JPH07319256A

JPH07319256A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH07319256A
Application number: JP6117036A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Kido; 衛城戸; Naotoshi Fujita; 尚寿藤田; Susumu Kobayashi; 進木林; Tsutomu Matsuzaki; 勉松崎; Kunimasa Aoshima; 邦昌青島; Junichi Murakami; 村上　　順一
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1994-05-30
Filing date: 1994-05-30
Publication date: 1995-12-08

Abstract

(57)【要約】【目的】電子写真複写機の画像形成装置に使用される
中間転写ベルトを駆動・張架するロール周長と、像担持
体上の潜像書込み位置と１次転写位置との間の距離を整
数倍にするための技術を提供し、これによって特にカラ
ー画像形成装置において各色間の色ずれ量を可及的に小
さくし、低コストで高画質のフルカラープリントを得る
ことができる画像形成装置を提供する。【構成】潜像形成手段により画像データに対応する潜
像を像担持体上に形成し、この像担持体上に形成された
潜像を現像手段により現像し、現像手段により現像され
た現像像を１次転写手段によりベルト状の中間転写媒体
上に転写し、この中間転写媒体上に転写された現像像を
２次転写手段により最終転写媒体上に転写する画像形成
装置において、前記像担持体への潜像形成手段による書
き込み位置から前記像担持体移動方向の前記１次転写手
段による１次転写位置までの長さを前記中間転写媒体を
駆動する駆動ロールの周長の整数倍に調整する調整手段
を備えている画像形成装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ベルト状の中間転写
媒体を用いて像担持体上に形成された現像像を２段階で
最終転写媒体上に転写する画像形成装置に係り、特にカ
ラー画像形成装置に適用した場合に低コストで高画質の
フルカラープリントを得ることができる画像形成装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】カラー画像形成装置としては、周知の電
子写真プロセスにより感光体上に作成した各色（ブラッ
ク、イエロー、マジェンダ、シアン）の顕像を、この感
光体上で重ね合わせるか、若しくは転写媒体（用紙）上
で重ね合わせるため、用紙搬送媒体、例えばドラム型媒
体か搬送ベルト媒体を用いた重ね合わせ機構が一般的で
ある。

【０００３】これらの構成と異なり、図１で示すような
中間転写媒体を用いた機構においては、特にベルトを用
いた構成の場合に、そのベルト進行方向（副走査方向）
の各色間のミスカラーレジストレーション（色ずれ）が
画質に大きな影響を与える。特に、図１における１次転
写ロール６が高電圧を付与したバイアスロールである場
合、中間転写ベルト１の持つ速度変動が感光体１１の速
度に伝播することにより、後述する理由で色ずれが顕著
に発生する場合がある。この図１に示す機構で特に問題
となるのは、駆動ロール２の偏心による速度変動であ
り、感光体上の光ビーム書き込み位置と１次転写位置と
の間の距離と該駆動ロール２の周長とが整数倍の関係に
なっていない場合に、感光体１１に伝播された該駆動ロ
ール２による偏心周波数周期が位相的に半周期ずれる
と、各色間のずれは、理論的には２倍の振幅を有するこ
ととなる。

【０００４】この現象は感光体がベルトの場合にも当て
はまり、例えば実開平１−８５７３９号公報において
は、ベルト感光体による複数の電子写真プロセスユニッ
トが１列に配置されているタンデム型の構成において、
感光体及び転写ベルトの駆動ロール径をユニットにおけ
る露光位置と転写位置との距離及び各ユニット間距離
（各転写位置間距離）に対して整数倍にすることが記載
されている。

【０００５】しかしながら、各駆動ロールは当然のこと
ながら部品公差を持ち、径すなわち周は変動する。ま
た、各ロールの材質・形状を同一にし、直径方向の線膨
張係数を等しくするとあるが、画像形成装置内部の温度
分布は均一ではなく、これも変動する。また、感光体上
の露光位置も変動する。従って、ただ単純に各距離関係
を整数倍にしても実際の部品公差、製造・組立て公差を
考慮すると意味をなさない。特に、中間転写ベルトを用
いた画像形成装置において１次転写手段がバイアスロー
ルである場合、駆動ロール等の偏心による変動成分が感
光体に伝播するので色ずれの問題が重要となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】中間転写ベルトを用い
た画像形成装置において、ベルトを駆動するロールやベ
ルトを張架する他のロールの偏心が速度変動として像担
持体に伝播する場合、像担持体上の潜像書込み位置と１
次転写位置との間の距離に依存する周期（位相）と該偏
心周波数速度位相とが整数倍の関係になっていないと、
特に半周期ずれるような状態の時、色ずれ量は最も大き
くなり画質の劣化をもたらす。従って、このような位相
のずれをなくし、各色間のずれを小さくすることが必要
である。

【０００７】具体的には、駆動ロールの交換や環境・経
時変化に伴うベルトを張架している他のロール等を交換
したり、もともとの製造工程上のバラツキ、例えば潜像
書き込み位置の変動、１次転写位置の変動等の上述した
位相の同期化を妨げるバラツキを補正するために、１次
転写位置を任意の位置に可変としたり、駆動ロール径を
任意の径に可変としたり、他のロール径との関係を整数
倍の関係にすることが必要になる。

【０００８】従って、本発明の目的は、電子写真複写機
の画像形成装置に使用される中間転写ベルトを駆動・張
架するロール周長と、像担持体上の潜像書込み位置と１
次転写位置との間の距離を整数倍にするための技術を提
供することにある。また、本発明の目的は、このように
中間転写ベルトを駆動・張架するロール周長と像担持体
上の潜像書込み位置−１次転写位置間距離との関係を整
数倍にすることにより、特にカラー画像形成装置におい
て各色間の色ずれ量を可及的に小さくすることができ、
これによって低コストで高画質のフルカラープリントを
得ることができる画像形成装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、潜
像形成手段により画像データに対応する潜像を像担持体
上に形成し、この像担持体上に形成された潜像を現像手
段により現像し、現像手段により現像された現像像を１
次転写手段によりベルト状の中間転写媒体上に転写し、
この中間転写媒体上に転写された現像像を２次転写手段
により最終転写媒体上に転写する画像形成装置におい
て、前記像担持体への潜像形成手段による書き込み位置
から前記像担持体移動方向の前記１次転写手段による１
次転写位置までの長さを前記中間転写媒体を駆動する駆
動ロールの周長の整数倍に調整する調整手段を備えてい
る画像形成装置である。

【００１０】本発明において、上記調整手段としては、
例えば、１次転写手段を像担持体移動方向に移動させる
１次転写手段の位置調整手段や、中間転写媒体を張架し
ているロールのロール径を増減させるロール径調整手
段、更には、潜像手段を像担持体移動方向に移動させる
潜像手段の位置調整手段等、種々の方法があるが、好ま
しくは１次転写手段を像担持体移動方向に移動させる１
次転写手段の位置調整手段や、中間転写媒体を張架して
いるロールのロール径を増減させるロール径調整手段で
ある。

【００１１】上記１次転写手段の位置調整手段として
は、例えば、上記１次転写手段が転写のために高電圧が
付与される１次転写ロールである場合、この１次転写ロ
ールの両端部分の回転支持部材、すなわちロール軸やこ
のロール軸の両端を回転可能に支持する支持フレームの
何れか一方又は両方を像担持体表面に沿って位置調整可
能なように構成するものであり、具体的には、１次転写
ロールのロール軸を像担持体表面に沿って回動可能なよ
うに支持フレームに形成した長溝内に嵌め込み、この長
溝内で上記ロール軸をスプリングと偏心カムとの組合せ
等からなる位置決め手段により位置調整したり、あるい
は、１次転写ロールのロール軸両端を回転可能に支持す
る支持フレームを装置本体側に揺動可能及び／又は摺動
可能に取り付け、この支持フレームを装置本体に対して
揺動及び／又は摺動させることにより、１次転写ロール
を像担持体表面に沿ってその移動方向に位置調整可能に
構成するものである。

【００１２】また、上記ロール径調整手段は、例えば、
画像データに基づいて光ビームを用いる書込み手段で像
担持体に潜像を書込み、これを現像手段で可視化し、得
られた現像像を１次転写手段で中間転写媒体上に転写
し、更にこの１次転写像を２次転写手段で最終転写媒体
上に転写するような画像形成装置に特に有効であり、そ
の一例としては、中間転写媒体を張架しているロール、
例えば駆動ロールをその周方向所定の角度で複数に分割
し、これら分割された各分割ロールを駆動ロールの中心
軸に対してその半径方向の位置を調節して固定できるよ
うにし、これら各分割ロールの中心軸に対する半径方向
の位置を調節することによりロール径を増減させるもの
である。すなわち具体的には、各分割ロールを駆動ロー
ルの中心軸にスプリングを介して取り付け、この中心軸
にはその端部に円錐状コロをネジ結合で取り付け、この
円錐状コロを中心軸に沿ってその軸方向に移動させ、こ
れによって各分割ロールをスプリングの引張力によりあ
るいはこのスプリングの引張力に抗して半径方向に移動
させることにより、ロール径を増減させる。

【００１３】

【作用】本発明では、中間転写ベルトを駆動するロール
やベルトを張架する他のロールの偏心速度変動の像担持
体への影響を容易になくすことが可能となり、結果とし
て低コストで高画質のフルカラープリントを提供でき
る。この目的で、１次転写位置を任意の位置に可変とす
るため、１次転写ロールの両端部分の回転支持部材、す
なわちロール軸やこのロール軸の両端を回転可能に支持
する支持フレームの何れか一方又は両方を像担持体表面
に沿って位置調整可能なように構成し、あるいは、中間
転写媒体を張架しているロールをその周方向所定の角度
で複数に分割し、これら分割された各分割ロールをロー
ル中心軸に対してその半径方向の位置調節可能に固定
し、これによってロール径を増減できるように構成する
ものである。

【００１４】

【実施例】以下、添付図面に示す実施例に基づいて、本
発明を具体的に説明する。実施例１先ず、図１に本発明を用いた全体の構成図を示す。光ビ
ームによる走査光学系２０から光ビーム２１が感光体
（像担持体）１１の表面上に照射され、そこで色分解に
応じた情報に対する各色の潜像が形成され、現像器１５
〜１８によりブラック、イエロー、マジェンダ、シアン
がそれぞれ各色毎に現像され、高電圧が付与された１次
転写ロール６により中間転写ベルト１上に各色毎に転写
されて重ね合わされる。

【００１５】重ね合わせが完了すると、２次転写バイア
スロール７がベルトと接触し（それまでは離れてい
る）、フィードロール９で給紙された用紙１０がベルト
１上の画像先端とタイミングを合わせるように送り出さ
れ、搬送ベルトユニット８で更に搬送され、周知の定着
プロセスを経て排出される。該１次転写ロール６は、２
〜３５ｇｆ／ｃｍの線圧と２５〜８０μＡの定電流によ
る電圧が付与されており、感光体１１上に形成された現
像像を中間転写ベルト１上に転写する働きをする。この
時、１次転写領域には荷重と付与電圧による静電吸着力
とが作用しており、これらの影響でベルト１の速度変動
成分が感光体１１に影響し、該感光体１１の角速度変動
として現れる。

【００１６】図２にこの伝播状態が示されている。図中
上の曲線が中間転写ベルト速度変動の影響を受けていな
い場合で、下の曲線がその影響を受けている場合を示し
ている。実際の伝播周波数としては、中間転写ベルトを
駆動する駆動ロール２の幾何的偏心による偏心周波数の
影響が最も大きい。幾何的偏心の要因としては、例えば
駆動ロール径の偏心や駆動ロール軸端部に付設された伝
達手段（例えば、ギヤー、タイミングプーリー等）の偏
心によるものが考えられる。今、偏心周波数の影響をわ
かり易くするため、駆動ロール軸部における角速度と中
間転写ベルト厚とをそれぞれω₀、Ｔ₀として一定であ
ると仮定すると、ベルト表面速度Ｖ（ｔ）は以下のよう
に表される。Ｖ（ｔ）＝Ｒ（ｔ）×ω₀＝｛ｒ（ｔ）＋Ｔ₀）｝×ω₀ ＝ｒ（ｔ）×ω₀＋Ｔ₀×ω₀＝ｒ（ｔ）×ω₀＋Ｖ_c…（１）ｒ（ｔ）：駆動ロール半径の時間変化Ｔ₀：中間転写ベルト厚の時間変化Ｖ₀：ベルト表面速度定数項

【００１７】上式（１）において、ｒ（ｔ）の最も大き
い要素が幾何的偏心であり、１回転に１回の周期を持つ
変動成分となる。そこで、この幾何的偏心量をεとする
と、ｒ（ｔ）＝ｒ₀×ε×ｓｉｎ（ωｔ） ………（２） ε：駆動ロール偏心量ｒ₀：駆動ロール理想半径 ω：偏心周波数

【００１８】ここで、ωは次のように表される。 ω＝２×π×ｆ＝２×π×（π×ｄ／Ｐ．Ｓ．）^-1 ………（３）ｄ：駆動ロール理想径Ｐ．Ｓ．：ベルト標準速度Ｖ₀＝ｒ₀×ω₀ ………（４）

【００１９】ここで、式（１）で表される速度変動周期
は、基本的に駆動ロール半径の時間変化で表される偏心
周波数ωが最も大きくなり、実際には中間転写ベルト厚
Ｔ（ｔ）は変化するものの、その影響は極めて小さくな
る。何故なら、Ｔ（ｔ）の時間変化はその周期が非常に
長く、本発明において考慮しなければならない周波数帯
域とはずれるので、ここでは考えなくてもよく、定数項
Ｔ₀として取り扱っても問題はない。従って、（π×ｄ
／Ｐ．Ｓ．）で表される周期と感光体上の潜像書込み位
置と１次転写位置間の距離に依存する周期との関係が問
題となる。

【００２０】次に、図３と図４に上述した２つの位相関
係を示す。今、潜像書込み位置（露光ポイント）と１次
転写位置（転写ポイント）間のなす角度をΘ₁、駆動
ロール径φｄ₁、１次転写ロール位置調整後のなす角度
をΘ₂、調整角度量をΘ₃、１次転写ロール径をφ
ｄ₂、感光体径をφＤとする。駆動ロールによる偏心周
期は、図３に実線で示した周期で表され、露光ポイン
トが丁度最大速度ポイントにあるとする。この時、１次
転写位置の転写ポイントがア点、つまり最大速度ポイ
ントにあるとすると、露光ポイントで間延びされた潜像
は転写ポイントで中間転写ベルト上へ間延びされたと
同じ割合で転写像を縮小するので、結局オリジナル原稿
と同じ大きさの像が得られる。

【００２１】ところが、該駆動ロール径が製造工程上、
又は環境・経時変化に伴い、図３で示す破線周期で表
される偏心周波数となった場合には、露光ポイントでは
最大速度となり転写ポイントでは最小速度となる状態
で、その結果生じる画素位置のずれはオリジナル原稿の
２倍の大きさになる。これを同位相化するために図４に
示す１次転写位置を転写ポイントから転写ポイント
まで角度Θ₃だけずらし、露光ポイントからの１次転写
角度をΘ₂にする。これは図３で示す露光ポイントから
転写ポイントまでの距離に依存する周期をＴ₁からＴ₂
に変化させることを意味し、従って転写ポイントは破
線周期の丁度最大速度部ウへ持ってきたことになる。
また、そのような関係になるように角度調整量Θ₃を決
定するわけである。

【００２２】このようにして、１次転写位置を同位相に
なるように設定してやれば、駆動ロール径そのものの寸
法公差を厳しくする必要も無いし、また、環境・経時変
化に対してもすぐ対応できる。図３では、説明のため
に、露光ポイントと転写ポイントの位相が偏心周波数周
期の最大速度ポイントにある場合を例にしたが、言うま
でも無く、これらのポイントはどこでもよく、結果とし
て２つのポイントが該偏心周波数周期に対して同位相で
あれば問題ない。

【００２３】図５に実施例１に係るその具体的な手段の
１例が示されている。すなわち、１次転写ロール６は、
そのロール軸３０の両端部がこの１次転写ロール６全体
を支持する支持フレーム２７に形成された長溝３３内に
摺動可能かつ回転可能に嵌め込まれており、また、その
ロール軸３０の両端部にはそれぞれ回転コロ３２が設け
られていると共に引張スプリング３４により所定の方向
に荷重が付与されている。一方、上記支持フレーム２７
には、上記回転コロ３２に相対して接触する偏心カム３
１を支持する調整軸２９が回動可能に設けられており、
その端部には調整ハンドル３６が設けられていて、この
調整ハンドル３６を回転方向３７の方向に回転させるこ
とができるようになっている。そして、この調整ハンド
ル３６は、その任意の位置で締結・固定させる構成（図
示せず）となっており、この調整ハンドル３６を回転さ
せることにより偏心カム３１を回転させ、それと接触し
ている回転コロ３２を回転させ、これによって１次転写
ロール６のロール軸３０を長溝３３内に沿って移動させ
ることができる。

【００２４】この１次転写ロール６のロール軸３０が長
溝３３に沿って移動する動きは、言い換えると１次転写
ロール６の位置が感光体１１の曲率に沿って移動する動
きになっており、前述の位相同期化のための角度調整を
この調整ハンドル３６のハンドル調整で行うことができ
る。

【００２５】また、この実施例１においては、上記支持
フレーム２７全体を感光体１１に対して離接させるため
の偏心カム軸２８と複数の偏心カム３１及び該支持フレ
ーム２７に荷重を与えるスプリング３５が設けられてお
り、この支持フレーム２７を例えば軸２９を支点として
揺動できるように構成されている。これは、中間転写ベ
ルトユニットを装置から引き出したり、装置内に押し込
んだりする場合に、軸２８端部に設けられた図示しない
ハンドルにて回転方向３８の方向に回転させることによ
り揺動が可能となる。ここでは、１次転写手段がロール
の場合について説明したが、勿論、帯電コロトロンであ
っても容易に同様の構成とすることができる。

【００２６】実施例２次に、図６に別の実施例２を示す。今までは露光ポイン
トと１次転写位置との間の距離に依存する位相と駆動ロ
ール径位相とを１次転写位置を可変とすることで対応し
た。これに対し、図６では逆に駆動ロール径の方を可変
として同期化することにその特徴がある。

【００２７】この実施例２の駆動ロール３９は、その円
周方向に所定の角度で複数に分割されており（図では３
分割されている場合を示す）、各分割ロール３９ａは中
心軸４２との間に設けられたスプリング４１により引っ
張られて固定されている。該中心軸４２の両端部はそれ
ぞれネジ４４が切られていると共に、これら中心軸４２
の両端部にはそのネジ４４と螺合する円錐状コロ４３が
軸方向移動可能に設けられており、各分割ロール３９ａ
の両端部内面側に形成された傾斜面が円錐状コロ４３の
傾斜面と摺動可能に接触している。そして、駆動ロール
３９全体は、その中心軸４２端部に嵌め込まれた支持部
材４７にて中間転写ベルトユニットの本体フレーム４８
に支持されている。

【００２８】このような構成において、駆動ロール３９
の半径をｒ₁とした場合、図３で示す破線周期上のイ
点に転写ポイントがあるとする。これをア点になるよう
駆動ロール３９による偏心周期を周期にするべく該駆
動ロール３９のロール径を変化させる。先ず、緩み防止
ナット４６を緩め、円錐状コロ４３をネジ４４の進み方
向（例としての方向）に回転させると、この円錐状コロ
４３が図７左側に移動する。すると円錐状コロ４３と接
触している駆動ロール３９は傾斜面に沿ってせり上が
り、半径方向４５の方向に広がり、今まで半径ｒ₁の径
であったのが更に△ｒだけ広がって最終的に半径（ｒ₁
＋△ｒ）となる。これによって該中間転写ベルトの速度
変動成分として発生する該駆動ロール３９の偏心周波数
周期を変えることができる。勿論、半径を大きくするば
かりでなく、場合によってはこの半径を小さくして同期
化させることは言うまでもない。

【００２９】更に、該駆動ロール３９の標準径と他のロ
ール径もやはり整数倍化しておく。この場合、感光体１
１に伝播する偏心周波数は駆動ロール３９の幾何的偏心
が最も大きいが、他のロール群の幾何的偏心も程度の差
はあるが影響する。そこで駆動ロール３９のロール径と
他のロール群の径とを整数倍化しておけば、基本的に発
生する偏心周波数は１種類となり、かつ再現性という点
でもその効果は大きい。従って、他のロール群の径は必
ずしも可変でなくてもよいが、必ず駆動ロール３９のロ
ール径と整数倍化しておくのがよい。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、像担持体上の潜像書込
み位置と１次転写位置との間の距離に依存する周期と、
中間転写ベルトを駆動するロール径に依存する偏心周波
数周期とを容易に同期化することができ、特にカラー画
像形成装置において各色間の色ずれ量を可及的に小さく
することができ、これによって低コストで高画質のフル
カラープリントを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明が適用された画像形成装置の
全体構成を示す説明図である。

【図２】図２は、中間転写ベルト駆動ロールの偏心速
度変動の影響を像担持体が受ける様子を示したグラフ図
である。

【図３】図３は、潜像書込み位置と１次転写位置の駆
動ロール偏心周期に対する関係を表すグラフ図である。

【図４】図４は、図３の位置関係を示す説明図であ
る。

【図５】図５は、本発明の実施例１に係る具体的構成
を示す斜視説明図である。

【図６】図６は、本発明の実施例２に係る具体的構成
を示す斜視説明図である。

【図７】図７は、図６の断面説明図である。

【符号の説明】

１…中間転写ベルト、２，３９…駆動ロール、３９ａ…
分割ロール、３…エッジガイドロール、４…テンション
ロール、５…２次転写バックアップロール、６…１次転
写ロール、７…２次転写ロール、８…用紙搬送ユニッ
ト、９…フィードロール、１０…用紙、１１…感光体
（像担持体）、１２…感光体回転方向、１３…感光体上
現象トナー、１４…ベルト上転写トナー、１５…ブラッ
ク現像器、１６…イエロー現像器、１７…マジェンタ現
像器、１８…シアン現像器、１９…帯電器、２０…光ビ
ーム走査光学系、２１…光ビーム、２２…半導体レーザ
ー、２３…ポリゴンミラー（回転多面鏡）、２４…最終
ミラー、２５…ベルト基準位置検出用マーカー、２６…
基準位置検出センサー、２７…１次転写ユニットの支持
フレーム、２８…１次転写ユニットの揺動カム軸、２９
…１次転写ロールの揺動カム軸、３０…ロール軸、３１
…偏心カム、３２…回転コロ、３３…長溝、３４，３
５，４１…スプリング、３６…調整ハンドル、３７，３
８…回転方向、４０…スプリング固定溝、４２…中心
軸、４３…円錐状コロ、４４…ネジ、４５…半径方向、
４６…緩み防止ナット、４７…支持部材、４８…中間転
写ベルトユニットの本体フレーム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松崎勉神奈川県海老名市本郷2274番地、富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者青島邦昌神奈川県海老名市本郷2274番地、富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者村上順一神奈川県海老名市本郷2274番地、富士ゼロックス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】潜像形成手段により画像データに対応す
る潜像を像担持体上に形成し、この像担持体上に形成さ
れた潜像を現像手段により現像し、現像手段により現像
された現像像を１次転写手段によりベルト状の中間転写
媒体上に転写し、この中間転写媒体上に転写された現像
像を２次転写手段により最終転写媒体上に転写する画像
形成装置において、前記像担持体への潜像形成手段によ
る書き込み位置から前記像担持体移動方向の前記１次転
写手段による１次転写位置までの長さを前記中間転写媒
体を駆動する駆動ロールの周長の整数倍に調整する調整
手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記調整手段は、前記１次転写手段を前
記像担持体移動方向に移動させる１次転写手段の位置調
整手段であることを特徴とする請求項１記載の画像形成
装置。
【請求項３】前記調整手段は、前記中間転写媒体を張
架しているロールのロール径を増減させるロール径調整
手段であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装
置。