JP2006099008A - 画像形成装置のベルト循環装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構造で、長期にわたって正確に転写ベルトの位置を検知できるベルト循環装置を提供する
【解決手段】 ベルト５１の被検知部として、無端ベルト５１の幅方向の端部に突起部６０を設けており、この突起部６０を形成する部材の引張弾性係数は無端ベルト５１を形成する部材の引張弾性係数より小さい。突起部材６０の引張り弾性係数とベルト５１の引張り弾性係数との差が適切であるため、ローラ５４の巻き付け部などにおいて突起部材６０がベルト５１の変形に追随でき、ベルト５１と突起部材６０の接着界面で大きな面方向のストレスが発生しない。したがって、ベルト５１の長期間の駆動により突起部材６０が剥がれることを抑えることができる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、画像形成装置のベルト循環装置、特に、ベルト部材の位置検知用の被検知部が設けられているベルト循環装置に関する。

電子写真方式による画像形成装置では、感光体ドラムの周辺に帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段等が設けられている。そして、帯電手段によって感光体ドラムに帯電が行われた後、露光手段によって露光が行われて感光体ドラム表面に静電潜像が形成され、現像手段によって現像される。その後、現像されたトナー画像は転写手段により転写材上に転写され、さらに定着手段により定着され、画像形成された転写材が排出部に排出される。感光体ドラムに残留した残留現像剤は、クリーニング手段によりクリーニングされる。

ここで、単一ドラム型のカラー画像形成装置においては、画像情報に応じて感光体ドラムに静電潜像が形成された後、例えば、マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの現像部によって順次現像が行われる。そして、各色の現像部で順次形成されたトナー画像が一次転写手段により転写ベルトに転写される。転写ベルトは複数のローラ上にエンドレスに巻き付けられており、この転写ベルト上のトナー画像は二次転写手段により転写材へ転写される。一方、転写材は給紙部からレジストローラ対を経由して転写位置に搬送される。

このような画像形成過程で、複数のローラ上にエンドレスに巻き付けられている転写ベルトが、走行方向において波打ちしたり、または蛇行する場合がある。転写ベルトに蛇行が発生すると、本来直角の画像が平行四辺形の画像となるなど画像の歪み及び各色の転写ずれなどが発生する。また、転写ベルトに波打ちが発生すると、画像変形、転写抜けなどが発生する。

各色の画像を正確に重ね合わせ、画像の歪みがない高画質の画像を得るためには、転写ベルトに蛇行や波うちが発生せず、転写ベルトが安定して駆動搬送されることが必要である。また、各色の画像を正確に重ね合わせ、画像の高画質化を達成するためには、転写ベルトの位置を正確に把握する必要がある。転写ベルトの位置は、転写ベルトの特定の位置をセンサにより検知して検出するようにしている。

このような転写ベルトの位置を検知するために、転写ベルトの表面端部にスタンプまたは光反射材を有する粘着テープによる位置検知マークを設け、光学センサを用いてこのマークを検知する方法、及び転写ベルトの端部に位置検知用の窓穴を設け、この窓穴と透過型光電センサの組み合わせにより位置を検知する方法がある。また、ベルト端部のガイドリブの継ぎ目部に補強部材を貼り付け、この補強部材自体がベルト端部から突起状にはみ出すようにし、これを光学センサで検知する方法もある。
特開平６−５６２９２ 特開２０００−１４７９５０ 特開２００３−１１４５５８

転写ベルトの表面にスタンプまたは光反射テープなどの被検知体を貼着する場合、転写ベルトと被検知体を構成する部材の引張り弾性率の差が大きすぎると、転写ベルトの周長変化量と被検知体の延び量に差が生じ、ベルトと被検知体との接着界面で大きなストレスが発生し、長期使用により被検知体が剥がれてしまうという問題が発生する。また、小型画像形成装置においては、転写ベルトの表面に位置検知用窓穴を設けるためのスペースがない場合がある。

本発明の目的は、簡単な構造で、長期にわたって正確に転写ベルトの位置を検知できるようにすることにある。

請求項１に係る画像形成装置のベルト循環装置は、駆動ローラと、従動ローラと、無端ベルトと、被検知部とを備えている。ここで、駆動ローラは無端ベルトを支持し、且つ駆動部により無端ベルトの回転を駆動させるためのものである。従動ローラは駆動ローラに対向して配置され、無端ベルトを支持するためのものである。無端ベルトは、駆動ローラと従動ローラとの間に掛け渡され、駆動ローラにより駆動されて回転しながら例えばトナー画像などの積載物を搬送するためのものである。被検知部は、無端ベルトの幅方向の端部に設けられたものあって、ベルトの位置を検出するためのものである。

画像形成装置におけるベルト循環装置、例えば転写ベルトは複数のローラに巻きかけられて循環しているが、転写ベルトに蛇行や波打などが発生したか否かを検知するために、ベルト部材に突起部材からなる被検知部を設けている。この被検知部が検知手段によって検知されることによってベルトの位置が検知される。ここで、被検知部を構成する部材の引張り弾性係数が無端ベルトの引張り弾性係数より大きい場合、ローラの巻き付け部、すなわちベルトの曲率が大きい部分において被検知部を構成する部材がベルトの変形に追随出来ず、ベルトと被検知部材の接着界面で大きな面方向のストレスが発生し、ベルトの長期間の駆動により被検知部材が剥がれるおそれがある。

この発明では、無端ベルトの幅方向の端部にベルトの被検知部を設け、この被検知部を形成する部材の引張弾性係数は無端ベルトを形成する部材の引張弾性係数より小さい。被検知部材の引張り弾性係数が無端ベルト部材の引張り弾性係数より小さいため、ベルトの曲率が大きい部分においても突起部材がベルトの変形に追随でき、ベルトと被検知部材の接着界面で大きな面方向のストレスが発生せず、ベルトの長期間の駆動においても被検知部材が剥がれることがない。

請求項２に係る画像形成装置のベルト循環装置は、請求項１のベルト循環装置において、被検知部は無端ベルトの幅方向の端部に幅方向に突出して設けられた突起部である。ここでは、ベルトの幅方向に突起部を設けることにより、被検知部の構造が簡単になると同時に、光学センサーなどの検知部のレイアウトが容易になる。

請求項３に係る画像形成装置のベルト循環装置は、請求項１または２に記載のベルト循環装置において、被検知部は好ましくは無端ベルトの内側に貼り付けている。

ベルトの外周部における延び量は内周における延び量より大きい。そこで、被検知部をベルトの外側に貼り付けると、ローラの巻き付け部などにおいて被検知部とベルトの接着界面で剥がれるおそれがある。したがって、被検知部は好ましくは無端ベルトの内側に貼り付けることで、被検知部がベルト循環装置から剥離されることを抑制することが出来る。

請求項４に係る画像形成装置のベルト循環装置は、請求項１から３に記載のベルト循環装置において、被検知部の厚さは、好ましくは２００μｍ以下である。ベルトの内周に突起部材を貼り付ける場合、被検知部があまり厚すぎるとベルトの安定走行に支障が出やすく、特にローラの巻き付け部などにおいて被検知部の厚さによる転写ずれなどが発生しやすい。そこで、被検知部の厚さは好ましくは２００μｍ以下にすることで、被検知部の厚さがベルトの安定走行への影響を抑えることが出来る。

以上のような本発明では、被検知部として適切な引張り弾性係数を有する部材を選択することにより、簡単な構造で、長期にわたって正確な位置検知を行うことができる。

図１は本発明の一実施形態が採用されたカラー画像形成装置の概略構成を示す図である。カラー画像形成装置１００のほぼ中央に画像形成部１０が設けられている。画像形成部１０は、感光体ドラム１を備えるとともに、感光体ドラム１の周囲に配設されている帯電装置２、露光装置３、現像装置４、転写装置５、クリーニング装置６、摺擦ローラ８を備えている。また、感光体ドラム１の用紙搬送方向下流側には定着装置７が配設されている。画像形成装置の下部には給紙部２０が設けられており、給紙部２０の給紙方向の下流側には給紙ローラ９が配設されている。

感光体ドラム１は、表面に静電潜像が形成されるものである。本実施例では、アモルファスシリコン感光体を用いており、その構成は導電性基体上にＳｉ：Ｈ：Ｂ：Ｏなどからなるキャリア注入阻止層、Ｓｉ：Ｈなどからなるキャリア励起・輸送層（光導電層）、ＳｉＣ：Ｈなどからなる表面保護層が順次積層されている。帯電装置２は、感光体ドラム１の上方に設置されており、感光体ドラム１を一様に帯電させるための装置である。露光装置３は、図示しない画像データ入力部６０から読み取った原稿画像に基づいて、感光体ドラム１上に静電潜像を形成させるための装置である。

現像装置４は、静電潜像が形成された感光体ドラム１表面にトナーを供給してトナー像を形成させる装置である。ここで、現像装置４は、ロータリラック４０と、複数の現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋとを備えている。ロータリラック４０は、図示しない回転手段により回転軸４１を中心に回転しながら複数の現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋを感光体ドラムに対向する現像位置に順に移動させて現像を行わせるものである。複数の現像器のうち、イエロー現像器４Ｙ、マゼンタ現像器４Ｍ、シアン現像器４Ｃ、ブラック現像器４Ｋは、４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの順にロータリラック４０の円周方向に並べて保持され、隣接する現像器は円周方向に約９０度の間隔で配置されている。

転写装置５は、図２に示すように、感光体ドラム１のトナー像を用紙に転写するための装置であって、中間転写ベルト５１、一次転写ローラ５２，５３、駆動ローラ５４、従動ローラ５５、二次転写ローラ５６を備えている。中間転写ベルト５１は、一次転写ローラ５２，５３、駆動ローラ５４、従動ローラ５５にエンドレス状に巻きかけられている。この中間転写ベルト５１は、図示しないモータなどの駆動手段により回転駆動される駆動ローラ５４によって駆動されており、感光体ドラム１に形成されたトナー像が転写され一時的に保持される転写体の役割を果たしている。二次転写ローラ５６は、中間転写ベルト５１の外周面において駆動ローラ５４に対向する位置に配置され、転写材にトナー像を二次転写する役割を果たしている。

クリーニング装置６は、感光体ドラム１に残留した残留現像剤などの付着物をクリーニングするための装置であって、クリーニングブレードからなり、このクリーニングブレードは、硬度７７°のウレタンゴムを線圧４８Ｎ／ｍで感光体ドラムに圧接している。定着装置７は、転写されたトナー像を用紙に定着させるための装置である。

ここで、本実施形態に係るカラー画像形成装置の転写ベルト５１及び周辺部の構成についてより詳しく説明する。本実施形態では、図３に示すように、転写ベルト５１は、光透過性を有するポリエステルなどの樹脂材またはポリアミド樹脂など透明性の高い材料からなるベルト本体５１ａと、ベルト本体５１ａの両側縁部に固定された所定幅の蛇行防止用ガイドリブ５１ｂとを有している。本実施形態において、ベルトはカーボンブラックを添加した厚さ８０μｍ、引張り弾性係数は３５００ＭＰａのポリアミドイミド樹脂ベルトを用いている。また、トナー画像を感光体ドラム１から転写ベルト５１に静電的に転写させるため、ベルト外周及び内周側の表面抵抗率を１Ｅ+１０Ω/□に調整している。ここで、ベルト本体５１ａの材質は、光学センサによる被検知部材の検知に支障が生じないような材質で構成されていれば、特に上記に限定するものではない。

一方、転写ベルト５１が掛け渡された駆動ローラ５４（外径２０ｍ、線速１８０ｍｍ／ｓで転写ベルト５１を駆動）は、軸方向のほぼ全部にわたって形成された大径部５４ａと、駆動ローラ５４の軸方向の両端部に形成され大径部５４ａよりも小径のプーリ部５４ｂとを有している。そして、転写ベルト５１の両側縁部のリブ５１ｂは、駆動ローラ５４の両側に設けられているプーリ５４ｂの軸方向外側に係合されている。なお、従動ローラ５５についても同様の形状であり、ベルトとの係合も同様である。また、ガイドリブ部材及びプーリ部材はベルトの片側に設けられても構わない。

また、転写ベルト５１の下方には、図４に示すように、光センサＰＩが配置されている。この光学センサＰＩは、発光センサ及び受光センサを有するものであり、被検知部材６０に光を照射可能な位置に配置されている。そして、被検知部材６０に光を照射して反射してくる光を検知することにより、被検知部材６０の位置及び転写ベルトの蛇行の有無が検出されるようになっている。

被検知部材６０は、図５に示すように、ベルト本体５１ａの内周面（内側の面）及び／又はリブ５１ｂの内周面に接着剤や両面テープによって接着されて固定されている。ここでは、被検知部材６０は厚さ８０μｍ、引張り弾性係数は２５００ＭＰａのポリフッ化ビニリデン樹脂材を用いている。本実施形態では接着剤として、日東電工製の両面テープ、品番Ｎｏ．５６０５を用いた。

次に、カラー画像形成の動作について説明する。画像形成時は、帯電手段２によって感光体ドラム１に帯電が行われた後、ロータリラック４０はその中心部に設けられている回転軸４１を中心に回転する。そして、ロータリラック４０は、最初色であるイエローに対応した現像器４Ｙが感光体ドラム１に対向する位置である現像位置に停止する。この状態で、イエローに対応した露光が露光手段３によって行われ、イエローに対応した静電潜像が感光体ドラム１の表面に形成される。この静電潜像は、現像器４Ｙでトナー画像化され、感光体ドラム１表面に形成されたこのトナー像は一次転写ローラ５２、５３に印加された転写バイアスによって転写ベルト５１上に転写される。このようしてイエローのトナー像の転写ベルト５１上への形成が完了すると、次にロータリラック４０はその中心部に設けられている回転軸４１を中心に回転し、マゼンタに対応した現像器４Ｍが現像位置に位置づけられる。このような動作が他の色、マゼンタ、シアン、ブラックに関しても行われて、転写ベルト５１上にフルカラーのトナー像が形成される。

上記のように、トナー像が中間転写ベルト５１に一次転写する過程では二次転写ローラ５６は転写ベルト５１から離間される。一方、フルカラーのトナー像が転写ベルト５１に形成されると、二次転写ローラ５６は転写ベルト５１に当接される。その際、給紙部２０から給紙ローラ９等によって転写位置まで搬送された転写材に、二次転写ローラ５６に印加された二次転写バイアスにより転写ベルト５１に形成されたフルカラーのトナー像が転写される。さらに転写材に転写されたフルカラーのトナー像は定着手段７による加熱・加圧によって転写材に定着され、転写材は排紙部３０に排出される。

以上のような画像形成動作においては、各カラー画像を同期して重ね合わせ、画像の歪みがない高画質の画像を得るために、転写ベルト５１の蛇行の有無を検出する必要がある。ここでは、光学センサＰＩによって被検知部材６０を検知することによって、転写ベルト５１の位置及び蛇行の有無が検出される。具体的には、転写ベルト５１に貼り付けられている被検知部材６０に光を照射して反射してくる光を検知することにより、被検知部材６０の位置及び転写ベルトの蛇行の有無を検出することができる。

本実施形態では、ベルト５１の材質として引張り弾性係数は３５００ＭＰａのポリアミドイミド樹脂を採用している。また、無端ベルト５１の幅方向の端部に突起部６０を設けており、この突起部の材質として引張り弾性係数は２５００ＭＰａのポリフッ化ビニリデン樹脂を採用している。この実施形態では、突起部６０を形成する部材の引張弾性係数は無端ベルト５１を形成する部材の引張弾性係数の７１．４％であり、実験結果、突起部６０が転写ベルト５１から剥がれるまでのベルトの周回数は６００Ｋ以上である。すなわち、この実施形態においては、突起部材６０の引張り弾性係数とベルト５１の引張り弾性係数との差が適切であるため、ローラ５４の巻き付け部などにおいて突起部材６０がベルト５１の変形に追随でき、ベルト５１と突起部材６０の接着界面で大きな面方向のストレスが発生しない。したがって、ベルト５１の長期間の駆動により突起部材６０が剥がれることを抑えることができ、簡単な構造で、長期にわたって正確に転写ベルトの位置を検知できる。したがって、各色の画像を正確に重ね合わせることにより、色ずれのない高画質の多色画像形成を容易に実現することができる。

また、本実施形態における転写ベルト５１の材質、引張り弾性係数及び被検知部としての突起部６０の材質、引張り弾性係数を変更して、突起部６０が転写ベルト５１から剥がれるまでのベルトの周回数を評価した実験結果は表１に示している。

表１に示す実施例１〜５の実験結果から分かるように、被検知部を形成する突起部の部材の引張弾性係数が無端ベルトを形成する部材の引張り弾性係数の７５％以下である場合、被検知部がベルトから剥がれるまでのベルトの周回数は６００Ｋであって、長期に渡って正確な位置検知が可能である。また、被検知部を形成する突起部の部材の引張弾性係数が無端ベルトを形成する部材の引張り弾性係数の９０％以下である場合、被検知部がベルトから剥がれるまでのベルトの周回数は９０Ｋ以上である。一方、被検知部を形成する突起部の部材の引張弾性係数が無端ベルトを形成する部材の引張り弾性係数より大きい場合、被検知部がベルトから剥がれるまでのベルトの周回数は８０Ｋ以下である。

この実験結果からも明らかであるように、検知部を形成する部材の引張弾性係数は無端ベルトを形成する部材の引張り弾性係数の８５％以下、好ましくは７５％以下であることが望ましい。すなわち、適切な引張り弾性係数を有する突起部材６０を選択することにより、簡単な構造で、長期にわたって正確な位置検知を行うことができる。一方、被検知部材と無端ベルトの既知材質の組合せでは、被検知部を形成する部材の引張弾性係数が無端ベルトを形成する部材の引張弾性係数の５０％を超える組合せを選択した方が好ましい。

本発明は転写搬送ベルトのみならず、転写ベルト、中間転写ベルトや感光体ベルトなどのベルト対を有する画像形成装置に適用可能であることはいうまでもない。

本発明の第１実施形態を採用した画像形成装置の縦断面概略図。 転写ベルト部の斜視図。 転写ベルト部のローラ巻き付け部の拡大図。 転写ベルト部の断面図。 被検知部が設けられた転写ベルト部の拡大図。

符号の説明

１ 感光体ドラム
４ 現像装置
４Ｙ イエロー現像器
４Ｍ マゼンタ現像器
４Ｃ シアン現像器
４Ｋ ブラック現像器
５ 転写部
５１ 転写ベルト
５１ａ ベルト本体
５１ｂ リブ
５２，５３ 一次転写ローラ
５４ 駆動ローラ
５４ｂ プーリ
５５ 従動ローラ
６０ 被検知部
ＰＩ 光学センサ
１００ 画像形成装置

Claims (4)

1. 駆動部によって駆動される駆動ローラと、
   前記駆動ローラに対向して配置された従動ローラと、
   前記駆動ローラと前記従動ローラとの間に掛け渡された無端ベルトと、
   前記無端ベルトの幅方向の端部に設けられ前記無端ベルトの位置を検知するための被検知部とを備え、
   前記被検知部を形成する部材の引張弾性係数は前記無端ベルトを形成する部材の引張弾性係数より小さい、
   画像形成装置のベルト循環装置。
2. 前記被検知部は、前記無端ベルトの幅方向の端部に幅方向に突出して設けられた突起部である、請求項１に記載の画像形成装置のベルト循環装置。
3. 前記被検知部は前記無端ベルトの内側に貼り付けられている、請求項１または２に記載の画像形成装置のベルト循環装置。
4. 前記被検知部の厚さは、２００μｍ以下である、請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置のベルト循環装置。

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