JP2005345535A - 電子写真装置におけるベルト駆動用ローラの製造方法と該ベルト駆動用ローラを用いた電子写真装置におけるベルト駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 無端状ベルトを、高精度で駆動することのできる電子写真装置におけるベルト駆動用ローラの製造方法と該ベルト駆動用ローラを用いた電子写真装置におけるベルト駆動装置を提供することが課題である。
【解決手段】 無端状ベルト駆動用ローラを、アルミニウムまたはアルミニウム合金により２個以上の空間を設けた蓮根状断面として押し出し加工、または引き抜き加工で形成し、中心部を両端支持して両側同時削り出し加工して中心軸を形成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの電子写真装置におけるベルト駆動用ローラの製造方法と該ベルト駆動用ローラを用いた電子写真装置におけるベルト駆動装置に係り、特に、電子写真装置で使用する感光体ベルト、中間転写ベルト、転写材搬送ベルトなどの無端状ベルトを駆動するベルト電子写真装置におけるベルト駆動用ローラの製造方法と該ベルト駆動用ローラを用いた電子写真装置におけるベルト駆動装置に関するものである。

電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの電子写真装置においては、電子写真方式で形成したトナー画像を担持する感光体や、感光体上に形成されたトナー画像を一次転写した後、転写材に２次転写するための中間転写体、または転写材を搬送し、感光体が担持しているトナー画像を直接転写させるための転写材搬送体などを無端状ベルトで構成し、複数の駆動ローラや従動ローラで構成したベルト駆動装置に張架されたものが知られている。

こういった無端状ベルトを用いて感光体や中間転写体、転写材搬送体などを構成した場合、そのベルト駆動装置における駆動ローラ、及び従動ローラなどは大きな精度を要求される。すなわち、例えばカラー電子写真装置における複数色のトナー画像を重ね合わせて転写する中間転写ベルトの場合、これら駆動ローラや従動ローラなどの送り精度が悪いと各色のトナー画像が正確に重ね合わせできず、色ズレが発生してしまう。また、感光体や転写材搬送体を無端状ベルトで構成した場合も同じで、ベルトで構成した感光体や転写材搬送体を駆動する駆動装置における駆動ローラ、及び従動ローラなどに送りムラがあれば、当然最終的に転写材に転写したトナー画像が歪んだり、また、転写材上で色重ねを行うような場合にはやはり色ズレが発生してしまう。

すなわち、無端状ベルトに左右周長のバラツキが０．５％あれば斜行が発生し、また、駆動ローラや従動ローラの斜め度合い（軸心度）が０．１ｍｍずれていてもベルトの斜行が発生する。そのため、ベルト駆動装置を構成する無端状ベルトに左右周長差、微妙な膜厚ムラなどが生じないよう精度良く形成する必要があると共に、この無端状ベルトを駆動する駆動ローラや従動ローラも、軸心度（中心軸精度）を精度良く形成する必要がある。

こういった中心軸を有した駆動ローラや従動ローラなどの中空パイプを作成する従来技術としては、例えば特許文献１には感光体ドラムに関するものではあるが、円筒部と、円筒部内で同心的に配置される中心軸部と、円筒部と中心軸部を接続する複数個のリブ部とからなる素管を押し出し加工または引き抜き加工により形成し、中心軸部に、感光体ドラムの支軸となる支軸部材を別途装着することが示されている。

また特許文献２には、これも感光体ドラム基体に関するものであり、目的が、割れやクラックの発生を防止すること、振動吸収部材を挿入しなくても使用時にブレード鳴きなどの異音発生を防止すること、資源リサイクルが容易にできることなどではあるが、アルミまたはアルミ合金で蓮根状断面形状を有した感光体ドラムを作成するに当たり、アルミ合金におけるＳｉ、Ｆｅ等の含有量を規定し、押し出し加工を行って一体に形成することが示されている。

また、このようにアルミまたはアルミ合金で円筒部と、円筒部内で同心的に配置される中心軸部と、円筒部と中心軸部を接続する複数個のリブ部とをアルミまたはアルミ合金で一体に形成した場合、軸受け部は摩耗が激しくて長期の使用に耐えられなくなるが、こういったことに対処するため特許文献３には、現像ローラに関するものではあるが、内部に固定磁石を設けた回転スリーブからなる現像ローラにおいて、スリーブの端部に固定するフランジとボス部をアルミで一体成形し、ボス部の少なくとも軸受けと接触する部分に、アルミの硬質陽極酸化皮膜処理による対摩耗性の被膜を設けることが示されている。

特開平８−３２８２８２号公報 特開２００３−９１０８４号公報 特開平７−３１１４９９号公報

しかしながら、特許文献１、２に示された技術は、中心軸部に別途支軸部材を装着するようにしており、ローラ部と軸受摺動部を加工してからローラ部に軸受摺動部を圧入し、その後アッセンブリされた状態でローラ表面を加工しないと、ローラの振れ等の精度が要求されたスペックを満足させることができず、製作に非常に手間がかかる。また、ローラ両端部に設ける軸受摺動部の同軸精度は、ローラの加工精度と圧入する別部材の加工精度という２つの要因がからむため、高精度のものを作成することが難しく、また、ベルト駆動装置として見た場合、アルミ素管では滑り等が生じる可能性がある。

また特許文献３に示された技術は、軸受けと接触する部分にアルミの硬質陽極酸化皮膜処理による対摩耗性の被膜を設けてあるため軸受け部の耐摩耗性は確保されるが、特許文献１、２と同様、回転スリーブにアルミで一体成形したフランジとボス部とを固定する方法を用いており、前記したようにこの方法では、高精度のローラを作成することはむずかしい。

そのため本発明においては、感光体や、感光体上に形成されたトナー画像を一次転写した後、転写材に２次転写するための中間転写体、または転写材を搬送し、感光体が担持しているトナー画像を直接転写させるための転写材搬送体などを無端状ベルトで構成した電子写真装置において、これら無端状ベルトを、高精度で駆動することのできる電子写真装置におけるベルト駆動用ローラの製造方法と該ベルト駆動用ローラを用いた電子写真装置におけるベルト駆動装置を提供することが課題である。

上記課題を解決するため本発明においては、
電子写真装置における、トナー画像を形成する感光体ベルト、または感光体上に形成されたトナー画像を一次転写して転写材に２次転写する中間転写ベルト、もしくは転写材を搬送する転写材搬送ベルトのうちのいずれかの無端状ベルトを張架し、前記無端状ベルトを所定の経路に沿って駆動する少なくとも１以上の回転駆動ローラ、及び従動ローラなどの電子写真装置におけるベルト駆動用ローラの製造方法であって、
前記無端状ベルト駆動用ローラを、アルミニウムまたはアルミニウム合金により２個以上の空間を設けた蓮根状断面として押し出し加工、または引き抜き加工で形成し、中心部を両端支持して両側同時削り出し加工して中心軸を形成することを特徴とする。

そして、前記ベルト駆動用ローラの全表面のうち、少なくともベルトが巻回される外周面と軸部外周面に硬質陽極酸化皮膜処理による耐摩耗性の被膜を施したことを特徴とする。

また、前記課題を解決するため本発明になる電子写真装置におけるベルト駆動装置は、
電子写真装置における、トナー画像を形成する感光体ベルト、または感光体上に形成されたトナー画像を一次転写して転写材に２次転写する中間転写ベルト、もしくは転写材を搬送する転写材搬送ベルトのうちのいずれかの無端状ベルトを張架し、前記無端状ベルトを所定の経路に沿って駆動する少なくとも１以上の回転駆動ローラ、及び従動ローラを用いた電子写真装置におけるベルト駆動装置であって、
前記ベルト駆動装置は、２個以上の空間を設けた蓮根状断面を有してアルミニウムまたはアルミニウム合金の押し出し加工、または引き抜き加工で形成されて少なくとも表面を硬質陽極酸化皮膜処理による耐摩耗性の被膜を施した無端状ベルト張架部分と、該無端状ベルト張架部分の両側に設けられ、両側同時削り出し加工で形成されて硬質陽極酸化皮膜処理による耐摩耗性の被膜を施した中心軸とからなる、少なくとも１以上の前記回転駆動ローラ、及び従動ローラで構成されたことを特徴とする。

このように、駆動ローラ、及び従動ローラなどのベルト駆動用ローラを、アルミニウムまたはアルミニウム合金により２個以上の空間を設けた蓮根状断面として押し出し加工、または引き抜き加工で形成し、軸部を、中心部を両端支持して両側同時削り出し加工して形成することにより、中心軸部を高精度に形成することができる。従って、従来技術のように、ローラ部と軸受摺動部を加工してからローラ部に軸受摺動部を圧入する、というローラの加工精度と圧入する別部材の加工精度という２つの要因がからむ加工法を用いる必要が無く、そのため、軸部を含めて高精度な駆動ローラ、及び従動ローラなどのベルト駆動用ローラを、容易に製作することができる。

また、駆動ローラ、及び従動ローラなどのベルト駆動用ローラをアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成すると、ローラ表面の摩耗や軸受に対する摺動部分の摩耗が激しいが、軸受けなどを別途設けることは部品点数が増え、得策ではない。しかし本発明のように、表面を硬質陽極酸化皮膜処理（アルマイト処理）による耐摩耗性の被膜とすることで、耐摩耗性が上昇し、また、アルマイト処理によってローラ外周面とベルトとの間の摩擦力が増大し、ベルトの滑りが回避され、ローラからベルトへの駆動力伝動効率が上昇する。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は、本発明の実施例に係る電子写真装置におけるベルト駆動装置に用いられる駆動用ローラまたは従動ローラの断面図、図２は本発明における駆動ローラまたは従動ローラの斜視図、図３は本発明におけるベルト駆動装置の斜視図、図４は本発明になるベルト駆動装置を用いる電子写真装置の概略断面図である。

最初に図４を用い、本発明になるベルト駆動装置を用いる電子写真装置を簡単に説明すると、ここに示した電子写真装置１は、複数の異なった色に対応した各電子写真プロセスユニットにおける感光体３上に形成されたトナー画像を、図示しない駆動モータに連結された駆動ローラ１１、従動ローラ１２に巻回した記録媒体搬送用ベルト５で搬送される記録媒体に色重ねする、タンデム型カラー画像形成装置である。なお、以下の説明では、本発明を記録媒体搬送用ベルト５を用いたカラータンデム型電子写真装置の場合を例に説明するが、無端状ベルトは、電子写真装置では、表面にトナー画像が形成される感光体ベルト、または感光体上のトナー画像が転写される中間転写ベルトなど、種々の部分に使われており、また、電子写真装置も、タンデム型の電子写真装置だけでなく、ベルト状の感光体、中間転写体、記録媒体搬送用ベルトなどのいずれかを用いた電子写真装置であればどのような形式の電子写真装置にも適用できることは明かである。

図中２は現像装置、３は感光体、４はＬＥＤなどを用いた露光ユニット、５は記録媒体搬送用の無端状ベルト、６は現像剤容器、７は記録媒体を収容した給紙カセット、８は感光体３を帯電するための帯電器、９は感光体３上に形成されたトナー画像を転写バイアスにより記録媒体に転写するための転写装置、１０はトナー像の定着装置であり、現像装置２、感光体３、露光ユニット４、現像剤容器６、帯電器８、転写装置９は、カラー画像形成に用いるイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックなどの色に対応して設けられている。

いま、図示していない制御回路からプリント開始の信号が来ると、まず、帯電器８によって感光体３が帯電され、その後、露光ユニット４による露光によって潜像が形成される。そしてこの潜像は、現像装置２によって現像されてトナー画像となり、そのトナー画像が転写位置に至るタイミングに合わせて記録媒体が給紙カセット７から取り出され、搬送ベルト５で搬送されてくるから、各色毎の転写位置に設置されている転写装置９によって転写バイアスにより記録媒体に転写する。そして各色のトナー像が記録媒体に順次転写されて定着装置１０に至ると、この定着装置１０で定着されて排紙される。

このように構成した電子写真装置１において、前記した記録媒体搬送用ベルトなどの無端状ベルト５は、例えばその裏面が一例として、ポリイミド樹脂やポリカーボネートのフィルム、あるいはフッ素樹脂、フッ素ゴムなどで形成され、図３に５０で示したように、駆動ローラ１１、従動ローラ１２からなるベルト駆動装置に張架され、この無端状ベルト５によって駆動ローラ１１、２個の従動ローラ１２が連動連結されてベルト駆動装置５０を構成している。なお、図中Ｂは無端状ベルト５のベルト幅であり、駆動ローラ１１及び従動ローラ１２の外筒部１１２の長さと略同一長さに形成されている。また、この図３に示した例では、ローラを３本配した例を示したが、少なくともそのうちの１本が駆動ローラであれば何本のローラで無端状ベルト５を張架するようにしても良いことは自明であり、さらに、裏面材料も上記したものだけに限定されないことも自明である。

そして本発明のベルト駆動用ローラ１１（以下の説明はベルト駆動ローラ１１について行うが、前記従動ローラ１２も該駆動ローラ１１と同一構造である）は、図１、図２に示したように、中空円筒状に形成された外筒部１１２の外周面１１２ａが、前記無端状ベルト５を巻回するため研削等の機械加工により平滑に仕上げられ、そして外筒部１１２の内側、つまり駆動ローラ１１の中心部には、貫通して形成された中心孔１１６を有する中空体の内筒部１１３が、外筒部１１２とは３個（複数個であればよい）の放射状のリブ１１４を介して結合されて３個の空間を設けた蓮根状断面をなしている。また、内筒部１１３の両端には軸部１１１が連設され、その外周面１１１ａは、後述する軸受１３による支持面となるため円筒研磨等によって高精度の平滑面に仕上げられている。

そして、この駆動ローラ１１は、アルミニウム材あるいはアルミニウム合金材を引抜き加工、あるいは押出し加工でこれら外筒部１１２、内筒部１１３、リブ１１４を一体的に形成し、該形成後に、所定の長さに切断して両側の軸部１１１を削り出しによって形成したものである。従って、外筒部１１２、内筒部１１３、リブ１１４、及び両端の軸部１１１は、駆動ローラ１１の中心１１７に、高精度に、しかも容易に平行になるように形成することができる。

なお、１３は前記軸部１１１を装置本体１５に回転自在に支持する軸受であり、１１５は、この駆動ローラ１１を機械加工する際の支持部で、この例では軸部１１１の端部にセンター穴にて形成し、軸部１１１の両側から加工治具１４をこの支持部１１５に圧接して、加工治具１４の回転とともに駆動ローラ１１を回転させて外筒部１１２の外周面１１２ａに研削等の機械加工を施し、さらに軸部１１１を削り出すようになっている。

かかる構成からなる駆動ローラ１１を製作するにあたっては、アルミニウム材あるいはアルミニウム合金材で構成された該駆動ローラ１１の外筒部１１２、内筒部１１３、リブ１１４を、該駆動ローラ１１の中心１１７に平行になるよう、前記したように図示しない成形手段を用いて引抜き加工、あるいは押出し加工を施し、所定の長さに切断する。その後、軸部１１１となる端部にセンター穴からなる支持部１１５を形成し、軸部１１１の両側から加工治具１４を支持部１１５に圧接して、加工治具１４の回転とともに駆動ローラ１１が回転できるよう支持し、図示しない回転手段によって該加工治具１４、及び駆動ローラ１１を回転させて、前記外筒部１１２の外周面１１２ａに研削等の機械加工を施すと共に、軸部１１１の外周面１１１ａを研削により削り出して円筒研磨等の機械加工を施し、駆動ローラ１１を仕上げる。

そしてこの機械加工が終了後、外筒部１１２の外周面１１２ａ、及び軸部１１１の外周面１１１ａにアルマイト処理を施こす。このアルマイト処理は、軸部１１１の外周面１１１ａについてはアルマイト処理の厚さが過大になると、凸部が軸部１１１と軸受１３との接触部の磨耗に悪影響を及ぼすことから、アルマイト処理の厚さは１０μｍを超えないようにする。尚、前記外筒部１１２の外周面１１２ａについては、該外筒部１１２と前記無端ベルト５との間の摩擦力の増大効果から、アルマイト処理の厚さを１０μｍ以上にしても差し支えない。

このように、外筒部１１２の外周面１１２ａ及び軸部１１１の外周面１１１ａにアルマイト処理を施こせば、無端ベルト５が巻回される外筒部１１２の外周面１１２ａ、及び軸受１３に当接する軸部１１１の外周面１１１ａの硬度がアルマイト処理膜によって増大し、耐摩耗性が上昇する。また、アルマイト処理によって前記外筒部１１２の外周面１１２ａと無端ベルト５との間の摩擦力が増大し、ベルトの滑りが回避されて駆動ローラ１１による駆動力の無端状ベルトへの伝動効率が上昇する。

このように、駆動ローラ、及び従動ローラなどのベルト駆動用ローラ１１を、アルミニウムまたはアルミニウム合金により２個以上の空間を設けた蓮根状断面として押し出し加工、または引き抜き加工で形成し、軸部における中心部を両端支持して両側同時削り出し加工して軸を形成することにより、中心軸部１１１を高精度に形成することができる。従って、従来技術のように、ローラ部と軸受摺動部を加工してからローラ部に軸受摺動部を圧入する、というローラの加工精度と圧入する別部材の加工精度という２つの要因がからむ加工法を用いる必要が無く、そのため、軸部を含めて高精度な駆動ローラ、及び従動ローラなどのベルト駆動用ローラ１１を、容易に製作することができる。

また、駆動ローラ、及び従動ローラなどのベルト駆動用ローラ１１をアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成すると、ローラ表面の摩耗や軸受に対する摺動部分の摩耗が激しいが、軸受けなどを別途設けることは部品点数が増え、得策ではない。しかし本発明のように、表面を硬質陽極酸化皮膜処理（アルマイト処理）による耐摩耗性の被膜とすることで、耐摩耗性が上昇し、また、アルマイト処理によってローラ外周面とベルトとの間の摩擦力が増大し、ベルトの滑りが回避され、ローラからベルトへの駆動力伝動効率が上昇する。

本発明によれば、ベルト駆動用ローラ部材を、これの外筒部及び軸部を一体化して形成されるようアルミニウムを含むアルミニウム合金の引抜き加工あるいは押出し加工により形成した後、軸部を両側同時削り出し加工で形成したことにより、ローラ部材の構造が簡単化されるとともに高品質のベルト駆動ローラを提供でき、ひいては、高品質な形成画像を提供できる電子写真装置を提供することが可能となる。

本発明の実施例に係る電子写真装置におけるベルト駆動装置に用いられる駆動用ローラまたは従動ローラの断面図である。 本発明における駆動ローラまたは従動ローラの斜視図である。 本発明におけるベルト駆動装置の斜視図である。 本発明になるベルト駆動装置を用いる電子写真装置の概略断面図である。

符号の説明

１ 電子写真装置
５ 無端状ベルト
１１ 駆動ローラ
１２ 従動ローラ
１３ 軸受
１４ 加工治具
１５ 装置本体
５０ ベルト駆動装置
１１１ 軸部
１１１ａ 軸外周面
１１２ 外筒部
１１２ａ 外周面
１１３ 内筒部
１１４ 放射状のリブ
１１５ 支持部
１１６ 中心孔
１１７ 駆動ローラ１１の中心

Claims (3)

1. 電子写真装置における、トナー画像を形成する感光体ベルト、または感光体上に形成されたトナー画像を一次転写して転写材に２次転写する中間転写ベルト、もしくは転写材を搬送する転写材搬送ベルトのうちのいずれかの無端状ベルトを張架し、前記無端状ベルトを所定の経路に沿って駆動する少なくとも１以上の回転駆動ローラ、及び従動ローラなどの電子写真装置におけるベルト駆動用ローラの製造方法であって、
   前記無端状ベルト駆動用ローラを、アルミニウムまたはアルミニウム合金により２個以上の空間を設けた蓮根状断面として押し出し加工、または引き抜き加工で形成し、中心部を両端支持して両側同時削り出し加工して中心軸を形成することを特徴とする電子写真装置におけるベルト駆動用ローラの製造方法。
2. 前記ベルト駆動用ローラの全表面のうち、少なくともベルトが巻回される外周面と軸部外周面に硬質陽極酸化皮膜処理による耐摩耗性の被膜を施したことを特徴とする請求項１に記載した電子写真装置におけるベルト駆動用ローラの製造方法。
3. 電子写真装置における、トナー画像を形成する感光体ベルト、または感光体上に形成されたトナー画像を一次転写して転写材に２次転写する中間転写ベルト、もしくは転写材を搬送する転写材搬送ベルトのうちのいずれかの無端状ベルトを張架し、前記無端状ベルトを所定の経路に沿って駆動する少なくとも１以上の回転駆動ローラ、及び従動ローラを用いた電子写真装置におけるベルト駆動装置であって、
   前記ベルト駆動装置は、２個以上の空間を設けた蓮根状断面を有してアルミニウムまたはアルミニウム合金の押し出し加工、または引き抜き加工で形成されて少なくとも表面を硬質陽極酸化皮膜処理による耐摩耗性の被膜を施した無端状ベルト張架部分と、該無端状ベルト張架部分の両側に設けられ、両側同時削り出し加工で形成されて硬質陽極酸化皮膜処理による耐摩耗性の被膜を施した中心軸とからなる、少なくとも１以上の前記回転駆動ローラ、及び従動ローラで構成されたことを特徴とする電子写真装置におけるベルト駆動装置。

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