JPH1130917A - 電子写真装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】装置本体の歪みやベルトと接触するドラム軸と
ベルトユニットとの平行度誤差が大きくてもベルトの片
寄りを防止し、小型、低コストで、良好な画像を得るこ
とができる電子写真装置を提供する。 【解決手段】ベルト状の感光体１５を架け渡す複数のプ
ーリのうち、プーリ１２をドラム状の中間転写体４０と
接触する側に配置するとともに、プーリ１２と感光体１
５との摩擦係数μ、プーリ１２と感光体１５との巻付け
角度φ、プーリ１２の軸と中間転写体４０の軸とのなす
角度θ、感光体１５のベルト張力Ｔ、感光体１５による
中間転写体４０の搬送力Ｐとするとき、それらの値が次
式を満足するよう構成する。 μ＞Ｐｅ・sinθ／（２・Ｔ・sin(φ／２)）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真装置に係
り、特にベルト状の感光体、あるいは中間転写体を用い
たものに係り、感光体とこの感光体と一部で接触して配
置される中間転写体を備え、中間転写体上に異色のトナ
ー像を重ねて形成することにより、カラー画像を得るよ
うに構成した電子写真装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真技術を利用し、カラー画像を形
成するレーザプリンタ等の電子写真装置は、ドラムある
いはベルト等の感光体の表面を一様に帯電し、レーザ光
を露光することにより感光体表面に形成された静電潜像
を現像して形成したトナー像を一旦ドラムあるいはベル
ト等の中間転写体上に転写、移行し、この工程を異なる
色のトナー像毎に繰り返し、中間転写体上でカラー画像
を形成し、その後前記トナー像を用紙等の転写材に一括
転写し、定着機で定着してカラー画像を作成する構成で
ある。

【０００３】ところで、感光体もしくは中間転写体とし
て複数本のプーリに架け渡されたベルトを用いた装置
は、プーリ間の平行度誤差によりベルトに片寄りが発生
しやすく、中間転写体上でトナー像を複数回重ね合わせ
たカラー画像では感光体から中間転写体へのトナーの転
写位置が各色毎に異なってくるため、色ずれとして現れ
るといった問題がある。

【０００４】カラーの電子写真装置に要求される各色の
重ね合わせ精度は概ね０．１mm以下であり、これを実現
するためにはベルトを架け渡すプーリ間の平行度誤差、
とくに、ベルトの巻き掛けの大きいローラ間の平行度誤
差を０．１mm以下にすることが必要となる。しかし、プ
ーリ間の平行度誤差をどんなに小さくしてもベルトユニ
ットを装置本体に装着すると、装置本体にも歪みがある
ためプーリ間の平行度誤差が増大したり、あるいはドラ
ム軸とベルトユニットの平行度誤差が発生し、要求する
精度を維持することは困難であった。

【０００５】ベルトの片寄りを防止する手段としては、
ベルト端面にベルトの位置を検出するセンサを設けると
ともに、ベルトを架け渡すプーリのうち１本を可動とし
てアクチュエータ等を介してベルト位置に応じてプーリ
を変位させることでプーリ間の平行度誤差を逐次修正す
る方法が特開平７−３６３１４号公報に開示されてい
る。

【０００６】また、ベルトを支持する部位の位置を調整
することで平行度を管理する手段もよく知られている。

【０００７】しかしながら、上記従来技術はベルト位置
を検出するセンサ、プーリを変位させるアクチュエータ
を必要とするため、装置が大型化する、部品点数が多く
なる、感光体をカートリッジ化した場合にコストが高く
なる、調整による生産性が低下するといった課題があ
り、電子写真装置の小型、低コスト化が実現し難い構成
であった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
装置の課題を解決するためになされたもので、その目的
とするところは、装置を大型化することなく、装置本体
の歪みやベルトと接触するドラム軸とベルトユニットと
の平行度誤差が大きくてもベルトの片寄りを防止するこ
とができ、小型、低コストで、良好な画像を得ることが
できる電子写真装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、ベルト状の感光体あるいは中間転写体を
架け渡す複数のプーリのうち、少なくとも１本のプーリ
をドラム状の中間転写体あるいは感光体と接触する側に
配置するとともに、このプーリと感光体ベルトとの摩擦
係数μ、このプーリと感光体ベルトとの巻付け角度φ、
このプーリの軸と中間転写ドラム軸との角度θ、感光体
ベルトの張力Ｔ、感光体ベルトによる中間転写ドラムの
搬送力Ｐとするとき、それらの値が次式を満足するよう
構成する。

【００１０】μ＞Ｐe・sinθ／（２・Ｔ・sin(φ／２)）

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
参照して説明する。

【００１２】図１は本実施例によるカラーレーザプリン
タ１の概略構成を示している。

【００１３】駆動プーリ１０、従動プーリ１１，１２，
１３、テンションプーリ１４に架け渡され矢印Ａ方向に
定速度で回転するベルト状の感光体１５と、感光体１５
と一部分で接触して配置されるドラム条の中間転写体４
０と、感光体１５の表面を一様に帯電する帯電器１８
と、一様に帯電された感光体１５の表面を露光してその
表面に静電潜像を形成する露光装置２と、静電潜像を現
像してトナー像を形成する４つの現像装置５０、５１、
５２、５３と、トナー像を用紙等の転写材に転写する転
写ローラ６０と、用紙に転写されたトナー像を定着する
定着器７０と、トナー像転写後に感光体１５の表面に残
留するトナーを除去するブレード１７と、トナー像転写
後に感光体１５の表面に残留する電荷を除去するイレー
ズランプ１９と、転写ドラムの表面に残留するトナーを
除去するクリーナ４１とを備える。

【００１４】露光装置２は図示されない情報処理装置か
ら送られるトナー像に該当するビデオデータにしたがっ
てレーザ光を感光体１５に照射するようになっている。

【００１５】現像装置５０はブラック色のトナーを現像
剤として使用する現像装置、現像装置５１はイエロー色
のトナーを現像剤として使用する現像装置、現像装置５
２はマゼンタ色のトナーを現像剤として使用する現像装
置、現像装置５３はシアン色のトナーを現像剤として使
用する現像装置であり、各現像装置にはバイアス電圧を
制御することにより現像機能が付与または消失されるよ
うになっている。

【００１６】まず、感光体１５上に露光装置２によりブ
ラック色のトナー像に対応する静電潜像を形成し、ブラ
ック現像装置５０により現像したトナー像は中間中間転
写体４０と接触するときにその表面に転写され、保持さ
れる。

【００１７】一方、転写されずに感光体１５上に残留し
たトナーはブレード１７に除去された後、感光体１５表
面に残留した電荷をイレーズランプ１９で除去し、次の
現像工程に移行する。

【００１８】次に、イエロー色のトナー像を同様に形成
し、中間転写体４０表面上の前記ブラック色のトナー像
に重ね合わせて転写して中間転写体４０上に保持する。

【００１９】このようにして中間転写体４０の表面上に
形成したトナー像を用紙８０に転写するために、給紙ロ
ーラ８１を回転させカセットに収納された用紙８０を一
枚づつに分離し、レジストローラ８２まで搬送されて用
紙の斜行を矯正した後、停止する。次いで、レジストロ
ーラ８２は、中間転写体４０上に保持されているトナー
像と整合するようなタイミングで、用紙８０が中間転写
体４０と接触するように回転を始動する。

【００２０】搬送される用紙の先端が中間転写体４０と
接触する状態になるタイミングで転写ローラ６０は用紙
背面を押し付け、中間転写体４０表面上のトナー像を用
紙上に静電転写する。トナー像が転写された用紙は定着
器７０の加熱ローラと加圧ローラの間を通過することに
より、用紙上のトナー像が定着されて排紙ローラ９０に
より機外に排出される。

【００２１】ここで、感光体１５及び各プーリは着脱用
の取っ手がついたカバー１５１と一体となって感光体カ
ートリッジ１５０を構成し、矢印Ｂ方向に着脱可能とな
っている。

【００２２】次に本発明における感光体ベルトの片寄り
防止機構について図２，３を用いて説明する。

【００２３】図２は感光体１５を装置本体に装着した場
合の感光体１５および中間転写体４０断面図を示してい
る。駆動プーリ１０はＣ点とＤ点の間で感光体１５と巻
掛けられており、矢印方向に回転し感光体１５を搬送し
ている。テンションプーリ１４は左右端の軸受けに配置
したバネ２０により、感光体１５に対し一様な張力を与
えている。従動プーリ１２、１３は中間転写体４０と感
光体１５との接触部Ｎ近傍に配置されている。

【００２４】また、本体装置の歪みによって、感光体１
５を本体装置に挿入することで発生する各プーリ間の平
行度誤差を防止するため、駆動プーリ１０の両軸端と従
動プーリ１１の一方の軸端のみが本体装置のフレームと
係合し、それ以外のプーリ１２、１３、１４は感光体カ
ートリッジ１５０の側板に支持され本体装置フレームと
は係合しない構成となっている。

【００２５】ここで、理由は後述するが、感光体１５を
片寄りなく安定して搬送するためには、中間転写体４０
に近接する従動プーリ１２と感光体１５との摩擦係数μ
は、従動プーリ１２の感光体１５の巻掛け角度φ、感光
体１５のベルト張力Ｔ、感光体１５と中間転写体４０と
の静電吸着力Ｐｅ、中間転写体４０の軸と従動プーリ１
２の軸とのなす角度θ（図４参照）から定義する臨界摩
擦係数μｃよりも大きくする必要がため、 μ/μｃ＞１ （１） μｃ＝Ｐｅ・sinθ/(２Ｔ・sin(φ/２)) （２） となる。

【００２６】本実施例では、巻掛け角度φ＝２０°、ベ
ルト張力Ｔ＝２．５kgf／２４５mm、角度θは最大０．
５°であり、また、感光体１５と中間転写体４０との静
電吸着力Ｐｅは、感光体１５の表面電位が−６００V、
表面粗さＲａ＝６μm、接触面積Ｓ＝２４５×２５mm²か
ら計算するとＰｅ＝５５kgfとなる。

【００２７】そこで式（１）,（２）から従動ローラの
摩擦係数μの条件を求めると、μｃ＝０．５５であるか
ら、μ＞０．５５となる。ただし、従動プーリ１２の摩
擦係数は環境および感光体１５との接触による表面状態
の変動があるため、臨界摩擦係数μｃの１．２〜２倍が
好ましく、本実施例では、感光体１５の基材をポリエス
テルフィルムとし、従動プーリ１２及び従動プーリ１
３、及びテンションローラ１４の表面に厚さ２mm、硬度
Ｈｓ３０°のエチレンプロピレンゴムを被覆すること
で、感光体１５との摩擦係数を０．９とした。

【００２８】なお、この他に、硬度Ｈｓ３０°〜５０°
の塩素化ポリエチレンゴムを用いても良い。また、表面
がローレット加工された金属ローラであってもよい。さ
らに、本実施例では従動プーリ１２、１３を中間転写体
４０と感光体１５の接触部Ｎの近傍に配置したが、それ
らの位置が接触部Ｎ内にあっても構わない。

【００２９】次に感光体１５を片寄りなく安定に搬送す
るための条件について説明する。

【００３０】図３は感光体１５と駆動プーリ１０との長
手方向の断面を示している。感光体１５の片寄りを防止
するため、感光体１５の両端部の内周面に厚さ０．７m
m、幅４mm、硬度Ｈｓ３０°のシリコーンゴムからなる
リブ１５２が接着されている。また、駆動プーリ１０の
両端部にはテーパ角度６０°、幅４mmのテーパが施され
ている。

【００３１】各プーリ間の平行度誤差により、感光体１
５が矢印の方向へ片寄りが生じると、リブ１５２がテー
パ部を上り、感光体１５と駆動プーリ１０との間に角度
αが生じる。その結果、感光体１５に対して駆動ローラ
１０が角度α傾斜したことと同様の効果が得られ、駆動
プーリ１０が感光体１５と接する点Ｃ、点Ｄ（図２参
照）での感光体１５の搬送方向が変化することにより矢
印とは反対方向に感光体１５が戻される構成となってい
る。すなわち、駆動プーリ１０上のＣＤ間を感光体１５
が通過することで感光体１５の片寄りを修正する構成と
なっている。

【００３２】しかしながら、感光体１５が本体装置に挿
入され、印字プロセスが開始されると、感光体１５表面
が帯電するため、図２のように、中間転写体４０との接
触部Ｎでは中間転写体４０との間に静電吸着力Ｐｅによ
るかなり大きな搬送力Ｐが作用する。そのため接触部Ｎ
において中間転写体４０と感光体１５の搬送方向にズレ
が生じると、感光体１５には片寄り力が作用する。

【００３３】したがって、接触部Ｎで生じた感光体１５
の片寄りが駆動プーリ１０上のＣＤ間で修正されても、
従動プーリ１２と感光体１５との摩擦力が小さければ、
接触部Ｎの片寄り力によって従動プーリ１２上で感光体
ベルト１５の滑りが生じ、感光体１５が接触部Ｎに突入
する以前にＣＤ間の修正量がキャンセルされてしまい、
その結果、感光体ベルト１５は一方向に片寄ってしまう
ことになる。

【００３４】すなわち、感光体１５の片寄りを防止する
ためには、少なくとも中間転写体４０と近接する１本の
従動プーリ１２と感光体１５の摩擦力を向上し、感光体
１５の滑りを防止する必要がある。

【００３５】図２において、感光体１５表面と中間転写
体４０の摩擦係数μｓとすると、感光体１５と中間転写
体４０との間の静電吸着力Ｐｅによる搬送力Ｐは、 Ｐ＝μｓ・Ｐｅ （３） となり、感光体１５のベルト張力Ｔ、従動プーリ１２と
感光体１５の巻掛け角度φとすると、従動プーリ１２に
作用する垂直抗力Ｆは、 Ｆ＝２・Ｔ・sin(φ/２) （４） となる。

【００３６】図４において、中間転写体４０の軸と従動
プーリ１２の軸とのなす角度θ、感光体１５と従動プー
リ１２の摩擦係数をμとすれば、感光体１５には中間転
写体４０の搬送力Ｐによる片寄り力（Ｐ・sinθ）より
も、感光体１５と従動プーリ１２との摩擦力（μ・Ｆ）
が大きければ、感光体１５は片寄らないから、片寄りを
防止する条件は、 μ・Ｆ＞Ｐ・sinθ （５） となる。

【００３７】したがって、式（３），（４），（５）よ
り、 μ＞μｓ・Ｐｅ・sinθ／（２・Ｔ・sin(φ/２)） （６） が導かれる。

【００３８】上式において、靜電吸着による摩擦係数μ
sは１と考えると、 μ＞Ｐｅ・sinθ／（２・Ｔ・sin(φ／２)） （７） が得られる。

【００３９】ここで、右辺を従動プーリ１２の臨界摩擦
係数と定義すると、前記した式（１），（２）が導出さ
れる。

【００４０】本実施例において、従動プーリ１２，１３
およびテンションローラ１４の摩擦係数μを変えたとき
の感光体１５の片寄り状況について評価した結果を図５
に示す。

【００４１】横軸は時間［分］であり、縦軸は感光体カ
ートリッジ１５０の側板からの感光体１５端面の位置、
つまり、感光体カートリッジ１５０と感光体１５端面間
の間隔を示している。この位置の値が小さくなればなる
ほど、感光体１５が片寄り、０mmのところでは感光体１
５と感光体カートリッジ１５０が接した状態となってし
まう。なお、評価に用いたプーリは、アルミローラ、ウ
レタンゴムローラ、エチレンプロピレンゴムローラであ
り、感光体１５との摩擦係数μはそれぞれ０．３，０．
５，０．９である。

【００４２】この結果から、摩擦係数μの値が小さいほ
ど、感光体１５の片寄りが速く、臨界摩擦係数μｃ＝
０．５５よりも小さいプーリでは約３０分以下で感光体
１５の端面が側板に当接し走行が不能となった。これに
対し、摩擦係数μ＝０．９のエチレンプロピレンゴムを
被覆したプーリでは、２．５mmの位置で安定しているこ
とがわかった。

【００４３】したがって、本発明のように感光体１５と
中間転写体４０の接触部近傍もしくは接触部内に、感光
体１５との摩擦係数が式（１）及び（２）を満足する少
なくとも１本のプーリを設けることにより、感光体１５
と中間転写体４０との平行度誤差による感光体ベルトの
片寄りを防止することができる。

【００４４】なお、摩擦係数μ＝０．９である材質とし
て、先にも述べたような塩素化ポリエチレンゴムを用い
てもよい。

【００４５】また、本実施例においては、ベルト状の感
光体１５と、ドラム状の中間転写体４０の組み合わせと
した。しかし、ドラム状の感光体と、ベルト状の中間転
写体の組み合わせにしてもよい。

【００４６】ドラム状の感光体と、ベルト状の中間転写
体の組み合わせにした場合は、感光体カートリッジ１５
０に相当するものが中間転写体カートリッジになり、摩
擦係数μは感光体に近接する従動プーリと中間転写体と
の摩擦係数、巻掛け角度φは従動プーリの中間転写体の
巻掛け角度、ベルト張力Ｔは中間転写体のベルト張力、
臨界摩擦係数μｃは感光体の軸と中間転写体の従動プー
リとの角度から定義される臨界摩擦係数となる。

【００４７】

【発明の効果】以上のように本発明は、カートリッジと
中間転写体の位置調整の必要もなく安定して感光体を搬
送させることができ、４色を重ね合わせたカラー画像に
おいても色ずれのない良好な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子写真装置の要部断面図である。

【図２】本発明の感光体ベルトと転写ドラムとの接触状
態を示す断面図である。

【図３】本発明の感光体ベルトの片寄り防止メカニズム
を示す断面図である。

【図４】本発明の感光体ベルトの片寄り防止メカニズム
を示す断面図である。

【図５】本発明による感光体ベルトとプーリの摩擦係数
の実験結果である。

【符号の説明】

１…カラーレーザプリンタ、２…光学装置、１０…駆動
プーリ、１１，１２，１３…従動プーリ、１４…テンシ
ョンプーリ、１５…感光体、１７…ブレード、１８…帯
電器、１９…イレーズランプ、４０…中間転写体、４１
…クリーナ、５０…ブラック現像器、５１…イエロー現
像器、５２…マゼンタ現像器、５３…シアン現像器、６
０…転写ローラ、７０…定着器、８０…用紙、８１…給
紙ローラ、８２…レジストローラ、９０…排紙ローラ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 健次 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 寺嶋 勇 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株 式会社日立製作所電化機器事業部内 (72)発明者 須崎 正文 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株 式会社日立製作所電化機器事業部内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベルト状の感光体と、この感光体に形成さ
   れた静電潜像を現像し前記感光体上にトナー像を形成す
   る現像手段と、このトナー像を一旦転写し移行させてお
   く中間転写体と、この中間転写体上のトナー像を転写材
   に転写する転写手段と、前記転写材に転写された前記ト
   ナー像を定着する定着手段とを備えた電子写真装置にお
   いて、 前記感光体と前記中間転写体とが接触する位置近傍の前
   記感光体の内側にプーリを配置し、このプーリと前記感
   光体との摩擦係数をμ、このプーリと前記感光体ベルト
   との巻付け角度をφ、このプーリの軸と前記中間転写ド
   ラム軸とのなす角度をθ、前記感光体のベルト張力を
   Ｔ、前記感光体と前記中間転写体の静電吸着力をＰｅと
   するとき、これらの値が次式を満足する電子写真装置。 μ＞Ｐｅ・sinθ／（２・Ｔ・sin(φ／２)）
2. 【請求項２】請求項１記載の電子写真装置において、 前記プーリと前記感光体との摩擦係数が０．５５以上で
   ある電子写真装置。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載の電子写真装置に
   おいて、 前記プーリの表面が、エチレンプロピレンゴムまたは塩
   素化ポリエチレンゴムで被覆されている電子写真装置。
4. 【請求項４】感光体と、この感光体に形成された静電潜
   像を現像し前記感光体上にトナー像を形成する現像手段
   と、このトナー像を一旦転写し移行させておくベルト状
   の中間転写体と、この中間転写体上のトナー像を転写材
   に転写する転写手段と、前記転写材に転写された前記ト
   ナー像を定着する定着手段とを備えた電子写真装置にお
   いて、 前記中間転写体と前記感光体とが接触する位置近傍の前
   記中間転写体の内側にプーリを配置し、このプーリと前
   記中間転写体との摩擦係数をμ、このプーリと前記中間
   転写体との巻付け角度をφ、このプーリの軸と前記感光
   体の軸とのなす角度をθ、前記中間転写体のベルト張力
   をＴ、前記中間転写体と前記感光体との静電吸着力をＰ
   ｅとするとき、これらの値が次式を満足する電子写真装
   置。 μ＞Ｐｅ・sinθ／（２・Ｔ・sin(φ／２)）
5. 【請求項５】請求項４に記載の電子写真装置において、 前記プーリと前記中間転写体との摩擦係数が０．５５以
   上である電子写真装置。
6. 【請求項６】請求項４または５に記載の電子写真装置に
   おいて、 前記プーリの表面が、エチレンプロピレンゴムまたは塩
   素化ポリエチレンゴムで被覆されている電子写真装置。