定のマークを付しておき（マーキングしておき）、これを該光センサで検出する（読み取る）ことで、各ベルト位置判定用の情報を取得する構成となっている。ただし、この方法に限定されず、例えば、中間転写ベルト９上に当該ベルト位置判定用の所定の画像（例えば各色のトナー画像）を形成し、この画像を各光センサで検出するようにしてもよい。

なお、ベルト位置センサ１４の周辺位置（ここでは、図５に示すように第１及び第２位置センサ１４ａ、１４ｂの略中間位置）に、濃度センサ１４０が設けられていてもよい。ただし、この濃度センサ１４０（ＩＤセンサ）は、中間転写ベルト９上の各トナー像の色濃度情報を検出する（色見する）ためのものであり、この色濃度情報を基に濃度補正（キャリブレーション）が行われる。

また、図７に示すように、中間転写ベルト９には、該中間転写ベルト９の上記幅方向における両端側の全周に亘って、蛇行防止用リブ９１が中間転写ベルト本体９２と一体的に設けられている。この蛇行防止用リブ９１は、例えばウレタンゴムといった後述する蛇行防止用プーリ１１０に対して滑り難い（摩擦力が大きな）材質からなり、所定の幅Ｗ及び厚みＺを有している。ただし、中間転写ベルト本体９２の厚みが上述した厚みｔであり、例えば数百ミクロンの長さであるのに対して、蛇行防止用リブ９１の厚みＺは、例えば約２ｍｍの長さとなる。この蛇行防止用リブ９１に対応して、従動ローラ１１の長手方向（上記幅方向）の両端部には、所謂「つば状」に形成された例えば樹脂材からなる蛇行防止用プーリ１１０が固設されている。この蛇行防止用プーリ１１０と蛇行防止用リブ９１とは、該蛇行防止用プーリ１１０の外面部１１１が上記蛇行防止用リブ９１の内周壁面部９１１と当接するように嵌合されており、換言すれば、従動ローラ１１の両側の蛇行防止用プーリ１１０が、中間転写ベルト９の両側の蛇行防止用リブ９１によって挟持（ガイド）された状態とされており、これにより、中間転写ベルト９の無端回転におけるベルト走行の安定化が図られて所謂「蛇行」が防止されるようになっている。なお、このような蛇行防止用プーリ１１０がテンションローラ１２或いは駆動ローラ１０に設けられていてもよい。

ところで、プリンタ１によるカラー印刷は、Ｍ、Ｃ、Ｙ及びＫの４色が用いられるが（Ｋ色のみのモノクロ印刷を行ってもよい）、このカラー印刷時には、画像形成部２Ｍ〜２Ｋにおいて、それぞれ各色のトナー像が各感光体ドラム３上に形成される。この感光体ドラム３上に形成される各色のトナー像は、無端回転される中間転写ベルト９上にそれぞれタイミングを合わせて、すなわち各トナー像の位置（例えばトナー像の一端部）を合わせて、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの順に重ね合わされて転写（１次転写）される。これにより中間転写ベルト９上にＭ、Ｃ、Ｙ、Ｋの４色のトナー像からなるカラー画像が形成される。この中間転写ベルト９上のカラー画像は、上記無端回転により駆動ローラ１０の位置まで移動され、駆動ローラ１０と中間転写ベルト９を介して対向配置された２次転写ローラ１５とによって、後述の給紙部１６から搬送されてきた用紙に対する転写（２次転写）が行われる。

プリンタ１は、画像形成部２Ｍ〜２Ｋへ向けて給紙を行う給紙部１６を備えている。給紙部１６は、各サイズの用紙を収納する給紙カセット１６１、用紙が搬送される経路である搬送路１６２、及び搬送路１６２中の用紙の搬送を行う搬送ローラ１６３等を備え、給紙カセット１６１から１枚ずつ取り出された用紙を、２次転写ローラ１５と中間転写ベルト９とのニップ部へ向けて搬送する。なお、給紙部１６は、カラー画像が２次転写された用紙を後述の定着部１７へ搬送し、さらにこの定着処理された用紙をプリンタ本体上部に設けられた用紙排出トレイ１８へ排出する。

搬送路１６２における２次転写ローラ１５より下流側の適所には、定着部１７が設けられている。定着部１７は、用紙に転写されたトナー像を定着させるものである。定着部１７はヒートローラ１７１及び圧ローラ１７２からなり、ヒートローラ１７１の熱によって用紙上のトナーを溶かし、圧ローラ１７２によって圧力を加えて用紙上にトナー像を定着させる。

図２はプリンタ１の概略構成の一例を示すブロック構成図である。図２に示すように、プリンタ１は、ネットワークＩ／Ｆ（インターフェース）部２０、画像データ記憶部３０、操作パネル部４０、記録部５０、センサ部６０及び制御部１００を備えている。ネットワークＩ／Ｆ部２０は、ＬＡＮ等のネットワークを介して接続されたＰＣ等の情報処理装置（外部装置）との間における種々のデータの送受信を制御するものである。画像データ記憶部３０は、ネットワークＩ／Ｆ部２０を介してＰＣ等から送信されてきた画像データを一時的に記憶するものである。操作パネル部４０は、プリンタ１のフロント部に設けられ、ユーザからの各種の操作指示（コマンド）が入力される入力キーとして機能したり、或いは所定の情報を表示するものである。センサ部６０は、上記ベルト位置センサ１４等の各種センサからなり、プリンタ１各部の動作状態を検知するものである。

記録部５０は、上記画像データ記憶部３０に記憶されるなどした画像データに基づいて用紙に対する印刷を行うものである。記録部５０は、画像形成部５１、転写部５２、給紙部１６及び定着部１７を備えている。画像形成部５１は、感光体ドラム３、帯電部４、露光部５、現像部６及びクリーニング部７からなる上記画像形成部２Ｍ〜２Ｋ等から構成され、図１で説明したように感光体ドラム３上にトナー像を形成するものである。転写部５２は、中間転写ローラ８、中間転写ベルト９、駆動ローラ１０、従動ローラ１１、テンションローラ１２、蛇行防止部材１３及び２次転写ローラ１５等からなり、同じく図１で説明したように感光体ドラム３上のトナー像（カラー画像又はモノクロ画像）を中間転写ベルト９を介して用紙に転写するものである。

制御部１００は、各種制御プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、データを一時的に保管したり作業領域として機能するＲＡＭ（Random Access Memory）、及び上記制御プログラム等をＲＯＭから読み出して実行するマイクロコンピュータ等からなり、上記各機能部に対する各種制御信号の送受信を行い、プリンタ１全体の動作制御を司るものである。なお、制御部１００はベルト位置判定部１０１を備えている。

ベルト位置判定部１０１は、ベルト位置センサ１４によって検出された情報に基づいて中間転写ベルト９のベルト位置（回転位置）を判定するものである。制御部１００は、このベルト位置判定部１０１により判定されたベルト位置情報を、例えば、中間転写ベルト９に対するトナー像の形成や該トナー像の２次転写動作等を行う際の所定のタイミングを計るため、或いは走行速度変動が生じる（所定の不具合が存在する）のは中間転写ベルト９のいずれの箇所であるのかといったことを検出するために利用してもよい。

ところで、上記従来技術で説明したように、タンデム方式のカラーシステムは、ベルト構成ローラの回転周期に変動が発生し（以降、回転周期の変動のことを「回転変動」という）、この回転変動によって中間転写ベルト９の走行速度（無端回転速度）に変動が生じることがあるが、ここで、当該ベルト構成ローラに回転変動が発生したとしてもトナーの色合わせに対する影響を無くす又は低減する方法について説明する。なお、ベルト構成ローラに発生した回転変動による上記色合わせに対する影響を無くすこと又は低減することを含めて「回転変動をキャンセルする」と表現するものとする。

図３は、このベルト構成ローラの回転変動をキャンセルすることについて説明するべく上記図１における中間転写ベルト９、並びに駆動ローラ１０、従動ローラ１１及びテンションローラ１２のベルト構成ローラを概念的に示した模式図である。但し、駆動ローラ１０の外径（直径）をＤｄ、従動ローラ１１の外径をＤｉ、テンションローラ１２の外径をＤｔとし、中間転写ベルト９の厚み（ベルト厚）をｔとする。また、図中、中間転写ベルト９に対する各画像形成部２Ｍ〜２Ｋを示すべく、ＭＣＹＫ各色の中間転写ローラ８を示す。

同図に示すように、中間転写ベルト９の内周側の所定位置には、該中間転写ベルト９の内周面に圧接された状態で駆動ローラ１０、従動ローラ１１及びテンションローラ１２が配設されている。駆動ローラ１０が符号Ａで示す矢印方向に駆動回転すると、これに伴って中間転写ベルト９が符号Ｂで示す矢印方向（矢印Ｂ方向）に無端回転し、この中間転写ベルト９の回転に伴って、従動ローラ１１及びテンションローラ１２がそれぞれ符号Ｃ、Ｄで示す矢印方向に従動回転する。

このような構成において、上記色合わせへの影響を与える駆動ローラ１０による回転変動の周期（以降、この回転変動の周期のことを「変動周期」という）は、各トナー像が中間転写ベルト９外周面に転写されることからも、駆動ローラ１０部における中間転写ベルト９の厚みｔを含む外径（Ｄｄ＋２ｔ）のピッチで発生するものと言える。以降、この外径（Ｄｄ＋２ｔ）のことを「ベルト外径」という。一方、従動ローラ１１及びテンションローラ１２の変動周期は、これらローラが中間転写ベルト９によって回転させられる所謂アイドル関係にあることから、すなわち、従動ローラ１１及びテンションローラ１２はこの外周面を通じて中間転写ベルト９の回転力が伝達されて回転されることから、ローラ外径Ｄｉ、Ｄｔのピッチで発生するものと言える。

そこで、以下の（１）式に示すように、駆動ローラ１０部における変動周期のピッチ、すなわちベルト外径（Ｄｔ＋２ｔ）と、従動ローラ１１及びテンションローラ１２の変動周期のピッチ、すなわちローラ外径Ｄｉ、Ｄｔとが互いに整数倍、又は（１／整数）倍の関係となるようにする。
Ｄｉ＝Ｄｔ＝Ｎ＊（Ｄｄ＋２ｔ） ・・・（１）
但し、上式における記号「＊」は乗算、「Ｎ」は係数を示す。また、Ｎ＝ｎ、又はＮ＝（１／ｎ）を示している。この「ｎ」は正の整数である。

上記（１）式は、駆動ローラ１０部における中間転写ベルト９外周面の回転速度（ベルト表面速度）をＶ１、従動ローラ１１外周面での回転速度（従動ローラ表面速度）をＶ２、テンションローラ１２外周面での回転速度（テンションローラ表面速度）をＶ３とすると、従動ローラ表面速度Ｖ２及びテンションローラ表面速度Ｖ３を、ベルト表面速度Ｖ１と等しくする、換言すれば、回転させる側の表面速度に、回転させられる側の表面速度を一致させる、という関係から導かれる。

因みに、中間転写ベルト９の直線部Ｓでは、該ベルトの内周面及び外周面の速度は同じであり、例えば、符号３００の部分拡大図に示すように、この内周面及び外周面の速度は、少なくとも矢印Ｂ方向に移動する中間転写ベルト９がテンションローラ１２と略最初に接する位置３１０までは同じ速度が維持される、すなわち、位置３１０における内周点３０１（中間転写ベルト９とテンションローラ１２とが回転によって最初に当接する点）の上記テンションローラ表面速度Ｖ３と、外周点３０２の表面速度Ｖ４とは互いに等しいものとなっている。なお、駆動ローラ１０側は、中間転写ベルト９に駆動力を与えて謂わばベルトを押し出す出力側であるため、駆動ローラ１０部では、この駆動ローラ１０外周面の速度ではなく中間転写ベルト９外周面でのベルト表面速度Ｖ１を扱う必要があるが、テンションローラ１２側は、この中間転写ベルト９によって従動回転される謂わば入力側であるため、テンションローラ１２が中間転写ベルト９から回転力を伝達される該ベルト内周面位置の、テンションローラ表面速度Ｖ３（＝Ｖ４）を扱うものとなる。なお、このことは、従動ローラ１１部に対しても同じである。

ここで、例えばｒ：回転半径、ω：角速度、Ｄ：直径、Ｔ：１回転の周期、Ｒ：回転数（ｒｐｍ；回／分）とすると、一般に、或る周速度ｖは以下の（２）式で表される。
ｖ＝ｒ＊ω＝（Ｄ／２）＊（２π／Ｔ）＝（π＊Ｄ）／Ｔ＝（π＊Ｄ＊Ｒ）／６０ ・・・（２）

この（２）式を、例えば駆動ローラ１０と従動ローラ１１とに当て嵌めると、上述したようにＶ２＝Ｖ１（説明の都合上、Ｖ２とＶ１との式の順序を入れ替えている）とすることから、以下の（３）式が得られる。但し、Ｒ２：従動ローラ１１の回転数、Ｒ１：駆動ローラ１０の回転数を示す。
（π＊Ｄｉ＊Ｒ２）／６０＝（π＊（Ｄｄ＋２ｔ）＊Ｒ１）／６０ ・・・（３）
上記（３）式における両辺の同一の係数等を除くと、以下の（４）式が得られる。
Ｄｉ＊Ｒ２＝（Ｄｄ＋２ｔ）＊Ｒ１ ・・・（４）

したがって、この（４）式を満たし且つ互いの変動周期を合わせるための“径”の関係は、Ｄｉ＝ｎ＊（Ｄｄ＋２ｔ）又はＤｉ＝（１／ｎ）＊（Ｄｄ＋２ｔ）となる。以上のことは、テンションローラ１２に対しても同様にＤｔ＝ｎ＊（Ｄｄ＋２ｔ）又はＤｔ＝（１／ｎ）＊（Ｄｄ＋２ｔ）となる。したがって、これらを纏めて表現すると、上記（１）式に示すＤｉ＝Ｄｔ＝Ｎ＊（Ｄｄ＋２ｔ）の関係が得られる。

なお、この（１）式には、例えば、Ｄｉ＝Ｄｔ＝２＊（Ｄｄ＋２ｔ）（Ｎ＝２）というように従動ローラ１１及びテンションローラ１２のローラ外径が、駆動ローラ１０部のベルト外径の２倍となるときには、上記（４）式から、従動ローラ１１及びテンションローラ１２の回転数は駆動ローラ１０の回転数の１／２倍となる関係があり、また、例えば、Ｄｉ＝Ｄｔ＝（１／２）＊（Ｄｄ＋２ｔ）（Ｎ＝１／２）というように従動ローラ１１及びテンションローラ１２のローラ外径が、駆動ローラ１０部のベルト外径の１／２倍となるときには、従動ローラ１１及びテンションローラ１２の回転数は駆動ローラ１０の回転数の２倍となる関係がある。勿論、Ｎ＝１のときは、従動ローラ１１及びテンションローラ１２のローラ外径と駆動ローラ１０部のベルト外径とが等しくなり、各回転数も等しくなる。

ただし、実際の装置においては、Ｎ＝１又は１／２、すなわちＤｉ＝Ｄｔ＝１＊（Ｄｄ＋２ｔ）又はＤｉ＝Ｄｔ＝（１／２）＊（Ｄｄ＋２ｔ）とすることが好ましい。すなわち、各ローラを全て同等の径として製造の効率化を図るようにしてもよいし、従動ローラ１１やテンションローラ１２は重量或いは材料費低減の観点からも必ずしも径を大きくする必要がないことから、駆動ローラ１０の径を例えばφ３０ｍｍとすると、この従動及びテンションローラ１１、１２の径をその半分のφ１５ｍｍとするというようにしてもよい。
いずれにしても、上述のように、駆動ローラ１０の１回転に対して、従動及びテンションローラ１１、１２は必ずしも１回転でない回転をするものの、この回転が駆動ローラ１０の１回転に対して整数倍又は（１／整数）倍となるため、駆動ローラ１０の変動周期に対する、従動及びテンションローラ１１、１２の変動周期の位相が互いにズレないものとなる。

このことは、図４における変動周期に関するタイミングチャートに示すように、例えば駆動ローラ１０の回転により符号５０１に示す何らかの転写異常（例えば色ムラ；トナー転写の不具合）が発生し、次にこれと同じ新たな転写異常が周期的なものとして発生する期間、すなわち駆動ローラ１０の変動周期を変動周期Ｔ１とすると、同じく、従動ローラ１１（又はテンションローラ１２）の回転により、符号５０２に示す転写異常が発生してから次の転写異常が発生するまでの従動ローラ１１の変動周期Ｔ２とが同じタイミングとなることを示している。ただし、図４は、駆動ローラ１０の１回転に対して従動ローラ１１が１回転する場合（各ローラ径が略同じ径となる場合）のタイミングについて示すものであり、上述における一例に示すように例えば駆動ローラ１０の１回転に対して、従動ローラ１１がこの整数倍すなわち例えば２回転するような場合には、変動周期Ｔ１に対して変動周期Ｔ２が半分の長さとなるが、この場合においても、時間の経過とともに（ローラの回転が進むにつれ）互いの転写異常発生の位置（位相）がズレていくことなく、全体としてのタイミングは一致したものとなる。

このように、主動側の駆動ローラ１０による変動周期と、従動側の従動ローラ１１又はテンションローラ１２による変動周期とを同じタイミングに合わせることができ、たとえ或る色のトナーにムラが生じたとしても、他の色のトナーも同じ位置（タイミング）でムラを生じる、つまり４色とも同じようにズレるので、結果として、色ズレ（色ズレとは、４色の関係でみた場合の相互のズレである）の発生を防止する（ベルト構成ローラの回転変動をキャンセルする）ことが可能となる。

なお、上記（１）式は、上記駆動ローラ１０等の主動側のローラ部における中間転写ベルト９の厚みｔを含む外周部の径をＤ１、上記従動ローラ１１及びテンションローラ１２等の従動側のローラの外径をＤ２とすると、以下の（１’）式に示す関係であると表現することもできる。
Ｄ２＝Ｎ＊Ｄ１ ・・・（１’）
但し、Ｎ＝ｎ又は１／ｎ（ｎ：正の整数）

以上のように、本実施形態に係る画像形成装置（プリンタ１）によれば、複数の現像部６（又は画像形成部２Ｍ〜２Ｋ）によって各色のトナーの現像が行われ、現像部６による各色のトナーが中間転写ベルト９に重ね合わせて転写され、駆動ローラ１０等の第１のローラによって中間転写ベルト９が巻架された状態で該中間転写ベルト９が駆動され、中間転写ベルト９が巻架された状態で第１のローラにより駆動される中間転写ベルト９の回転に伴って従動ローラ１１やテンションローラ１２等の第２のローラが従動回転される。そして、第１のローラ部における中間転写ベルト９の厚みｔを含む外周部の径をＤ１とし、第２のローラの外径をＤ２とすると、これらＤ１及びＤ２は上記（１’）式に示す関係を満たすものとなる。したがって、主動側の第１のローラによる回転変動の周期と、従動側の第２ローラによる回転変動の周期とを合わせる（タイミングを一致させる）ことができ、仮にベルト構成ローラ（第１及び第２のローラ）に回転変動が発生して、転写において或る色のトナーにムラが生じたとしても、他の色のトナーも同じ位置（タイミング）でムラを生じるため、ベルト構成ローラの回転変動に起因する色ズレの発生を防止することができ、ひいては高画質なカラー画像を得ることが可能となる。

また、上記（１’）式に示す関係は、上記第１のローラにおける中間転写ベルト９の外周部の周速度（ベルト表面速度Ｖ１）と、上記第２のローラの外周部の周速度（従動ローラ表面速度Ｖ２、テンションローラ表面速度Ｖ３）とを一致させる条件に基づいて得られるので、第１のローラにおける中間転写ベルト９の外周部の周速度と、第２のローラの外周部の周速度とを一致させるという簡易な方法によって当該（１’）式の関係を導くことができる。

さらに、上記第１のローラが、中間転写ベルト９を回転駆動させる駆動ローラ１０とされ、第２のローラが、駆動ローラ１０の回転駆動により中間転写ベルト９を介して従動回転される従動ローラ１１及び当該従動回転されるとともに中間転写ベルト９が巻架された状態で該中間転写ベルト９に張力を与えるテンションローラ１２とされる。そして、駆動ローラ１０の外径をＤｄ、従動ローラ１１の外径をＤｉ、テンションローラ１２の外径をＤｔ、中間転写ベルト９の厚みをｔとすると、これらは上記（１）式に示す関係を満たすものとなる。したがって、主動側の駆動ローラ１０による変動周期と、従動側の従動ローラ１１及びテンションローラ１２による変動周期とを合わせる（タイミングを一致させる）ことができ（図４参照）、仮に、ベルト構成ローラ（駆動、従動及びテンションローラ１１、１２）に回転変動が発生して、転写において或る色のトナーにムラが生じたとしても、他の色のトナーも同じ位置（タイミング）でムラを生じるため、ベルト構成ローラの回転変動に起因する色ズレの発生を防止することができ、ひいては高画質なカラー画像を得ることが可能となる。

なお、本発明は以下の態様をとることができる。
（Ａ）上記実施形態では、Ｍ、Ｃ、Ｙ、Ｋ色の順にトナー転写されて色合わせされる構成となっているが、これに限らず、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順など任意の順にトナー転写されて色合わせされる構成であってもよい。

（Ｂ）上記実施形態では、図１に示すように中間転写ベルト９の下方側に各画像形成部２Ｍ〜２Ｋが配置され、上方側にテンションローラ１２が配置される構成となっているが、この配置に限定されず、中間転写ベルト９の上方側に各画像形成部２Ｍ〜２Ｋが配置され、下方側にテンションローラ１２が配置される構成であってもよい。また、中間転写ベルト９の無端回転方向が、図３（図１）に示す矢印Ｂ方向（右回り）でなく、これと逆方向（左回り）となる構成のプリンタを採用してもよい。

（Ｃ）上記実施形態では、従動側のローラとして２つのローラ（従動ローラ１１やテンションローラ１２）を備える構成としているが、これに限らず、従動側のローラとして１つ或いは３つ以上のローラを備える構成としてもよい。また、主動側のローラについても、上記実施形態のように１つ（駆動ローラ１０）とせずともよく、２つ以上備えていてもよい。この場合も、主動側の各駆動ローラにおける中間転写ベルト９の外周部の周速度と、従動側の各ローラの外周部の周速度とを一致させる条件に基づいて（１）式又は（１’）式と同様の関係が導かれる。

（Ｄ）必ずしもバックアップローラ１３や蛇行防止用リブ９１（蛇行防止用プーリ１１０）を備えなくともよい。ただし、中間転写ベルト９の走行安定化を図り、本発明の方法と合わせて、色ズレの発生をより確実に防止するという観点からもこれらを備えることが好ましい。

（Ｅ）上記実施形態では、転写ベルトを中間転写体として用いて、用紙に謂わば間接的にトナーを転写する構成、すなわち、先ず中間転写ベルト９上に（中間転写ベルト９の表面上に）各色のトナーを重ねて転写し、次にこの中間転写ベルト９上に転写されたトナー（カラー画像）を、別途搬送されてきた用紙に転写する構成としているが、これに限らず、例えば、中間転写ベルト９上に用紙（転写材）を搬送させる、すなわち中間転写ベルト９の回転に伴って該中間転写ベルト９と共に転写ベルト表面上の用紙を回転移動させるようにし、各現像部６により、直接、用紙にトナー（カラー画像）を転写する構成としてもよい。この場合も、上記実施形態と同様、ベルト構成ローラ（第１及び第２のローラ）に回転変動が発生して、転写ベルト表面上の用紙への転写において或る色のトナーにムラが生じたとしても、他の色のトナーも同じ位置（タイミング）でムラを生じるため、ベルト構成ローラの回転変動に起因する色ズレの発生を防止することができ、ひいては高画質なカラー画像を得ることが可能となる。

本発明の一実施形態におけるプリンタの概略構成を示す断面図である。 上記プリンタの概略構成の一例を示すブロック構成図である。 ベルト構成ローラの回転変動のキャンセルについて説明するための、中間転写ベルト及び各ベルト構成ローラを概念的に示した模式図である。 ベルト構成ローラの変動周期に関するタイミングチャートである。 バックアップローラ及びベルト位置センサ部の拡大詳細図である。 バックアップローラ及びベルト位置センサ部の拡大側面図である。 蛇行防止用リブ及び蛇行防止用プーリについて説明するための中間転写ベルト及び従動ローラ部の拡大詳細図である。

符号の説明

１ プリンタ（画像形成装置）
２Ｍ、２Ｃ、２Ｙ、２Ｋ 画像形成部
３ 感光体ドラム
６ 現像部
８ 中間転写ローラ
９ 中間転写ベルト（転写ベルト）
９１ 蛇行防止用リブ
９２ 中間転写ベルト本体
１０ 駆動ローラ（第１のローラ）
１１ 従動ローラ（第２のローラ）
１１０ 蛇行防止用プーリ
１２ テンションローラ（第２のローラ）
１３ バックアップローラ
１４ ベルト位置センサ
１４ａ 第１位置センサ
１４ｂ 第２位置センサ
１４０ 濃度センサ
１５ ２次転写ローラ

Claims (3)

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

Images