画像形成装置
【課題】ベルト部材の回転に伴う光学指標の端部の応力集中を緩和して、ベルト部材の疲労破壊を発生しにくくした画像形成装置を提供する。
【解決手段】中間転写ベルト１０６の幅方向の端部に均一な間隔を持たせた目盛り状のスケール７が形成され、制御部９は、光学センサ８が出力したパルス列のパルス間隔が一定になるように、パルス列をフィードバックして駆動モータの駆動を制御する。スケール７は、レーザー加工を用いて、周囲の樹脂材料面と反射率を異ならせるように形成され、中間転写ベルトの回転方向に直角な平行部に、中間転写ベルトの回転方向に直角な方向から斜めに傾けた非平行部を円弧で滑らかに接続した輪郭に形成されている。
【解決手段】中間転写ベルト１０６の幅方向の端部に均一な間隔を持たせた目盛り状のスケール７が形成され、制御部９は、光学センサ８が出力したパルス列のパルス間隔が一定になるように、パルス列をフィードバックして駆動モータの駆動を制御する。スケール７は、レーザー加工を用いて、周囲の樹脂材料面と反射率を異ならせるように形成され、中間転写ベルトの回転方向に直角な平行部に、中間転写ベルトの回転方向に直角な方向から斜めに傾けた非平行部を円弧で滑らかに接続した輪郭に形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ベルト部材の端部に配列させた光学指標を光学的に検出してベルト部材の回転速度制御を行う画像形成装置、詳しくはそれぞれの光学指標の外観形状に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベルト部材（中間転写ベルト又は記録材搬送ベルト）を用いてトナー像の転写を行う画像形成装置が広く用いられている。このようなベルト部材は、複数の支持回転体に掛け渡されて張力状態で回転し、精密に速度制御されている。
【０００３】
ベルト部材の速度制御に関して、ベルト部材に目盛り状の光学指標を形成し、光学指標の光学的な検出出力に応じて支持回転体の回転速度を調整する制御が実用化されている（特許文献１）。
【０００４】
特許文献１に示される中間転写ベルトは、回転方向に直角な直線状の光学指標を、中間転写ベルトの端部の一周に渡って等間隔で多数配列している。ここでは、光学指標は、中間転写ベルトの表面に光学指標パターンを直接印刷するか、あるいは、光学指標パターンを印刷した薄いテープを中間転写ベルトの一周の表面に貼り付けて準備されている。
【０００５】
特許文献２には、プラスチックシートにレーザ等によって目盛り状の光学指標を形成し、ベルト部材に貼り付ける方法が開示されている。
【０００６】
特許文献３には、ベルト部材に直接目盛りを印刷する方法や、レーザ加工によりベルト部材に目盛り状の光学指標を直接形成する方法が開示されている。
【０００７】
特許文献４には、ベルト部材上に酸化チタンや金属微粒子等、所定波長の光を吸収する材料を分散させた層を形成することで、目盛り状の光学指標を形成する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１３９２１７号公報
【特許文献２】特開平１１−２４５０７号公報
【特許文献３】特開２００４−１７０９２９号公報
【特許文献４】特開２００６−１３９０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
中間転写ベルトは高剛性の樹脂材料を用いて薄くフィルム状に形成されているため、元々印刷パターンが剥がれ易い。そして、画像形成装置の小型化に伴って支持回転体が小径化されると、印刷界面に作用する繰り返しの応力が大きくなるので印刷パターンがさらに剥がれ易くなった。
【００１０】
一方、光学指標パターンを印刷したテープを貼り付ける場合、印刷パターンが剥がれる心配は無いが、貼り付け時の蛇行誤差等に起因して、中間転写ベルトに直接形成する場合よりもパターン精度が低下する。貼り付けによる方法は、直接形成する場合に比較して、材料コスト、組み立てコストも余計にかかる。
【００１１】
そこで、特許文献２、３に示されるように、レーザー加工を用いて中間転写ベルトに目盛り状の光学指標を直接書き込むことが提案された。レーザー加工を用いて、指標の輪郭の内側の表面層を、ごく浅く荒らすように蒸発させることで、周囲の樹脂材料面と反射率が異なる光学指標を形成できる。
【００１２】
しかし、レーザー加工を用いて光学指標を形成した中間転写ベルトで耐久試験を行ったところ、光学指標を形成していない中間転写ベルトに比較して短期間で破断する頻度が高まることが判明した。
【００１３】
そして、破断した中間転写ベルトを観察したところ、光学指標の端部における輪郭の角を起点にして破断が発生していることが判明した。
【００１４】
すなわち、中間転写ベルトは、高剛性の樹脂材料を用いて薄くフィルム状に形成されているため、レーザー加工によるごく浅い損傷でも、回転に伴う疲労破壊の起点となり得ることが判明した。
【００１５】
本発明は、ベルト部材の回転に伴う光学指標の端部の応力集中を緩和して、ベルト部材の疲労破壊を発生しにくくした画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の画像形成装置は、樹脂材料で無端状に形成され、複数の支持回転体に掛け渡されて張力状態で回転するベルト部材と、前記ベルト部材の端部の一周に渡って樹脂材料面に形成された多数の線状の光学指標を光学的に検出する検出手段と、前記ベルト部材の回転速度を所定値に近付けるように、前記検出手段の出力に応じて前記支持回転体を駆動する制御手段とを備えたものである。そして、前記光学指標は、少なくとも前記ベルト部材の縁側が回転方向に直角な方向に対して傾いている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の画像形成装置では、ベルト部材の縁側で光学指標の端部が回転方向に対して傾いているので、ベルト部材の回転に伴って光学指標の端部が、光学指標の他の部分と同時に支持回転体の拘束を離れることがない。このため、光学指標の他の部分におけるベルト部材の伸縮が光学指標の端部におけるベルト部材の応力に影響しにくい。
【００１８】
また、ベルト部材の縁側で光学指標の端部が回転方向に対して傾いているので、光学指標の端部が、支持回転体の同一の回転位置で他の部分と同時に折り曲げられることがない。このため、少なくとも光学指標の端部では、支持回転体を通過する過程で光学指標の縁が折り線となってベルト部材に応力集中を引き起すことが無い。
【００１９】
従って、ベルト部材の回転に伴う光学指標の端部での応力集中が緩和されて端部を基点とするベルト部材の疲労破壊が発生しにくい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】中間転写ベルトの回転速度の制御の説明図である。
【図３】中間転写ベルトの寄り止め構造の説明図である。
【図４】光学センサによる光学指標の検出の説明図である。
【図５】実施例１のスケールの説明図である。
【図６】テンションローラに巻きついた状態の中間転写ベルトの断面の模式図である。
【図７】スケールを構成する１つの光学指標の拡大図である。
【図８】実施例１のスケールの変形例の説明図である。
【図９】実施例２における中間転写ベルトの回転速度の制御の説明図である。
【図１０】実施例２のスケールの説明図である。
【図１１】実施例２のスケールの傾き方向の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、光学指標の端部が回転方向に直角な方向に対して傾いている限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【００２２】
従って、中間転写ベルトを用いる画像形成装置に限らず、記録材搬送ベルトを用いる画像形成装置でも実施できる。複数の感光ドラムを配置したタンデム型に限らず、ベルト部材に沿って１個の感光ドラムを配置した１ドラム型でも実施できる。
【００２３】
本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。
【００２４】
なお、特許文献１〜４に示される画像形成装置の一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。
【００２５】
＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。
【００２６】
図１に示すように、第１実施形態の画像形成装置１００は、中間転写ベルト１０６に沿って現像色が異なる画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを配置したタンデム型フルカラープリンタである。
【００２７】
画像形成部Ｐａでは、感光ドラム１０１ａにイエロートナー像が形成されて、中間転写ベルト１０６に一次転写される。画像形成部Ｐｂでは、感光ドラム１０１ｂにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト１０６のイエロートナー像に重ねて一次転写される。画像形成部Ｐｃ、Ｐｄでは、感光ドラム１０１ｃ、１０１ｄにそれぞれシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて、同様に中間転写ベルト１０６のトナー像に重ねて順次一次転写される。
【００２８】
中間転写ベルト１０６に担持された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２で記録材Ｐへ一括二次転写された後に、定着装置１０９で加熱加圧を受けて、表面にトナー像を定着される。
【００２９】
カセット１１１（１１２）から１枚ずつ引き出された記録材Ｐは、レジストローラ１１５で待機し、中間転写ベルト１０６のトナー像にタイミングを合わせて、二次転写部Ｔ２へ送り出される。
【００３０】
画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、それぞれに付設された現像装置で用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部Ｐａについて説明し、他の画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄについては、説明中の符号末尾のａを、ｂ、ｃ、ｄに読み替えて説明されるものとする。
【００３１】
画像形成部Ｐａは、感光ドラム１０１ａの周囲に、帯電ローラ１０２ａ、露光装置１０３ａ、現像装置１０４ａ、一次転写ローラ１０５ａ、及びクリーニング装置１０７ａを配置している。
【００３２】
感光ドラム１０１ａは、帯電極性が負極性の感光層を表面に形成した金属円筒で構成され、所定のプロセススピードで矢印方向に回転する。
【００３３】
帯電ローラ１０２ａは、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を印加されて、感光ドラム１０１ａの表面を一様な負極性の電位に帯電させる。
【００３４】
露光装置１０３ａは、画像データを展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを多面体ミラーで走査して、帯電した感光ドラム１０１ａの表面に画像の静電像を書き込む。
【００３５】
現像装置１０４ａは、負極性に帯電したトナーを現像スリーブに担持させて感光ドラム１０１ａを摺擦し、負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を現像スリーブに印加して、感光ドラム１０１ａの静電像を反転現像する。
【００３６】
一次転写ローラ１０５ａは、中間転写ベルト１０６を介して感光ドラム１０１ａに圧接して感光ドラム１０１ａと中間転写ベルト２１ａとの間に一次転写部Ｔａを形成する。一次転写ローラ１０５ａに正極性の直流電圧１０６することにより、負極性に帯電して感光ドラム１０１ａに担持されたトナー像が中間転写ベルト１０６に一次転写される。
【００３７】
二次転写ローラ１０８は、中間転写ベルト１０６を介して対向ローラ３に圧接して、中間転写ベルト１０６と二次転写ローラ１０８との間に二次転写部Ｔ２を形成する。二次転写部Ｔ２は、トナー像を担持した中間転写ベルト１０６に重ね合わせて記録材Ｐを挟持搬送し、二次転写ローラ１０８に正極性の直流電圧を印加することで、中間転写ベルト１０６から記録材Ｐへトナー像が二次転写される。
【００３８】
ところで、中間転写ベルト１０６は、その回転速度を一定に保たないと、各色のトナー像が転写される位置が回転方向にずれてしまい、各色のトナー像が副走査方向に位置ずれ状態で重ね合わせられて色ずれの問題が生じる。
【００３９】
例えば、中間転写ベルト１０６の回転速度が正常な速度より若干遅い場合でも、感光ドラム１０１ｂには、中間転写ベルト１０６が正常な速度で回転することを想定した遅れ時間だけ感光ドラム１０１ａよりも遅らせてトナー像が形成される。このとき、中間転写ベルト１０６の速度は正常な回転速度より若干遅いため、感光ドラム１０１ａで一次転写されたトナー像が到着する前に、感光ドラム１０１ｂから中間転写ベルト１０６へのトナー像の一次転写が開始されてしまう。
【００４０】
従って、中間転写ベルト１０６上ではイエローのトナー像よりマゼンタのトナー像が、中間転写ベルト１０６の回転方向に進んだ画像となって、記録材に二次転写／定着された画像に色ずれが生じる。
【００４１】
ここで、中間転写ベルト１０６の速度が一定不変であれば、中間転写ベルト１０６の速度に合わせて感光ドラム１０１ａと感光ドラム１０１ｂとにおける露光開始の遅延時間を短くすれば色ずれは解消される。
【００４２】
しかし、実際には、中間転写ベルト１０６の駆動負荷の変動等により、中間転写ベルト１０６の回転速度が正常な速度を中心にして速くなったり遅くなったりして色ずれが発生している。
【００４３】
また、中間転写ベルトを用いた画像形成装置と同様に、記録材搬送ベルトを用いて複数の感光ドラムからトナー像を記録材へ転写する画像形成装置でも同様な理由で色ずれが発生する。
【００４４】
従って、ベルト部材を用いる画像形成装置で、副走査方向の色ずれの発生を抑えるためには、ベルト部材の速度を一定に保つことが非常に重要である。
【００４５】
そこで、画像形成装置１００では、ベルト部材の表面に目盛り状（多数の線状）の光学指標を形成し、検知手段で光学指標を光学的に検出する。検出パルス信号のフィードバックを用いて中間転写ベルト１０６の回転速度を所定値に近付けて一定に保つように駆動制御している。
【００４６】
＜中間転写ベルト＞
図２は中間転写ベルトの回転速度の制御の説明図、図３は中間転写ベルトの寄り止め構造の説明図、図４は光学センサによる光学指標の検出の説明図である。
【００４７】
図２に示すように、中間転写ベルト１０６は、複数の支持回転体としての駆動ローラ１、テンションローラ２、対向ローラ３に張力状態で掛け渡して支持され、駆動ローラ１に駆動されて矢印Ｂ方向へ張力状態で回転する。
【００４８】
テンションローラ２は、不図示の付勢ばねによって外側へ付勢されて、中間転写ベルト１０６に所定の張力を付与する。
【００４９】
駆動ローラ１の回転軸の一端には歯車４が取り付けられ、歯車４は、ギア列５を介して駆動モータ６に接続されている。
【００５０】
中間転写ベルト１０６は、ポリイミド（ＰＩ）樹脂を用いて厚さ８０μ、周長７００ｍｍ、幅４００ｍｍの無端状のフィルム状に形成されている。
【００５１】
なお、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂等の高強度の材質もしくはこれら材料の層に他の材質の層を複層させて作られた薄膜無端状ベルト部材で構成してもよい。
【００５２】
図３に示すように、テンションローラ２の長手方向の両端部には、規制カラー１０がテンションローラ２に対して回転可能に取り付けられている。ベルト部材１０６の内側面における幅方向の両端部には、ウレタンゴムの寄り止めリブ１０６ａが一周に渡って連続的に貼り付けられている。
【００５３】
駆動ローラ１、テンションローラ２、対向ローラ３等のアライメントが崩れると、中間転写ベルト１０６は、回転に伴って幅方向の一方へ寄っていく。中間転写ベルト１０６が一方に寄っていくと、寄り止めリブ１０６ａが規制カラー１０に接触してそれ以上移動しないように、中間転写ベルト１０６が幅方向に規制される。
【００５４】
図２に示すように、中間転写ベルト１０６の幅方向の端部の一周に渡って均一な間隔を持たせた目盛り状（多数の線状）のスケール７が形成されている。
【００５５】
スケール７は、レーザー加工を用いて、表面性状を異ならせるように、個々の輪郭の内側の表面層を、ごく浅く２μｍ程度荒らすように蒸発させることで、周囲の樹脂材料面と反射率を異ならせてある。
【００５６】
レーザー加工は、被加工材となる中間転写ベルト１０６の素材表面に回転方向と直角な方向の線分としてスケール７を直接書き込むように非接触で加工するため、高精度で一定反射率のスケール７を、短時間、低コストで容易に形成できる。
【００５７】
図２を参照して図４に示すように、光学センサ８は、発光素子（ＬＥＤ）８ａから中間転写ベルト１０６へ照射した赤外光スポットの正反射光を受光素子（フォトトランジスタ）８ｂで検出する。
【００５８】
中間転写ベルト１０６は、図３に示す寄り止めリブ１０６ａによる規制範囲内で幅方向に位置ずれする。しかし、規制範囲内であれば、光学センサ８の赤外光スポットがスケール７の平行部（回転方向に直角な範囲）から外れないように、乱反射するように表面性状を異ならせたスケール７が形成されている。従って、光学センサ８は、必ずスケール７の平行部を読み取る。
【００５９】
光学センサ８は、中間転写ベルト１０６における赤外光スポット照射位置の反射率に応じた信号を出力する。中間転写ベルト１０６が回転すると、光学センサ８は、１本１本のスケール７に対応したパルス列の出力信号を制御部９へ出力する。光学センサ８が出力した個々のパルスの時間間隔は、中間転写ベルト１０６の刻々の回転速度に対応したものとなっている。
【００６０】
制御部９は、光学センサ８が出力したパルス列のパルス間隔が一定になるように、パルス列をフィードバックして駆動モータの駆動を制御する。
【００６１】
ところで、ベルト部材にスケールを形成する方法として、特許文献２に示されるように、スケールを形成したスケールシートをベルト部材に貼り付ける方法がある。しかし、この方法では、貼り付け時にスケールシートの伸びや浮き、蛇行等が発生するため、作業性及び貼り付け精度に問題があった。スケールシートがベルト部材と別部材であるため、スケールシートの材料費がかかり、コスト高になる問題もあった。
【００６２】
また、特許文献４に示されるように、ベルト部材にスケールを直接印刷して形成する方法もある。しかし、印刷形成されたスケールは、高精度な仕上がりが得られるものの、使用に伴ってベルト部材が感光ドラムやクリーニングブレードと摺擦することにより、次第に印刷パターンが剥げて薄くなる問題があった。
【００６３】
そこで、特許文献３に示されるように、レーザー加工を用いて表面性状を異ならせるように回転方向に直角な方向の５〜１０ｍｍの線分を０．１〜０．５ｍｍ間隔で平行に配列して光学指標を形成することが提案された。
【００６４】
しかし、レーザー加工で表面性状を異ならせるようにスケールを形成した中間転写ベルトは、ベルト部材の１周に渡って幅方向の傷が付けられたのと同様な状態となる。このため、画像形成装置の使用時間の累積に伴って、スケールの端部を起点にしてベルト部材が破断する頻度が、印刷でスケールを形成した中間転写ベルトよりも少し高くなる。
【００６５】
そこで、画像形成装置１００では、レーザー加工を用いて、ベルト部材の縁側でスケールの端部が、ベルト部材の回転方向に対して回転方向の反対側へ向かって傾いているようにスケールを形成した。
【００６６】
＜実施例１＞
図５は実施例１のスケールの説明図、図６はテンションローラに巻きついた状態の中間転写ベルトの断面の模式図、図７はスケールを構成する１つの光学指標の拡大図である。
【００６７】
図５に示すように、実施例１のスケール７は、それぞれの光学指標が、回転方向に直角な直線の一端が曲線を介して斜めに曲がった外観形状である。中間転写ベルトの回転方向に直角な平行部７ａに、中間転写ベルトの回転方向に直角な方向から斜めに傾けた非平行部７ｂを円弧で滑らかに接続した輪郭に形成されている。スケール７は、ベルト部材の幅方向に平行な平行部７ａと、ベルト部材の幅方向に対し角度を有する非平行部７ｂとからなり、両者の接続部は、円弧形状等により滑らかに接続されている。
【００６８】
実施例１のスケール７は、全体的には、中間転写ベルトの回転方向に直角な長さ５ｍｍ、幅１０μｍの直線として形成され、中間転写ベルト１０６の縁から１ｍｍ離して、０．５ｍｍピッチで配列されている。平行部７ａに対する非平行部７ｂの傾き角度は３７度である。
【００６９】
なお、スケール７は、長さ１〜１０ｍｍ、幅２〜２０μｍ、中間転写ベルトの縁からの距離１〜１０ｍｍ、ピッチ０．１〜１．０ｍｍ、平行部７ａに対する非平行部７ｂの傾き角度３０〜４５度が好ましい。
【００７０】
図６に示すように、中間転写ベルト１０６は、テンションローラ２に巻きついている間、中立面Ａの回転方向の長さは変化しないが、中立面より外側は回転方向に伸び、中立面より内側は回転方向に圧縮される。中間転写ベルト１０６は、単一の材質により構成される単層のものなので、中立面Ａは、中間転写ベルト１０６の厚みの１／２（＝４０μｍ）の深さにある。
【００７１】
このため、中間転写ベルト１０６は、テンションローラ２に巻きついている間、その外周面には引張り応力がかかり、テンションローラ２から離れている間は引張り応力が開放される。図２に示す駆動ローラ１、対向ローラ３でも同様な引張り応力がかかるので、中間転写ベルト１０６の表面に形成されたスケール７には、１回転ごとに３回、繰り返し応力がかかることになる。
【００７２】
図７中、（ａ）は端部に非平行部が無いスケール、（ｂ）は端部に非平行部を設けた実施例１のスケールである。
【００７３】
図７の（ａ）に示すように、非平行部が無いスケール７Ａでは、スケール７Ａの端部に矢印で示すような荷重Ｆがかかる。荷重Ｆを繰り返し受けていると、スケール７の端部の輪郭の隅７ｃを起点にして疲労破壊が発生すると考えられる。隅７ｃを起点にして中間転写ベルト１０６の縁に向かって亀裂が走って中間転写ベルト１０６の破断に至った例が報告されているからである。
【００７４】
図７の（ｂ）に示すように、実施例１のスケール７において平行部７ａと非平行部７ｂの角度がθであるとする。この場合、スケール７の端部７ｂにかかる荷重Ｆは、端部７ｂに垂直な方向の分力と平行な方向の分力とに分けられる。
【００７５】
中間転写ベルト１０６をスケール７の端部７ｂで破断しようとする力は、スケール７の端部７ｂに垂直な方向の分力であるため、Ｆｃｏｓθ（＜Ｆ）となる。よって、非平行部７ｂを設けると、中間ベルト１０６を破断しようとする力は、ＦからＦｃｏｓθへと小さくなる。
【００７６】
図３を参照して図２に示すように、中間転写ベルト１０６の寄り方向が矢印Ｃであると、中間ベルト１０６のスケール７側の縁の寄り止めリブ１０６ａがテンションローラ２に取り付けられた規制カラー１０に一部乗り上げて移動規制される。
【００７７】
このとき、中間転写ベルト１０６には、回転方向の下流側へ向かって縁から内側へ向かうように、スケール７の配列を斜めに横断するしわ１０６ｂが形成される。しわ１０６ｂは、駆動ローラ１の下流側でも、対向ローラ３の下流側でも寄り止め規制に伴って同様に発生する。
【００７８】
そして、常態的に形成されるしわ１０６ｂをスケール７が通過する際には、中間転写ベルト１０６の断面が小さな曲率半径で強く曲げられ、スケール７の端部に強い曲げ応力が発生する。
【００７９】
このため、非平行部７ｂが下流側へ向かって縁から内側へ向かうように傾いている場合、しわ１０６ｂを非平行部７ｂが通過する際に、非平行部７ｂを折り線にして中間転写ベルト１０６が曲がることになり、非平行部７ｂに応力集中し易くなる。
【００８０】
そこで、実施例１では、非平行部７ｂを、下流側へ向かって内側から縁へ向かうように傾けて、平行部７ｂを折り線にして中間転写ベルト１０６が曲がることによる応力集中を回避している。
【００８１】
また、実施例１のスケール７では、中間転写ベルト１０６の回転に伴ってスケール７の端部が、スケール７の平行部７ａと同時にテンションローラ２等の拘束を離れることがない。このため、スケール７の平行部７ａにおける中間転写ベルト１０６の回転方向の伸縮がスケール７の端部おける中間転写ベルト１０６の応力集中に影響しにくい。
【００８２】
また、中間転写ベルト１０６の縁側で、スケール７の非平行部７ｂが回転方向に対して傾いているので、スケール７の端部が、テンションローラ２等の同一の回転位置で平行部７ａと同時に折り曲げられることがない。このため、テンションローラ２等を通過する過程で、平行部７ａが折り線となって非平行部７ｂの先端で中間転写ベルト１０６に応力集中を引き起すことがない。
【００８３】
従って、中間転写ベルト１０６の回転に伴うスケール７の端部での応力集中が緩和されて端部を基点とする中間転写ベルト１０６の疲労破壊が発生しにくい。
【００８４】
以上説明したように、実施例１では、スケール７におけるベルト部材の縁側にベルト部材の幅方向に対して角度を持たせた非平行部７ｂを設けた。これにより、ベルト部材にレーザ加工という高精度かつ安価な方法で加工したスケール７でありながら、テンションローラ２等への巻付き、開放の繰り返しにより生じる応力による破れを防ぐことが可能となる。
【００８５】
なお、実施例１では、図３に示す寄り止めリブ１０６ａでベルト幅方向の寄り規制を行う例を説明したが、テンションローラ２の傾きを制御して中間転写ベルト１０６を動的に幅方向に位置決めるステアリング制御を行わせてもよい。
【００８６】
＜変形例＞
図８は実施例１のスケールの変形例の説明図である。
【００８７】
図５に示すように、実施例１では、ベルト幅方向に対して平行である平行部７ａに斜めに傾いた非平行部７ｂを滑らかに繋いだ形状のスケールを説明した。これに対して以下の比較例のスケール７Ｂ、７Ｃ、７Ｄでも実施例１と同様に、図７の（ａ）に示す比較例に比べてスケール７の端部での応力集中が緩和される。図８の（ａ）に示す変形例のスケール７Ｂは、ベルト幅方向に対して平行である平行部７ａに９０度傾いた非平行部７ｂを滑らかに繋いだ形状である。
【００８８】
図８の（ｂ）に示す変形例のスケール７Ｃは、ベルト幅方向に対して平行である平行部７ａに円弧状の非平行部７ｂを滑らかに繋いだ形状である。
【００８９】
図８の（ｃ）に示す変形例のスケール７Ｄは、ベルト幅方向に対して平行である平行部７ａに半円状の非平行部７ｂを滑らかに繋いだ形状である。
【００９０】
＜実施例２＞
図９は実施例２における中間転写ベルトの回転速度の制御の説明図、図１０は実施例２のスケールの説明図、図１１は実施例２のスケールの傾き方向の説明図である。
【００９１】
図９に示すように、実施例２のスケール７は、それぞれの光学指標が、全体を傾けた直線状の外観形状で、ベルト部材の両端部に等しい傾き角度を持たせて配列している。すなわち、中間転写ベルト１０６の両端部にスケール７が形成され、スケール７は、全体が回転方向に直角な方向から斜めに傾けて形成される。
【００９２】
中間転写ベルト１０６の両端近傍に、レーザ加工による一対のスケール７が設けられ、それに対応するように一対の光学センサ８ａ、８ｂが設けられている。検知手段（８ａ、８ｂ）で光学指標を光学的に検出し、検出パルス信号のフィードバックを用いて中間転写ベルト１０６の回転速度を所定値に近付けて一定に保つように駆動制御している。
【００９３】
図１０に示すように、中間転写ベルト１０６の両端部に設けられている一対のスケール７は、中間転写ベルト１０６の回転方向に直角な方向（幅方向）に対する傾き角度が同一で傾き方向が逆になっている。すなわち、一対のスケール７は、左右対称に形成されている。
【００９４】
図３を参照して説明したように、中間転写ベルト１０６の寄り方向が矢印Ｃであると、図９に示すように、テンションローラ２の下流側における中間転写ベルト１０６の矢印Ｃの反対側にしわ１０６ｂが入る。
【００９５】
図１０に示すように、実施例２では、中間転写ベルト１０６の両端部にレーザ加工されたスケール７が形成され、中間転写ベルト１０６が矢印Ｂの方向に回転している。
【００９６】
スケール７は、回転方向上流側かつベルト端部側から回転方向下流側かつベルト内部側に向かって幅方向から４０度一定に傾けた角度で平行かつ等間隔に形成されている。
【００９７】
スケール７をこのような向きにすることにより、中間転写ベルト１０６が一方に寄って図９に示すようなしわ１０６ｂが入った場合でも、スケール７は、しわ１０６ｂと平行にはならず、直交に近い角度を持ってしわ１０６ｂを乗り越える。
【００９８】
中間転写ベルト１０６にしわ１０６ｂが生じているとき、図７の（ａ）を用いて説明した場合と同様に、しわ１０６ｂと直交する方向に繰り返しの引張り応力が働いている。このため、実施例２のような向きにスケール７を傾けて配置することで、スケール７は、引張り応力のかかる向きと略平行になるため、中間転写ベルト１０６を破断しようとする向きの荷重が発生しにくい。このため、中間転写ベルト１０６の疲労破壊が進行せず、疲労破壊による破断を防ぐことが可能となる。
【００９９】
図９に示すように、実施例２のスケール７は、実施例１のような中間転写ベルト１０６の幅方向に対して平行な平行部（７ａ：図５）を持っていない。
【０１００】
従って、中間転写ベルト１０６が幅方向に移動すると、片側の光学センサ８ａにより読み取られるスケール７の間隔がずれてしまう。
【０１０１】
図１１に示すように、中間転写ベルト１０６の寄り移動がなければスケール７の間隔はｔ１（ｓ）である。しかし、中間転写ベルト１０６が矢印Ｂ方向に回転しながら矢印Ｃ方向に寄っていくと、光学センサ８ａが読み取る間隔はｔ２（ｓ）、光学センサ８ｂが読み取る間隔はｔ３（ｓ）となってしまう。
【０１０２】
そこで、制御部９は、間隔ｔ２と間隔ｔ３の平均を取ることにより、中間転写ベルト１０６の寄り移動による影響を除去して、寄り移動がない場合と等しい間隔ｔ１を得ている。
【０１０３】
制御部９は、一対の光学センサ８ａ、８ｂでそれぞれ検出したパルス間隔の加算平均を求め、加算平均値が一定になるように駆動モータ６にフィードバック制御を行なうことで、中間転写ベルト１０６の回転速度を一定に保つ。
【０１０４】
以上説明したように、実施例１、実施例２のスケール７によれば、図７の（ａ）に示す比較例のスケール７Ａよりも中間転写ベルト１０６の疲労破壊の発生頻度が小さくなる。比較例の構成が有する問題点が解消される結果、簡易な加工方法かつ低コストでスケールを形成しながら、スケールの剥がれやベルト部材の破れ等の問題が生じにくい画像形成装置を提供できる。画像形成装置においてスケールを光学的に読み取ることにより、ベルト部材の速度を一定に制御して色ずれ等の問題の発生が抑えられる。
【符号の説明】
【０１０５】
１ 駆動ローラ（支持回転体）
２ テンションローラ（支持回転体）
３ 対向ローラ（支持回転体）
４ 歯車
５ ギア列
６ 駆動モータ
７ スケール（光学指標）
７ａ 平行部
７ｂ 非平行部
８ 光学センサ（検出手段）
９ 制御部
１００ 画像形成装置
１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ 感光ドラム
１０６ 中間転写ベルト（ベルト部材）
【技術分野】
【０００１】
ベルト部材の端部に配列させた光学指標を光学的に検出してベルト部材の回転速度制御を行う画像形成装置、詳しくはそれぞれの光学指標の外観形状に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベルト部材（中間転写ベルト又は記録材搬送ベルト）を用いてトナー像の転写を行う画像形成装置が広く用いられている。このようなベルト部材は、複数の支持回転体に掛け渡されて張力状態で回転し、精密に速度制御されている。
【０００３】
ベルト部材の速度制御に関して、ベルト部材に目盛り状の光学指標を形成し、光学指標の光学的な検出出力に応じて支持回転体の回転速度を調整する制御が実用化されている（特許文献１）。
【０００４】
特許文献１に示される中間転写ベルトは、回転方向に直角な直線状の光学指標を、中間転写ベルトの端部の一周に渡って等間隔で多数配列している。ここでは、光学指標は、中間転写ベルトの表面に光学指標パターンを直接印刷するか、あるいは、光学指標パターンを印刷した薄いテープを中間転写ベルトの一周の表面に貼り付けて準備されている。
【０００５】
特許文献２には、プラスチックシートにレーザ等によって目盛り状の光学指標を形成し、ベルト部材に貼り付ける方法が開示されている。
【０００６】
特許文献３には、ベルト部材に直接目盛りを印刷する方法や、レーザ加工によりベルト部材に目盛り状の光学指標を直接形成する方法が開示されている。
【０００７】
特許文献４には、ベルト部材上に酸化チタンや金属微粒子等、所定波長の光を吸収する材料を分散させた層を形成することで、目盛り状の光学指標を形成する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１３９２１７号公報
【特許文献２】特開平１１−２４５０７号公報
【特許文献３】特開２００４−１７０９２９号公報
【特許文献４】特開２００６−１３９０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
中間転写ベルトは高剛性の樹脂材料を用いて薄くフィルム状に形成されているため、元々印刷パターンが剥がれ易い。そして、画像形成装置の小型化に伴って支持回転体が小径化されると、印刷界面に作用する繰り返しの応力が大きくなるので印刷パターンがさらに剥がれ易くなった。
【００１０】
一方、光学指標パターンを印刷したテープを貼り付ける場合、印刷パターンが剥がれる心配は無いが、貼り付け時の蛇行誤差等に起因して、中間転写ベルトに直接形成する場合よりもパターン精度が低下する。貼り付けによる方法は、直接形成する場合に比較して、材料コスト、組み立てコストも余計にかかる。
【００１１】
そこで、特許文献２、３に示されるように、レーザー加工を用いて中間転写ベルトに目盛り状の光学指標を直接書き込むことが提案された。レーザー加工を用いて、指標の輪郭の内側の表面層を、ごく浅く荒らすように蒸発させることで、周囲の樹脂材料面と反射率が異なる光学指標を形成できる。
【００１２】
しかし、レーザー加工を用いて光学指標を形成した中間転写ベルトで耐久試験を行ったところ、光学指標を形成していない中間転写ベルトに比較して短期間で破断する頻度が高まることが判明した。
【００１３】
そして、破断した中間転写ベルトを観察したところ、光学指標の端部における輪郭の角を起点にして破断が発生していることが判明した。
【００１４】
すなわち、中間転写ベルトは、高剛性の樹脂材料を用いて薄くフィルム状に形成されているため、レーザー加工によるごく浅い損傷でも、回転に伴う疲労破壊の起点となり得ることが判明した。
【００１５】
本発明は、ベルト部材の回転に伴う光学指標の端部の応力集中を緩和して、ベルト部材の疲労破壊を発生しにくくした画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の画像形成装置は、樹脂材料で無端状に形成され、複数の支持回転体に掛け渡されて張力状態で回転するベルト部材と、前記ベルト部材の端部の一周に渡って樹脂材料面に形成された多数の線状の光学指標を光学的に検出する検出手段と、前記ベルト部材の回転速度を所定値に近付けるように、前記検出手段の出力に応じて前記支持回転体を駆動する制御手段とを備えたものである。そして、前記光学指標は、少なくとも前記ベルト部材の縁側が回転方向に直角な方向に対して傾いている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の画像形成装置では、ベルト部材の縁側で光学指標の端部が回転方向に対して傾いているので、ベルト部材の回転に伴って光学指標の端部が、光学指標の他の部分と同時に支持回転体の拘束を離れることがない。このため、光学指標の他の部分におけるベルト部材の伸縮が光学指標の端部におけるベルト部材の応力に影響しにくい。
【００１８】
また、ベルト部材の縁側で光学指標の端部が回転方向に対して傾いているので、光学指標の端部が、支持回転体の同一の回転位置で他の部分と同時に折り曲げられることがない。このため、少なくとも光学指標の端部では、支持回転体を通過する過程で光学指標の縁が折り線となってベルト部材に応力集中を引き起すことが無い。
【００１９】
従って、ベルト部材の回転に伴う光学指標の端部での応力集中が緩和されて端部を基点とするベルト部材の疲労破壊が発生しにくい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】中間転写ベルトの回転速度の制御の説明図である。
【図３】中間転写ベルトの寄り止め構造の説明図である。
【図４】光学センサによる光学指標の検出の説明図である。
【図５】実施例１のスケールの説明図である。
【図６】テンションローラに巻きついた状態の中間転写ベルトの断面の模式図である。
【図７】スケールを構成する１つの光学指標の拡大図である。
【図８】実施例１のスケールの変形例の説明図である。
【図９】実施例２における中間転写ベルトの回転速度の制御の説明図である。
【図１０】実施例２のスケールの説明図である。
【図１１】実施例２のスケールの傾き方向の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、光学指標の端部が回転方向に直角な方向に対して傾いている限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【００２２】
従って、中間転写ベルトを用いる画像形成装置に限らず、記録材搬送ベルトを用いる画像形成装置でも実施できる。複数の感光ドラムを配置したタンデム型に限らず、ベルト部材に沿って１個の感光ドラムを配置した１ドラム型でも実施できる。
【００２３】
本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。
【００２４】
なお、特許文献１〜４に示される画像形成装置の一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。
【００２５】
＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。
【００２６】
図１に示すように、第１実施形態の画像形成装置１００は、中間転写ベルト１０６に沿って現像色が異なる画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを配置したタンデム型フルカラープリンタである。
【００２７】
画像形成部Ｐａでは、感光ドラム１０１ａにイエロートナー像が形成されて、中間転写ベルト１０６に一次転写される。画像形成部Ｐｂでは、感光ドラム１０１ｂにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト１０６のイエロートナー像に重ねて一次転写される。画像形成部Ｐｃ、Ｐｄでは、感光ドラム１０１ｃ、１０１ｄにそれぞれシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて、同様に中間転写ベルト１０６のトナー像に重ねて順次一次転写される。
【００２８】
中間転写ベルト１０６に担持された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２で記録材Ｐへ一括二次転写された後に、定着装置１０９で加熱加圧を受けて、表面にトナー像を定着される。
【００２９】
カセット１１１（１１２）から１枚ずつ引き出された記録材Ｐは、レジストローラ１１５で待機し、中間転写ベルト１０６のトナー像にタイミングを合わせて、二次転写部Ｔ２へ送り出される。
【００３０】
画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、それぞれに付設された現像装置で用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部Ｐａについて説明し、他の画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄについては、説明中の符号末尾のａを、ｂ、ｃ、ｄに読み替えて説明されるものとする。
【００３１】
画像形成部Ｐａは、感光ドラム１０１ａの周囲に、帯電ローラ１０２ａ、露光装置１０３ａ、現像装置１０４ａ、一次転写ローラ１０５ａ、及びクリーニング装置１０７ａを配置している。
【００３２】
感光ドラム１０１ａは、帯電極性が負極性の感光層を表面に形成した金属円筒で構成され、所定のプロセススピードで矢印方向に回転する。
【００３３】
帯電ローラ１０２ａは、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を印加されて、感光ドラム１０１ａの表面を一様な負極性の電位に帯電させる。
【００３４】
露光装置１０３ａは、画像データを展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを多面体ミラーで走査して、帯電した感光ドラム１０１ａの表面に画像の静電像を書き込む。
【００３５】
現像装置１０４ａは、負極性に帯電したトナーを現像スリーブに担持させて感光ドラム１０１ａを摺擦し、負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を現像スリーブに印加して、感光ドラム１０１ａの静電像を反転現像する。
【００３６】
一次転写ローラ１０５ａは、中間転写ベルト１０６を介して感光ドラム１０１ａに圧接して感光ドラム１０１ａと中間転写ベルト２１ａとの間に一次転写部Ｔａを形成する。一次転写ローラ１０５ａに正極性の直流電圧１０６することにより、負極性に帯電して感光ドラム１０１ａに担持されたトナー像が中間転写ベルト１０６に一次転写される。
【００３７】
二次転写ローラ１０８は、中間転写ベルト１０６を介して対向ローラ３に圧接して、中間転写ベルト１０６と二次転写ローラ１０８との間に二次転写部Ｔ２を形成する。二次転写部Ｔ２は、トナー像を担持した中間転写ベルト１０６に重ね合わせて記録材Ｐを挟持搬送し、二次転写ローラ１０８に正極性の直流電圧を印加することで、中間転写ベルト１０６から記録材Ｐへトナー像が二次転写される。
【００３８】
ところで、中間転写ベルト１０６は、その回転速度を一定に保たないと、各色のトナー像が転写される位置が回転方向にずれてしまい、各色のトナー像が副走査方向に位置ずれ状態で重ね合わせられて色ずれの問題が生じる。
【００３９】
例えば、中間転写ベルト１０６の回転速度が正常な速度より若干遅い場合でも、感光ドラム１０１ｂには、中間転写ベルト１０６が正常な速度で回転することを想定した遅れ時間だけ感光ドラム１０１ａよりも遅らせてトナー像が形成される。このとき、中間転写ベルト１０６の速度は正常な回転速度より若干遅いため、感光ドラム１０１ａで一次転写されたトナー像が到着する前に、感光ドラム１０１ｂから中間転写ベルト１０６へのトナー像の一次転写が開始されてしまう。
【００４０】
従って、中間転写ベルト１０６上ではイエローのトナー像よりマゼンタのトナー像が、中間転写ベルト１０６の回転方向に進んだ画像となって、記録材に二次転写／定着された画像に色ずれが生じる。
【００４１】
ここで、中間転写ベルト１０６の速度が一定不変であれば、中間転写ベルト１０６の速度に合わせて感光ドラム１０１ａと感光ドラム１０１ｂとにおける露光開始の遅延時間を短くすれば色ずれは解消される。
【００４２】
しかし、実際には、中間転写ベルト１０６の駆動負荷の変動等により、中間転写ベルト１０６の回転速度が正常な速度を中心にして速くなったり遅くなったりして色ずれが発生している。
【００４３】
また、中間転写ベルトを用いた画像形成装置と同様に、記録材搬送ベルトを用いて複数の感光ドラムからトナー像を記録材へ転写する画像形成装置でも同様な理由で色ずれが発生する。
【００４４】
従って、ベルト部材を用いる画像形成装置で、副走査方向の色ずれの発生を抑えるためには、ベルト部材の速度を一定に保つことが非常に重要である。
【００４５】
そこで、画像形成装置１００では、ベルト部材の表面に目盛り状（多数の線状）の光学指標を形成し、検知手段で光学指標を光学的に検出する。検出パルス信号のフィードバックを用いて中間転写ベルト１０６の回転速度を所定値に近付けて一定に保つように駆動制御している。
【００４６】
＜中間転写ベルト＞
図２は中間転写ベルトの回転速度の制御の説明図、図３は中間転写ベルトの寄り止め構造の説明図、図４は光学センサによる光学指標の検出の説明図である。
【００４７】
図２に示すように、中間転写ベルト１０６は、複数の支持回転体としての駆動ローラ１、テンションローラ２、対向ローラ３に張力状態で掛け渡して支持され、駆動ローラ１に駆動されて矢印Ｂ方向へ張力状態で回転する。
【００４８】
テンションローラ２は、不図示の付勢ばねによって外側へ付勢されて、中間転写ベルト１０６に所定の張力を付与する。
【００４９】
駆動ローラ１の回転軸の一端には歯車４が取り付けられ、歯車４は、ギア列５を介して駆動モータ６に接続されている。
【００５０】
中間転写ベルト１０６は、ポリイミド（ＰＩ）樹脂を用いて厚さ８０μ、周長７００ｍｍ、幅４００ｍｍの無端状のフィルム状に形成されている。
【００５１】
なお、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂等の高強度の材質もしくはこれら材料の層に他の材質の層を複層させて作られた薄膜無端状ベルト部材で構成してもよい。
【００５２】
図３に示すように、テンションローラ２の長手方向の両端部には、規制カラー１０がテンションローラ２に対して回転可能に取り付けられている。ベルト部材１０６の内側面における幅方向の両端部には、ウレタンゴムの寄り止めリブ１０６ａが一周に渡って連続的に貼り付けられている。
【００５３】
駆動ローラ１、テンションローラ２、対向ローラ３等のアライメントが崩れると、中間転写ベルト１０６は、回転に伴って幅方向の一方へ寄っていく。中間転写ベルト１０６が一方に寄っていくと、寄り止めリブ１０６ａが規制カラー１０に接触してそれ以上移動しないように、中間転写ベルト１０６が幅方向に規制される。
【００５４】
図２に示すように、中間転写ベルト１０６の幅方向の端部の一周に渡って均一な間隔を持たせた目盛り状（多数の線状）のスケール７が形成されている。
【００５５】
スケール７は、レーザー加工を用いて、表面性状を異ならせるように、個々の輪郭の内側の表面層を、ごく浅く２μｍ程度荒らすように蒸発させることで、周囲の樹脂材料面と反射率を異ならせてある。
【００５６】
レーザー加工は、被加工材となる中間転写ベルト１０６の素材表面に回転方向と直角な方向の線分としてスケール７を直接書き込むように非接触で加工するため、高精度で一定反射率のスケール７を、短時間、低コストで容易に形成できる。
【００５７】
図２を参照して図４に示すように、光学センサ８は、発光素子（ＬＥＤ）８ａから中間転写ベルト１０６へ照射した赤外光スポットの正反射光を受光素子（フォトトランジスタ）８ｂで検出する。
【００５８】
中間転写ベルト１０６は、図３に示す寄り止めリブ１０６ａによる規制範囲内で幅方向に位置ずれする。しかし、規制範囲内であれば、光学センサ８の赤外光スポットがスケール７の平行部（回転方向に直角な範囲）から外れないように、乱反射するように表面性状を異ならせたスケール７が形成されている。従って、光学センサ８は、必ずスケール７の平行部を読み取る。
【００５９】
光学センサ８は、中間転写ベルト１０６における赤外光スポット照射位置の反射率に応じた信号を出力する。中間転写ベルト１０６が回転すると、光学センサ８は、１本１本のスケール７に対応したパルス列の出力信号を制御部９へ出力する。光学センサ８が出力した個々のパルスの時間間隔は、中間転写ベルト１０６の刻々の回転速度に対応したものとなっている。
【００６０】
制御部９は、光学センサ８が出力したパルス列のパルス間隔が一定になるように、パルス列をフィードバックして駆動モータの駆動を制御する。
【００６１】
ところで、ベルト部材にスケールを形成する方法として、特許文献２に示されるように、スケールを形成したスケールシートをベルト部材に貼り付ける方法がある。しかし、この方法では、貼り付け時にスケールシートの伸びや浮き、蛇行等が発生するため、作業性及び貼り付け精度に問題があった。スケールシートがベルト部材と別部材であるため、スケールシートの材料費がかかり、コスト高になる問題もあった。
【００６２】
また、特許文献４に示されるように、ベルト部材にスケールを直接印刷して形成する方法もある。しかし、印刷形成されたスケールは、高精度な仕上がりが得られるものの、使用に伴ってベルト部材が感光ドラムやクリーニングブレードと摺擦することにより、次第に印刷パターンが剥げて薄くなる問題があった。
【００６３】
そこで、特許文献３に示されるように、レーザー加工を用いて表面性状を異ならせるように回転方向に直角な方向の５〜１０ｍｍの線分を０．１〜０．５ｍｍ間隔で平行に配列して光学指標を形成することが提案された。
【００６４】
しかし、レーザー加工で表面性状を異ならせるようにスケールを形成した中間転写ベルトは、ベルト部材の１周に渡って幅方向の傷が付けられたのと同様な状態となる。このため、画像形成装置の使用時間の累積に伴って、スケールの端部を起点にしてベルト部材が破断する頻度が、印刷でスケールを形成した中間転写ベルトよりも少し高くなる。
【００６５】
そこで、画像形成装置１００では、レーザー加工を用いて、ベルト部材の縁側でスケールの端部が、ベルト部材の回転方向に対して回転方向の反対側へ向かって傾いているようにスケールを形成した。
【００６６】
＜実施例１＞
図５は実施例１のスケールの説明図、図６はテンションローラに巻きついた状態の中間転写ベルトの断面の模式図、図７はスケールを構成する１つの光学指標の拡大図である。
【００６７】
図５に示すように、実施例１のスケール７は、それぞれの光学指標が、回転方向に直角な直線の一端が曲線を介して斜めに曲がった外観形状である。中間転写ベルトの回転方向に直角な平行部７ａに、中間転写ベルトの回転方向に直角な方向から斜めに傾けた非平行部７ｂを円弧で滑らかに接続した輪郭に形成されている。スケール７は、ベルト部材の幅方向に平行な平行部７ａと、ベルト部材の幅方向に対し角度を有する非平行部７ｂとからなり、両者の接続部は、円弧形状等により滑らかに接続されている。
【００６８】
実施例１のスケール７は、全体的には、中間転写ベルトの回転方向に直角な長さ５ｍｍ、幅１０μｍの直線として形成され、中間転写ベルト１０６の縁から１ｍｍ離して、０．５ｍｍピッチで配列されている。平行部７ａに対する非平行部７ｂの傾き角度は３７度である。
【００６９】
なお、スケール７は、長さ１〜１０ｍｍ、幅２〜２０μｍ、中間転写ベルトの縁からの距離１〜１０ｍｍ、ピッチ０．１〜１．０ｍｍ、平行部７ａに対する非平行部７ｂの傾き角度３０〜４５度が好ましい。
【００７０】
図６に示すように、中間転写ベルト１０６は、テンションローラ２に巻きついている間、中立面Ａの回転方向の長さは変化しないが、中立面より外側は回転方向に伸び、中立面より内側は回転方向に圧縮される。中間転写ベルト１０６は、単一の材質により構成される単層のものなので、中立面Ａは、中間転写ベルト１０６の厚みの１／２（＝４０μｍ）の深さにある。
【００７１】
このため、中間転写ベルト１０６は、テンションローラ２に巻きついている間、その外周面には引張り応力がかかり、テンションローラ２から離れている間は引張り応力が開放される。図２に示す駆動ローラ１、対向ローラ３でも同様な引張り応力がかかるので、中間転写ベルト１０６の表面に形成されたスケール７には、１回転ごとに３回、繰り返し応力がかかることになる。
【００７２】
図７中、（ａ）は端部に非平行部が無いスケール、（ｂ）は端部に非平行部を設けた実施例１のスケールである。
【００７３】
図７の（ａ）に示すように、非平行部が無いスケール７Ａでは、スケール７Ａの端部に矢印で示すような荷重Ｆがかかる。荷重Ｆを繰り返し受けていると、スケール７の端部の輪郭の隅７ｃを起点にして疲労破壊が発生すると考えられる。隅７ｃを起点にして中間転写ベルト１０６の縁に向かって亀裂が走って中間転写ベルト１０６の破断に至った例が報告されているからである。
【００７４】
図７の（ｂ）に示すように、実施例１のスケール７において平行部７ａと非平行部７ｂの角度がθであるとする。この場合、スケール７の端部７ｂにかかる荷重Ｆは、端部７ｂに垂直な方向の分力と平行な方向の分力とに分けられる。
【００７５】
中間転写ベルト１０６をスケール７の端部７ｂで破断しようとする力は、スケール７の端部７ｂに垂直な方向の分力であるため、Ｆｃｏｓθ（＜Ｆ）となる。よって、非平行部７ｂを設けると、中間ベルト１０６を破断しようとする力は、ＦからＦｃｏｓθへと小さくなる。
【００７６】
図３を参照して図２に示すように、中間転写ベルト１０６の寄り方向が矢印Ｃであると、中間ベルト１０６のスケール７側の縁の寄り止めリブ１０６ａがテンションローラ２に取り付けられた規制カラー１０に一部乗り上げて移動規制される。
【００７７】
このとき、中間転写ベルト１０６には、回転方向の下流側へ向かって縁から内側へ向かうように、スケール７の配列を斜めに横断するしわ１０６ｂが形成される。しわ１０６ｂは、駆動ローラ１の下流側でも、対向ローラ３の下流側でも寄り止め規制に伴って同様に発生する。
【００７８】
そして、常態的に形成されるしわ１０６ｂをスケール７が通過する際には、中間転写ベルト１０６の断面が小さな曲率半径で強く曲げられ、スケール７の端部に強い曲げ応力が発生する。
【００７９】
このため、非平行部７ｂが下流側へ向かって縁から内側へ向かうように傾いている場合、しわ１０６ｂを非平行部７ｂが通過する際に、非平行部７ｂを折り線にして中間転写ベルト１０６が曲がることになり、非平行部７ｂに応力集中し易くなる。
【００８０】
そこで、実施例１では、非平行部７ｂを、下流側へ向かって内側から縁へ向かうように傾けて、平行部７ｂを折り線にして中間転写ベルト１０６が曲がることによる応力集中を回避している。
【００８１】
また、実施例１のスケール７では、中間転写ベルト１０６の回転に伴ってスケール７の端部が、スケール７の平行部７ａと同時にテンションローラ２等の拘束を離れることがない。このため、スケール７の平行部７ａにおける中間転写ベルト１０６の回転方向の伸縮がスケール７の端部おける中間転写ベルト１０６の応力集中に影響しにくい。
【００８２】
また、中間転写ベルト１０６の縁側で、スケール７の非平行部７ｂが回転方向に対して傾いているので、スケール７の端部が、テンションローラ２等の同一の回転位置で平行部７ａと同時に折り曲げられることがない。このため、テンションローラ２等を通過する過程で、平行部７ａが折り線となって非平行部７ｂの先端で中間転写ベルト１０６に応力集中を引き起すことがない。
【００８３】
従って、中間転写ベルト１０６の回転に伴うスケール７の端部での応力集中が緩和されて端部を基点とする中間転写ベルト１０６の疲労破壊が発生しにくい。
【００８４】
以上説明したように、実施例１では、スケール７におけるベルト部材の縁側にベルト部材の幅方向に対して角度を持たせた非平行部７ｂを設けた。これにより、ベルト部材にレーザ加工という高精度かつ安価な方法で加工したスケール７でありながら、テンションローラ２等への巻付き、開放の繰り返しにより生じる応力による破れを防ぐことが可能となる。
【００８５】
なお、実施例１では、図３に示す寄り止めリブ１０６ａでベルト幅方向の寄り規制を行う例を説明したが、テンションローラ２の傾きを制御して中間転写ベルト１０６を動的に幅方向に位置決めるステアリング制御を行わせてもよい。
【００８６】
＜変形例＞
図８は実施例１のスケールの変形例の説明図である。
【００８７】
図５に示すように、実施例１では、ベルト幅方向に対して平行である平行部７ａに斜めに傾いた非平行部７ｂを滑らかに繋いだ形状のスケールを説明した。これに対して以下の比較例のスケール７Ｂ、７Ｃ、７Ｄでも実施例１と同様に、図７の（ａ）に示す比較例に比べてスケール７の端部での応力集中が緩和される。図８の（ａ）に示す変形例のスケール７Ｂは、ベルト幅方向に対して平行である平行部７ａに９０度傾いた非平行部７ｂを滑らかに繋いだ形状である。
【００８８】
図８の（ｂ）に示す変形例のスケール７Ｃは、ベルト幅方向に対して平行である平行部７ａに円弧状の非平行部７ｂを滑らかに繋いだ形状である。
【００８９】
図８の（ｃ）に示す変形例のスケール７Ｄは、ベルト幅方向に対して平行である平行部７ａに半円状の非平行部７ｂを滑らかに繋いだ形状である。
【００９０】
＜実施例２＞
図９は実施例２における中間転写ベルトの回転速度の制御の説明図、図１０は実施例２のスケールの説明図、図１１は実施例２のスケールの傾き方向の説明図である。
【００９１】
図９に示すように、実施例２のスケール７は、それぞれの光学指標が、全体を傾けた直線状の外観形状で、ベルト部材の両端部に等しい傾き角度を持たせて配列している。すなわち、中間転写ベルト１０６の両端部にスケール７が形成され、スケール７は、全体が回転方向に直角な方向から斜めに傾けて形成される。
【００９２】
中間転写ベルト１０６の両端近傍に、レーザ加工による一対のスケール７が設けられ、それに対応するように一対の光学センサ８ａ、８ｂが設けられている。検知手段（８ａ、８ｂ）で光学指標を光学的に検出し、検出パルス信号のフィードバックを用いて中間転写ベルト１０６の回転速度を所定値に近付けて一定に保つように駆動制御している。
【００９３】
図１０に示すように、中間転写ベルト１０６の両端部に設けられている一対のスケール７は、中間転写ベルト１０６の回転方向に直角な方向（幅方向）に対する傾き角度が同一で傾き方向が逆になっている。すなわち、一対のスケール７は、左右対称に形成されている。
【００９４】
図３を参照して説明したように、中間転写ベルト１０６の寄り方向が矢印Ｃであると、図９に示すように、テンションローラ２の下流側における中間転写ベルト１０６の矢印Ｃの反対側にしわ１０６ｂが入る。
【００９５】
図１０に示すように、実施例２では、中間転写ベルト１０６の両端部にレーザ加工されたスケール７が形成され、中間転写ベルト１０６が矢印Ｂの方向に回転している。
【００９６】
スケール７は、回転方向上流側かつベルト端部側から回転方向下流側かつベルト内部側に向かって幅方向から４０度一定に傾けた角度で平行かつ等間隔に形成されている。
【００９７】
スケール７をこのような向きにすることにより、中間転写ベルト１０６が一方に寄って図９に示すようなしわ１０６ｂが入った場合でも、スケール７は、しわ１０６ｂと平行にはならず、直交に近い角度を持ってしわ１０６ｂを乗り越える。
【００９８】
中間転写ベルト１０６にしわ１０６ｂが生じているとき、図７の（ａ）を用いて説明した場合と同様に、しわ１０６ｂと直交する方向に繰り返しの引張り応力が働いている。このため、実施例２のような向きにスケール７を傾けて配置することで、スケール７は、引張り応力のかかる向きと略平行になるため、中間転写ベルト１０６を破断しようとする向きの荷重が発生しにくい。このため、中間転写ベルト１０６の疲労破壊が進行せず、疲労破壊による破断を防ぐことが可能となる。
【００９９】
図９に示すように、実施例２のスケール７は、実施例１のような中間転写ベルト１０６の幅方向に対して平行な平行部（７ａ：図５）を持っていない。
【０１００】
従って、中間転写ベルト１０６が幅方向に移動すると、片側の光学センサ８ａにより読み取られるスケール７の間隔がずれてしまう。
【０１０１】
図１１に示すように、中間転写ベルト１０６の寄り移動がなければスケール７の間隔はｔ１（ｓ）である。しかし、中間転写ベルト１０６が矢印Ｂ方向に回転しながら矢印Ｃ方向に寄っていくと、光学センサ８ａが読み取る間隔はｔ２（ｓ）、光学センサ８ｂが読み取る間隔はｔ３（ｓ）となってしまう。
【０１０２】
そこで、制御部９は、間隔ｔ２と間隔ｔ３の平均を取ることにより、中間転写ベルト１０６の寄り移動による影響を除去して、寄り移動がない場合と等しい間隔ｔ１を得ている。
【０１０３】
制御部９は、一対の光学センサ８ａ、８ｂでそれぞれ検出したパルス間隔の加算平均を求め、加算平均値が一定になるように駆動モータ６にフィードバック制御を行なうことで、中間転写ベルト１０６の回転速度を一定に保つ。
【０１０４】
以上説明したように、実施例１、実施例２のスケール７によれば、図７の（ａ）に示す比較例のスケール７Ａよりも中間転写ベルト１０６の疲労破壊の発生頻度が小さくなる。比較例の構成が有する問題点が解消される結果、簡易な加工方法かつ低コストでスケールを形成しながら、スケールの剥がれやベルト部材の破れ等の問題が生じにくい画像形成装置を提供できる。画像形成装置においてスケールを光学的に読み取ることにより、ベルト部材の速度を一定に制御して色ずれ等の問題の発生が抑えられる。
【符号の説明】
【０１０５】
１ 駆動ローラ（支持回転体）
２ テンションローラ（支持回転体）
３ 対向ローラ（支持回転体）
４ 歯車
５ ギア列
６ 駆動モータ
７ スケール（光学指標）
７ａ 平行部
７ｂ 非平行部
８ 光学センサ（検出手段）
９ 制御部
１００ 画像形成装置
１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ 感光ドラム
１０６ 中間転写ベルト（ベルト部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂材料で無端状に形成され、複数の支持回転体に掛け渡されて張力状態で回転するベルト部材と、
前記ベルト部材の端部の一周に渡って樹脂材料面に形成された多数の線状の光学指標を光学的に検出する検出手段と、
前記ベルト部材の回転速度を所定値に近付けるように、前記検出手段の出力に応じて前記支持回転体を駆動する制御手段と、を備えた画像形成装置において、
前記光学指標は、少なくとも前記ベルト部材の縁側が回転方向に直角な方向に対して傾いていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記光学指標は、前記ベルト部材の縁側で回転方向の反対側へ向かって斜めに傾いていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記光学指標は、回転方向に直角な直線の一端が曲線を介して斜めに曲がった外観形状であることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記光学指標は、全体が傾いた直線状の外観形状で前記ベルト部材の両端部に等しい傾き角度を持たせて配列していることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記光学指標は、周囲の樹脂材料面とは表面性状を異ならせるようにレーザー加工によって形成されていることを特徴とする請求項１乃至４記載の画像形成装置。
【請求項１】
樹脂材料で無端状に形成され、複数の支持回転体に掛け渡されて張力状態で回転するベルト部材と、
前記ベルト部材の端部の一周に渡って樹脂材料面に形成された多数の線状の光学指標を光学的に検出する検出手段と、
前記ベルト部材の回転速度を所定値に近付けるように、前記検出手段の出力に応じて前記支持回転体を駆動する制御手段と、を備えた画像形成装置において、
前記光学指標は、少なくとも前記ベルト部材の縁側が回転方向に直角な方向に対して傾いていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記光学指標は、前記ベルト部材の縁側で回転方向の反対側へ向かって斜めに傾いていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記光学指標は、回転方向に直角な直線の一端が曲線を介して斜めに曲がった外観形状であることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記光学指標は、全体が傾いた直線状の外観形状で前記ベルト部材の両端部に等しい傾き角度を持たせて配列していることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記光学指標は、周囲の樹脂材料面とは表面性状を異ならせるようにレーザー加工によって形成されていることを特徴とする請求項１乃至４記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−２７６６６７（Ｐ２０１０−２７６６６７Ａ）
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２６３２０（Ｐ２００９−１２６３２０）
【出願日】平成２１年５月２６日（２００９．５．２６）
【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２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２６日（２００９．５．２６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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