JP2005148675A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 誘導リブでベルトの片寄り規制をするベルト駆動装置を有する画像形成装置で、誘導リブの蛇行・段差による主走査方向の色ずれを抑制し、かつ、ベルトが寄り切って破損にいたることを防止する。
【解決手段】 誘導リブを規制するローラ肩部に角度の異なる２つの傾斜面を設け、ローラ面に近いほうの傾斜面のローラ表面からなす角度を遠いほうの傾斜面より大きくする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真画像形成装置に関し、特にトナー像や、転写材の担持・搬送手段にベルト駆動装置を用いる電子写真画像形成装置に関する。

従来、電子写真記録方式を採用した電子写真画像形成装置は、光、磁気、電荷等の露光手段を利用して像担持体である感光ドラム上に潜像を形成し、その潜像を現像してトナー像として可視化する画像形成部と、シートである転写材を画像形成部の転写位置へ搬送する転写材（シート）搬送手段（以下、転写ユニットという）と、転写位置でトナー像を転写された転写材にトナー像を定着させる定着手段とを備えている。

ここで、露光手段としては従来の回転鏡によるレーザー走査系に変わり、より小型化、低価格化が可能なＬＥＤアレイを搭載したものが実用化されている。

また、転写ユニットとしては搬送性の点からベルト状の搬送部材、すなわち搬送ベルトを備えたものが使用されている。

そして、各色の画像が形成される転写材は搬送ベルトに静電吸着力により保持され、搬送ベルトの回転により順次、各色の画像形成部の転写位置に搬送され、その各画像形成部の像担持体上に形成された各色のトナー像が順々に重ね合わせて転写される。

さらに、各色のトナー像が転写された転写材は搬送ベルトの搬送方向下流側に近接して配置される定着ユニットにおいて、熱（及び圧力）によって各色のトナー像の混色及び固定が行なわれ、フルカラーのプリント画像に形成される。

ところで、この搬送ベルトは、１つの駆動ローラと少なくとも１つの従動ローラに掛け廻して張設支持されているが、駆動ローラと従動ローラとの間では搬送ベルトを一定の力で張設するように工夫され、また駆動ローラを搬送方向下流に配置することにより、画像形成部に面した側の搬送ベルトがたるまないように工夫されている。

これにより、搬送ベルトが一定速度で、最上流側の画像形成部から最下流側の画像形成部まで移動することを担保される。

また、搬送ベルトの走行中の蛇行・片寄りがあると、転写材上に転写された複数のステーションによる画像形成の位置のズレ（以下「レジズレ」という）が発生してしまうため、なんらかの蛇行・片寄り矯正手段がとられている。

数種類の蛇行・片寄り矯正手段のうち、一般的には、搬送ベルトの片端部、あるいは両端部に全周にわたって誘導リブを設け、搬送ベルトを回転駆動および保持・張設する各ローラのいくつかに案内溝を設けるか、ローラの肩部によって、上記誘導リブをガイドして、搬送ベルトの蛇行・片寄りを抑える方法がとられている。（例えば、特許文献１参照）
一方、転写ユニットはジャム処理時あるいはメンテナンス時に引き出せる構成となっており、そのため転写ユニットを引き出すときに画像形成部と搬送ベルトを離間させるよう、例えば駆動ローラを中心として回動可能に構成されている。

また、画像形成の立ち上げ・立ち下げ時すなわち、搬送ベルト・感光ドラムの回転が停止した状態から回転を開始する時と、回転が終了する時は、搬送ベルトの線速度と感光ドラムの周速度が一致しにくく、搬送ベルトと感光ドラムが摺擦して感光ドラムに傷を発生させ、これが画像不良になる懸念がある。

従って、このような画像形成の立ち上げ、立ち下げ時に自動的に画像形成部と搬送ベルトを離間させるような転写ユニット昇降装置が設けてある。

なお、この搬送ベルトの位置決めは、画像形成時（即ち、画像形成部との着接時）は、駆動ローラ軸が本体構造体により固定されるように構成し、駆動ローラと対向する端部付近を本体構造体に突き当てることによって成される。
特開２００３−１５６９０１号公報（図１）

上述した画像形成装置においては、搬送ベルトの走行中の蛇行・片寄り規制のために搬送ベルトの端部に誘導リブが設けられているが、誘導リブそのものが蛇行して設けられている場合は、搬送ベルトを駆動および張設する各ローラの溝部あるいは肩部によってガイドされる際に、誘導リブの蛇行や段差の影響が搬送ベルトの走行にあらわれてしまう。

すなわち、各ステーションを転写材が通過する際に、誘導リブの蛇行や段差の影響で搬送ベルトが進行方向に対して直角方向へ揺動してしまい、いわゆる主走査方向のレジズレあるいは色ズレ、色ムラといった画像品質の低下が発生するといった欠点があった。

また、搬送ベルトが画像形成部から離間した状態で搬送ベルトを走行させる画像形成の立ち上げ、立ち下げ時は、転写ユニットが本体構造体に位置決めされない状態のため、搬送ベルトを張架するローラが略平行な位置関係にある保証がない。

すなわち、張架ローラがねじれた状態で搬送ベルトを走行させると、搬送ベルトの蛇行が極端に大きくなり、誘導リブがローラに乗り上げてしまい、搬送ベルトが破損するという欠点があった。

従って本発明の目的は、画像形成時は誘導リブの蛇行や段差の影響を受けにくくして高品位な画像を提供し、かつ、突発的に搬送ベルトの大蛇行を生じても誘導リブが乗り上げずベルト破損等の不具合のない画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本出願に係る代表的な発明は、
１．裏面側端に凸型の片寄り規制部材を備えた無端ベルト、前記無端ベルトを支持・張架する複数のローラ、を含むベルト駆動装置を備えた画像形成装置において、前記ローラのうち少なくとも１つは、前記片寄り規制部材と接触してベルトの片寄りを規制する、片寄り規制ローラであり、前記片寄り規制ローラは、ローラ端面の前記片寄り規制部材と接触し得る範囲に、2つの角度の傾斜面が設けてあり、ローラ表面に近い第一の傾斜面のローラ表面となす角度が、遠い第二の傾斜面のローラ表面となす角度より大きいことを特徴とする。

２．前記第一の傾斜面のローラ表面となす角度が45゜以上、前記第二の傾斜面のローラ表面となす角度が45゜未満であることを特徴とする。

以上説明したように本発明によれば、誘導リブの規制を行なうローラの肩部に2つの角度の傾斜面を設けることにより、搬送ベルトの誘導リブの蛇行や段差の影響をうけにくくして画質の低下を防ぐこと、及び、一時的な大蛇行を生じても誘導リブが乗り上げずベルト破損等の不具合がないことという相反する要求を両立する画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

図１は本実施の形態に係るフルカラータンデム型の電子写真画像形成装置の一例であるカラー電子写真複写機の概略構成を示す図である。

同図において、３０はカラー電子写真複写機、３１はカラー電子写真複写機本体（以下、本体という）である。

また、１はシートである記録用紙を収納するカセット、２はカセット１に収納された記録用紙を給紙する給紙部、３は給紙部２により給紙された記録紙をレジストローラ７に搬送する搬送ローラである。

さらに、８は駆動ローラ２２と従動ローラ２２Ａとにより張設された搬送ベルトであり、この搬送ベルト８は絶縁性樹脂のシート材により形成されると共に、搬送ベルト８の下側にある帯電器１１によりシー卜表面が帯電されるようになっている。

９は本体３１に引き出し自在に取り付けられると共に、搬送ベルト８、駆動ローラ２２及び従動ローラ２２Ａを備えたシート搬送手段である転写ユニットであり、ジャム処理等の際には、後述するように駆動ローラ２２を支点として下方回動した後、引き出すことができるようになっている。

一方、１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙ，１０Ｋはそれぞれシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの画像形成部であり、この画像形成部１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙ，１０Ｋは、像担持体である感光ドラム１３Ｃ，１３Ｍ，１３Ｙ，１３Ｋと、露光手段であるＬＥＤアレイ１５Ｃ，１５Ｍ，１５Ｙ，１５Ｋとを備えている。

さらに、各画像形成部１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙ，１０Ｋの各感光ドラム１３Ｃ，１３Ｍ，１３Ｙ，１３Ｋの周囲には、図２に示すように帯電器１４、現像器１６、クリーナー１７が配置されている。

ここで、各ＬＥＤアレイ１５Ｃ，１５Ｍ，１５Ｙ，１５Ｋは、本体３１の前側板及び後側板に固定されており、このＬＥＤアレイ１５Ｃ，１５Ｍ，１５Ｙ，１５Ｋによって感光ドラム表面を露光することにより、感光ドラム１３Ｃ，１３Ｍ，１３Ｙ，１３Ｋの表面上にはそれぞれ各色に対応した潜像が形成され、この後現像器１６により各色のトナー像が形成されるようになっている。

また図１において、１８，１９は各色のトナーを熱溶融して記録紙上に定着させる定着ローラ対、２０は定着ローラ対１８，１９によりトナー画像が表面に定着された後、装置外部に排出される記録紙を載置する排紙トレイである。

次に、このように構成されたカラー電子写真複写機における画像形成動作について説明する。

カセット１に収納された記録用紙は給紙部２により給紙された後、搬送ローラ３により搬送されてレジストローラ７に到達し、この後レジストローラ７により斜行等を補正され、タイミングをとって搬送ベルト８に向かって送り出されるようになっている。

そして、この後、記録用紙は、帯電された転写ベル卜８に静電吸着され、搬送ベルト８により各色画像形成部１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙ，１０Ｋの下を通過しながら搬送されていく。

一方、この間に原稿読み取り装置（不図示）あるいはコンピュータ等の出力装置（不図示）より送られた画像情報信号によって感光ドラム１３Ｃ，１３Ｍ，１３Ｙ，１３Ｋ上にはそれぞれ各色に対応した潜像が形成され、この後現像器１６により感光ドラム１３Ｃ，１３Ｍ，１３Ｙ，１３Ｋの表面に各色のトナー像が形成される。

これにより、各色画像形成部１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙ，１０Ｋの下を通過しながら搬送されていく際、記録用紙には搬送ベルト８と感光ドラム１３Ｃ，１３Ｍ，１３Ｙ，１３Ｋが近接するところで各色の画像が順次転写される。

そして、このように４色の画像が転写された記録紙は分離帯電器２１により転写ベル卜８から剥がされ、定着ローラ対１８，１９に達する。ここで、定着ローラ１８は、ヒーター（不図示）により加熱されており、各色のトナーは熱溶融し記録紙上に定着されカラー画像が完成する。この後、トナー画像が表面に定着された記録紙は定着ローラ対１８，１９により装置外部に突出した排紙トレイ２０上に排出される。

なお、転写ユニット９は、画像形成の立ち上げ・立ち下げ時に、画像形成部１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙ，１０Ｋと搬送ベルト8の摺擦を避けるため、非画像形成時は図2に示すように駆動ローラ２２を支点として約５度回動位置に退避・離間している。

そして画像形成開始時、搬送ベルトの線速度と感光ドラムの周速度が一定・一致した後に図示しない転写ユニット昇降手段により自動的に感光ドラムに接触する。

また、画像形成終了時、搬送ベルトの線速度と感光ドラムの周速度が一定・一致している間に図示しない転写ユニット昇降手段により感光ドラムより離間する。

従って感光ドラムと搬送ベルトの間に速度差が生じることがないため感光ドラムに摺擦による傷が発生せず高品位な画像形成が可能になっている。

また、転写ユニット９は、レールにより引き出し可能に支持されており、ジャム処理等の場合、本体手前側に引き出すことが可能となっている。

ここで、上記のカラー画像形成装置に用いられる転写材を搬送するための転写ユニット9の詳細について図3によってさらに説明する。

転写ユニット9の搬送ベルト8（転写ベルト）は、駆動ローラ22および第１、第２、第３従動ローラ221，222，223に巻回されており、駆動ローラ22の駆動により搬送ベルト8は回転する。

なお、従動ローラ221，222，223は、図1における従動ローラ22Aに相当する。
第１〜第３従動ローラ221〜223のうち、第1に従動ローラ221は、搬送ベルト8に対してバネなどの弾性部材221ａにより所定の張力をあたえるテンションローラの働きを兼ねている。

第2従動ローラ222は、その軸線を転写材の搬送面内において駆動ローラ22に対する平行度を調整できる構成を有し、アライメントローラの働きをする。

この第2従動ローラ222のアライメントを調整することで、搬送ベルト8の主走査方向への寄り挙動を調整することが可能であり、搬送ベルト8が、どちらかへ寄りすぎることのないほぼ中立の状態に設定することが可能である。
第3従動ローラ223は、駆動ローラ22とともに搬送ベルト装置７に対して位置が固定されている。

また図4に示すように、搬送ベルト8の進行方向と直交する方向の両端部の内周面側には、転写が行なわれる領域外（搬送ベルト8の転写材が担持されない領域）において誘導リブ8Ａ，8Ｂが接着されており、テンションローラを兼ねる第1従動ローラ221の両肩部に対応して搬送ベルト8の寄り、蛇行が規制されるようになっている。

図５は、第一従動ローラ221の肩部と搬送ベルト8および誘導リブ8Aの位置関係を示した詳細図である。
（反対側の誘導リブ8Bに関しても同様なので説明を省略する。）
搬送ベルトは矢印方向に寄って第一従動ローラ221の肩部に接触している。

従動ローラ221の肩部はθ1，θ2なる2種類の角度を持つ円錐面221ａ，221ｂで形成される。

肩部の角度はθ1＜θ2の関係にあり、望ましくはθ1＜45゜≦θ2となっている。

また、誘導リブ2Aの厚さをH1、肩部221ａの領域をH2とした時、H1>H2の関係になっている。

すなわち通常、誘導リブ２Aは角度θの小さい肩部221ｂに接触して蛇行規制されている。

誘導リブ8Ａおよび8Ｂの端部は、できるだけ真直性が良いことが望ましいが、実際はうねりがあったり、段差があるものもある。

わかりやすいように、極端な例で説明すると、図6に示すように、誘導リブ8Ａが規制されている状態で、誘導リブ8Ａに段差82がある場合、段差82が従動ローラ221の肩部に突き当たった瞬間に、搬送ベルト8は矢印方向にずらされ始める。

図7（ａ）は図6で示したような極端な段差82を意図的に設け、第１画像形成ステーションＰａと第３画像形成ステーションＰｃの転写位置で、搬送ベルト8の主走査方向の動きをＡ３サイズの紙の範囲で観測した結果である。

同グラフにおいて、横軸はＡ３用紙の先端からの位置（ｍｍ）、縦軸は搬送ベルトの主走査方向における正規の位置からの変位（ｍｍ）である。

図7（ｂ）は、観測データをもとに、２つの画像形成ステーションにおける色ずれ量をシミュレーションしたものである。

同グラフにおいて、横軸はＡ３用紙の先端からの位置（ｍｍ）、縦軸は主走査方向の色ずれ量（ｍｍ）である。

シミュレーションによる結果は、実際の画出しにおける色ずれ量とよく一致していることが確認できている。

誘導リブの段差82の影響は、第１画像形成ステーションにおいておよそ２３０ｍｍの位置、第３画像形成ステーションにおいておよそ４０ｍｍの位置から現れるようになっている。

このように、誘導リブの真直性が主走査方向の色ズレや、画像の曲がりに影響することがわかる。

図8は、図8（ｄ）に示すように、誘導リブ8Aの蛇行規制を行なっている従動ローラ221の肩部221ａの角度θと、搬送ベルト8の主走査方向の動きの関係を、ベルト1周分の長さの範囲で観測した結果である。

同グラフにおいて、横軸は時間（ｓ）、縦軸は搬送ベルトの主走査方向の変位(mm)である。

また、時間1ｓおよび約10ｓに現れている大きなベルト変位は、目印としてベルト端部に1箇所設けた突起である。

従って、この大きな変位の間がベルト1周分の変位を表している。

また、上記目印の直前の楕円で囲んだ場所に段差82が設けてある。

この場所に着目すると、肩部の角度θが大きくなるほど同じ段差82を通過することによるベルト変位が大きくなることが分かる。

上記観測を搬送ベルトの寄り速度を変更しながら繰り返し、段差82によるベルト変位を定量的に把握した結果が図9である。

同グラフにおいて、横軸は搬送ベルト8が主走査方向に移動する速度(寄り速度μm/s)である。

寄り速度は前述の第2従動ローラ222の平行度を故意にずらすことで変化させている。

縦軸は、実際の段差の大きさに対するベルト変位量の割合をパーセンテージで表している。

また、同グラフ中、プロットが白抜きになっている箇所は、それぞれこれ以上大きい寄り速度を設定すると、誘導リブ8Aが従動ローラ221の肩部の規制を外れて従動ローラ221に乗り上げてしまう、乗り上げ限界値を示している。

そして乗り上げ限界値を各肩部角度θ間で結んだ一点鎖線Cが乗り上げ限界曲線である。

同グラフによると、主走査方向の色ずれを抑制すること、すなわち誘導リブの段差82の影響度を小さくするには、従動ローラ肩部221ａの角度を小さくする必要がある。

具体的には、肩部角度を45゜未満、好ましくは30゜程度に設定するのがよい。

一方、従動ローラ肩部221ａの角度を小さくすると誘導リブの乗り上げ限界が低下し、搬送ベルト8が正規の規制位置から外れて破損等の恐れが高くなる。

具体的には、肩部角度を45゜以上、好ましくは60゜程度に設定するのがよい。

本実施例では図5に示す肩部角度θ1を30゜程度に、またθ2を60゜程度に設定している。

従って通常の画像形成時、アライメントが正規である時、すなわち寄り速度が小さい時は搬送ベルトの誘導リブ8Aは従動ローラの肩部角度が小さい（θ1）部分221ｂに接して規制されているため、誘導リブの段差等真直度の影響を受けにくく、主走査方向の曲がり、色ずれを防止できる。

一方、非画像形成時、転写ユニットが画像形成部から離間しアライメントが精度よく保証されていない場合すなわち寄り速度が一時的に大きくなる時は、搬送ベルトの誘導リブ8Aは従動ローラの肩部角度が小さい(θ1)部分221ｂでは規制しきれず乗り上げるが、次に接する従動ローラの肩部角度の大きい(θ2)部分221ａで確実に規制されるため、これを乗り上げてベルトを破損することもない。

なお、本発明は、実施例としてフルカラータンデム型の画像形成装置の搬送ベルト部で説明したが、画像形成部が単一の画像形成装置においても適用できることは無論である。

また、図10に示すような所謂中間転写型の画像形成装置に適用できることも無論である。

本実施例の前述の実施例との違いは、各色画像形成部10C、１０M、１０Y、１０Kで形成されたトナー像を中間転写ベルト8に順次転写・担持させ、これを転写手段4で転写紙に一括転写するところである。

また、図示はしないが画像形成部の感光体にベルト駆動装置を使用した、所謂感光体ベルト型の画像形成装置にも適用できる。

本発明に係る画像形成装置の全体構成図である。 本発明に係る画像形成装置の転写ユニットを画像形成部から離間させた状態を示す図である。 本発明に係る画像形成装置の転写ユニットを示す図である。 本発明に係る画像形成装置の転写ユニットの誘導リブ部を示す斜視図である。 本発明に係る画像形成装置の転写ユニットの誘導リブ部を示す詳細図である。 本発明に係る画像形成装置の転写ユニットの誘導リブ部を示す斜視図である。 搬送ベルトの主走査方向の変位の測定結果と、これより求めた色ズレ量のシミュレーションの結果を示すグラフである。 従動ローラの肩部角度と搬送ベルトの変位の関係の測定結果を示すグラフである。 誘導リブの段差の影響度と搬送ベルトの寄り速度の関係の測定結果を示すグラフである。 本発明に係る別の画像形成装置の全体構成図である。

符号の説明

８ 搬送ベルト
８A，８B 誘導リブ
８２ 誘導リブ段差
９ 転写ユニット
１０C，１０M，１０Y，１０K 画像形成部
１３C，１３M，１３Y，１３K 感光ドラム
１５C，１５M，１５Y，１５K LEDアレイ
２２ 駆動ローラ
２２１ 第一従動ローラ(テンションローラ)
２２１ａ，２２１ｂ 第一従動ローラ肩部

Claims (2)

1. 裏面側端に凸型の片寄り規制部材を備えた無端ベルト、
   前記無端ベルトを支持・張架する複数のローラ、
   を含むベルト駆動装置を備えた画像形成装置において、
   前記ローラのうち少なくとも１つは、前記片寄り規制部材と接触してベルトの片寄りを規制する、片寄り規制ローラであり、
   前記片寄り規制ローラは、ローラ端面の前記片寄り規制部材と接触し得る範囲に、2つの角度の傾斜面が設けてあり、
   ローラ表面に近い第一の傾斜面のローラ表面となす角度が、遠い第二の傾斜面のローラ表面となす角度より大きいことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第一の傾斜面のローラ表面となす角度が45゜以上、前記第二の傾斜面のローラ表面となす角度が45゜未満である請求項1記載の画像形成装置。
   

Images