JP3685219B2

JP3685219B2 - Color image forming apparatus

Info

Publication number: JP3685219B2
Application number: JP32086195A
Authority: JP
Inventors: 欣郎古賀
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1995-12-08
Filing date: 1995-12-08
Publication date: 2005-08-17
Anticipated expiration: 2015-12-08
Also published as: JPH09160341A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンターやファクシミリや複写機等に用いられる電子写真方式によるカラー画像形成装置に関し、さらに詳しくは、ベルト状の像担持体上に形成された各色のトナー画像を中間転写媒体または転写ドラム上で色重ねしてカラー画像を形成するカラー画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のカラー画像形成装置は、特開昭６２−１８２７６６号公報に開示されるように、ベルト状の像担持体の周長に対して、中間転写媒体の周長を像担持体の周長の整数分の一として、各々の回転の同期を取るだけでなく長さにおいて整合性を取りつつ、中間転写媒体の同一位置を像担持体の所定の位置に接触させて機械的運動を同期化させる技術が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、カラー画像形成装置を小型化する観点から、像担持体の小径化が進み、カラー画像の色再現性を向上する観点から、高解像度化が進む中にあって、上述の公報に開示されるようなカラー画像形成装置では、装置の小型化が困難であるだけでなく、仮に小型化したとしても、像担持体の機械的な振れ等による再現性のある位置ズレの影響で色重ね時に色ズレを生じ、高解像化に支障をきたし色再現性を低下させていた。
【０００４】
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、小径の像担持体を用いて小型のカラー画像形成装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、ベルト状の像担持体を用いた装置において、高精度な色重ねを行い色間の位置ズレを最低限に抑えた色再現性に優れたカラー画像形成装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明のカラー画像形成装置は、以下の構成としたことを特徴とする。
【０００６】
（１−１）ベルト状の像担持体を支持し駆動する支持ローラと支持ローラの外径より小径の当接ローラとの間にベルト状の像担持体を張架し、前記像担持体を帯電する帯電手段と、画像形成情報に従って前記像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、前記像担持体上の静電潜像を複数色のトナーにより順次顕像化する複数の現像手段と、現像されたトナー像を中間転写媒体上に順次転写する転写手段と、前記像担持体の残留電荷を除去する除電手段を前記支持ローラの周囲に位置決めして配置し、前記中間転写媒体の周長を前記支持ローラの周長の整数倍とする。
【０００７】
（１−２）中間転写媒体はベルト状に形成されると共に、中間転写媒体を支持し駆動する駆動ローラの周長を中間転写媒体の周長の整数分の一とする。
【０００８】
（１−３）支持ローラと駆動ローラの線膨張率を等しくする。
【０００９】
（１−４）中間転写媒体をドラム状に形成する。
【００１０】
（１−５）支持ローラと中間転写媒体の線膨張率を等しくする。
【００１１】
（１−６）像担持体を支持ローラに巻きかけた部分に対向して帯電手段を配設し、像担持体を支持ローラに巻きかけた部分で露光するべく露光手段を配設し、像担持体を支持ローラに巻きかけた部分に対向して転写手段を配設する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明を詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明のカラー画像形成装置の一実施例を示す要部断面図である。
【００１７】
図において符号１０は、ベルト状に形成された像担持体を示し、この像担持体１０はニッケル電鋳チューブ上に電荷発生層及び電荷輸送層をこの順に形成した可撓性を持つ有機感光体である。この像担持体１０は、像担持体１０を駆動し矢印Ｂ方向に回転する支持ローラ１１と像担持体１０の移動に伴って従動回転し像担持体１０を選択された現像手段に向かって付勢する当接ローラ１３との間に張架される。尚、当接ローラ１３については、現像するべきトナー色に応じて、像担持体１０の非画像部で矢印Ｃ方向に移動して、所定の現像手段に向かって像担持体１０を付勢するものである。但し、図中の二点鎖線で示す円弧は、当接ローラ１３が現像手段に対応して位置決めされる位置を示す。このようにして張架され移動する像担持体１０に対して、帯電、露光、現像、転写等の電子写真プロセスにより各色順次トナー像が形成される。
【００１８】
図において符号２０は、帯電手段である帯電ローラを示し、帯電ローラ２０は、像担持体１０を支持ローラ１１に巻きかけた部分に対向して、像担持体１０と軽圧で接触するように配設され、像担持体１０に従動して回転する。この帯電ローラ２０にＤＣ（−）１２００Ｖ程度のバイアスを印加して、像担持体１０の表面を順次（−）６５０Ｖ程度の帯電電位に均一に帯電させることができる。
【００１９】
次に、帯電された像担持体１０は、像担持体１０を支持ローラ１１に巻きかけた部分で露光手段３０により像露光され、像露光部の電位は（−）５０Ｖ〜（−）１５０Ｖになる。露光手段３０は、図示しない半導体レーザ、ポリゴンミラー３１、結像レンズ３２、ミラー３３等で構成され、半導体レーザから出射されたビーム３４は、ポリゴンミラー３１で偏光走査され、結像レンズ３２で補正され、ミラー３３で反射されて、像担持体１０に照射される。このようにして、像担持体１０上に静電潜像が形成される。
【００２０】
続いて、静電潜像が形成された像担持体１０は、像担持体１０の矢印Ａ方向に移動して、当接ローラ１３により像担持体１０を選択された現像手段に向かって付勢して画像部にトナーが現像され、静電潜像は顕像化される。この現像手段は、イエローのトナーを現像するイエロー現像ローラ４５を有するイエロー現像器４１、マゼンタのトナーを現像するマゼンタ現像ローラ４６を有するマゼンタ現像器４２、シアンのトナーを現像するシアン現像ローラ４７を有するシアン現像器４３、ブラックのトナーを現像するブラック現像ローラ４８を有するブラック現像器４４、により構成され、画像の色データにより、それぞれの現像器を作動させて像担持体１０の静電潜像を１色づつ現像する。尚、各現像器４１〜４４は、ハウジング４０に着脱可能に位置決め固定され、各現像ローラ４５〜４８の位置は、当接ローラ１３を移動可能とするように支持ローラ１１に対して当接ローラ１３の外径以上の空隙を隔てて配設され、各現像ローラ４５〜４８は、現像時に、像担持体１０に対して接触、非接触の何れの位置に配置されても良い。
【００２１】
引き続いて、所定色のトナーにより形成されたトナー像は、転写手段である一次転写ローラ５０により、像担持体１０から中間転写媒体５１に転写される。この一次転写ローラ５０は、中間転写媒体５１を挟んで、像担持体１０を支持ローラ１１に巻きかけた部分に対向して配設される。ここで、中間転写媒体５１の周長は支持ローラ１１の周長に対して張設時に等倍となるように設定している。尚、転写時には、除電ランプ６０により、像担持体１０上の残留電荷を除去して、画像エッジ部の転写残りを低減する。
【００２２】
像担持体１０上に転写後残留した転写残りのトナーは、次に、クリーニング手段７０へ送られ、クリーニングブレード７１により掻き落とされ、クリーニング手段７０の内部空間に排出される。クリーニングブレード７１が像担持体１０に接触する部分は、像担持体１０を支持ローラ１１に巻きかけた部分に対向して配設され、クリーニングブレード７１と像担持体１０との相対位置関係を一定に保っている。
【００２３】
この後、再度、帯電、露光、現像を行って形成された次の色のトナー像は、一次転写ローラ５０により像担持体１０から中間転写媒体５１に転写され、中間転写媒体５１上で色重ねされる。ここで、中間転写媒体５１は、駆動ローラ５２と第一従動ローラ５３と第二従動ローラ５４との間に張架されると共に、一次転写ローラ５０を内部に有し、矢印Ｆ方向に回転する駆動ローラ５２により駆動され、第一従動ローラにより張力を与えられて、矢印Ｅ方向に移動する。特に、中間転写体５１の周長は、後に詳述するように、転写の位置精度を向上するために、支持ローラ１１の周長の整数倍にするのが好ましく、同時に、駆動ローラ５２の周長の整数倍にするのがより好ましい。また、中間転写媒体５１を用いずに、記録材を保持する転写ドラムや紙搬送ベルトを用いても同様な色重ねを行いカラー画像を形成することが可能であり、この場合、転写ドラムの周長は、同様な理由で、像担持体１０を支持し駆動する支持ローラ１１の周長の整数倍にするのが好ましい。尚、各色の画像形成動作は中間転写媒体５１の周回毎に発生するインデックス信号により開始することにより、中間転写媒体の周期的な位置ズレに起因する色ズレを防止することができる。
【００２４】
このような動作を所定色分繰り返して形成されたカラートナー像は、矢印Ｇ方向に離接動作を行って第二従動ローラ５４に向かって付勢された二次転写ローラ５５により、画像の先端に合わせて搬送されてきた記録媒体８０に一括して二次転写される。
【００２５】
一方、中間転写媒体５１上に二次転写後残留した転写残りのトナーは、第二クリーニング手段５６へ移送され、第二クリーニングブレード５７により掻き落とされ、第二クリーニング手段５６の内部空間に排出される。尚、第二クリーニング手段５６は、トナー像を記録媒体８０に転写する動作に対応して、矢印Ｈ方向に中間転写媒体５１に向かって移動しクリーニングを行うが、それ以外では中間転写媒体５１に対して離間した位置に保持される。
【００２６】
他方、記録媒体８０は、カラートナー像の二次転写に応じて紙パス８１に沿って給送されるが、多数枚の紙等の記録媒体８０を収納する給紙トレー８２から、矢印Ｉ方向に回転する給紙ローラ８３により取り出され、ゲートローラ対８４、８５に送られる。このゲートローラ対８４、８５で先端を揃えられた記録媒体８０は、色重ねされたカラートナー像を記録媒体８０の所定の位置に一括転写するべく、ゲートローラ８４を矢印Ｊ方向に回転駆動させて、二次転写ローラ５５に向けて給送され、中間転写媒体５１上のカラートナー像は一括して記録媒体８０上に二次転写される。さらに、記録媒体８０は、定着手段９０へと搬送され、トナー像を加熱定着された後、図示しない排紙トレーに排出される。尚、定着手段９０は、加熱ローラ９１と加圧ローラ９２とで構成され、加熱ローラ９１を矢印Ｋ方向に回転し、加熱ローラ９１の内部に配設されたヒータを熱源として、記録媒体８０上のカラートナー像を加熱定着するものである。
【００２７】
このようにして、記録媒体８０上に複数色のトナーによるカラートナー像が定着され、一連のカラー画像形成動作が完了する。また、連続してカラー画像を形成する場合には、同様の画像形成プロセスを繰り返し、モノカラーの画像を形成する場合には、一色分の画像形成プロセスのみを行う。
【００２８】
上述したように、このようなカラー画像形成装置では、中間転写媒体５１の周長を像担持体１０の支持ローラ１１の周長の整数倍とすることが、一次転写位置における色重ね精度を向上する観点から好ましい。この理由を図２を用いて以下に説明する。
【００２９】
図２は一次転写位置における各要素の位置ズレの時間変化を示す図であって、像担持体、この支持ローラ、中間転写媒体、この駆動ローラの位置ズレ量を縦軸に、時間を横軸に取って示したものである。まず、像担持体は、周期Ｔ₁で位置ズレが変化し、これはベルト状の像担持体の一周する周期とは一致しない。一方、像担持体を支持し駆動する支持ローラは、周期Ｔ₂で位置ズレが変化し、この周期は像担持体の位置ズレの周期Ｔ₁とほぼ一致する。これは像担持体を可撓性のベルトとして薄膜にしたため像担持体の膜厚による速度変動が殆ど無視できるほど小さく、支持ローラへの像担持体の巻き付け角も十分確保できるため像担持体の蛇行も十分小さいので、像担持体の位置ズレの要因としては支持ローラの機械的振れが支配的になっていることを意味している。次に、中間転写媒体は、周期Ｔ₃で位置ズレが変化し、中間転写媒体の一周する周期と一致する。一方、中間転写媒体を支持し駆動する駆動ローラは、周期Ｔ₄で位置ズレが変化し、この周期は中間転写体の位置ズレに影響している。これらから、中間転写媒体の位置ズレの要因としては、中間転写媒体自体の蛇行と駆動ローラの機械的振れが支配的になっていることを意味している。特に、中間転写媒体をドラム状に形成した場合には、駆動ローラが中間転写媒体そのものになるため、蛇行の影響は殆どなくなるものの、駆動ローラの影響が大きくなる。但し、図２は、振動等の影響による非周期性の位置ズレを除いて示してあるが、このような非周期性の位置ズレについては、機械精度を向上したり緩衝材を適宜設けることにより低減することができここでは割愛する。
【００３０】
このように、像担持体の位置ズレはこの支持ローラの機械的な振れに起因する速度変動により大きく支配され、中間転写媒体の位置ズレはこの駆動ローラの機械的な振れに起因する速度変動と中間転写媒体自身の蛇行により大きく支配される。しかも、これらの位置ズレは周期性を持って変化する。従って、中間転写媒体を３〜４回複数回周回させて色重ねを行う場合には、このような周期性を持つ位置ズレを色間で再現させることが色再現性を確保する上で重要である。そこで先ず、ベルト状の像担持体を支持し駆動する支持ローラの周長に対して中間転写媒体の周長を整数倍にすることにより、色間での位置ズレを防止することができ色再現性を向上することができる。さらに、中間転写媒体を支持し駆動する駆動ローラの周長を中間転写媒体の周長に対して整数分の一にすることにより、色間での位置ズレをさらに低減することができる。
【００３１】
また、色間での位置ズレが機械的な振れによる所が大きいため、温度が変化しても、位置ズレの周期性を一定に保つことが色再現性を向上する上で重要である。従って、支持ローラと駆動ローラの線膨張率を等しくすることにより、温度変化により外径が変化しても、色間での位置ズレの周期性を常温と同様に保ち色再現性の温度変化を抑制することができる。特に、中間転写媒体をドラム状にする場合や転写ドラムを用いる場合には、支持ローラとこれらとの線膨張率を等しくすることにより、同様な効果を奏する。
【００３２】
ところで、図１に示すようなカラー画像形成装置にあっては、像担持体１０を支持ローラ１１に巻きかけた部分に対向して帯電手段である帯電ローラ２０を配設し、像担持体１０を支持ローラ１１に巻きかけた部分で露光するべく露光手段３０を配設し、支持ローラ１１から当接ローラ１３の外径以上離間させて現像手段４１〜４４を配設すると共に当接ローラ１３により現像手段４１〜４４を選択して所定の色のトナー像を形成し、像担持体１０を支持ローラ１１に巻きかけた部分に対向して転写手段である一次転写ローラを配設してトナー像を転写することにより、当接ローラの移動により現像手段の選択を行うため現像手段の離接移動が不要であり現像手段に与える振動や衝撃を最小限にすることができ、帯電及び露光及び転写の位置を支持ローラに対して正確に位置決めすることができるため、装置内のトナー汚染を防止すると共に、飛散トナーによる画像劣化を防止することができ、解像度が高く色ズレのないカラー画像を形成することができる。尚、支持ローラ１１や当接ローラ１３は、金属のスリーブ等にフランジを嵌合したものを用い、外周面を粗面化処理したものや外周面に樹脂を被覆したものを用いることができる。また、露光手段３０が像担持体１０を支持ローラ１１に巻きかけた部分で露光するべく配設され、転写手段である一次転写ローラ５０が像担持体１０を支持ローラ１１に巻きかけた部分に対向して配設されることにより、像担持体１０のベルト張力変動が少ない位置で露光することができ、たとえ像担持体のベルト張力が変動しても、現像位置や転写位置と同様なベルト張力状態となる位置で露光することができると共に、安定して一定の位置で転写することができるため、露光位置から一次転写位置に至るまでの像担持体１０のベルト長を一定に保つことができるので、色ズレのない色再現性に優れたカラー画像を形成することができる。さらに、当接ローラ１３の外径を支持ローラ１１の外径より小径とすることにより、帯電、露光、転写、クリーニング、除電といった各プロセスを支持ローラ１１の周囲に位置決めして構成することができるため、解像度が高く色ズレのないカラー画像を形成することができる。
【００３３】
これまで述べてきたように、上述の実施例によれば、ベルト状の像担持体を用いて、色ズレのないカラー画像を中間転写媒体上に形成することができるものであるが、ベルトを支持するローラの本数は、ベルトの蛇行を防止し繰り返し曲げによる疲労破壊を防止する観点から可能な限り少なくして大径化することが望ましい。そこで、像担持体としては、図１に示されるものの他に、３本以上のローラに支持されたものや、単一のローラに弾性体を介して支持されたものを用いることが望ましく、少なくとも一端には蛇行を防止するフランジやガイドを設けることが望ましい。また、中間転写媒体についても同様なことが言え、ドラム状の中間転写媒体を用いても良い。一方、特開昭６１−２１７０７８号公報等に開示されるような転写ドラムを用いるカラー画像形成装置においても、ベルト状の像担持体を支持し駆動する支持ローラの周長に対して転写ドラムの周長を整数倍にすることにより、転写ドラムを複数回転周回させての色重ね位置ズレを低減することができる。
【００３４】
上述のカラー画像形成装置としては、例えば、
（１）６０π（ｍｍ）の周長を持つベルト状の像担持体を５０π（ｍｍ）の周長を持つ支持ローラにより支持駆動して像担持体の位置ズレの周期を５０π（ｍｍ）にし、同時に、中間転写媒体の周長を１５０π（ｍｍ）として中間転写媒体の周回に関わらず中間転写媒体上で像担持体の位置ズレを再現させ、さらに、中間転写媒体を支持駆動する駆動ローラの周長を２５π（ｍｍ）として中間転写媒体の周回に関わらず中間転写媒体上で駆動ローラによる位置ズレを再現させる構成、
（２）４２π（ｍｍ）の周長を持つベルト状の像担持体を４０π（ｍｍ）の周長を持つ支持ローラにより弾性材を介して支持すると共に駆動して像担持体の位置ズレの周期を４０π（ｍｍ）にし、同時に、中間転写媒体の周長を８０π（ｍｍ）として中間転写媒体の周回に関わらず中間転写媒体上で像担持体の位置ズレを再現させ、さらに、中間転写媒体を支持駆動する駆動ローラの周長を２０π（ｍｍ）として中間転写媒体の周回に関わらず中間転写媒体上で駆動ローラによる位置ズレを再現させる構成、
（３）８０π（ｍｍ）の周長を持つベルト状の像担持体を複数のローラで支持すると共に２０π（ｍｍ）の周長を持つ支持ローラにより支持駆動して像担持体の位置ズレの周期を２０π（ｍｍ）にし、同時に、中間転写媒体の周長を１６０π（ｍｍ）として中間転写媒体の周回に関わらず中間転写媒体上で像担持体の位置ズレを再現させ、さらに、中間転写媒体を支持駆動する駆動ローラの周長を２０π（ｍｍ）として中間転写媒体の周回に関わらず中間転写媒体上で駆動ローラによる位置ズレを再現させる構成、
（４）６０π（ｍｍ）の周長を持つベルト状の像担持体を５０π（ｍｍ）の周長を持つ支持ローラにより支持駆動して像担持体の位置ズレの周期を５０π（ｍｍ）にし、同時に、中間転写媒体をドラム状に形成しこの周長を１５０π（ｍｍ）として中間転写媒体の周回に関わらず中間転写媒体上で像担持体の位置ズレを再現させる構成、
（５）４２π（ｍｍ）の周長を持つベルト状の像担持体を４０π（ｍｍ）の周長を持つ支持ローラにより弾性材を介して支持すると共に駆動して像担持体の位置ズレの周期を４０π（ｍｍ）にし、同時に、全長２１６（ｍｍ）の記録媒体を保持する転写ドラムの周長を８０π（ｍｍ）として転写ドラムの周回に関わらず記録媒体上で像担持体の位置ズレを再現させる構成、
のうち何れかの構成とすることにより、色重ねにおける位置ズレを低減することができる。但し、上記の数値に本発明は限定されるものではない。
【００３５】
尚、支持ローラや駆動ローラについては、アルミニウムや鉄鋼といった金属或いは樹脂を材質としたものを用いることができるが、ベルトとのスリップを防止するために周面を数十（μｍ）に粗面化したり摩擦係数の高いウレタン等の樹脂を表面に塗布したものを用いるとさらにスリップによる位置ズレを防止することができ好ましい。尚また、色重ねにおける位置ズレを低減するためには、中間転写媒体等の周長は、支持ローラに対して正確に整数倍としなくても、数％の誤差を含んでも色重ねが終了するまでに支持ローラが１／８周程度の位相ズレしか起こさない範囲であれば、色重ねにおける位置ズレを低減することが可能であり、本発明で言う整数倍とはこのような範囲で解釈することが望ましい。
【００３６】
従って、以上の実施例によれば、ベルト状の像担持体を再現良く安定に走行させ、中間転写媒体上に位置ズレの少ない高解像なカラー画像を形成することができ、小径の像担持体が使用可能な小型のカラー画像形成装置で、色再現性に優れたカラー画像を形成することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、中間転写媒体もしくは転写ドラムの周長を像担持体の支持ローラの周長の整数倍とすることにより、中間転写媒体もしくは転写ドラムを３〜４回複数回周回させて色重ねを行っても、周期性を持つ位置ズレを色間で再現させることができ、色再現性を向上することができる。
【００３８】
また、中間転写媒体を支持し駆動する駆動ローラの周長を中間転写媒体の周長に対して整数分の一にすることにより、色間での位置ズレをさらに低減することができ、色再現性をさらに向上することができる。
【００３９】
さらに、支持ローラと駆動ローラの線膨張率を等しくすることにより、温度変化により外径が変化しても、色間での位置ズレの周期性を常温と同様に保ち色再現性の温度変化を抑制することができる。特に、中間転写媒体をドラム状にする場合や転写ドラムを用いる場合には、支持ローラとこれらとの線膨張率を等しくすることにより、同様な効果を奏する。
【００４０】
さらにまた、像担持体を支持ローラに巻きかけた部分に対向して帯電手段を配設し、像担持体を支持ローラに巻きかけた部分で露光するべく露光手段を配設し、像担持体を支持ローラに巻きかけた部分に対向して転写手段を配設してトナー像を転写することにより、帯電及び露光及び転写の位置を支持ローラに対して正確に位置決めすることができるため、色ズレの少ないカラー画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラー画像形成装置の一実施例を示す要部断面図である。
【図２】本発明のカラー画像形成装置における各要素に起因する位置ズレの時間変化を示す図である。
【符号の説明】
１０像担持体
１１支持ローラ
１３当接ローラ
２０帯電ローラ
３０露光手段
４０ハウジング
４１イエロー現像器
４２マゼンタ現像器
４３シアン現像器
４４ブラック現像器
４５イエロー現像ローラ
４６マゼンタ現像ローラ
４７シアン現像ローラ
４８ブラック現像ローラ
５０一次転写ローラ
５１中間転写媒体
５２駆動ローラ
５３第一従動ローラ
５４第二従動ローラ
５５二次転写ローラ
５６第二クリーニング手段
５７第二クリーニングブレード
６０除電ランプ
７０クリーニング手段
７１クリーニングブレード
８０記録媒体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrophotographic color image forming apparatus used in printers, facsimiles, copiers, and the like. More specifically, the present invention relates to a toner image of each color formed on a belt-shaped image carrier, as an intermediate transfer medium or transfer drum. The present invention relates to a color image forming apparatus that forms a color image by superimposing colors.
[0002]
[Prior art]
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-182766, a conventional color image forming apparatus has a peripheral length of an intermediate transfer medium that is equal to a peripheral length of an image carrier. As an integer, the mechanical movement is synchronized by bringing the same position of the intermediate transfer medium into contact with a predetermined position of the image carrier while maintaining consistency in length as well as synchronization of rotations. Technology has been proposed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, from the viewpoint of downsizing the color image forming apparatus, the diameter of the image carrier has progressed, and from the viewpoint of improving the color reproducibility of the color image, the resolution has been increasing, and is disclosed in the above-mentioned publication. In such a color image forming apparatus, not only is it difficult to reduce the size of the apparatus, but even if the apparatus is downsized, the effect of reproducible misregistration due to mechanical shakes of the image carrier, etc. Color misregistration occurred, hindering high resolution and reducing color reproducibility.
[0004]
The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object thereof is to provide a small color image forming apparatus using a small-diameter image carrier. Another object of the present invention is to provide a color image forming apparatus excellent in color reproducibility by performing high-precision color superposition and minimizing misregistration between colors in an apparatus using a belt-shaped image carrier. Is to provide.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the color image forming apparatus of the present invention has the following configuration.
[0006]
(1-1) A belt-like image carrier is stretched between a support roller that supports and drives the belt-like image carrier and a contact roller having a smaller diameter than the outer diameter of the support roller, and the image carrier is A charging means for charging; an exposure means for forming an electrostatic latent image on the image carrier in accordance with image formation information; and a plurality of images for sequentially developing the electrostatic latent image on the image carrier with a plurality of colors of toner. A developing means, a transfer means for sequentially transferring the developed toner image onto the intermediate transfer medium, and a charge eliminating means for removing the residual charge of the image carrier are positioned and arranged around the support roller, and the intermediate transfer The circumference of the medium is an integral multiple of the circumference of the support roller.
[0007]
(1-2) The intermediate transfer medium is formed in a belt shape, and the peripheral length of the driving roller that supports and drives the intermediate transfer medium is set to an integral number of the peripheral length of the intermediate transfer medium.
[0008]
(1-3) The linear expansion coefficients of the support roller and the drive roller are made equal.
[0009]
(1-4) The intermediate transfer medium is formed in a drum shape.
[0010]
(1-5) The linear expansion coefficients of the support roller and the intermediate transfer medium are made equal.
[0011]
(1-6) A charging unit is disposed opposite to a portion where the image carrier is wound around the support roller, and an exposure unit is disposed so as to expose the portion where the image carrier is wound around the support roller. A transfer means is disposed opposite to the portion where the carrier is wound around the support roller.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0016]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an essential part showing an embodiment of a color image forming apparatus of the present invention.
[0017]
In the figure, reference numeral 10 denotes an image carrier formed in a belt shape, and this image carrier 10 is a flexible organic photoreceptor in which a charge generation layer and a charge transport layer are formed in this order on a nickel electroformed tube. It is. The image carrier 10 drives the image carrier 10 to rotate in the direction of arrow B, and the image carrier 10 is rotated in accordance with the movement of the image carrier 10 to attach the image carrier 10 toward the selected developing means. It is stretched between the contact roller 13 that is energized. The contact roller 13 moves in the direction of arrow C in the non-image portion of the image carrier 10 according to the toner color to be developed, and urges the image carrier 10 toward a predetermined developing means. Is. However, an arc indicated by a two-dot chain line in the drawing indicates a position where the contact roller 13 is positioned corresponding to the developing means. A toner image of each color is sequentially formed on the image carrier 10 that is stretched and moved in this manner by an electrophotographic process such as charging, exposure, development, and transfer.
[0018]
In the figure, reference numeral 20 denotes a charging roller which is a charging means, and the charging roller 20 is opposed to a portion where the image carrier 10 is wound around the support roller 11 so as to contact the image carrier 10 with a light pressure. Arranged and rotated following the image carrier 10. By applying a bias of about DC (−) 1200V to the charging roller 20, the surface of the image carrier 10 can be uniformly charged to a charging potential of about (−) 650V sequentially.
[0019]
Next, the charged image carrier 10 is image-exposed by the exposure means 30 at a portion where the image carrier 10 is wound around the support roller 11, and the potential of the image exposure portion is (−) 50 V to (−) 150 V. Become. The exposure means 30 includes a semiconductor laser (not shown), a polygon mirror 31, an imaging lens 32, a mirror 33, and the like. A beam 34 emitted from the semiconductor laser is polarized and scanned by the polygon mirror 31 and corrected by the imaging lens 32. Then, the light is reflected by the mirror 33 and applied to the image carrier 10. In this way, an electrostatic latent image is formed on the image carrier 10.
[0020]
Subsequently, the image carrier 10 on which the electrostatic latent image is formed moves in the direction of the arrow A of the image carrier 10 and urges the image carrier 10 toward the selected developing means by the contact roller 13. Then, the toner is developed on the image portion, and the electrostatic latent image is visualized. The developing means includes a yellow developing device 41 having a yellow developing roller 45 for developing yellow toner, a magenta developing device 42 having a magenta developing roller 46 for developing magenta toner, and a cyan developing roller 47 for developing cyan toner. A cyan developing device 43 and a black developing device 44 having a black developing roller 48 for developing black toner. The electrostatic latent image of the image carrier 10 is activated by operating each developing device according to image color data. Develop one by one. The developing devices 41 to 44 are detachably positioned and fixed to the housing 40, and the positions of the developing rollers 45 to 48 are in contact with the support roller 11 so that the contact roller 13 can be moved. The developing rollers 45 to 48 may be arranged at any position in contact or non-contact with the image carrier 10 during development.
[0021]
Subsequently, a toner image formed of toner of a predetermined color is transferred from the image carrier 10 to the intermediate transfer medium 51 by a primary transfer roller 50 that is a transfer unit. The primary transfer roller 50 is disposed to face a portion where the image carrier 10 is wound around the support roller 11 with the intermediate transfer medium 51 interposed therebetween. Here, the peripheral length of the intermediate transfer medium 51 is set to be equal to the peripheral length of the support roller 11 when it is stretched. At the time of transfer, the residual charge on the image carrier 10 is removed by the charge eliminating lamp 60 to reduce the transfer residue at the image edge portion.
[0022]
The toner remaining after transfer on the image carrier 10 is then sent to the cleaning unit 70, scraped off by the cleaning blade 71, and discharged into the internal space of the cleaning unit 70. The portion where the cleaning blade 71 contacts the image carrier 10 is disposed to face the portion where the image carrier 10 is wound around the support roller 11, and the relative positional relationship between the cleaning blade 71 and the image carrier 10 is constant. It keeps in.
[0023]
Thereafter, the toner image of the next color formed by charging, exposing and developing again is transferred from the image carrier 10 to the intermediate transfer medium 51 by the primary transfer roller 50, and is overlaid on the intermediate transfer medium 51. Is done. Here, the intermediate transfer medium 51 is stretched between the driving roller 52, the first driven roller 53, and the second driven roller 54, and has a primary transfer roller 50 therein, and rotates in the direction of arrow F. It is driven by the driving roller 52, is given tension by the first driven roller, and moves in the direction of arrow E. In particular, the peripheral length of the intermediate transfer member 51 is preferably an integral multiple of the peripheral length of the support roller 11 in order to improve the transfer position accuracy, as will be described in detail later. More preferably, it is an integral multiple of the length. In addition, it is possible to form a color image by performing similar color superposition by using a transfer drum that holds a recording material or a paper transport belt without using the intermediate transfer medium 51. In this case, the periphery of the transfer drum can be formed. For the same reason, the length is preferably an integral multiple of the circumferential length of the support roller 11 that supports and drives the image carrier 10. The image forming operation for each color is started by an index signal generated every rotation of the intermediate transfer medium 51, thereby preventing color shift caused by periodic positional shift of the intermediate transfer medium.
[0024]
The color toner image formed by repeating such an operation for a predetermined color is separated from the leading edge of the image by the secondary transfer roller 55 that is urged toward the second driven roller 54 by performing a separating operation in the direction of arrow G. Are secondarily transferred collectively to the recording medium 80 conveyed in accordance with the above.
[0025]
On the other hand, the transfer residual toner remaining on the intermediate transfer medium 51 after the secondary transfer is transferred to the second cleaning unit 56, scraped off by the second cleaning blade 57, and discharged to the internal space of the second cleaning unit 56. The The second cleaning unit 56 moves in the direction of arrow H toward the intermediate transfer medium 51 and performs cleaning in response to the operation of transferring the toner image to the recording medium 80. It is held at a position separated from the other.
[0026]
On the other hand, the recording medium 80 is fed along the paper path 81 in response to the secondary transfer of the color toner image. From the paper feeding tray 82 that stores the recording medium 80 such as a large number of sheets, the recording medium 80 is moved in the direction of arrow I. The sheet is taken out by a sheet feeding roller 83 that is rotated in the direction of 1 and fed to a pair of gate rollers 84 and 85. The recording medium 80 whose leading ends are aligned by the pair of gate rollers 84 and 85 rotates the gate roller 84 in the direction of arrow J in order to collectively transfer the color toner images superimposed in color to a predetermined position of the recording medium 80. Thus, the toner is fed toward the secondary transfer roller 55 and the color toner images on the intermediate transfer medium 51 are secondarily transferred onto the recording medium 80 in a lump. Further, the recording medium 80 is conveyed to the fixing unit 90, and after the toner image is heated and fixed, it is discharged to a discharge tray (not shown). The fixing unit 90 includes a heating roller 91 and a pressure roller 92. The fixing unit 90 rotates the heating roller 91 in the direction of the arrow K, and uses a heater disposed inside the heating roller 91 as a heat source. The color toner image is heat-fixed.
[0027]
In this way, a color toner image composed of a plurality of colors of toner is fixed on the recording medium 80, and a series of color image forming operations is completed. Further, when forming color images continuously, the same image forming process is repeated, and when forming a monochromatic image, only the image forming process for one color is performed.
[0028]
As described above, in such a color image forming apparatus, setting the circumference of the intermediate transfer medium 51 to an integral multiple of the circumference of the support roller 11 of the image carrier 10 improves the color overlay accuracy at the primary transfer position. From the viewpoint of The reason for this will be described below with reference to FIG.
[0029]
FIG. 2 is a diagram showing the time change of the positional deviation of each element at the primary transfer position. The vertical axis indicates the positional deviation amount of the image carrier, the support roller, the intermediate transfer medium, and the driving roller, and the horizontal axis indicates the time. It is shown in First, the positional shift of the image carrier changes at the period T ₁ , which does not coincide with the cycle of the belt-shaped image carrier. On the other hand, the position of the support roller that supports and drives the image carrier changes in position T ₂ , and this period substantially coincides with the period T ₁ of position displacement of the image carrier. This is because the image carrier is made into a thin film as a flexible belt, so that the speed fluctuation due to the film thickness of the image carrier is almost negligible, and the wrapping angle of the image carrier around the support roller can be sufficiently secured. Since the meandering is also sufficiently small, it means that the mechanical deflection of the support roller is dominant as a cause of the positional deviation of the image carrier. Next, the positional deviation of the intermediate transfer medium changes at a period T ₃ , which coincides with the period of one rotation of the intermediate transfer medium. On the other hand, the positional deviation of the driving roller that supports and drives the intermediate transfer medium changes at the period T ₄ , and this period affects the positional deviation of the intermediate transfer member. From these, the cause of the positional shift of the intermediate transfer medium means that the meandering of the intermediate transfer medium itself and the mechanical vibration of the driving roller are dominant. In particular, when the intermediate transfer medium is formed in a drum shape, the drive roller becomes the intermediate transfer medium itself, so that the influence of the drive roller is increased although the influence of meandering is almost eliminated. However, FIG. 2 shows the non-periodic misalignment due to the influence of vibration or the like. However, such non-periodic misalignment can be improved by improving the mechanical accuracy or appropriately providing a cushioning material. It can be reduced and omitted here.
[0030]
As described above, the positional deviation of the image carrier is largely governed by the speed fluctuation caused by the mechanical shake of the support roller, and the positional deviation of the intermediate transfer medium is the speed fluctuation caused by the mechanical fluctuation of the drive roller. It is largely controlled by the meandering of the intermediate transfer medium itself. Moreover, these positional shifts change with periodicity. Therefore, when performing color superposition by rotating the intermediate transfer medium three to four times, it is important to ensure such color misregistration between colors to ensure color reproducibility. is there. Therefore, by first multiplying the peripheral length of the intermediate transfer medium by an integral multiple of the peripheral length of the support roller that supports and drives the belt-shaped image carrier, color misregistration can be prevented. Can be improved. Further, by making the peripheral length of the driving roller that supports and drives the intermediate transfer medium to be an integral number of the peripheral length of the intermediate transfer medium, it is possible to further reduce the positional deviation between colors.
[0031]
Further, since the positional deviation between colors is largely due to mechanical shake, it is important to improve the color reproducibility to keep the positional deviation periodicity even if the temperature changes. Therefore, by making the linear expansion coefficient of the support roller equal to that of the drive roller, even if the outer diameter changes due to temperature change, the periodicity of misregistration between colors remains the same as normal temperature, and the color reproducibility temperature changes. Can be suppressed. In particular, when the intermediate transfer medium is formed in a drum shape or when a transfer drum is used, the same effect can be obtained by equalizing the linear expansion coefficient between the support roller and these.
[0032]
By the way, in the color image forming apparatus as shown in FIG. 1, a charging roller 20 as a charging unit is disposed opposite to a portion where the image carrier 10 is wound around the support roller 11. The exposure means 30 is disposed to expose the portion around the support roller 11, the developing means 41 to 44 are disposed apart from the support roller 11 by the outer diameter of the contact roller 13, and the contact roller 13. The developing means 41 to 44 are selected by the above operation to form a toner image of a predetermined color, and a primary transfer roller as a transfer means is disposed opposite to a portion where the image carrier 10 is wound around the support roller 11. By transferring the image, the developing means is selected by the movement of the contact roller, so that it is not necessary to move the developing means apart, and vibration and impact applied to the developing means can be minimized. Transcription position Since the toner can be accurately positioned with respect to the support roller, toner contamination in the apparatus can be prevented, image deterioration due to scattered toner can be prevented, and a color image with high resolution and no color misregistration can be formed. it can. As the support roller 11 and the contact roller 13, a metal sleeve or the like fitted with a flange can be used, and the outer peripheral surface can be roughened or the outer peripheral surface can be coated with a resin. Further, the exposure means 30 is arranged to expose the portion where the image carrier 10 is wound around the support roller 11, and the primary transfer roller 50 which is a transfer means is placed at the portion where the image carrier 10 is wrapped around the support roller 11. By being arranged to face each other, it is possible to perform exposure at a position where the belt tension fluctuation of the image carrier 10 is small. Even if the belt tension of the image carrier fluctuates, the belt similar to the development position and the transfer position Since exposure can be performed at a tensioned position and transfer can be stably performed at a constant position, the belt length of the image carrier 10 from the exposure position to the primary transfer position can be kept constant. Therefore, it is possible to form a color image having no color deviation and excellent color reproducibility. Furthermore, by setting the outer diameter of the contact roller 13 to be smaller than the outer diameter of the support roller 11, each process such as charging, exposure, transfer, cleaning, and charge removal can be positioned around the support roller 11. Therefore, a color image with high resolution and no color misregistration can be formed.
[0033]
As described above, according to the above-described embodiment, a color image without color misregistration can be formed on an intermediate transfer medium using a belt-shaped image carrier. It is desirable that the number of rollers to be supported be as small as possible to increase the diameter from the viewpoint of preventing meandering of the belt and preventing fatigue failure due to repeated bending. Therefore, it is desirable to use an image carrier that is supported by three or more rollers, or one that is supported by a single roller through an elastic body, in addition to the one shown in FIG. It is desirable to provide a flange or a guide for preventing meandering at one end. The same applies to the intermediate transfer medium, and a drum-shaped intermediate transfer medium may be used. On the other hand, in a color image forming apparatus using a transfer drum as disclosed in JP-A-61-217078 and the like, the transfer drum has a circumferential length of a support roller that supports and drives a belt-like image carrier. By setting the circumference to an integral multiple, it is possible to reduce color misregistration misalignment caused by rotating the transfer drum a plurality of times.
[0034]
As the above-described color image forming apparatus, for example,
(1) A belt-like image carrier having a circumferential length of 60π (mm) is supported and driven by a support roller having a circumferential length of 50π (mm) so that the period of positional deviation of the image carrier is 50π (mm). At the same time, the circumferential length of the intermediate transfer medium is set to 150π (mm), the positional shift of the image carrier is reproduced on the intermediate transfer medium regardless of the circumference of the intermediate transfer medium, and the circumference of the drive roller for supporting and driving the intermediate transfer medium is further reproduced. A configuration in which the length is 25π (mm) and the positional deviation due to the driving roller is reproduced on the intermediate transfer medium regardless of the circumference of the intermediate transfer medium.
(2) A belt-shaped image carrier having a circumferential length of 42π (mm) is supported by an elastic material by a support roller having a circumferential length of 40π (mm) and driven to drive a positional shift period of the image carrier. Is set to 40π (mm), and at the same time, the circumferential length of the intermediate transfer medium is set to 80π (mm) to reproduce the positional deviation of the image carrier on the intermediate transfer medium regardless of the circumference of the intermediate transfer medium. A configuration in which the circumferential length of the driving roller to be driven and driven is 20π (mm), and the positional deviation due to the driving roller is reproduced on the intermediate transfer medium regardless of the circumference of the intermediate transfer medium
(3) A belt-like image bearing member having a circumferential length of 80π (mm) is supported by a plurality of rollers, and is also supported and driven by a supporting roller having a circumferential length of 20π (mm). Is set to 20π (mm), and at the same time, the circumferential length of the intermediate transfer medium is set to 160π (mm) to reproduce the positional deviation of the image carrier on the intermediate transfer medium regardless of the circumference of the intermediate transfer medium. A configuration in which the circumferential length of the driving roller to be driven and driven is 20π (mm), and the positional deviation due to the driving roller is reproduced on the intermediate transfer medium regardless of the circumference of the intermediate transfer medium
(4) A belt-like image carrier having a circumferential length of 60π (mm) is supported and driven by a support roller having a circumferential length of 50π (mm) to set the period of positional deviation of the image carrier to 50π (mm). At the same time, the intermediate transfer medium is formed in a drum shape, and the circumference is set to 150π (mm) to reproduce the positional deviation of the image carrier on the intermediate transfer medium regardless of the circumference of the intermediate transfer medium.
(5) A belt-like image bearing member having a circumferential length of 42π (mm) is supported by an elastic material by a support roller having a circumferential length of 40π (mm) and driven to drive the positional displacement period of the image bearing member. Is set to 40π (mm), and at the same time, the circumferential length of the transfer drum holding the recording medium of 216 (mm) in total length is set to 80π (mm) to reproduce the positional deviation of the image carrier on the recording medium regardless of the circumference of the transfer drum. Configuration
By adopting any one of the configurations, it is possible to reduce positional deviation in color superposition. However, the present invention is not limited to the above numerical values.
[0035]
The support roller and drive roller can be made of metal or resin such as aluminum or steel, but the peripheral surface is roughened to several tens (μm) to prevent slippage with the belt. It is preferable to use a resin whose surface is coated with a resin such as urethane having a high coefficient of friction because it can prevent displacement due to slip. Further, in order to reduce the misregistration in color superimposition, the peripheral length of the intermediate transfer medium or the like is not exactly an integral multiple of the support roller, but the color superimposition is completed even if there is an error of several percent. If the support roller is within a range in which only a phase shift of about 1/8 round occurs, it is possible to reduce the positional shift in color superposition, and the integer multiple in the present invention is interpreted in such a range. It is desirable.
[0036]
Therefore, according to the above embodiment, the belt-shaped image carrier can be stably run with good reproducibility, and a high-resolution color image with little positional deviation can be formed on the intermediate transfer medium. A small color image forming apparatus that can be used by a body can form a color image with excellent color reproducibility.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by setting the circumference of the intermediate transfer medium or the transfer drum to be an integral multiple of the circumference of the support roller of the image carrier, the intermediate transfer medium or the transfer drum is provided a plurality of times three to four times. Even if the color is overlapped by rotating, it is possible to reproduce a positional shift having periodicity between colors and improve color reproducibility.
[0038]
Also, by making the peripheral length of the drive roller that supports and drives the intermediate transfer medium an integral fraction of the peripheral length of the intermediate transfer medium, positional deviation between colors can be further reduced, and color reproduction can be achieved. The property can be further improved.
[0039]
Furthermore, by making the linear expansion coefficients of the support roller and drive roller equal, even if the outer diameter changes due to temperature changes, the periodicity of positional deviation between colors is maintained at the same temperature as normal temperature, and the temperature change of color reproducibility is maintained. Can be suppressed. In particular, when the intermediate transfer medium is formed in a drum shape or when a transfer drum is used, the same effect can be obtained by equalizing the linear expansion coefficient between the support roller and these.
[0040]
Further, a charging means is disposed opposite to the portion where the image carrier is wound around the support roller, and an exposure means is disposed so as to expose the portion where the image carrier is wound around the support roller. Since the toner image is transferred by disposing a transfer means facing the portion wound around the support roller, the charging, exposure and transfer positions can be accurately positioned with respect to the support roller. A color image with little deviation can be formed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an essential part showing an embodiment of a color image forming apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a temporal change in positional deviation caused by each element in the color image forming apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Image carrier 11 Support roller 13 Contact roller 20 Charging roller 30 Exposure means 40 Housing 41 Yellow developing device 42 Magenta developing device 43 Cyan developing device 44 Black developing device 45 Yellow developing roller 46 Magenta developing roller 47 Cyan developing roller 48 Black developing Roller 50 Primary transfer roller 51 Intermediate transfer medium 52 Drive roller 53 First driven roller 54 Second driven roller 55 Secondary transfer roller 56 Second cleaning means 57 Second cleaning blade 60 Static elimination lamp 70 Cleaning means 71 Cleaning blade 80 Recording medium

Claims

A support roller that drives the belt-shaped image carrier, and a contact that is smaller in diameter than the outer diameter of the support roller and that is driven to rotate as the image carrier moves to urge the image carrier toward the selected developing means. A belt-like image carrier stretched between rollers, a charging unit for charging the image carrier, an exposure unit for forming an electrostatic latent image on the image carrier in accordance with image formation information, A plurality of fixedly arranged developing means for successively developing an electrostatic latent image on an image carrier with a plurality of colors of toner; a transfer means for sequentially transferring the developed toner image onto an intermediate transfer medium; and the image Neutralizing means for removing the residual charge on the carrier, the charging means, exposure means, transfer means and neutralizing means are positioned and arranged around the support roller, and the intermediate transfer medium is formed in a drum shape. , Linear expansion of the support roller and the intermediate transfer medium The equally, the color image forming apparatus of the circumferential length of the intermediate transfer medium, characterized in that an integral multiple of the circumferential length of the support rollers.

The charging means is disposed opposite to a portion where the image carrier is wound around the support roller, and the exposure means is disposed to expose the image carrier at a portion where the image carrier is wound around the support roller. The color image forming apparatus according to claim 1, wherein the transfer unit is disposed to face a portion where the image carrier is wound around the support roller.
that's all