JP2007210725A - スケールパターン付きベルト、これを用いた搬送装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送ベルトの移動状況を検出するためのスケールパターンと搬送ベルトとの間の位置ずれの発生を回避し、搬送ベルトの移動状況を高精度に検出する。
【解決手段】遮光性又は光反射性を有する抵抗層１０１と、抵抗層１０１の外周側に積層される光透過性を有する誘電層１０２との積層構造で搬送ベルト４３を形成し、帯電ローラ４６により誘電層１０２を帯電させて記録用紙Ｐを静電吸着する。このとき、前記抵抗層１０１を、前記誘電層１０２を帯電させるための電極領域１０１ａとスケールパターン１０１ｂとで構成し、抵抗層１０１の一部にスケールパターン１０１ｂを形成することでスケールパターン１０１ｂを搬送ベルト４３と一体に形成し、このスケールパターン１０１ｂを用いて、搬送ベルト４３の移動状況、つまり記録用紙Ｐの位置を検出する。
【選択図】図３

Description

本発明は、抵抗層と誘電層との積層構造を有し静電吸着力を発生可能なベルトであり且つその長手方向に沿ってスケールパターンが形成された、スケールパターン付きベルト、これを用いた搬送装置及び画像形成装置に関する。

一般に、固定ヘッド式のインクジェットプリンタは、記録用紙幅にわたって、記録用紙幅と平行な方向に、多数のノズルを備えたインクジェットヘッドを配設し、記録用紙幅と直交する方向に記録用紙を相対移動させながら、ノズルからインク滴を吐出することで記録用紙上に画像を形成して印刷を行っている。そして、記録用紙を相対移動するには、帯電領域を形成した搬送ベルトを用い、静電吸着力を利用して記録用紙を搬送ベルト上から浮き上がることなく確実に吸着保持しつつ搬送することで、高速印刷を行っている。

ところで、インク滴の記録用紙への着弾位置は、記録用紙の紙送りの速度変動の影響を受けるため、この着弾位置精度を向上させるためには、記録用紙の紙送り速度に合わせた一定の間隔でインク滴を吐出する必要がある。このため、搬送ベルトの片側端部にスケールパターンが形成されたスケールフィルムを取り付け、このスケールパターンを光学センサで検出し、光の透過率の変化をアナログ電気信号として検出し、これをもとにパルス信号を発生させ、このパルス信号を用いてインクジェットヘッドからのインク滴の吐出タイミングを決定することで、搬送ベルト上に保持された記録用紙の紙送り速度に合わせてインク滴の吐出を行っている。

前記スケールフィルムは、例えば透光性の樹脂フィルムに遮光性のスケールパターンが形成されて構成され、図５（ａ）に示すように、スケールフィルム１０１を搬送ベルト１０２の表面或いは裏面の側方端部位置に、接着或いは熱溶着することで、スケールフィルム１０１が搬送ベルト１０２と一体に設けられている。

しかしながら、搬送ベルト１０２の表面或いは裏面にスケールフィルム１０１を取り付ける場合、前記スケールフィルム１０１は、搬送ベルト１０２と同等の耐久性を確保するため、一般に、搬送ベルト１０２と同程度の厚みを有している。搬送ベルト１０２が、この搬送ベルト１０２を支持するローラの巻きつき部分を通過する際には（図５（ｂ））、搬送ベルト１０２の、スケールフィルム１０１が取り付けられている側の面とスケールフィルム１０１との間に周長差が生じることから、スケールフィルム１０１に波打ちが生じる可能性がある。また、搬送ベルト１０２を静止状態にして放置した場合にも、搬送ベルト１０２に巻き癖を生じ、この場合もスケールフィルム１０１に波打ちが生じる可能性がある。特に、搬送ベルト１０２とスケールフィルム１０１とを接着層１０３を介して接着した場合（図５（ａ））、ローラの巻きつき部分の通過或いは静止状態にして放置することにより接着層１０３に歪みが生じた場合にはこの接着層１０３の歪みによってもスケールフィルム１０１に波打ちが生じる可能性がある。さらに、搬送ベルト１０２の材質とスケールフィルム１０１の材質とが異なる場合には、熱膨張係数の差によっても周長差が生じる可能性がある。

このようなスケールフィルム１０１の波打ちは、搬送ベルト１０２とスケールフィルム１０１との間に位置ずれが生じる原因となり、すなわち、記録用紙Ｐの位置を的確に検出することができず、インクの着弾間隔のずれを引き起し、印刷画像を劣化させることになる。
これを回避するために、例えば、特許文献１に記載されているように、静電吸着力を発生させるための櫛歯状に形成された電極をスケールパターンとして利用し、搬送ベルト自体にスケールパターンを形成することにより、搬送ベルトとスケールパターンとの間の位置ずれを回避するようにした方法が提案されている。
特開２００３−８９４４６号公報

上述のように、搬送ベルト自体にスケールパターンを形成することにより、搬送ベルトとスケールパターンとの間の位置ずれの影響を受けることなく、搬送ベルトの移動状況を検出することができる。
しかしながら、上述のように、櫛歯状に形成された櫛歯電極をスケールパターンとして利用する場合、前記櫛歯電極は、数ミリ幅の間隔で形成されているため、数ミリ単位でのタイミングしか発生することができない。これに対し、インク滴の吐出タイミングは数十ミクロン単位であるため、前記櫛歯電極をスケールパターンとして利用することは精度の点で不十分である。櫛歯電極を数十ミクロン幅の間隔で形成すればスケールパターンとして利用することが可能ではあるが、この場合には、静電吸着力が弱くなるため、逆に記録用紙を確実に保持することが困難となる。

また、櫛歯電極による静電吸着方式は、櫛歯電極に電圧を印加するための給電ブラシを搬送ベルトに摺動させるようにしているため、これらの部品の耐久性が問題となり、特に、ラインヘッドを有するインクジェットプリンタの場合には高速で大量の印刷を行うことが可能なことが特徴であるため、耐久性を確保することは重要な課題である。
そこで、この発明は上記従来の未解決の問題に着目してなされたものであり、ベルトの移動状況を高精度に検出することの可能なスケールパターン付きベルト、これを用いた搬送装置及び画像形成装置を提供することを目的としている。

上記した課題を解決するために、本発明のスケールパターン付きベルトは、抵抗層と誘電層との積層構造を有し且つ長手方向に沿ってスケールパターンが形成された、静電吸着力を発生可能なスケールパターン付きベルトにおいて、前記抵抗層の一部分に前記スケールパターンを形成したことを特徴としている。
上記構成によれば、スケールパターン付きベルトを形成する抵抗層と誘電層との積層構造において、その抵抗層の一部分に前記スケールパターンを形成したから、前記スケールパターン付きベルトと一体にスケールパターンが形成されることになって、このスケールパターン付きベルトをローラで張設支持した場合であってもスケールパターン付きベルトとスケールパターンとの間に位置ずれが生じることはなく、スケールパターン付きベルトの移動状況を高精度に検出することができる。

また、上記したスケールパターン付きベルトは、前記抵抗層の、前記誘電層とは反対側の面に、前記抵抗層を保護するための保護層を形成したことを特徴としている。
上記構成によれば、抵抗層の、誘電層とは反対側の面に、抵抗層を保護するための保護層を形成したから、前記静電吸着力を発生させる際の電極として作用する抵抗層の耐久性を向上させることができる。

また、上記したスケールパターン付きベルトにおいて、前記誘電層は、光透過性を有することを特徴としている。
上記構成によれば、誘電層は光透過性を有するから、前記抵抗層を、遮光性又は光反射性を有する材質で形成することにより、前記抵抗層の一部分に形成されたスケールパターンを、光学センサにより容易に検出することができる。

また、本発明に係る搬送装置は、前記請求項１から請求項３の何れか１項に記載のスケールパターン付きベルトを、搬送物体を搬送するための搬送ベルトに適用したことを特徴としている。
上記構成によれば、前記請求項１から請求項３の何れか１項に記載のスケールパターン付きベルトを、搬送物体を搬送するための搬送ベルトに適用したから、搬送ベルトの移動状況を高精度に検出することができ、すなわち、この搬送物体の移動状況を高精度に検出することができる。

また、本発明に係る画像形成装置は、前記請求項４記載の搬送装置を、記録媒体を搬送する搬送装置として用い、当該搬送装置により搬送される前記記録媒体に対し、所定のタイミングで画像を記録する画像形成装置であって、前記搬送ベルトに形成された前記スケールパターンを検出するスケールパターン検出手段と、当該スケールパターン検出手段で検出されたスケールパターンに基づいて前記記録媒体への画像の記録タイミングを決定する記録タイミング決定手段と、当該記録タイミング決定手段で決定した記録タイミングで前記記録媒体への記録を行う記録手段と、を備えることを特徴としている。

上記構成によれば、搬送ベルトとスケールパターンとの位置ずれを回避し、搬送ベルトの移動状況すなわち記録媒体の移動状況を高精度に検出することができるから、スケールパターン検出手段でのスケールパターンの検出結果に基づいて記録媒体への記録タイミングを決定し、この記録タイミングで記録媒体への記録を行うことで、的確なタイミングで記録媒体への記録を行うことができ記録媒体に記録した画像の画質を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明を適用したインクジェットプリンタの概略構成を示す側面図である。
このインクジェットプリンタ１は、図１に示すように、記録用紙Ｐを一枚ずつ給紙する給紙装置２と、インクジェット方式で印刷を行う記録ヘッド３と、給紙装置２により給紙された記録用紙Ｐを前記記録ヘッド３の下部近傍を通過して搬送する搬送装置４と、搬送装置４で搬送された記録用紙Ｐを排出する排紙装置５と、これら各装置を制御する制御装置６とを備えている。

前記給紙装置２は、記録用紙Ｐを一枚ずつ排出する給紙ローラ２１と、給紙ローラ２１により排出された記録用紙Ｐに対してスキュー補正を行うゲートローラ２２とを備え、ゲートローラ２２から送り出された、スキュー補正後の記録用紙Ｐが、搬送装置４に受け渡される。

搬送装置４は、所定間隔を保って平行に配設された駆動ローラ４１及び従動ローラ４２と、これら駆動ローラ４１及び従動ローラ４２間に張設された幅広帯状の無端ベルトからなる搬送ベルト４３と、搬送ベルト４３のテンションを調節するテンションローラ４４と、を備えている。前記駆動ローラ４１は、排紙装置５側、従動ローラ４２は給紙装置２側に配設され、前記駆動ローラ４１を図示しない駆動モータで駆動することで、搬送ベルト４３が図１中の矢印方向に移動し、給紙装置２から搬送ベルト４３上に給紙された記録用紙Ｐが、搬送ベルト４３の移動と共に搬送されて排紙装置５に排出される。また、前記搬送ベルト４３の、記録用紙Ｐが載置される区間と対向する位置には、搬送ベルト４３を支持する支持部材４５が設けられ、記録用紙Ｐと記録ヘッド３との間を一定間隔に維持している。

また、搬送装置４は従動ローラ４２近傍に配設され、搬送ベルト４３の外周面に接触して配設された帯電ローラ４６及び紙押さえローラ４７と、前記帯電ローラ４６に接続された高圧電源４６ａとを備え、前記帯電ローラ４６を介して高電圧を前記搬送ベルト４３に印加して静電帯電させることによって、搬送ベルト４３上に載置された記録用紙Ｐを搬送ベルト４３の外周面上に静電吸着保持して搬送する。

前記搬送ベルト４３への帯電は、例えば、搬送ベルト４３の表面に、正の電位の領域と負の電位の領域とが紙搬送方向に交互に現れるように、０〔Ｖ〕を中心に、“＋”電位及び“−”電位の矩形波状の交番電圧を印加することにより行う。これによって、記録用紙Ｐと搬送ベルト４３との間に静電吸着力を作用させ、様々な種類の用紙に対応可能な静電吸着力を発生させる。

なお、ここでは、記録用紙Ｐの搬送方向に正の電位の帯電領域及び負の電位の帯電領域を形成する場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、記録用紙Ｐの搬送方向と垂直方向に正の電位の帯電領域及び負の電位の帯電領域が現れるように、正の電圧を印加する帯電ローラと負の電圧を印加する帯電ローラとを、搬送ベルト４３との接触領域が重ならないように配置して搬送ベルト４３を帯電するようにしてもよい。

前述のように記録用紙の搬送方向に正及び負の電位の帯電領域を交互に現れるようにした場合、帯電ローラと搬送ベルトとの間の残存電位間の放電により、搬送ベルト及び帯電ローラが劣化する可能性があるが、記録用紙Ｐの搬送方向と垂直方向に正及び負の電位の帯電領域が交互に現れるようにすることで、前記劣化を回避することができる。
なお、搬送ベルト４３への帯電方法はこれに限るものではなく、例えば、図２に示すように、図１の紙押さえローラ４７として、低抵抗性のローラで形成されグランドに接地された給電ローラ４７ａを用い、帯電ローラ４６によって搬送ベルト４３をＤＣ帯電し、搬送ベルト４３の外周面に静電吸着力を発生させるようにしてもよい。また、帯電ローラに限らず、コロトロン、或いはスコロトロン等のコロナ放電による帯電手段によって、静電吸着力を発生させるようにしてもよく、搬送ベルト４３に静電吸着力を発生させることができればどのような帯電手段であっても適用することができる。

そして、前記搬送ベルト４３には、後述のスケールパターンが形成され、光学センサ８で前記スケールパターンを検出する。この光学センサ８の検出情報は制御装置６に入力され、制御装置６ではこれに基づき、搬送ベルト４３の移動状況や記録用紙Ｐの搬送位置を認識し、これに応じて前記ゲートローラ２２や駆動ローラ４１の回転制御を行い、用紙給紙位置の制御を行うと共に、印刷開始後は、記録用紙Ｐの搬送位置に応じて所定のタイミングで前記記録ヘッド３によりインク滴を吐出させて記録用紙Ｐへの印刷を行うと共に、その印刷タイミングに同期して記録用紙Ｐを間欠送りする。

図３は、前記搬送ベルト４３の構成を示す図であって、図３（ａ）は搬送ベルト４３の上面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ′断面図、図３（ｃ）は搬送ベルト４３を裏側つまり内周面側からみたスケールパターン部分の図である。
図３（ｂ）に示すように、搬送ベルト４３は、抵抗層１０１と誘電層１０２との積層構造で形成され、前記抵抗層１０１は、前記誘電層１０２に帯電領域を形成する際の電極となる電極領域１０１ａと、搬送ベルト４３の一方の側方端部に形成されるスケールパターン１０１ｂとから構成される。つまり、抵抗層１０１の一部にスケールパターン１０１ｂが形成され、スケールパターンが一体に形成された搬送ベルトであって、抵抗層１０１が内周側となり、誘電層１０２の外周面に帯電領域が形成されるように構成される。なお、前記電極領域１０１ａは、少なくとも、インクジェットプリンタ１で印刷可能な最大幅の記録用紙と対向する領域に形成される。

前記誘電層１０２は、例えば、帯電手段（図１の場合には帯電ローラ４６）による印加電圧が２〔ｋＶ〕〜５〔ｋＶ〕（peak to peak）程度であるときに絶縁性を示し、抵抗層１０１と帯電手段による印加電圧により誘電層表面つまり記録用紙載置面が帯電する特性を有する層であって、体積抵抗が１０¹³〔Ω・ｃｍ〕〜１０¹⁹〔Ω・ｃｍ〕程度、厚さ３０〔μｍ〕〜２００〔μｍ〕程度の層で形成される。前記抵抗層１０１は、帯電手段の印加電圧が２〔ｋＶ〕〜５〔ｋＶ〕（peak to peak）程度であるときに導電性を示し、体積抵抗が１０¹²〔Ω・ｃｍ〕程度以下の層で形成される。

前記スケールパターン１０１ｂのパターン間隔ｄは、インクジェットプリンタ１における、記録用紙Ｐの搬送方向における最高画質の解像度に応じて設定される。つまり、最高画質で得られる解像度を７２０ｄｐｉとした場合、ｄ＝７０．５〔μｍ〕でスケールパターンを形成する。光学センサ８の検出アナログ信号の立ち上がり及び立ち下がり部分でそれぞれデジタル信号を発生させることで、搬送ベルト４３の、７２０ｄｐｉの解像度に相当する３５．２５〔μｍ〕の移動に伴って１パルスのタイミング信号を発生させることができる。

なお、前記スケールパターン１０１ｂは、図３に示すように、前記電極領域１０１ａと隣接して設ける必要はない。静電吸着力を強く作用させるためには、搬送可能な記録用紙のうち最大の幅を有する記録用紙と対向する部分に電極領域１０１ａを形成し、その外側の、搬送ベルト４３の側方端部分にスケールパターン１０１ｂを形成すればよい。

そして、前記光学センサ８として、搬送ベルト４３のスケールパターン１０１ｂ部分を挟んで設けられる発光素子と受光素子とを備え、搬送ベルト４３を介して受光した、受光素子での受光状況に基づいてスケールパターン１０１０ｂを検出する透過型の光学センサを使用する場合には、前記誘電層１０２として、高抵抗であり且つ光透過性を有する材料を使用し、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、フッ素系樹脂等を使用する。また、前記抵抗層１０１として、遮光性を有し、且つ、中〜低抵抗性を有する材料を使用し、例えば、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ等の金属を使用する。つまり、例えば、１００〔μｍ〕程度のＰＥＴ樹脂の誘電層１０２と、２〔μｍ〕程度のＡｌ膜の抵抗層１０１とで搬送ベルト４３を形成する。

このとき、前記誘電層１０２は、例えば、押し出し成形等、シート製造方法を用いてベルト形状のシート状に形成する。そして、このシート状の誘電層１０２に対し、蒸着により抵抗層１０１の電極領域１０１ａを形成し、さらに、ベルト形状の誘電層１０２の一方の側方端部にのみ、フォトリソ・エッチング加工によりスケールパターン１０１ｂを形成する。

なお、ここでは、前記誘電層１０２に対し、蒸着により抵抗層１０１を接着する場合について説明したがこれに限るものではなく、金属膜を誘電層に接着して金属膜からなる抵抗層と誘電層との積層構造を形成してもよい。
また、光学センサ８として、搬送ベルト４３の外周面又は内周面側に発光素子及び受光素子を設け、スケールパターン１０１ｂ部分で反射された反射光の受光状況に基づいてスケールパターン１０１ｂを検出する反射型の光学センサを使用する場合には、前記抵抗層１０１として、光反射性を有し、且つ、中〜低抵抗性を有する材質を使用すればよく、具体的には、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ等の金属を使用すればよい。

ここで、上述のように、スケールパターン１０１ｂを搬送ベルト４３の一部として搬送ベルト４３を形成している。このため、搬送ベルト４３が駆動ローラ４１或いは従動ローラ４２部分を通過した場合、或いは、搬送ベルト４３を静止状態にして放置した場合であっても、スケールパターン１０１ｂは搬送ベルト４３と一体に形成されているから、搬送ベルト４３とスケールパターン１０１ｂとの間に位置ずれが生じることはない。

したがって、このスケールパターン１０１ｂを用いて搬送ベルト４３の移動状況を検出することによって、搬送ベルト４３とスケールパターン１０１ｂとの間の位置ずれが生じることなく搬送ベルト４３の移動状況を検出することができ、すなわち、記録用紙Ｐの位置を高精度に検出することができる。したがって、このスケールパターン１０１ｂに基づいて記録用紙Ｐへのインク滴の吐出タイミングを決定することによって、的確なタイミングでインク滴を吐出させることができ、搬送ベルト４３とスケールパターン１０１ｂとの位置ずれによる、印刷画質の低下を抑制することができ、高画質な記録を行うことができる。

また、上述のように、帯電ローラ４６によって誘電層１０２の外周面に帯電領域を形成するようにしているから、摺動ブラシを用いて櫛歯状に形成した電極への電圧印加を行うようにした場合に比較して、帯電手段や搬送ベルトの耐久性の低下を抑制することができ、搬送装置の耐久性を向上させることができる。
なお、上記実施の形態においては、搬送ベルト４３を抵抗層１０１と誘電層１０２との積層構造で形成した場合について説明したがこれに限るものではない。図４に示すように、抵抗層１０１の誘電層１０２とは反対側に樹脂コート層（保護層）１０３を形成し、樹脂コート層１０３、抵抗層１０１及び誘伝送１０２がこの順に積層された積層構造から搬送ベルト４３を形成してもよい。つまり、金属電極として作用する抵抗層１０１が露出しているとその耐久性が低下するため、光透過性を有し且つ低抵抗の樹脂コート層１０３を形成することで、抵抗層１０１の耐久性を向上させることができる。

前記樹脂コート層１０３としては、例えば、酸化インジウム系材料、酸化亜鉛系材料、酸化スズ系材料等の、光透過性の導電性酸化物微粒子を分散した光透過性の樹脂等を用いることができる。
また、上記実施の形態においては、プリンタに適用した場合について説明したが、これに限るものではなく、コピー機等、静電吸着方式の搬送ベルトを用いて記録を行うようにした、画像形成装置等であっても適用することも可能である。また、用紙を搬送する場合に限るものではなくシート状の物体を搬送する場合であっても適用することができ、要は、静電吸着方式の搬送ベルトを用いて、シート状の物体等を搬送する搬送装置であれば適用することができる。

また、上記実施の形態においては、搬送ベルト４３の外周面或いは内周面側からスケールパターン１０１ｂを検出する場合について説明したが、例えば、光学センサ８として、反射型の光学センサを用い、前記搬送ベルト４３の側面側から前記スケールパターン１０１ｂを検出するようにしてもよい。
なお、上記実施の形態において、光学センサ８がスケールパターン検出手段に対応し、制御装置６が記録タイミング決定手段に対応し、記録ヘッド３が記録手段に対応している。

本発明を適用したインクジェットプリンタの概略構成を示す構成図である。 インクジェットプリンタのその他の例を示す概略構成図である。 搬送ベルトの構成を示す構成図である。 搬送ベルトのその他の構成を示す構成図である。 従来のスケールパターンの配置方法を説明するための説明図である。

符号の説明

１ インクジェットプリンタ、２ 給紙装置、３ 記録ヘッド、４ 搬送装置、６ 制御装置、８ 光学センサ、４１ 駆動ローラ、４２ 従動ローラ、４３ 搬送ベルト、４６ 帯電ローラ、１０１ 抵抗層、１０１ａ 電極領域、１０１ｂ スケールパターン、１０２ 誘電層

Claims (5)

1. 抵抗層と誘電層との積層構造を有し且つ長手方向に沿ってスケールパターンが形成された、静電吸着力を発生可能なスケールパターン付きベルトにおいて、
   前記抵抗層の一部分に前記スケールパターンを形成したことを特徴とするスケールパターン付きベルト。
2. 前記抵抗層の、前記誘電層とは反対側の面に、前記抵抗層を保護するための保護層を形成したことを特徴とする請求項１記載のスケールパターン付きベルト。
3. 前記誘電層は、光透過性を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のスケールパターン付きベルト。
4. 前記請求項１から請求項３の何れか１項に記載のスケールパターン付きベルトを、搬送物体を搬送するための搬送ベルトに適用したことを特徴とする搬送装置。
5. 前記請求項４記載の搬送装置を、記録媒体を搬送する搬送装置として用い、当該搬送装置により搬送される前記記録媒体に対し、所定のタイミングで画像を記録する画像形成装置であって、
   前記搬送ベルトに形成された前記スケールパターンを検出するスケールパターン検出手段と、
   当該スケールパターン検出手段で検出されたスケールパターンに基づいて前記記録媒体への画像の記録タイミングを決定する記録タイミング決定手段と、
   当該記録タイミング決定手段で決定した記録タイミングで前記記録媒体への記録を行う記録手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。

Images