JP3648490B2

JP3648490B2 - Image forming apparatus

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Publication number: JP3648490B2
Application number: JP2002069825A
Authority: JP
Inventors: 博小出; 貞之岩井
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-03-14
Filing date: 2002-03-14
Publication date: 2005-05-18
Anticipated expiration: 2022-03-14
Also published as: JP2003270892A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンター、ＦＡＸなどの画像形成装置に関する。詳しくは、感光体ドラム等の像担持体上の画像を中間転写ベルト等の第１の転写体に重ね合わせて１次転写し、第１の転写体上の画像を記録媒体などの第２の転写体に一括して２次転写する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
近年、カラーコピーのニ−ズが高まり、低速領域ではインクジェット方式の画像形成装置が主流になっているが、中高速領域では電子写真方式の画像形成装置が普及しようとしている。特に、高速化に適した方式の画像形成装置として、転写体としての転写紙の搬送方向に複数の像担持体としての感光体ドラムを並べて配置したタンデム型のカラー画像形成装置がある。また、第１の転写体としてベルト状の中間転写体を用い、これに形成された像を第２の転写体としての転写紙に転写する中間転写ベルト方式の画像形成装置もある。
【０００３】
上記タンデム型のカラー画像形成装置では、例えば特開平１０−２４６９９５号公報に開示されているように、光走査ユニットを備える４つの感光体ドラムが、搬送ベルト上の転写紙の搬送方向に配置されている。そして、光走査ユニットから出射された光ビームが、感光体ドラムの軸に沿った方向に走査（主走査）され、回転している感光体ドラムの表面が露光される。これにより、各感光体ドラム上に静電潜像が形成される。各感光体ドラムには、異なった色（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）のトナーが各現像器から供給され、静電潜像がトナーで現像される。そして、搬送ベルトで各感光体ドラムへ転写紙が搬送され、その搬送途中で、転写チャージャにより各感光体ドラム上のトナー像が同じ走査ライン上に重なり合うように、同一の転写紙上に順次転写される。その後、転写紙上に重ね合わせて転写されたトナー像が定着され、排紙トレイ上に排紙される。
以上のように、タンデム型のカラー画像形成装置は、複数の感光体ドラム上にそれぞれ異なる色の画像を並列処理で形成する。この並列処理での画像形成により、転写紙を各感光体ドラムからの転写位置を一回通過させるだけで４色のカラー画像を形成できるので、高速のカラー画像形成に適した方式である。
また、上記搬送ベルトの代わりに中間転写ベルトを設けた中間転写ベルト方式のタンデム型カラー画像形成装置も知られている。この装置では、転写紙上で４つの画像を重ね合せるのではなく、中間転写ベルト上に画像が重ね合わせて転写され、この中間転写ベルト上に重ね合わせた画像が転写紙上に一括転写される。
【０００４】
上記中間転写ベルト方式のタンデム型の画像形成装置では、感光体ドラムに形成された互いに異なる色のトナー画像を第１の転写体としての中間転写ベルトに重ね合わせるように転写することによりカラー画像を形成する。従って、中間転写ベルトに転写される各色のトナー画像の位置がずれると、カラー画像上に色ずれが発生してしまう。この色ずれ防止の対策に関しては、従来からいくつかの提案がなされている（例えば、特許第２９２９６７１号公報、特開昭６３−１１９６７号公報、特開昭５９−１８２１３９号公報参照）。また、感光体ドラムと中間転写ベルトや転写紙との間に速度差を持たせて転写する場合の色ずれについて解説したものもある（例えば、城戸、飯島：「スリップ・トランスファー・メカニズムに関する研究」，富士ゼロックステクニカルレポート，Ｎｏ１３参照。以下、この文献を「技術文献」という。）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記複数の感光体ドラムの間で径のばらつきがあると、第１の転写位置で画素の伸び縮みが発生する場合があるという問題点があった。
【０００６】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、複数の像担持体に径のばらつきがある場合でも、第１の転写位置における画素の伸び縮みを軽減できる画像形成装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、回転駆動される複数の像担持体と、該像担持体に互いに異なる複数の画像を形成する画像形成手段と、該像担持体に対向する第１の転写位置を通過するように駆動される第１の転写体に、該像担持体上の画像を転写する第１の転写手段と、第１の転写体に対向する第２の転写位置を通過するように駆動される第２の転写体に、第１の転写体上の画像を転写する第２の転写手段とを備えた画像形成装置において、
予め測定した各像担持体の径のばらつきに対応させて各像担持体の画像担持面の平均移動速度が互いに等しくなるように各像担持体を互いに異なる回転角速度で駆動制御する手段を備えたことを特徴とするものである。
ここで、上記「像担持体」としては、感光体ドラムや感光体ベルト等が挙げられる。また、上記「第１の転写体」としては、中間転写ベルトや中間転写ドラム等が挙げられる。また、上記「第２の転写体」としては、中間転写ベルトや中間転写ドラム等のほか、転写紙等の記録媒体も挙げられる。
請求項１の画像形成装置では、予め測定した各像担持体の径のばらつきに対応させて各像担持体の画像担持面の平均移動速度が互いに等しくなるように各像担持体を互いに異なる回転角速度で駆動制御するように構成している。これにより、像担持体の径ばらつきがあっても第１の転写位置で第１の転写位置での速度差（相対速度）が小さくなる。従って、像担持体の径ばらつきによる第１の転写位置での画素の伸び縮みが軽減される。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記第１の転写体が無端状の画像転写面を有し、第１の転写体が回転して上記像担持体上の画像が第１の転写体上に重ね合わせて転写されるように構成され、上記第１の転写体の画像転写面の移動経路上の互いに異なる位置にある上記複数の像担持体に対向する複数の第１の転写位置及び上記第２の転写位置のすべてにおける互いに隣り合う転写位置間を第１の転写体の画像転写面が通過する通過時間が、第１の転写体の画像転写面に生じる速度変動の周期の自然数倍になっていることを特徴とするものである。ここで、上記像担持体の画像担持面の移動速度と、上記第２の転写体の画像転写面の移動速度とを等しくするように構成してもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
まず、本発明の実施形態に係るタンデム型のカラー画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。図２は、本実施形態のカラー画像形成装置の全体構成の概略図である。このカラー画像形成装置は、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、黒（ＢＫ）の各色の画像を形成するための４組のトナー画像形成部１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ、１ＢＫ（以下、各符号の添字Ｃ、Ｍ、Ｙ、ＢＫは、それぞれシアン、マゼンダ、イエロー、黒用の部材であることを示す。）が、第１の転写体としての中間転写ベルト４０の上部張架部の移動方向（図中の矢印Ａ方向）における上流側から順に配置されている。このトナー画像形成部１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ、１ＢＫはそれぞれ、図中矢印Ｂ方向に回転駆動される像担持体としての感光体ドラム１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１ＢＫ、各感光体ドラムの表面を帯電する帯電手段としての帯電ローラ１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ、１２ＢＫ、各感光体ドラムの表面に形成された静電潜像を現像してトナー画像を形成する現像手段としての現像ユニット１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３ＢＫ、各感光体ドラムの表面をクリーニングする感光体クリーニングユニット１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙ、１４ＢＫ等を備えている。
上記現像ユニット１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３ＢＫはそれぞれ、互いに異なる色のトナーであるシアントナー、マゼンダトナー、イエロートナー、黒トナーにより、対応する感光体ドラム上の静電潜像を現像し、各色のトナー画像を形成するものである。また、上記各トナー画像形成部１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ、１ＢＫの配置は、各感光体ドラムの回転軸が平行になるように且つ中間転写ベルトの上部張架部の移動方向（Ａ方向）に所定のピッチで配列するように、設定されている。
【０００９】
また、本カラー画像形成装置は、上記トナー画像形成部１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ、１ＢＫのほか、各感光体ドラムの一様帯電された表面に画像情報に応じたレーザ光Ｌを照射して静電潜像を形成する露光手段としての光書込ユニット３、図示しない給紙カセット、図示しないレジストローラ対、中間転写ユニット、図示しない定着装置、図示しない排紙トレイ等を備えている。なお、各感光体ドラム上に画像を形成する画像形成手段は、上記トナー画像形成部１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ、１ＢＫの帯電ローラ、現像ユニット及び感光体クリーニングユニットと、上記光書込ユニット３とにより構成される。
【００１０】
上記光書込ユニット３は、図示しないレーザ光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を備え、所定の露光位置Ｐexにおいて、画像データに基づき、回転駆動されている各感光体ドラム１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１ＢＫの表面にレーザ光Ｌを主走査方向に走査しながら照射する。
【００１１】
上記中間転写ユニットは、各感光体ドラム上の画像が転写される第１の転写体としての無端ベルト状の中間転写ベルト４０を備えている。この中間転写ベルト４０は、中間転写ベルト４０に接触しながら駆動する駆動回転体としてのベルト駆動ローラ４１と、転写対向ローラ４２と、従動ローラ４３と、中間転写ベルト４０に所定の張力を付与するためのテンションローラ４８とに掛け回され、所定のタイミングで図中の矢印Ａ方向に回転駆動される。また、この中間転写ユニットは、中間転写ベルト４０を所定の圧接力で各感光体ドラムの表面に圧接させるための圧接ローラ４４、４５、４６を備えている。更に、中間転写ユニットの内部には、各感光体ドラムを間に挟んで上記露光位置Ｐexとは反対側に位置する第１の転写位置Ｐt１において転写電荷を付与して各感光体ドラム上のトナー画像を中間転写ベルト４０上に転写する第１の転写手段としての転写用コロナチャージャ５Ｃ、５Ｍ、５Ｙ、５ＢＫが設けられている。また、中間転写ベルト４０上の画像が第２の転写体としての転写紙２に転写される第２の転写位置Ｐt２において、中間転写ベルト４０を間にはさんで上記転写対向ローラ４２と対向するように、第２の転写手段としての２次転写ローラ４７が設けられている。
【００１２】
上記ベルト駆動ローラ４１は、駆動源としての駆動モータ５０の駆動力が歯車５１、５２等の駆動伝達部材からなる駆動伝達系を介して伝達されることにより回転駆動される。
【００１３】
上記構成のカラー画像形成装置において、例えばシアン用のトナー画像形成部１Ｃでは、帯電ローラ１２Ｃにより一様帯電された感光体ドラム１１Ｃの表面に、上記光書込ユニット３で変調及び偏向されたレーザ光Ｌが走査されながら照射されると、感光体ドラム１１Ｃの表面に静電潜像が形成される。そして、感光体ドラム１１Ｃ上の静電潜像は、現像ユニット１３Ｃで現像されてシアン色のトナー画像となる。中間転写ベルト４０が通過する第１の転写位置Ｐｔ１では、感光体ドラム１１Ｃの画像担持面（外周面）上のトナー画像が中間転写ベルト４０の画像転写面（外周面）に転写される。トナー画像が転写された後の感光体ドラム１１Ｃの表面は、感光体クリーニングユニット１４Ｃでクリーニングされ、図示しない除電手段で除電され、次の静電潜像の形成に備えられる。以上のトナー画像形成の工程が、他の感光体ドラム１１Ｍ、１１Ｙ、１１ＢＫについても、中間転写ベルト４０の移動に合わせて実行され、各感光体ドラム上の各色のトナー画像が中間転写ベルト４０上に重ね合わせて転写される。
一方、図示しない給紙カセットから給送された転写紙２は、図示しない搬送ガイドでガイドされながら搬送ローラで搬送され、レジストローラ対が設けられている一時停止位置に送られる。このレジストローラ対により所定のタイミングで送出された転写紙２は、中間転写ベルト４０と対向する第２の転写位置Ｐt２を通過するように搬送される。中間転写ベルト４０上のカラー画像が転写された転写紙２は、図示しない定着装置でトナー画像が定着された後、図示しない排紙トレイ上に排出される。
【００１４】
次に、上記構成のカラー画像形成装置において、感光体ドラムの径のばらつきや偏芯、ベルト駆動ローラ４１の偏芯等によって中間転写ベルト４０の移動速度が変動しても線幅（画素）の伸び縮みを軽減して画質を向上させるための構成等について説明する。以下、各色に対応する部材について共通の説明を行う場合は、各部材の符号の添字Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫを必要に応じて省略する。
【００１５】
（画素伸び縮み軽減対策１）
本実施形態の画像形成装置では、中間転写ベルト４０の周期的な速度変動によって転写紙上の画像に発生する画素の伸び縮みを防止できるように構成している。中間転写ベルト４０の周期的な速度変動は、ベルト駆動ローラ４１、駆動モ−タからの駆動伝達系を形成する歯車、タイミングベルト、プーリ、従動ローラ４３等の偏芯や歯累積ピッチ誤差等によって発生する。この中間転写ベルト４０の周期的な速度変動によって発生する色ずれに関しては、隣合う感光体ドラムの間隔すなわち隣合う第１の転写位置Ｐt１の間隔を中間転写ベルト４０が通過する通過時間が、中間転写ベルト４０の速度変動の周期の自然数倍になっていれば、従来技術により色ずれは発生しない。しかしながら、この中間転写ベルト４０の周期的な速度変動により、各感光体ドラムの第１の転写位置において感光体ドラム１１の表面移動速度（周速）と中間転写ベルト４０の移動速度との間に周期的に変動する速度差が発生する場合がある。このような速度差が発生すると、前述のように中間転写ベルト４０から転写された転写紙２上の画像に画素の伸び縮みが発生するおそれがある。
【００１６】
上記画素の伸び縮みを軽減するために、本実施形態の画像形成装置では、各感光体ドラム１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１ＢＫの平均表面移動速度（平均周速）がそれぞれ第２の転写位置Ｐt２における転写紙２の移動速度に等しくなるように構成している。更に、各第１の転写位置Ｐt１から第２の転写位置Ｐt２に至る距離を中間転写ベルト４０が通過する通過時間が、中間転写ベルト４０に生じる速度変動の周期の自然数倍になるように構成している。さらに、各第２の転写位置Ｐt２から第１の転写位置Ｐt１に至る距離を中間転写ベルト４０が通過する通過時間が、中間転写ベルト４０に生じる速度変動の周期の自然数倍になるように構成すると、さらに画素の伸び縮みが少なくなる。
【００１７】
図１は、本実施形態の画像形成装置における各転写位置間を中間転写ベルト４０が通過する通過時間（Ｔbd０，Ｔbd１，Ｔbd２，Ｔdp１，Ｔdp２）を説明するための説明図である。この図１において、Ｔbd０，Ｔbd１及びＴbd２は隣合う第１の転写位置Ｐt１間を通過する通過時間を示している。また、Ｔdp１は中間転写ベルト移動方向の最下流側に位置する黒用の感光体ドラム１１ＢＫに対向する第１の転写位置Ｐt１から第２の転写位置Ｐt２までの距離を中間転写ベルト４０が移動して通過する通過時間を示している。また、Ｔdp２は第２の転写位置Ｐt２から、中間転写ベルト移動方向の最上流側に位置するシアン用の感光体ドラム１１Ｃに対向する第１の転写位置Ｐt１までの距離を中間転写ベルト４０が移動して通過する通過時間を示している。これらの記号を用いて上記画素の伸び縮みを軽減するための条件を表わすと、次式のようになる。
【数８】
Ｖｄａ＝Ｖｐ
Ｔdp１＝Ｍ１×Ｔｒ
Ｔdp２＝Ｍ２×Ｔｒ
Ｔbd０＝Ｔbd１＝Ｔbd２＝Ｍ３×Ｔｒ
【００１８】
ここで、Ｖｄａは感光体ドラムの平均表面移動速度（平均周速）であり、Ｖｐは第２の転写位置Ｐt２における転写紙２の移動速度である。また、Ｔｒは中間転写ベルト４０の速度変動の周期である。Ｍ１〜Ｍ３は自然数である。
【００１９】
また、上記数８に示す式を満足する場合は、第１と第２の転写位置において、互いに隣り合う転写位置間を中間転写ベルト４０が通過する通過時間（Ｔbd０，Ｔbd１，Ｔbd２，Ｔdp１，Ｔdp２）が中間転写ベルト４０の速度変動の自然数倍になっている。Ｔdp２＝Ｍ２×Ｔｒの条件を追加すると、中間転写ベルトの周期変動の各周波数成分がより正弦波的な形になり、より画素の伸び縮みを軽減できる。なお、Ｖｄａ＝Ｖｐの条件が成り立っていなくても、次式（数９）が成り立てば、第１の転写位置Ｐt１で画素が縮めば、第２の転写位置Ｐt２では伸び方向になるので、画素の伸び縮みがこの場合でも軽減できることは明らかである。
【数９】
Ｔdp１＝Ｍ１×Ｔｒ
Ｔdp２＝Ｍ２×Ｔｒ
Ｔbd０＝Ｔbd１＝Ｔbd２＝Ｍ３×Ｔｒ
【００２０】
実際の画像形成装置の構成上では、上記数８又は数９に示す式で示したような条件を満たすように、ベルト駆動ローラ４１の径、駆動伝達系の歯車の径、タイミングベルトの長さ、プーリの径等を選択する。
【００２１】
以上のように、本実施形態においては、中間転写ベルト４０が第１の転写位置Ｐt１から第２の転写位置Ｐt２に至る距離を通過する通過時間が、中間転写ベルト４０に生じる移動速度変動の周期の自然数倍になっている。このため、第１の転写位置Ｐt１で感光体ドラム１１上の画像の任意の画素が中間転写ベルト４０に１次転写されるときと、第２の転写位置Ｐt２で中間転写ベルト４０上の当該画素が転写紙２に２次転写されるときの中間転写ベルト４０の移動速度が同じになる。しかも、感光体ドラム１１の表面移動速度が転写紙２の移動速度に等しい。このため、任意の画素が１次転写されるときの感光体ドラム１１と中間転写ベルト４０との間の速度差と、当該画素が２次転写されるときの中間転写ベルト４０と転写紙２との間の速度差とが同じになる。従って、中間転写ベルト４０の移動速度が周期的に変動する場合でも、その変動によって例えば第１の転写位置Ｐt１で画素が伸びるとその伸びた分だけ第２の転写位置Ｐt２では当該画素が縮むので、転写紙２上に転写される画素の伸び縮みを軽減することができる。
【００２２】
なお、上記実施形態では、中間転写ベルト４０が４つの第１の転写位置Ｐt１を１回通過するだけで中間転写ベルト４０上にフルカラー画像が形成される場合について説明した。これに対し、中間転写ベルト４０上の同一箇所の画像転写領域が第１の転写位置Ｐt１を複数回通過することによって中間転写ベルト４０上にフルカラー画像が形成されるように構成する場合もあり得る。後者の場合は、上記数８又は数９の式において、第２の転写位置Ｐt２から第１の転写位置Ｐt１に至る距離を中間転写ベルト４０が通過する通過時間が、中間転写ベルト４０に生じる速度変動の周期の自然数倍になるようにすることが好ましい。この場合、中間転写ベルト４０上の画像が転写されている画像転写領域が第２の転写位置Ｐt２を素通りして第１の転写位置Ｐt１のいずれかに到達して他の画像の任意の画素が中間転写ベルト４０に１次転写される。この１次転写のときの中間転写ベルト４０の移動速度も、上記追加条件により、第２の転写位置Ｐt２で中間転写ベルト４０上の当該画素が転写紙２に２次転写されるときの中間転写ベルト４０の移動速度と同じになる。従って、転写紙２上に転写される画素の伸び縮みを軽減することができる。
【００２３】
また、上記実施形態では、４つの感光体ドラムが並設されたタンデム型のカラー画像形成装置について説明したが、本発明は、感光体ドラムが一つのマルチプル転写型カラー画像形成装置あるいは白黒の画像形成装置の場合にも適用できる。この場合は、第１の転写位置から第２の転写位置に至る距離を中間転写ベルトが通過する通過時間が、中間転写ベルト４０に生じる速度変動の周期の自然数倍になるようにする。特にマルチプル転写型カラー画像形成装置の場合は、中間転写ベルト上の画像転写領域が第１の転写位置を複数回通過することによって中間転写ベルト上にカラー画像が形成される。従って、この場合は、転写紙への転写が行なわれる第２の転写位置から第１の転写位置に至る距離を中間転写ベルトが通過する通過時間が、中間転写ベルトに生じる速度変動の周期の自然数倍になるようにする。
【００２４】
図３は、感光体ドラムが一つしかない画像形成装置における各転写位置間を中間転写ベルト４０が通過する通過時間（Ｔdp１，Ｔdp２）を説明するための説明図である。この図３において、Ｔdp１は、中間転写ベルト４０の移動経路に沿って感光体ドラム１１に対向する第１の転写位置Ｐt１から第２の転写位置Ｐt２までの距離を中間転写ベルト４０が移動して通過する通過時間を示している。また、Ｔdp２は、中間転写ベルト４０の移動経路に沿って第２の転写位置Ｐt２から上記第１の転写位置Ｐt１までの距離を中間転写ベルト４０が移動して通過する通過時間を示している。これらの記号を用いて、感光体ドラムが一つの場合の上記画素の伸び縮みを軽減するための条件を表わすと、次式のようになる。
【数１０】
Ｖｄａ＝Ｖｐ
Ｔdp１＝Ｍ×Ｔｒ
Ｔdp２＝Ｌ×Ｔｒ
【００２５】
ここで、Ｖｄａは感光体ドラムの平均表面移動速度（平均周速）であり、Ｖｐは第２の転写位置Ｐt２における転写紙２の移動速度である。また、Ｔｒは中間転写ベルト４０の速度変動の周期である。Ｍ及びＬは自然数である。
以上のような条件にすれば、ベルト駆動ローラの偏芯等によって中間転写ベルトに周期的な速度変動が発生しても、同一の画素について感光体ドラムから中間転写ベルトへの１次転写時における中間転写ベルト速度と、転写紙への２次転写時における中間転写ベルト速度とが等しくなる。Ｖｄａ≠ＶｐにおいてもＴdp１＝Ｍ×Ｔｒ、Ｔdp２＝Ｌ×Ｔｒが成り立てば画素の伸び縮みが軽減するようになる。
【００２６】
（第１の転写位置における速度差の安定化）
次に、第１の転写位置における感光体ドラム１１の周速と中間転写ベルト４０の移動速度との間の速度差（相対速度）を安定化する構成について説明する。
第１の転写位置で感光体ドラム１１と中間転写ベルト４０とが接触している接触部（転写ニップ部）の中心が、感光体ドラム円断面の中間転写ベルト側方向の極大値（頂点）に位置するように構成するのが好ましい。このように構成することにより、感光体ドラム１１と中間転写ベルト４０との接触部（転写ニップ部）の感光体ドラム周速と中間転写ベルト速度との速度差（相対速度）がほぼ一定になるように、あるいは両者がほぼ一体的にすべることなく動くようにすることができる。転写ニップ部の中心部は、確実に一体的にすべることなく動いている。
【００２７】
そして、中間転写ベルト４０は、単層、あるいは複数層からなる表面部が可撓性又は弾性を有するベルトで形成するのが好ましい。例えば、ポリイミド等のベルト基体の上に、導電性シリコーンゴム等で代表される弾性ゴム層を設けて構成する。さらに、その表面には、トナー離型性あるいはクリーニング性をよくする表面層を設けてもよい。このような構成を採用すれば、中間転写ベルト４０の移動方向の剛性が増し、かつ中間転写ベルトの厚み方向は可撓性又は弾性を有する。
【００２８】
このような中間転写ベルト４０を用いた場合、前記極大値（頂点）は、図４（ａ）及び（ｂ）における転写ニップ幅Ｗ_１の中心位置となる。従って、感光体ドラム径に対応して各感光体ドラム１１の回転角速度を一定に制御すれば、各感光体ドラム１１に偏芯と径ばらつきがあっても、第１の転写位置における感光体ドラム周速と中間転写ベルト速度との速度差（相対速度）がほぼ一定になるか、あるいは両者の表面がほぼ一体的にすべるようにすることができる。感光体ドラム１１の偏芯に対しては、転写ニップ幅Ｗ_１の中心近傍の速度差（相対速度）が一定になるか、あるいはその位置での両者の表面が一体的にすべるようになる。
【００２９】
また、転写ニップ幅Ｗ_１が偏芯によって変化すると画素の伸び縮みが変動するおそれがある。そこで、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、上記転写用コロナチャージャ５に代え、第１の転写手段としての１次転写ローラ４０１を、中間転写ベルト４０の裏面側にある高剛性のベルト基体に圧接するように設けてもよい。この１次転写ローラ４０１の圧接により、中間転写ベルト４０の可撓性又は弾性を有する表面部を感光体ドラム表面に一定の押し当て力で押し当てることができる。このように一定の押し当て力で中間転写ベルト４０を押し当てることにより、径ばらつきや偏芯を有する感光体ドラム１１が回転する場合でも、中間転写ベルト４０の一定の可撓性又は弾性を有する表面部が感光体ドラム１１に食い込む量がほぼ一定になる。従って、転写ニップ幅Ｗ_１をほぼ一定に保つことがでくる。ここで、中間転写ベルト４０の表面部の変形量や撓み量は、上記１次転写ローラ４０１の圧接によって中間転写ベルト４０の表面部が感光体ドラム１１に食い込む量がほぼ一定になる程度に設定するという条件が必要である。つまり、この条件が保てるように、中間転写ベルト４０の表面部の可撓性又は弾性と、中間転写ベルト４０の張力及び剛性とが必要となる。
なお、図５（ａ）及び（ｂ）の構成例では、第１の転写位置で中間転写ベルト４０を感光体ドラム１１に一定の圧接力で圧接させる手段としての圧接機構を、上記１次転写ローラ４０１と、固定フレーム４０２と、揺動アーム部材４０３と、スプリング４０４とを用いて構成しているが、こ構成に限定されるものではない。図５（ａ）及び（ｂ）の構成例では、揺動アーム部材４０３の一方の端部が、装置本体側の固定フレーム４０２上の軸４０２ａに取り付けられている。また、揺動アーム部材４０３のもう一方の端部は、１次転写ローラ４０１の回転軸４０１ａに取り付けられている。そして、揺動アーム部材４０３は、その一方の端部側にある固定フレーム４０２上の軸４０２ａを中心に揺動可能となっており、且つ、その中ほどに取り付けられているスプリング４０４によって図中反時計方向に回転するように付勢されている。また、１次転写ローラ４０１は、揺動アーム部材４０３のもう一方の端部を中心にして回転可能になっている。
【００３０】
一方、従来装置の構成（図６参照）では、感光体ドラム１１に偏芯があり、中間転写ベルト表面が可撓性あるいは弾性をほとんど有していないとき、第１の転写位置Ｐt１が感光体ドラム円断面の中間転写ベルト側方向の極大値（頂点）にならない。この従来装置では、１次転写ローラ４０１の圧接力によって感光体ドラム１１に中間転写ベルト４０が押し当てられている状態で感光体ドラム１１に回転駆動力が伝えられる。そして、第１の転写位置Ｐt１は、感光体ドラム１１の回転中心Ｏから鉛直方向下側に下がった位置に近い位置、つまり本実施形態の装置よりも、ｙ軸に近い位置にある。従って、感光体ドラム１１の偏芯によって第１の転写位置における速度差が変動することが明らかである。
【００３１】
なお、本実施形態の図５に示した構成は、中間転写ベルト４０から転写紙２に画像を転写する第２の転写位置にも適用できる。第２の転写位置に適用する場合は、図５において、感光体ドラム１１の位置に、軸が固定された前述の２次転写ローラ４７が位置し、１次転写ローラ４０１の位置に、前述の転写対向ローラ４２が位置するように構成される（図２参照）。そして、２次転写ローラ４７と中間転写ベルト４０との間に転写紙２が通過するように構成される。更に、第２の転写手段の第２の転写体として転写紙２ではなく中間転写ドラム等のローラ状の回転体を設ける場合は、図５において感光体ドラム１１の位置に、軸が固定された当該回転体が位置するように構成すればよい。
【００３２】
以上のように本実施形態の画像形成装置では、画素形成時の相対速度差を従来装置よりも小さくすることができる。これに対し、従来装置では、感光体ドラムの回転中心Ｏを通る直線が中間転写ベルトと直交する点を画素形成の中心としている。したがって、転写ニップ幅の中心が画素形成の中心部とならないため、画素形成の中心部で感光体ドラムと中間転写ベルトとの速度差（相対速度）を生じていることになる。
【００３３】
（感光体ドラム及び中間転写ベルトの駆動制御）
次に、本実施形態の画像形成装置における感光体ドラム及び中間転写ベルトの駆動制御について説明する。
本実施形態では、中間転写ベルト４０の移動に同期して副走査方向画素ピッチ（以下「副走査ピッチ」という）に対応する信号、例えば副走査ピッチのＮ倍あるいは１／Ｎ（Ｎは自然数）のタイミングの信号を発生する信号発生手段（回転角検出用エンコーダ）を設けている。また、中間転写ベルト４０には、露光開始位置を検出する検出手段を設ける。そして、各感光体ドラム１１にはそれぞれ、一回転に一発のパルスを発生して回転角の基準位置を検出する検出手段と、回転角検出用エンコーダとを設ける。更に、中間転写ベルトを移動するための駆動源としての駆動モータ５０を設け、上記副走査ピッチに対応する信号発生手段から出力される信号に基づいて駆動モータ５０を回転制御をしている。なお、各感光体ドラム１１へ駆動モータを含む駆動源を付設して、感光体ドラム１１と中間転写ベルト４０とが対向している第１の転写位置における感光体ドラム平均周速と中間転写ベルトの移動速度との速度差（相対速度）がほぼ一定かあるいは両者がほぼ一体的にすべることなく安定に動くように制御する。
【００３４】
また、本実施形態では、感光体ドラム１１を一定の回転角速度で回転させ、また中間転写ベルト４０を一定速度で移動し、かつ前述のように中間転写ベルト４０と感光体ドラム１１とが対向している第１の転写位置Ｐt１において、感光体円断面のベルト側方向の極大値（頂点）が転写ニップ部の中央となるような構成にする。ただし、感光体ドラム径の大きさのばらつきに対応して各感光体ドラム１１の回転角速度を変えて中間転写ベルト速度と感光体ドラム周速と一定の速度差あるいは一体になって動くように各感光体ドラム１１を回転制御する。この回転制御のために各感光体ドラム１１の一回転に一発パルスを発生して回転角の基準位置を検出する検出手段から出力される出力パルスの間隔が、中間転写ベルト４０と前記一定の速度差あるいは一体になって動く速度に対応する値となるように回転制御する。あるいは、感光体ドラム１１の回転角を検出するエンコーダ出力のパルス間隔が中間転写ベルト４０と前記一定の速度差あるいは一体になって動く速度となる値に回転制御してもよい。
【００３５】
（感光体ドラムの偏芯・径の検出方法）
次に、感光体ドラム１１の偏芯εとドラム半径Ｒの検出方法について説明する。
＜自己計測する方式＞
感光体ドラム１１のドラム半径Ｒは、中間転写ベルト４０を理想ドラムの周長に相当する長さＬ＝２πＲo分だけ移動させ、そのときの感光体ドラム１１に直結されている回転角検出用エンコーダの回転角θｉを検出すれば、求めることができる。つまり、次式により求めることができる。
【数４０】
Ｒ＝Ｌ／θi
【００３６】
あるいは、回転エンコーダがなく回転の基準位置しか検出できないときは、感光体ドラム１１が一回転したときの中間転写ベルト４０の移動距離Ｌｂを求めればよい。つまり、次式により、求めればよい。
【数４１】
Ｒ＝Ｌｂ／（２π）
【００３７】
中間転写ベルト４０の動きあるいは絶対位置を検出する検出器、例えば、中間転写ベルト４０上の転写紙２が通過しない端部に一定間隔のマークを付すとともに、中間転写ベルト４０上の基準位置を示すマ−クを付し、それらのマークを検出して絶対位置を認識するリニアエンコーダを用いてもよい。この検出器があれば、各感光体ドラム１１に絶対位置が検出できる回転角度検出用エンコーダを設けなくても、回転の基準位置検出（一周に一発のパルスを発生して検出）ができる回転角・基準位置検出器があれば、各感光体ドラムの回転角度位置を予測できることになる。つまり、感光体ドラム１１を回転させ、回転角・基準位置検出器のドラム回転一周期をリニアエンコーダで計測する。この計測結果により、リニアエンコーダ出力の１パルス当りの角度がわかる。従って、感光体ドラム１１のドラム径Ｒも計測できる。そして、各感光体ドラム１１の回転角速度をディスク径に合わせて一定の回転角速度になるように制御すれば、転写位置における速度差あるいはすべりをなくすることができる。
【００３８】
感光体ドラム１１の偏芯εの位置検出は、たとえば感光体ドラム１１の偏芯に基づく周面変位を検出すれば可能となる。この検出に用いる検出器は、例えば発光素子と受光素子と光学系とを用いて構成することができる。ここで、発光素子は、感光体ドラム周面の変位検出位置に対して光ビームを出射する。また、受光素子は、感光体ドラムによって反射された光ビームを受光するものであり、例えば２分割フォトダイオード素子を用いることができる。そして、上記光学系は、感光体ドラム周面が偏芯によって変動することによって、前記受光素子上に検出される光を変化させるような光学系であり、例えば光ディスクで実施されているようなフォーカス誤差検出方式等を用いた光学系を用いることができる。この検出器において、上記検出位置間の距離が変化すると、その変化量に応じた光電流が受光素子に流れる。これを検出することによって感光体ドラム１１の偏芯量が検出できる。また、感光体ドラム１１が回転したときの前記出力信号変化のピ−ク位置を検出し、そのときの回転角度情報を検出することによって、ｘ軸からの偏芯位置（θ、ε）がわかる。
【００３９】
本実施形態の画像形成装置では、偏芯位置（θ、ε）が感光体ドラムの回転角のどこにあるかを検出できればよい。つまり、感光体ドラム１１の回転角は別の手段で検出するので、検出される偏芯位置が感光体ドラム１１の回転角のどこにあり、そして振幅εがどのくらいあるかがわかればよい。
【００４０】
＜工場で計測する方式＞
工場で、感光体ドラム１１の径Ｒ及び偏芯位置ε、さらには偏芯位置εの感光体ドラム１１の回転と連動する回転エンコーダのホーム位置からの角度θoを計測する。この角度θoの情報は、画像形成装置内にあるメモリ（フラッシュメモリ等）に記録され、前述の「ｄ」の値の導出等に用いることもできる。
【００４１】
上記計測の動作シーケンスを、図７及び図８を用いて説明する。
なお、図７では図示を省略しているが、各感光体ドラム１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１ＢＫには、回転角の基準角度位置（ホーム位置）を検出する検出器と、回転角エンコーダと、感光体ドラム面の変位を検出して偏芯を検出する検出器（偏芯検知器）とが設置されている。また、これも図示を省略しているが、中間転写ベルト４０を駆動するためのモータも設置されている。また、ポリゴンモータで定速回転駆動され、レーザダイオードより出射される光ビームを偏向するポリゴンミラーによって、感光体ドラムへ主走査し、感光体ドラム上への露光（書き込み）位置が固定されている。
【００４２】
まず、電源がオンされたとき、中間転写ベルト４０を駆動する。中間転写ベルト４０と感光体ドラム１１をすべることなく一体的に動くように低速にすべることなく動かすと、感光体ドラム１１もつれ回って動く。そして、感光体ドラム１１の一回転を、回転角の基準位置を検出する検出器の出力で検出し、このときのベルト移動検出リニアエンコーダ４１２の出力パルス数（場合によってはパルス間隔の位相も計測して精度を向上する）を検出して感光体ドラム１１の径を計測する。また、偏芯位置検出器の出力を検出して、前記感光体ドラム１１の一回転を回転角の基準位置を検出する検出器の出力と、感光体ドラム１１に設けた回転角エンコーダによって偏芯位置を計測する。偏芯振幅は、偏芯位置検出器の出力波形の交流振幅を検出することによって検出できる。以上の検出をすべての感光体ドラムについて行う。以上の検出データによって、補正値ｄ＝π（Ｒ０−Ｒ）＋Ｒsin^−１｛（ε／Ｒ）cosθ｝を各感光体ドラムについて一周分（θ＝０〜２π）計算し、参照テーブルとして図示しないコントローラ内のメモリに記憶する。
次に、中間転写ベルト４０上の端部にある先端位置検出器４１３で、基準マーク４１１を検出し、各感光体ドラム１１が理想位置にあり、かつ理想形状になっているとして、基準マーク４１１上にテスト・マークを転写するような主走査データを各感光体ドラム１１上に記録する。ここでは、外乱等でポリゴンミラーの主走査のタイミング位相は、中間転写ベルト４０の移動により発生する副走査のタイミング位相と一致していない場合について考察する。主走査の露光画像発生開始タイミングは、中間転写ベルト４０上のベルト移動検出リニアエンコーダ用のタイミングマーク４１０をベルト移動検出リニアエンコーダ用検出器４１２で検出したパルス信号に基づいて行う。ポリゴンミラーによる主走査タイミングと合致するとは限らない。従って、テストマーク記録発生タイミングが来たとき、ポリゴンミラーの主走査タイミングが来てないときは、遅れて来るポリゴンモータの主走査タイミングでテストマークを記録する。そして、図８（ａ）のように、中間転写ベルト４０上に記録されたテストマークＭ（Ｃ）、Ｍ（Ｍ）、Ｍ（Ｙ），Ｍ（ＢＫ）と基準マーク４１１：Ｍ（ref）との誤差を検出した後、偏芯と径のばらつき分によって発生するｄ分と、ここでの誤差分を補正すれば、感光体ドラム１１の取りつけ誤差を補正することができる。このようにして、感光体ドラム１１等の取りつけ位置の補正データと、感光体ドラム１１の偏芯と径のばらつきによる補正データ「ｄ」が求まる。このデータを使って前記したように感光体ドラム上の露光位置を変えるか、この露光画像の発生データのタイミングを変えていけば、色ずれのないひずみのない画像が発生できる。基準位置誤差検出器４１４は、図８（ｂ）に示される発光素子ＬＤと対物レンズＯＬからなる発光部とスリットＳＬと受光素子ＰＤからなる受光部で構成されるマーク検出ユニット４組からなる。前記４組の検出ユニットは、中間転写ベルト走行方向と直交する方向に配置され前記４つのマークをそれぞれ検出する。
【００４３】
感光体ドラム１１は、画像形成装置が売られた後でも交換されるのが一般的である。従って、装置内で径と偏芯を自動計測するか、あるいは、予め工場内で計測して、その計測結果に応じた値を示すたとえばバーコード・ラベルを作成し、これを感光体ドラム１１の規定の場所に貼付ける。画像形成装置は、このバーコードを装置内に設けられたリーダによって読み取ればよい。感光体ドラム回転角の基準位置を画像形成装置が検出するため、前記バーコードラベルの位置検出器を設けるか、あるいは感光体ドラムに基準位置を示すマークを付し画像形成装置内にそれの検知器を設けてもよい。ただし、工場内で計測する場合は、感光体ドラム１１の出荷前に工場内でドラム径及び偏芯を計測する工程とバーコードラベルを貼る工程とが入る。また、画像形成装置にはバーコードリーダを設けなければならない。
【００４４】
画像形成装置内で感光体ドラム１１の径を計測する原理は、感光体ドラム駆動系の駆動力は停止しておき、ベルト駆動系の駆動力により中間転写ベルト４０を駆動し、規定のベルト移動距離に対して、感光体ドラム１１がどれくらい回転するかで計測する。つまり、感光体ドラム１１は回っているのである。そして、計測精度を上げるために、前記規定のベルト移動距離は感光体ドラム１１が一回転する値を選ぶのが好ましい。
上記ベルト移動距離は、ベルト駆動系のベルト駆動ローラに直結してロータリエンコーダを付すか、中間転写ベルト４０の端部にタイミングマークを付しこれを読み取るリニアエンコーダを付すことによって検出する。そして、感光体ドラム１１の回転角度は、各感光体ドラムの軸に直結して回転角エンコーダを付すことによって検出する。
各感光体ドラム軸に直結した回転角エンコーダは、各感光体ドラム１１を高精度に回転制御するために使うことができる。また、ベルト駆動ローラに直結したロータリエンコーダ、あるいはリニアエンコーダは、中間転写ベルト４０を高精度に等速制御するために使えるので、コストアップにはならない。
【００４５】
他の感光体ドラム駆動としては、歯車を介して駆動し、モータ制御はモータ軸に付したエンコーダで制御する場合がある。この場合には感光体ドラム駆動軸には、一回転に１パルス発生する検出器を付す。そして、感光体ドラム１１が一回転したときの、ベルト駆動系のリニアエンコーダあるいはロータリエンコーダ出力のパルス数によって計測する。
【００４６】
なお、本実施形態において上記中間転写ベルト４０から画像が転写される第２の転写体として中間転写ドラムを設け、この中間転写ドラムから転写紙へ画像を転写するように構成してもよい。
【００４７】
以上、本実施形態においては、各感光体ドラム１１の平均周速が互いに等しくなるように各感光体ドラムを駆動制御するとともに、第１の転写位置Ｐt１における感光体ドラム１１と中間転写ベルト４０との間の転写ニップ幅Ｗ_１が変化しないように構成している。これにより、感光体ドラム１１の偏芯と径ばらつきがあっても第１の転写位置Ｐt１での転写ニップ幅Ｗ_１の変化と第１の転写位置Ｐt１での速度差（相対速度）が小さくなる。従って、感光体ドラム１１の偏芯と径ばらつきによる画素の伸び縮みが軽減される。しかも、各感光体ドラム１１の周面に対する露光タイミング又は露光位置を、各感光体ドラム１１の偏芯及び径のばらつき並びにドラム間距離の少なくとも一つに応じて設定している。このように設定することにより、上記転写ニップ中心位置の変動による画素の位置ずれが軽減される。さらに、各感光体ドラム間の距離のばらつきがある場合は、そのばらつきに相当する分だけ各感光体ドラム１１へ露光する画像データのタイミングを変化させて設定するか露光位置を変えることにより、画素の位置ずれが軽減される。
また、本実施形態においては、第１の転写体としての中間転写ベルト４０の像担持体としての感光体ドラム１１に接触する表面部が弾性を有し、第１の転写位置Ｐt１で中間転写ベルト４０を感光体ドラム１１に一定の圧接力で圧接させるように構成している。これにより、中間転写ベルト４０と感光体ドラム１１との間に働く圧接力が、感光体ドラムの径ばらつきあるいは偏芯があってもほぼ同一の状態に保たれる。また、中間転写ベルト４０の感光体ドラム側の表面部を中間転写ベルト走行方向と直交する方向に一定のばね性（弾性）を持たせている。従って、感光体ドラム１１が中間転写ベルト４０の表面に潜り込む形状がほぼ同一となり、転写ニップ幅を一定に保つことができるため、画像の色ずれと伸び縮みを更に軽減できる。
また、本実施形態においては、第１の転写体としての中間転写ベルト４０が第１の転写位置Ｐt１から第２の転写位置Ｐt２に至る移動系路上における互いに隣り合う転写位置間を通過する通過時間が、中間転写ベルト４０に生じる移動速度変動の周期の自然数倍になっている。このため、第１の転写位置Ｐt１で像担持体としての感光体ドラム１１上の画像の任意の画素が中間転写ベルト４０に１次転写されるときと、第２の転写位置Ｐt２で中間転写ベルト４０上の当該画素が記録媒体としての転写紙２に２次転写されるときの中間転写ベルト４０の移動速度が同じになる。しかも、感光体ドラム１１の表面移動速度が転写紙２の移動速度に等しい。よって、画像の任意の画素が１次転写されるときの感光体ドラム１１と中間転写ベルト４０との間の速度差と、当該画素が２次転写されるときの中間転写ベルト４０と転写紙２との間の速度差とが同じになる。従って、中間転写ベルト４０の移動速度が周期的に変動する場合でも、その変動によって例えば第１の転写位置Ｐt１で画素が伸びるとその伸びた分だけ第２の転写位置Ｐt２では当該画素が縮むので、中間転写ベルト４０の周期的な速度変動に起因した転写紙２上の画素の伸び縮みを軽減することができる。
また、本実施形態においては、第１の転写体としての中間転写ベルト４０上の同一箇所が第１の転写位置Ｐｔ１を複数回通過することにより像担持体としての各感光体ドラム１１上の画像が中間転写ベルト４０上に重ね合わせて転写されるように構成することもできる。この構成の場合、中間転写ベルト４０が第２の転写位置Ｐt２から第１の転写位置Ｐt１に至る移動系路上における互いに隣り合う転写位置間を中間転写ベルト４０が通過する通過時間を、中間転写ベルト４０に生じる速度変動の周期の自然数倍にする。これにより、第１の転写位置Ｐt１で中間転写ベルト４０にトナー画像が１次転写された後、中間転写ベルト４０が１周して第１の転写位置Ｐt１に再度到達し、他のトナー画像が１次転写されるときも、その第１の転写位置及び第２の転写位置における速度差が同じになる。従って、中間転写ベルト４０の周期的な速度変動に起因した転写紙２上の画素の伸び縮みを軽減することができる。
また、本実施形態においては、像担持体としての４つの感光体ドラム上のトナー画像を例えば第１の転写体としての２つの中間転写体（ベルトやドラム）のそれぞれに分けて１次転写し、各中間転写体上トナー画像を更に第２の転写体としての中間転写体（ベルトやドラム）に２次転写してカラー画像を形成するように構成することもできる。第２の転写体としての中間転写体（ベルトやドラム）上のカラー画像は、第３の転写体としての転写紙２上に３次転写される。この構成の場合、上記第１の転写体の移動速度と転写紙の移動速度とを等しくする。そして、上記第２の転写体の移動経路上における第２の転写位置から第３の転写位置に至る距離を第２の転写体の画像転写面が通過する通過時間が、第２の転写体に生じる速度変動の周期の自然数倍になるようにする。これにより、上記第２の転写体（ベルトやドラム）の周期的な速度変動に起因した転写紙２上の画素の伸び縮みを軽減することができる。
【００４８】
【発明の効果】
請求項１及び２の発明によれば、像担持体に径ばらつきがある場合でも、第１の転写位置における画素の伸び縮みを軽減できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の要部の説明図。
【図２】同画像形成装置の概略構成図。
【図３】変形例に係る画像形成装置の要部の説明図。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、偏芯した感光体ドラムが回転するときの転写ニップ幅の変化の様子を示す説明図。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、中間転写ベルトの圧接機構の説明図。
【図６】従来装置における第１の転写位置における感光体ドラム等のモデル図。
【図７】感光体ドラムの偏芯εとドラム半径Ｒの計測システムの説明図。
【図８】（ａ）は、中間転写ベルト上に記録されたテストマークと基準マークとの位置関係を示す説明図。
（ｂ）は、マークの検出に用いる基準位置誤差検出器の概略構成図。
【符号の説明】
１トナー画像形成部
２転写紙（記録媒体、第２の転写体、第３の転写体）
３光書込ユニット
５転写用コロナチャージャ
１１感光体ドラム（像担持体）
１２帯電ローラ
１３現像ユニット
１４感光体クリーニングユニット
２１、２２中間転写ドラム（第１の転写体）
４０中間転写ベルト（第１の転写体）
４１ベルト駆動ローラ
４２転写対向ローラ
４３従動ローラ
４４、４５、４６圧接ローラ
４７２次転写ローラ
４８テンションローラ
５０駆動モータ
５１、５２歯車
４０１１次転写ローラ
４０２固定フレーム
４０３揺動アーム部材
４０４スプリング
４１０タイミングマーク
４１１基準マーク
４１２ベルト移動検出リニアエンコーダ用検出器
４１３先端位置検出器
４１４基準位置誤差検出器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a FAX. Specifically, an image on an image carrier such as a photosensitive drum is primary-transferred on a first transfer body such as an intermediate transfer belt, and the image on the first transfer body is transferred to a second medium such as a recording medium. The present invention relates to an image forming apparatus that performs secondary transfer collectively to a transfer body.
[0002]
[Prior art]
  In recent years, the need for color copying has increased, and ink-jet image forming apparatuses have become mainstream in low-speed areas, but electrophotographic image forming apparatuses are becoming popular in medium- and high-speed areas. In particular, as a type of image forming apparatus suitable for speeding up, there is a tandem type color image forming apparatus in which a plurality of photosensitive drums as image carriers are arranged side by side in a conveying direction of transfer paper as a transfer body. There is also an intermediate transfer belt type image forming apparatus that uses a belt-like intermediate transfer member as a first transfer member and transfers an image formed on the intermediate transfer member to a transfer sheet as a second transfer member.
[0003]
  In the tandem type color image forming apparatus, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-246995, four photosensitive drums including an optical scanning unit are arranged in the conveyance direction of the transfer paper on the conveyance belt. ing. Then, the light beam emitted from the optical scanning unit is scanned (main scan) in the direction along the axis of the photosensitive drum, and the surface of the rotating photosensitive drum is exposed. Thereby, an electrostatic latent image is formed on each photosensitive drum. Each photoconductor drum is supplied with toner of different colors (cyan, magenta, yellow, black) from each developing device, and the electrostatic latent image is developed with the toner. Then, the transfer paper is transported to the respective photosensitive drums by the transport belt, and in the middle of the transport, the toner images on the respective photosensitive drums are sequentially transferred onto the same transfer paper so as to overlap on the same scanning line by the transfer charger. The Thereafter, the toner image superimposed and transferred on the transfer sheet is fixed and discharged onto a discharge tray.
  As described above, the tandem color image forming apparatus forms images of different colors on a plurality of photosensitive drums by parallel processing. With this parallel image formation, four color images can be formed by passing the transfer paper from the respective photosensitive drums only once, so this is a method suitable for high-speed color image formation.
  Also known is an intermediate transfer belt type tandem type color image forming apparatus in which an intermediate transfer belt is provided instead of the conveying belt. In this apparatus, the four images are not superimposed on the transfer paper, but are transferred onto the intermediate transfer belt in a superimposed manner, and the images superimposed on the intermediate transfer belt are collectively transferred onto the transfer paper.
[0004]
  In the intermediate transfer belt type tandem image forming apparatus, toner images of different colors formed on the photosensitive drum are transferred so as to be superimposed on the intermediate transfer belt as the first transfer body, thereby transferring a color image. Form. Accordingly, if the positions of the toner images of the respective colors transferred to the intermediate transfer belt are deviated, color misregistration occurs on the color image. As a countermeasure for preventing this color misregistration, several proposals have been made conventionally (see, for example, Japanese Patent No. 2929671, Japanese Patent Laid-Open No. 63-11967, and Japanese Patent Laid-Open No. 59-182139). There is also a description of color misregistration when transferring with a speed difference between the photosensitive drum and the intermediate transfer belt or transfer paper (for example, Kido, Iijima: "Study on slip transfer mechanism"). , Fuji Xerox Technical Report, No. 13. This document is hereinafter referred to as “technical document”.).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
  However, between the plurality of photosensitive drumsIn diameterIf there is a variation in the number of pixels, there is a problem that the pixel may expand or contract at the first transfer position.
[0006]
  The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of reducing the expansion and contraction of the pixels at the first transfer position even when the diameters of the plurality of image carriers are uneven. Is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  To achieve the above object, the invention of claim 1 is directed to a plurality of image carriers that are rotationally driven, an image forming unit that forms a plurality of different images on the image carrier, and an image carrier that faces the image carriers. A first transfer means for transferring an image on the image carrier to a first transfer body driven so as to pass through a first transfer position, and a second transfer facing the first transfer body. In an image forming apparatus comprising: a second transfer member that transfers an image on the first transfer member to a second transfer member that is driven so as to pass through the position;
  Means are provided for driving and controlling the image carriers at different rotational angular speeds so that the average moving speeds of the image bearing surfaces of the image carriers are equal to each other in accordance with the variation in diameter of the image carriers measured in advance.I gotIt is characterized by this.
  Here, examples of the “image carrier” include a photosensitive drum and a photosensitive belt. Examples of the “first transfer member” include an intermediate transfer belt and an intermediate transfer drum. Examples of the “second transfer member” include an intermediate transfer belt, an intermediate transfer drum, and a recording medium such as transfer paper.
  2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image carriers are rotated at different speeds so that the average moving speeds of the image bearing surfaces of the image carriers are equal to each other, corresponding to the variation in diameter of the image carriers measured in advance. Drive control at angular velocityRuyoIt is composed. As a result, the image carrierofEven if there is a variation in diameter, the first transfer positionFirstThe speed difference (relative speed) at the transfer position 1 is reduced. Therefore, the image carrierDiameterPixel expansion / contraction at the first transfer position due to variations is reduced.
  According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the first aspect,The first transfer member has an endless image transfer surface, and the first transfer member rotates so that the image on the image carrier is transferred onto the first transfer member in an overlapping manner. And at all of the plurality of first transfer positions and the second transfer positions facing the plurality of image carriers at different positions on the movement path of the image transfer surface of the first transfer body.The transit time through which the image transfer surface of the first transfer body passes between adjacent transfer positions is a natural number times the period of the speed fluctuation occurring on the image transfer surface of the first transfer body. To do. Here, the moving speed of the image carrying surface of the image carrier and the moving speed of the image transfer surface of the second transfer body may be made equal..
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described..
MaThe present inventionThe fruitThe overall configuration and operation of the tandem type color image forming apparatus according to the embodiment will be described. FIG. 2 is a schematic diagram of the overall configuration of the color image forming apparatus of the present embodiment. This color image forming apparatus has four sets of toner image forming units 1C, 1M, 1Y, 1BK (for forming images of cyan (C), magenta (M), yellow (Y), and black (BK). Hereinafter, the subscripts C, M, Y, and BK of the respective symbols indicate the members for cyan, magenta, yellow, and black, respectively)), but the upper stretch of the intermediate transfer belt 40 as the first transfer member. Are arranged in order from the upstream side in the moving direction of the part (the direction of arrow A in the figure). The toner image forming units 1C, 1M, 1Y, and 1BK charge the surfaces of the photosensitive drums 11C, 11M, 11Y, and 11BK as image bearing members that are rotationally driven in the direction of arrow B in the drawing. Developing units 13C, 13M, 13Y, 13BK as developing means for developing toner images by developing the electrostatic latent images formed on the surfaces of the photosensitive drums, charging rollers 12C, 12M, 12Y, 12BK as charging means. The photoconductor cleaning units 14C, 14M, 14Y, and 14BK for cleaning the surface of each photoconductor drum are provided.
  Each of the developing units 13C, 13M, 13Y, and 13BK develops the electrostatic latent image on the corresponding photosensitive drum with cyan toner, magenta toner, yellow toner, and black toner, which are toners of different colors. A toner image is formed. The toner image forming units 1C, 1M, 1Y, and 1BK are arranged in a predetermined manner in the moving direction (A direction) of the upper stretch portion of the intermediate transfer belt so that the rotation axes of the photosensitive drums are parallel to each other. Is set to be arranged at a pitch of.
[0009]
  In addition to the toner image forming units 1C, 1M, 1Y, and 1BK, the color image forming apparatus irradiates the uniformly charged surface of each photosensitive drum with laser light L corresponding to image information to electrostatically An optical writing unit 3 as an exposure unit for forming a latent image, a paper cassette (not shown), a registration roller pair (not shown), an intermediate transfer unit, a fixing device (not shown), a paper discharge tray (not shown), and the like are provided. The image forming means for forming an image on each photoconductor drum includes the toner image forming units 1C, 1M, 1Y, and 1BK charging rollers, a developing unit, a photoconductor cleaning unit, and the optical writing unit 3. Composed.
[0010]
  The optical writing unit 3 includes a laser light source, a polygon mirror, an f-θ lens, a reflection mirror, and the like (not shown), and each photosensitive drum 11C that is rotationally driven based on image data at a predetermined exposure position Pex. The surfaces of 11M, 11Y, and 11BK are irradiated with laser light L while scanning in the main scanning direction.
[0011]
  The intermediate transfer unit includes an endless belt-like intermediate transfer belt 40 as a first transfer body onto which an image on each photosensitive drum is transferred. The intermediate transfer belt 40 applies a predetermined tension to a belt driving roller 41 as a driving rotating body that drives while being in contact with the intermediate transfer belt 40, a transfer counter roller 42, a driven roller 43, and the intermediate transfer belt 40. And is driven to rotate in the direction of arrow A in the figure at a predetermined timing. The intermediate transfer unit also includes press rollers 44, 45, and 46 for pressing the intermediate transfer belt 40 against the surface of each photosensitive drum with a predetermined press contact force. Further, inside the intermediate transfer unit, a transfer charge is applied at the first transfer position Pt1 located on the opposite side of the exposure position Pex with the photoconductor drums interposed therebetween, and the toner on the photoconductor drums. Transfer corona chargers 5C, 5M, 5Y, and 5BK are provided as first transfer means for transferring an image onto the intermediate transfer belt 40. Further, at the second transfer position Pt2 where the image on the intermediate transfer belt 40 is transferred to the transfer paper 2 as the second transfer member, the transfer counter roller 42 is opposed to the intermediate transfer belt 40. As described above, a secondary transfer roller 47 as a second transfer unit is provided.
[0012]
  The belt driving roller 41 is rotationally driven by transmitting a driving force of a driving motor 50 as a driving source through a driving transmission system including a driving transmission member such as gears 51 and 52.
[0013]
  In the color image forming apparatus having the above-described configuration, for example, in the toner image forming unit 1C for cyan, the laser modulated and deflected by the optical writing unit 3 on the surface of the photosensitive drum 11C uniformly charged by the charging roller 12C. When the light L is irradiated while being scanned, an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive drum 11C. The electrostatic latent image on the photosensitive drum 11C is developed by the developing unit 13C to become a cyan toner image. At the first transfer position Pt1 through which the intermediate transfer belt 40 passes, the toner image on the image carrying surface (outer peripheral surface) of the photosensitive drum 11C is transferred to the image transfer surface (outer peripheral surface) of the intermediate transfer belt 40. The surface of the photoconductor drum 11C after the toner image is transferred is cleaned by the photoconductor cleaning unit 14C, and is neutralized by a neutralizing unit (not shown) to prepare for the formation of the next electrostatic latent image. The toner image forming process described above is executed for the other photosensitive drums 11M, 11Y, and 11BK in accordance with the movement of the intermediate transfer belt 40, and the toner images of the respective colors on the photosensitive drums are transferred onto the intermediate transfer belt 40. Are superimposed and transferred.
  On the other hand, the transfer paper 2 fed from a paper feed cassette (not shown) is conveyed by a conveyance roller while being guided by a conveyance guide (not shown), and is sent to a temporary stop position where a registration roller pair is provided. The transfer paper 2 sent out at a predetermined timing by the pair of registration rollers is conveyed so as to pass through the second transfer position Pt2 facing the intermediate transfer belt 40. The transfer sheet 2 onto which the color image on the intermediate transfer belt 40 has been transferred is discharged onto a discharge tray (not shown) after the toner image is fixed by a fixing device (not shown).
[0014]
  Next, in the color image forming apparatus having the above configuration, even if the moving speed of the intermediate transfer belt 40 fluctuates due to variations in the diameter of the photosensitive drum, eccentricity, eccentricity of the belt driving roller 41, etc., the line width (pixels) is increased. A configuration for reducing the expansion and contraction and improving the image quality will be described. Hereinafter, when common description is given about the member corresponding to each color, the subscripts Y, M, C, and BK of the sign of each member are omitted as needed..
[0015]
(Measures to reduce pixel expansion and contraction 1)
BookThe image forming apparatus according to the embodiment is configured to prevent pixel expansion / contraction that occurs in the image on the transfer paper due to the periodic speed fluctuation of the intermediate transfer belt 40. The periodic speed fluctuation of the intermediate transfer belt 40 is caused by the eccentricity of the belt driving roller 41, the gears forming the drive transmission system from the driving motor, the timing belt, the pulley, the driven roller 43, and the accumulated tooth pitch error. Occur. Regarding the color misregistration caused by the periodic speed fluctuation of the intermediate transfer belt 40, the passing time of the intermediate transfer belt 40 passing through the interval between the adjacent photosensitive drums, that is, the interval between the adjacent first transfer positions Pt1 is intermediate. If it is a natural number times the speed fluctuation period of the transfer belt 40, no color misregistration will occur according to the prior art. However, due to the periodic speed fluctuations of the intermediate transfer belt 40, the surface transfer speed (circumferential speed) of the photosensitive drum 11 and the movement speed of the intermediate transfer belt 40 at the first transfer position of each photosensitive drum. There may be a speed difference that varies periodically. When such a speed difference occurs, there is a possibility that the pixels are expanded or contracted in the image on the transfer paper 2 transferred from the intermediate transfer belt 40 as described above.
[0016]
  In order to reduce the expansion / contraction of the pixels, in the image forming apparatus of the present embodiment, the average surface moving speed (average peripheral speed) of each of the photosensitive drums 11C, 11M, 11Y, and 11BK is the second transfer position Pt2. It is configured to be equal to the moving speed of the transfer paper 2. Further, the transit time through which the intermediate transfer belt 40 passes through the distance from each first transfer position Pt1 to the second transfer position Pt2 is a natural number times the cycle of the speed fluctuation generated in the intermediate transfer belt 40. doing. Further, the transit time through which the intermediate transfer belt 40 passes through the distance from each second transfer position Pt2 to the first transfer position Pt1 is a natural number times the period of the speed fluctuation occurring in the intermediate transfer belt 40. Then, the expansion / contraction of the pixel is further reduced.
[0017]
  FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a passing time (Tbd0, Tbd1, Tbd2, Tdp1, Tdp2) during which the intermediate transfer belt 40 passes between the transfer positions in the image forming apparatus of the present embodiment. In FIG. 1, Tbd0, Tbd1, and Tbd2 indicate passage times that pass between adjacent first transfer positions Pt1. Further, Tdp1 is the distance between the first transfer position Pt1 and the second transfer position Pt2 facing the black photosensitive drum 11BK located on the most downstream side in the intermediate transfer belt moving direction, and the intermediate transfer belt 40 moves. Shows the transit time. Further, Tdp2 is moved by the intermediate transfer belt 40 from the second transfer position Pt2 to the first transfer position Pt1 facing the cyan photosensitive drum 11C located on the most upstream side in the intermediate transfer belt moving direction. The passing time is shown. When these symbols are used to express the conditions for reducing the expansion and contraction of the pixel, the following equation is obtained.
[Equation 8]
Vda = Vp
Tdp1 = M1 × Tr
Tdp2 = M2 × Tr
Tbd0 = Tbd1 = Tbd2 = M3 × Tr
[0018]
  Here, Vda is the average surface moving speed (average peripheral speed) of the photosensitive drum, and Vp is the moving speed of the transfer paper 2 at the second transfer position Pt2. Further, Tr is a speed fluctuation period of the intermediate transfer belt 40. M1 to M3 are natural numbers.
[0019]
  Further, when the expression shown in the above equation 8 is satisfied, the passing time (Tbd0, Tbd1, Tbd2, Tdp1, Tdp2) in which the intermediate transfer belt 40 passes between adjacent transfer positions at the first and second transfer positions. ) Is a natural number times the speed fluctuation of the intermediate transfer belt 40. When the condition of Tdp2 = M2 × Tr is added, each frequency component of the periodic fluctuation of the intermediate transfer belt becomes a more sinusoidal shape, and pixel expansion / contraction can be further reduced. Even if the condition of Vda = Vp is not satisfied, if the following equation (Equation 9) is satisfied, if the pixel is contracted at the first transfer position Pt1, the second transfer position Pt2 is in the extending direction. It is clear that the expansion and contraction of can be reduced even in this case.
[Equation 9]
Tdp1 = M1 × Tr
Tdp2 = M2 × Tr
Tbd0 = Tbd1 = Tbd2 = M3 × Tr
[0020]
  In the configuration of the actual image forming apparatus, the diameter of the belt driving roller 41, the diameter of the gear of the drive transmission system, and the length of the timing belt are set so as to satisfy the conditions shown by the formulas 8 and 9 above. Select the pulley diameter, etc.
[0021]
  As described above, in the present embodiment, the transit time of the intermediate transfer belt 40 passing through the distance from the first transfer position Pt1 to the second transfer position Pt2 is the cycle of the movement speed fluctuation that occurs in the intermediate transfer belt 40. The natural number of times. Therefore, when an arbitrary pixel of the image on the photosensitive drum 11 is primarily transferred to the intermediate transfer belt 40 at the first transfer position Pt1, the pixel on the intermediate transfer belt 40 at the second transfer position Pt2. The transfer speed of the intermediate transfer belt 40 when the toner image is secondarily transferred to the transfer paper 2 is the same. Moreover, the surface moving speed of the photosensitive drum 11 is equal to the moving speed of the transfer paper 2. Therefore, the speed difference between the photosensitive drum 11 and the intermediate transfer belt 40 when an arbitrary pixel is primarily transferred, and the intermediate transfer belt 40 and the transfer paper 2 when the pixel is secondarily transferred. The speed difference between is the same. Therefore, even when the moving speed of the intermediate transfer belt 40 periodically varies, for example, if the pixel expands at the first transfer position Pt1 due to the variation, the pixel is contracted at the second transfer position Pt2 by the extension. The expansion and contraction of the pixels transferred onto the transfer paper 2 can be reduced.
[0022]
  In the above embodiment, the case where the intermediate transfer belt 40 passes through the four first transfer positions Pt1 only once and a full color image is formed on the intermediate transfer belt 40 has been described. On the other hand, there may be a case where a full color image is formed on the intermediate transfer belt 40 by the image transfer region at the same location on the intermediate transfer belt 40 passing through the first transfer position Pt1 a plurality of times. . In the latter case, in the above equation (8) or (9), the passing time that the intermediate transfer belt 40 passes through the distance from the second transfer position Pt2 to the first transfer position Pt1 is the speed generated in the intermediate transfer belt 40. It is preferable to be a natural number times the fluctuation cycle. In this case, the image transfer region to which the image on the intermediate transfer belt 40 is transferred passes through the second transfer position Pt2 and reaches one of the first transfer positions Pt1, and any pixel of another image is Primary transfer is performed on the intermediate transfer belt 40. The moving speed of the intermediate transfer belt 40 at the time of the primary transfer is also the intermediate transfer when the pixel on the intermediate transfer belt 40 is secondarily transferred to the transfer paper 2 at the second transfer position Pt2 due to the above additional conditions. It becomes the same as the moving speed of the belt 40. Therefore, the expansion and contraction of the pixels transferred onto the transfer paper 2 can be reduced.
[0023]
  In the above embodiment, a tandem type color image forming apparatus in which four photosensitive drums are arranged side by side has been described. However, the present invention is a multiple transfer type color image forming apparatus having a single photosensitive drum or a monochrome image. The present invention can also be applied to a forming apparatus. In this case, the transit time that the intermediate transfer belt passes through the distance from the first transfer position to the second transfer position is set to be a natural number times the period of the speed fluctuation that occurs in the intermediate transfer belt 40. Particularly in the case of a multiple transfer type color image forming apparatus, a color image is formed on the intermediate transfer belt by the image transfer region on the intermediate transfer belt passing through the first transfer position a plurality of times. Therefore, in this case, the passage time that the intermediate transfer belt passes through the distance from the second transfer position where the transfer to the transfer paper is performed to the first transfer position is the natural period of the speed fluctuation that occurs in the intermediate transfer belt. Try to be several times.
[0024]
  Figure3FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a passing time (Tdp1, Tdp2) during which the intermediate transfer belt 40 passes between transfer positions in an image forming apparatus having only one photosensitive drum. This figure3Tdp1 is a passage through which the intermediate transfer belt 40 moves and passes a distance from the first transfer position Pt1 facing the photosensitive drum 11 to the second transfer position Pt2 along the movement path of the intermediate transfer belt 40. Shows time. Tdp2 indicates a passing time during which the intermediate transfer belt 40 moves and passes through the distance from the second transfer position Pt2 to the first transfer position Pt1 along the movement path of the intermediate transfer belt 40. Using these symbols, the conditions for reducing the expansion and contraction of the pixel when there is a single photosensitive drum are expressed as follows.
[Expression 10]
Vda = Vp
Tdp1 = M × Tr
Tdp2 = L × Tr
[0025]
  Here, Vda is the average surface moving speed (average peripheral speed) of the photosensitive drum, and Vp is the moving speed of the transfer paper 2 at the second transfer position Pt2. Further, Tr is a speed fluctuation period of the intermediate transfer belt 40. M and L are natural numbers.
  Under the above conditions, even if periodic speed fluctuations occur in the intermediate transfer belt due to the eccentricity of the belt driving roller, the same pixel at the time of the primary transfer from the photosensitive drum to the intermediate transfer belt. The intermediate transfer belt speed is equal to the intermediate transfer belt speed during the secondary transfer onto the transfer paper. Even when Vda ≠ Vp, if Tdp1 = M × Tr and Tdp2 = L × Tr, the pixel expansion / contraction is reduced..
[0026]
(Stabilization of speed difference at the first transfer position)
  Next, a configuration for stabilizing the speed difference (relative speed) between the peripheral speed of the photosensitive drum 11 and the moving speed of the intermediate transfer belt 40 at the first transfer position will be described.
  The center of the contact portion (transfer nip portion) where the photosensitive drum 11 and the intermediate transfer belt 40 are in contact at the first transfer position is the maximum value (vertex) in the intermediate transfer belt side direction of the photosensitive drum circular section. It is preferable to be configured to be positioned. With this configuration, the speed difference (relative speed) between the photosensitive drum peripheral speed and the intermediate transfer belt speed at the contact portion (transfer nip portion) between the photosensitive drum 11 and the intermediate transfer belt 40 becomes substantially constant. Or both can move without sliding almost together. The central portion of the transfer nip portion moves without slipping reliably.
[0027]
  The intermediate transfer belt 40 is preferably formed of a single layer or a belt having a surface portion composed of a plurality of layers having flexibility or elasticity. For example, an elastic rubber layer typified by conductive silicone rubber or the like is provided on a belt substrate such as polyimide. Furthermore, a surface layer that improves toner releasability or cleanability may be provided on the surface. By adopting such a configuration, the rigidity in the moving direction of the intermediate transfer belt 40 is increased, and the thickness direction of the intermediate transfer belt is flexible or elastic.
[0028]
  When such an intermediate transfer belt 40 is used, the maximum value (vertex) is4Transfer nip width W in (a) and (b)₁It becomes the center position. Therefore, if the rotational angular velocity of each photoconductive drum 11 is controlled to be constant corresponding to the photoconductive drum diameter, the photoconductive drum at the first transfer position can be obtained even if each photoconductive drum 11 has eccentricity and diameter variation. The speed difference (relative speed) between the peripheral speed and the intermediate transfer belt speed can be made substantially constant, or the surfaces of both can be made to slide substantially integrally. For the eccentricity of the photosensitive drum 11, the transfer nip width W₁The speed difference (relative speed) in the vicinity of the center becomes constant, or both surfaces at that position slide together.
[0029]
  Transfer nip width W₁If is changed due to eccentricity, the expansion / contraction of the pixel may change. So figure5As shown in (a) and (b), instead of the transfer corona charger 5, a primary transfer roller 401 as a first transfer unit is attached to a high-rigidity belt base on the back side of the intermediate transfer belt 40. You may provide so that it may press-contact. Due to the pressure contact of the primary transfer roller 401, the surface portion having flexibility or elasticity of the intermediate transfer belt 40 can be pressed against the surface of the photosensitive drum with a constant pressing force. By pressing the intermediate transfer belt 40 with a constant pressing force in this way, the intermediate transfer belt 40 has a certain flexibility or elasticity even when the photosensitive drum 11 having a diameter variation or eccentricity rotates. The amount of the surface portion that bites into the photosensitive drum 11 becomes substantially constant. Therefore, the transfer nip width W₁Can be kept almost constant. Here, the deformation amount and the deflection amount of the surface portion of the intermediate transfer belt 40 are set such that the amount that the surface portion of the intermediate transfer belt 40 bites into the photosensitive drum 11 by the pressure contact of the primary transfer roller 401 becomes substantially constant. The condition to do is necessary. That is, the flexibility or elasticity of the surface portion of the intermediate transfer belt 40 and the tension and rigidity of the intermediate transfer belt 40 are necessary so that this condition can be maintained.
  Figure5In the configuration examples of (a) and (b), a pressure contact mechanism as means for pressing the intermediate transfer belt 40 to the photosensitive drum 11 at a first transfer position with a constant pressure contact force, the primary transfer roller 401, Although it is configured using the fixed frame 402, the swing arm member 403, and the spring 404, it is not limited to this configuration. Figure5In the configuration examples of (a) and (b), one end of the swing arm member 403 is attached to the shaft 402a on the fixed frame 402 on the apparatus main body side. The other end of the swing arm member 403 is attached to the rotation shaft 401 a of the primary transfer roller 401. The swing arm member 403 is swingable about a shaft 402a on the fixed frame 402 on one end side of the swing arm member 403, and a spring 404 attached in the middle thereof is illustrated in the drawing. It is biased to rotate counterclockwise. Further, the primary transfer roller 401 is rotatable around the other end of the swing arm member 403.
[0030]
  On the other hand, the configuration of the conventional device (Fig.62), when the photosensitive drum 11 is eccentric and the surface of the intermediate transfer belt has little flexibility or elasticity, the first transfer position Pt1 is in the direction of the intermediate transfer belt side of the circular cross section of the photosensitive drum. It does not become the maximum value (vertex) of. In this conventional apparatus, the rotational driving force is transmitted to the photosensitive drum 11 while the intermediate transfer belt 40 is pressed against the photosensitive drum 11 by the pressing force of the primary transfer roller 401. The first transfer position Pt1 is close to a position that is lowered downward in the vertical direction from the rotation center O of the photosensitive drum 11, that is, closer to the y-axis than the apparatus of this embodiment. Therefore, it is clear that the speed difference at the first transfer position varies due to the eccentricity of the photosensitive drum 11.
[0031]
  The figure of this embodiment5The configuration shown in FIG. 5 can also be applied to the second transfer position where the image is transferred from the intermediate transfer belt 40 to the transfer paper 2. When applied to the second transfer position,52, the secondary transfer roller 47 with the shaft fixed is positioned at the position of the photosensitive drum 11, and the transfer counter roller 42 is positioned at the position of the primary transfer roller 401 ( (See FIG. 2). The transfer paper 2 is configured to pass between the secondary transfer roller 47 and the intermediate transfer belt 40. Further, when a roller-like rotating body such as an intermediate transfer drum is provided instead of the transfer paper 2 as the second transfer body of the second transfer means, FIG.5In this case, the rotating body with the shaft fixed may be positioned at the position of the photosensitive drum 11.
[0032]
  As described above, in the image forming apparatus of this embodiment, the relative speed difference during pixel formation can be made smaller than that of the conventional apparatus. On the other hand, in the conventional apparatus, the center of pixel formation is a point where a straight line passing through the rotation center O of the photosensitive drum is perpendicular to the intermediate transfer belt. Therefore, since the center of the transfer nip width is not the center of pixel formation, a speed difference (relative speed) between the photosensitive drum and the intermediate transfer belt is generated at the center of pixel formation.
[0033]
(Drive control of photosensitive drum and intermediate transfer belt)
  Next, drive control of the photosensitive drum and the intermediate transfer belt in the image forming apparatus of this embodiment will be described.
  In the present embodiment, a signal corresponding to a sub-scanning direction pixel pitch (hereinafter referred to as “sub-scanning pitch”) in synchronization with the movement of the intermediate transfer belt 40, for example, N times the sub-scanning pitch or 1 / N (N is a natural number). Is provided with a signal generation means (rotation angle detection encoder) for generating a signal of the above timing. The intermediate transfer belt 40 is provided with detection means for detecting the exposure start position. Each of the photosensitive drums 11 is provided with detection means for generating a single pulse per rotation and detecting a reference position of the rotation angle, and a rotation angle detection encoder. Further, a drive motor 50 is provided as a drive source for moving the intermediate transfer belt, and the rotation of the drive motor 50 is controlled based on a signal output from the signal generating means corresponding to the sub-scanning pitch. A drive source including a drive motor is attached to each photosensitive drum 11 so that the photosensitive drum average peripheral speed and the intermediate transfer belt at the first transfer position where the photosensitive drum 11 and the intermediate transfer belt 40 are opposed to each other. Control is performed so that the speed difference (relative speed) with respect to the movement speed is substantially constant, or both of them move stably without sliding together.
[0034]
  In this embodiment, the photosensitive drum 11 is rotated at a constant rotational angular speed, the intermediate transfer belt 40 is moved at a constant speed, and the intermediate transfer belt 40 and the photosensitive drum 11 face each other as described above. At the first transfer position Pt1, the maximum value (vertex) in the belt side direction of the photoconductor circular cross section is set to the center of the transfer nip portion. However, the rotational angular speed of each photosensitive drum 11 is changed in accordance with the variation in the size of the photosensitive drum diameter so that the intermediate transfer belt speed and the photosensitive drum peripheral speed are different from each other by a constant speed or integrally. The photosensitive drum 11 is rotationally controlled. For this rotation control, the interval between the output pulses output from the detecting means for generating a single pulse per rotation of each photosensitive drum 11 and detecting the reference position of the rotation angle is the same as that of the intermediate transfer belt 40. The rotation is controlled so as to be a value corresponding to the speed difference or the speed of moving together. Alternatively, rotation control may be performed so that the pulse interval of the encoder output for detecting the rotation angle of the photosensitive drum 11 is the constant speed difference with the intermediate transfer belt 40 or a value that moves integrally.
[0035]
(Method for detecting eccentricity / diameter of photosensitive drum)
  Next, a method for detecting the eccentricity ε of the photosensitive drum 11 and the drum radius R will be described.
  <Self-measuring method>
  The drum radius R of the photosensitive drum 11 is such that the intermediate transfer belt 40 is moved by a length L = 2πRo corresponding to the circumferential length of the ideal drum, and the rotation angle detecting encoder directly connected to the photosensitive drum 11 at that time. Can be obtained by detecting the rotation angle θi. That is, it can be obtained by the following equation.
[Formula 40]
  R = L / θi
[0036]
  Alternatively, when there is no rotary encoder and only the rotation reference position can be detected, the movement distance Lb of the intermediate transfer belt 40 when the photosensitive drum 11 makes one rotation may be obtained. That is, it may be obtained by the following equation.
[Expression 41]
  R = Lb / (2π)
[0037]
  A detector for detecting the movement or absolute position of the intermediate transfer belt 40, for example, marks at regular intervals are attached to the end of the intermediate transfer belt 40 where the transfer paper 2 does not pass, and the reference position on the intermediate transfer belt 40 is indicated. A linear encoder may be used which recognizes the absolute position by attaching a mark and detecting these marks. With this detector, each photoconductor drum 11 can perform rotation reference position detection (detection by generating a single pulse in one rotation) without providing a rotation angle detection encoder capable of detecting an absolute position. If there is an angle / reference position detector, the rotational angle position of each photosensitive drum can be predicted. That is, the photosensitive drum 11 is rotated, and one rotation period of the drum of the rotation angle / reference position detector is measured by the linear encoder. From this measurement result, the angle per pulse of the linear encoder output is known. Accordingly, the drum diameter R of the photosensitive drum 11 can also be measured. If the rotational angular velocity of each photosensitive drum 11 is controlled so as to be a constant rotational angular velocity in accordance with the disk diameter, the speed difference or slip at the transfer position can be eliminated.
[0038]
  The position of the eccentric ε of the photosensitive drum 11 can be detected, for example, by detecting a circumferential displacement based on the eccentricity of the photosensitive drum 11. The detector used for this detection can be configured using, for example, a light emitting element, a light receiving element, and an optical system. Here, the light emitting element emits a light beam to the displacement detection position on the circumferential surface of the photosensitive drum. The light receiving element receives a light beam reflected by the photosensitive drum, and for example, a two-divided photodiode element can be used. The optical system is an optical system that changes the light detected on the light receiving element when the circumferential surface of the photosensitive drum fluctuates due to eccentricity. An optical system using an error detection method or the like can be used. In this detector, when the distance between the detection positions changes, a photocurrent corresponding to the change amount flows to the light receiving element. By detecting this, the eccentric amount of the photosensitive drum 11 can be detected. Further, by detecting the peak position of the output signal change when the photosensitive drum 11 rotates and detecting the rotation angle information at that time, the eccentric position (θ, ε) from the x-axis can be obtained. .
[0039]
  In the image forming apparatus of this embodiment, it is only necessary to detect where the eccentric position (θ, ε) is in the rotation angle of the photosensitive drum. That is, since the rotation angle of the photosensitive drum 11 is detected by another means, it is only necessary to know where the detected eccentric position is in the rotation angle of the photosensitive drum 11 and how much the amplitude ε is.
[0040]
  <Method to measure at the factory>
  At the factory, the diameter R and the eccentric position ε of the photosensitive drum 11 and the angle θo from the home position of the rotary encoder linked to the rotation of the photosensitive drum 11 at the eccentric position ε are measured. The information on the angle θo is recorded in a memory (flash memory or the like) in the image forming apparatus, and can be used for deriving the value of “d” described above.
[0041]
  Figure above shows the operation sequence of the above measurement.7And figure8Will be described.
  Figure7Although not shown, each of the photosensitive drums 11C, 11M, 11Y, and 11BK includes a detector that detects a reference angle position (home position) of the rotation angle, a rotation angle encoder, and a photosensitive drum surface. A detector that detects displacement and detects eccentricity (eccentricity detector) is installed. Although not shown, a motor for driving the intermediate transfer belt 40 is also provided. In addition, a polygon mirror that is driven to rotate at a constant speed by a polygon motor and deflects a light beam emitted from a laser diode performs main scanning on the photosensitive drum, and an exposure (writing) position on the photosensitive drum is fixed. .
[0042]
  First, when the power is turned on, the intermediate transfer belt 40 is driven. When the intermediate transfer belt 40 and the photosensitive drum 11 are moved without sliding at a low speed so as to move integrally without sliding, the photosensitive drum 11 moves around. Then, one rotation of the photosensitive drum 11 is detected by the output of a detector that detects the reference position of the rotation angle, and the number of output pulses of the belt movement detection linear encoder 412 at this time (the phase of the pulse interval is also measured in some cases). And the diameter of the photosensitive drum 11 is measured. Further, the output of the eccentric position detector is detected, and the output of the detector that detects the reference position of the rotation angle of one rotation of the photosensitive drum 11 and the rotation angle encoder provided on the photosensitive drum 11 are eccentric. Measure the position. The eccentric amplitude can be detected by detecting the AC amplitude of the output waveform of the eccentric position detector. The above detection is performed for all the photosensitive drums. Based on the above detection data, the correction value d = π (R0−R) + Rsin^-1{(Ε / R) cos θ} is calculated for one rotation (θ = 0 to 2π) for each photosensitive drum, and stored as a reference table in a memory in a controller (not shown).
  Next, the reference mark 411 is detected by the tip position detector 413 at the end on the intermediate transfer belt 40, and it is assumed that each photosensitive drum 11 is in an ideal position and has an ideal shape. Main scanning data for transferring a test mark is recorded on each photosensitive drum 11. Here, a case where the timing phase of the main scanning of the polygon mirror does not coincide with the timing phase of the sub-scanning generated by the movement of the intermediate transfer belt 40 due to disturbance or the like will be considered. The main scanning exposure image generation start timing is based on the pulse signal detected by the belt movement detection linear encoder detector 412 on the belt movement detection linear encoder timing mark 410 on the intermediate transfer belt 40. It does not always coincide with the main scanning timing by the polygon mirror. Accordingly, when the test mark recording generation timing comes, and the main scanning timing of the polygon mirror does not come, the test mark is recorded at the delayed main scanning timing of the polygon motor. And figure8As shown in (a), the error between the test marks M (C), M (M), M (Y), M (BK) and the reference mark 411: M (ref) recorded on the intermediate transfer belt 40 is calculated. After the detection, by correcting the d generated due to the eccentricity and the variation in the diameter and the error here, the mounting error of the photosensitive drum 11 can be corrected. In this way, correction data for the mounting position of the photosensitive drum 11 and the correction data “d” based on variations in the eccentricity and diameter of the photosensitive drum 11 are obtained. If the exposure position on the photosensitive drum is changed using this data as described above, or the timing of the generation data of the exposure image is changed, an image without distortion and without distortion can be generated. The reference position error detector 414 is84B includes four mark detection units each including a light emitting unit including a light emitting element LD and an objective lens OL, and a light receiving unit including a slit SL and a light receiving element PD. The four sets of detection units are arranged in a direction orthogonal to the running direction of the intermediate transfer belt and detect the four marks, respectively.
[0043]
  The photosensitive drum 11 is generally replaced even after the image forming apparatus is sold. Accordingly, the diameter and eccentricity are automatically measured in the apparatus, or measured in advance in the factory, for example, a bar code label indicating a value corresponding to the measurement result is created, and this is recorded on the photosensitive drum 11. Affix to the specified location. The image forming apparatus may read the barcode with a reader provided in the apparatus. In order for the image forming apparatus to detect the reference position of the photosensitive drum rotation angle, the bar code label position detector is provided, or a mark indicating the reference position is attached to the photosensitive drum, and the image forming apparatus detects it. A vessel may be provided. However, when measuring in a factory, the process of measuring a drum diameter and eccentricity in a factory and the process of sticking a barcode label enter before the photosensitive drum 11 is shipped. In addition, the image forming apparatus must be provided with a barcode reader.
[0044]
  The principle of measuring the diameter of the photosensitive drum 11 in the image forming apparatus is that the driving force of the photosensitive drum driving system is stopped, the intermediate transfer belt 40 is driven by the driving force of the belt driving system, and the prescribed belt movement is performed. It measures how much the photosensitive drum 11 rotates with respect to the distance. That is, the photosensitive drum 11 is rotating. In order to increase the measurement accuracy, it is preferable to select a value for rotating the photosensitive drum 11 for the specified belt moving distance.
  The belt moving distance is detected by attaching a rotary encoder directly connected to a belt driving roller of a belt driving system, or attaching a linear encoder that attaches a timing mark to the end of the intermediate transfer belt 40 and reads the timing mark. The rotation angle of the photosensitive drum 11 is detected by attaching a rotation angle encoder directly connected to the shaft of each photosensitive drum.
  The rotation angle encoder directly connected to each photosensitive drum shaft can be used for controlling the rotation of each photosensitive drum 11 with high accuracy. Further, since the rotary encoder or linear encoder directly connected to the belt driving roller can be used to control the intermediate transfer belt 40 at a constant speed with high accuracy, the cost is not increased.
[0045]
  As another photosensitive drum driving, there is a case where driving is performed via a gear, and motor control is performed by an encoder attached to a motor shaft. In this case, a detector that generates one pulse per rotation is attached to the photosensitive drum drive shaft. Then, measurement is performed based on the number of pulses output from the linear encoder or rotary encoder of the belt drive system when the photosensitive drum 11 rotates once.
[0046]
  In the present embodiment, an intermediate transfer drum may be provided as a second transfer body to which an image is transferred from the intermediate transfer belt 40, and the image may be transferred from the intermediate transfer drum to transfer paper..
[0047]
  that's all,BookIn the embodiment, the respective photosensitive drums are driven and controlled so that the average peripheral speeds of the respective photosensitive drums 11 are equal to each other, and between the photosensitive drum 11 and the intermediate transfer belt 40 at the first transfer position Pt1. Transfer nip width W₁Is configured not to change. As a result, the transfer nip width W at the first transfer position Pt1 even if the eccentricity and diameter variation of the photosensitive drum 11 are present.₁And the speed difference (relative speed) at the first transfer position Pt1 becomes small. Accordingly, the expansion and contraction of the pixels due to the eccentricity and diameter variation of the photosensitive drum 11 are reduced. Moreover, the exposure timing or exposure position for the peripheral surface of each photosensitive drum 11TheEach of the photosensitive drums 11 is set according to at least one of the eccentricity and diameter variation and the distance between the drums. By setting in this way, pixel displacement due to fluctuations in the transfer nip center position is reduced. Further, when there is a variation in the distance between the respective photosensitive drums, the pixel is set by changing the timing of the image data exposed to each photosensitive drum 11 or changing the exposure position by an amount corresponding to the variation. The positional deviation of is reduced.
  Also,BookIn the embodiment, the surface portion of the intermediate transfer belt 40 as the first transfer member that contacts the photosensitive drum 11 as the image carrier has elasticity, and the intermediate transfer belt 40 is photosensitive at the first transfer position Pt1. The body drum 11 is configured to be brought into pressure contact with a constant pressure contact force. As a result, the pressure contact force acting between the intermediate transfer belt 40 and the photosensitive drum 11 is kept substantially the same even if the photosensitive drum has a diameter variation or eccentricity. Further, the surface portion on the photosensitive drum side of the intermediate transfer belt 40 has a certain spring property (elasticity) in a direction orthogonal to the running direction of the intermediate transfer belt. Therefore, the shape in which the photosensitive drum 11 sinks into the surface of the intermediate transfer belt 40 becomes almost the same, and the transfer nip width can be kept constant, so that the color shift and expansion / contraction of the image can be further reduced.
  Also,BookIn the embodiment, the intermediate transfer belt 40 as the first transfer member passes through between the transfer positions adjacent to each other on the moving path from the first transfer position Pt1 to the second transfer position Pt2. This is a natural number times the cycle of the movement speed fluctuation occurring in the transfer belt 40. For this reason, when an arbitrary pixel of an image on the photosensitive drum 11 as the image carrier is primarily transferred to the intermediate transfer belt 40 at the first transfer position Pt1, the intermediate transfer belt is used at the second transfer position Pt2. The moving speed of the intermediate transfer belt 40 is the same when the pixel on 40 is secondarily transferred to the transfer paper 2 as a recording medium. Moreover, the surface moving speed of the photosensitive drum 11 is equal to the moving speed of the transfer paper 2. Therefore, the speed difference between the photosensitive drum 11 and the intermediate transfer belt 40 when an arbitrary pixel of the image is primarily transferred, and the intermediate transfer belt 40 and the transfer paper 2 when the pixel is secondarily transferred. The speed difference between and becomes the same. Therefore, even when the moving speed of the intermediate transfer belt 40 periodically varies, for example, if the pixel expands at the first transfer position Pt1 due to the variation, the pixel is contracted at the second transfer position Pt2 by the extension. Further, it is possible to reduce the expansion and contraction of the pixels on the transfer paper 2 due to the periodic speed fluctuation of the intermediate transfer belt 40.
  Also,BookIn the embodiment, the same location on the intermediate transfer belt 40 as the first transfer member passes through the first transfer position Pt1 a plurality of times, so that the image on each photosensitive drum 11 as the image carrier is intermediate transferred. It can also be configured to be transferred onto the belt 40 in a superimposed manner. In the case of this configuration, the intermediate transfer belt 40 represents a passing time during which the intermediate transfer belt 40 passes between adjacent transfer positions on the moving path from the second transfer position Pt2 to the first transfer position Pt1. 40 is a natural number times the period of the speed fluctuation occurring at 40. As a result, after the toner image is primarily transferred to the intermediate transfer belt 40 at the first transfer position Pt1, the intermediate transfer belt 40 goes around once and reaches the first transfer position Pt1 again, and other toner images are transferred. When primary transfer is performed, the speed difference between the first transfer position and the second transfer position is the same. Accordingly, it is possible to reduce the expansion and contraction of the pixels on the transfer paper 2 due to the periodic speed fluctuation of the intermediate transfer belt 40.
  Also,BookIn the embodiment, toner images on four photosensitive drums as image carriers are primarily transferred to two intermediate transfer members (belts and drums) as first transfer members, for example, and each intermediate transfer is performed. The toner image on the transfer body can be further transferred to an intermediate transfer body (belt or drum) as a second transfer body to form a color image. The color image on the intermediate transfer member (belt or drum) as the second transfer member is thirdarily transferred onto the transfer paper 2 as the third transfer member. In the case of this configuration, the moving speed of the first transfer body is made equal to the moving speed of the transfer paper. Then, the passing time that the image transfer surface of the second transfer body passes through the distance from the second transfer position to the third transfer position on the movement path of the second transfer body is the second transfer body. It should be a natural number times the period of the speed fluctuation that occurs. Thereby, the expansion and contraction of the pixels on the transfer paper 2 due to the periodic speed fluctuation of the second transfer body (belt or drum) can be reduced..
[0048]
【The invention's effect】
  Claim 1And 2According to the invention, the image carrierDiameterEven when there is variation, there is an excellent effect that the expansion and contraction of the pixel at the first transfer position can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows the present invention.The fruitFIG. 3 is an explanatory diagram of a main part of the image forming apparatus according to the embodiment.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the image forming apparatus..
[Fig. 3]StrangeExplanatory drawing of the principal part of the image forming apparatus which concerns on an example.
[Fig. 4](FIGS. 7A and 7B are explanatory diagrams illustrating changes in the transfer nip width when the eccentric photosensitive drum rotates. FIGS.
FIGS. 5A and 5B are explanatory views of a pressure contact mechanism of an intermediate transfer belt.
FIG. 6 is a model diagram of a photosensitive drum and the like at a first transfer position in a conventional apparatus.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a measurement system for the eccentric ε of the photosensitive drum and the drum radius R.
FIG. 8A is an explanatory diagram showing a positional relationship between a test mark and a reference mark recorded on an intermediate transfer belt.
  (B) is a schematic block diagram of a reference position error detector used for mark detection..
[Explanation of symbols]
  1 Toner image forming unit
  2 Transfer paper (recording medium, second transfer body, third transfer body)
  3 Optical writing unit
  5 Corona charger for transfer
  11 Photosensitive drum (image carrier)
  12 Charging roller
  13 Development unit
  14 Photoconductor cleaning unit
  21, 22 Intermediate transfer drum (first transfer body)
40 Intermediate transfer belt (first transfer member)
  41 Belt drive roller
  42 Transfer facing roller
  43 Followed roller
  44, 45, 46 Pressure roller
  47 Secondary transfer roller
  48 Tension roller
  50 Drive motor
  51, 52 Gear
  401 Primary transfer roller
  402 fixed frame
  403 Swing arm member
  404 spring
  410 Timing mark
  411 fiducial mark
  412 Detector for belt movement detection linear encoder
  413 Tip position detector
  414 Reference position error detector

Claims

A plurality of image carriers that are driven to rotate, an image forming unit that forms a plurality of different images on the image carrier, and a first drive position that passes through a first transfer position that faces the image carrier. A first transfer means for transferring an image on the image bearing member to one transfer member, and a second transfer member driven so as to pass through a second transfer position facing the first transfer member. In an image forming apparatus comprising: a second transfer unit that transfers an image on the first transfer body;
Painting Bei means for driving and controlling premeasured the each image carrier so that the average moving speed of the image bearing surface are equal to each other in the radial variations in in correspondence the image carriers of the image carriers from each other at different rotational angular velocity An image forming apparatus.

The image forming apparatus according to claim 1.
The first transfer body has an endless image transfer surface;
The first transfer member is configured to rotate so that the image on the image carrier is transferred onto the first transfer member in an overlapping manner,
Transfers adjacent to each other at all of the plurality of first transfer positions and the second transfer positions facing the plurality of image carriers at different positions on the moving path of the image transfer surface of the first transfer body. An image forming apparatus characterized in that the passage time through which the image transfer surface of the first transfer body passes between positions is a natural number times the cycle of the speed fluctuation occurring on the image transfer surface of the first transfer body. .