JP3636273B2

JP3636273B2 - 画像形成用ベルト装置

Info

Publication number: JP3636273B2
Application number: JP03961798A
Authority: JP
Inventors: 亮一鶴岡; 則雄小川原; 巌栗城
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1998-02-05
Filing date: 1998-02-05
Publication date: 2005-04-06
Anticipated expiration: 2018-02-05
Also published as: JPH11224007A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルト装置に関し、特に、電子写真式複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置に用いられる画像形成用ベルト装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置では、感光体ドラム等の潜像担持体上に形成された未定着トナー像を用紙等の記録媒体に転写して印刷画像を得る方式がとられる。前記未定着トナー像を記録媒体に転写する方式として、前記未定着トナー像を記録媒体に直接転写する方式と、潜像担持体上に形成された未定着トナー像を、ドラム状あるいは無端ベルト状のフィルム部材からなる中間転写体上に１次転写した後、該中間転写体上の未定着トナー像を改めて記録媒体上に２次転写して複写画像を得る方式とが知られている。
【０００３】
図１０は、ベルト状中間転写体を用いた画像形成装置の一例としてのカラープリンタの要部構成を示す模式図である。同図において、感光体ドラム等の潜像担持体（以下、「感光体ドラム」で代表して説明する）１の表面は帯電器２により所定の電荷で一様に帯電され、レーザー光Ｌの書き込み走査で第１色の画像信号に応じた静電潜像が形成される。この静電潜像は感光体ドラム１の、Ａ方向への回転で現像装置ユニット３の第１色の現像器との対向位置に到り、第１色の現像器でトナー現像される。感光体ドラム１はトナー像Ｔを担持してさらに回転する。
【０００４】
上記トナー現像動作に合わせて、中間転写ベルト４は感光体ドラム１の周速と略同一の速度で移動し、感光体ドラム１と中間転写ベルト４とが当接する位置の直下付近で中間転写ベルト４に接して配置された１次転写ロール５が配置されている１次転写部において、該１次転写ロール５に印加される上記トナーの帯電極性と逆極性の転写電界によって感光体ドラム１に担持されていたトナー像Ｔが中間転写ベルト４に１次転写される。以上で、１次転写サイクルが終了する。
【０００５】
中間転写ベルト４に１次転写されたトナー像は中間転写ベルト４の周回移動によって２次転写ロール６が配置されている２次転写部に到る。フルカラー画像形成装置の場合には潜像の形成からトナー像の１次転写までを予定色（一般にはイエロー(Y) 、マゼンタ(M) 、シアン(C) およびブラック(Bk)）分だけ繰り返して中間転写ベルト４上に多色トナーを重ね合わせたカラートナー像を形成する。
【０００６】
各色のトナー像を形成するため、現像装置ユニット３はイエロー現像器３_-1、マゼンタ現像器３_-2、シアン現像器３_-3およびブラック現像器３_-4の４色現像器からなる回転装置で構成され、感光体ドラム１に形成された各色の潜像を順次現像できるように構成されている。
【０００７】
感光体ドラム１に担持された第１色のトナー像が１次転写部で中間転写ベルト４上に転写された後、感光体ドラム１上の残留トナーは感光体クリーナ７で除去されるとともに図示しない除電器で電荷が中和された後、次の，第２色に対応する潜像の形成がなされる。第２色の静電潜像も第１色と同様にして現像され、その第２色のトナー像が中間転写ベルト４上の、先に転写された第１色のトナー像に重ねて転写される。以下、第３色以降についても同様にして中問転写ベルト４に多重転写され、その結果、中間転写べルト４には未定着の複数色トナーが重畳したカラートナー像が形成される。
【０００８】
すべての色のトナー像が１次転写された中間転写ベルト４が２次転写位置に達する時点で、タイミングを合わせて給紙トレイ８から送り出された記録媒体としての記録紙Ｐが２次転写位置に給送される。
【０００９】
記録紙Ｐを２次転写ロール６および中間転写ベルト４によって挟持して搬送する際、２次転写ロール６に印加される前記トナー像の帯電極性と逆極性の転写電圧で形成される転写電界により中間転写ベルト４のトナー像が記録紙Ｐに２次転写される。トナー像が２次転写された記録紙Ｐは定着器９に送られ、加熱・加圧処理によりトナー像を記録紙Ｐに固定し、作像プロセスを終了する。
【００１０】
２次転写ロール６は、中間転写ベルト４に対して矢印Ｃ方向に当接・離間自在に設けられていて、記録紙Ｐの進入に合わせて当接し、排出に合わせて離間する。２次転写ロール６は２次転写の終了とともに待避位置に戻る。また、中間転写ベルト４に対向して配置されているクリーナ１０も記録紙Ｐへ転写されなかったトナー像をクリ−ニングすべく、中間転写ベルト４に対して２次転写ロールＰ同様、当接・離間する。
【００１１】
前記中間転写ベルト４は、駆動ロール１１、アイドルロール１２、２次転写バックアップロール１３およびテンションロール１４により張架され、駆動ロール１１により矢印Ｂ方向に搬送される。中間転写ベルト４には、該中間転写ベルト４が駆動ロール１１等、各ロールの軸方向での位置を規制するためのリブが、その側端部内周に沿って設けられている。また、補強のため、該中間転写ベルトには、その側端部外周に沿ってベルト補強テープが設けられている。
【００１２】
このような中間転写ベルトを用いたカラー画像形成装置では、該中間ベルト上で既に多重転写された合成トナー像（各色トナー像の重畳像）を記録媒体に一括で転写しているので、潜像担持体から直接記録媒体に各色のトナー像を順次転写する方式におけるトナー像間の位置ずれや画像乱れの発生を効果的に防止できるといった利点を有している。
【００１３】
転写ベルトを張架しているロール端部にリブを当接させて該転写ベルトの位置を規制するようにした画像形成装置の例として、特開平５−１３４５５６号公報に記載されたものがある。この画像形成装置は、前記ロール端部に押圧される転写ベルトの端部の変形を防止するため、補強部材としてのテープを端部に貼付けたものである。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の画像形成装置では、中間転写ベルト上で複数色のトナーを合成しているので、これらのトナー色の重合わせによる色ずれを防止するためには、中間転写ベルト上の基準位置を正確に検知し、この基準位置の検知信号に基づいて画像装置各部の動作を制御しなければならない。前記基準位置を検知するため、中間転写ベルト上にペイントもしくはテープ、または貫通孔等で形成したマーキングを反射型センサで読み取ったり、ベルトの駆動ロールの回転位置をエンコーダで読み取ったりしている。
【００１５】
上記検知方法のうち、貫通孔によりマーキングを施したものは、孔に応力が集中して中間転写ベルトに亀裂が入る原因となりかねない。また、駆動ロールの回転を読み取る方法では、ベルトおよび駆動ロール間でのスリップによる誤差を生じやすい。一方、ベルト上のペイントやテープ等を検知する方法ではこのような不具合がない。
【００１６】
しかし、この場合でも、各色の、中間転写ベルト上での色ずれを小さくするには、前記ペイントやテープ等のマーキングを極めて高い精度で検知できるように工夫しなければならない。例えば、色ずれを１２５μｍに抑えたい場合、マーキングの検知誤差は１５μｍ以下にしたいという要求が発生している。
【００１７】
このような厳しい精度を満足するためには、中間転写ベルトの周回速度、周回中に生じるたわみや振動、反射型センサの取付け位置等、検知誤差を生じる多くの要因を排除しなければならないという課題がある。
【００１８】
本発明は、上述の課題を解決し、無端ベルト上の基準位置を正確に検知して色ずれのない良好な画像を得ることができる画像形成用ベルト装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、無端ベルトと、前記無端ベルトを張架し、少なくとも駆動ロールを含む複数のロールと、前記無端ベルトの内周面に沿って設けられ、前記ロールの端面に当接して幅方向の位置を規定するリブ部材と、前記無端ベルトの外周面一端に形成されたマークと、前記マークを光学的に検出してベルト基準位置信号を出力するセンサ手段と、前記無端ベルトを前記ロールの軸方向において前記マーク側端部へ偏倚させるベルト偏倚手段とを具備した点に特徴がある。
【００２０】
上記特徴によれば、無端ベルトはベルト偏倚手段によってマーク側へ寄せられるので、マーク側のリブ部材はロール端面には強く当接しない。したがって、マークが形成されているベルト端部が歪んで波打つような減少を回避できるので、センサ手段とマークとの距離や相対角度等の位置関係を一定に維持することができ、位置検出精度の向上を図ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明を適用したカラー画像形成装置を詳細に説明する。ここでは、図１０に関して説明した構成や動作等を援用し、適宜図１０を参照しつつ説明する。
【００２２】
図１は、中間転写ベルト（以下、単に「ベルト」という）４上の基準位置を検知する反射型センサの取付けの態様を示す要部拡大図である。同図において、駆動ロール１１はベルトユニットを構成するサイドフレーム１８に軸１９を介して支持されている。前記サイドフレーム１８に揺動自在に軸支されたブラケット２０にはテンションロール１４が軸２１で支持されている。ベルト４は、これら駆動ロール１１やテンションロール１４ならびに前記アイドルロール１２やバックアップロール１３からなるロール類に掛け渡されていて、テンションロール１４によって所定の張力が与えられている。
【００２３】
駆動ロール１１およびテンションロール１４の間には、基準位置を検知する反射型センサ２２が配置されている。該反射型センサ２２はサイドフレーム１８に直接固定されていて、ベルト４との間隔ＳＤが変動しないようにしている。さらに、反射型センサ２２との対向位置にはベルト４の裏側つまり内周面側にはセンサ裏当て２３が配置されている。
【００２４】
図５はセンサ裏当て２３の斜視図であり、図６はベルト４がセンサ裏当て２３に当接している状態を示す断面図である。図示のように、センサ裏当て２３は全体としては箱形であり、両端の一部がリブ４１を逃げるように切欠かれている。ベルト４はその裏面が面２３ａに当接して周回するのでベルト４と反射型センサ２２との間隔は一定に維持される。センサ裏当て２３は、ベルト４の裏面が面２３ａに確実に摺動するように、駆動ロール１１の外周とテンションロール１４の外周をつなぐ面よりも該ベルト４の外周側にわずかに押し出された位置でベルト４の裏面に確実に当接するように位置決めされ、サイドフレーム１８に取り付けられている。
【００２５】
図７は、駆動ロール１１およびベルト４の構成を示す要部断面図である。駆動ロール１１は、ロール本体１１ａとその表面に被覆された高摩擦材料部分１１ｂとからなる。この高摩擦材料部部１１ｂは、クリーナ１０や２次転写ロール６による負荷がかかったときにもベルト４をスリップさせないために設けられている。前記ロール本体１１ａには、一例としてアルミニウムの管が使用され、高摩擦材料部分１１ｂには、一例としてポリウレタンゴムの被覆層（５〜５０μｍ：好ましくは２５μｍ）が使用される。
【００２６】
駆動ロール１１の軸端にはリブ４１（後述）を案内するリブガイド２４が設けられている。リブガイド２４は表面が滑らかで、摺動性の良好な樹脂材料、例えばポリアセタールを使用するのが好ましい。リブガイド２４はロール本体１１ａの側面とは固着されていないで分離されているのがよい。すなわち、駆動ロール１１は軸１１ｃに一体的に固定されるが、リブガイド２４は外力により軸１１ｃおよび駆動ロール１１とは独立して回転可能に設けられているのがよい。リブガイドはアイドロール１２や２次転写バックアップロール１３にも同様に設けることができる。
【００２７】
ベルト４の側端部内側には該側端部に沿ってリブ４１が接着されている。また、ベルト４の側端部外側つまり外周部には該側端部に沿ってベルト補強手段としての補強テープ２５が接着されている。リブ４１，４１の内方側面つまりベルト４の幅方向中央寄りの面は、駆動ロール１１等ロール類を通過するときその端面、リブガイド２４が存在する場合は該リブガイド２４に対して当接摺動し、該ロール類の軸方向（つまりベルトの幅方向）での移動が規制される。
【００２８】
ベルト４はポリイミド系樹脂で構成され、その厚みを５０〜１００μｍ、体積抵抗率が１０⁹〜１０¹²Ω・ｃｍ、表面抵抗率が１０¹¹〜１０¹³Ω／□に調整された半導電性フィルムである。このベルト４は、その厚み、体積抵抗率、表面抵抗率が上記の値の範囲に入っている半導電性樹脂材料であれば、アクリル系樹脂、塩化ビニール系樹脂、あるいはポリカーボネート系樹脂等に抵抗安定化材料を含有させたものを使用できる。
【００２９】
リブ４１の材質には熱硬化性樹脂が好適であり、一例として厚さ０．５〜１．５ｍｍのポリウレタン樹脂を使用することができる。補強テープ２５の材質は、一例として厚さ５０〜１００μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を選択することができる。
【００３０】
前記反射型センサ２２の検出対象、すなわちベルト４の位置を示すマーキングとしての反射テープ（図示せず）が前記ベルト補強テープ２５上に接着される。該反射テープとしては、耐薬品性、耐熱性に優れていて、静電気が発生しにくいものが好ましい。
【００３１】
上記構成において、ベルト４のリブ４１，４１間の間隔と駆動ロール１１等のロール類の長さ（リブガイド２４の端部を含む）とは公差を有しているため、ベルト４は前記公差内でその幅方向に蛇行しながら周回する。この蛇行により、ベルト４のリブ４１が前記リブガイド２４に押圧されると、押圧されたリブ側においてベルト４は変形を生じ、その結果としてベルト４の端部がその厚さ方向に波打つようになる。そうすると、変形をして波打ちながら周回しているベルト４の端部に貼付されている反射テープ（マーキング）と反射型センサ２２との距離が変動し、該マーキングが安定した位置で検出されない事態が起こり得る。
【００３２】
ベルト４の振動等に伴うマーキングと反射型センサ２２との距離の変動による検知誤差について説明する。反射型センサ２２によるベルト４の進行方向の検知誤差は、図８に示すとおりである。図８に示すように、測定の繰り返し、電源電圧の変化、検知距離のそれぞれの誤差によってトータル誤差が決定される。ここで、検知対象つまりマーキングおよび反射型センサ２２間の距離（検知距離）による誤差は、ベルト４が３２μｍ振動した場合に３．８〜１１．６μｍである。このように、ベルト４の振動がトータル誤差に与える影響は大きい。
【００３３】
また、反射型センサ２２の取付け角度の誤差による検知誤差は次のようになる。図９において、反射型センサ２２の先端からベルト４の表面までの距離をＨ、光軸がベルト４の面に垂直な線とのなす角度をθとした場合、ベルト４がｈｍｍ上下に振動したときの検知誤差ｘは次の式で算出される。Ｘ／Ｈ＝ｘ／ｈからｘ＝ｈ・Ｘ／Ｈとなり、検知誤差ｘはｘ＝ｈ・ｔａｎθ……（式１）によって求められる。（式１）によれば、例えば、角度θが５°であって、ベルト４が０．０３２ｍｍ振動したとき、検出誤差ｘは２．８μｍとなる。
【００３４】
このように、反射型センサ２２の取付け誤差やベルト４の振動によるマーキングの検知誤差は、直ちに色ずれとなって現れるため、これを小さくすることは極めて重要である。本実施形態では、上述のように、反射型センサ２２を、ベルト４を支持するサイドフレーム１８に固定することで検知誤差の縮小させるとともに、センサ裏当て２３によりベルト４の振動を抑制している。
【００３５】
さらに、前記ベルト４の波打ち現象を排除して反射型センサ２２による検知精度を向上させるため、以下の構成をとっている。上述のように、ベルト４の端部の波打ち現象は、リブガイド２４に押圧された側に発生する。したがって、リブガイド２４に押圧される側とは反対側にマーキングを施すようにすればマーキングに関してはベルト４の厚さ方向の位置変動を排除できる。しかし、ベルト４は蛇行しながら周回するので、その両端に設けられたリブ４１のいずれか一方のみがリブガイド２４の端面に押圧されるとは限らない。そこで、本実施形態では、ベルト４を、その幅方向において、前記マーキングが施された側に偏倚させつつ周回させるようにした。
【００３６】
図２はベルトを保持しているアイドルロール１２の両端の軸受位置を他方からずらせることによってベルト４を偏倚させる調整手段を示すアイドルロール軸受部の平面断面図、図３は同側面図である。両図においてアイドルロール１２の軸１２ｃの両端にはベアリング２６，２７が設けられていて、ベアリング２６は本体のフロントフレーム２８に固定され、ベアリング２７はリアフレーム２９に、ピン３０で揺動自在に軸支されたプレート３１に固定されている。ここではフロントフレーム側にベルト４の位置検出用のマーキング３２が設けられている。
【００３７】
プレート３１はピン３０で揺動自在に設けられていて、その揺動角度は、偏心カム３３によって調節する。偏心カム３３の軸の両端にはねじが切られていて、その一端はリアフレーム２９のねじ孔に螺挿され、他端にはナット３４が螺挿され、さらにその先端にはレバー３５が固定されている。
【００３８】
アイドルロール１２のアライメントを調整するときには、まずナット３４をゆるめ、続いてレバー３５を回動させて偏心カム３３をプレート３１の長孔３１ａ内での位置を変化させる。これによってプレート３１は偏心カム３３の偏心量およびレバー３５の回転量に応じて、ピン３０を中心として矢印ｗのいずれかの方向に揺動する。軸受２６と軸受２７の偏心量が所望の値になったところでナット３４を締める。
【００３９】
プレート３１を図３で時計方向に揺動させれば、リアフレーム２９側でベルト４の張力が弱まり、ベルト４の内周面とアイドルロール１２との接触強さはリアフレーム２９側で弱まる。そのために、ベルト４は、その周回に伴ってリアフレーム２９とは反対側端部つまりマーキング３２側に偏倚する。したがって、マーキング３２側のリブ４１がロール１２端面（リブガイドが存在するときはリブガイド端面）に当接する力は弱められ、ベルト４の厚さ方向の振れ（波打ち）は生じない。
【００４０】
ベアリング２６とベアリング２７との偏心量はベルト４の幅を３６０ｍｍと想定した場合に０．１〜０．５ｍｍとするのがよい。偏心量が０．１未満では、ベルト４を偏倚させるには不十分であり、偏心量が０．５以上ではベルト４の偏倚によってリブ４１とリブガイド２４が当接する力が大きくなりすぎるからである。
【００４１】
図２，図３の構成に代えて、前記ベアリング２７の中心をベアリング２６の中心からずらせるためのプレート３１の揺動方向をリアプレート２９の面内で９０°回転させた構成にすれば、駆動ロール１１とのベルト周回方向でのアライメント（平行度）を調整することができ、結果的にベルト４の幅方向のいずれかで張力が大きくなり、ベルト４をその方向に偏倚させる力が発生する。駆動ロール１１に対するアライメントの調整は、テンションロール１４の軸受、つまり前記軸２１を受ける両端の軸受の一方を他方に対して偏心させることによっても実行できる。
【００４２】
さらに、次のようにしても、ベルト４をその幅の一方向に偏倚させることができる。すなわち、ベルト４の周長を幅方向の両端で互いに異ならせることによってベルト４をその幅の一方向に偏倚させることができる。図４はベルト４の斜視図である。同図において、ベルト４の幅方向においてマーキング３２が設けられている側からその反対側の方向に向かって周長が短くなるようにベルト４を成型してある。このようにすることによって周長の短い側で張力が大きくなり、ベルト４はその周長が短い側に偏倚する。この場合にも、前記リブ４１とリブガイト２４との当接力が大きくなりすぎないように適度に設定すべきである。なお、ベルト４は型に材料を塗布した後、型抜きして成型するので、幅方向両端で周長をわずかに異ならせることに困難はない。
【００４３】
駆動ロール１１を含む２本のロールのアライメントは、前記リブ４１とリブガイド２４との当接力が大きくなりすぎないように、例えばベルト４の幅が３６０ｍｍの場合に２本のロールの中心軸のずれは端部で０．８ｍｍ以下とするのがよい。但し、軸間距離は１９０ｍｍの場合である。
【００４４】
なお、本発明は、トナー像を担持するベルト装置に限定されず、記録紙を静電気で吸着して複数の感光体とベルトとの当接位置に順番に搬送するように構成した画像形成装置のベルト装置にも適用することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ベルト上に設けたマーキングのベルト厚さ方向での位置変動を抑制した。したがって、検知距離や検知角度の誤差による検知精度の誤差を小さくすることができ、ベルト上での基準位置を正確に検知できる。その結果、色ずれ等の画質低下を最小に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るベルトの要部拡大図である。
【図２】アイドルロール軸受部を示す平面断面図である。
【図３】アイドルロール軸受部を示す側面図である。
【図４】ベルトの斜視図である。
【図５】ベルト裏当て部材の要部斜視図である。
【図６】ベルト裏当て部材の要部断面図である。
【図７】ベルトおよび駆動ロールの断面図である。
【図８】反射型センサのトータル検出誤差の大きさを示す図である。
【図９】反射型センサの取付け精度による検知誤差を説明するための図である。
【図１０】ベルト状中間転写体を用いた画像形成装置の一例としてのカラープリンタの要部構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１…感光体、４…ベルト、１１…駆動ロール、１４…テンションロール、１８…サイドフレーム、２２…反射型センサ、２３…裏当て、２８…フロントフレーム、２９…リアフレーム、３１…プレート、３３…偏心カム、４１…リブ、４２…ベルト補強テープ

Claims

無端ベルトと、
前記無端ベルトを張架し、少なくとも駆動ロールを含む複数のロールと、
前記無端ベルトの内周面に沿って設けられ、前記ロールの端面に当接して幅方向の位置を規定するリブ部材と、
前記無端ベルトの外周面一端に形成されたマークと、
前記マークを光学的に検出してベルト基準位置信号を出力するセンサ手段と、
前記無端ベルトを前記ロールの軸方向において前記マーク側端部へ偏倚させるベルト偏倚手段とを具備したことを特徴とする画像形成用ベルト装置。
前記ベルト偏倚手段が、
前記複数のロールのうちの少なくとも１つについて前記無端ベルト内周面との接触強さを該ロールの軸方向で異ならせ、前記無端ベルトをその接触強さの大きい側に偏倚させるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の画像形成用ベルト装置。
前記接触強さを軸方向で異ならせるため、当該ロールの両端に設けられた軸受のうちの一方の中心を他方の中心から偏倚させたことを特徴とする請求項２記載の画像形成用ベルト装置。
前記無端ベルト内周面との接触強さを軸方向で異ならせるようにするロールは、前記駆動ロールに隣接して配置されたロールであることを特徴とする請求項２または３記載の画像形成用ベルト装置。
無端ベルトと、
前記無端ベルトを張架し、少なくとも駆動ロールを含む複数のロールと、
前記無端ベルトの内周面に沿って設けられ、前記ロールの端面に当接して幅方向の位置を規定するリブ部材と、
前記無端ベルトの外周面一端に形成されたマークと、
前記マークを光学的に検出してベルト基準位置信号を出力するセンサ手段とを具備し、
前記無端ベルトを前記ロールの軸方向において前記マーク側端部へ偏倚させるため、該無端ベルトの周長を幅方向で異ならせたことを特徴とする画像形成用ベルト装置。
前記無端ベルトを含むベルト装置を支持するフレーム手段を具備し、
前記センサ手段が前記フレーム手段に固定されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成用ベルト装置。