画像形成装置
【課題】無端移動すると共にその上に制御用画像が形成される、転写材担持体、中間転写体などとして使用されるベルトの駆動ローラーとベルトとの間に必要な摩擦力を確保しつつ、ベルト上の制御用画像を高精度に読み取ることを可能とする画像形成装置を提供する。
【解決手段】回転軸５２ｅ付近の内周部５２ｃと、外周部５２ａと、を有し、駆動力を受けて回転する駆動ローラー５２と；駆動ローラー５２の外周部５２ａで駆動ローラー５２と接触し、無端移動するベルト５１と；を有する画像形成装置１００は、駆動ローラー５２の外周部５２ａと内周部５２ｃが同じ材料で構成されており、駆動ローラー５２の外周部５２ａのベルト５１との接触面の表面粗さＲｚは２μｍ≦Ｒｚ≦９μｍである構成とする。
【解決手段】回転軸５２ｅ付近の内周部５２ｃと、外周部５２ａと、を有し、駆動力を受けて回転する駆動ローラー５２と；駆動ローラー５２の外周部５２ａで駆動ローラー５２と接触し、無端移動するベルト５１と；を有する画像形成装置１００は、駆動ローラー５２の外周部５２ａと内周部５２ｃが同じ材料で構成されており、駆動ローラー５２の外周部５２ａのベルト５１との接触面の表面粗さＲｚは２μｍ≦Ｒｚ≦９μｍである構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式、静電記録方式を採用する複写機、レーザープリンタなどの画像形成装置に関し、より詳細には、無端移動すると共にその上に制御用画像が形成される転写材担持体、中間転写体などとして使用されるベルトを有する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、電子写真方式を利用した多色画像形成装置において、現像剤による像（トナー像）が転写される中間転写体、或いはトナー像が転写される転写材を担持して搬送する転写材担持体として、無端移動するベルト（中間転写ベルト、搬送ベルト）を用いるものがある。
【０００３】
このベルトは、複数のローラーに張架され、複数のローラーの一つである駆動ローラーに駆動力が伝達されることで回転駆動される。ベルトを回転駆動するため、駆動ローラーとベルトの接触部には、ある程度の摩擦力が必要である。そのため、従来、駆動ローラーは、金属などから成る内周部と、高摩擦抵抗を得るためのゴムなどの材料から成る外周部（表層部）とを設けて構成されることが多かった。
【０００４】
一方で、駆動ローラーを構成する材料が温度変化により膨張・収縮することにより、駆動ローラーの径が変化してベルトの回転スピード（表面移動速度：周速）が変化すること、或いは２種類以上の材料を組み合わせたローラーを用いる場合において、ローラーを構成する材料間での熱膨張率の違いから、材料が疲労して劣化することがあるという問題があった。
【０００５】
特許文献１では、ベルトを駆動する駆動ローラーの表面粗さをＲｚ＝１０〜１００μｍと規定することにより、駆動ローラーを金属部材で構成することが開示されている。
【０００６】
ベルトの駆動ローラーとして金属製のローラーを用いる場合、ゴム製のローラーを用いる場合に比較して、環境の温度変化による膨張・収縮は小さくなる。
【０００７】
しかしながら、近年、更なる高画質化のために、ベルト上のパターンを高精度に読み取ることが要求されるようになってきた。
【０００８】
つまり、従来、多色画像の形成時に複数の成分色画像を中間転写ベルト、或いは搬送ベルト上の転写材上に重ね合わせて転写する際に、それぞれの成分色画像がずれることなく重畳されるように、所定のタイミングで中間転写ベルト又は搬送ベルトに画像位置ずれ検知（レジスト検知）用の基準画像（レジスト検知パターン）を形成し、これをセンサ、例えば反射型の光学センサで読み取ることが行われている。又、画像濃度制御（γ補正制御、現像器内のトナー濃度制御などを含む。）のために、中間転写ベルト又は搬送ベルト上に所定の画像情報に従う基準画像（濃度検知パッチ）を形成し、これをセンサ、例えば、反射型の光学センサで読み取ることが行われている。
【０００９】
このようなレジスト検知用画像、濃度検知パッチなどの制御用画像を高精度に読み取るためには、駆動ローラーの表面の凹凸がベルトの表面に与える影響を少なくして、より安定した速度でベルトを走行させることが要求されるようになってきた。
【００１０】
又、ベルトの駆動ローラーとして金属製のローラーを用いる場合、ゴム製のローラーを用いる場合に比較して、環境の温度変化による膨張・収縮は小さくなるが、更なる高画質化のためには、金属製の駆動ローラーについても温度変化による膨張・収縮の影響を更に低減することが要求される。又、環境の温度変化などによってベルト自体の温度が変化することで、ベルトの表面移動速度が変化することが考えられ、例えば装置本体内の温度上昇に伴ってベルトが加熱されて膨張することがないように、ベルト自体の熱を放熱できることも重要である。
【特許文献１】特開２００１−２７８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、転写材担持体、中間転写体などとして使用されるベルトをより安定して駆動することのできる画像形成装置を提供することである。
【００１２】
本発明のより詳細な目的の一つは、無端移動すると共にその上に制御用画像が形成される、転写材担持体、中間転写体などとして使用されるベルトの駆動ローラーとベルトとの間に必要な摩擦力を確保しつつ、ベルト上の制御用画像を高精度に読み取ることを可能とする画像形成装置を提供することである。
【００１３】
本発明のより詳細な目的の一つは、無端移動すると共にその上に制御用画像が形成される、転写材担持体、中間転写体などとして使用されるベルトの駆動ローラーを単に金属部材で構成するだけでなく、その断面形状を放熱に優れた形状とすることで、ベルトを効果的に放熱したり、温度による膨張・収縮の影響を少なくすることのできる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、回転軸付近の内周部と、外周部と、を有し、駆動力を受けて回転する駆動ローラーと；前記駆動ローラーの外周部で前記駆動ローラーと接触し、無端移動するベルトと；を有する画像形成装置において、前記駆動ローラーの外周部と内周部が同じ材料で構成されており、前記駆動ローラーの外周部の前記ベルトとの接触面の表面粗さＲｚは２μｍ≦Ｒｚ≦９μｍであることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、転写材担持体、中間転写体などとして使用されるベルトをより安定して駆動することができる。本発明により得られる作用効果の一つとして、無端移動すると共にその上に制御用画像が形成される、転写材担持体、中間転写体などとして使用されるベルトの駆動ローラーとベルトとの間に必要な摩擦力を確保しつつ、ベルト上の制御用画像を高精度に読み取ることが可能となることが挙げられる。又、本発明により得られる作用効果の一つとして、無端移動すると共にその上に制御用画像が形成される、転写材担持体、中間転写体などとして使用されるベルトの駆動ローラーを単に金属部材で構成するだけでなく、その断面形状を放熱に優れた形状とすることで、ベルトを効果的に放熱したり、温度による膨張・収縮の影響を少なくすることができることが挙げられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１７】
実施例１
［画像形成装置の全体構成及び動作］
図１は本実施例の画像形成装置の概略構成を示す。本実施例の画像形成装置１００は、画像形成装置本体（装置本体）Ａに通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ、原稿読み取り装置或いはデジタルカメラなどの外部機器からの画像情報信号に応じて、電子写真方式を利用してイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色フルカラー画像を転写材（記録用紙、ＯＨＰシート、布など）Ｓに形成することのできる所謂タンデム方式のフルカラーレーザービームプリンタである。
【００１８】
画像形成装置１００は、像形成手段たる複数の画像形成部として、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成する第１、第２、第３、第４の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを有する。又、画像形成装置１００は、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫにおいて形成された画像を転写材Ｓに転写するための転写ユニット５を有する。転写ユニット５は、転写材担持体としての無端移動するベルト、即ち、搬送ベルト５１を備えている。各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫにおいて、像担持体を含むプロセス手段はプロセスカートリッジＢＹ、ＢＭ、ＢＣ、ＢＫとして装置本体Ａに対して着脱可能になっている。各プロセスカートリッジＢＹ、ＢＭ、ＢＣ、ＢＫは、搬送ベルト５１の表面移動方向に沿って直線上に配置される。
【００１９】
尚、本実施例では、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫの構成は、現像剤の色が異なることを除いて実質的に同じであるので、以下、特に区別を要しない場合は、何れかの色用の画像形成部に属する要素であることを示すために符号に与えた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して総括的に説明する。
【００２０】
画像形成部Ｐには、像担持体として回転可能なドラム型の電子写真感光体、即ち、感光ドラム１が設けられている。感光ドラム１の外周に沿って、感光ドラム１を帯電させる帯電手段としての帯電ローラー２、感光ドラム１に形成された静電像を現像する現像手段としての現像器４、感光ドラム１上に残ったトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーナ６が配置されている。又、各画像形成部Ｐに対向するように転写ユニット５が配置されている。更に、各画像形成部Ｐの感光ドラム１に画像情報に応じて変調されたレーザーを照射し得るように、本実施例では、画像形成部Ｐ毎に露光手段（画像書き込み装置）としての走査光学装置（レーザースキャナー）３が設けられている。詳しくは後述するが、転写ユニット５は、搬送ベルト５１と、この搬送ベルト５１を介して各画像形成部Ｐの感光ドラム１と対向する位置に配置された転写手段としての転写ローラー５６を有する。転写ローラー５６の位置で搬送ベルト５１と感光ドラム１とは接触し、転写部（転写ニップ）が形成される。
【００２１】
画像形成装置１００には、この他、転写材Ｓを搬送ベルト５１へと供給する転写材供給部７、転写材Ｓに形成されたトナー像を定着させる定着手段としての熱定着器８などが設けられている。
【００２２】
次に、画像形成動作について説明する。画像形成開始指示が装置本体Ａに入力されると、転写ベルト５１の回転と同期して感光ドラム１が図示矢印方向（反時計回り）に回転させられる。この感光ドラム１の表面は、帯電ローラー２によって本実施例では負極性に一様に帯電させられる。そして走査光学装置３によって帯電した感光ドラム１の表面が露光され、感光ドラム１上に画像情報信号に応じた静電像（潜像）が形成される。
【００２３】
走査光学装置３は、装置本体Ａに接続したコンピュータなどから送られる画像情報信号に対応して変調されたレーザー光を出力して、一様に帯電処理された感光ドラム１の表面を走査露光することにより、感光ドラム１上に静電像を形成する。走査光学装置３は、レーザー光学系（図示せず）と、レーザー光学系より射出されたレーザー光をスキャニングする、モータによって回転駆動される回転多面鏡３１と、レーザー光のスポットを形成するレンズ群３２などを有する。
【００２４】
本実施例では、画像形成装置１００は、複数の感光ドラム１に対応して、同数の走査光学装置３を備える。但し、走査光学装置本体及び回転多面鏡は感光ドラム１と必ずしも同数である必要はなく、最終的に射出されるレーザー光の数が各感光ドラム１に対応していればよい。又、例えばＬＥＤアレイ等の露光手段であっても差し支えない。
【００２５】
上述のようにして感光ドラム１上に形成された静電像は、現像器４によってトナー像として現像される。つまり、現像器４は、トナーを収容する現像剤収納容器（容器）と、この容器内の現像剤を担持搬送して感光ドラム１に供給する現像剤担持体（現像ローラー）とを有する。本実施例では、現像器４内には現像剤として負帯電性の非磁性一成分現像剤（トナー）が収納されている。そして、現像ローラーに現像バイアスが印加されることで、現像ローラーと感光ドラム１との対向部（現像領域）において、現像ローラー上のトナーが、静電像に応じて感光ドラム１上に転移し、静電像はトナーとして可視化される。
【００２６】
感光ドラム１上に形成されたトナー像は、転写ローラー５６に印加される転写バイアスの作用によって、搬送ベルト５１上に担持されて転写部へと搬送されてきた転写材Ｓ上に転写される。
【００２７】
例えば、４色フルカラー画像の形成時には、上述の動作が、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像形成部で行われることによって、搬送ベルト５１上に担持された転写材Ｓ上に、各色の画像が順次重ね合わせて転写された多重トナー像が形成される。
【００２８】
ここで、転写材Ｓの供給方法について説明すると、画像形成動作が開始されると、転写材Ｓは、転写材供給部７から転写ユニット５の搬送ベルト５１へと供給され、搬送ベルト５１上に担持された後、各画像形成部Ｐにおける転写部を通過するように搬送される。
【００２９】
転写材供給部７は、転写材収納部としてのカセット７１、転写材供給部材たる供給ローラー７２、転写材Ｓの斜行補正を行うと共にトナー像の形成動作と転写材Ｓの供給のタイミングを合わせレジストローラー７３などを有する。カセット７１に積載して収納された転写材Ｓは、供給ローラー７２の回転動作により一枚ずつ分離給送され、レジストローラー７３によってタイミングが取られて、転写ユニット５の搬送ベルト５１へと供給される。搬送ベルト５１は、転写材Ｓを静電的に吸着して搬送する。
【００３０】
搬送ベルト５１の表面移動方向において最下流の画像形成部Ｐにおける転写部を出た転写材Ｓは、次いで、熱定着器８へと搬送される。熱定着器８は、加熱手段としてのヒーターを内蔵した熱ローラー８１と、熱ローラー８１に圧接する加圧ローラー８２とを有する。転写材Ｓは、熱ローラー８１と加圧ローラー８２との当接部（定着ニップ部）を通過することで加熱加圧され、その上にトナー像が定着される。そして、トナー像が定着された転写材Ｓは、排紙ローラー対９によって、スタッカ１０上に排出される。
【００３１】
一方、トナー像を転写材Ｓに転写した後の感光ドラム１の表面に残留するトナーなどの付着物は、クリーナ６によって回収される。
【００３２】
尚、本実施例では、感光ドラム１と、感光ドラム１に作用するプロセス手段としての帯電ローラー２、現像器４及びクリーナ３とは、一体的にカートリッジ化され、装置本Ａ体に対して着脱可能なプロセスカートリッジＢとされている。
【００３３】
プロセスカートリッジＢは、トナーを消耗した場合や感光ドラム１に異常が発生した場合には使用者が自ら交換することができる。プロセスカートリッジＢは、装置本体Ａの内部に設けられた装着手段としてのレール状の部材に沿って、所定の位置に装着される。本実施例では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色用の４個のプロセスカートリッジＢが装置本体Ａに対して着脱自在とされている。ここで、本実施例では、４個のプロセスカートリッジＢは鉛直方向よりやや傾けて並べて配置されているが、本発明はプロセスカートリッジの配置方向を限定するものではない。
【００３４】
［転写ユニット］
次に、転写ユニット５について更に詳しく説明する。
【００３５】
本実施例では、搬送ベルト５１は、駆動ローラー５２及び従動ローラー５３の２個のローラーに張架されている。駆動ローラー５２及び従動ローラー５３はベルトフレーム５５に回転可能に支持されている。これにより、搬送ベルト５１はベルトフレーム５５に周回移動可能に取り付けられている。
【００３６】
従動ローラー５３は、軸受部がベルトフレーム５５に対してスライド可能となっている。又、このスライド可能な軸受部は、付勢手段としてのバネ５４によって、駆動ローラー５２とは反対方向に付勢されており、搬送ベルト５１に所定のテンションを与えるようになっている。
【００３７】
搬送ベルト５１としては、これに限定されるものではないが、ポリイミド、ポリカーボネート、ＰＶＤＦ、ＥＴＦＥ、ＰＴＦＥ、ポリアミド、ＰＶＣ、ＰＥ、ＰＥＴなどの樹脂材料を好適に用いることができる。本実施例では、ＰＶＤＦを用いた。又、本実施例では、搬送ベルト５１の周長（表面移動方向の長さ）は４８１ｍｍ、搬送方向と直交する方向の幅は２４３ｍｍ、厚さは１００μｍであった。又、駆動ローラー５２の外径は１７．２ｍｍ、回転軸方向の長さは２４５ｍｍであり、従動ローラー５３の外径は１７．２ｍｍ、回転軸方向の長さは２４５ｍｍであった。搬送ベルト５１に与えられるテンションは、３１００ｇｆであった。
【００３８】
尚、本実施例においては、搬送ベルト５１は、駆動ローラー５２及び従動ローラー５３の２本のローラーに張架されるが、これに限定されるものではなく、搬送ベルト５１は、３本以上のローラーに張架してもよい。又、従動ローラー５３とは別のローラーが搬送ベルト５１にテンションを与えてもよい。
【００３９】
本実施例では、駆動ローラー５２は、装置本体Ａが備える駆動源（図示せず）より、駆動継手（図示せず）を介して駆動力が伝達される。但し、ベルトフレーム５５上にモータを備える構成でも差し支えない。
【００４０】
又、搬送ベルト５１の内周面側には、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫの感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに対向する位置に、転写ローラー５６Ｙ、５６Ｍ、５６Ｃ、５６Ｋが配置されている。
【００４１】
ここで、本実施例では、ベルトフレーム５５は、図１中下端付近に設けられたヒンジ５７を介して、装置本体Ａに対して回動可能に保持されている。つまり、操作者が、装置本体Ａの内部を開放してプロセスカートリッジＢの交換やジャム処理（転写材Ｓが搬送経路で詰まった場合にこれを取り除く操作）を行う場合には、先ず、装置本体Ａの正面のドアパネル１１を開く。ドアパネル１１は、図１中下端付近に設けられたヒンジ１１ａを中心に回動し、図示矢印のように操作者から見て手前下方に向けて開く。これにより、ベルトフレーム５５にアクセス可能となる。次に、ベルトフレーム５５ヒンジ５７を中心に回動させて、ドアパネル１１と同様に操作者から見て手前下方に向けて開くことで、プロセスカートリッジＢにアクセスできるようになり、プロセスカートリッジＢの交換又はジャム処理を行うことができる。
【００４２】
次に、本実施例の特徴的構成を説明する。
【００４３】
前述のように、搬送ベルト５５を駆動するために必要な摩擦力を得るために、従来は、回転軸近傍に配置される金属等のローラーとされる内周部の表面に、ゴム等で形成される外周部を設けた駆動ローラーが一般的であった。しかし、ゴムの線膨張係数が比較的大きいため、画像形成装置内の温度が上昇することによってローラーの温度が上昇した場合、ローラーの外径が大きくなり、色ずれ等の原因となることがあった。更に、２種類以上の線膨張係数の異なる材質を組み合わせることで、膨張・収縮を繰り返すうちに、一方の材質に疲労劣化を招く場合があった。
【００４４】
本発明の目的の一つは、無端移動すると共にその上に制御用画像が形成される、転写材担持体、中間転写体などとして使用されるベルトの駆動ローラーを単に金属部材で構成するだけでなく、その断面形状を放熱に優れた形状とすることで、ベルトを効果的に放熱したり、温度による膨張・収縮の影響を少なくすることである。
【００４５】
図２は、本実施例における搬送ベルト５１の張架方法を示す。上述したように、搬送ベルト５１は、駆動ローラー５２及び従動ローラー５３の２本のローラーに張架されている。従動ローラー５３は、バネ５４によりテンションを与えられている。駆動ローラー５２は、回転軸付近の内周部と、外周部を有し、外周部で搬送ベルト５１と接触する。
【００４６】
本実施例では、駆動ローラー５２は、金属により作製される。金属製の駆動ローラー５２は、強度や精度、耐久性に優れている。又、金属製の駆動ローラー５２は、温度変化による膨張・収縮が少ない。これにより、耐久による搬送ベルト５１の表面移動速度の変化、或いは温度変化による搬送ベルト５１の表面移動速度の変化を抑制することができる。駆動ローラー５２を構成する金属としては、加工性、熱伝導性の良好な材料が好ましい。又、駆動ローラー５２は、外周部と、回転軸付近の内周部とが同じ材料で構成される。駆動ローラー５２は、単一の材料による単一の部材で構成されている。これにより、膨張・収縮による疲労劣化を抑制することができる。これに限定されるものではないが、本実施例では、駆動ローラー５２は、アルミニウムを主体とする合金（アルミ合金）を材料とする押し出し材で作製される、単一の材料による単一部材とした。アルミニウム合金は、加工性に優れ、熱伝導性にも優れている。
【００４７】
ここで、好ましい一実施態様では、駆動ローラー５２は、断面において、内周部５２ｃと外周部５２ａの間が、回転軸中心５２ｅから放射状に繋ぐ部分（連結部）５２ｂとそれ以外の肉抜き部５２ｄからなり、連結部５２ｂと外周部５２ａと内周部５２ｃが同じ材料、好ましくは、金属で構成される。
【００４８】
本実施例では、駆動ローラー５２は、三ツ矢管で構成した。即ち、本実施例では、回転軸５２ｅ近傍の内周部には軸部５２ｃが配置され、この軸部５２ｃから等間隔で外周部５２ａの内周面まで放射状に３個の連結部５２ｂが設けられている。本実施例において放射状の連結部を３個とした理由は、材料の使用量と強度、精度のバランスに優れるからであり、必ずしも連結部が３個でなければならないという必然性は無い。
【００４９】
このように、駆動ローラー５２を肉抜き構造とすることにより、駆動ローラー５２で搬送ベルト５１の放熱を高効率に行うことができる。又、駆動ローラー５２の材料の使用量の低減と放熱性とを両立することができる。
【００５０】
更に、駆動ローラー５２の両端部を空気が通過可能なように開放することが好ましい。これにより、駆動ローラー５２の放熱性を高めることができる。本実施例では、駆動ローラー５２の回転軸方向両端部を開放し、駆動ローラー５２の内周面側の空間を外部と連通させる。これにより、更に放熱に効果的である。
【００５１】
つまり、駆動ローラー５２として三ツ矢管を用いることによる利点としては、無垢の材料と比較して材料費が下げられること、及び表面積が増えることによる優れた放熱性とが挙げられる。更に、駆動ローラー５２の回転軸方向両端部を開放して通気性を持たせることにより、例えば、金属パイプ材の長手方向両端部に、軸部を有するフランジを組み合わせて構成されたローラーに対して、放熱特性において遙かに優位性がある。駆動ローラー５２の放熱性が良いことは、駆動ローラー５２の熱膨張の影響の低減において有効である。
【００５２】
又、本実施例では、駆動ローラー５２は金属製であり（本実施例では駆動ローラー５２は単一の材料（アルミニウム合金）で作製される。）、搬送ベルト５１と駆動ローラー５２との間にゴム等の別部材が介在しないため、搬送ベルト５１自体の熱を放熱する効果が得られる。特に、本実施例のようにベルトの巻きつけ角を大きく取っている場合には、とりわけ有効である。搬送ベルト５１の温度上昇を抑えることができれば、搬送ベルト５１自体の伸びを抑えることができ、より良い画像を得ることができる。
【００５３】
尚、回転を支持する軸部については、本実施例のように外周部５２ａの内側の内周部と一体的に配置し、即ち外周部５２ａ（更には連結部５２ｂ）と同材料で一体的に構成しても良いが、例えば駆動ローラー５２の長手方向両端部に別材料の軸部を組み合わせてもよい。
【００５４】
ところで、前述のように、従来、搬送ベルト５１上に制御用画像（トナー像）を形成して、その位置或いは濃度などを読み取ることで現像剤の補給や、画像形成プロセス条件の設定を行うことが行われているが、更なる高画質化のためには、搬送ベルト上に形成される制御用画像の読み取り精度を向上することが求められる。
【００５５】
本発明の目的の一つは、無端移動すると共にその上に制御用画像が形成される、転写材担持体、中間転写体などとして使用されるベルトの駆動ローラーとベルトとの間に必要な摩擦力を確保しつつ、ベルト上の制御用画像を高精度に読み取ることを可能とすることである。
【００５６】
本発明者は、駆動ローラー５２と搬送ベルト５１との間に必要な摩擦力を確保しつつ、搬送ベルト５１上の制御用画像を高精度に読み取ることが可能となる、駆動ローラー５２の表面粗さを検討した。
【００５７】
その結果、駆動ローラー５２の表面粗さＲｚ（ＪＩＳ十点平均粗さ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１）：基準長さ０．８ｍｍ）を２μｍ≦Ｒｚ≦９μｍと規定することにより、駆動ローラー５２の表面に搬送ベルト５１との摩擦力を与えて搬送性を確保しつつ、搬送ベルト５１上の制御用画像の読み取りを高精度で行えることを見出した。
【００５８】
本実施例では、駆動ローラー５２の外周部５２ａの表面にブラスト処理をし、表面を所定の表面粗さとする。但し、駆動ローラー５２の表面性を所定の表面粗さに設定することができるのであれば、表面の加工方法は特に制限されるものではない。
【００５９】
更に説明すると、一般に、搬送ベルト５１の材質には、上述の如き樹脂材料が用いられる。そして、本発明者らによる多くの実験研究の結果、駆動ローラー５２の表面粗さＲｚ＝２μｍ以上あれば必要十分な摩擦力を得ることができることが判った。
【００６０】
実験においては、Ａ６０６３アルミニウム合金の駆動ローラー５２を用いた。ブラスト処理しないもの（Ｒｚ＝１．９）、ブラスト処理の粒度を変えたものを数種用意して比較した。ベルトを固定して駆動ローラー５２に回転トルクを与え、スリップするトルクを測定した。その結果、ブラスト処理しないものは０．８０Ｋｇｆ・ｃｍ、ブラスト処理したものは目の細かい順に１．６８Ｋｇｆ・ｃｍ、１．７０Ｋｇｆ・ｃｍ、１．７５Ｋｇｆ・ｃｍという結果を得た（各供試駆動ローラーの表面のＲｚ値は、ブラスト処理なしのものが１．９、ブラスト処理したものが目の細かい順に５．３、９．４、２４．４であった。）。
【００６１】
つまり、ブラスト処理の有無では大きな差があるものの、ブラスト処理品において摩擦力は表面粗さの大小にほとんど影響されないことがわかった。０．８０Ｋｇｆ・ｃｍのトルクでもベルトの搬送自体は可能であるものの、ブラスト処理品とは摩擦力で２倍の差があり、装置の信頼性という観点から、表面未処理品、即ち、表面粗さＲｚが２μｍ未満は実用不可と判断した。
【００６２】
一方、前述のように、従来、中間転写ベルト或いは搬送ベルトなどの像搬送体上に画像位置ずれ検知（レジスト検知）用の基準画像（レジスト検知パターン）、或いは所定の画像情報に従う基準画像（濃度検知パッチ）を形成し、これをセンサ、例えば反射型の光学センサで読み取ることが行われている。
【００６３】
本実施例の画像形成装置１００においても、搬送ベルト５１上に制御用画像（レジスト検知パターン、濃度検知パッチ）Ｔを描き、搬送ベルト５１の表面と制御用画像Ｔ上に当てた光の反射率の違いから、レジスト検知及び画像濃度検知を行う。これにより、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫで形成される画像の位置合わせ（レジ合わせ）及び画像濃度制御を行う。
【００６４】
そして、このように、搬送ベルト５１上に形成された制御用画像Ｔを検知する場合、制御用画像を高精度にて読み取るためには、駆動ローラー５２の表面粗さは９μｍ以下とする必要があることが分かった。
【００６５】
更に説明すると、搬送ベルト５１上に形成された制御用画像を検知するための検知手段としての反射型の光学センサ５８は、図３に示すように、搬送ベルト５１が駆動ローラー５２に巻きついている部分、つまり駆動ローラー５２の対向部で測定を行うことが好ましい。これにより、センサ５８が、搬送ベルト５１のばたつきの影響を受けないようにすることができる。
【００６６】
しかし、一般的に使用される搬送ベルト５１の厚さは５０〜３００μｍであり、駆動ローラー５２の表面に凹凸があれば、搬送ベルト５１の駆動ローラー３１への巻き付き部表面にも凹凸が現れる。このため、特に、上述のようにセンサ５８を駆動ローラー５２の対向部に設け、駆動ローラー５２上にある搬送ベルト５１上の制御用画像Ｔを検知する場合、搬送ベルト５１の表面に現れる凹凸が制御用画像Ｔの検知精度に与える影響が無視できなくなる場合がある。
【００６７】
例えば、本実施例においては制御用画像Ｔの正反射光を測定することにより、制御用画像Ｔの濃度を測定している。センサ５８が照射した光の反射光のうち正反射光の光量を検知することで、センサ５８は制御用画像Ｔの濃度に応じた信号を出力する。制御用画像Ｔによる正反射光を測定する場合、読み取り面の凹凸の影響を受けやすい。即ち、このような場合、搬送ベルト５１の凹凸になっている表面上で正反射光を測定すると、図４に示すように光が散乱して正確なデータが得られない。つまり、同じ制御用画像Ｔを測定しても、搬送ベルト５１の１周目と２周目で異なる測定データとなる。
【００６８】
図５はこの１周目と２周目のセンサ出力の比を表したグラフを模式的に示したものである。縦軸は、搬送ベルト５１の１周目と２周目とでベルト上の同じ位置を測定したセンサ５８の出力の比を示し、横軸は、測定開始点からの経過時間を示す。理想的には、全域１．０となるはずであるが、測定値の誤差がグラフで上下の振れとして表れている。駆動ローラー５２の表面の凹凸が小さいほどセンサ５８の測定データは正確なものとなり、図５のグラフの振れは小さくなる。
【００６９】
本発明者らの実験研究により得られたデータによれば、駆動ローラー５２の表面粗さＲｚが９μｍを超えた場合、センサ５８の測定値の誤差は目標値をオーバーする為、Ｒｚ＝９μｍ以下のものについて、実使用可能であると判断できた。
【００７０】
実験においては、Ａ６０６３アルミニウム合金の駆動ローラー５２に対してブラスト処理の粒度を変えたものを数種用意して比較した。その結果、Ｒｚ＝９．４μｍの駆動ローラーを用いた場合、測定値の誤差は最大±４〜５％となり、目標値である±４％をオーバーする場合があった。この結果より、Ｒｚが９μｍを超えるものは実用不可と判断した。
【００７１】
尚、測定値の誤差は±１％に収まるのが理想であるが、±２．５％程度に入れば実用上好ましい。本実施例では、駆動ローラー５２の表面粗さＲｚ＝５．３μｍとすると、±２．５％に収まることが実験から分かっている。
【００７２】
即ち、以上説明したように、駆動ローラー５２の表面粗さＲｚが２μｍ≦Ｒｚ≦９μｍの範囲内であれば、搬送ベルト５１に対する摩擦力と制御用画像Ｔの検知精度の両方を満足することができる。斯かる表面粗さの範囲の駆動ローラー５２は、上述のように厚さが５０〜３００μｍである搬送ベルト５１と組み合わせて用いることに何ら支障はない。
【００７３】
この時、より好ましくは、駆動ローラー５２に接触している部分(巻き付き部)の搬送ベルト５１の表面における制御用画像Ｔの検知面、即ち、ベルトと駆動ローラー５２とが接触している箇所のベルトの逆面の表面粗さがＲｚ＝２．２μｍ未満（Ｒｚ＜２．２μｍ）となるようにする。センサ検知位置はベルトのばたつきを拾わずに安定して測定できるという理由から、ベルトが駆動ローラー５２上に接触している部分で測定することが多い。つまり、センサは、ベルトと駆動ローラー５２とが接触している箇所のベルトの逆面に担持されているトナーを検知する。ベルト自体の表面粗さは通常Ｒｚ＝1μｍ程度であるが、この接触部においては、駆動ローラー５２の凹凸がベルト表面に顕著に現れるため、ベルト上の凹凸について調査した。
【００７４】
実験によれば、搬送ベルト５１上の駆動ローラー５２に接触している部分の表面粗さＲｚが上記範囲であれば、センサ５８の測定値の誤差は±４％となり、駆動ローラー５２に巻き付いた部分の搬送ベルト５１の表面に形成された制御用画像Ｔを高精度に読み取ることができる。
【００７５】
本実施例では、駆動ローラー５２の表面粗さＲｚは５．３μｍとした。この時、駆動ローラー５２に接触している部分の搬送ベルト５１の表面における、制御用画像Ｔの検知面の表面粗さがＲｚは１．２μｍであった。上記構成におけるセンサ検知誤差は、上述したように±２．５％以下となる。
【００７６】
以上、本実施例によれば、無端移動すると共にその上に制御用画像が形成される搬送ベルト５１の駆動ローラー５２と搬送ベルト５１との間に必要な摩擦力を確保しつつ、搬送ベルト５１上の制御用画像Ｔを高精度に読み取ることを可能とすることができる。又、駆動ローラー５２を単に金属部材で構成するだけでなく、その断面形状を放熱に優れた形状とすることで、搬送ベルト５１を効果的に放熱したり、駆動ローラー５２の温度による膨張・収縮の影響を少なくすることができる。
【００７７】
実施例２
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置２００は、中間転写方式を採用したタンデム式のフルカラーレーザービームプリンタである。本実施例の画像形成装置２００において、実施例１の画像形成装置１００のものと実質的に同一若しくは相当する機能を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【００７８】
［画像形成装置の全体構成及び動作］
本実施例では、４個のプロセスカートリッジＢＹ、ＢＭ、ＢＣ、ＢＫは水平方向に並べて配置されているが、本発明はプロセスカートリッジの配置方向を限定するものではない。
【００７９】
又、本実施例では、走査光学装置３は、レーザー光学系（図示せず）と、レーザー光学系より射出されたレーザー光をスキャニングする、モータによって回転駆動される回転多面鏡３１と、レーザー光のスポットを形成するレンズ群（図示せず）の他、反射鏡３３を有する。つまり、本実施例においては、単一の筐体からなる走査光学装置３が使用される。但し、実施例１と同様に、各色につき１台ずつの走査光学装置を備えても良い。
【００８０】
そして、本実施例では、第１、第２、第３、第４の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫに対向して、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫにおいて形成された画像を転写材Ｓに転写するための中間転写ユニット１０５を有する。中間転写ユニット１０５は、中間転写体として無端移動するベルト、即ち、中間転写ベルト１５１を有する。詳しくは後述するが、中間転写ユニット１０５は、中間転写ベルト１５１と、この中間転写ベルト１５１を介して各画像形成部Ｐの感光ドラム１と対向する位置に１次転写手段としての１次転写ローラー１５６を有する。１次転写ローラー１５６の位置で中間転写ベルト１５１と感光ドラム１とは接触し、１次転写部（１次転写ニップ）が形成されている。更に、中間転写ベルト１５１が張架された２個のローラーのうち駆動ローラー１５２に対向して、２次転写手段としての２次転写ローラー１５９が配置されている。２次転写ローラー１５９に対向する位置で、２次転写ローラー１５９が中間転写ベルト１５１に接触し、２次転写部（２次転写ニップ）が形成される。
【００８１】
例えば４色フルカラー画像形成時の画像形成動作について説明する。各画像形成部Ｐにおいて、実施例１と同様にして、感光ドラム１上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像が形成される。そして、本実施例では、各画像形成部Ｐにおいて感光ドラム１上に形成されたトナー像は、１次転写ローラー１５６に印加される転写バイアスの作用によって、中間転写ベルト１５１上に、各色の画像が順次重ね合わされるように１次転写される。
【００８２】
その後、中間転写ベルト１５１上に１次転写されたトナー像は、２次転写部において、２次転写ローラー１５９に印加される２次転写バイアスの作用によって、転写材供給部７から搬送されてきた転写材Ｓ上に一括して２次転写される。転写材Ｓは、供給ローラー７２の回転動作によりカセット７１から一枚ずつ分離給送され、レジストローラー７３を経て２次転写部へと搬送されてくる。
【００８３】
２次転写部を出た転写材Ｓは、実施例１と同様に、熱定着器８を経てスタッカ１０上に排出される。
【００８４】
［中間転写ユニット］
次に、中間転写ユニット１０５について更に詳しく説明する。本実施例における中間転写ユニット１０５は、図７に示すように、実施例１における転写ユニット５と実質的に同じ構成を有する。
【００８５】
つまり、本実施例では、中間転写ベルト１５１は、駆動ローラー１５２及び従動ローラー１５３の２個のローラーに張架されている。駆動ローラー１５２及び従動ローラー１５３は、ベルトフレーム１５５に回転可能に支持されている。これにより、中間転写ベルト１５１はベルトフレーム１５５に周回移動可能に取り付けられる。
【００８６】
従動ローラー１５３は、軸受部がベルトフレーム１５５に対してスライド可能となっている。又、このスライド可能な軸受部は、付勢手段としてのバネ１５４によって、駆動ローラー１５２とは反対方向に付勢されており、中間転写ベルト１５１に所定のテンションを与えるようになっている。
【００８７】
中間転写ベルト１５１としては、実施例１の搬送ベルト５１と同様に、ポリイミド、ポリカーボネート、ＰＶＤＦ、ＥＴＦＥ、ＰＴＦＥ、ポリアミド、ＰＶＣ、ＰＥ、ＰＥＴなどの樹脂材料を好適に用いることができる。本実施例では、ＰＶＤＦを用いた。又、本実施例では、中間転写ベルト１５１の周長（表面移動方向の長さ）は４８１ｍｍであり、搬送方向と直交する方向の幅は２４３ｍｍ、厚さは１００μｍであった。又、駆動ローラー１５２の外径は１７．２ｍｍ、回転軸方向の長さは２４５ｍｍであり、従動ローラー１５３の外径は１７．２ｍｍ、回転軸方向の長さは２４５ｍｍであった。中間転写ベルト１５１に与えられるテンションは、３１００ｇｆであった。
【００８８】
尚、実施例１の搬送ベルト５１と同様に、中間転写ベルト１５１は、３本以上のローラーに張架してもよい。又、従動ローラー１５３とは別のローラーがテンションを与えてもよい。
【００８９】
本実施例では、駆動ローラー１５２は、装置本体Ａが備える駆動源（図示せず）より、駆動継手（図示せず）を介して駆動力が伝達される。但し、ベルトフレーム１５５上にモータを備える構成でも差し支えない。
【００９０】
又、中間転写ベルト１５１の内周面側には、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫの感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに対向する位置に、１次転写ローラー１５６Ｙ、１５６Ｍ、１５６Ｃ、１５６Ｋが配置されている。
【００９１】
［駆動ローラー］
本実施例において、中間転写ユニット１０５が備える駆動ローラー１５２は、実施例１における転写ユニットが備える駆動ローラー５２と同じ構成とされる。
【００９２】
つまり、本実施例では、駆動ローラー１５２は、実施例１と同様に、単一のアルミニウム合金を材料とする押し出し材である三ツ矢管で作製される。駆動ローラー１５２を金属、好ましくは単一の材料から成る単一の部材で構成すること、又駆動ローラー１５２を肉抜き構造として、更には回転軸方向両端部を開放して通気性を持たせることにより得られる効果は、実施例１と同様である。
【００９３】
そして、本実施例においても、実施例１と同様に、駆動ローラー１５２の表面にブラスト処理を施すことによって、駆動ローラー１５２の表面を所定の表面粗さとして、中間転写ベルト１５１との摩擦力を与えている。
【００９４】
つまり、実施例１における搬送ベルト５１と同様に、一般に、中間転写ベルト１５１の材質には上述の如き樹脂材料を用いており、その厚さは、通常５０〜３００μｍである。又、本実施例においても、実施例１において搬送ベルト５１上に制御用画像Ｔを形成して、これをセンサ１５８により検知したのと同様に、中間転写ベルト１５１上に制御用画像（レジスト検知パターン、濃度検知パッチ）Ｔを描き、中間転写ベルト１５１の表面と制御用画像Ｔ上に当てた光の反射率の違いからレジスト検知、及び画像濃度検知を行う。これにより、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫで形成される画像の位置合わせ（レジ合わせ）、及び画像濃度制御を行う。本実施例においても、実施例１と同じく、中間転写ベルト１５１のばたつきの影響をなくすために、センサ１５８は、駆動ローラー１５２の対向部で測定を行う。
【００９５】
本実施例のように中間転写ベルト１５１を用いる中間転写方式の画像形成装置２００においても、実施例１と同様に、駆動ローラー１５２の表面粗さＲｚが２μｍ≦Ｒｚ≦９μｍの範囲内であれば、中間転写ベルト１５１に対する摩擦力と制御用画像Ｔの検知精度の両方を満足することができる。斯かる駆動ローラー１５２の範囲で、実施例１と同様にして求められたセンサ１５８の測定値の誤差は±２．５％程度となる。
【００９６】
斯かる駆動ローラー１５２の表面粗さの範囲に規定することにより、特に、センサ１５８を駆動ローラー１５２の対向部に設けて駆動ローラー１５２上にある中間転写ベルト１５１上の制御用画像Ｔを検知する場合、更にはセンサ１５８によって正反射光を検知する場合における制御用画像Ｔの検知精度の向上に有効である。又、斯かる表面粗さの範囲の駆動ローラー１５２は、上述のように厚さが５０〜３００μｍである中間転写ベルト１５１と組み合わせて用いることに何ら支障はない。
【００９７】
この時、より好ましくは、駆動ローラー１５２に接触している部分の中間転写ベルト１５１の表面における、制御用画像Ｔの検知面の表面粗さがＲｚ＝２．２μｍ未満（Ｒｚ＜２．２μｍ）となるようにする。尚、この部分の中間転写ベルト１５１の表面粗さは、駆動ローラー５２の表面の凹凸が浮き出たものである。ベルト単品については、製造上の理由等により、通常、Ｒｚ＝１．０程度である。検知面の表面粗さが上記の範囲内では、センサの測定値誤差は±４％以内に入り、駆動ローラー１５２に巻き付いた部分の中間転写ベルト１５１の表面に形成された制御用画像Ｔを高精度に読み取ることができる。
【００９８】
本実施例では、駆動ローラー１５２の表面粗さＲｚは５．３μｍとした。この時、駆動ローラー１５２に接触している部分の中間転写ベルト１５１の表面における、制御用画像Ｔの検知面の表面粗さがＲｚは１．２μｍであった。上記構成におけるセンサ検知誤差は、±２．５％以下となる。
【００９９】
以上、本実施例によれば、無端移動すると共にその上に制御用画像が形成される中間転写ベルト１５１の駆動ローラー１５２と中間転写ベルト１５１との間に必要な摩擦力を確保しつつ、中間転写ベルト１５１上の制御用画像Ｔを高精度に読み取ることを可能とすることができる。又、駆動ローラー１５２を単に金属部材で構成するだけでなく、その断面形状を放熱に優れた形状とすることで、中間転写ベルト１５１を効果的に放熱したり、駆動ローラー１５２の温度による膨張・収縮の影響を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の主断面図である。
【図２】搬送ベルトの張架方法の一実施例を示す斜視図である。
【図３】センサによる検知パターン読み取り位置を説明するための説明図である。
【図４】ベルトの表面粗さによる、反射光測定に対する影響を説明するための説明図である。
【図５】センサの検知精度を説明するための模式図である。
【図６】本発明に係る画像形成装置の他の実施例の主断面図である。
【図７】中間転写ベルトの張架方法の一実施例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１ 感光ドラム（像担持体）
２ 帯電ローラー（帯電手段）
３ 走査光学装置（露光手段）
４ 現像器（現像手段）
５ 転写ユニット
６ クリーナ（クリーニング手段）
５１ 搬送ベルト（像搬送体）
５２ 駆動ローラー
５３ 従動ローラー
５４ バネ（付勢手段）
５５ ベルトフレーム
５６ 転写ローラー（転写手段）
５８ 光学センサ（検知手段）
１０５ 中間転写ユニット
１５１ 中間転写ベルト
１５２ 駆動ローラー
１５６ １次転写ローラー（１次転写手段）
１５８ 光学センサ（検知手段）
１５９ ２次転写ローラー（２次転写手段）
Ｓ 転写材
Ｔ 検知パターン（制御用画像）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式、静電記録方式を採用する複写機、レーザープリンタなどの画像形成装置に関し、より詳細には、無端移動すると共にその上に制御用画像が形成される転写材担持体、中間転写体などとして使用されるベルトを有する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、電子写真方式を利用した多色画像形成装置において、現像剤による像（トナー像）が転写される中間転写体、或いはトナー像が転写される転写材を担持して搬送する転写材担持体として、無端移動するベルト（中間転写ベルト、搬送ベルト）を用いるものがある。
【０００３】
このベルトは、複数のローラーに張架され、複数のローラーの一つである駆動ローラーに駆動力が伝達されることで回転駆動される。ベルトを回転駆動するため、駆動ローラーとベルトの接触部には、ある程度の摩擦力が必要である。そのため、従来、駆動ローラーは、金属などから成る内周部と、高摩擦抵抗を得るためのゴムなどの材料から成る外周部（表層部）とを設けて構成されることが多かった。
【０００４】
一方で、駆動ローラーを構成する材料が温度変化により膨張・収縮することにより、駆動ローラーの径が変化してベルトの回転スピード（表面移動速度：周速）が変化すること、或いは２種類以上の材料を組み合わせたローラーを用いる場合において、ローラーを構成する材料間での熱膨張率の違いから、材料が疲労して劣化することがあるという問題があった。
【０００５】
特許文献１では、ベルトを駆動する駆動ローラーの表面粗さをＲｚ＝１０〜１００μｍと規定することにより、駆動ローラーを金属部材で構成することが開示されている。
【０００６】
ベルトの駆動ローラーとして金属製のローラーを用いる場合、ゴム製のローラーを用いる場合に比較して、環境の温度変化による膨張・収縮は小さくなる。
【０００７】
しかしながら、近年、更なる高画質化のために、ベルト上のパターンを高精度に読み取ることが要求されるようになってきた。
【０００８】
つまり、従来、多色画像の形成時に複数の成分色画像を中間転写ベルト、或いは搬送ベルト上の転写材上に重ね合わせて転写する際に、それぞれの成分色画像がずれることなく重畳されるように、所定のタイミングで中間転写ベルト又は搬送ベルトに画像位置ずれ検知（レジスト検知）用の基準画像（レジスト検知パターン）を形成し、これをセンサ、例えば反射型の光学センサで読み取ることが行われている。又、画像濃度制御（γ補正制御、現像器内のトナー濃度制御などを含む。）のために、中間転写ベルト又は搬送ベルト上に所定の画像情報に従う基準画像（濃度検知パッチ）を形成し、これをセンサ、例えば、反射型の光学センサで読み取ることが行われている。
【０００９】
このようなレジスト検知用画像、濃度検知パッチなどの制御用画像を高精度に読み取るためには、駆動ローラーの表面の凹凸がベルトの表面に与える影響を少なくして、より安定した速度でベルトを走行させることが要求されるようになってきた。
【００１０】
又、ベルトの駆動ローラーとして金属製のローラーを用いる場合、ゴム製のローラーを用いる場合に比較して、環境の温度変化による膨張・収縮は小さくなるが、更なる高画質化のためには、金属製の駆動ローラーについても温度変化による膨張・収縮の影響を更に低減することが要求される。又、環境の温度変化などによってベルト自体の温度が変化することで、ベルトの表面移動速度が変化することが考えられ、例えば装置本体内の温度上昇に伴ってベルトが加熱されて膨張することがないように、ベルト自体の熱を放熱できることも重要である。
【特許文献１】特開２００１−２７８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、転写材担持体、中間転写体などとして使用されるベルトをより安定して駆動することのできる画像形成装置を提供することである。
【００１２】
本発明のより詳細な目的の一つは、無端移動すると共にその上に制御用画像が形成される、転写材担持体、中間転写体などとして使用されるベルトの駆動ローラーとベルトとの間に必要な摩擦力を確保しつつ、ベルト上の制御用画像を高精度に読み取ることを可能とする画像形成装置を提供することである。
【００１３】
本発明のより詳細な目的の一つは、無端移動すると共にその上に制御用画像が形成される、転写材担持体、中間転写体などとして使用されるベルトの駆動ローラーを単に金属部材で構成するだけでなく、その断面形状を放熱に優れた形状とすることで、ベルトを効果的に放熱したり、温度による膨張・収縮の影響を少なくすることのできる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、回転軸付近の内周部と、外周部と、を有し、駆動力を受けて回転する駆動ローラーと；前記駆動ローラーの外周部で前記駆動ローラーと接触し、無端移動するベルトと；を有する画像形成装置において、前記駆動ローラーの外周部と内周部が同じ材料で構成されており、前記駆動ローラーの外周部の前記ベルトとの接触面の表面粗さＲｚは２μｍ≦Ｒｚ≦９μｍであることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、転写材担持体、中間転写体などとして使用されるベルトをより安定して駆動することができる。本発明により得られる作用効果の一つとして、無端移動すると共にその上に制御用画像が形成される、転写材担持体、中間転写体などとして使用されるベルトの駆動ローラーとベルトとの間に必要な摩擦力を確保しつつ、ベルト上の制御用画像を高精度に読み取ることが可能となることが挙げられる。又、本発明により得られる作用効果の一つとして、無端移動すると共にその上に制御用画像が形成される、転写材担持体、中間転写体などとして使用されるベルトの駆動ローラーを単に金属部材で構成するだけでなく、その断面形状を放熱に優れた形状とすることで、ベルトを効果的に放熱したり、温度による膨張・収縮の影響を少なくすることができることが挙げられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１７】
実施例１
［画像形成装置の全体構成及び動作］
図１は本実施例の画像形成装置の概略構成を示す。本実施例の画像形成装置１００は、画像形成装置本体（装置本体）Ａに通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ、原稿読み取り装置或いはデジタルカメラなどの外部機器からの画像情報信号に応じて、電子写真方式を利用してイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色フルカラー画像を転写材（記録用紙、ＯＨＰシート、布など）Ｓに形成することのできる所謂タンデム方式のフルカラーレーザービームプリンタである。
【００１８】
画像形成装置１００は、像形成手段たる複数の画像形成部として、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成する第１、第２、第３、第４の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを有する。又、画像形成装置１００は、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫにおいて形成された画像を転写材Ｓに転写するための転写ユニット５を有する。転写ユニット５は、転写材担持体としての無端移動するベルト、即ち、搬送ベルト５１を備えている。各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫにおいて、像担持体を含むプロセス手段はプロセスカートリッジＢＹ、ＢＭ、ＢＣ、ＢＫとして装置本体Ａに対して着脱可能になっている。各プロセスカートリッジＢＹ、ＢＭ、ＢＣ、ＢＫは、搬送ベルト５１の表面移動方向に沿って直線上に配置される。
【００１９】
尚、本実施例では、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫの構成は、現像剤の色が異なることを除いて実質的に同じであるので、以下、特に区別を要しない場合は、何れかの色用の画像形成部に属する要素であることを示すために符号に与えた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して総括的に説明する。
【００２０】
画像形成部Ｐには、像担持体として回転可能なドラム型の電子写真感光体、即ち、感光ドラム１が設けられている。感光ドラム１の外周に沿って、感光ドラム１を帯電させる帯電手段としての帯電ローラー２、感光ドラム１に形成された静電像を現像する現像手段としての現像器４、感光ドラム１上に残ったトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーナ６が配置されている。又、各画像形成部Ｐに対向するように転写ユニット５が配置されている。更に、各画像形成部Ｐの感光ドラム１に画像情報に応じて変調されたレーザーを照射し得るように、本実施例では、画像形成部Ｐ毎に露光手段（画像書き込み装置）としての走査光学装置（レーザースキャナー）３が設けられている。詳しくは後述するが、転写ユニット５は、搬送ベルト５１と、この搬送ベルト５１を介して各画像形成部Ｐの感光ドラム１と対向する位置に配置された転写手段としての転写ローラー５６を有する。転写ローラー５６の位置で搬送ベルト５１と感光ドラム１とは接触し、転写部（転写ニップ）が形成される。
【００２１】
画像形成装置１００には、この他、転写材Ｓを搬送ベルト５１へと供給する転写材供給部７、転写材Ｓに形成されたトナー像を定着させる定着手段としての熱定着器８などが設けられている。
【００２２】
次に、画像形成動作について説明する。画像形成開始指示が装置本体Ａに入力されると、転写ベルト５１の回転と同期して感光ドラム１が図示矢印方向（反時計回り）に回転させられる。この感光ドラム１の表面は、帯電ローラー２によって本実施例では負極性に一様に帯電させられる。そして走査光学装置３によって帯電した感光ドラム１の表面が露光され、感光ドラム１上に画像情報信号に応じた静電像（潜像）が形成される。
【００２３】
走査光学装置３は、装置本体Ａに接続したコンピュータなどから送られる画像情報信号に対応して変調されたレーザー光を出力して、一様に帯電処理された感光ドラム１の表面を走査露光することにより、感光ドラム１上に静電像を形成する。走査光学装置３は、レーザー光学系（図示せず）と、レーザー光学系より射出されたレーザー光をスキャニングする、モータによって回転駆動される回転多面鏡３１と、レーザー光のスポットを形成するレンズ群３２などを有する。
【００２４】
本実施例では、画像形成装置１００は、複数の感光ドラム１に対応して、同数の走査光学装置３を備える。但し、走査光学装置本体及び回転多面鏡は感光ドラム１と必ずしも同数である必要はなく、最終的に射出されるレーザー光の数が各感光ドラム１に対応していればよい。又、例えばＬＥＤアレイ等の露光手段であっても差し支えない。
【００２５】
上述のようにして感光ドラム１上に形成された静電像は、現像器４によってトナー像として現像される。つまり、現像器４は、トナーを収容する現像剤収納容器（容器）と、この容器内の現像剤を担持搬送して感光ドラム１に供給する現像剤担持体（現像ローラー）とを有する。本実施例では、現像器４内には現像剤として負帯電性の非磁性一成分現像剤（トナー）が収納されている。そして、現像ローラーに現像バイアスが印加されることで、現像ローラーと感光ドラム１との対向部（現像領域）において、現像ローラー上のトナーが、静電像に応じて感光ドラム１上に転移し、静電像はトナーとして可視化される。
【００２６】
感光ドラム１上に形成されたトナー像は、転写ローラー５６に印加される転写バイアスの作用によって、搬送ベルト５１上に担持されて転写部へと搬送されてきた転写材Ｓ上に転写される。
【００２７】
例えば、４色フルカラー画像の形成時には、上述の動作が、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像形成部で行われることによって、搬送ベルト５１上に担持された転写材Ｓ上に、各色の画像が順次重ね合わせて転写された多重トナー像が形成される。
【００２８】
ここで、転写材Ｓの供給方法について説明すると、画像形成動作が開始されると、転写材Ｓは、転写材供給部７から転写ユニット５の搬送ベルト５１へと供給され、搬送ベルト５１上に担持された後、各画像形成部Ｐにおける転写部を通過するように搬送される。
【００２９】
転写材供給部７は、転写材収納部としてのカセット７１、転写材供給部材たる供給ローラー７２、転写材Ｓの斜行補正を行うと共にトナー像の形成動作と転写材Ｓの供給のタイミングを合わせレジストローラー７３などを有する。カセット７１に積載して収納された転写材Ｓは、供給ローラー７２の回転動作により一枚ずつ分離給送され、レジストローラー７３によってタイミングが取られて、転写ユニット５の搬送ベルト５１へと供給される。搬送ベルト５１は、転写材Ｓを静電的に吸着して搬送する。
【００３０】
搬送ベルト５１の表面移動方向において最下流の画像形成部Ｐにおける転写部を出た転写材Ｓは、次いで、熱定着器８へと搬送される。熱定着器８は、加熱手段としてのヒーターを内蔵した熱ローラー８１と、熱ローラー８１に圧接する加圧ローラー８２とを有する。転写材Ｓは、熱ローラー８１と加圧ローラー８２との当接部（定着ニップ部）を通過することで加熱加圧され、その上にトナー像が定着される。そして、トナー像が定着された転写材Ｓは、排紙ローラー対９によって、スタッカ１０上に排出される。
【００３１】
一方、トナー像を転写材Ｓに転写した後の感光ドラム１の表面に残留するトナーなどの付着物は、クリーナ６によって回収される。
【００３２】
尚、本実施例では、感光ドラム１と、感光ドラム１に作用するプロセス手段としての帯電ローラー２、現像器４及びクリーナ３とは、一体的にカートリッジ化され、装置本Ａ体に対して着脱可能なプロセスカートリッジＢとされている。
【００３３】
プロセスカートリッジＢは、トナーを消耗した場合や感光ドラム１に異常が発生した場合には使用者が自ら交換することができる。プロセスカートリッジＢは、装置本体Ａの内部に設けられた装着手段としてのレール状の部材に沿って、所定の位置に装着される。本実施例では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色用の４個のプロセスカートリッジＢが装置本体Ａに対して着脱自在とされている。ここで、本実施例では、４個のプロセスカートリッジＢは鉛直方向よりやや傾けて並べて配置されているが、本発明はプロセスカートリッジの配置方向を限定するものではない。
【００３４】
［転写ユニット］
次に、転写ユニット５について更に詳しく説明する。
【００３５】
本実施例では、搬送ベルト５１は、駆動ローラー５２及び従動ローラー５３の２個のローラーに張架されている。駆動ローラー５２及び従動ローラー５３はベルトフレーム５５に回転可能に支持されている。これにより、搬送ベルト５１はベルトフレーム５５に周回移動可能に取り付けられている。
【００３６】
従動ローラー５３は、軸受部がベルトフレーム５５に対してスライド可能となっている。又、このスライド可能な軸受部は、付勢手段としてのバネ５４によって、駆動ローラー５２とは反対方向に付勢されており、搬送ベルト５１に所定のテンションを与えるようになっている。
【００３７】
搬送ベルト５１としては、これに限定されるものではないが、ポリイミド、ポリカーボネート、ＰＶＤＦ、ＥＴＦＥ、ＰＴＦＥ、ポリアミド、ＰＶＣ、ＰＥ、ＰＥＴなどの樹脂材料を好適に用いることができる。本実施例では、ＰＶＤＦを用いた。又、本実施例では、搬送ベルト５１の周長（表面移動方向の長さ）は４８１ｍｍ、搬送方向と直交する方向の幅は２４３ｍｍ、厚さは１００μｍであった。又、駆動ローラー５２の外径は１７．２ｍｍ、回転軸方向の長さは２４５ｍｍであり、従動ローラー５３の外径は１７．２ｍｍ、回転軸方向の長さは２４５ｍｍであった。搬送ベルト５１に与えられるテンションは、３１００ｇｆであった。
【００３８】
尚、本実施例においては、搬送ベルト５１は、駆動ローラー５２及び従動ローラー５３の２本のローラーに張架されるが、これに限定されるものではなく、搬送ベルト５１は、３本以上のローラーに張架してもよい。又、従動ローラー５３とは別のローラーが搬送ベルト５１にテンションを与えてもよい。
【００３９】
本実施例では、駆動ローラー５２は、装置本体Ａが備える駆動源（図示せず）より、駆動継手（図示せず）を介して駆動力が伝達される。但し、ベルトフレーム５５上にモータを備える構成でも差し支えない。
【００４０】
又、搬送ベルト５１の内周面側には、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫの感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに対向する位置に、転写ローラー５６Ｙ、５６Ｍ、５６Ｃ、５６Ｋが配置されている。
【００４１】
ここで、本実施例では、ベルトフレーム５５は、図１中下端付近に設けられたヒンジ５７を介して、装置本体Ａに対して回動可能に保持されている。つまり、操作者が、装置本体Ａの内部を開放してプロセスカートリッジＢの交換やジャム処理（転写材Ｓが搬送経路で詰まった場合にこれを取り除く操作）を行う場合には、先ず、装置本体Ａの正面のドアパネル１１を開く。ドアパネル１１は、図１中下端付近に設けられたヒンジ１１ａを中心に回動し、図示矢印のように操作者から見て手前下方に向けて開く。これにより、ベルトフレーム５５にアクセス可能となる。次に、ベルトフレーム５５ヒンジ５７を中心に回動させて、ドアパネル１１と同様に操作者から見て手前下方に向けて開くことで、プロセスカートリッジＢにアクセスできるようになり、プロセスカートリッジＢの交換又はジャム処理を行うことができる。
【００４２】
次に、本実施例の特徴的構成を説明する。
【００４３】
前述のように、搬送ベルト５５を駆動するために必要な摩擦力を得るために、従来は、回転軸近傍に配置される金属等のローラーとされる内周部の表面に、ゴム等で形成される外周部を設けた駆動ローラーが一般的であった。しかし、ゴムの線膨張係数が比較的大きいため、画像形成装置内の温度が上昇することによってローラーの温度が上昇した場合、ローラーの外径が大きくなり、色ずれ等の原因となることがあった。更に、２種類以上の線膨張係数の異なる材質を組み合わせることで、膨張・収縮を繰り返すうちに、一方の材質に疲労劣化を招く場合があった。
【００４４】
本発明の目的の一つは、無端移動すると共にその上に制御用画像が形成される、転写材担持体、中間転写体などとして使用されるベルトの駆動ローラーを単に金属部材で構成するだけでなく、その断面形状を放熱に優れた形状とすることで、ベルトを効果的に放熱したり、温度による膨張・収縮の影響を少なくすることである。
【００４５】
図２は、本実施例における搬送ベルト５１の張架方法を示す。上述したように、搬送ベルト５１は、駆動ローラー５２及び従動ローラー５３の２本のローラーに張架されている。従動ローラー５３は、バネ５４によりテンションを与えられている。駆動ローラー５２は、回転軸付近の内周部と、外周部を有し、外周部で搬送ベルト５１と接触する。
【００４６】
本実施例では、駆動ローラー５２は、金属により作製される。金属製の駆動ローラー５２は、強度や精度、耐久性に優れている。又、金属製の駆動ローラー５２は、温度変化による膨張・収縮が少ない。これにより、耐久による搬送ベルト５１の表面移動速度の変化、或いは温度変化による搬送ベルト５１の表面移動速度の変化を抑制することができる。駆動ローラー５２を構成する金属としては、加工性、熱伝導性の良好な材料が好ましい。又、駆動ローラー５２は、外周部と、回転軸付近の内周部とが同じ材料で構成される。駆動ローラー５２は、単一の材料による単一の部材で構成されている。これにより、膨張・収縮による疲労劣化を抑制することができる。これに限定されるものではないが、本実施例では、駆動ローラー５２は、アルミニウムを主体とする合金（アルミ合金）を材料とする押し出し材で作製される、単一の材料による単一部材とした。アルミニウム合金は、加工性に優れ、熱伝導性にも優れている。
【００４７】
ここで、好ましい一実施態様では、駆動ローラー５２は、断面において、内周部５２ｃと外周部５２ａの間が、回転軸中心５２ｅから放射状に繋ぐ部分（連結部）５２ｂとそれ以外の肉抜き部５２ｄからなり、連結部５２ｂと外周部５２ａと内周部５２ｃが同じ材料、好ましくは、金属で構成される。
【００４８】
本実施例では、駆動ローラー５２は、三ツ矢管で構成した。即ち、本実施例では、回転軸５２ｅ近傍の内周部には軸部５２ｃが配置され、この軸部５２ｃから等間隔で外周部５２ａの内周面まで放射状に３個の連結部５２ｂが設けられている。本実施例において放射状の連結部を３個とした理由は、材料の使用量と強度、精度のバランスに優れるからであり、必ずしも連結部が３個でなければならないという必然性は無い。
【００４９】
このように、駆動ローラー５２を肉抜き構造とすることにより、駆動ローラー５２で搬送ベルト５１の放熱を高効率に行うことができる。又、駆動ローラー５２の材料の使用量の低減と放熱性とを両立することができる。
【００５０】
更に、駆動ローラー５２の両端部を空気が通過可能なように開放することが好ましい。これにより、駆動ローラー５２の放熱性を高めることができる。本実施例では、駆動ローラー５２の回転軸方向両端部を開放し、駆動ローラー５２の内周面側の空間を外部と連通させる。これにより、更に放熱に効果的である。
【００５１】
つまり、駆動ローラー５２として三ツ矢管を用いることによる利点としては、無垢の材料と比較して材料費が下げられること、及び表面積が増えることによる優れた放熱性とが挙げられる。更に、駆動ローラー５２の回転軸方向両端部を開放して通気性を持たせることにより、例えば、金属パイプ材の長手方向両端部に、軸部を有するフランジを組み合わせて構成されたローラーに対して、放熱特性において遙かに優位性がある。駆動ローラー５２の放熱性が良いことは、駆動ローラー５２の熱膨張の影響の低減において有効である。
【００５２】
又、本実施例では、駆動ローラー５２は金属製であり（本実施例では駆動ローラー５２は単一の材料（アルミニウム合金）で作製される。）、搬送ベルト５１と駆動ローラー５２との間にゴム等の別部材が介在しないため、搬送ベルト５１自体の熱を放熱する効果が得られる。特に、本実施例のようにベルトの巻きつけ角を大きく取っている場合には、とりわけ有効である。搬送ベルト５１の温度上昇を抑えることができれば、搬送ベルト５１自体の伸びを抑えることができ、より良い画像を得ることができる。
【００５３】
尚、回転を支持する軸部については、本実施例のように外周部５２ａの内側の内周部と一体的に配置し、即ち外周部５２ａ（更には連結部５２ｂ）と同材料で一体的に構成しても良いが、例えば駆動ローラー５２の長手方向両端部に別材料の軸部を組み合わせてもよい。
【００５４】
ところで、前述のように、従来、搬送ベルト５１上に制御用画像（トナー像）を形成して、その位置或いは濃度などを読み取ることで現像剤の補給や、画像形成プロセス条件の設定を行うことが行われているが、更なる高画質化のためには、搬送ベルト上に形成される制御用画像の読み取り精度を向上することが求められる。
【００５５】
本発明の目的の一つは、無端移動すると共にその上に制御用画像が形成される、転写材担持体、中間転写体などとして使用されるベルトの駆動ローラーとベルトとの間に必要な摩擦力を確保しつつ、ベルト上の制御用画像を高精度に読み取ることを可能とすることである。
【００５６】
本発明者は、駆動ローラー５２と搬送ベルト５１との間に必要な摩擦力を確保しつつ、搬送ベルト５１上の制御用画像を高精度に読み取ることが可能となる、駆動ローラー５２の表面粗さを検討した。
【００５７】
その結果、駆動ローラー５２の表面粗さＲｚ（ＪＩＳ十点平均粗さ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１）：基準長さ０．８ｍｍ）を２μｍ≦Ｒｚ≦９μｍと規定することにより、駆動ローラー５２の表面に搬送ベルト５１との摩擦力を与えて搬送性を確保しつつ、搬送ベルト５１上の制御用画像の読み取りを高精度で行えることを見出した。
【００５８】
本実施例では、駆動ローラー５２の外周部５２ａの表面にブラスト処理をし、表面を所定の表面粗さとする。但し、駆動ローラー５２の表面性を所定の表面粗さに設定することができるのであれば、表面の加工方法は特に制限されるものではない。
【００５９】
更に説明すると、一般に、搬送ベルト５１の材質には、上述の如き樹脂材料が用いられる。そして、本発明者らによる多くの実験研究の結果、駆動ローラー５２の表面粗さＲｚ＝２μｍ以上あれば必要十分な摩擦力を得ることができることが判った。
【００６０】
実験においては、Ａ６０６３アルミニウム合金の駆動ローラー５２を用いた。ブラスト処理しないもの（Ｒｚ＝１．９）、ブラスト処理の粒度を変えたものを数種用意して比較した。ベルトを固定して駆動ローラー５２に回転トルクを与え、スリップするトルクを測定した。その結果、ブラスト処理しないものは０．８０Ｋｇｆ・ｃｍ、ブラスト処理したものは目の細かい順に１．６８Ｋｇｆ・ｃｍ、１．７０Ｋｇｆ・ｃｍ、１．７５Ｋｇｆ・ｃｍという結果を得た（各供試駆動ローラーの表面のＲｚ値は、ブラスト処理なしのものが１．９、ブラスト処理したものが目の細かい順に５．３、９．４、２４．４であった。）。
【００６１】
つまり、ブラスト処理の有無では大きな差があるものの、ブラスト処理品において摩擦力は表面粗さの大小にほとんど影響されないことがわかった。０．８０Ｋｇｆ・ｃｍのトルクでもベルトの搬送自体は可能であるものの、ブラスト処理品とは摩擦力で２倍の差があり、装置の信頼性という観点から、表面未処理品、即ち、表面粗さＲｚが２μｍ未満は実用不可と判断した。
【００６２】
一方、前述のように、従来、中間転写ベルト或いは搬送ベルトなどの像搬送体上に画像位置ずれ検知（レジスト検知）用の基準画像（レジスト検知パターン）、或いは所定の画像情報に従う基準画像（濃度検知パッチ）を形成し、これをセンサ、例えば反射型の光学センサで読み取ることが行われている。
【００６３】
本実施例の画像形成装置１００においても、搬送ベルト５１上に制御用画像（レジスト検知パターン、濃度検知パッチ）Ｔを描き、搬送ベルト５１の表面と制御用画像Ｔ上に当てた光の反射率の違いから、レジスト検知及び画像濃度検知を行う。これにより、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫで形成される画像の位置合わせ（レジ合わせ）及び画像濃度制御を行う。
【００６４】
そして、このように、搬送ベルト５１上に形成された制御用画像Ｔを検知する場合、制御用画像を高精度にて読み取るためには、駆動ローラー５２の表面粗さは９μｍ以下とする必要があることが分かった。
【００６５】
更に説明すると、搬送ベルト５１上に形成された制御用画像を検知するための検知手段としての反射型の光学センサ５８は、図３に示すように、搬送ベルト５１が駆動ローラー５２に巻きついている部分、つまり駆動ローラー５２の対向部で測定を行うことが好ましい。これにより、センサ５８が、搬送ベルト５１のばたつきの影響を受けないようにすることができる。
【００６６】
しかし、一般的に使用される搬送ベルト５１の厚さは５０〜３００μｍであり、駆動ローラー５２の表面に凹凸があれば、搬送ベルト５１の駆動ローラー３１への巻き付き部表面にも凹凸が現れる。このため、特に、上述のようにセンサ５８を駆動ローラー５２の対向部に設け、駆動ローラー５２上にある搬送ベルト５１上の制御用画像Ｔを検知する場合、搬送ベルト５１の表面に現れる凹凸が制御用画像Ｔの検知精度に与える影響が無視できなくなる場合がある。
【００６７】
例えば、本実施例においては制御用画像Ｔの正反射光を測定することにより、制御用画像Ｔの濃度を測定している。センサ５８が照射した光の反射光のうち正反射光の光量を検知することで、センサ５８は制御用画像Ｔの濃度に応じた信号を出力する。制御用画像Ｔによる正反射光を測定する場合、読み取り面の凹凸の影響を受けやすい。即ち、このような場合、搬送ベルト５１の凹凸になっている表面上で正反射光を測定すると、図４に示すように光が散乱して正確なデータが得られない。つまり、同じ制御用画像Ｔを測定しても、搬送ベルト５１の１周目と２周目で異なる測定データとなる。
【００６８】
図５はこの１周目と２周目のセンサ出力の比を表したグラフを模式的に示したものである。縦軸は、搬送ベルト５１の１周目と２周目とでベルト上の同じ位置を測定したセンサ５８の出力の比を示し、横軸は、測定開始点からの経過時間を示す。理想的には、全域１．０となるはずであるが、測定値の誤差がグラフで上下の振れとして表れている。駆動ローラー５２の表面の凹凸が小さいほどセンサ５８の測定データは正確なものとなり、図５のグラフの振れは小さくなる。
【００６９】
本発明者らの実験研究により得られたデータによれば、駆動ローラー５２の表面粗さＲｚが９μｍを超えた場合、センサ５８の測定値の誤差は目標値をオーバーする為、Ｒｚ＝９μｍ以下のものについて、実使用可能であると判断できた。
【００７０】
実験においては、Ａ６０６３アルミニウム合金の駆動ローラー５２に対してブラスト処理の粒度を変えたものを数種用意して比較した。その結果、Ｒｚ＝９．４μｍの駆動ローラーを用いた場合、測定値の誤差は最大±４〜５％となり、目標値である±４％をオーバーする場合があった。この結果より、Ｒｚが９μｍを超えるものは実用不可と判断した。
【００７１】
尚、測定値の誤差は±１％に収まるのが理想であるが、±２．５％程度に入れば実用上好ましい。本実施例では、駆動ローラー５２の表面粗さＲｚ＝５．３μｍとすると、±２．５％に収まることが実験から分かっている。
【００７２】
即ち、以上説明したように、駆動ローラー５２の表面粗さＲｚが２μｍ≦Ｒｚ≦９μｍの範囲内であれば、搬送ベルト５１に対する摩擦力と制御用画像Ｔの検知精度の両方を満足することができる。斯かる表面粗さの範囲の駆動ローラー５２は、上述のように厚さが５０〜３００μｍである搬送ベルト５１と組み合わせて用いることに何ら支障はない。
【００７３】
この時、より好ましくは、駆動ローラー５２に接触している部分(巻き付き部)の搬送ベルト５１の表面における制御用画像Ｔの検知面、即ち、ベルトと駆動ローラー５２とが接触している箇所のベルトの逆面の表面粗さがＲｚ＝２．２μｍ未満（Ｒｚ＜２．２μｍ）となるようにする。センサ検知位置はベルトのばたつきを拾わずに安定して測定できるという理由から、ベルトが駆動ローラー５２上に接触している部分で測定することが多い。つまり、センサは、ベルトと駆動ローラー５２とが接触している箇所のベルトの逆面に担持されているトナーを検知する。ベルト自体の表面粗さは通常Ｒｚ＝1μｍ程度であるが、この接触部においては、駆動ローラー５２の凹凸がベルト表面に顕著に現れるため、ベルト上の凹凸について調査した。
【００７４】
実験によれば、搬送ベルト５１上の駆動ローラー５２に接触している部分の表面粗さＲｚが上記範囲であれば、センサ５８の測定値の誤差は±４％となり、駆動ローラー５２に巻き付いた部分の搬送ベルト５１の表面に形成された制御用画像Ｔを高精度に読み取ることができる。
【００７５】
本実施例では、駆動ローラー５２の表面粗さＲｚは５．３μｍとした。この時、駆動ローラー５２に接触している部分の搬送ベルト５１の表面における、制御用画像Ｔの検知面の表面粗さがＲｚは１．２μｍであった。上記構成におけるセンサ検知誤差は、上述したように±２．５％以下となる。
【００７６】
以上、本実施例によれば、無端移動すると共にその上に制御用画像が形成される搬送ベルト５１の駆動ローラー５２と搬送ベルト５１との間に必要な摩擦力を確保しつつ、搬送ベルト５１上の制御用画像Ｔを高精度に読み取ることを可能とすることができる。又、駆動ローラー５２を単に金属部材で構成するだけでなく、その断面形状を放熱に優れた形状とすることで、搬送ベルト５１を効果的に放熱したり、駆動ローラー５２の温度による膨張・収縮の影響を少なくすることができる。
【００７７】
実施例２
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置２００は、中間転写方式を採用したタンデム式のフルカラーレーザービームプリンタである。本実施例の画像形成装置２００において、実施例１の画像形成装置１００のものと実質的に同一若しくは相当する機能を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【００７８】
［画像形成装置の全体構成及び動作］
本実施例では、４個のプロセスカートリッジＢＹ、ＢＭ、ＢＣ、ＢＫは水平方向に並べて配置されているが、本発明はプロセスカートリッジの配置方向を限定するものではない。
【００７９】
又、本実施例では、走査光学装置３は、レーザー光学系（図示せず）と、レーザー光学系より射出されたレーザー光をスキャニングする、モータによって回転駆動される回転多面鏡３１と、レーザー光のスポットを形成するレンズ群（図示せず）の他、反射鏡３３を有する。つまり、本実施例においては、単一の筐体からなる走査光学装置３が使用される。但し、実施例１と同様に、各色につき１台ずつの走査光学装置を備えても良い。
【００８０】
そして、本実施例では、第１、第２、第３、第４の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫに対向して、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫにおいて形成された画像を転写材Ｓに転写するための中間転写ユニット１０５を有する。中間転写ユニット１０５は、中間転写体として無端移動するベルト、即ち、中間転写ベルト１５１を有する。詳しくは後述するが、中間転写ユニット１０５は、中間転写ベルト１５１と、この中間転写ベルト１５１を介して各画像形成部Ｐの感光ドラム１と対向する位置に１次転写手段としての１次転写ローラー１５６を有する。１次転写ローラー１５６の位置で中間転写ベルト１５１と感光ドラム１とは接触し、１次転写部（１次転写ニップ）が形成されている。更に、中間転写ベルト１５１が張架された２個のローラーのうち駆動ローラー１５２に対向して、２次転写手段としての２次転写ローラー１５９が配置されている。２次転写ローラー１５９に対向する位置で、２次転写ローラー１５９が中間転写ベルト１５１に接触し、２次転写部（２次転写ニップ）が形成される。
【００８１】
例えば４色フルカラー画像形成時の画像形成動作について説明する。各画像形成部Ｐにおいて、実施例１と同様にして、感光ドラム１上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像が形成される。そして、本実施例では、各画像形成部Ｐにおいて感光ドラム１上に形成されたトナー像は、１次転写ローラー１５６に印加される転写バイアスの作用によって、中間転写ベルト１５１上に、各色の画像が順次重ね合わされるように１次転写される。
【００８２】
その後、中間転写ベルト１５１上に１次転写されたトナー像は、２次転写部において、２次転写ローラー１５９に印加される２次転写バイアスの作用によって、転写材供給部７から搬送されてきた転写材Ｓ上に一括して２次転写される。転写材Ｓは、供給ローラー７２の回転動作によりカセット７１から一枚ずつ分離給送され、レジストローラー７３を経て２次転写部へと搬送されてくる。
【００８３】
２次転写部を出た転写材Ｓは、実施例１と同様に、熱定着器８を経てスタッカ１０上に排出される。
【００８４】
［中間転写ユニット］
次に、中間転写ユニット１０５について更に詳しく説明する。本実施例における中間転写ユニット１０５は、図７に示すように、実施例１における転写ユニット５と実質的に同じ構成を有する。
【００８５】
つまり、本実施例では、中間転写ベルト１５１は、駆動ローラー１５２及び従動ローラー１５３の２個のローラーに張架されている。駆動ローラー１５２及び従動ローラー１５３は、ベルトフレーム１５５に回転可能に支持されている。これにより、中間転写ベルト１５１はベルトフレーム１５５に周回移動可能に取り付けられる。
【００８６】
従動ローラー１５３は、軸受部がベルトフレーム１５５に対してスライド可能となっている。又、このスライド可能な軸受部は、付勢手段としてのバネ１５４によって、駆動ローラー１５２とは反対方向に付勢されており、中間転写ベルト１５１に所定のテンションを与えるようになっている。
【００８７】
中間転写ベルト１５１としては、実施例１の搬送ベルト５１と同様に、ポリイミド、ポリカーボネート、ＰＶＤＦ、ＥＴＦＥ、ＰＴＦＥ、ポリアミド、ＰＶＣ、ＰＥ、ＰＥＴなどの樹脂材料を好適に用いることができる。本実施例では、ＰＶＤＦを用いた。又、本実施例では、中間転写ベルト１５１の周長（表面移動方向の長さ）は４８１ｍｍであり、搬送方向と直交する方向の幅は２４３ｍｍ、厚さは１００μｍであった。又、駆動ローラー１５２の外径は１７．２ｍｍ、回転軸方向の長さは２４５ｍｍであり、従動ローラー１５３の外径は１７．２ｍｍ、回転軸方向の長さは２４５ｍｍであった。中間転写ベルト１５１に与えられるテンションは、３１００ｇｆであった。
【００８８】
尚、実施例１の搬送ベルト５１と同様に、中間転写ベルト１５１は、３本以上のローラーに張架してもよい。又、従動ローラー１５３とは別のローラーがテンションを与えてもよい。
【００８９】
本実施例では、駆動ローラー１５２は、装置本体Ａが備える駆動源（図示せず）より、駆動継手（図示せず）を介して駆動力が伝達される。但し、ベルトフレーム１５５上にモータを備える構成でも差し支えない。
【００９０】
又、中間転写ベルト１５１の内周面側には、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫの感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに対向する位置に、１次転写ローラー１５６Ｙ、１５６Ｍ、１５６Ｃ、１５６Ｋが配置されている。
【００９１】
［駆動ローラー］
本実施例において、中間転写ユニット１０５が備える駆動ローラー１５２は、実施例１における転写ユニットが備える駆動ローラー５２と同じ構成とされる。
【００９２】
つまり、本実施例では、駆動ローラー１５２は、実施例１と同様に、単一のアルミニウム合金を材料とする押し出し材である三ツ矢管で作製される。駆動ローラー１５２を金属、好ましくは単一の材料から成る単一の部材で構成すること、又駆動ローラー１５２を肉抜き構造として、更には回転軸方向両端部を開放して通気性を持たせることにより得られる効果は、実施例１と同様である。
【００９３】
そして、本実施例においても、実施例１と同様に、駆動ローラー１５２の表面にブラスト処理を施すことによって、駆動ローラー１５２の表面を所定の表面粗さとして、中間転写ベルト１５１との摩擦力を与えている。
【００９４】
つまり、実施例１における搬送ベルト５１と同様に、一般に、中間転写ベルト１５１の材質には上述の如き樹脂材料を用いており、その厚さは、通常５０〜３００μｍである。又、本実施例においても、実施例１において搬送ベルト５１上に制御用画像Ｔを形成して、これをセンサ１５８により検知したのと同様に、中間転写ベルト１５１上に制御用画像（レジスト検知パターン、濃度検知パッチ）Ｔを描き、中間転写ベルト１５１の表面と制御用画像Ｔ上に当てた光の反射率の違いからレジスト検知、及び画像濃度検知を行う。これにより、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫで形成される画像の位置合わせ（レジ合わせ）、及び画像濃度制御を行う。本実施例においても、実施例１と同じく、中間転写ベルト１５１のばたつきの影響をなくすために、センサ１５８は、駆動ローラー１５２の対向部で測定を行う。
【００９５】
本実施例のように中間転写ベルト１５１を用いる中間転写方式の画像形成装置２００においても、実施例１と同様に、駆動ローラー１５２の表面粗さＲｚが２μｍ≦Ｒｚ≦９μｍの範囲内であれば、中間転写ベルト１５１に対する摩擦力と制御用画像Ｔの検知精度の両方を満足することができる。斯かる駆動ローラー１５２の範囲で、実施例１と同様にして求められたセンサ１５８の測定値の誤差は±２．５％程度となる。
【００９６】
斯かる駆動ローラー１５２の表面粗さの範囲に規定することにより、特に、センサ１５８を駆動ローラー１５２の対向部に設けて駆動ローラー１５２上にある中間転写ベルト１５１上の制御用画像Ｔを検知する場合、更にはセンサ１５８によって正反射光を検知する場合における制御用画像Ｔの検知精度の向上に有効である。又、斯かる表面粗さの範囲の駆動ローラー１５２は、上述のように厚さが５０〜３００μｍである中間転写ベルト１５１と組み合わせて用いることに何ら支障はない。
【００９７】
この時、より好ましくは、駆動ローラー１５２に接触している部分の中間転写ベルト１５１の表面における、制御用画像Ｔの検知面の表面粗さがＲｚ＝２．２μｍ未満（Ｒｚ＜２．２μｍ）となるようにする。尚、この部分の中間転写ベルト１５１の表面粗さは、駆動ローラー５２の表面の凹凸が浮き出たものである。ベルト単品については、製造上の理由等により、通常、Ｒｚ＝１．０程度である。検知面の表面粗さが上記の範囲内では、センサの測定値誤差は±４％以内に入り、駆動ローラー１５２に巻き付いた部分の中間転写ベルト１５１の表面に形成された制御用画像Ｔを高精度に読み取ることができる。
【００９８】
本実施例では、駆動ローラー１５２の表面粗さＲｚは５．３μｍとした。この時、駆動ローラー１５２に接触している部分の中間転写ベルト１５１の表面における、制御用画像Ｔの検知面の表面粗さがＲｚは１．２μｍであった。上記構成におけるセンサ検知誤差は、±２．５％以下となる。
【００９９】
以上、本実施例によれば、無端移動すると共にその上に制御用画像が形成される中間転写ベルト１５１の駆動ローラー１５２と中間転写ベルト１５１との間に必要な摩擦力を確保しつつ、中間転写ベルト１５１上の制御用画像Ｔを高精度に読み取ることを可能とすることができる。又、駆動ローラー１５２を単に金属部材で構成するだけでなく、その断面形状を放熱に優れた形状とすることで、中間転写ベルト１５１を効果的に放熱したり、駆動ローラー１５２の温度による膨張・収縮の影響を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の主断面図である。
【図２】搬送ベルトの張架方法の一実施例を示す斜視図である。
【図３】センサによる検知パターン読み取り位置を説明するための説明図である。
【図４】ベルトの表面粗さによる、反射光測定に対する影響を説明するための説明図である。
【図５】センサの検知精度を説明するための模式図である。
【図６】本発明に係る画像形成装置の他の実施例の主断面図である。
【図７】中間転写ベルトの張架方法の一実施例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１ 感光ドラム（像担持体）
２ 帯電ローラー（帯電手段）
３ 走査光学装置（露光手段）
４ 現像器（現像手段）
５ 転写ユニット
６ クリーナ（クリーニング手段）
５１ 搬送ベルト（像搬送体）
５２ 駆動ローラー
５３ 従動ローラー
５４ バネ（付勢手段）
５５ ベルトフレーム
５６ 転写ローラー（転写手段）
５８ 光学センサ（検知手段）
１０５ 中間転写ユニット
１５１ 中間転写ベルト
１５２ 駆動ローラー
１５６ １次転写ローラー（１次転写手段）
１５８ 光学センサ（検知手段）
１５９ ２次転写ローラー（２次転写手段）
Ｓ 転写材
Ｔ 検知パターン（制御用画像）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸付近の内周部と、外周部と、を有し、駆動力を受けて回転する駆動ローラーと、
前記駆動ローラーの外周部で前記駆動ローラーと接触し、無端移動するベルトと、
を有する画像形成装置において、
前記駆動ローラーの外周部と内周部が同じ材料で構成されており、前記駆動ローラーの外周部の前記ベルトとの接触面の表面粗さＲｚは２μｍ≦Ｒｚ≦９μｍであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記駆動ローラーの断面において、前記内周部と前記外周部との間が、回転軸中心から放射状に繋ぐ部分とそれ以外の肉抜き部とからなり、前記放射状に繋ぐ部分と前記外周部と前記内周部とが同じ材料で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
回転軸付近の内周部と、外周部と、を有し、駆動力を受けて回転する駆動ローラーと、
前記駆動ローラーの外周部で前記駆動ローラーと接触し、無端移動するベルトと、
を有する画像形成装置において、
前記駆動ローラーの断面において、前記内周部と前記外周部との間が、回転軸中心から放射状に繋ぐ部分とそれ以外の肉抜き部とからなり、前記放射状に繋ぐ部分と前記外周部と前記内周部とが同じ材料で構成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記駆動ローラーの外周部の前記ベルトとの接触面の表面粗さＲｚは２μｍ≦Ｒｚ≦９μｍであることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記内周部と前記外周部との間を放射状に繋ぐ部分と前記外周部と前記内周部とが金属からなることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記内周部と前記外周部との間を放射状に繋ぐ部分と前記外周部と前記内周部がアルミニウムを主体とする金属からなることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記駆動ローラーは、回転軸方向両端部が空気が通過可能なように開放されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記駆動ローラーが、三ツ矢管で構成されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
ベルト上のトナーを検知する検知手段を有し、前記検知手段は前記ベルトと前記駆動ローラーとが接触している箇所の前記ベルトの逆面に担持されているトナーを検知することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記ベルトと前記駆動ローラーとが接触している箇所の前記ベルトの逆面の表面粗さＲｚはＲｚ＜２．２μｍであることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記検知手段は、前記ベルトに照射した光の正反射光を検知することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記検知手段は、前記ベルト上のトナー像の濃度を検知することを特徴とする請求項９または１１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記ベルトは、５０〜３００μｍの厚みを有することを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記ベルトは、前記像形成手段によってその上にトナー像を形成する転写材を担持して搬送する転写材担持体であり、前記像形成手段は、前記転写材担持体上にトナー像を形成し得ることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記ベルトは、前記像形成手段によってその上に形成されたトナー像を転写材に転写するための中間転写体であり、前記像形成手段は、前記中間転写体上にトナー像を形成し得ることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
回転軸付近の内周部と、外周部と、を有し、駆動力を受けて回転する駆動ローラーと、
前記駆動ローラーの外周部で前記駆動ローラーと接触し、無端移動するベルトと、
を有する画像形成装置において、
前記駆動ローラーの外周部と内周部が同じ材料で構成されており、前記駆動ローラーの外周部の前記ベルトとの接触面の表面粗さＲｚは２μｍ≦Ｒｚ≦９μｍであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記駆動ローラーの断面において、前記内周部と前記外周部との間が、回転軸中心から放射状に繋ぐ部分とそれ以外の肉抜き部とからなり、前記放射状に繋ぐ部分と前記外周部と前記内周部とが同じ材料で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
回転軸付近の内周部と、外周部と、を有し、駆動力を受けて回転する駆動ローラーと、
前記駆動ローラーの外周部で前記駆動ローラーと接触し、無端移動するベルトと、
を有する画像形成装置において、
前記駆動ローラーの断面において、前記内周部と前記外周部との間が、回転軸中心から放射状に繋ぐ部分とそれ以外の肉抜き部とからなり、前記放射状に繋ぐ部分と前記外周部と前記内周部とが同じ材料で構成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記駆動ローラーの外周部の前記ベルトとの接触面の表面粗さＲｚは２μｍ≦Ｒｚ≦９μｍであることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記内周部と前記外周部との間を放射状に繋ぐ部分と前記外周部と前記内周部とが金属からなることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記内周部と前記外周部との間を放射状に繋ぐ部分と前記外周部と前記内周部がアルミニウムを主体とする金属からなることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記駆動ローラーは、回転軸方向両端部が空気が通過可能なように開放されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記駆動ローラーが、三ツ矢管で構成されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
ベルト上のトナーを検知する検知手段を有し、前記検知手段は前記ベルトと前記駆動ローラーとが接触している箇所の前記ベルトの逆面に担持されているトナーを検知することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記ベルトと前記駆動ローラーとが接触している箇所の前記ベルトの逆面の表面粗さＲｚはＲｚ＜２．２μｍであることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記検知手段は、前記ベルトに照射した光の正反射光を検知することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記検知手段は、前記ベルト上のトナー像の濃度を検知することを特徴とする請求項９または１１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記ベルトは、５０〜３００μｍの厚みを有することを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記ベルトは、前記像形成手段によってその上にトナー像を形成する転写材を担持して搬送する転写材担持体であり、前記像形成手段は、前記転写材担持体上にトナー像を形成し得ることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記ベルトは、前記像形成手段によってその上に形成されたトナー像を転写材に転写するための中間転写体であり、前記像形成手段は、前記中間転写体上にトナー像を形成し得ることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−２２０９６５（Ｐ２００６−２２０９６５Ａ）
【公開日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３４９１５（Ｐ２００５−３４９１５）
【出願日】平成１７年２月１０日（２００５．２．１０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月１０日（２００５．２．１０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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