JP2003263034A

JP2003263034A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2003263034A
Application number: JP2002062964A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Kitaoka; 義隆北岡; Katsutoshi Ogawa; 勝敏小川; Akira Kumon; 明九門; Junichi Tanizaki; 淳一谷崎
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2003-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】用紙搬送ベルトや中間転写ベルトを用いる従
来の方式では、装置が複雑で且つ、ベルトの寿命等で消
耗品が多い。一方、ベルトを用いないでレジストロ−ラ
や転写ロ−ラのみで用紙を搬送する場合には種々の要因
から、色ずれが発生する。【解決手段】感光体の外径を、用紙の吸着エネルギー
より用紙の剛性エネルギーが大きくなるような値以下と
することで、用紙の自然分離を可能にし且つ装置の小型
化ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複写機、ファクシミ
リ、プリンタに係り、特に、電子写真方式を用いた画像
形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、オフィスではパ−ソナルコンピュ
タ−の能力向上に伴い、大量のドキュメントを扱い、ま
た、ネットワ−ク技術の進歩によって処理能力の高いプ
リンタ、複写機が普及しつつある。また、一方では、イ
ンクジェットプリンタなどの急速な普及によってカラ−
ドキュメントも増加の傾向にある。しかしながら、スピ
−ドをはじめ満足のいく白黒およびカラ−ドキュメント
を出力可能なエンジンは、開発途上にあり出現が待たれ
ている。

【０００３】従来の画像形成装置の一つに、水平方向に
沿う用紙搬送路に対して複数の画像形成ユニットを配設
し、用紙搬送路に沿って移動する用紙に前記各画像形成
ユニットから順次トナ−像を転写させ、用紙上にカラ−
画像を形成するようにしたタンデム型と称されるものが
知られている。その用紙搬送方式としては、各画像形成
ユニットの像担持体（感光体）に当接する転写ローラを
設け、この感光体と転写ローラとで用紙の搬送作用を行
うようにした転写ローラ搬送方式や、あるいは、用紙搬
送路に沿って循環移動する用紙搬送ベルトを設け、この
用紙搬送ベルトに用紙を例えば静電吸着保持させるよう
にしたベルト搬送方式が既に提案されている。

【０００４】また、各画像形成ユニットの配列構造につ
いても、水平方向に沿う用紙搬送路に対して複数の画像
形成ユニットを横方向に並設する横置きタイプや、垂直
方向に沿う用紙搬送路に対して複数の画像形成ユニット
を縦方向に並設する縦置きタイプが既に提案されてい
る。横置きタイプの場合、転写時の用紙搬送の安定性が
優れているとされている。一方、縦置きタイプの場合、
複数の画像形成ユニットの配置に関し、空間を有効に利
用できるためユニット間隔の短寸化が可能とされてい
る。

【０００５】例えば日本の特開平９−３２５５６０公報
に開示された画像形成装置は、用紙を垂直に搬送する装
置を提案したものである。当該出願では、用紙搬送ロ−
ラ（レジストロ−ラ）と、定着器との間隔を用紙長さよ
りも短くすることで、用紙の送り精度を向上させ、用紙
搬送ベルトや中間転写ベルトを用いずに、レジストロ−
ラと定着器もしくは転写ロ−ラと感光体とのニップ部で
用紙を搬送させる方式が開示されている。用紙搬送ベル
トは高価であり、また、ベルトユニットはベルトの蛇行
対策等が必要なため、装置の大型化、コストアップをも
たらす。これに対し、当該方式は、装置の小型化・低価
格化に適している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような画像形成装置では、以下のような問題があった。

【０００７】用紙にトナ−画像を転写する際には、帯電
している感光体に半絶縁性の用紙を密着させ、且つ感光
体の極性と逆の電圧を用紙の裏面より印加する。従っ
て、用紙には感光体に吸着させる力が作用する。用紙の
感光体への吸着を防ぐには用紙の分離手段が有効である
が、分離爪では画像を乱す為、画像を乱さない用紙の端
部のみに取り付けることになり、その効果は非常に不安
定である。分離用に帯電器や、感光体の電荷を除去する
ための光源を配置することも従来から知られているが、
いずれもコストアップの要因となるだけでなく、小型の
装置に組み込むことが不可能である。分離が不安定とな
ると用紙の走行経路誤差を生じるため、用紙送り方向の
版ずれを引き起こし、画質を劣化させてしまう。

【０００８】また、転写ローラと感光体のニップで用紙
を搬送する際に、感光体の精度良い平行度を確保しない
と用紙が蛇行することになり、用紙送り方向と垂直な方
向の版ずれを引き起こす。同様なことは用紙送りロ−ラ
と感光体との間の平行度にも当てはまる。

【０００９】また、転写ロ−ラと感光体との用紙グリッ
プ力が弱いと、用紙先端が用紙ガイドや転写ロ−ラ、感
光体、あるいは定着器と衝突した際に用紙がスリップを
起こし用紙の速度変動が発生しうる。この際、４つの転
写ロ−ラを用いると、用紙がレジストロ−ラより送り出
されて、４つの作像部にて作像が完了するまで、４箇所
の転写部を通過するため、前記速度変動が４回、しかも
同じタイミングで生じるため小さな速度変動でも色ずれ
の原因となりうる。また、４つの感光体の表面で用紙を
送り出すため、４つの感光体の表面速度の同期が必須で
ある。４つの感光体の表面速度の誤差因子の大きなもの
に、感光体の直径バラツキがある。直径を精度よく４つ
揃えるのは製造コストを上昇させる。そのため、感光体
外周に駆動ベルトを巻回し、感光体を摩擦駆動して４つ
の感光体の速度を一致させる方法が提案さている（特開
平１０−１７７３１１や特開平１０−１８６７７８）。
しかしながら、その場合でも感光体の軸方向への捩れ
（真直度誤差）などによる振れによって、紙送り速度が
感光体の１周周期で変動し、またその振れの大きさの位
相は４つの感光体で一致しない。速度が一致していない
場合には、用紙は画像形成ユニット間でスリップした
り、用紙が撓んだりすることになり、結果、印刷見当あ
わせに狂いを生じる。

【００１０】また、用紙搬送方向の最上流側の転写部で
の用紙搬送速度は、レジストロ−ラの用紙搬送抵抗や、
用紙送り速度変動に影響される。これは、厚紙を用いた
場合に顕著になりやすく、また、装置を小型化してレジ
ストロ−ラと転写ローラとの間隔を狭くすると影響が大
きくなる。これは、レジストロ−ラでの用紙搬送速度が
用紙の剛性によって、転写ローラと感光体との間の用紙
のマイクロスリップを発生させることに起因している。
従って、装置の小型化、幅広い用紙種類への対応を極め
ると、レジストロ−ラの用紙搬送速度を感光体の速度と
同期、一致させる必要がある。

【００１１】本発明は、上記の課題を解決し、用紙搬送
ベルトを用いずに高精度に用紙を搬送し色ずれが小さ
く、小型、低価格で信頼性が高く、メンテナンスの容易
な画像形成装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の画像形成装置では、像担持体を有し転写材
搬送経路に沿って配置される複数の画像形成ユニット
と、前記複数の画像形成ユニットの各々の前記像担持体
に対向して配置され前記像担持体上のトナー像を転写材
上に転写する転写手段とを有し、前記転写材搬送路に沿
って移動する前記転写材に前記複数の画像形成ユニット
の各々の前記像担持体から順次トナー像を転写する画像
形成装置において、前記（数１）に示す、前記転写材を
前記像担持体に静電的に吸着するエネルギー（Ｕａ）
と、前記（数２）に示す、前記転写材が前記像担持体に
巻きついた状態における前記転写材の弾性変形エネルギ
ー（Ｕｂ）との間に、Ｕａ＜Ｕｂなる関係を有すること
を特徴とする。

【００１３】本発明の画像形成装置によれば、転写材の
吸着エネルギーよりも、弾性エネルギーの方が大きいた
め、特別な分離手段を必要とせず安定した分離が実現で
きる。更に、分離用の爪や、帯電器などの分離手段で分
離をさせた場合には、それらの分離手段が作用するポイ
ントまでは転写材が吸着しているため、分離手段のバラ
ツキなどによって分離のポイントがばらつきを有するこ
とになり、転写材搬送方向の版ずれを引き起こすが、本
装置ではそもそも転写材が感光体に巻きつくことが無い
ため、安定した版の見当合わせが実現できる。

【００１４】また、前記転写材の剛性により前記転写材
と前記像担持体との分離が行われることが好ましい。こ
れにより、単純な構成で転写材の分離を行うことができ
る。

【００１５】また、前記転写材搬送経路上の前記転写手
段による転写位置の直前に、前記転写材を吸着する転写
材吸着手段を有することが好ましい。これにより、カ−
ルした転写材や両面印字の転写材のように内部歪を持っ
た転写材でも搬送経路誤差を低減することが出来る。

【００１６】また、本発明の画像形成装置は、像担持体
を有し転写材搬送経路に沿って配置される複数の画像形
成ユニットと、前記複数の画像形成ユニットの各々の前
記像担持体に対向して配置され前記像担持体上のトナー
像を転写材上に転写する転写手段と、前記複数の画像形
成ユニットの転写材搬送方向上流側に配置され前記複数
の画像形成ユニットに向けて前記転写材を搬送する上流
側転写材搬送手段と、前記複数の画像形成ユニットの転
写材搬送方向下流側に配置され前記複数の画像形成ユニ
ットから送られる前記転写材を装置外に向けて搬送する
下流側転写材搬送手段とを有し、前記転写材搬送路に沿
って移動する前記転写材に前記複数の画像形成ユニット
の各々の前記像担持体から順次トナー像を転写する画像
形成装置において、前記上流側転写材搬送手段による転
写材搬送速度と前記下流側転写材搬送手段による転写材
搬送速度とが常に一致するように、前記上流側転写材搬
送手段を駆動する駆動モータおよび前記下流側転写材搬
送手段を駆動する駆動モータのうち少なくとも一つをサ
−ボ制御することを特徴とする。

【００１７】これにより、上流側転写材搬送手段の転写
材搬送速度と下流側転写材搬送手段の転写材搬送速度と
を一致させることが可能となり、両転写材搬送手段の転
写材搬送速度のずれに起因する色ずれを抑制することが
できる。

【００１８】また、前記サ−ボ制御される駆動モータに
より駆動される、前記上流側転写材搬送手段または前記
下流側転写材搬送手段は、前記サ−ボ制御される駆動モ
ータよりギヤを介して駆動力が伝達され、前記ギヤによ
る減速比が1：ｎ（ｎは整数）であることが好ましい。

【００１９】これにより、サーボ制御の周期を短くで
き、サーボ制御のためのメモリを小さくできる。さらに
原点検知がシンプルとなる。

【００２０】また、前記サ−ボ制御される駆動モータに
より駆動される、前記上流側転写材搬送手段または前記
下流側転写材搬送手段は、互いに当接しニップを形成す
る一対のローラからなり、前記一対のローラのうち前記
サーボ制御される駆動モータにより駆動されるローラの
外径と他方のローラの外径との比が、ｍ：1（ｍは整
数）であることが好ましい。

【００２１】これにより、サーボ制御の周期を短くで
き、サーボ制御のためのメモリを小さくできる。さらに
原点検知がシンプルとなる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に示す実施の形態
に基づいてこの発明を詳細に説明する。

【００２３】（実施の形態１）図１はこの発明が適用さ
れたカラ−画像形成装置の実施の形態１を示す。図１に
おいて、カラ−画像形成装置は、装置内に４つの色（本
実施の形態ではイエロー、マゼンタ、シアン、ブラッ
ク）の画像形成ユニット１ａ〜ｄを縦方向に配列し、そ
の下方には供給用の用紙が収容される給紙カセット１０
０を配設すると共に、各画像形成ユニット１ａ〜ｄに対
応した箇所には給紙カセット１００からの用紙の搬送路
となる用紙搬送路を垂直方向に配置したものである。

【００２４】本実施の形態において、画像形成ユニット
１ａ〜ｄは、用紙搬送路の上流側から順に、イエロー、
マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナ−像を感光体上
に形成するものである。感光体上に形成された各色トナ
−像は、図示外の用紙に順次転写される。３は、感光体
上にレ−ザ光を照射して感光体に静電潜像を書込む光学
ユニットである。尚、本実施の形態では、光学ユニット
３は、図示外の半導体レ−ザ、ポリゴンミラ−及び結像
レンズから構成されており、図示外の半導体レ−ザから
の光をポリゴンミラ−で偏向走査し、結像レンズを介し
て感光体上の露光ポイントに光像を導くようにしたもの
である。

【００２５】図２は本実施の形態で用いられる画像形成
ユニット１ａ〜ｄの詳細を示す図である。ここで画像形
成ユニットは、分割された感光体部１８と現像部１９と
の１組をいうものとする。感光体部１８は、ドラム状の
感光体１０と、この感光体１０を予め帯電する帯電ロー
ラ１３と、感光体１０上の残留トナ−を除去する弾性体
スポンジローラからなるクリ−ナ１２とを一体的にカ−
トリッジ化したものである。感光体１０の直径として
は、画像形成ユニット間隔の短寸化、用紙搬送性、転写
性の面から３０ｍｍ〜１６ｍｍが適していると考えられ
る。詳細については後述する。

【００２６】一方、クリ−ナ１２は、感光体の上側に配
設されており、導電性ウレタン発泡体のロ−ラ形状をし
ており、トナ−と逆極性の電圧を与えられながら感光体
１０と周速差を有しながら感光体１０と同回転方向に接
触回転して感光体上の残留トナ−を掻き取っている。

【００２７】現像部１９は、現像ケ−ス１４を有し、こ
の現像ケ−ス１４内には所定の色トナ−が含まれる現像
剤を収容すると共に、現像ケ−ス１４内には一対の現像
剤攪拌部材としてのアジテ−タ１５を配設し、また、現
像ケ−ス１４の感光体１０に対向する開口部位には現像
ローラ１６を配設すると共に、現像ローラ１６上への現
像剤の層厚が規制される現像剤層厚規制ブレ−ド１７を
設けたものである。そして、現像ローラ１６には図示外
の現像バイアスが印加され、現像ローラ１６上の現像剤
（トナ−）が感光体側へ飛翔するようになっている。今
回、現像部の長寿命化が可能な二成分現像方式を採用し
たためトナ−とキャリアからなる現像剤を収容させてい
るが、構成上、一成分現像方式の現像ユニットを採用し
て非磁性現像剤又は磁性現像剤からなる一成分現像剤を
収容させても良い。感光体と現像ローラとの間のギャッ
プ調整は現像ロ−ラ両端部に同軸でしかも、回転自在の
キャップコロで行っている。特に、本実施の形態におい
ては、現像剤が収容される現像ケ−ス１４を奥行き方向
に延ばすことにより、現像剤収容スペ−スが確保されて
いるため、画像形成ユニットの上下方向寸法が短寸に設
定される。

【００２８】また、図３で示すように、各感光体部の感
光体の周速度を同一にするために、外周固定内周摺動の
ボ−ルベアリングや温度変化、感光体のアルミとの摺動
性に優れたナイロンにポリエチレン配合した樹脂材料か
らなる滑り軸受けで感光体１０の外周面を回転支持する
ことで、各感光体１０の回転振れを抑制し、かつ、単一
の感光体駆動ベルト１０２の同一面を各感光体１０の非
印字領域の外周面に圧接させ、駆動手段で摩擦駆動させ
ることで、各感光体１０の周速度を同一にするようにし
ている。感光体駆動ベルト１０２のベルト駆動プーリ１
０３の振れは感光体１０の速度むらを引き起こすため、
用紙搬送経路上の画像形成ユニットの間隔長さは、感光
体駆動ベルト１０２のベルト駆動プーリ１０３の外周長
さの概略整数倍とする。本実施例の場合には、画像形成
ユニットの間隔を２５.１ｍｍとし、感光体駆動ベルト
のベルト駆動プーリの外周径をφ８（８×３.１４＝２
５．１２ｍｍ）とした。なお、感光体駆動ベルト１０２
のベルト駆動プーリ１０３の径が小さい場合は、十分な
摩擦力を得るため、ベルト駆動プーリ１０３表面にはウ
レタンゴムのコ−ティングを５０〜２００μｍ程度、も
しくはセラミックのコ−ティングを５０〜２００μｍ程
度施すとベルト駆動プーリ１０３と感光体駆動ベルト１
０２との間のスリップを防止することができる。一方
で、過度にコ−ティングを厚くするとコ−ティングむら
が振れの原因となるため、本実施の形態ではウレタンゴ
ムのコ−ティングを１００μｍとした。感光体駆動ベル
ト１０２は、アラミドを心線としたウレタンゴムやクロ
ロプレンゴムからなり厚さは０.８ｍｍ、幅１０ｍｍと
し、適度なテンションを負荷することで、上記の組み合
わせでスリップの無い駆動が得られた。ここで本実施の
形態では、ベルトの長さは２５０ｍｍ程度あれば、十分
に上記条件のレイアウトの感光体を駆動することが出来
るが、ここでは長さを３５０ｍｍとした。これはベルト
の厚さバラツキによる版ずれを補正しやすくするため、
連続印刷時の用紙間隔と、用紙長さの和の値とベルト長
さを一致させる事によって、版ずれが常に用紙上で同じ
場所になるように考慮したためである。間欠印刷時にも
版ずれが一定となるようにベルトにホ−ムポジションマ
−クを取り付けて、印刷動作開始と同期させるとよい。
感光体駆動ベルト１０２のレイアウトは、ベルト駆動プ
ーリ１０３表面と接する面と同一面が感光体１０と接す
るように設計すると、感光体駆動ベルト１０２単品の検
査や、異物付着を防止するための清掃機構などを簡素化
出来るため望ましい。

【００２９】また、本実施の形態では、画像形成装置本
体筐体は、図４に示すように、図４中左側に開閉扉２を
有し、開閉扉２を開放した際の開口を通じて、画像形成
ユニット１ａ〜ｄを出し入れ可能としたものである。開
閉扉２には、閉じた状態では感光体１０に押圧接触し
て、感光体上のトナ−像を用紙に転写する転写手段２０
ａ〜ｄが取り付けられている。

【００３０】本実施の形態では、転写手段２０ａ〜ｄは
発泡導電部材を被覆した回転自在の転写ロ−ラを採用し
ている。この転写ロ−ラの取り付けは、転写ロ−ラ両端
部を開閉扉２の両側面に形成された案内溝（図示せず）
に係合させ、背面から感光体１０に所定の押圧力で接触
するよう転写押圧バネを設けており、画像形成装置本体
筐体側に形成された転写位置決め手段により感光体１０
に当接し、感光体１０に従動回転するようになってい
る。転写ローラの外周径はφ１６とし、硬度は３０度
（アスカ−Ｃ）とした。そして、転写ローラには所定の
転写電界が印加されており、感光体上のトナ−像に対し
て転写ローラ側への転移力を与えるようになっている。
また、図５に示すように各感光体１０の手前側に夫々用
紙の移動軌跡を規制する用紙ガイド２１ａ〜ｄが配設さ
れている。用紙ガイド２１ａ〜ｄは、各転写ローラ２０
（ａ〜ｄ）に一体的に支持されており、各転写ローラ２
０（ａ〜ｄ）の位置決めに準じて各感光体１０ａ〜ｄへ
の用紙の突入角度や位置が同一になるように配置され、
このガイド２１ａ〜ｄの面に転写搬送される用紙の先端
を含む裏面が必ず接触する方向に向かって延び、感光体
１０ａ〜ｄと転写ローラ２０（ａ〜ｄ）とのニップ域に
向かって用紙が接触しながら移動していき、前記ニップ
域の手前で用紙先端部が感光体１０ａ〜ｄ側に衝合する
ように調整されている。用紙の走行方向を安定化させる
ため、用紙ガイドの角度は重要である。また、用紙角度
を厳密に調整しても用紙そのもののカ−ルなどにより、
用紙ガイドが機能しない場合もある。特に印字率の高い
カラ−で裏面が既に印刷された用紙を用いた場合では、
カ−ルが顕著である。そのような場合には特に、用紙ガ
イドに用紙を吸着させることが有効である。具体的に
は、転写部にて電圧を印加された用紙は電荷を帯びてい
るので、用紙ガイドを導電性の材質とし、用紙ガイドを
適切な電位とするとガイドに用紙が吸着されて用紙の走
行軌跡が安定する。また別の方法としては用紙を紙ガイ
ドに吸着させるファンを設けるのも有効である。紙の電
気抵抗が低下し静電吸着力が低下する高湿環境では、フ
ァンのような空気力を利用するのがよい。

【００３１】次に、本実施の形態に係るカラ−画像形成
装置の作動について説明する。図示外のパソコン等から
の出力信号に応じて、給紙カセット１００内の用紙がフ
ィ−ドローラで送り出された後にその用紙の先端部が入
口側レジストローラ４のニップ部に到達する。すると、
用紙は、入口側のレジストローラ４にてニップ搬送さ
れ、用紙搬送路の各画像形成ユニット１ａ〜ｄの転写部
位へと順次突入していく。このとき、用紙の搬送速度は
入口側レジストローラでの用紙搬送速度Ｖ１と、感光体
での用紙速度Ｖ２とに、Ｖ１≧Ｖ２なる関係をつくる
と、最上流画像形成ユニット１ａと入口側レジストロー
ラ４との間で、用紙のたわみが形成される。転写位置で
の用紙摩擦力が、用紙のたるみによる反力に十分高い場
合には、最上流画像形成ユニットと転写ローラの転写部
位に突入した用紙に対して入口側レジストローラ４のニ
ップ搬送力の影響が無視できるようになる。但し、厚紙
のように腰の強い用紙を用いた場合には、最上流画像形
成ユニット１ａと入口側レジストローラ４との間での用
紙のたわみ力は転写位置での用紙の滑りを引き起こし、
用紙の搬送速度が不安定になる。装置の小型化を極めれ
ばレジストローラ４と最上流の転写部との間隔は短いほ
どよいが、更に用紙のたわみ力は大きくなり転写位置で
の用紙のスリップがより発生しやすくなる。一方でスリ
ップを防止するために転写ローラ２０ａ〜ｄの圧力を過
度に高くすると、文字などの場合に特に部分的な転写不
良が起きやすいことは良く知られている。しかしながら
転写ローラ圧力を低くすると転写部での用紙の搬送力が
低下し、レジストローラの用紙搬送速度や、用紙のたわ
み力に影響を受けやすくなる。従って、画質や幅広い用
紙対応安定性を考慮した場合には、レジストローラと画
像形成ユニットの速度差は小さいことが望まれる。

【００３２】レジストローラと感光体との速度比を１：
１としても、レジストロ−ラや感光体、またはそれらの
駆動ギヤの偏心振れなどによってレジストローラでの用
紙送り速度にはむらを含んでいる。このむらは用紙が各
画像形成ユニット１ａ〜ｄに到達する時間に変動をもた
らすこととなり、周期的に変動する版ずれを引き起こ
す。しかしながら、用紙が各画像形成ユニットに到達す
る時間むらがあっても、むらの周期が、画像形成ユニッ
ト間に用紙が送られる周期と一致させると速度むらはあ
っても、色の見当あわせずれにはならない。従って、画
像形成ユニットの間隔を、レジストロ−ラの外周長さと
一致させることが望ましい。これはＶ１≧Ｖ２とした場
合でも、厚紙を使用した場合には同様である。

【００３３】本実施の形態では、レジストローラ４と、
感光体駆動ベルト１０２のベルト駆動プーリ１０３の径
をφ８とし、画像形成ユニット１ａ〜ｄの間隔を２５．
１ｍｍ（φ８×３.１４）とし、１つのモ−タ（図示せ
ず）で駆動し、レジストローラ４と感光体駆動ベルト１
０２のベルト駆動プーリ１０３を１：１のギヤで駆動し
た。レジストローラ４と感光体駆動ベルト１０２のベル
ト駆動プーリ１０３のギヤ比を整数倍としないと、回転
に従ってギヤの噛み合いの位相がずれることになり、速
度むらに高調波成分が乗るため望ましくない。望ましく
は、レジストローラ４を感光体駆動ベルト１０２のベル
ト駆動プーリ１０３を兼ねるようにベルトをレイアウト
するのが色ずれ低減の観点からよい。

【００３４】さらに、各画像形成ユニット１ａ〜ｄの転
写位置での用紙の通過速度は、感光体１０ａ〜ｄの各表
面速度によって送られる。４つの感光体の各表面速度は
先に記述した構成によりそれぞれが同期している。しか
も、各画像形成ユニット１ａ〜ｄの転写位置間隔が用紙
に対して充分に短く設定（２５.１ｍｍ）されているた
め、各画像形成ユニット１ａ〜ｄの転写位置へ突入する
用紙の先端部近傍が入口側レジストローラあるいは手前
側の画像形成ユニット１ａ〜ｃの転写ニップ部（感光体
と転写ローラとのニップ部）で保持されることになり、
薄紙においても十分、紙の腰が期待できる自由端長であ
るため、各画像形成ユニットａ〜ｄの転写位置へ突入す
る用紙の先端部位置が安定する。このため、各画像形成
ユニット１ａ〜ｄの転写位置への用紙の突入タイミング
が一定に保たれることから、各色トナ−像の転写位置ズ
レがなくなり、カラ−画像の色ズレ、色むらがなくな
る。

【００３５】そして、用紙の先端部が定着５に到達して
ニップされると、定着器５の搬送速度Ｖ３、感光体１０
ａ〜ｄの周速度をＶ２とした時に、Ｖ２≧Ｖ３なる関係
があるため定着器５と最下流画像形成ユニット１ｄ間で
用紙にたるみが生じ、定着器による用紙搬送力が各画像
形成ユニット１ａ〜ｄの転写位置にある用紙へ影響する
ことがなくなる。しかしながら、この場合にも転写位置
での用紙グリップ力を弱くし、且つ厚紙を用いた場合に
は定着器と最下流画像形成ユニット１ｄ間での用紙のた
るみの反力が用紙搬送速度に影響するため、Ｖ２＝Ｖ３
とするのがよいが、本実施の形態では、定着器の定着ロ
ーラの振れや、駆動ギヤの振れなどによる速度むら分
（０.５％程度）を見越して、Ｖ３＝０.９９４×Ｖ２と
し、本画像形成装置で使用される最大の厚みの用紙で転
写位置の用紙のスリップが起こらない最下流画像形成ユ
ニット１ｄと定着器との間隔、および用紙ガイドの形状
を実験的に求めて最適化した。このため、各画像形成ユ
ニット１ａ〜ｄの転写位置での用紙の通過速度は常時一
定に保たれ、色ずれの発生は低減された。

【００３６】特に、本実施の形態にあっては、レジスト
ロ−ラの送りむら周期と画像形成ユニット間隔を一致さ
せたため、レジストロ−ラの送りむらが転写位置での用
紙の送りむらに影響しないため、色ずれのレジストロ−
ラの振れによる転写位置での速度変動を低減することが
でき、色ずれを低減することができる。

【００３７】転写電界によって用紙が感光体に吸着する
エネルギーをＵａとすると、Ｕａは下記の式で与えられ
る。

【００３８】

【数３】

【００３９】一方用紙の曲げエネルギは

【００４０】

【数４】

【００４１】用紙が感光体に巻きつかない条件はＵａ＜
Ｕｂなので、

【００４２】

【数５】

【００４３】ここで、感光体の表面電位Ｖｓ＝−１００
０Ｖ、転写手段の表面電位Ｖｔ＝＋１０００Ｖ、用紙の
縦弾性係数Ｅ＝２.１×１０⁹Ｎ／ｍ²、用紙の厚さｄ₄＝
５０×１０^-6ｍ、感光体と用紙との空隙間隔をｄ₂＝１
０^-6ｍを代入すると、Ｒ＜２０ｍｍが得られる。

【００４４】上記の結果を確かめるため、高温高湿（３
３℃、相対湿度８０％）、低温低湿（６℃、相対湿度２
０％）の条件下で、薄紙（厚さ５０μｍ）、厚紙（厚さ
１２０μｍ）を用いて、連続１０枚の通紙テストを行っ
た。試験には感光体の表面電位を−１０００Ｖとし、転
写ローラの電圧は＋１０００Ｖとした。試験には感光体
の径をφ１６ｍｍ、φ２４ｍｍ、φ４０ｍｍ、φ６０ｍ
ｍを選択し、用紙の分離を評価した。結果を（表１）に
示す。

【００４５】

【表１】

【００４６】表１において、○は、試験中に分離不良が
無かったもの、△は、分離は行われたが一部感光体に巻
きつきながら剥離したもの、×は、分離不良が発生し感
光体に用紙が巻きついたことを示している。この結果を
上記のＲ＜２０ｍｍと比較すると概略、式は定量的評価
ができていることを示している。

【００４７】この結果から、感光体の直径をφ１６とし
て、図１の画像形成装置を試作して実験したところ用紙
の分離不良は勿論のこと、用紙の分離ポイントの遅延に
よる版ずれは発生しなかった。

【００４８】（実施の形態２）図６はこの発明が適用さ
れた画像形成装置の別の実施の形態を示す。本実施の形
態において、実施の形態１と同様な構成要素については
詳細な説明を省略する。図６では最下流の転写位置では
転写ローラを用いているが、その他の転写手段にはフィ
ルム状の転写手段を用いている。本フィルムは樹脂に導
電性フィラ−を充填させたもので、ポリオレフィン系樹
脂にカ−ボンを添加して導電性を持たせ、厚さ８０μｍ
のフィルムを成型加工したものを用いている。材質とし
てはこれに限ったものでなく、ナイロンやレ−ヨンにカ
−ボンを添加した繊維状のブラシを用いても良い。フィ
ルム状転写手段は固定金具に導電性接着剤で固定され、
感光体に対して斜めに当節するように取り付けられてい
る。この場合には用紙先端の進行方向は特に重要で、図
７で示すように、用紙ガイドは用紙先端が感光体側に向
くように、僅かに傾斜して取り付けられており、用紙先
端がフィルム上転写手段に直接衝突して、フィルム状転
写手段が痛むのを防止している。この場合の装置の動作
について説明する。

【００４９】レジストローラ４にて送られた用紙は、用
紙先端が感光体に衝突した後、フィルム状転写手段２２
ａ〜ｃと感光体１０との間に挟まれて、フィルムに印加
された電圧によって感光体上のトナ−像が用紙に転写さ
れる。用紙は、最上流の画像形成ユニットの転写位置か
ら、第２、第３色目の画像形成ユニットを通過して、最
下流の画像形成ユニットに到達して、用紙先端が最下流
の感光体と転写ローラとの間でグリップされて、用紙は
レジストローラと転写部の両方で搬送される。この際
に、用紙搬送速度にレジストローラと転写部との間で、
誤差があると版ずれとなり画質を低下させてしまう。こ
の場合には、レジストローラと最下流の感光体とを感光
体駆動ベルトで駆動して、速度の同期を確保した（図
８）。感光体駆動ベルトで４つの感光体の速度同期を図
った、第１の実施の形態と比べると駆動する感光体が少
ないため駆動の負荷を減らすことができる。加えて、ベ
ルトの巻回の角度も大きく取れるためベルトと感光体
や、ベルトと駆動ローラとの間のスリップを低減するこ
とができる。最下流以外の感光体１０ａ〜ｃの転写部で
は、用紙は感光体とスリップして搬送されることにな
る。この場合には、感光体の偏心があっても、用紙に画
像を転写する際にスリップによって転写位置が修正され
るため、用紙の速度と感光体への書き込み速度が一致し
ていれば色ずれにはならない。同様に感光体１０ａ〜ｃ
の直径がばらつきを持っていても、用紙の搬送速度に影
響しないため、これも色ずれを生じない。

【００５０】ここで本実施の形態では、最下流側に位置
する像形成ユニットの感光体１０ｄとレジストロ−ラ４
を感光体駆動ベルト１０２で駆動して速度の同期を図っ
たが、レジストロ−ラ４と、最下流の感光体１０ｄもし
くは定着器５の速度を測定するセンサ−を設置して、そ
れぞれの速度をフィ−ドバック制御して速度の同期を図
っても良い。いわゆるサーボ制御を行う。図９に速度の
測定形態を示す。図９において、回転するロ−ラの表面
に帯状のバ−コ−ドの読み取りマ−カ１０５を貼り付け
る。読み取りマ−カ１０５は２００μｍピッチの白黒パ
タ−ンで、精度良く印刷されている。このマ−カの反射
光を検知するＬＥＤセンサ（発光部と受光部）を配置し
て、ロ−ラ回転の接線方向速度の平均値、むらのプロフ
ィ−ルを測定する。繋ぎ目の部分はその他の部分のデ−
タから補完することで繋ぎ目部の補正を行う。繋ぎ目部
は急峻な周波数の変動を伴うので、高い周波数の成分を
打ち消すようなフィルタ−をＬＥＤセンサ−の信号処理
部に設けるのが良い。このようにして得られた回転する
ロ−ラの速度とそのむらを駆動モ−タの送り速度を決め
るパルスにフィ−ドバックすることで、一定速度の用紙
送りが実現できる。ロ−ラの直径が設計値の範囲内でバ
ラツキを持ち、平均速度にバラツキを持つ場合でもＬＥ
Ｄセンサ−の周波数から割り出すことができる。このよ
うなフィ−ドバック制御システムは精度の良いマ−カ、
高感度ＬＥＤセンサ−、信号処理、モ−タ速度制御等が
高価であるため、本実施の形態のように、速度の制御対
象が少ないほうがコストの面から有利である。本実施の
形態では、レジストロ−ラは本体に組み込みで、感光体
（消耗品）を交換して使用する形態が最も妥当である。
図９の制御システムは最下流の感光体に適用し、レジス
トロ−ラや定着ローラは機械精度の向上や、工場出荷の
段階で振れや直径の公差を測定し（レ−ザドップラ装置
などを用いて）、そのデ−タに基づいてレジストロ−ラ
の回転速度の決定デ−タを機械に埋め込むこともコスト
を下げる意味でよい方法である。

【００５１】図１０に回転ローラの振れや直径公差の測
定方法の一例を示す。図１０（ａ）において、５１は定
着器５に用いるヒ−トローラ、１０７はヒ−トローラの
表面速度測定装置である。１０７にはレ−ザドップラ装
置を用いた非接触測定方法や、図９で用いたバ−コ−ド
状の読み取りパタ−ンを貼り付けて測定したり、接触式
の速度測定装置等を用いることができる。１０８は一箇
所に原点のマ−クが取り付けられた原点検出板で、ヒ−
トローラ５１と同軸に固定されている。１０９は原点検
出板のマ−クを検出する光センサである。ヒ−トローラ
５１はモ−タ（図示せず）と図１０（ｂ）のように連結
されている。モ−タを回転させると、図１０（ｃ）のよ
うにモ−タ回転角度に対するヒ−トローラの表面速度と
原点センサの出力が観察される。ヒ−トローラの回転速
度は、ヒ−トローラの偏芯や、回転軸のずれ、駆動ギヤ
列全体の精度などが影響するため変動を持っている。こ
の変動はヒ−トローラを駆動する全体システム固有の値
であり、何らかの周期性を持っている。その周期性と原
点センサとの関係から、ヒ−トローラの表面速度を一定
にする逆関数を求めて、モ−タの駆動周波数をオ−プン
制御することができる。ここで重要なのはヒ−トローラ
の表面速度の周期と原点センサの出力である。ヒ−トロ
ーラの減速ギヤ比を1：ｎ（ｎは整数）とすると変動周
期で最も長いのは、ヒ−トローラの回転周期とすること
ができる。一方で、減速ギヤ比を1：ｎとしないと、ギ
ヤ比の最小公倍数が最長周期となる。図１１にギヤの減
速比を1：ｎとしなかった場合を示す。この例ではヒ−
トローラの１回転周期の速度変動と５回転周期の速度変
動の和として速度変動が観察される。このようになる
と、原点センサの出力とモ−タの回転角度から、速度む
らを一義的に決めることが不可能になる。従って、ヒ−
トローラギヤの減速ギヤ比は1：ｎとすることが好まし
い。その際、機械にデ−タを埋め込むには、ＥＰ−ＲＯ
Ｍなどの形態で部品毎にデ−タを持たせる形態とする
と、故障などのトラブルで、レジストローラや定着ロー
ラの交換を、地方の修理工場で対応することが可能とな
る為、より望ましい。用紙は２つの回転するローラ対間
に挟まれて搬送される為、個々のローラの速度変動、摩
擦係数などの影響も受ける事となる。従って、図９、１
０では回転するローラ単体の速度を測定して、モ−タの
回転速度を制御したが、望ましくは２つのローラを組み
合わせて、用紙を搬送させた時の速度むらを測定するの
が良い。特に、制御対象が定着ローラのように負荷トル
クが大きく、多段の減速ギヤ列となる場合には、ギヤの
精度の累積による各速度変動には注意が必要である。そ
の場合には、装置に組み込んだ状態でローラや用紙の速
度変動を測定するのが望ましい。

【００５２】なお、定着器を構成する２つのローラの径
に関して、サーボ制御される駆動モータにより駆動され
るヒートローラの径と、従動する加圧ローラの径の比
は、ｍ：1（ｍは整数）とするのが好ましい。この実施
例では１：１とした。このように構成することにより、
上述した駆動モータの減速比と同じように、変動周期で
最も長いものをヒ−トローラの回転周期とすることがで
きる。

【００５３】このようにして定着器での用紙搬送速度ム
ラを予め測定して、データを組み込んだ印刷装置の概略
を図１２に示す。図１２ではフィルム状の転写手段を４
つ用いている。本装置では、レジストローラでの用紙搬
送速度ムラと定着器での用紙搬送速度ムラをレーザード
ップラー装置で測定し、逆関数データを作成して、レジ
ストローラを駆動するモータと、定着ローラを駆動する
モータのパルス信号データを生成している。画像形成ユ
ニット間隔は２５ｍｍピッチでレイアウトされており、
レジストローラから定着ローラまでは１４５ｍｍとし
た。レジストローラから定着ローラまでの距離が短い
為、レジストローラによって送り出された用紙は、用紙
の剛性と間に設けた紙ガイド、感光体ローラで支持され
て、用紙先端が送られる。用紙先端が２２ａ〜ｄの転写
手段を通過して、用紙先端が定着器５に達して、定着ロ
ーラとレジストローラによって搬送される。定着ローラ
の速度は前述のサーボ制御によって、平均速度の調整、
速度ムラの打消しを行っているので、レジストローラの
速度と一致した速度に調整されている。したがって、色
ずれを抑制することができる。

【００５４】なお、上記した実施例では、定着ローラの
うちヒートローラをサーボ制御した駆動モータで駆動し
たが、これに限定するものではなく、加圧ローラをサー
ボ制御した駆動モータで駆動しても同様の効果が得られ
ることは当然である。

【００５５】また、上記したサーボ制御は、定着器に限
らず他の転写材搬送手段に用いることによっても同様の
効果が得られる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、搬送ベルト手段等の高価な手段を使うことなく用紙
搬送の安定性を確保でき色ズレ、色ムラのないカラー画
像形成装置を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１に係る画像形成装置の概要を示す
説明図

【図２】実施の形態１で用いられる画像形成ユニットの
詳細を示す説明図

【図３】実施の形態１で用いられる感光体駆動装置の詳
細を示す説明図

【図４】実施の形態１で用いられる画像形成ユニットの
着脱を示す詳細説明図

【図５】実施の形態１で用いられる用紙搬送経路の詳細
を示す説明図

【図６】（ａ）実施の形態２に係る画像形成装置の概略
を示す説明図（ｂ）フィルム状転写手段の詳細を示す説明図

【図７】実施の形態２で用いられる用紙搬送経路の詳細
を示す説明図

【図８】実施の形態２で用いられる感光体駆動装置の詳
細を示す説明図

【図９】実施の形態２で用いられるロ−ラ速度測定装置
の詳細を示す説明図

【図１０】（ａ）実施の形態２で用いられるその他のロ
−ラ速度測定装置の詳細を示す説明図（ｂ）ギヤ構成を示す説明図（ｃ）ローラ速度と原点センサとの関係を示す説明図

【図１１】ロ−ラ駆動ギヤ比を整数倍としなかった場合
のロ−ラ速度と原点センサとの関係を示す説明図

【図１２】（ａ）実施の形態２に係る画像形成装置の概
略を示す説明図（ｂ）フィルム状転写手段の詳細を示す説明図

【符号の説明】

１（１ａ〜１ｄ）画像形成ユニット２転写ユニット３光学ユニット４レジストロ−ラ５定着器１０感光体１１感光体ユニット筐体１２クリ−ニングロ−ラ１３帯電ロ−ラ１４現像器２０（２０ａ〜２０ｄ）転写ロ−ラ２１（２１ａ〜２１d）用紙ガイド２２（２２ａ〜２２Ｃ）転写フィルム２３転写フィルム保持金具２４開動ヒンジ２５転写フィルム清掃パッド２６転写フィルム保護カバ− ２７転写フィルム押し当て板２８転写フィルム固定軸３０ポリゴンミラ− ３１結像レンズ３２反射ミラ− ５１加圧ロ−ラ５２ヒ−トロ−ラ１００用紙カセット１０２感光体駆動ベルト１０３ベルトベルト駆動プーリ１０４ベルトテンションロ−ラ１０５読み取りマ−カ１０６ＬＥＤセンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 21/14 Ｇ０３Ｇ 21/00 ３７２ (72)発明者九門明大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者谷崎淳一大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 2H027 DA16 DA17 DE02 DE07 DE10 EB04 ED02 ED16 ED24 ED25 EE03 EE04 EF09 2H030 AA01 AB02 AD04 AD05 AD17 BB44 BB53 BB71 2H033 AA14 BA11 BB17 BB37 CA13 CA40 2H200 FA06 FA16 FA20 GA12 GA23 GA29 GA30 GA34 GA45 GA47 GB15 GB25 GB30 HA02 HB12 HB14 HB22 JA02 JB10 JB12 JB17 JB20 KA12 PA10 PA11 PB14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体を有し転写材搬送経路に沿って
配置される複数の画像形成ユニットと、前記複数の画像
形成ユニットの各々の前記像担持体に対向して配置され
前記像担持体上のトナー像を転写材上に転写する転写手
段とを有し、前記転写材搬送路に沿って移動する前記転
写材に前記複数の画像形成ユニットの各々の前記像担持
体から順次トナー像を転写する画像形成装置において、
（数１）に示す、前記転写材を前記像担持体に静電的に
吸着するエネルギー（Ｕａ）と、（数２）に示す、前記
転写材が前記像担持体に巻きついた状態における前記転
写材の弾性変形エネルギー（Ｕｂ）との間に、Ｕａ＜Ｕ
ｂなる関係を有することを特徴とする画像形成装置。【数１】【数２】
【請求項２】前記転写材の剛性により前記転写材と前
記像担持体との分離が行われることを特徴とする請求項
１に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記転写材搬送経路上の前記転写手段に
よる転写位置の直前に、前記転写材を吸着する転写材吸
着手段を有することを特徴とする請求項１に記載の画像
形成装置。
【請求項４】像担持体を有し転写材搬送経路に沿って
配置される複数の画像形成ユニットと、前記複数の画像
形成ユニットの各々の前記像担持体に対向して配置され
前記像担持体上のトナー像を転写材上に転写する転写手
段と、前記複数の画像形成ユニットの転写材搬送方向上
流側に配置され前記複数の画像形成ユニットに向けて前
記転写材を搬送する上流側転写材搬送手段と、前記複数
の画像形成ユニットの転写材搬送方向下流側に配置され
前記複数の画像形成ユニットから送られる前記転写材を
装置外に向けて搬送する下流側転写材搬送手段とを有
し、前記転写材搬送路に沿って移動する前記転写材に前
記複数の画像形成ユニットの各々の前記像担持体から順
次トナー像を転写する画像形成装置において、前記上流
側転写材搬送手段による転写材搬送速度と前記下流側転
写材搬送手段による転写材搬送速度とが常に一致するよ
うに、前記上流側転写材搬送手段を駆動する駆動モータ
および前記下流側転写材搬送手段を駆動する駆動モータ
のうち少なくとも一つをサ−ボ制御することを特徴とす
る画像形成装置。
【請求項５】前記サ−ボ制御される駆動モータにより
駆動される、前記上流側転写材搬送手段または前記下流
側転写材搬送手段は、前記サ−ボ制御される駆動モータ
よりギヤを介して駆動力が伝達され、前記ギヤによる減
速比が1：ｎ（ｎは整数）であることを特徴とする請求
項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】前記サ−ボ制御される駆動モータにより
駆動される前記上流側転写材搬送手段または前記下流側
転写材搬送手段は、互いに当接しニップを形成する一対
のローラからなり、前記一対のローラのうち前記サーボ
制御される駆動モータにより駆動されるローラの外径と
他方のローラの外径との比が、ｍ：1（ｍは整数）であ
ることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。