JP2011059535A - ベルト駆動装置、及び、画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】張架部100に対してベルト部材27の走行方向上流側であってニップ部に対してベルト部材27の走行方向下流側と、駆動ローラ28Aに対してベルト部材27の走行方向下流側であってニップ部に対してベルト部材27の走行方向上流側と、にベルト部材27の弛みが生じるように構成している。そして、ベルト部材27の幅方向両端部の弛み量の偏差を検知する検知手段110A〜110Dの検知結果に基いて、ベルト部材27の幅方向両端部のそれぞれの線速度が異なる大きさになるように可変する可変手段28Bを制御して、ベルト部材27の幅方向の寄りを補正する。
【選択図】図4
Description
このような転写定着装置を備えた画像形成装置は、転写工程と定着工程とを別々におこなう画像形成装置に比べて、表面性の粗い記録媒体を使用しても画像品質の低下が起こり難いという利点がある。
これに対して、転写定着装置を備えた画像形成装置では、トナー像に対して転写と同時に熱を加えるため、トナーが軟化・溶融して粘弾性を帯びたブロック状の塊になる。そのため、表面性の粗い記録媒体を使用して定着部材と記録媒体との間に微小ギャップが形成されても、その部分に画像が塊として転写されてしまう。したがって、画像は、ボソボソにならずに、良好で高画質なものになる。
前記検知手段の検知結果に基づいて前記可変手段を制御して、前記ベルト部材の幅方向の寄りを補正するものである。
図1〜図7にて、この発明の実施の形態1について詳細に説明する。
まず、図1にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1において、1は画像形成装置としてのカラー複写機の装置本体、2は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部(露光部)、20Y、20M、20C、20BKは各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応したプロセスカートリッジ、21は各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKにそれぞれ収容された像担持体としての感光体ドラム、22は感光体ドラム21上を帯電する帯電部、23Y、23M、23C、23BKは感光体ドラム21上に形成される静電潜像を現像する現像装置、24は感光体ドラム21上に形成されたトナー像を転写定着ベルト27に転写する転写バイアスローラ、25は感光体ドラム21上の未転写トナーを回収するクリーニング装置、を示す。
また、各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKは、それぞれ、感光体ドラム21、帯電部22、クリーニング装置25が、一体化されたものである。そして、各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKにおける感光体ドラム21上では、それぞれ、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)の画像形成がおこなわれる。
まず、原稿Dは、原稿搬送部51の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部55のコンタクトガラス53上に載置される。そして、原稿読込部55で、コンタクトガラス53上に載置された原稿Dの画像情報が光学的に読み取られる。
書込み部2において、光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応して射出される。レーザ光は、ポリゴンミラー3に入射して反射した後に、レンズ4、5を透過する。レンズ4、5を透過した後のレーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム21表面は、それぞれ、複数のローラ部材28A〜28Cが内接する転写定着ベルト27との対向位置(張架部としての1次転写部である。)に達する。ここで、それぞれの対向位置には、転写定着ベルト27の内周面に当接するように転写バイアスローラ24が設置されている。そして、転写バイアスローラ24の位置で、転写定着ベルト27上に、感光体ドラム21上に形成された各色の画像(トナー像)が、順次重ねて転写される(1次転写工程である。)。
その後、感光体ドラム21表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム21における一連の作像プロセスが終了する。
そして、転写定着ベルト27上のトナー像Tは、ニップ部(転写定着部)にて、記録媒体Pの転写定着面(おもて面)に転写されるとともに定着される(転写・定着工程である。)。詳しくは、記録媒体Pの転写定着面がニップ部の直前で加熱装置67によって加熱されて、ニップ部にて転写定着面の熱によって、ヒータ88によって予め加熱されたトナー像がさらに加熱され溶融されるとともに、ニップ部の圧力によってトナー像が転写定着面に定着される。なお、転写定着装置66の構成・動作については、後で図2〜図7を用いてさらに詳しく説明する。
その後、転写定着ベルト27表面は、ベルトクリーニング部29の位置に達する。そして、転写定着ベルト27上の残トナー等の付着物がベルトクリーニング装置29に回収されて、転写定着ベルト27上の一連の転写定着プロセスが完了する。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部61から、給紙ローラ62により給送された転写紙Pが、搬送ガイド63を通過した後に、レジストローラ64に導かれる。レジストローラ64に達した記録媒体Pは、転写定着ベルト27上のトナー像とタイミングを合わせて、転写定着ベルト27と加圧ローラ68とのニップ部(転写定着部)に向けて搬送される。このとき、ニップ部に向けて搬送される記録媒体Pは加熱装置67の伝熱板67b(図2を参照できる。)に案内されるとともに、ブラシ状ローラ91によって伝熱板67bに向けて付勢されながら、記録媒体Pの転写定着面のみが加熱装置67(伝熱板67b)によって加熱される。
その後、フルカラー画像が転写・定着された記録媒体Pは、排紙搬送経路を通過して、排紙ローラ80によって装置本体1外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。なお、本実施の形態1における画像形成装置は、記録媒体Pの搬送速度(又は、プロセス線速)が、300mm/秒程度に設定されている。
トナー結着樹脂としては、以下の組成のものを使用することができる。
例えば、ポリエステル、ポリスチレン、ポリp−クロロスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の単重合体;スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、 スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレンーイソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体が挙げられる。
また、以下の樹脂を混合して使用することもできる。ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス等が挙げられる。この中で特に、ポリエステル樹脂を含有しているものは充分な定着性を得るために、好ましい。特に結晶性ポリエステル樹脂は、紙接触時に充分に軟化溶融し、定着強度とともに色再現性の高い画像形成が可能となる。ポリエステル樹脂は、アルコールとカルボン酸との縮重合によって得られるが、用いられるアルコールとはポリエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール等のジオール類、1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ポリエキシエチレン化ビスフェノールA、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールA等のエーテル化ビスフェノル類、これらを炭素数3〜22の飽和もしくは不飽和の炭化水素基で置換した2価のアルコール単体、その他の2価のアルコール単体を挙げることができる。
また、ポリエステル樹脂を得るために用いられるカルボン酸としては、例えばマレイン酸、フマール酸、メサコン酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、マロン酸、これらを炭素数3〜22の飽和もしくは不飽和の炭化水素基で置換した2価の有機酸単量体、これらの酸無水物、低級アルキルエステルとリノレイン酸の2量体、その他の2価の有機酸単量体を挙げることができる。
バインダー樹脂として用いるポリエステル樹脂を得るためには、以上の2官能性単量体のみによる重合体のみでなく、3官能以上の多官能性単量体による成分を含有する重合体を用いることも好適である。かかる多官能性単量体である3価以上の多価アルコール単量体としては、例えばソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−サルビタン、ペンタエスリトール、ジペンタエスリトール、トリペンタエスリトール、蔗糖、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1.3.5−トリヒドロキシメチルベンゼン、その他を挙げることができる。
また3価以上の多価カルボン酸単量体としては、例えば1,2,4−ペンゼントリカルボン酸、1,2,5−ペンゼントリカルボン酸、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、エンボール3量体酸、これらの酸無水物、その他を挙げることができる。
また、外添加剤として、トナーの流動性を向上させる目的で、シリカ、酸化チタン、アルミナ等、さらに必要に応じて脂肪酸金属塩類やポリフッ化ビニリデン等を添加しても良い。
特に、転写定着装置66は、トナーを充分に加熱することが可能であるため、サブミクロンの大粒径シリカ等の添加剤を比較的多量に用いても定着性や定着温度に影響を与えないため、流動性・転写性を考慮した外添処方が可能である。
図2は、転写定着装置66の一部を示す拡大図である。図3は、加熱装置67を図2のX方向から幅方向にみた図である。図4は、転写定着ベルト27に弛みが生じている状態を示す図である。図5は、ニップ部の近傍を幅方向にみた下面図である。図6は、ニップ部の近傍を幅方向にみた正面図であって、図5のZ方向からみた図である。また、図7は、ベルト寄り補正時の対向ローラ28Bの動作を示す正面図であって、図5のZ方向からみた図である。
図2に示すように、ベルト駆動装置としての転写定着装置66(転写定着ベルト装置)は、転写定着ベルト27(ベルト部材)、加圧ローラ68(加圧部材)、ベルトクリーニング装置29、均しローラ85、加熱装置67、ブラシ状ローラ91(付勢部材)、ヒータ88、等で構成される。また、図4及び図5を参照して、転写定着装置66には、転写定着ベルト27の外周面に対向する位置に検知手段としての4つのベルト弛み検知センサ110A〜110Dが設置され、転写定着ベルト27の幅方向端部(片側端面)に対向する位置に第2検知手段としてのベルト寄り検知センサ120A、120Bが設置されている。
ここで、従動ローラ28Cの位置には、転写定着ベルト27の外周面に対向するようにベルトクリーニング装置29が設置されている。ベルトクリーニング装置29には、クリーニングブレード29aが設置されている。そして、クリーニングブレード29aによって、転写・定着工程後の転写定着ベルト27がクリーニングされる。すなわち、転写定着ベルト27上に形成されたトナー像Tがニップ部で記録媒体P上に転写定着された後に、転写定着ベルト27上に残留するトナーがクリーニングブレード29aによって機械的に掻き取られる。クリーニングブレード29aによって掻き取られたトナーは、自重落下してベルトクリーニング装置29内に回収される。
さらに、対向ローラ28Bは、その幅方向両端部にそれぞれ設置された不図示のカム機構(加圧力可変機構)によって、加圧ローラ68に対する幅方向の圧接力のバランスが可変制御される。そして、転写定着ベルト27の幅方向両端部の弛み量の偏差がベルト弛み検知センサ110A〜110D(検知手段)によって検知されて、その検知結果に基いて対向ローラ28Bの圧接力バランスが可変制御されて、転写定着ベルト27の幅方向の寄りが補正される。これについても、後で詳しく説明する。
加圧ローラ68の表面層としては、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(4フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)、FEP(テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体)、等を用いることができる。
加熱体67aは、伝熱板67bと電極67cとに挟持されている。本実施の形態1では、加熱体67aとして、所定のキューリー点に達すると抵抗が急激に上昇する抵抗発熱体を用いている。具体的に、加熱体67aとして、チタン酸バリウム系半導体磁器素体からなる正特性サーミスタを用いている。また、本実施の形態1では、図3に示すように、加熱体67a(正特性サーミスタ)を幅方向に10個並設している。
伝熱部材としての伝熱板67bは、板厚が0.2mmのステンレス鋼板である。伝熱板67bは、レジストローラ64の近傍からニップ部の近傍にかけて延設されていて、ニップ部に向けて搬送される記録媒体Pを案内する案内板(ガイド板)として機能する。また、伝熱板67bは、ニップ部に向けて搬送される記録媒体Pの転写定着面(おもて面)に接触して、加熱体67aで発生した熱を記録媒体P(転写定着面)に伝熱する機能を有する。さらに、伝熱板67bには交流電源71が接続されていて、一方の電極としても機能することになる。
なお、本実施の形態1では、伝熱板67bの材料として、熱伝導率が高く、同体積における熱容量が低く、比較的安価な銅を用いているために、加熱効率が高く比較的安価な加熱装置67を提供することができる。
具体的に、本実施の形態1では、加熱体67aのキューリー点を200℃に設定している。これにより、加熱体67aの温度が200℃を超えたときに、電極67cと伝熱板67bとの間の抵抗が急激に上昇して、加熱体67a内に流れる電流が低下する。詳しくは、加熱体67aの温度が210℃のとき加熱体67a内に流れる電流は1/2に低下して、加熱体67aの温度が220℃のとき加熱体67a内に流れる電流は1/4に低下する。
このように構成された加熱体67aは、1200ワットの電力で6秒後に190〜200℃にまで昇温して、その後は自己温度制御機能により210℃以上に昇温することはない。加熱体67aを210℃以下で制御する場合には、図示しない温度センサを用いてPID制御等によって所望の温度に制御する。制御回路が故障しても、上述のように210℃以上にはなり得ないので安全性が確保される。また、本実施の形態1では、幅方向に複数の加熱体67aを並設しているために、複数の加熱体67aによってそれぞれの自己温度制御がおこなわれて、幅方向の温度ムラを10℃以下にすることができる。
本実施の形態1では、伝熱板67bを板状に形成して、その先端をできる限りニップ部に近づけるとともに、その搬送方向の長さをできる限り長く設定しているために、転写定着工程前の記録媒体Pの加熱効率を向上させることができる。
なお、伝熱板67bの案内面(記録媒体Pに接触する面である。)を、耐摩耗性が高いダイヤモンドライクカーボン(DLC)やグラファイトライクカーボン(GLC)で覆設することもできる。
本実施の形態1では、記録媒体Pの転写定着面を加熱していて、出力画像上にて充分な光沢を得るための温度を独立して設定できるので、転写定着ベルト27の温度(定着設定温度)を低くできる。また、記録媒体Pは転写・定着工程の直前に加熱されるので、過剰に加熱されずに、トナーTと記録媒体Pとの密着性も必要以上に高められることはない。
すなわち、本実施の形態1の構成によれば、低温定着が可能であって、装置のウォームアップ時間を短縮できて、省エネルギ化を向上させることができる。また、転写定着ベルト27への熱移動を抑制できるので、転写定着ベルト27の耐久性を向上させることができる。さらに、転写定着ベルト27の加熱温度が低減されるために、転写定着ベルト27の熱劣化を抑制できる。
このように、記録媒体P(転写定着面)の温度が転写定着ベルト27の表面温度よりも高くなるように加熱することで、それぞれのトナーとの界面の粘弾性の違いでホットオフセットを防止することができる。すなわち、トナー層において、記録媒体P側の温度を高く、転写定着ベルト27側の温度を低くすることで、転写定着ベルト27とトナーとの付着力よりも、記録媒体Pとトナーとの付着力を高くして、転写定着ベルト27に対するトナーの離型性を上げることで、転写定着ベルト27へのオフセットが生じない良好な画像が得られる。さらに、耐ホットオフセット性が向上することによって、離型性をあげるためにトナー中に添加するワックスの量を減量することができる(又は、なくすことができる)ため、色再現性、現像性、帯電性の向上が見込まれる。また、転写定着ベルト27の温度を低く設定することで、転写定着ベルト27の冷却が容易になるとともに、転写定着ベルト27に接触している感光体ドラム21等の熱的劣化等の不具合を低減することができる。
(Tt+Tp)/2>Tfb …(1)
Tt<Tfb …(2)
Tb<Ts …(3)
なる3つの条件式を成立させることが好ましい。
ここで、トナーの軟化温度、流出開始温度は、「高化式フローテスターCFT500D型」(島津製作所社製)を用いて測定することができる。フローテスターとは溶融物(トナー)が細管を通過するときの粘性抵抗を測定する細管式レオメーターである。測定方法は、まず、シリンダーに充填された試料(トナー)を、周囲から熱して溶融させ、上部からピストンによって一定の圧力を加える。その後、溶融したトナーは細い穴を持ったダイを通して押し出され、フローレートから試料の流動性(溶融粘度)が求められる。なお、測定条件は、荷重:5kgf/cm2、昇温速度:3.0℃/min、ダイ口径:1.00mm、ダイ長さ:10.0mmである。
なお、本実施の形態1におけるブラシ状ローラ91は、その外径が30mm、ブラシ毛の毛足長さが10mm、ブラシ毛の原糸太さが1330T/120F、ブラシ毛の密度が10万〜15万本/inch2に設定されている。また、ブラシ状ローラ91のブラシ毛は、上述のものに限定されることなく、フッ素樹脂や、耐熱性の樹脂や金属、又は、それらの表面に低摩耗材料をコーティングしたもの、等を用いることもできる。ブラシ状ローラ91に耐熱性をもたせることで、伝熱板67bの熱によってブラシ状ローラ91のブラシ毛が熱劣化する不具合を軽減することができる。
このような構成により、記録媒体Pがブラシ状ローラ91と伝熱板67bとの接触位置に進入するときに、ブラシ状ローラ91に引っ掛かって搬送性が低下する不具合を防止することができる。なお、本実施の形態1では、ブラシ状ローラ91の記録媒体Pとの接触位置における線速度が、記録媒体Pの搬送速度に対して1〜3%速くなるように設定されている。
なお、本実施の形態1では、伝熱板67bに圧接するブラシ状ローラ91の加圧幅(ニップ幅)が3〜12mmになるように設定されている(3〜5kgf程度の加圧圧に相当する。)。
これに対して、本実施の形態では、図1や図2に示すように、ニップ部を通過した後の転写定着ベルト27の表面の幅方向の温度分布を均一化する均しローラ85を設置している。
均しローラ85は、ニップ部に対して転写定着ベルト27の走行方向下流側に配設されたローラ部材であって、転写定着ベルト27の外周面に当接する。均しローラ85は、ヒートパイプであって、その内部で熱を効率的に対流させることで、転写定着ベルト27表面の幅方向の温度分布を均一化する。特に、小サイズ紙(幅方向のサイズが小さな記録媒体Pである。)が連続的に通紙される場合には、転写定着ベルト27の通紙領域と非通紙領域とに大きな温度差が生じやすいために、上述した均しローラ85を設置することによる効果が大きくなる。これにより、転写定着ベルト27の加熱を最小限に抑えてニップ部に搬送される直前の記録媒体Pを加熱装置67によって加熱する場合であっても、定着ムラやオフセット等の定着不良が発生するのを抑止することができる。
詳しくは、本実施の形態1における転写定着ベルト27には弱テンション部が形成されているために、小サイズ紙が連続的に通紙されて転写定着ベルト27の通紙領域と非通紙領域とに大きな温度差が生じると、弱テンション部において熱膨張差によるシワが発生しやすくなる。特に、このような現象は、ニップ部の下流側で生じやすい。これに対して、本実施の形態1では、転写定着ベルト27の弱テンション部(ニップ部下流側の弱テンション部である。)に当接するように均しローラ85を設置しているため、その位置における転写定着ベルト27の幅方向の温度分布が均一化されて、上述した不具合の発生を抑止することができる。
なお、本実施の形態1では、転写定着ベルト27に対して均しローラ85を接離自在に構成して、装置の立ち上がり時や待機時に転写定着ベルト27に対して均しローラ85を離間するように制御している。これにより、上述したような不具合が生じない装置の立ち上がり時や待機時等の非通紙時において、転写定着ベルト27の加熱効率の低下を軽減することができる。
具体的に、加熱装置は、ニッケル、鉄等の整磁合金からなる板厚0.3mm程度の伝熱板と、伝熱板に対向する誘導コイル(加熱体)と、等で構成される。このような構成により、誘導コイルに20kHzの高周波電圧が印加されると、伝熱板が電磁誘導加熱されて、記録媒体Pの転写定着面に熱を伝えることになる。なお、伝熱板は、整磁合金中のニッケル成分の比率が40%程度に設定されていて、その温度が200℃(キューリー点)に達すると透磁率が急激に低下して電磁誘導加熱されなくなる。具体的に、このように構成された伝熱板は、1200ワットの電力で3秒後に190〜200℃にまで昇温して、その後は自己温度制御機能により210℃以上に昇温することはない。
図4を参照して、本実施の形態1における転写定着装置66は、1次転写部100に対して転写定着ベルト27の走行方向上流側であってニップ部に対して転写定着ベルト27の走行方向下流側に、転写定着ベルト27の弛みが生じるように構成されている。さらに、駆動ローラ28Aに対して転写定着ベルト27の走行方向下流側であってニップ部に対して転写定着ベルト27の走行方向上流側にも、転写定着ベルト27の弛みが生じるように構成されている。すなわち、転写定着ベルト27は、ニップ部の前後の範囲で、図4の一点鎖線で示すベルトの仮想軌跡(ベルト弛みがない場合のベルトの軌跡である。)に対して緩やかな曲率をもって張架されている。
なお、図1や図2では、転写定着装置66の全体構成についての理解のために、転写定着ベルト27の弛みを省略して図示している。
具体的に、ニップ部上流側のベルト弛み検知センサ110A、110Bによる検知結果と、ニップ部下流側のベルト弛み検知センサ110C、110Dによる検知結果と、を比較して、ニップ部上流側のベルト弛みが大きくてニップ部下流側のベルト弛みが小さいと判断された場合には対向ローラ28Bの回転速度を加速して、ニップ部上流側のベルト弛みが小さくてニップ部下流側のベルト弛みが大きいと判断された場合には対向ローラ28Bの回転速度を減速して、ニップ部の上流側と下流側のベルト弛みのバランスをとる。このように、このときの検知手段としてのベルト弛み検知センサ110A〜110Dは、ニップ部に対する転写定着ベルト27の走行方向下流側の弛み量と走行方向上流側の弛み量との偏差を検知していることになる。
なお、検知手段としてのベルト弛み検知センサ110A〜110Dとしては、測距センサやレーザ変位計を用いることができる。
具体的に、図7(A)に示すように、対向ローラ28Bの右側端部の圧接力が左側端部の圧接力よりも大きくなるように制御した場合には、ニップ部の近傍における転写定着ベルト27の線速度は、左側端部が右側端部に比べて大きくなる。これに対して、図7(B)に示すように、対向ローラ28Bの右側端部の圧接力が左側端部の圧接力よりも小さくなるように制御した場合には、ニップ部の近傍における転写定着ベルト27の線速度は、右側端部が左側端部に比べて大きくなる。なお、このようにして制御される転写定着ベルト27の幅方向両端部の線速度差は、幅方向の圧接力バランスの程度を加減することで、任意の大きさに設定することができる。
具体的に、図5を参照して、ニップ部上流側の一端側のベルト弛み検知センサ110Aによって検知された弛み量が、ニップ部上流側の他端側のベルト弛み検知センサ110Bによって検知された弛み量よりも大きい場合には、図7(B)に示すように対向ローラ28Bの圧接力バランスを制御して、転写定着ベルト27の一端側の線速度が他端側の線速度に比べて大きくなるようにすることで、ニップ部上流側で生じた転写定着ベルト27の弛み量の偏差を小さくする。同様に、ニップ部上流側の一端側のベルト弛み検知センサ110Aによって検知された弛み量が、ニップ部上流側の他端側のベルト弛み検知センサ110Bによって検知された弛み量よりも小さい場合には、図7(A)に示すように対向ローラ28Bの圧接力バランスを制御することになる。
また、ニップ部下流側の一端側のベルト弛み検知センサ110Cによって検知された弛み量が、ニップ部下流側の他端側のベルト弛み検知センサ110Dによって検知された弛み量よりも大きい場合には、図7(A)に示すように対向ローラ28Bの圧接力バランスを制御して、転写定着ベルト27の一端側の線速度が他端側の線速度に比べて小さくなるようにすることで、ニップ部下流側で生じた転写定着ベルト27の弛み量の偏差を小さくする。同様に、ニップ部下流側の一端側のベルト弛み検知センサ110Cによって検知された弛み量が、ニップ部下流側の他端側のベルト弛み検知センサ110Dによって検知された弛み量よりも小さい場合には、図7(B)に示すように対向ローラ28Bの圧接力バランスを制御することになる。
なお、ベルト弛み検知センサ110A〜110D(検知手段)の検知結果によって転写定着ベルト27の幅方向両端部の弛み量の差異(偏差)が生じていないものと判断された場合には、上述した対向ローラ28B(可変手段)の制御はおこなわない。
転写定着ベルト27の幅方向の弛み量に偏差が生じてしまったときに、弛み量が小さい側のベルト張力は、弛み量が大きい側のベルト張力よりも大きくなる。このようなとき、転写定着ベルト27は、ベルト張力が小さい側がベルト張力の大きい側に引っ張られて、幅方向の一端側(ベルト張力が大きくなる側である。)に移動してしまうことになる(ベルト寄りが生じてしまうことになる)。したがって、幅方向両端のベルト弛みのバランスを補正することで、転写定着ベルト27のベルト寄りが補正されることになる。
これに対して、本実施の形態1では、ベルト寄りを直接的に検知するのではなく、ベルト弛み検知センサ110A〜110Dによってベルトの弛み量偏差を検知することで、ベルト寄りの状態を判断して、それに基きベルト寄りを補正しているので、正確なベルト寄り補正をおこなうことができる。
2つのベルト寄り検知センサ120A、120B(第2検知手段)は、それぞれの位置において、最適な弛み状態にあるベルトの端面に対向するように配設されている。そして、ベルト弛み検知センサ110A〜110D(検知手段)の検知結果によってベルトの弛み量が最適と判断された場合であって、ベルト寄り検知センサ120A、120B(第2検知手段)の検知結果によってベルト寄りが生じているものと判断されたときに、対向ローラ28B(可変手段)における幅方向の圧接力のバランスを可変制御して、転写定着ベルト27のベルト寄りを補正している。
具体的に、図5を参照して、ニップ部上流側のベルト寄り検知センサ120Aによって図5の下方に向けてのベルト寄りが生じているものと検知された場合には、図7(B)に示すように対向ローラ28Bの圧接力バランスを制御して、転写定着ベルト27の一端側(図5の上方)の線速度が他端側(図5の下方)の線速度に比べて大きくなるようにすることで、ベルト寄りを補正する。同様に、ニップ部上流側のベルト寄り検知センサ120Aによって図5の上方に向けてのベルト寄りが生じているものと検知された場合には、図7(A)に示すように対向ローラ28Bの圧接力バランスを制御して、転写定着ベルト27の一端側(図5の上方)の線速度が他端側(図5の下方)の線速度に比べて小さくなるようにすることで、ベルト寄りを補正する。
また、ニップ部下流側のベルト寄り検知センサ120Bによって図5の下方に向けてのベルト寄りが生じているものと検知された場合には、図7(B)に示すように対向ローラ28Bの圧接力バランスを制御して、転写定着ベルト27の一端側(図5の上方)の線速度が他端側(図5の下方)の線速度に比べて大きくなるようにすることで、ベルト寄りを補正する。同様に、ニップ部下流側のベルト寄り検知センサ120Aによって図5の上方に向けてのベルト寄りが生じているものと検知された場合には、図7(A)に示すように対向ローラ28Bの圧接力バランスを制御して、転写定着ベルト27の一端側(図5の上方)の線速度が他端側(図5の下方)の線速度に比べて小さくなるようにすることで、ベルト寄りを補正する。
このように、ベルト弛み検知センサ110A〜110D(検知手段)を用いたベルト寄り補正制御に加えて、ベルト寄り検知センサ120A、120B(第2検知手段)を用いたベルト寄り補正制御をおこなうことで、より確実にベルト寄りを抑止することができる。
このような構成により、ニップ部の上流側と下流側とに形成する弱テンション部全体の弛み量を増減することができる。具体的に、転写定着ベルト27の全体の弛み量を増加させたいときには従動ローラ28Cを図4の左側にシフト移動して、転写定着ベルト27の全体の弛み量を減少させたいときには従動ローラ28Cを図4の右側にシフト移動する。これにより、弱テンション部を形成することによって出力画像上のショックジターを抑止する余裕度を加減したり、ベルト弛み検知センサ110A〜110D(検知手段)を用いたベルト寄り補正制御をおこなう際の補正幅を調整したりすることができる。
なお、従動ローラ28Cをシフト移動する場合には、それにともないクリーニングブレード29aが転写定着ベルト29から離間したり強く食い込んだりしないように、クリーニングブレード29a(ベルトクリーニング装置29)も追従してシフト移動することが好ましい。
これにより、このローラ部材がステアリングローラとして機能して、転写定着ベルト27の微小なベルト寄りを補正することが可能になる。具体的に、転写定着ベルト27に幅方向一端側へのベルト寄りが生じたときに、それを相殺する方向にステアリングローラを傾斜させることで、そのベルト寄りを補正することができる。このステアリングローラによるベルト寄りに対する補正力は、上述した対向ローラ28Bの圧接力バランスの制御による補正力より小さなものであるため、転写定着ベルト27のベルト寄りを微調整する場合に好適である。
これにより、万が一に転写定着ベルト27にベルト寄りが生じてしまったときでも、転写定着ベルト27がフランジ(ガイド)に当接することで、それ以上の大きなベルト寄りが生じる不具合を抑止することができる。
これにより、転写定着ベルト27や対向ローラ28Bに圧接力がかかる時間を軽減することができて、これらの部材27、28Bの耐久性を向上させることができる。
また、本実施の形態1では、転写定着ベルト27の外周面に対向する位置にヒータ88(加熱手段)を設置したが、転写定着ベルト27の内周面に対向する位置にヒータ88(加熱手段)を設置することもできる。
そして、これらの場合であっても、本実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
そして、このような場合であっても、本実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
図8にて、この発明の実施の形態2について詳細に説明する。
図8は、実施の形態2における転写定着装置の一部を示す拡大図であって、前記実施の形態1における図4に相当する図である。本実施の形態2における転写定着装置66(ベルト駆動装置)は、転写定着ベルト27の内周面に当接するテンショナ116が設置されている点が、前記実施の形態1のものとは相違する。
このような制御をおこなうことにより、記録媒体Pの先端がニップ部に突入する瞬間と、記録媒体Pの後端がニップ部から送出される瞬間と、に生じる転写定着ベルト27の速度変動や振動が、テンショナ116が離間して弛み状態が最良化された転写定着ベルト27によって吸収されるので、出力画像上にショックジターが生じる不具合が確実に防止される。
図9にて、この発明の実施の形態3について詳細に説明する。
図9は、実施の形態3における中間転写装置の一部を示す拡大図である。本実施の形態3における画像形成装置は、ベルト駆動装置として中間転写装置166が用いられている点が、ベルト駆動装置として転写定着装置66が用いられている前記各実施の形態のものとは相違する。
ここで、本実施の形態3においても、ベルト弛み検知センサ110A〜110D(検知手段)の検知結果に基づいて対向ローラ28B(可変手段)を制御して、中間転写ベルト227の幅方向の寄り(ベルト寄り)が補正される。
また、前記各実施の形態では、電子写真方式の画像形成装置に設置されたベルト駆動装置に対して本発明を適用したが、それ以外の画像形成装置(例えば、インクジェット方式の画像形成装置である。)に設置されたベルト駆動装置であっても、ベルト部材に弱テンション部を形成しているベルト駆動装置であれば、本発明を適用することができる。
それらの場合にも、ベルト弛み検知センサ(検知手段)の検知結果に基づいてベルト部材の幅方向両端部の線速度差を調整することで、ベルト部材の幅方向の寄り(ベルト寄り)を高精度に補正することができる。
27 転写定着ベルト(ベルト部材)、
28A 駆動ローラ(ローラ部材)、
28B 対向ローラ(ローラ部材)、
28C 従動ローラ(ローラ部材)、
66 転写定着装置(ベルト駆動装置)、
67 加熱装置、 67a 加熱体、 67b 伝熱板(伝熱部材)、
68 加圧ローラ(加圧部材)、
88 ヒータ、
91 ブラシ状ローラ(付勢部材)、
100 1次転写部(張架部)、
110A〜110D ベルト弛み検知センサ(検知手段)、
116 テンショナ、
120A、120B ベルト寄り検知センサ(第2検知手段)、
166 中間転写装置(ベルト駆動装置)、
227 中間転写ベルト(ベルト部材)、 P 記録媒体。
Claims (10)
- 複数のローラ部材が内接されるとともに、前記複数のローラ部材のうち少なくとも2つのローラ部材によって張架された張架部を具備するベルト部材と、
前記ベルト部材に圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧部材と、
前記複数のローラ部材のうちの1つであって前記ベルト部材を駆動するとともに、前記張架部に対して前記ベルト部材の走行方向下流側であって前記ニップ部に対して前記ベルト部材の走行方向上流側に配設された駆動ローラと、
を備え、
前記張架部に対して前記ベルト部材の走行方向上流側であって前記ニップ部に対して前記ベルト部材の走行方向下流側と、前記駆動ローラに対して前記ベルト部材の走行方向下流側であって前記ニップ部に対して前記ベルト部材の走行方向上流側と、の少なくとも一方に前記ベルト部材の弛みが生じるように構成され、
前記ベルト部材の幅方向両端部の弛み量の偏差を検知する検知手段と、
前記ベルト部材の幅方向両端部のそれぞれの線速度が異なる大きさになるように可変する可変手段と、
をさらに備え、
前記検知手段の検知結果に基づいて前記可変手段を制御して、前記ベルト部材の幅方向の寄りを補正することを特徴とするベルト駆動装置。 - 前記ベルト部材の幅方向の寄りを検知する第2検知手段をさらに備え、
前記第2検知手段の検知結果にも基づいて前記可変手段を制御して、前記ベルト部材の幅方向の寄りを補正することを特徴とする請求項1に記載のベルト駆動装置。 - 前記複数のローラ部材のうちの1つであって弾性層を具備して前記ニップ部の位置で前記ベルト部材を介して前記加圧部材に圧接するとともに、前記加圧部材に対する幅方向の圧接力のバランスが可変制御される対向ローラを備え、
前記可変手段は、前記対向ローラであって、前記検知手段の検知結果に基づいて前記幅方向の圧接力のバランスが可変制御されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のベルト駆動装置。 - 前記複数のローラ部材のうちの1つであって前記ニップ部の位置で前記ベルト部材を介して前記加圧部材に圧接するとともに、その回転速度が可変制御される対向ローラを備え、
前記検知手段は、前記ニップ部に対する前記ベルト部材の走行方向下流側の弛み量と走行方向上流側の弛み量との偏差をも検知するように構成され、
前記検知手段の検知結果に基づいて前記対向ローラの回転速度を可変制御することで、前記ニップ部に対する前記ベルト部材の走行方向下流側の弛み量と、前記ニップ部に対する前記ベルト部材の走行方向上流側の弛み量と、を調整することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載のベルト駆動装置。 - 前記複数のローラ部材のうちの1つであって前記ベルト部材の走行によって従動するとともに、その回転軸に対して平行に移動可能に構成された従動ローラを備えたことを特徴とする請求項1〜請求項4に記載のベルト駆動装置。
- 前記ベルト部材の弛みが生じている部分に対して接離可能に構成され、記録媒体の先端部と後端部とが前記ニップ部を通過するときに前記ベルト部材から離間するように制御されるテンショナを備えたことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載のベルト駆動装置。
- 前記複数のローラ部材のうち少なくとも1つのローラ部材は、前記ベルト部材の走行方向に対する回転軸の角度を可変できるように構成されたことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載のベルト駆動装置。
- 前記張架部は、像担持体に対向するとともに、前記像担持体に形成されたトナー像が転写される1次転写部であって、
前記ベルト部材は、前記1次転写部の位置で転写されたトナー像を前記ニップ部の位置で記録媒体上に転写するとともに定着する転写定着ベルトであることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載のベルト駆動装置。 - 前記張架部は、像担持体に対向するとともに、前記像担持体に形成されたトナー像が転写される1次転写部であって、
前記ベルト部材は、前記1次転写部の位置で転写されたトナー像を前記ニップ部の位置で記録媒体上に転写する中間転写ベルトであることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載のベルト駆動装置。 - 請求項1〜請求項9のいずれかに記載のベルト駆動装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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