JP2009271422A - 無端ベルト、ベルト装置、中間転写ユニット、及び、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置の中間転写ベルトのベルト基材として応用されたときにも、現像装置でキャリアとして用いられる磁性粉の影響を受けず、また、かかる磁性粉の形成画像への悪影響を及ぼさない、さらに、光学的検知のようなベルトの汚れやすれによるマーカの消失などによる検出不能もないベルト素材となる無端ベルトと、かかる中間転写ベルトとを提供する。
【解決手段】シートの端部を重ね合わせて無端状に接合した接合部を有する無端ベルトにおいて、磁性体が、前記接合部に配されていることを特徴とする無端ベルト。
【選択図】図１

Description

本発明は、トナー画像を中間転写体上で重ね、フルカラー画像を形成した後、転写材にフルカラー画像を転写するフルカラー複写機やプリンターの中間転写体として用いられる中間転写ユニット、このような中間転写ユニットに用いることができる無端ベルト、及び、このような中間転写ユニットを備えた画像形成装置に関する。

複写機やプリンター等の画像形成装置において、フルカラー画像を得る場合、感光体上に各色のトナー画像を形成し、中間転写体である中間転写ベルトに順次多重転写して中間転写ベルト上に多色画像を形成した後、転写材に静電的に一括して再転写し、画像ずれのない多色画像を形成し、このようにして転写材上に転写されたトナーを加熱して熱定着して固定することが知られている。

最近、このような部材に関しては、レイアウトの自由度から、可撓性のベルトが多く用いられるようになった。

ここで、上記のような「画像ずれのない多色画像」を達成するためには、ベルトの回転を所定の速度とする、及び、変動を防止することが必要となり、そのためにはベルトの速度を検出することが必要となる。

ここで、このような技術としては、ベルトに検知位置マークを付して、検知位置マークを利用して光学的にベルトの回転を検出する技術（特開２００３−２３３２８５公報（特許文献１）、特開２００４−２９０８５公報（特許文献２）、及び、特開２００４−２２６９８８公報（特許文献３）等）、及び、ベルトあるいはベルトと一体となった部分に貫通孔を設けて、この貫通孔を利用して光学的にベルトの速度を検出する技術（特開２００４−９９２４８公報（特許文献４）、特開２００４−２６２５７１公報（特許文献５）、特開２００６−１７９７５公報（特許文献６））が挙げられる。

しかしながら、トナーが付着し汚染されると透過光量・反射光量が正しく検知されなくなり、その結果、カラー画像において特に要求される高画質化に対応する際に要求される、ベルトの正確な位置検知や同期タイミング検出ができなくなるおそれがある。

また、ベルト形成に際して、上記マークや貫通孔を設ける工程が増え、さらに、正確な貫通孔を設けるために用いられるアブレーション加工は複雑で、かつ、著しいコスト上昇を来すと云う問題があった。

このような問題を解決する技術として、本発明者等による特開２００７−７８９７２公報（特許文献７）では、ベルト部材に固定された磁力発生体あるいは磁化された磁性体によって中間転写ベルトの正確な位置検知や同期タイミング検出をおこなう技術が提案されていた。

しかしながら、画像現像剤にキャリアとして磁性粉を併用するような現像装置を備えたカラー画像形成装置内部では、密閉性を高めた場合であってもこれら磁性粉が多少なりに存在し、中間転写ベルトの磁気を帯びた箇所に蓄積し、上記の中間転写ベルトの正確な位置検知や同期タイミング検出の妨げとなったり、あるいは、蓄積された磁性粉が脱落して中間転写ベルト上の転写画像とともに定着されて、最終的に形成される画像を汚すと云う問題が生じた。
特開２００３−２３３２８５公報 特開２００４−２９０８５公報 特開２００４−２２６９８８公報 特開２００４−９９２４８公報 特開２００４−２６２５７１公報 特開２００６−１７９７５公報 特開２００７−７８９７２公報 特開２００７−９３５０３公報

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とすることは、画像形成装置の中間転写ベルトのベルト基材として応用されたときにも、現像装置でキャリアとして用いられる磁性粉の影響を受けず、また、かかる磁性粉の形成画像への悪影響を及ぼさない、さらに、光学的検知のようなベルトの汚れやすれによるマーカの消失などによる検出不能もないベルト素材となる無端ベルトと、かかる中間転写ベルトを提供することを目的とする。

本発明者等は、先にシートの端部を重ね合わせて無端状に接合するベルト基材の製造方法を特開特開２００７−９３５０３公報公報（特許文献８）によって提案している。この方法によれば、従来、金型と遠心法とを組み合わせて作製していたベルト基材の生産性を著しく向上させることができた。

この方法をさらに改良することにより、画像形成装置の中間転写ベルトのベルト基材として応用されたときにも、現像装置でキャリアとして用いられる磁性粉の影響を受けず、また、かかる磁性粉の形成画像への悪影響を及ぼさない、さらに、光学的検知のようなベルトの汚れやすれによるマーカの消失などによる検出不能もないベルト素材となる無端ベルトを容易に得ることができることを見出して、本発明に至った。

すなわち、本発明の無端ベルトは上記課題を解決するために、請求項１に記載の通り、シートの端部を重ね合わせて無端状に接合した接合部を有する無端ベルトにおいて、磁性体が、前記接合部に配されていることを特徴とする無端ベルトである。

また、本発明の無端ベルトは、請求項２に記載の通り、請求項１に記載の無端ベルトにおいて、前記磁性体が粉体であり、かつ、前記接合に用いられた接着剤中に分散されていることを特徴とする。

本発明のベルト装置は、請求項３に記載の通り、前記請求項１または請求項２に記載の無端ベルトから構成される中間転写ベルト、該中間転写ベルトを回転可能に懸架する複数の懸架部材、及び、該中間転写ベルト付近に前記磁性体の磁性を検知する磁性検知手段が備えられていることを特徴とするベルト装置である。

本発明の中間転写ユニットは、請求項４に記載の通り、請求項３に記載のベルト装置が、備えられていることを特徴とする中間転写ユニットである。

本発明の画像形成装置は、請求項５に記載の通り、請求項４に記載の中間転写装置が、備えられていることを特徴とする画像形成装置である。

本発明の無端ベルト、あるいは本発明の無端ベルトをベルト素材として用いたベルトによれば、ベルト装置の無端ベルトを回転可能に懸架する複数の懸架部材により懸架された際、この無端ベルト付近に前記磁性体の磁性を検知する磁性検知手段が備えられていることにより、よごれなどの影響を受けず、高画質のために要求されるベルトの位置検知や同期タイミングの正確さに対応することができる。さらに磁性体はシートの端部を重ね合わせて無端状に接合した接合部に配されているので、製造が容易で特別な装置も不要である上に、磁性体が外部に露出していないために、摩耗などによる亡失が予め防止されているので、確実に検出できる。

しかも、画像形成装置の中間転写ベルトのベルト基材として応用されたときにも、現像装置で用いられる磁性粉の影響を受けず、また、かかる磁性粉の形成画像への悪影響を及ぼさない。

請求項２に記載の無端ベルトによれば、さらに前記磁性体が粉体であり、かつ、上記接合に用いられた接着剤中に分散されているために、接着剤に磁性体粉体を配合するだけで、その他の製造方法の変更なしで、製造できるために、製造コストを低く抑えることが可能であり、また、得られた無端ベルトも柔軟性が部分的に失われることがない。

本発明のベルト装置によれば、上記のような無端ベルトから構成される中間転写ベルト、該中間転写ベルトを回転可能に懸架する複数の懸架部材、及び、該中間転写ベルト付近に前記磁性体の磁性を検知する磁性検知手段が備えられているために、ベルトの位置検知や同期タイミングに対応することができる。さらに、光学的検知と異なり、ベルトの汚れやすれによるマーカの消失などによる検出不能もなく、さらに磁性体は矩形のシートの両端を互いに重ね合わせて無端状に接合した接合部に配されていて外部に露出していないために、摩耗などによる亡失が予め防止されているので、確実に検出でき、また、現像装置でキャリアとして用いられる磁性粉による影響も受けず、また、そのような磁性粉の蓄積による形成画像の汚染もない。

本発明の中間転写ユニットは上記の優れたベルト装置を備えているために長期に亘って正確な中間転写が可能となり、画像汚染もなく、高画質化が可能となる。

本発明の画像形成装置は上記の中間転写ユニットを備えているために長期に亘って高画質化が可能となり、画像汚染も生じない。

本発明で用いる無端ベルトは、シートの端部を重ね合わせて無端状に接合した接合部を有する無端ベルトであって、磁性体が前記接合部に配されているものである。

ここで、上記磁性体が粉体であり、かつ、前記接合に用いられた接着剤中に分散されていると、粉末状の磁性体を配合した接着剤を用いるだけで、大きな工程変更もなく、また、特殊な装置も必要なく、容易に製造することができる。

上記接合部は基本的には１箇所であるが、必要に応じて複数箇所も受けてもよく、そのときにはより細かい、位置検出やタイミング検出が可能となる。以下では、接合部が１箇所である無端ベルトについて説明するが、本発明はこの例に限定されない。

本発明の無端ベルトはシートの端部を重ね合わせて無端状に接合した接合部を有するが、１つの矩形のシートから形成する場合、その矩形のシートの両端の互いに重ね合わせられる２つの接合面が、それぞれの先端に向かって薄くなるように前記シートの互いに異なる面が傾斜形状に加工されてなる傾斜面同士を接合することが、部分的に著しく機械的強度が落ちる箇所がなく、全体に高強度で高い耐久性を得ることができ、さらに、接合部による段差が形成されず、延いては良好な画像を得ることができるので好ましい。

このように端部を加工するには、例えば、シートの端をフライス盤のエンドミルの軸方向に対して角度を付けた固定台に貼り合わせ、フライス盤を用いて先端に向かって薄くなるように加工し、固定台から剥がし、反対面の他端を同様に加工する。
このとき、重ね幅は充分な強度が得られるように決定する必要があるが、通常、５
ｍｍ以上１０ｍｍ以下とする。

ここで、上記で用いるシートは画像形成装置の定着ベルト用基材、あるいは、中間転写ベルト用基材のように、シリコーンゴムからなる弾性層を設ける場合には充分な耐熱性をも備える必要がある。このようなものとして、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）が挙げられ、なかでも特に高い耐熱性が得られるためにポリイミドあるいはポリアミドイミドからなるシートであることが好ましい。

次いで、上記傾斜面の少なくとも一方に接着剤を塗布する。このとき、塗布量が充分な接着強度が得られ、かつ、はみ出さない所定の量とする。このように所定量塗布するためには例えばスクリーン印刷、ディスペンサーなどによって塗布する。

本発明では、磁性体が、前記接合部に配されていることが必要であるが、ここで、上記接着剤として粉状の磁性体が分散されているものを用いると、接合部の柔軟性が大きく損なわれることなく、また、極別な装置も必要とせずに、容易に無端ベルトを製造することができるので好ましい。

ここで、図１にシート１’の両端の異なった面にそれぞれ設けられた傾斜面１ａ’の一方に粉体の磁性体が分散された接着剤５が塗布された状態をモデル的に示す。

ここで接着剤に分散配合される磁性体としては、Ｍｎ−フェライト、Ｎｉ−フェライト、Ｚｎ−フィラ意図やこれらを混合したＭｎ−Ｚｎ−フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ−フェライトなどが挙げられ、形状としては接着剤内に均一に分散するよう、粉末状であることが好ましく、その粒径としては０．０１μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。すなわち０．０１μｍ未満であると取り扱いにくくなり、また吸着ガスの脱気が難しくなり、５μｍ超であると接着剤中の分散制が悪くなり、また薄く均一に接着剤を塗布することが困難になる。より好ましい範囲は０．１μｍ以上１μｍ以下である。

また、接着剤としては熱硬化性のものであることがこのましい。また、画像形成装置の定着ベルト用基材、あるいは、中間転写ベルト用基材のように、シリコーンゴムからなる弾性層を設ける場合には充分な耐熱性をも備える必要がある。このようなものとして、熱硬化型ポリイミド系接着剤、熱硬化型ポリアミドイミド系接着剤、ベンガラ配合付加重合型シリコーン系接着剤などが挙げられる。

上記のような磁性体を接着剤に均一に分散するように、例えば、遠心脱泡機を用いて混練し、磁性体が配合されている接着剤を得ることができる。

このように上記傾斜面の少なくとも一方に接着剤を塗布したのち、傾斜面同士を貼り合わせ、必要に応じて貼り合わせ箇所を押さえつけながら、用いた接着剤の硬化に適した条件で加熱処理をして、本発明に係る無端ベルトを得る。

転写ベルトは中抵抗の単体単層で用いられる場合もあるが、多くは、この後、上記無端ベルトをベルト基材として、一般的な方法により、シリコーンゴム（シリコーン樹脂）からなる弾性層、フッ素樹脂薄膜からなる離型層をこの順に形成して、本発明に係る中間転写ベルトを得ることができる。

このようにして得た中間転写ベルトは画像形成装置内の、中間転写ベルトを回転可能に懸架する複数のローラ等の懸架部材、及び、中間転写ベルト付近に前記磁性体の磁性を検知する磁性検知手段が備えられているベルト装置にセットされて用いられる。

例えば、図２に示されるように、本発明にかかる中間転写ユニット１００（本発明に係る中間転写ベルト、該中間転写ベルトを回転可能に懸架する複数の懸架部材、及び、該中間転写ベルト付近に前記磁性体の磁性を検知する磁性検知手段が備えられているベルト装置）は、本発明に係る中間転写ベルトを中間転写ベルト６０としている。図２において、５１Ｋ、５１Ｍ、５２Ｃ、５１Ｙは感光体ドラムであり、５２Ｋ、５２Ｍ、５２Ｃ、５２Ｙは転写バイアス電源であり、６０は、各感光体で現像されたトナー像を重ね合わせ、これを転写紙に転写して転写紙上にフルカラートナー像を形成する中間転写ベルトであり、６１〜６８は中間転写ベルトを回転可能に懸架する複数の懸架部材としての支持ローラであり、８０は静電吸着ローラであり、８０ａは電源であり、９０は入り口ローラブランケットであり、９２はピンであり、９３は揺動ブランケットであり、９４は回動軸であり、９８は出口ブランケットであり、９９は磁性体の磁性を検知する磁性検知手段であり、１００は中間転写ユニットである。

各色の転写ニップにおけるトナー像の重ね合わせずれを抑えて高画質を得るためには、中間転写ベルト６０の無端移動速度をできるだけ一定に保つ必要がある。しかしながら、ベルトの駆動ローラを等速で回転させていても、ベルトの周方向における厚み偏差などにより、ベルトの無端移動速度が微妙に変化してしまう。この中間転写ユニット１００では、この変化をできるだけ抑える目的で、ベルトの表面移動速度を検知して、その検知結果を駆動ローラの駆動系にフィードバックする構成になっている。

ここで磁性検知手段９９付近のモデル拡大図を図３に示す。この例での磁性検知手段９９は磁石９９ａとガウスメータ９９ｂとから構成され、これらは中間転写ベルト６０を挟んだ位置にそれぞれ配されている。中間転写ベルト６０は本発明に係る無端ベルト１、シリコーン樹脂からなる弾性層２及びフッ素系樹脂から形成された離型層３とが積層されて構成されている。この中間転写ベルト６０の本発明に係る無端ベルト１の接合部６は磁性体粉が分散された接着剤によって接着されている。

このような中間転写ベルト６０が回転駆動されて磁性検知手段９９付近に達すると、ガウスメータの出力が大きくなり、その結果、中間転写ベルト６０の接合部６の位置を知ることができる。中間転写ベルト６０がさらに回転駆動され再度磁性検知手段９９付近に至るまでの時間を計測することにより回転速度が判る。磁性検知手段９９のガウスメータにマイクロコンピュータを接続することにより、ベルトの位置検知（位置推測）が可能となり、同期タイミングを取ることができる。すなわち、中間転写ベルト６０の回転駆動を行うアクチュエータを上記マイクロコンピュータが例えばサーボ制御することにより、画像形成の同期タイミングを合わせ、ずれのないカラー画像を得ることができる。

このとき、このマイクロコンピュータは磁性検知手段からデータをもとにベルトの回転位置を検知しその後の位置変化を推測する回転位置検知手段、及び、中間転写ベルトの位置変化から、画像形成の同期タイミングを合わせるために中間転写ベルト回転を制御するベルト回転制御手段として機能する。

また、上記で、磁性検知手段９９を複数個、異なる場所に備えてこれらをマイクロコンピュータを接続することにより、画像形成の同期タイミングをさらに正確に、かつ、よりきめ細かく合わせることができる。

本発明の無端ベルトの製造方法を示すモデル断面図である。 本発明にかかる中間転写ユニットを示すモデル図である。 上記中間転写ユニットの磁性検知手段９９付近のモデル拡大図である。

符号の説明

１’ シート
１ａ’ 傾斜面
１ 本発明に係る無端ベルト（ベルト基材）
２ 弾性層
３ 離型層
５ 磁性体が配合された接着剤
６ 接合部
６０ 本発明にかかる中間転写ベルト

Claims (5)

1. シートの端部を重ね合わせて無端状に接合した接合部を有する無端ベルトにおいて、
   磁性体が、前記接合部に配されていることを特徴とする無端ベルト。
2. 前記磁性体が粉体であり、かつ、前記接合に用いられた接着剤中に分散されていることを特徴とする請求項１に記載の無端ベルト。
3. 前記請求項１または請求項２に記載の無端ベルトから構成される中間転写ベルト、該中間転写ベルトを回転可能に懸架する複数の懸架部材、及び、該中間転写ベルト付近に前記磁性体の磁性を検知する磁性検知手段が備えられていることを特徴とするベルト装置。
4. 請求項３に記載のベルト装置が、備えられていることを特徴とする中間転写ユニット。
5. 請求項４に記載の中間転写装置が、備えられていることを特徴とする画像形成装置。

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