JP2006235456A - 画像形成装置の回転ベルト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ベルトが座屈したりして損傷することなく、駆動回転するベルトの片寄りが規制されて、長期に亘って性能の耐久性が維持される画像形成装置の回転ベルト装置。
【解決手段】 複数のローラと、該複数のローラによって回転支持される円筒状ベルト部材２ａとより成る画像形成装置の回転ベルト装置において、前記ローラのうち少なくとも１本のローラ２ｂの両端部近傍には、円筒状ベルト部材２ａのローラ軸方向への寄りを阻止する固定のベルトガイド部材２ｄを設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置の回転ベルト装置に関する。

複数のローラと、複数ローラによって回転支持される円筒状ベルト部材（以後単にベルトともいう）より成る回転ベルト装置は、画像形成装置の中間転写体、転写体、定着手段として用いられる。

図５及び図６は、カラー画像形成装置の概要を示す構成図である。何れもＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ（黒色）の４組の像形成体１を、図５においては中間転写ベルト２ａに沿って設け、図６においては、転写ベルト３ａに沿って設けている。

像形成体１は、感光体ドラム１ａの周縁部に帯電器１ｂ，露光手段１ｃ，現像手段１ｄを設けていて、帯電器１ｂによって回転する感光体ドラム１ａ上に一様帯電を行ったのち、露光手段１ｃによって像露光を行い、静電潜像を形成している。感光体ドラム１ａ上の静電潜像は、現像手段１ｄによって現像が行われてトナー像となる。

図５に示す画像形成装置では、複数の支持ローラ２ｂによって支持回転する中間転写ベルト２ａ上に、並列配置された像形成体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）から１次転写手段１ｅによってＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋのトナー像が重ね合わせての転写が行われる。中間転写ベルト２ａ上に転写されたトナー像は、２次転写手段２ｃによって転写される。転写されたトナー像を保持する記録紙Ｐは、支持加熱ローラ５ｂと支持加圧ローラ５ｃとの間に張架された定着ベルト５ａと、外部加圧ローラ５ｄとの間に形成されたニップ部を通過することによって、ベルト定着装置５による定着がなされて、機外に排出される。

図５に示す画像形成装置では、中間転写体２及びベルト定着装置５として回転ベルト装置を用いている。

図６に示す画像形成装置では、複数の支持ローラ３ｂによって支持回転する転写体３の転写ベルト３ａに沿って、像形成体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が並列配置されている。給紙部から搬送される記録紙Ｐは、転写ベルト３ａの上に付着した状態で搬送され、記録紙Ｐ上には、転写手段１ｅによって、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのトナー像が重ね合わせて転写される。トナー像を保持した記録紙Ｐは転写ベルト３ａから分離搬送され、ベルト定着装置５によって定着がなされて、機外に排出される。

図６に示す画像形成装置では、転写体３、及びベルト定着装置５として回転ベルト装置を用いている。

回転ベルト装置では、ベルトを支持するローラの平行度、その他の要因によってベルトの片寄りが発生する。ベルトの片寄りがあると、画像形成時には、重ね合わされるトナー像のズレから色ムラが生じ、定着時には画像ノイズが生じる。

ベルト片寄りを阻止する手段として、次の技術が開示されている。

特許文献１には、ローラ端部にローラと一体的に寄り止めのガイドを設けて、ベルトの片寄りを阻止する技術が開示されている。図７にはこの状態を示しているが、この方式だとベルト１２ａの寄り止めガイド１２１ｂがローラ１２ｂと一緒に回転するため、ベルト１２ａがローラ１２ｂに進入する際、ベルト１２ａの端面と寄り止めガイド１２１ｂの擦れ方向がベルト１２ａをローラ１２ｂの外方向に押し広げるＡ方向に働く。このためベルト１２ａが寄り止めガイド１２１ｂに乗り上げ易くなったり、ベルト１２ａが外方向に曲がり、ベルト端部周辺の外径が大きくなり、ラッパ状になったりする。

特許文献２には、ベルト内周にガイドリブを設けて、ベルトの片寄りを阻止する技術が開示されている。この方式ではガイドリブを蛇行がない状態に精度良くベルト内周に貼り付けないと、特に強くガイドされる部位のベルトが破損したり、蛇行を生じて画像に乱れが生じる。この提案では、ガイドリブを精度良く貼る必要があるため、コストが上がり、ガイドリブの継ぎ目部分でベルトが疲労破壊し易いという欠点がある。
特開平１１−１３３７７１号公報 特開平１−３００２８０号公報

本発明は、特許文献１，２によって開示された技術の欠点を解消し、ベルトが座屈したりして損傷することなく、駆動回転するベルトの片寄りが規制されて、長期に亘って性能の耐久性が維持される画像形成装置の回転ベルト装置を提供することを目的とする。

前記の課題を解決し、目的を達成するために、本発明は以下のように構成されている。
（請求項１）
複数のローラと、該複数のローラによって回転支持される円筒状ベルト部材とより成る画像形成装置の回転ベルト装置において、
前記ローラのうち少なくとも１本のローラの両端部近傍には、前記円筒状ベルト部材のローラ軸方向への寄りを阻止する固定のベルトガイド部材を設けたことを特徴とする画像形成装置の回転ベルト装置。
（請求項２）
複数のローラと、該複数のローラによって回転支持される円筒状ベルト部材とより成る画像形成装置の回転ベルト装置において、
前記ローラのうち少なくとも１本のローラの両端部近傍には、前記円筒状ベルト部材のローラ軸方向への寄りを阻止する、ローラ軸に取り付けられて回転可能としたベルトガイド部材があり、該ベルトガイド部材の回転を不可とする部材を設けたことを特徴とする画像形成装置の回転ベルト装置。
（請求項３）
前記円筒状ベルト部材は、中間転写ベルト、転写ベルト、定着ベルトの何れかであることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置の回転ベルト装置。
（請求項４）
前記ベルトガイド部材は表層を滑性の樹脂層とし、背後を弾性層としたアスカーＣ表示で１０°〜３０°の弾性部材であって、前記ローラ端面と当接状態にあることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の画像形成装置の回転ベルト装置。
（請求項５）
前記円筒状ベルト部材の外周と端面の表層を、フッ素樹脂としたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の画像形成装置の回転ベルト装置。
（請求項６）
前記円筒状ベルト部材の端部周面にはフッ素樹脂コートが施されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の画像形成装置の回転ベルト装置。

請求項１記載の発明によるときは、ベルトガイドをベルト支持ローラのうちの１本のローラの両端近傍に、固定した状態にローラ端面に弾性のベルトガイド部材で当接する構成とした、これにより、特許文献１におけるように、ベルトがベルトガイドに乗り上げたり、ベルト端面がラッパ状に変形することがなくなり、ベルトを損傷することなく、ベルトの片寄りが規制されることとなった。

請求項２記載の発明によるときは、ベルトガイド部材をベルト支持ローラのうちの１本のローラの両端近傍に、回転しない状態にローラ端面に弾性のベルトガイド部材で当接する構成とした。これにより、ローラが加熱状態となって軸方向に変形することがあっても、ベルトガイド部材はこれに追随して変位するので、環境温度の変化に関係なく、ベルトを損傷することなく、ベルトの片寄りが規制されることとなった。
請求項３記載の発明によるときは、本発明を中間転写ベルト、転写ベルト、定着ベルトの何れかに適用することによって、ベルトを損傷することなく、画像の乱れが生じることのない画像形成が行われることとなった。

請求項４記載の発明によるときは、ベルトガイド部材として特定の硬度範囲をもった弾性部材を用いることによって、長期に亘ってベルトガイド部材は性能を落とすことなくベルトの片寄りが規制されることとなった。

請求項５，６記載の発明によるときは、ベルト部材は端面が摩耗等により損傷することなく、長期に亘りベルトの片寄りが適正に規制されることとなった。

（１） 本発明の第１の実施形態は、回転ベルト装置の支持ローラのうちの少なくとも１本のローラ２ｂの両端部近傍に、ベルト２ａのローラ軸方向への寄りを阻止する固定のベルトガイド部材２ｄを設けている。図１には、第１の実施形態の断面の状態を示している。

ローラ２ｂは、左右のシャーシ６ａに軸受６ｂを介して回転可能に取り付けられている。また、ベルトガイド部材２ｄもシャーシ６ａに固定されている。

シャーシ６ａに固定されたベルトガイド部材２ｄは、シリコンゴム等の弾性層２１ｄの表層にＰＦＡ，ＰＴＦＥ等の滑性の樹脂層２２ｄを設けていて、ベルトガイド部材２ｄのアスカーＣ表示による硬さは１０°〜３０°である。なお、アスカーＣ表示はＪＩＳＫ７３１２，ＪＩＳＳ６０５０に準拠し、軟質ゴムやスポンジ等の硬さ測定に用いられる表示である。

ベルトガイド部材２ｄの表面にあたる樹脂層２２ｄは、ローラ２ｂの端面に軽い押圧状態で当接している。また、離間している場合も、間隙はローラ２ｂに巻回されたベルト２ａのベルト厚以下の間隙に設定されている。

かかる構成の本実施形態の回転ベルト装置は、画像形成装置の中間転写ベルト、或いは転写ベルト箇所に適用することによって、ベルトを損傷することなく、片寄りが規制されて長期に亘って良好なベルト搬送が行われる。

図５に示す画像形成装置の中間転写ベルト２ａは、図２に示す断面の基材としては、厚さ０．４〜１．０ｍｍのミラブルウレタンのゴムに厚さ１００〜２００μｍのＰＩを積層した表面抵抗１０⁶〜１０⁹Ωの基材に、表層として厚さ１０〜３０μｍのＰＦＡ又はＰＴＦＥで、ベルト端面まで被覆し、表面抵抗が１０⁸〜１０¹²Ωのベルトが好ましく用いられる。ベルト端面を低摩擦係数で対摩耗性に優れた材料で被覆することによって、ベルトは、長期に亘って損傷することはない。

図６に示す画像形成装置の転写ベルト３ａは、図２に示す断面の基材としては、厚さ０．４〜１ｍｍのミラブルウレタンのゴム又はクロロプレンゴムで表面抵抗１０⁶〜１０⁹Ωの基材に、表層として厚さ１５〜３０μｍの溶剤可溶性フッ素樹脂で、ベルト端面までコートし、表面抵抗が１０⁸〜１０¹²Ωのベルトが好ましく用いられる。ベルト端面を低摩擦係数で対摩耗性に優れた材料でコートすることによって、ベルトは長期に亘って損傷することはない。

（２） 本発明の第２の実施形態は、回転ベルト装置の支持ローラのうち少なくとも１本のローラ５ｂの両端部近傍に、ベルト５ａの軸方向への寄りを阻止する、ローラ軸５１ｂに取り付けられて回転可能としたベルトガイド部材５ｆがあり、ベルトガイド部材５ｆの回転を不可とするロット６ｃを設けている。図３には第２の実施形態の断面の状態を示している。

ローラ５ｂの両側に突出したローラ軸５１ｂは、左右のシャーシ６ａに軸受６ｂを介して回転可能に取り付けられている。ローラ軸５１ｂにはリング状の溝が設けられていて、Ｅ型止め輪６ｄを挿入することによって、ローラ５ｂはシャーシ６ａに対して左右への移動は禁止された状態で回転がなされる。

ローラ軸５１ｂには、Ｅ型止め輪５ｈによって位置が規制された軸受５ｇが設けられていて、軸受け５ｇの外輪にはベルトガイド部材５ｆがローラ軸５１ｂに対して回転可能に固定されている。

また、シャーシ６ａには、ロット６ｃが植設されていて、ベルトガイド部材５ｆの回転を阻止している。このような構造となっているので、ローラ５ｂが回転しても、ローラ５ｂの端面近くに位置したベルトガイド部材５ｆは固定した状態が維持される。

ベルトガイド部材５ｆは、背面に金属板等の支持板５１ｆを有し、中間に耐熱性で弾性をもったシリコンゴム等の弾性層５２ｆを有し、表層としてＰＡＩ、ＰＯＭ等の耐熱性で滑性の樹脂層５３ｆが設けられていて、ベルトガイド部材５ｆのアスカーＣ表示による硬さは、１０°〜３０°である。

ベルトガイド部材５ｆの表面にあたる樹脂層５３ｆは、ローラ５ｂの端面に軽い押圧状態で当接している。また離間している場合も、間隙はローラ５ｂに巻回したベルト５ａのベルト厚以下の間隙に設定されている。

かかる構成の本実施形態の回転ベルト装置は、ローラ５ｂが温度変動によってローラ軸方向に伸縮することがあっても、ローラ５ｂ端面とベルトガイド部材５ｆの表面との位置関係はそのまま維持されるので、画像形成装置のベルト定着装置に適用することが適切であって、ベルトは損傷することなく、片寄りが規制されて、長期に亘って良好なベルト搬送が行われる。

図４には、定着ベルト５ａ断面を示している。基体５１ａとして、６０〜１５０μｍのＰＩ又は３０〜８０μｍのＮｉ等が用いられ、中間層５２ａとして１００〜３００μｍのＳｉゴム、表層５３ａとして２０〜５０μｍのＰＦＡコートを行っている。ベルト端面までコートを施すことで、摩擦によるガイドの摩耗を防ぐことができる。ベルト端面が摩耗すると、切れ込みにベルトがはさまって破損することがあるが、これが防止されて長期に亘ってベルトは損傷することはない。

（３） 本発明者らは、弾性をもったベルトガイド部材の硬さについて、硬さの異なるベルトガイド部材を多数用意し、下記のテストを行って適当とする硬さの範囲を求めている。

ベルトには、ＰＩ８０μｍ，Ｓｉゴム１５０μｍ，ＰＦＡコート３０μｍの積層状の幅３２０ｍｍ，径１００ｍｍの円筒状ベルトを用い、φ５０ｍｍのＰＦＡコートを施したローラ２本の間にベルトを張架し、ベルト温度１８０℃，線速３００ｍｍ／ｓでベルトガイド部材を軽く当接した状態で耐久テストを実施した。

テストに当たっては先ず、２本のローラの位置関係に、捩れを与えて１０Ｎのベルト片寄り力が発生する条件でテストを行った。テスト結果をまとめたのが表１である。

ベルトガイド部材の硬さがアスカーＣ表示で１０℃より小さいと、ベルトの片寄りが大きくなりローラ端面との間の隙間が大きくなり、ベルトが座屈して曲がるようになり、ベルトの耐久性が落ちることが確認された。

次に、２本のローラの平行度を調整し、ベルト端面の振れが０．１５ｍｍあるものを作り、意図的にベルト１周期のベルト寄り強さに変化が発生する条件でテストを行った。テスト結果をまとめたのが表２である。

ベルトガイド部材の硬さが、アスカーＣ表示で３０°より硬いと、ベルトの片寄り力の変動を吸収する効果が弱くなり、ベルト端面の振れを吸収できず、ベルト端面の突出した箇所から破損が生じて耐久性が低下することが確認された。

以上、２組のテスト結果から、ベルトガイド部材の硬さはアスカーＣ表示で、１０°〜３０°の範囲内にあることが、ベルトの片寄りを防止する性能を長期に亘って維持するのに必要であることを確認した。

本発明の第１の実施形態のベルトガイド部材近傍の断面図。 中間転写ベルト、転写ベルトの断面図。 本発明の第２の実施形態のベルトガイド部材近傍の断面図。 定着ベルトの断面図。 カラー画像形成装置の概要を示す構成図。 他のカラー画像形成装置の概要を示す構成図。 従来技術についての説明図。

符号の説明

２ａ ベルト（中間転写）
２ｂ ローラ
２ｄ ベルトガイド部材
３ａ ベルト（転写）
５ａ ベルト（定着）
５ｂ ローラ（支持加熱）
５ｆ ベルトガイド部材
６ａ シャーシ
６ｂ 軸受

Claims (6)

1. 複数のローラと、該複数のローラによって回転支持される円筒状ベルト部材とより成る画像形成装置の回転ベルト装置において、
   前記ローラのうち少なくとも１本のローラの両端部近傍には、前記円筒状ベルト部材のローラ軸方向への寄りを阻止する固定のベルトガイド部材を設けたことを特徴とする画像形成装置の回転ベルト装置。
2. 複数のローラと、該複数のローラによって回転支持される円筒状ベルト部材とより成る画像形成装置の回転ベルト装置において、
   前記ローラのうち少なくとも１本のローラの両端部近傍には、前記円筒状ベルト部材のローラ軸方向への寄りを阻止する、ローラ軸に取り付けられて回転可能としたベルトガイド部材があり、該ベルトガイド部材の回転を不可とする部材を設けたことを特徴とする画像形成装置の回転ベルト装置。
3. 前記円筒状ベルト部材は、中間転写ベルト、転写ベルト、定着ベルトの何れかであることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置の回転ベルト装置。
4. 前記ベルトガイド部材は表層を滑性の樹脂層とし、背後を弾性層としたアスカーＣ表示で１０°〜３０°の弾性部材であって、前記ローラ端面と当接状態にあることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の画像形成装置の回転ベルト装置。
5. 前記円筒状ベルト部材の外周と端面の表層を、フッ素樹脂としたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の画像形成装置の回転ベルト装置。
6. 前記円筒状ベルト部材の端部周面にはフッ素樹脂コートが施されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の画像形成装置の回転ベルト装置。

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