JP2004109469A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ベルト状回転体の幅方向一部に貼付け材を設けたベルト状回転体を用いる画像形成装置において、ベルト状回転体の貼付け材に起因する予期せぬ変形を防止する。
【解決手段】ベルト状回転体としての中間転写ベルト10の端部裏面に移動量検出用の貼付け材としてのスケール70を設ける。タンデム型画像形成装置20にスケールを読み取るスケール読み取り手段としてのセンサ12a〜cを設ける。そして、中間転写ベルトのヤング率がスケールのヤング率より大きくなるような材質のものを両者に用いる。
【選択図】 図2
【解決手段】ベルト状回転体としての中間転写ベルト10の端部裏面に移動量検出用の貼付け材としてのスケール70を設ける。タンデム型画像形成装置20にスケールを読み取るスケール読み取り手段としてのセンサ12a〜cを設ける。そして、中間転写ベルトのヤング率がスケールのヤング率より大きくなるような材質のものを両者に用いる。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置に係り、詳しくは転写ベルト、搬送ベルト等の画像形成用のベルト状回転体を備えた画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、画像形成装置に用いられるベルト状回転体としては、例えば、中間転写方式の画像形成装置に用いられる中間転写ベルトや、転写材を担持搬送し転写ニップを通過させるために用いられる転写材搬送ベルト等がある。
中間転写ベルトを用いた画像形成装置としては、例えば、タンデム型中間転写方式の画像形成装置がある。タンデム型中間転写方式の画像形成装置は、複数の感光体にそれぞれ個別に現像装置を備え、各感光体上にそれぞれ単色トナー画像を形成し、それら単色トナー画像を順次中間転写ベルト上に転写する。これによって中間転写ベルト上に合成カラー画像を形成する。中間転写ベルト上の合成カラー画像は転写材上に一括して転写される。
転写材搬送ベルトを用いた画像形成装置としては、例えば、タンデム型直接転写方式の画像形成装置がある。タンデム型直接転写方式の画像形成装置は、複数の感光体にそれぞれ個別に現像装置を備え、各感光体上にそれぞれ単色トナー画像を形成する。それら複数の感光体上に各々形成した単色トナー画像を転写材搬送ベルト上に担持搬送されてくる1枚の転写材上に順次重ね合わせ転写することによって転写材上に合成カラー画像を形成する。
【0003】
上記のようなベルト状回転体(以下、ベルトという)は通常、複数のローラに張架されておりそのうちの駆動ローラの回転駆動によって無端移動するよう回転駆動されていた。
また、ベルトには、従来、種々の目的でベルト幅方向の一部表面又は裏面にシート等を貼り付けて用いることがあった。例えば、ベルトの移動量を検知するためにセンサによって読み取らせるスケールとしてのシート(以下、スケールという)(特許文献1参照)や、ベルトの端部ひび割れを防止する目的でベルト両端に貼り付ける保護シールがある。また、ベルト駆動時にベルトがローラの軸方向一端に寄ることを防止する目的でベルト両端に内部に突き出すように貼り付ける寄り止め等もある。図13は、画像形成装置内部に設けられたベルトVの斜視図である。ベルト幅方向両端には、シート等(以下、貼付け材Sという)が貼り付けられている。ベルトVは、画像形成装置内で駆動されるときには図中a方向に回転駆動される。
【0004】
【特許文献1】
特開平11−24507号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
そして、表面又は裏面の幅方向一部に貼付け材Sを貼り付けたベルトVを用いた画像形成装置において、次のことが発生する場合があった。
ベルトVの回転駆動が継続されるとベルト幅方向両端が内側に湾曲することがあったのである。図14はベルト端部が内側に湾曲したときの状態を示す図で、図13中XのラインでベルトVを切断したもの、図15は図14において枠で囲んだベルト一端部分の拡大斜視図である。図14に示すように、ベルト内面の幅方向両端に貼付け材Sを設けた場合、ベルト両端が貼付け材S側に湾曲してしまう。ベルトVが複数のローラに張架されテンションをかけられると、ベルトVには幅方向に均一な張力がかかる。しかし、貼付け材Sを設けたベルト端部の伸び量が貼付け材Sを設けていないベルト中央部の伸び量より小さい。この伸び量の差により、伸び量の少ない貼付け材Sを設けた部分の周長が伸び量の多いベルト単体部分の周長より短くなる。結果的に、ベルトVには図15のように伸び量の少ない貼付け材Sを設けた部分と伸び量の多いベルト単体部分との境目で傾きをもった変形が生じ、ベルト両端が内側に湾曲するのである。
【0006】
画像形成装置に用いるベルトに上記のようなベルトの変形が生じると、次のような不具合が発生する。
ベルト内面の一箇所に検知マークを設けかつ検知マークに対向する位置にセンサを設けた構成において、ベルトの幅方向端部が内側に湾曲すると、検知マークの通過位置がセンサに対向する位置からずれる場合がある。このため、検知タイミングがずれたり検知できなかったりしてしまう。
また、複数のローラに張架したベルトを駆動する場合、ベルトの寄りを防止するためにベルト幅方向端部の内面に内側に突起した寄り止めを設けることがある。この寄り止めが設けられたベルトにおいて幅方向端部が内側に湾曲すると、寄り止めがローラの端面に当たらずローラの角にぶつかったりローラ側面に乗り上げたりする場合がある。この場合、ベルトの駆動不良が生じてしまう。
更に、貼付け材Sがベルトの移動速度を検知するためのスケールであり、ベルト駆動時にスケールに対向する位置に設けたセンサでベルト移動速度検知を行う構成においては、次のようなことが生じる恐れがある。図16に示すように、スケールの角度がセンサ12に対して傾いてしまうことになり、移動速度の検出精度が悪くなったり、場合によっては検出不能となったりしてしまう。そして、検知結果に応じて種々の制御を行う構成においては、その制御に不都合が生じしてしまう。
【0007】
ところで、前記のようにベルト単体部分と貼付け材Sを設けた部分との伸び量が異なることによってその境目dで傾きをもった変形が生じるのは、貼付け材Sをベルト幅方向端部に貼付けた場合のみに生じることではない。例えばベルト幅方向中央に貼付け材を設けた場合には、ベルト中央の伸びが少なくその両側で伸びが多くなり、境目で傾きをもった変形が生じる。そして、ベルトVの変形によって予期せぬ不具合が生じる恐れがある。
【0008】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは次のことである。即ち、ベルト状回転体の幅方向一部に貼付け材を設けたベルト状回転体を用いる画像形成装置において、ベルト状回転体の貼付け材に起因する予期せぬ変形を防止することができるようにすることである。
【0009】
【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、画像形成に用いるベルト状回転体と、該ベルト状回転体を回転駆動する駆動手段と、該ベルト状回転体の幅方向一部に貼り付けられた貼付け材とを有する画像形成装置において、ベルト状回転体のヤング率>貼付け材のヤング率としたことを特徴とするものである。
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、上記貼付け材が、ベルト状回転体の端部を保護する保護シールであることを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1の画像形成装置において、上記貼付け材が、ベルト状回転体の移動量を検出するためのスケールであり、該スケールを読み取るスケール読み取り手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項3の画像形成装置において、ベルト状回転体にかかる張力をT、形成する画像の最大長をL、ベルト状回転体のヤング率をE、ヤング率バラツキをaとしたとき、数2の関係を満たすようなヤング率であるベルト状回転体を用いたことを特徴とするものである。
【数2】
T/E×L×a≦0.03[mm]
T:ベルト状回転体にかかる張力[N/mm2]
E:ベルト状回転体のヤング率[MPa]
L:画像最大長[mm]
a:ヤング率バラツキ
また、請求項5の発明は、請求項3又は4の画像形成装置において、上記スケール読み取り手段の検出結果に基づいて、上記駆動手段の駆動源を制御するベルト駆動制御手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項3又は4の画像形成装置において、上記スケール読み取り手段の検出結果に基づいて、画像形成開始タイミングを制御する画像形成タイミング制御手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項1,2,3,4,5,又は6の画像形成装置において、上記ベルト状回転体に、該ベルト状回転体駆動時のベルト寄りを防止するための寄り止め部材を設け、かつベルト状回転体のヤング率>寄り止め部材のヤング率としたことを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項1、2,3,4,5,6,又は7の画像形成装置において、上記ベルト状回転体が、表面に画像を転写されることにより該画像を一時的に担持する中間転写ベルト10であることを特徴とするものである。また、請求項9の発明は、請求項1、2,3,4,5,6,7,又は8の画像形成装置において、上記ベルト状回転体が、画像が転写される転写材を表面に担持搬送する転写材搬送ベルトであることを特徴とするものである。
請求項1の画像形成装置においては、ベルト状回転体に貼り付ける貼付け材としては、そのヤング率がベルト状回転体より低いものを用いる。貼付け材のヤング率がベルト状回転体より低いため、ベルト状回転体が駆動手段によって回転駆動されるうちにベルトに張力がかかった場合に生じるベルト単体部分とベルトに貼付け材を貼り付けた部分との伸び量の差が、貼付け材のヤング率がベルト状回転体のヤング率以上の場合に比して小さくなる。このため、ベルト状回転体の幅方向において貼付け材を設けた領域と貼付け材を設けていない領域とでのベルトの伸び量の差を小さくすることができ、貼付け材のヤング率がベルト状回転体のヤング率以上の場合に生じるベルト状回転体の変形を防止する。
【0010】
【発明の実施の形態】
〔実施形態1〕
以下、本発明を画像形成装置である電子写真複写機であるカラー電子写真複写機(以下、「カラー複写機」という)に適用した実施形態1について説明する。図1は本実施形態1に係るカラー複写機の概略構成図である。本カラー複写機は、複写機本体100、給紙テーブル200、スキャナ300、原稿自動搬送装置(ADF)400から主に構成されている。
【0011】
上記複写機本体100には、中央に、ベルト状回転体としての中間転写ベルト10を設ける。この中間転写ベルト10は、図示例では3つの支持ローラ14,15,16に掛け回され、図中時計回りに回転搬送されるようになっている。そして、3つの支持ローラのうち第2の支持ローラ15の左側に、画像転写後に中間転写ベルト1010上に残留する残留トナーを除去する中間転写ベルトクリーニング装置17を設ける。
また、3つの支持ローラのうち第1の支持ローラ14と第2の支持ローラ15と間に張り渡した中間転写ベルト10上には、その搬送方向に沿って、ブラック,シアン,マゼンタ,イエロの4つの画像形成手段18を横に並べて配置している。これによりタンデム型中間転写方式の画像形成装置20(以下、タンデム画像形成装置という)を構成する。このタンデム画像形成装置20の上方には、さらに露光装置21を設ける。
【0012】
一方、中間転写ベルト10を挟んでタンデム画像形成装置20と反対の側には、2次転写装置22を備える。2次転写装置22は、図示例では、2つのローラ23間に、無端ベルトである2次転写ベルト24を掛け渡して構成し、中間転写ベルト10を介して第3の支持ローラ16に押し当てて配置し、中間転写ベルト10上の画像をシートに転写する。
2次転写装置22の横には、シート上の転写画像を定着する定着装置25を設ける。定着装置25は、無端ベルトである定着ベルト26に加圧ローラ27を押し当てて構成する。
【0013】
上述した2次転写装置22には、画像転写後のシートをこの定着装置25へと搬送するシート搬送機能も備えてなる。もちろん、2次転写装置22として、非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、このシート搬送機能を併せて備えることは難しくなる。
なお、図示例では、このような2次転写装置22および定着装置25の下に、上述したタンデム画像形成装置20と平行に、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置28を備える。
【0014】
さて、いまこのカラー複写機を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置400の原稿台30上に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置400を開いてスキャナ300のコンタクトガラス32上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置400を閉じてそれで押さえる。
そして、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置400に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス32上へと移動して後、他方コンタクトガラス32上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ300を駆動し、第1走行体33および第2走行体34を走行する。そして、第1走行体33で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第2走行体34に向け、第2走行体34のミラーで反射して結像レンズ35を通して読み取りセンサ36に入れ、原稿内容を読み取る。
【0015】
また、不図示のスタートスイッチを押すと、不図示の駆動モータで支持ローラ14,15,16の1つを回転駆動して他の2つの支持ローラを従動回転し、中間転写ベルト10を回転搬送する。同時に、個々の画像形成手段18でその感光体40を回転して各感光体40上にそれぞれ、ブラック,イエロ,マゼンタ,シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写ベルト10の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写ベルト10上に合成カラー画像を形成する。
【0016】
一方、不図示のスタートスイッチを押すと、給紙テーブル200の給紙ローラ42の1つを選択回転し、ペーパーバンク43に多段に備える給紙カセット44の1つからシートを繰り出し分離ローラ45で1枚ずつ分離して給紙路46に入れる。これを搬送ローラ47で搬送して複写機本体100内の給紙路48に導き、レジストローラ49に突き当てて止める。
または、給紙ローラ50を回転して手差しトレイ51上のシートを繰り出し、分離ローラ52で1枚ずつ分離して手差し給紙路53に入れ、同じくレジストローラ49に突き当てて止める。
【0017】
そして、中間転写ベルト10上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ49を回転し、中間転写ベルト10と2次転写装置22との間にシートを送り込み、2次転写装置22で転写してシート上にカラー画像を記録する。画像転写後のシートは、2次転写装置22で搬送して定着装置25へと送り込み、定着装置25で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、切換爪55で切り換えて排出ローラ56で排出し、排紙トレイ57上にスタックする。または、切換爪55で切り換えてシート反転装置28に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ56で排紙トレイ57上に排出する。
【0018】
一方、画像転写後の中間転写ベルト10は、中間転写ベルトクリーニング装置17で、画像転写後に中間転写ベルト10上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成装置20による再度の画像形成に備える。
【0019】
本実施形態のカラー複写機は、中間転写ベルト10の移動量を検出するための構成を有している。
図2は、中間転写ベルト10に移動量検出用の貼付け材としてのスケール70を設けた状態を示す斜視図である。図3は、中間転写ベルト10に設けたスケール70を読み取るスケール読み取り手段としてのセンサ12a〜cを設けたタンデム型画像形成装置20の部分拡大図である。図2に示すように、スケール70は、中間転写ベルト10の幅方向端部に中間転写ベルト10内周面全周に亘って貼されている。図3において、センサ12a、b、cは、支持ローラ14と支持ローラ15との間の空間で各転写位置の略中間位置に、スケール70から所定距離離して設置されている。スケール70を中間転写ベルト10の内周面に設けているので、スケール70を読み取るセンサ12a〜cを比較的クリーンで且つ他の部材のレイアウトに影響を及ぼさない空間である中間転写ベルト10の内側に設けることができる。さらに、スケール70を中間転写ベルト10端部、即ち画像形成領域外の中間転写ベルト10裏面に設けている。このため、画像にスケール70を設けていることによって生じる予期せぬ影響を回避することができる。
【0020】
また、中間転写ベルト10が支持ローラ14,15,16の回転軸方向に寄れるのを防止するために、中間転写ベルト10の端部には寄り止め部材73が貼付されている。支持ローラ14,15,16は寄り止め部材73の内側で回転する。図4は、図2のY断面図である。図4に示すように、中間転写ベルト10回転時にスケール70が支持ローラ14,15,16表面に接触して損傷するのを防止するために、支持ローラ14,15,16の端部にはスケール70の厚みより大きい間隔cをもった逃げ部15aが形成されている。
【0021】
なお、上記スケール70及びセンサ12a、b、cは、光学的に読み取り可能な方式であっても、磁気的に読み取り可能な方式であってもよい。本実施形態においては、プラスチックシート上に微細、精密ピッチの光反射面及び非反射面を回転方向に交互に形成したスケール70と、スケール70に集光ビームを照射し、スケール70の光反射面からの反射光を読み取る光学式センサとを用いている。
本実施形態のスケール70は、光学的に読み取り可能なスケール70であり、プラスチックシート上に微細、精密ピッチの光反射面及び非反射面が走行方向に交互に形成されている。この光反射面B及び非反射面Cは、例えばプラスチックシート上にアルミニウムやニッケル等の高反射率を示す材料を蒸着し、非反射面となるべき部分の蒸着物質をエキシマレーザ等のレーザ光で選択的に除去することにより形成することができる。図5(a)(b)に示すスケール70の構成例では、中間転写ベルト10搬送方向(図中a方向)の光反射面Bと非反射面Cとからなる1対のピッチPを10〜20μmに設定し、そのうち光反射面Cの幅を上記ピッチPの半分程度の寸法に設定した。
【0022】
図6は、スケール70をセンサ12で読み取っているときのセンサ12とスケール70との理想的な位置関係を示した図である。図6に示すように、中間転写ベルト10に設けたスケール70をセンサ12で読み取って中間転写ベルト10移動量を検出し、これによって中間転写ベルト10の回転位置及び移動量を直接且つ正確に検出可能にしている。すなわち、中間転写ベルト10の伸縮や、感光体速度の微小差等による影響も全て含めて、中間転写ベルト10の移動量(回転位置)を正確に検出可能にしている。そして、中間転写ベルト10の移動速度も正確に検出可能にしている。
【0023】
ところが、上記構成において中間転写ベルト10移動量の検知結果に誤差が生じる場合があった。その原因を本発明者が検討したところ、センサ12とスケール70との位置関係が図6に示す理想的な位置関係にならない場合があり、それが直接的な原因であることがわかった。
中間転写ベルト10にスケール70や寄り止め部材73を貼り付けた後、支持ローラ13,14,15によって中間転写ベルト10にテンションをかける必要がある。このとき、中間転写ベルト10のヤング率がスケール70のヤング率よりも低いと、スケール70が貼り付けてある部分は中間転写ベルト10がスケール70によって補強された状態となっているため、中間転写ベルト10単体部分よりも伸びが少なくなる。このため、図15に示したようにスケール70と中間転写ベルト10の継ぎ目に傾きをもった変形が生じてしまう。結果的に図16のようにセンサ12に対してのスケール70の角度が傾いてしまうことになり、速度検出精度が悪くなって検知結果に誤差が生じるのである。また、更に過度な中間転写ベルト10の変形が生じた場合は、速度検出不能になってしまう恐れもある。
【0024】
そこで、本実施形態1においては、中間転写ベルト10のヤング率とスケール70のヤング率の関係が、
中間転写ベルト10のヤング率>スケール70のヤング率
の関係を満たすような材質のものを両者に用いる。
中間転写ベルト10の材質としてはポリイミド、スケール70の材質としては上記のものを用いている。このとき、中間転写ベルト10のヤング率は3000〜7000[MPa]の範囲となる。スケール70のヤング率は300〜800[MPa]の範囲となる。そして本実施形態においては、中間転写ベルト10のヤング率が7000[MPa]、スケール70のヤング率が550[MPa]のものを用いる。
【0025】
このようにして中間転写ベルト10のヤング率をスケール70のヤング率より高く、即ちスケール70のヤング率が中間転写ベルト10のヤング率より低くなるようにすると、中間転写ベルト10にテンションをかけた際にもスケール70は中間転写ベルト10の伸びに従う。従って、ベルト幅方向中央部のみが伸び端部が伸びずにベルト端部が内側に湾曲するという現象が生じない。よって、図16で示したようなスケール70の角度がセンサ12に対して傾いてしまうことがない。また、温度変化によりスケール70が中間転写ベルト10貼付け時より縮む場合があり、その場合には中間転写ベルト10波打ちが発生する恐れがある。しかし、本実施形態のように中間転写ベルト10のヤング率をスケール70のヤング率より高くしていれば、中間転写ベルト10はスケール70の縮みに従う変形をしないので、ベルト波打ちの発生も防ぐことができる。
【0026】
尚、中間転写ベルト10のヤング率が低い場合には、中間転写ベルト10にかかる張力によるベルトの伸び量が大きく、スケール70もベルトに沿って伸びる。スケール70の伸び量が一定であればセンサ12による速度検出精度に問題はないが、ベルトのヤング率ばらつきがあるためスケール70の伸び量にも変化が生じる。スケール70の伸び量の変化幅が大きいと、中間転写ベルト10の検出速度上でのばらつきが画像上問題となるレベルとして発生することが確認されている。
本実施形態においては、中間転写ベルト10にかかる張力をT、形成する画像の最大長をL、中間転写ベルト10のヤング率をE、ヤング率バラツキをaとしたとき、数3の関係を満たしている。
【数3】
T/E×L×a≦0.03[mm]
T:中間転写ベルト10にかかる張力[N/mm2]
E:中間転写ベルト10のヤング率[MPa]
L:画像最大長[mm]
a:ヤング率バラツキ
ここで、中間転写ベルト10にかかる張力Tが1[N/mm2]、A3の画像とするとその画像最大長Lが420[mm]、ヤング率に10[%]程度のバラツキがあるとしてヤング率バラツキaを0.1とする。そして、上記のように中間転写ベルト10のヤング率を7000[MPa]とし数3に代入すると、0.006[mm]となる。これは、A3画像を中間転写ベルト10に転写する際、画像先端から後端までの距離のバラツキが最大0.006[mm]程度となることを意味する。中間転写ベルト10上に複数の画像を転写する場合の画像上色ずれが最大0.006[mm]程度となる。一般的に、画像上色ずれは0.03[mm]を超えると目視で認識されてしまう。本実施形態においては、画像上色ずれが0.006[mm]であるので、色ずれの問題はない。
【0027】
尚、本実施形態においては、中間転写ベルト10としてヤング率が7000[MPa]のものを使用したが、これに限るものではない。画像上色ずれが0.03[mm]以下であれば色ずれの問題はない。従って上記のように張力Tが1[N/mm2]、画像最大長Lが420[mm]、ヤング率に10[%]の場合、中間転写ベルト10のヤング率を1400[MPa]以上にすれば色ずれの問題はない。但し、より望ましくはヤング率3000[MPa]以上である。本実施形態に用いる中間転写ベルトのヤング率は、その材質から3000〜7000[MPa]の範囲となるので、全て問題ない。また、中間転写ベルト10にかかる張力T、形成する画像の画像最大長L、ヤング率バラツキa等によっても中間転写ベルト10ヤング率の許容範囲は異なる。いずれにしても、画像上色ずれが0.03[mm]以下となるよう設定すればよい。
【0028】
従来、中間転写ベルト10の移動速度が変動すると、中間転写ベルト10上に転写される画像の長さが変動する。図7は、中間転写ベルト10移動速度の検出結果と中間転写ベルト10上の画像長さの変動との関係を示すグラフで、(a)は従来例、(b)は本実施形態である。図8は、中間転写ベルト10上へ画像が転写される1次転写ニップの部分拡大図である。図9において、一定速度で駆動される感光体に対して中間転写ベルト10の移動速度が変動すると、1次転写ニップN1では、感光体上で同じ長さの画像に対して対向する中間転写ベルト10の長さが異なる。1次転写ニップで中間転写ベルト10の速度が遅いと中間転写ベルト10上では画像が短く(図中s)縮み、中間転写ベルト10の速度が速いと中間転写ベルト10上では画像が長く(図中f)伸びる。この関係を示したものが図7(a)である。
図7(a)は、横軸に1次転写ニップにくる中間転写ベルト10の位置、縦軸に中間転写ベルト10移動速度と1次転写した画像の長さを示している。図中V1のように、従来は中間転写ベルト10移動速度の検出結果が速かったり遅かったりしていた。そして、その速度変動に伴って中間転写ベルト10上に転写された画像の長さL1も、長くなったり短くなったり変動していた。
そこで、このベルト速度を一定になるように駆動にフィードバックしてやれば、画像の伸び縮みもなくなり、倍率が一定で位置ずれのない良好な画像が得られることになる。
【0029】
そこで本実施形態2のカラー複写機は、中間転写ベルト10の走行位置、走行速度を精密にフィードバック制御するために、図9に示すフィードバック制御系を設けている。このフィードバック制御系は、中間転写ベルト10の内側内面に設けた微細目盛のスケール70を読み取るセンサ12からの信号を位置信号に変換する位置検出回路77と、速度信号に変換する速度検出回路78とを備え、各々の信号、位置信号及び速度信号を負帰還するマイナーループのフィードバック制御系を構成している。
【0030】
図9のフィードバック制御系において、制御対象である中間転写ユニットの機構は、駆動モータ部75、メカ部76、中間転写ベルト10、スケール70の4つのブロックに分けられ、フィードバック制御の置換法則に従って接続したモデルとして表現している。ここで、駆動モータ部75は、図示しない駆動モータ、回転軸等から構成され、一体的に回転運動する。メカ部76は、3本の支持ローラ14,15,16から構成されており、中間転写ベルト10と摩擦により連結され、駆動モータ部75の回転が伝達される。
【0031】
また、中間転写ベルト10とスケール70とは一体であり、メカ部76との摩擦により回転運動する。したがって、中間転写ベルト10及びスケール70の回転運動には、駆動モータの速度変動等とともに、3本の支持ローラ14,15,16との摩擦による滑りも全て含めて、中間転写ベルト10及び微細、精密目盛のスケール70に伝搬される。よって、センサ12は、中間転写ベルト10の移動量(回転位置)を正確に検出することができる。すなわち、上記センサ12の出力から演算して得られる位置信号と速度信号は、中間転写ベルト10に対して直接検出した正確な検出結果である。なお、中間転写ベルト10の移動量(回転位置)の正確な検出結果が得られるので、書込みタイミングの補正などを正確に行うこともできる。
【0032】
また、位置制御回路71は、位置検出回路77からの正確且つ微細な位置信号と、位置指令(目標位置)との偏差を演算し、速度指令(目標速度)を正確に算出して出力することができる。さらに、速度制御回路72は、位置制御回路71からの正確な速度指令(目標速度)と、速度検出回路78からの速度信号との偏差を演算する。そして、図示しない駆動モータに供給する正確な電力量を算出して電力変換回路73に出力し、駆動モータを制御する。したがって、中間転写ベルト10の移動量(回転位置)を正確且つ精密にフィードバック制御することができる。
【0033】
図9のフィードバック制御系は、アナログ回路あるいはデジタル回路で構成することが可能である。上記位置検出回路77、速度検出回路78、位置制御回路71及び速度制御回路72は、ごく一般に市販されている高速、高精度、高信頼性の演算が得られる電子部品を用いることができる。例えば、オペアンプ、カウンタ、A/D変換器、D/A変換器などにより構成することができる。また、上記電力変換回路73は、バイポーラトランジスタ(シリコンなど)、FETトランジスタなど一般的なトランジスタにより構成することができる。
【0034】
尚、図3に示したように3つのセンサ12a,b,cで検出した速度の平均値に基づいて、中間転写ベルト10の速度制御を行った。これにより、各転写位置でのベルト速度をより一定に保つことができた。図8(b)はこのときの画像の長さを示したものである。上記の中間転写ベルト10駆動制御を行うことによって中間転写ベルト10移動速度はV2に示すように一定速度となる。このとき、中間転写ベルト10上に転写された画像の長さL2は一定の長さとなった。
【0035】
本実施形態においては3つのセンサ12a,b,cを設けたが,これに変えてセンサを2つ又は1つにすることも可能である。センサ1つの場合は、その検出結果に基づいて中間転写ベルト10の速度制御を行う。
【0036】
次に、実施形態1の変形例について説明する。
図10(a)〜(c)は、変形例である中間転写ベルト10を図2のZ断面図で示したものである。中間転写ベルト10には、中間転写ベルト10端部を保護するための保護シールを貼付け材として設けている。更に、スケール70と寄り止め部材73も設けている。保護シールはPET(ポリエチレンテレフタレート)から構成されており、中間転写ベルト10端部に貼り付けることにより中間転写ベルト10端部のひび割れ等を防止するものである。
保護シールを設ける位置は、図10(a)のように中間転写ベルト10のスケール70を設けていない側の端部外側面に設ける方法がある。この他図10(b)のように中間転写ベルト10両端の外側面に設ける方法、(c)のようにスケール70を設けていない側の端部内面に設ける方法など種々の位置が可能である。また、図10(a)〜(c)に示した位置に限るものでもない。
【0037】
そして、本変形例においては、中間転写ベルト10のヤング率と保護シールのヤング率の関係が、
中間転写ベルト10のヤング率>保護シールのヤング率
の関係を満たすようにしている。
保護シールの材質に上記のものを用いているので、保護シールのヤング率は300〜800[MPa]の範囲となる。そして、本実施形態においては、保護シールのヤング率を上記のスケール70のヤング率と同じ550[MPa]にしている。
【0038】
更に、本変形例においては、中間転写ベルト10のヤング率と寄り止め部材のヤング率の関係が、
中間転写ベルト10のヤング率>寄り止め部材のヤング率
の関係を満たすようにしている。
本実施形態においては、この寄り止め部材の材質は、ウレタンゴムとその内部に設けたPET(ポリエチレンテレフタレート)とを一体形成した構成の寄り止め部材を用いている。そして、寄り止め部材のヤング率を上記スケール70のヤング率と同じ550[MPa]にしている。尚、寄り止め部材は厚みが1[mm]程度とスケール70等に比して厚みがあるため、よりヤング率の低いウレタンゴムを用いてもよい。このような寄り止め部材はヤング率が2〜10[MPa]となり適している。但し本実施形態の寄り止め部材のようにウレタンゴム+PETとすると、寄り止め部材に強度をもたせることができる。
【0039】
〔実施形態2〕
次に本発明を適用した実施形態2について説明する。上記実施形態1では、タンデム型間接転写方式のカラー複写機における中間転写ベルト10に本発明を適用した例について説明したが、直接転写方式のカラー複写機における転写材搬送ベルトとしてのシート搬送ベルト60に適用することもできる。図11は、タンデム型直接転写方式画像形成装置20とシート搬送ベルト60近傍の概略構成図である。
図11において、シートSはシート搬送ベルト60上に密着して図中b方向に搬送され、4つの転写装置2Y,M,C,Bによって各色トナー像が各転写ニップNy、Nm、Nc、Nbで直接シートS上に転写される。
また、本実施形態2のシート搬送ベルト60にも、実施形態1の中間転写ベルト10と同様に幅方向端部にスケール70が設けられ、そのスケール70のヤング率がシート搬送ベルト60のヤング率より低くなっている。また、それぞれ各転写位置の略中間位置に速度検出用のセンサ12a,b,cが設けられており、シート搬送ベルト60の移動速度が検知可能となっている。
【0040】
そして、本実施形態2においては、シート搬送ベルト60の移動速度検出結果に基づいて画像形成装置20による画像形成開始タイミングをフィードバック制御している。
【0041】
そこで本実施形態2のカラー複写機は、シート搬送ベルト60の走行位置、走行速度を精密にフィードバック制御するために、図12に示すフィードバック制御系を設けている。このフィードバック制御系は、シート搬送ベルト60の内側内面に設けた微細目盛のスケール70を読み取るセンサ12からの信号を位置信号に変換する位置検出回路77と、速度信号に変換する速度検出回路78とを備え、各々の信号、位置信号及び速度信号を負帰還するマイナーループのフィードバック制御系を構成している。
【0042】
図12のフィードバック制御系において、制御対象であるシート搬送ユニットの機構は、駆動モータ部75、メカ部76、シート搬送ベルト60、スケール70の4つのブロックに分けられ、フィードバック制御の置換法則に従って接続したモデルとして表現している。ここで、駆動モータ部75は、図示しない駆動モータ、回転軸等から構成され、一体的に回転運動する。メカ部76は、2本の支持ローラから構成されており、シート搬送ベルト60と摩擦により連結され、駆動モータ部75の回転が伝達される。
【0043】
また、シート搬送ベルト60とスケール70とは一体であり、メカ部76との摩擦により回転運動する。したがって、シート搬送ベルト60及びスケール70の回転運動には、駆動モータの速度変動等とともに、2本の支持ローラとの摩擦による滑りも全て含めて、シート搬送ベルト60及び微細、精密目盛のスケール70に伝搬される。よって、センサ12は、シート搬送ベルト60の移動量(回転位置)を正確に検出することができる。すなわち、上記センサ12の出力から演算して得られる位置信号と速度信号は、シート搬送ベルト60に対して直接検出した正確な検出結果である。なお、シート搬送ベルト60の移動量(回転位置)の正確な検出結果が得られるので、書込みタイミングの補正などを正確に行うこともできる。
【0044】
また、位置制御回路71は、位置検出回路77からの正確且つ微細な位置信号と、位置指令(目標位置)との偏差を演算し、速度指令(目標速度)を正確に算出して出力することができる。さらに、速度制御回路72は、位置制御回路71からの正確な速度指令(目標速度)と、速度検出回路78からの速度信号との偏差を演算する。そして、図示しない駆動モータに供給する正確な電力量を算出して電力変換回路73に出力し、駆動モータを制御する。したがって、シート搬送ベルト60の移動量(回転位置)を正確且つ精密にフィードバック制御することができる。
【0045】
図12のフィードバック制御系は、アナログ回路あるいはデジタル回路で構成することが可能である。上記位置検出回路77、速度検出回路78、位置制御回路71及び速度制御回路72は、ごく一般に市販されている高速、高精度、高信頼性の演算が得られる電子部品を用いることができる。例えば、オペアンプ、カウンタ、A/D変換器、D/A変換器などにより構成することができる。また、上記電力変換回路73は、バイポーラトランジスタ(シリコンなど)、FETトランジスタなど一般的なトランジスタにより構成することができる。
【0046】
尚、以上のように、シート搬送ベルト60の駆動タイミングを制御することに替えて、画像形成開始タイミングを制御することも可能である。この場合、シート搬送ベルト60の移動速度検知結果と、各色の転写ニップNy、Nm、Nc、Nb間の距離から、シートSの転写位置が各色転写ニップNy、Nm、Nc、Nbを通過するのにかかる時間を算出する。そしてこの時間だけ作像開始時間を遅らせることにより、作像開始時間間隔を固定値で行った際よりも画像先端をより正確にあわせることができる。
【0047】
尚、シート搬送ベルト60を正確に駆動したとしてもシート自体の表面摩擦係数や硬さ等にバラツキがあり、シートが予期せぬ動きをする場合がある。よって、シート搬送ベルト60の移動速度変動に起因する転写位置ずれは極力回避することが望まれる。
【0048】
以上実施例1及び2のカラー複写機では、速度検出用のスケール70(不図示)とセンサ12a,b,cとを中間転写ベルト10やシート搬送ベルト60の内側に配置している。これにより、感光体や現像装置等の他の部材との間でレイアウト上の干渉がなく、装置の小型化を図ることができる。また、トナー付着による検出不良等も防ぐことができる。
【0049】
尚、上記実施形態1及び2では、複数の感光体を有するタンデム式の装置を用いたが、本発明が適用できる装置はこれらにかぎるものではない。例えば、1ドラム型の間接転写方式のプリンタに適用してもよい。1つの感光体40上に順次現像されて形成された合成カラー画像を複数の支持ローラに掛け回された中間転写ベルト10に転写した後、その中間転写ベルト10上の合成カラー画像をシートSに一括転写するカラープリンタである。このプリンタにおいて、中間転写ベルト10の内周面に本件発明のスケール70を設け、センサ12で検知可能にする。このような構成によって、上記実施形態1及び2と同様の効果を得ることができる。
【0050】
実施形態1においては、中間転写ベルト10のヤング率をスケール70のヤング率より高くしている。これによって、ベルト端部が内側に湾曲することがなく、図16で示したようなスケール70の角度がセンサ12に対して傾くことがない。従って、ベルトの速度検出精度を良好に保つことができる。
実施形態1の変形例においては、中間転写ベルト10のヤング率が保護シールのヤング率より高くなるようにしている。これによって、ベルト端部が内側に湾曲することがなく、ベルトの速度検出精度を良好に保つことができる。
また、実施形態1においては、実際の画像上色ずれが0.03[mm]以下となるように中間転写ベルト10のヤング率を設定している。これによって、一般に色ずれが目視では認識されない範囲に抑えることができる。
また、実施形態1においては、センサ12a,b,cの検出結果に基づいて中間転写ベルト10の駆動源としての駆動モータを制御している。これによって、中間転写ベルト10の速度制御を行い、各転写位置でのベルト速度を一定に保つことができた。よって、画像色ずれのない良好なカラー画像を中間転写ベルト10上に形成することができる。
実施形態2においては、シート搬送ベルト60の移動速度の検出結果に基づいて、作像開始タイミングを制御し、シート上に転写する4色の画像の先端位置を揃えている。よって、シート上に画像色ずれのない良好なカラー画像を形成することができる。
更に、実施形態1の変形例においては、中間転写ベルト10のヤング率が寄り止め部材のヤング率より高くなるようにしている。これによって、ベルト端部が内側に湾曲することがなく、ベルトの速度検出精度を良好に保つことができる。また、寄り止め部材が支持ローラ14,15,16の端面に当たらずローラの角にぶつかったりローラ側面に乗り上げたりすることもないため、これに起因して生じるベルトの駆動不良も防止することができる。
実施形態1においては、本発明を感光体から転写される画像を一時的に担持する中間転写ベルト10に適用した。これによって、中間転写ベルト10上に形成する合成カラー画像の色ずれを防止でき、良好なカラー画像を形成することができる。
実施形態2においては、本発明を画像が転写されるシートを表面に担持するシート搬送ベルト60に適用した。よって、シート搬送ベルト60上に担持されるシートへの画像転写位置には、シート搬送ベルト60の速度変動に起因する位置ずれが生じない。従って、シート搬送ベルト60上に担持したシートがベルトと同一速度で搬送されれば転写位置の正確な色ずれのない良好な画像を得ることができる。
【0051】
【発明の効果】
請求項1乃至9の画像形成装置によれば、貼付け材を設けた領域と貼付け材を設けていない領域とでベルト状回転体の伸びに差が生じてベルト状回転体が変形することがない。よって、幅方向一部に貼付け材を設けたベルト状回転体を用いる画像形成装置において、ベルト状回転体の貼付け材に起因する予期せぬ変形を防止することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態に係る画像形成装置の要部の説明図。
【図2】中間転写ベルトに移動量検出用のスケールを設けた状態を示す斜視図。
【図3】スケール読み取り手段としてのセンサを設けたタンデム型画像形成装置の部分拡大図。
【図4】中間転写ベルトの図2におけるY断面図。
【図5】実施形態1にかかるスケールの構成例。
【図6】センサとスケールとの理想的な位置関係を示した図。
【図7】(a)は、従来の中間転写ベルト移動速度とベルト上の画像長さの変動との関係を示すグラフ。(b)は、本実施形態の中間転写ベルト移動速度とベルト上の画像長さの変動との関係を示すグラフ。
【図8】1次転写ニップの部分拡大図。
【図9】中間転写ベルトの回転駆動制御を行うフィードバック制御系のブロック図。
【図10】(a)〜(c)は、中間転写ベルトを図2のZ断面図で示した実施形態1の変形例を示す図。
【図11】実施形態2にかかるタンデム型直接転写方式画像形成装置の概略構成図。
【図12】シート搬送ベルトの駆動制御を行うフィードバック制御系のブロック図。
【図13】画像形成装置内部に設けられた従来の中間転写ベルトの斜視図。
【図14】中間転写ベルト端部が内側に湾曲した従来の不具合を示す図。
【図15】図14において枠で囲んだ中間転写ベルト一端部分の拡大斜視図。
【図16】スケールの角度がセンサに対して傾いた状態を示す従来の不具合を示す図。
。
【符号の説明】
10 中間転写ベルト
11 速度検出用のスケール
12a,b,c 速度検出用のセンサ(センサ)
14,15,16 支持ローラ
17 中間転写ベルトクリーニング装置
18 画像形成手段
20 タンデム型画像形成装置
22 2次転写装置
24 2次転写ベルト
25 定着装置
40 感光体
60 シート搬送ベルト
70 スケール
77 位置検出回路
78 速度検出回路
73 寄り止め部材
100 複写機本体
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置
d 境目
S 貼付け材S
V ベルト
X 切断面
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置に係り、詳しくは転写ベルト、搬送ベルト等の画像形成用のベルト状回転体を備えた画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、画像形成装置に用いられるベルト状回転体としては、例えば、中間転写方式の画像形成装置に用いられる中間転写ベルトや、転写材を担持搬送し転写ニップを通過させるために用いられる転写材搬送ベルト等がある。
中間転写ベルトを用いた画像形成装置としては、例えば、タンデム型中間転写方式の画像形成装置がある。タンデム型中間転写方式の画像形成装置は、複数の感光体にそれぞれ個別に現像装置を備え、各感光体上にそれぞれ単色トナー画像を形成し、それら単色トナー画像を順次中間転写ベルト上に転写する。これによって中間転写ベルト上に合成カラー画像を形成する。中間転写ベルト上の合成カラー画像は転写材上に一括して転写される。
転写材搬送ベルトを用いた画像形成装置としては、例えば、タンデム型直接転写方式の画像形成装置がある。タンデム型直接転写方式の画像形成装置は、複数の感光体にそれぞれ個別に現像装置を備え、各感光体上にそれぞれ単色トナー画像を形成する。それら複数の感光体上に各々形成した単色トナー画像を転写材搬送ベルト上に担持搬送されてくる1枚の転写材上に順次重ね合わせ転写することによって転写材上に合成カラー画像を形成する。
【0003】
上記のようなベルト状回転体(以下、ベルトという)は通常、複数のローラに張架されておりそのうちの駆動ローラの回転駆動によって無端移動するよう回転駆動されていた。
また、ベルトには、従来、種々の目的でベルト幅方向の一部表面又は裏面にシート等を貼り付けて用いることがあった。例えば、ベルトの移動量を検知するためにセンサによって読み取らせるスケールとしてのシート(以下、スケールという)(特許文献1参照)や、ベルトの端部ひび割れを防止する目的でベルト両端に貼り付ける保護シールがある。また、ベルト駆動時にベルトがローラの軸方向一端に寄ることを防止する目的でベルト両端に内部に突き出すように貼り付ける寄り止め等もある。図13は、画像形成装置内部に設けられたベルトVの斜視図である。ベルト幅方向両端には、シート等(以下、貼付け材Sという)が貼り付けられている。ベルトVは、画像形成装置内で駆動されるときには図中a方向に回転駆動される。
【0004】
【特許文献1】
特開平11−24507号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
そして、表面又は裏面の幅方向一部に貼付け材Sを貼り付けたベルトVを用いた画像形成装置において、次のことが発生する場合があった。
ベルトVの回転駆動が継続されるとベルト幅方向両端が内側に湾曲することがあったのである。図14はベルト端部が内側に湾曲したときの状態を示す図で、図13中XのラインでベルトVを切断したもの、図15は図14において枠で囲んだベルト一端部分の拡大斜視図である。図14に示すように、ベルト内面の幅方向両端に貼付け材Sを設けた場合、ベルト両端が貼付け材S側に湾曲してしまう。ベルトVが複数のローラに張架されテンションをかけられると、ベルトVには幅方向に均一な張力がかかる。しかし、貼付け材Sを設けたベルト端部の伸び量が貼付け材Sを設けていないベルト中央部の伸び量より小さい。この伸び量の差により、伸び量の少ない貼付け材Sを設けた部分の周長が伸び量の多いベルト単体部分の周長より短くなる。結果的に、ベルトVには図15のように伸び量の少ない貼付け材Sを設けた部分と伸び量の多いベルト単体部分との境目で傾きをもった変形が生じ、ベルト両端が内側に湾曲するのである。
【0006】
画像形成装置に用いるベルトに上記のようなベルトの変形が生じると、次のような不具合が発生する。
ベルト内面の一箇所に検知マークを設けかつ検知マークに対向する位置にセンサを設けた構成において、ベルトの幅方向端部が内側に湾曲すると、検知マークの通過位置がセンサに対向する位置からずれる場合がある。このため、検知タイミングがずれたり検知できなかったりしてしまう。
また、複数のローラに張架したベルトを駆動する場合、ベルトの寄りを防止するためにベルト幅方向端部の内面に内側に突起した寄り止めを設けることがある。この寄り止めが設けられたベルトにおいて幅方向端部が内側に湾曲すると、寄り止めがローラの端面に当たらずローラの角にぶつかったりローラ側面に乗り上げたりする場合がある。この場合、ベルトの駆動不良が生じてしまう。
更に、貼付け材Sがベルトの移動速度を検知するためのスケールであり、ベルト駆動時にスケールに対向する位置に設けたセンサでベルト移動速度検知を行う構成においては、次のようなことが生じる恐れがある。図16に示すように、スケールの角度がセンサ12に対して傾いてしまうことになり、移動速度の検出精度が悪くなったり、場合によっては検出不能となったりしてしまう。そして、検知結果に応じて種々の制御を行う構成においては、その制御に不都合が生じしてしまう。
【0007】
ところで、前記のようにベルト単体部分と貼付け材Sを設けた部分との伸び量が異なることによってその境目dで傾きをもった変形が生じるのは、貼付け材Sをベルト幅方向端部に貼付けた場合のみに生じることではない。例えばベルト幅方向中央に貼付け材を設けた場合には、ベルト中央の伸びが少なくその両側で伸びが多くなり、境目で傾きをもった変形が生じる。そして、ベルトVの変形によって予期せぬ不具合が生じる恐れがある。
【0008】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは次のことである。即ち、ベルト状回転体の幅方向一部に貼付け材を設けたベルト状回転体を用いる画像形成装置において、ベルト状回転体の貼付け材に起因する予期せぬ変形を防止することができるようにすることである。
【0009】
【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、画像形成に用いるベルト状回転体と、該ベルト状回転体を回転駆動する駆動手段と、該ベルト状回転体の幅方向一部に貼り付けられた貼付け材とを有する画像形成装置において、ベルト状回転体のヤング率>貼付け材のヤング率としたことを特徴とするものである。
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、上記貼付け材が、ベルト状回転体の端部を保護する保護シールであることを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1の画像形成装置において、上記貼付け材が、ベルト状回転体の移動量を検出するためのスケールであり、該スケールを読み取るスケール読み取り手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項3の画像形成装置において、ベルト状回転体にかかる張力をT、形成する画像の最大長をL、ベルト状回転体のヤング率をE、ヤング率バラツキをaとしたとき、数2の関係を満たすようなヤング率であるベルト状回転体を用いたことを特徴とするものである。
【数2】
T/E×L×a≦0.03[mm]
T:ベルト状回転体にかかる張力[N/mm2]
E:ベルト状回転体のヤング率[MPa]
L:画像最大長[mm]
a:ヤング率バラツキ
また、請求項5の発明は、請求項3又は4の画像形成装置において、上記スケール読み取り手段の検出結果に基づいて、上記駆動手段の駆動源を制御するベルト駆動制御手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項3又は4の画像形成装置において、上記スケール読み取り手段の検出結果に基づいて、画像形成開始タイミングを制御する画像形成タイミング制御手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項1,2,3,4,5,又は6の画像形成装置において、上記ベルト状回転体に、該ベルト状回転体駆動時のベルト寄りを防止するための寄り止め部材を設け、かつベルト状回転体のヤング率>寄り止め部材のヤング率としたことを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項1、2,3,4,5,6,又は7の画像形成装置において、上記ベルト状回転体が、表面に画像を転写されることにより該画像を一時的に担持する中間転写ベルト10であることを特徴とするものである。また、請求項9の発明は、請求項1、2,3,4,5,6,7,又は8の画像形成装置において、上記ベルト状回転体が、画像が転写される転写材を表面に担持搬送する転写材搬送ベルトであることを特徴とするものである。
請求項1の画像形成装置においては、ベルト状回転体に貼り付ける貼付け材としては、そのヤング率がベルト状回転体より低いものを用いる。貼付け材のヤング率がベルト状回転体より低いため、ベルト状回転体が駆動手段によって回転駆動されるうちにベルトに張力がかかった場合に生じるベルト単体部分とベルトに貼付け材を貼り付けた部分との伸び量の差が、貼付け材のヤング率がベルト状回転体のヤング率以上の場合に比して小さくなる。このため、ベルト状回転体の幅方向において貼付け材を設けた領域と貼付け材を設けていない領域とでのベルトの伸び量の差を小さくすることができ、貼付け材のヤング率がベルト状回転体のヤング率以上の場合に生じるベルト状回転体の変形を防止する。
【0010】
【発明の実施の形態】
〔実施形態1〕
以下、本発明を画像形成装置である電子写真複写機であるカラー電子写真複写機(以下、「カラー複写機」という)に適用した実施形態1について説明する。図1は本実施形態1に係るカラー複写機の概略構成図である。本カラー複写機は、複写機本体100、給紙テーブル200、スキャナ300、原稿自動搬送装置(ADF)400から主に構成されている。
【0011】
上記複写機本体100には、中央に、ベルト状回転体としての中間転写ベルト10を設ける。この中間転写ベルト10は、図示例では3つの支持ローラ14,15,16に掛け回され、図中時計回りに回転搬送されるようになっている。そして、3つの支持ローラのうち第2の支持ローラ15の左側に、画像転写後に中間転写ベルト1010上に残留する残留トナーを除去する中間転写ベルトクリーニング装置17を設ける。
また、3つの支持ローラのうち第1の支持ローラ14と第2の支持ローラ15と間に張り渡した中間転写ベルト10上には、その搬送方向に沿って、ブラック,シアン,マゼンタ,イエロの4つの画像形成手段18を横に並べて配置している。これによりタンデム型中間転写方式の画像形成装置20(以下、タンデム画像形成装置という)を構成する。このタンデム画像形成装置20の上方には、さらに露光装置21を設ける。
【0012】
一方、中間転写ベルト10を挟んでタンデム画像形成装置20と反対の側には、2次転写装置22を備える。2次転写装置22は、図示例では、2つのローラ23間に、無端ベルトである2次転写ベルト24を掛け渡して構成し、中間転写ベルト10を介して第3の支持ローラ16に押し当てて配置し、中間転写ベルト10上の画像をシートに転写する。
2次転写装置22の横には、シート上の転写画像を定着する定着装置25を設ける。定着装置25は、無端ベルトである定着ベルト26に加圧ローラ27を押し当てて構成する。
【0013】
上述した2次転写装置22には、画像転写後のシートをこの定着装置25へと搬送するシート搬送機能も備えてなる。もちろん、2次転写装置22として、非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、このシート搬送機能を併せて備えることは難しくなる。
なお、図示例では、このような2次転写装置22および定着装置25の下に、上述したタンデム画像形成装置20と平行に、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置28を備える。
【0014】
さて、いまこのカラー複写機を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置400の原稿台30上に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置400を開いてスキャナ300のコンタクトガラス32上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置400を閉じてそれで押さえる。
そして、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置400に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス32上へと移動して後、他方コンタクトガラス32上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ300を駆動し、第1走行体33および第2走行体34を走行する。そして、第1走行体33で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第2走行体34に向け、第2走行体34のミラーで反射して結像レンズ35を通して読み取りセンサ36に入れ、原稿内容を読み取る。
【0015】
また、不図示のスタートスイッチを押すと、不図示の駆動モータで支持ローラ14,15,16の1つを回転駆動して他の2つの支持ローラを従動回転し、中間転写ベルト10を回転搬送する。同時に、個々の画像形成手段18でその感光体40を回転して各感光体40上にそれぞれ、ブラック,イエロ,マゼンタ,シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写ベルト10の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写ベルト10上に合成カラー画像を形成する。
【0016】
一方、不図示のスタートスイッチを押すと、給紙テーブル200の給紙ローラ42の1つを選択回転し、ペーパーバンク43に多段に備える給紙カセット44の1つからシートを繰り出し分離ローラ45で1枚ずつ分離して給紙路46に入れる。これを搬送ローラ47で搬送して複写機本体100内の給紙路48に導き、レジストローラ49に突き当てて止める。
または、給紙ローラ50を回転して手差しトレイ51上のシートを繰り出し、分離ローラ52で1枚ずつ分離して手差し給紙路53に入れ、同じくレジストローラ49に突き当てて止める。
【0017】
そして、中間転写ベルト10上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ49を回転し、中間転写ベルト10と2次転写装置22との間にシートを送り込み、2次転写装置22で転写してシート上にカラー画像を記録する。画像転写後のシートは、2次転写装置22で搬送して定着装置25へと送り込み、定着装置25で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、切換爪55で切り換えて排出ローラ56で排出し、排紙トレイ57上にスタックする。または、切換爪55で切り換えてシート反転装置28に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ56で排紙トレイ57上に排出する。
【0018】
一方、画像転写後の中間転写ベルト10は、中間転写ベルトクリーニング装置17で、画像転写後に中間転写ベルト10上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成装置20による再度の画像形成に備える。
【0019】
本実施形態のカラー複写機は、中間転写ベルト10の移動量を検出するための構成を有している。
図2は、中間転写ベルト10に移動量検出用の貼付け材としてのスケール70を設けた状態を示す斜視図である。図3は、中間転写ベルト10に設けたスケール70を読み取るスケール読み取り手段としてのセンサ12a〜cを設けたタンデム型画像形成装置20の部分拡大図である。図2に示すように、スケール70は、中間転写ベルト10の幅方向端部に中間転写ベルト10内周面全周に亘って貼されている。図3において、センサ12a、b、cは、支持ローラ14と支持ローラ15との間の空間で各転写位置の略中間位置に、スケール70から所定距離離して設置されている。スケール70を中間転写ベルト10の内周面に設けているので、スケール70を読み取るセンサ12a〜cを比較的クリーンで且つ他の部材のレイアウトに影響を及ぼさない空間である中間転写ベルト10の内側に設けることができる。さらに、スケール70を中間転写ベルト10端部、即ち画像形成領域外の中間転写ベルト10裏面に設けている。このため、画像にスケール70を設けていることによって生じる予期せぬ影響を回避することができる。
【0020】
また、中間転写ベルト10が支持ローラ14,15,16の回転軸方向に寄れるのを防止するために、中間転写ベルト10の端部には寄り止め部材73が貼付されている。支持ローラ14,15,16は寄り止め部材73の内側で回転する。図4は、図2のY断面図である。図4に示すように、中間転写ベルト10回転時にスケール70が支持ローラ14,15,16表面に接触して損傷するのを防止するために、支持ローラ14,15,16の端部にはスケール70の厚みより大きい間隔cをもった逃げ部15aが形成されている。
【0021】
なお、上記スケール70及びセンサ12a、b、cは、光学的に読み取り可能な方式であっても、磁気的に読み取り可能な方式であってもよい。本実施形態においては、プラスチックシート上に微細、精密ピッチの光反射面及び非反射面を回転方向に交互に形成したスケール70と、スケール70に集光ビームを照射し、スケール70の光反射面からの反射光を読み取る光学式センサとを用いている。
本実施形態のスケール70は、光学的に読み取り可能なスケール70であり、プラスチックシート上に微細、精密ピッチの光反射面及び非反射面が走行方向に交互に形成されている。この光反射面B及び非反射面Cは、例えばプラスチックシート上にアルミニウムやニッケル等の高反射率を示す材料を蒸着し、非反射面となるべき部分の蒸着物質をエキシマレーザ等のレーザ光で選択的に除去することにより形成することができる。図5(a)(b)に示すスケール70の構成例では、中間転写ベルト10搬送方向(図中a方向)の光反射面Bと非反射面Cとからなる1対のピッチPを10〜20μmに設定し、そのうち光反射面Cの幅を上記ピッチPの半分程度の寸法に設定した。
【0022】
図6は、スケール70をセンサ12で読み取っているときのセンサ12とスケール70との理想的な位置関係を示した図である。図6に示すように、中間転写ベルト10に設けたスケール70をセンサ12で読み取って中間転写ベルト10移動量を検出し、これによって中間転写ベルト10の回転位置及び移動量を直接且つ正確に検出可能にしている。すなわち、中間転写ベルト10の伸縮や、感光体速度の微小差等による影響も全て含めて、中間転写ベルト10の移動量(回転位置)を正確に検出可能にしている。そして、中間転写ベルト10の移動速度も正確に検出可能にしている。
【0023】
ところが、上記構成において中間転写ベルト10移動量の検知結果に誤差が生じる場合があった。その原因を本発明者が検討したところ、センサ12とスケール70との位置関係が図6に示す理想的な位置関係にならない場合があり、それが直接的な原因であることがわかった。
中間転写ベルト10にスケール70や寄り止め部材73を貼り付けた後、支持ローラ13,14,15によって中間転写ベルト10にテンションをかける必要がある。このとき、中間転写ベルト10のヤング率がスケール70のヤング率よりも低いと、スケール70が貼り付けてある部分は中間転写ベルト10がスケール70によって補強された状態となっているため、中間転写ベルト10単体部分よりも伸びが少なくなる。このため、図15に示したようにスケール70と中間転写ベルト10の継ぎ目に傾きをもった変形が生じてしまう。結果的に図16のようにセンサ12に対してのスケール70の角度が傾いてしまうことになり、速度検出精度が悪くなって検知結果に誤差が生じるのである。また、更に過度な中間転写ベルト10の変形が生じた場合は、速度検出不能になってしまう恐れもある。
【0024】
そこで、本実施形態1においては、中間転写ベルト10のヤング率とスケール70のヤング率の関係が、
中間転写ベルト10のヤング率>スケール70のヤング率
の関係を満たすような材質のものを両者に用いる。
中間転写ベルト10の材質としてはポリイミド、スケール70の材質としては上記のものを用いている。このとき、中間転写ベルト10のヤング率は3000〜7000[MPa]の範囲となる。スケール70のヤング率は300〜800[MPa]の範囲となる。そして本実施形態においては、中間転写ベルト10のヤング率が7000[MPa]、スケール70のヤング率が550[MPa]のものを用いる。
【0025】
このようにして中間転写ベルト10のヤング率をスケール70のヤング率より高く、即ちスケール70のヤング率が中間転写ベルト10のヤング率より低くなるようにすると、中間転写ベルト10にテンションをかけた際にもスケール70は中間転写ベルト10の伸びに従う。従って、ベルト幅方向中央部のみが伸び端部が伸びずにベルト端部が内側に湾曲するという現象が生じない。よって、図16で示したようなスケール70の角度がセンサ12に対して傾いてしまうことがない。また、温度変化によりスケール70が中間転写ベルト10貼付け時より縮む場合があり、その場合には中間転写ベルト10波打ちが発生する恐れがある。しかし、本実施形態のように中間転写ベルト10のヤング率をスケール70のヤング率より高くしていれば、中間転写ベルト10はスケール70の縮みに従う変形をしないので、ベルト波打ちの発生も防ぐことができる。
【0026】
尚、中間転写ベルト10のヤング率が低い場合には、中間転写ベルト10にかかる張力によるベルトの伸び量が大きく、スケール70もベルトに沿って伸びる。スケール70の伸び量が一定であればセンサ12による速度検出精度に問題はないが、ベルトのヤング率ばらつきがあるためスケール70の伸び量にも変化が生じる。スケール70の伸び量の変化幅が大きいと、中間転写ベルト10の検出速度上でのばらつきが画像上問題となるレベルとして発生することが確認されている。
本実施形態においては、中間転写ベルト10にかかる張力をT、形成する画像の最大長をL、中間転写ベルト10のヤング率をE、ヤング率バラツキをaとしたとき、数3の関係を満たしている。
【数3】
T/E×L×a≦0.03[mm]
T:中間転写ベルト10にかかる張力[N/mm2]
E:中間転写ベルト10のヤング率[MPa]
L:画像最大長[mm]
a:ヤング率バラツキ
ここで、中間転写ベルト10にかかる張力Tが1[N/mm2]、A3の画像とするとその画像最大長Lが420[mm]、ヤング率に10[%]程度のバラツキがあるとしてヤング率バラツキaを0.1とする。そして、上記のように中間転写ベルト10のヤング率を7000[MPa]とし数3に代入すると、0.006[mm]となる。これは、A3画像を中間転写ベルト10に転写する際、画像先端から後端までの距離のバラツキが最大0.006[mm]程度となることを意味する。中間転写ベルト10上に複数の画像を転写する場合の画像上色ずれが最大0.006[mm]程度となる。一般的に、画像上色ずれは0.03[mm]を超えると目視で認識されてしまう。本実施形態においては、画像上色ずれが0.006[mm]であるので、色ずれの問題はない。
【0027】
尚、本実施形態においては、中間転写ベルト10としてヤング率が7000[MPa]のものを使用したが、これに限るものではない。画像上色ずれが0.03[mm]以下であれば色ずれの問題はない。従って上記のように張力Tが1[N/mm2]、画像最大長Lが420[mm]、ヤング率に10[%]の場合、中間転写ベルト10のヤング率を1400[MPa]以上にすれば色ずれの問題はない。但し、より望ましくはヤング率3000[MPa]以上である。本実施形態に用いる中間転写ベルトのヤング率は、その材質から3000〜7000[MPa]の範囲となるので、全て問題ない。また、中間転写ベルト10にかかる張力T、形成する画像の画像最大長L、ヤング率バラツキa等によっても中間転写ベルト10ヤング率の許容範囲は異なる。いずれにしても、画像上色ずれが0.03[mm]以下となるよう設定すればよい。
【0028】
従来、中間転写ベルト10の移動速度が変動すると、中間転写ベルト10上に転写される画像の長さが変動する。図7は、中間転写ベルト10移動速度の検出結果と中間転写ベルト10上の画像長さの変動との関係を示すグラフで、(a)は従来例、(b)は本実施形態である。図8は、中間転写ベルト10上へ画像が転写される1次転写ニップの部分拡大図である。図9において、一定速度で駆動される感光体に対して中間転写ベルト10の移動速度が変動すると、1次転写ニップN1では、感光体上で同じ長さの画像に対して対向する中間転写ベルト10の長さが異なる。1次転写ニップで中間転写ベルト10の速度が遅いと中間転写ベルト10上では画像が短く(図中s)縮み、中間転写ベルト10の速度が速いと中間転写ベルト10上では画像が長く(図中f)伸びる。この関係を示したものが図7(a)である。
図7(a)は、横軸に1次転写ニップにくる中間転写ベルト10の位置、縦軸に中間転写ベルト10移動速度と1次転写した画像の長さを示している。図中V1のように、従来は中間転写ベルト10移動速度の検出結果が速かったり遅かったりしていた。そして、その速度変動に伴って中間転写ベルト10上に転写された画像の長さL1も、長くなったり短くなったり変動していた。
そこで、このベルト速度を一定になるように駆動にフィードバックしてやれば、画像の伸び縮みもなくなり、倍率が一定で位置ずれのない良好な画像が得られることになる。
【0029】
そこで本実施形態2のカラー複写機は、中間転写ベルト10の走行位置、走行速度を精密にフィードバック制御するために、図9に示すフィードバック制御系を設けている。このフィードバック制御系は、中間転写ベルト10の内側内面に設けた微細目盛のスケール70を読み取るセンサ12からの信号を位置信号に変換する位置検出回路77と、速度信号に変換する速度検出回路78とを備え、各々の信号、位置信号及び速度信号を負帰還するマイナーループのフィードバック制御系を構成している。
【0030】
図9のフィードバック制御系において、制御対象である中間転写ユニットの機構は、駆動モータ部75、メカ部76、中間転写ベルト10、スケール70の4つのブロックに分けられ、フィードバック制御の置換法則に従って接続したモデルとして表現している。ここで、駆動モータ部75は、図示しない駆動モータ、回転軸等から構成され、一体的に回転運動する。メカ部76は、3本の支持ローラ14,15,16から構成されており、中間転写ベルト10と摩擦により連結され、駆動モータ部75の回転が伝達される。
【0031】
また、中間転写ベルト10とスケール70とは一体であり、メカ部76との摩擦により回転運動する。したがって、中間転写ベルト10及びスケール70の回転運動には、駆動モータの速度変動等とともに、3本の支持ローラ14,15,16との摩擦による滑りも全て含めて、中間転写ベルト10及び微細、精密目盛のスケール70に伝搬される。よって、センサ12は、中間転写ベルト10の移動量(回転位置)を正確に検出することができる。すなわち、上記センサ12の出力から演算して得られる位置信号と速度信号は、中間転写ベルト10に対して直接検出した正確な検出結果である。なお、中間転写ベルト10の移動量(回転位置)の正確な検出結果が得られるので、書込みタイミングの補正などを正確に行うこともできる。
【0032】
また、位置制御回路71は、位置検出回路77からの正確且つ微細な位置信号と、位置指令(目標位置)との偏差を演算し、速度指令(目標速度)を正確に算出して出力することができる。さらに、速度制御回路72は、位置制御回路71からの正確な速度指令(目標速度)と、速度検出回路78からの速度信号との偏差を演算する。そして、図示しない駆動モータに供給する正確な電力量を算出して電力変換回路73に出力し、駆動モータを制御する。したがって、中間転写ベルト10の移動量(回転位置)を正確且つ精密にフィードバック制御することができる。
【0033】
図9のフィードバック制御系は、アナログ回路あるいはデジタル回路で構成することが可能である。上記位置検出回路77、速度検出回路78、位置制御回路71及び速度制御回路72は、ごく一般に市販されている高速、高精度、高信頼性の演算が得られる電子部品を用いることができる。例えば、オペアンプ、カウンタ、A/D変換器、D/A変換器などにより構成することができる。また、上記電力変換回路73は、バイポーラトランジスタ(シリコンなど)、FETトランジスタなど一般的なトランジスタにより構成することができる。
【0034】
尚、図3に示したように3つのセンサ12a,b,cで検出した速度の平均値に基づいて、中間転写ベルト10の速度制御を行った。これにより、各転写位置でのベルト速度をより一定に保つことができた。図8(b)はこのときの画像の長さを示したものである。上記の中間転写ベルト10駆動制御を行うことによって中間転写ベルト10移動速度はV2に示すように一定速度となる。このとき、中間転写ベルト10上に転写された画像の長さL2は一定の長さとなった。
【0035】
本実施形態においては3つのセンサ12a,b,cを設けたが,これに変えてセンサを2つ又は1つにすることも可能である。センサ1つの場合は、その検出結果に基づいて中間転写ベルト10の速度制御を行う。
【0036】
次に、実施形態1の変形例について説明する。
図10(a)〜(c)は、変形例である中間転写ベルト10を図2のZ断面図で示したものである。中間転写ベルト10には、中間転写ベルト10端部を保護するための保護シールを貼付け材として設けている。更に、スケール70と寄り止め部材73も設けている。保護シールはPET(ポリエチレンテレフタレート)から構成されており、中間転写ベルト10端部に貼り付けることにより中間転写ベルト10端部のひび割れ等を防止するものである。
保護シールを設ける位置は、図10(a)のように中間転写ベルト10のスケール70を設けていない側の端部外側面に設ける方法がある。この他図10(b)のように中間転写ベルト10両端の外側面に設ける方法、(c)のようにスケール70を設けていない側の端部内面に設ける方法など種々の位置が可能である。また、図10(a)〜(c)に示した位置に限るものでもない。
【0037】
そして、本変形例においては、中間転写ベルト10のヤング率と保護シールのヤング率の関係が、
中間転写ベルト10のヤング率>保護シールのヤング率
の関係を満たすようにしている。
保護シールの材質に上記のものを用いているので、保護シールのヤング率は300〜800[MPa]の範囲となる。そして、本実施形態においては、保護シールのヤング率を上記のスケール70のヤング率と同じ550[MPa]にしている。
【0038】
更に、本変形例においては、中間転写ベルト10のヤング率と寄り止め部材のヤング率の関係が、
中間転写ベルト10のヤング率>寄り止め部材のヤング率
の関係を満たすようにしている。
本実施形態においては、この寄り止め部材の材質は、ウレタンゴムとその内部に設けたPET(ポリエチレンテレフタレート)とを一体形成した構成の寄り止め部材を用いている。そして、寄り止め部材のヤング率を上記スケール70のヤング率と同じ550[MPa]にしている。尚、寄り止め部材は厚みが1[mm]程度とスケール70等に比して厚みがあるため、よりヤング率の低いウレタンゴムを用いてもよい。このような寄り止め部材はヤング率が2〜10[MPa]となり適している。但し本実施形態の寄り止め部材のようにウレタンゴム+PETとすると、寄り止め部材に強度をもたせることができる。
【0039】
〔実施形態2〕
次に本発明を適用した実施形態2について説明する。上記実施形態1では、タンデム型間接転写方式のカラー複写機における中間転写ベルト10に本発明を適用した例について説明したが、直接転写方式のカラー複写機における転写材搬送ベルトとしてのシート搬送ベルト60に適用することもできる。図11は、タンデム型直接転写方式画像形成装置20とシート搬送ベルト60近傍の概略構成図である。
図11において、シートSはシート搬送ベルト60上に密着して図中b方向に搬送され、4つの転写装置2Y,M,C,Bによって各色トナー像が各転写ニップNy、Nm、Nc、Nbで直接シートS上に転写される。
また、本実施形態2のシート搬送ベルト60にも、実施形態1の中間転写ベルト10と同様に幅方向端部にスケール70が設けられ、そのスケール70のヤング率がシート搬送ベルト60のヤング率より低くなっている。また、それぞれ各転写位置の略中間位置に速度検出用のセンサ12a,b,cが設けられており、シート搬送ベルト60の移動速度が検知可能となっている。
【0040】
そして、本実施形態2においては、シート搬送ベルト60の移動速度検出結果に基づいて画像形成装置20による画像形成開始タイミングをフィードバック制御している。
【0041】
そこで本実施形態2のカラー複写機は、シート搬送ベルト60の走行位置、走行速度を精密にフィードバック制御するために、図12に示すフィードバック制御系を設けている。このフィードバック制御系は、シート搬送ベルト60の内側内面に設けた微細目盛のスケール70を読み取るセンサ12からの信号を位置信号に変換する位置検出回路77と、速度信号に変換する速度検出回路78とを備え、各々の信号、位置信号及び速度信号を負帰還するマイナーループのフィードバック制御系を構成している。
【0042】
図12のフィードバック制御系において、制御対象であるシート搬送ユニットの機構は、駆動モータ部75、メカ部76、シート搬送ベルト60、スケール70の4つのブロックに分けられ、フィードバック制御の置換法則に従って接続したモデルとして表現している。ここで、駆動モータ部75は、図示しない駆動モータ、回転軸等から構成され、一体的に回転運動する。メカ部76は、2本の支持ローラから構成されており、シート搬送ベルト60と摩擦により連結され、駆動モータ部75の回転が伝達される。
【0043】
また、シート搬送ベルト60とスケール70とは一体であり、メカ部76との摩擦により回転運動する。したがって、シート搬送ベルト60及びスケール70の回転運動には、駆動モータの速度変動等とともに、2本の支持ローラとの摩擦による滑りも全て含めて、シート搬送ベルト60及び微細、精密目盛のスケール70に伝搬される。よって、センサ12は、シート搬送ベルト60の移動量(回転位置)を正確に検出することができる。すなわち、上記センサ12の出力から演算して得られる位置信号と速度信号は、シート搬送ベルト60に対して直接検出した正確な検出結果である。なお、シート搬送ベルト60の移動量(回転位置)の正確な検出結果が得られるので、書込みタイミングの補正などを正確に行うこともできる。
【0044】
また、位置制御回路71は、位置検出回路77からの正確且つ微細な位置信号と、位置指令(目標位置)との偏差を演算し、速度指令(目標速度)を正確に算出して出力することができる。さらに、速度制御回路72は、位置制御回路71からの正確な速度指令(目標速度)と、速度検出回路78からの速度信号との偏差を演算する。そして、図示しない駆動モータに供給する正確な電力量を算出して電力変換回路73に出力し、駆動モータを制御する。したがって、シート搬送ベルト60の移動量(回転位置)を正確且つ精密にフィードバック制御することができる。
【0045】
図12のフィードバック制御系は、アナログ回路あるいはデジタル回路で構成することが可能である。上記位置検出回路77、速度検出回路78、位置制御回路71及び速度制御回路72は、ごく一般に市販されている高速、高精度、高信頼性の演算が得られる電子部品を用いることができる。例えば、オペアンプ、カウンタ、A/D変換器、D/A変換器などにより構成することができる。また、上記電力変換回路73は、バイポーラトランジスタ(シリコンなど)、FETトランジスタなど一般的なトランジスタにより構成することができる。
【0046】
尚、以上のように、シート搬送ベルト60の駆動タイミングを制御することに替えて、画像形成開始タイミングを制御することも可能である。この場合、シート搬送ベルト60の移動速度検知結果と、各色の転写ニップNy、Nm、Nc、Nb間の距離から、シートSの転写位置が各色転写ニップNy、Nm、Nc、Nbを通過するのにかかる時間を算出する。そしてこの時間だけ作像開始時間を遅らせることにより、作像開始時間間隔を固定値で行った際よりも画像先端をより正確にあわせることができる。
【0047】
尚、シート搬送ベルト60を正確に駆動したとしてもシート自体の表面摩擦係数や硬さ等にバラツキがあり、シートが予期せぬ動きをする場合がある。よって、シート搬送ベルト60の移動速度変動に起因する転写位置ずれは極力回避することが望まれる。
【0048】
以上実施例1及び2のカラー複写機では、速度検出用のスケール70(不図示)とセンサ12a,b,cとを中間転写ベルト10やシート搬送ベルト60の内側に配置している。これにより、感光体や現像装置等の他の部材との間でレイアウト上の干渉がなく、装置の小型化を図ることができる。また、トナー付着による検出不良等も防ぐことができる。
【0049】
尚、上記実施形態1及び2では、複数の感光体を有するタンデム式の装置を用いたが、本発明が適用できる装置はこれらにかぎるものではない。例えば、1ドラム型の間接転写方式のプリンタに適用してもよい。1つの感光体40上に順次現像されて形成された合成カラー画像を複数の支持ローラに掛け回された中間転写ベルト10に転写した後、その中間転写ベルト10上の合成カラー画像をシートSに一括転写するカラープリンタである。このプリンタにおいて、中間転写ベルト10の内周面に本件発明のスケール70を設け、センサ12で検知可能にする。このような構成によって、上記実施形態1及び2と同様の効果を得ることができる。
【0050】
実施形態1においては、中間転写ベルト10のヤング率をスケール70のヤング率より高くしている。これによって、ベルト端部が内側に湾曲することがなく、図16で示したようなスケール70の角度がセンサ12に対して傾くことがない。従って、ベルトの速度検出精度を良好に保つことができる。
実施形態1の変形例においては、中間転写ベルト10のヤング率が保護シールのヤング率より高くなるようにしている。これによって、ベルト端部が内側に湾曲することがなく、ベルトの速度検出精度を良好に保つことができる。
また、実施形態1においては、実際の画像上色ずれが0.03[mm]以下となるように中間転写ベルト10のヤング率を設定している。これによって、一般に色ずれが目視では認識されない範囲に抑えることができる。
また、実施形態1においては、センサ12a,b,cの検出結果に基づいて中間転写ベルト10の駆動源としての駆動モータを制御している。これによって、中間転写ベルト10の速度制御を行い、各転写位置でのベルト速度を一定に保つことができた。よって、画像色ずれのない良好なカラー画像を中間転写ベルト10上に形成することができる。
実施形態2においては、シート搬送ベルト60の移動速度の検出結果に基づいて、作像開始タイミングを制御し、シート上に転写する4色の画像の先端位置を揃えている。よって、シート上に画像色ずれのない良好なカラー画像を形成することができる。
更に、実施形態1の変形例においては、中間転写ベルト10のヤング率が寄り止め部材のヤング率より高くなるようにしている。これによって、ベルト端部が内側に湾曲することがなく、ベルトの速度検出精度を良好に保つことができる。また、寄り止め部材が支持ローラ14,15,16の端面に当たらずローラの角にぶつかったりローラ側面に乗り上げたりすることもないため、これに起因して生じるベルトの駆動不良も防止することができる。
実施形態1においては、本発明を感光体から転写される画像を一時的に担持する中間転写ベルト10に適用した。これによって、中間転写ベルト10上に形成する合成カラー画像の色ずれを防止でき、良好なカラー画像を形成することができる。
実施形態2においては、本発明を画像が転写されるシートを表面に担持するシート搬送ベルト60に適用した。よって、シート搬送ベルト60上に担持されるシートへの画像転写位置には、シート搬送ベルト60の速度変動に起因する位置ずれが生じない。従って、シート搬送ベルト60上に担持したシートがベルトと同一速度で搬送されれば転写位置の正確な色ずれのない良好な画像を得ることができる。
【0051】
【発明の効果】
請求項1乃至9の画像形成装置によれば、貼付け材を設けた領域と貼付け材を設けていない領域とでベルト状回転体の伸びに差が生じてベルト状回転体が変形することがない。よって、幅方向一部に貼付け材を設けたベルト状回転体を用いる画像形成装置において、ベルト状回転体の貼付け材に起因する予期せぬ変形を防止することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態に係る画像形成装置の要部の説明図。
【図2】中間転写ベルトに移動量検出用のスケールを設けた状態を示す斜視図。
【図3】スケール読み取り手段としてのセンサを設けたタンデム型画像形成装置の部分拡大図。
【図4】中間転写ベルトの図2におけるY断面図。
【図5】実施形態1にかかるスケールの構成例。
【図6】センサとスケールとの理想的な位置関係を示した図。
【図7】(a)は、従来の中間転写ベルト移動速度とベルト上の画像長さの変動との関係を示すグラフ。(b)は、本実施形態の中間転写ベルト移動速度とベルト上の画像長さの変動との関係を示すグラフ。
【図8】1次転写ニップの部分拡大図。
【図9】中間転写ベルトの回転駆動制御を行うフィードバック制御系のブロック図。
【図10】(a)〜(c)は、中間転写ベルトを図2のZ断面図で示した実施形態1の変形例を示す図。
【図11】実施形態2にかかるタンデム型直接転写方式画像形成装置の概略構成図。
【図12】シート搬送ベルトの駆動制御を行うフィードバック制御系のブロック図。
【図13】画像形成装置内部に設けられた従来の中間転写ベルトの斜視図。
【図14】中間転写ベルト端部が内側に湾曲した従来の不具合を示す図。
【図15】図14において枠で囲んだ中間転写ベルト一端部分の拡大斜視図。
【図16】スケールの角度がセンサに対して傾いた状態を示す従来の不具合を示す図。
。
【符号の説明】
10 中間転写ベルト
11 速度検出用のスケール
12a,b,c 速度検出用のセンサ(センサ)
14,15,16 支持ローラ
17 中間転写ベルトクリーニング装置
18 画像形成手段
20 タンデム型画像形成装置
22 2次転写装置
24 2次転写ベルト
25 定着装置
40 感光体
60 シート搬送ベルト
70 スケール
77 位置検出回路
78 速度検出回路
73 寄り止め部材
100 複写機本体
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置
d 境目
S 貼付け材S
V ベルト
X 切断面
Claims (9)
- 画像形成に用いるベルト状回転体と、該ベルト状回転体を回転駆動する駆動手段と、該ベルト状回転体の幅方向一部に貼り付けられた貼付け材とを有する画像形成装置において、
ベルト状回転体のヤング率>貼付け材のヤング率
としたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1の画像形成装置において、
上記貼付け材が、ベルト状回転体の端部を保護する保護シールであることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1の画像形成装置において、
上記貼付け材が、ベルト状回転体の移動量を検出するためのスケールであり、該スケールを読み取るスケール読み取り手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項3又は4の画像形成装置において、
上記スケール読み取り手段の検出結果に基づいて、上記駆動手段の駆動源を制御するベルト駆動制御手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項3又は4の画像形成装置において、
上記スケール読み取り手段の検出結果に基づいて、画像形成開始タイミングを制御する画像形成タイミング制御手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1,2,3,4,5,又は6の画像形成装置において、
上記ベルト状回転体に、該ベルト状回転体駆動時のベルト寄りを防止するための寄り止め部材を設け、かつ
ベルト状回転体のヤング率>寄り止め部材のヤング率
としたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1、2,3,4,5,6,又は8の画像形成装置において、
上記ベルト状回転体が、表面に画像を転写されることにより該画像を一時的に担持する中間転写ベルト10であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1、2,3,4,5,6,7,又は7の画像形成装置において、
上記ベルト状回転体が、画像が転写される転写材を表面に担持搬送する転写材搬送ベルトであることを特徴とする画像形成装置。
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