JPH11223976A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中間転写ベルト上の基準位置検知精度の向上
を図る。 【解決手段】 中間転写ベルト４に設けられる反射テー
プからの反射光をセンサ２２で検知する。このセンサ２
２は中間転写ベルト４との距離を一定に維持するためベ
ルト４を張架するベルトユニットのフレーム１８に固定
する。センサ２２はベルト装置のゆるみ側つまり駆動ロ
ール１１の下流側に設けられて外部からの力の変動によ
る検知誤差を小さくする。一方、中間転写ベルト４の裏
面には裏当て２３を配置してベルト４の振動を抑制して
センサ２２との距離を保つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真式複写機
やレーザプリンタ等の画像形成装置および画像形成方法
に関し、特に、中間転写体として無端ベルトを用いて画
像を形成する画像形成装置および画像形成方法に関す
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９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のと同時に、記
録媒体としての記録紙Ｐが給紙トレイ８から２次転写位
置に給送される。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。

【０００９】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と同様、当接・離間する。

【００１０】前記中間転写ベルト４は、駆動ロール１
１、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補
強テープが設けられることがある。

【００１１】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、該中間転写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。

【００１２】中間転写ベルト４の周回にあたっては該中
間転写ベルト４端部の破断防止の観点から、従来より各
種の構成が提案されている。例えば、特開平５−１３４
５５６号公報には、補強部材としてのテープを端部に貼
付けた転写ベルトが開示されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、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のずれ、すなわち色ずれを防止
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。

【００１４】中間転写ベルト上での基準位置を検知する
ため、例えば、中間転写ベルト上に形成された光反射型
のマーキングを反射型センサで読み取るものが知られて
いる。中間転写ベルト上での各色のずれを少なくするた
めには、極めて高い精度で前記マーキングを検知できる
ように工夫しなければならない。例えば、色ずれの許容
値が１２５μｍに設定されている場合、マーキングの検
知誤差は１５μｍ以下にしなければならないという要求
がある。

【００１５】このような厳しい要求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。

【００１６】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装置および画像形成方法
を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、感光体上に形
成されたトナー像を中間転写ベルトに１次転写し、その
１次転写されたトナー像を記録媒体に２次転写するよう
に構成された画像形成装置において、前記中間転写ベル
トを張架搬送するための複数のロールからなり、該複数
のロールのうち１つが駆動ロールであるベルト張架手段
と、前記中間転写ベルトの外周面に設けられたベルト位
置表示用マーキングと、前記ベルト位置表示用マーキン
グを検出するため、前記中間転写ベルトのゆるみ側で該
中間転写ベルトの外周面端部に対向して配置された光学
的検出手段と、前記中間転写ベルトの張り側に配置され
た１次転写手段とを具備した点に特徴がある。

【００１８】さらにベルトの停止時は、ベルト位置表示
用マーキングをロールのラップ角から外れる位置にした
点に特徴がある。

【００１９】上記特徴によれば、中間転写ベルトのゆる
み側に該中間転写ベルトの基準位置検知手段としての光
学的検出手段を配置したので、中間転写ベルトに作用す
る外力による張力変動によってベルト位置表示用マーキ
ングの位置がずれることがない。

【００２０】又、ベルト位置表示用マーキングが施され
ているベルト部分にロールの巻きぐせが付かないこと
で、マークの形状が平面で安定し、マーキング位置が凸
状に持ち上がって検知タイミングがずれることがない。

【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９に関して説明した構成や動作等を援用し、適
宜図９を参照しつつ説明する。

【００２２】図１は、中間転写ベルト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。また、テンションロール１４は前記サイド
フレーム１８に揺動自在に軸支されたブラケット２０に
軸２１で支持されている。中間転写ベルト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１
４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１
８に直接固定されていて、中間転写ベルト４との間隔Ｓ
Ｄが変動しないようにしている。さらに、反射型センサ
２２との対向位置には中間転写ベルト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２はセンサ裏当て２３の要部斜視図であ
り、図３は該センサ裏当て２３と中間転写ベルト４との
接触部を示す断面図である。センサ裏当て２３は、両図
に示すように、全体としては箱形であり、両端の一部が
リブ４１（詳細は後述）を逃げるように切欠かれてい
る。

【００２５】センサ裏当て２３は、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センサそ
の表面２３ａが中間転写ベルト４の裏面と確実に当接す
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。孔２３ｂはサイドフレームにセンサ裏当て
２３を固定するためのボルトが貫通する孔である。この
ようにして、後述するマーキングを検知するための反射
型センサ２２は、中間転写ベルト４との間隔が容易に変
動しないように配設されている。

【００２６】図４は、中間転写ベルト４の断面図であ
る。中間転写ベルト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、中間転写ベルト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
補強手段としてのベルト補強テープ４２が接着されてい
る。リブ４１，４１の内方側面つまり中間転写ベルト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に当接摺動して、該ロール類の軸
方向の移動が規制される。

【００２７】中間転写ベルト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１
０⁹ 〜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。この中間転
写ベルト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。

【００２８】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。ベルト補強テープ４２
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。

【００２９】中間転写ベルト４の外周面の幅方向端部に
は、該中間転写ベルト４の周回方向の位置を示すための
マーキングとして反射テープ（図示せず）が貼付され
る。反射テープとしては、耐薬品性、耐熱性に優れてい
て、静電気の発生が少ないものが好ましい。例えば、住
友スリーエム社製ポリエステルテープＮｏ．８５０の銀
色のものが好適である。このＮｏ．８５０テープは、ア
ルミ蒸着したポリエステルフィルムを基材とし、アクリ
ル系粘着剤を均一に塗布して接着部としたものである。
Ｎｏ．８５０テープの物理的特性を図５に示す。なお、
マーキング用の反射テープは、このＮｏ．８５０テープ
に限らず、これと同等の特性を有するものであればよ
い。

【００３０】前記反射型センサ２２による中間転写ベル
ト４の進行方向の検知誤差の例を図６に示す。図６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、中間転写ベル
ト４が３２μｍ振動した場合に３．８〜１１．６μｍで
ある。このように、中間転写ベルト４の振動がトータル
誤差に与える影響は大きい。

【００３１】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７において、反射型セ
ンサ２２の先端から中間転写ベルト４の表面までの距離
をＨ、光軸が中間転写ベルト４の面に垂直な線とのなす
角度をθとした場合、中間転写ベルト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、中間転
写ベルト４が０．０３２ｍｍ振動したとき、検出誤差ｘ
は２．８μｍとなる。

【００３２】このように、反射型センサ２２の取付け誤
差や中間転写ベルト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、反射型
センサ２２を、中間転写ベルト４を支持するサイドフレ
ーム１８に固定させることで検知誤差を縮小させている
とともに、センサ裏当て２３により中間転写ベルト４の
厚さ方向での振動を抑制している。

【００３３】また、本実施形態では、前記反射型センサ
２２は駆動ロール１１に対して中間転写ベルト４の周回
方向下流側にあり、１次転写位置つまり１次転写ロール
５と感光体ドラム１との当接位置は前記駆動ロール１１
の上流側に配置されている。すなわち、反射型センサ２
２は中間転写ベルト４のゆるみ側にある。

【００３４】中間転写ベルト４には、２次転写ロール６
やクリーナ１０の当接・離間、ならびに１次転写ロール
５および感光体ドラム１との当接状態の変動等によるさ
まざまな張力変動が作用する。この張力変動により、中
間転写ベルト４上のマーキングが該中間転写ベルト４の
周回方向でずれることがある。特に、駆動ロール１１の
上流側つまりベルトの張り側では前記張力の変動は大き
い。駆動ロール１１の下流側では、弾力的に張力をかけ
ているテンションロール１４による緩衝作用により中間
転写ベルト４の張力は安定している。

【００３５】したがって、駆動ロール１１の下流側に反
射型センサ２２を位置させ、この位置で中間転写ベルト
４上の前記マーキングを読取るようにすれば、中間転写
ベルト４の張力変動によりマーキングの位置がずれるお
それがないため、精度の高い位置検出を行うことができ
る。

【００３６】さらに、前記反射型センサ２２による検知
精度を向上させるため、以下の構成がとられている。画
像形成が終了した時に中間転写ベルト４を停止させる
が、その停止位置を、前記マーキングが駆動ロール１１
等のラップ角範囲から外すようにした。マーキングがロ
ール類のラップ角つまり中間転写ベルト４と接触してい
る角度の範囲にある位置で中間転写ベルト４が停止して
いると、中間転写ベルト４についた曲りぐせがマーキン
グの位置のずれとなって現れ、前記反射型センサ２２に
よる基準位置の検出精度に影響を及ぼすからである。

【００３７】なお、中間転写ベルト４が停止したときの
前記マーキングの位置がロール類のラップ角の範囲内に
ならないようにする場合、好ましくは、前記反射型セン
サ２２の上流側であって、かつ駆動ロール１１の下流
側、つまり反射型センサ２２の直前に設定するのがよ
い。後述のように、画像形成装置の起動時から短時間で
最初の画像形成動作に移行できるようにするためであ
る。

【００３８】図８は、画像形成のための要部動作を示す
タイミングチャートである。同図において、反射型セン
サ２２の出力信号つまり中間転写ベルト４上の基準位置
を示す基準信号は、前記マーキングを読取ったときにオ
ンとなる。この図では、起動時から中間転写ベルト４が
４周回目に入った時点までを示している。停止位置では
マーキングは反射型センサ２２の直前にあるように設定
しているので、中間転写ベルト４が周回を開始すると、
すぐに基準信号ｓ１が出力されている。基準信号ｓ１が
出力されると、直ちに画像形成の準備の動作に入ること
ができ、２周回目つまり基準信号ｓ２が出力されるまで
に、帯電器２にバイアスが印加されて感光体ドラム１の
帯電動作が開始されるとともに現像ユニット３が回動さ
せられて現像バイアスが印加される。

【００３９】基準信号ｓ２が出力されると、これに応答
して、例えば５０ｍｓｅｃ後に、レーザ光による第１色
（Ｙ色）の画像データに基づいて画像書き込みが行われ
る。なお、基準信号ｓ１に応答して前記給紙トレイ８か
ら記録紙が引き出されて、２次転写位置の直前の予定位
置で待機する。以下、同様に、第２色から第４色までの
画像形成が行われてカラー画像の出力が完了する。２次
転写が終了したならば、最後の基準信号の出力時から予
定時間経過後に中間転写ベルト４を停止させる。前記予
定時間は基準信号に応答して起動するタイマ手段によっ
て管理され、該タイマ手段には、前記マーキングが、駆
動ロール１１の直後にあって、かつ反射型センサ２２の
直前に位置する時点で中間転写ベルト４が停止するよう
に時間を設定しておく。

【００４０】

【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、中間転写ベルトに作用する外力による張力変
動によってベルト位置表示用マーキングの位置がずれる
ことがないので、光学的検出手段によって正確に中間転
写ベルト上の基準位置を検出することができる。したが
って、検知誤差を小さくすることができ、色ずれを最小
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中間転写ベルトの
要部拡大図である。

【図２】 ベルト裏当て部材の要部斜視図である。

【図３】 ベルト裏当て部材の要部断面図である。

【図４】 中間転写ベルトの断面図である。

【図５】 反射テープの特性図である。

【図６】 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７】 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８】 画像形成のための要部動作を示すタイミング
チャートである。

【図９】 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…中間転写ベルト、 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、４１…リ
ブ、 ４２…ベルト補強テープ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光体上に形成されたトナー像を中間転
   写ベルトに１次転写し、その１次転写されたトナー像を
   記録媒体に２次転写するように構成された画像形成装置
   において、 前記中間転写ベルトを張架搬送するための複数のロール
   からなり、該複数のロールのうち１つが駆動ロールであ
   るベルト張架手段と、 前記中間転写ベルトの外周面に設けられたベルト位置表
   示用マーキングと、 前記ベルト位置表示用マーキングを検出するため、前記
   中間転写ベルトのゆるみ側で該中間転写ベルトの外周面
   端部に対向して配置された光学的検出手段と、 前記中間転写ベルトの張り側に配置された１次転写手段
   とを具備したことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記複数のロールのうちの１つが前記駆
   動ロールに隣接して配置されたテンションロールであっ
   て、前記光学的検出手段が前記駆動ロールおよびテンシ
   ョンロールの間に配置されているとともに、 前記中間転写ベルトを間に前記光学的検出手段に対向し
   て配置され、前記中間転写ベルト裏面に当接配置された
   ベルト裏当て部材を具備したことを特徴とする請求項１
   記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記中間転写ベルトは、その内周面両端
   部に沿って設けられたリブ部材を有し、 前記ベルト裏当て部材には、該ベルト裏当て部材が前記
   リブ部材と干渉しないように逃げが形成されていること
   を特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記中間転写ベルトの停止位置が、前記
   ベルト位置表示用マーキングが前記複数のロールのラッ
   プ角から外れるように構成されたことを特徴とする請求
   項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記中間転写ベルトの停止位置が、前記
   光学的検出手段の前記中間転写ベルト周回方向上流側で
   あって、かつ前記駆動ロールよりも下流側に設定された
   ことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載された画
   像形成装置による画像形成方法であって、 初回に出力された前記ベルト位置表示用マーキングの検
   出信号に応答して画像形成のための準備動作を開始し、
   第２回目の前記検出信号に応答して画像形成を開始する
   ことを特徴とする画像形成方法。
7. 【請求項７】 前記画像形成のための準備動作には、前
   記感光体の帯電動作および前記感光体上の静電潜像の現
   像装置の付勢動作が含まれていることを特徴とする請求
   項６記載の画像形成方法。
8. 【請求項８】 前記画像形成のための準備動作には、前
   記記録媒体を２次転写位置の直前の予定位置まで給送す
   る搬送する動作が含まれていることを特徴とする請求項
   ６または７記載の画像形成方法。