JP2009042355A - ベルト駆動装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベルト清掃手段をベルト移動検出手段に用いることにより、新規に検出手段を設置する必要がなく、さらに、ベルト表面全体の移動を検出するため、ベルト端部に過度に負荷が掛かることがなく、長期にわたって安定した駆動ができるベルト駆動装置を提供する。
【解決手段】ベルト駆動装置２１０は、少なくとも２つの支持ローラ１０と、支持ローラに張架された無端状のベルト１１を有し、かつ、ベルト表面に接触し、ベルト表面を清掃するベルト清掃手段２２を有し、ベルト清掃手段２２が、ベルト１１と連動して支持ローラ１０ｂの軸方向に変位し、その変位量に応じて少なくとも1つの支持ローラ軸１０ｂに変位を与える
【選択図】 図３

Description

本発明は、複写機、プリンター、ＦＡＸなどの画像形成装置に係り、詳しくは中間転写体を用いた画像形成装置に関するものである。

従来における中間転写型の画像形成装置としては、例えば、静電潜像に応じたトナー像が形成される感光体ドラムと、この感光体ドラム上のトナー像が中間的に転写される中間転写ベルトと、この中間転写ベルトに対して感光体ドラム上のトナー像を転写させる一次転写装置と、中間転写ベルト上に転写されたトナー像を用紙に一括して二次転写させる二次転写装置とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この中間転写ベルトは多層構造となっており、ベース層を例えば伸びの少ないフッ素樹脂やＰＶＤＦシート、ポリイミド系樹脂でつくり、表面をフッ素系樹脂等の平滑性のよいコート層で被ってなる。像担持体に形成されるトナー像は中間転写ベルトに一次転写された後、転写材上に二次転写されカラー画像が形成される。二次転写後、中間転写ベルトに残留したトナー像はクリーニング手段によってクリーニングされる。
中間転写ベルトの走行を安定化させることは、色ズレを防止し高品質な画像を得るために重要である。ベルト走行安定化のためベルト寄りを制御する方法としては、ベルトに付けられた寄りガイドをローラ端部に接触させて走行させる方式や、光学センサでベルトの動きを検出して、その情報によってモータ等の駆動源で支持ローラを傾けて制御する方式、メカ的にベルトの寄り力との釣り合いから支持ローラ平行度を変化させベルト寄りを制御する方式等数多く考案されている。

この中間転写ベルトの走行を安定化させる一つ目の方式である、ベルトが寄りガイドを持つ方式は、技術的完成度は高い方式ではあるが、寄りガイド自体及び貼り付けに掛かるコストが高くコスト的に不利である。また、ベルトの寄り力が大きい場合は、寄りガイドのローラへの乗り上げや寄りガイド剥がれ等の不良が発生するため、ベルトが張架されているローラは一定精度以上の平行度に管理されなければならない。二つ目の光学センサと駆動源を用いる方式は、コスト的に高くなるため、高速機以外で採用することは難しい。メカ的にベルトの寄り力との釣り合いから支持ローラ平行度を変化させベルト寄りを制御する方式は、機構的な調整作業に時間を要するが、部品点数を少なくでき、コスト的に有利な方式である。
従来の発明では、ベルト寄りの検出手段として、設置した検知リングにベルト端部が乗り上げた時にローラを傾ける方法（例えば、特許文献２参照）や移動検知部材を設けベルト端部側面に接触させて検知する方法（例えば、特許文献３参照）等が考案されている。
これらの開示された技術は、ベルト検知部材を特別に設置する必要があり、ベルト端部を検出するため、ベルト端部に負荷が掛かり、ベルト亀裂が入ることがあり、ベルトの長寿命化・高耐久化に対して懸念がある。

特開平５−３２３７０４号公報 特開２００２−１８２４８６号公報 特開２００６−１６２６５９号公報

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、ベルト清掃手段をベルト移動検出手段に用いることにより、新規に検出手段を設置する必要がなく、さらに、ベルト表面全体の移動を検出するため、ベルト端部に過度に負荷が掛かることがなく、長期にわたって安定した駆動ができるベルト駆動装置及びこれを用いる画像形成装置を提供することである。

上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明のベルト駆動装置は、少なくとも２つの支持ローラと、該支持ローラに張架された無端状のベルトを有し、かつ、前記ベルト表面に接触し、ベルト表面を清掃するベルト清掃手段を有するベルト駆動装置において、前記ベルト清掃手段が、ベルトと連動して該支持ローラ軸方向に変位し、その変位量に応じて少なくとも1つの支持ローラ軸に変位を与えることを特徴とする。
また、本発明のベルト駆動装置は、さらに、前記ベルト清掃手段の移動方向に対して垂直な回転支点を持ち、該支持ローラに変位を与える回動部材を設けることを特徴とする。
また、本発明のベルト駆動装置は、さらに、前記ベルト清掃手段は、変位を与えるローラを対向物に持ち、ローラ変位に応じて一体となって変位することを特徴とする。
また、本発明のベルト駆動装置は、さらに、前記ベルト表面に接触したベルト清掃手段が、クリーニングブレードを有することを特徴とする。
また、本発明のベルト駆動装置は、さらに、前記クリーニングブレードは、支軸が支持ローラ軸方向に摺動支持され、クリーニングブレードとベルトとの間の摩擦力に比べ小さい力で摺動可能であることを特徴とする。
また、本発明のベルト駆動装置は、さらに、前記ベルト駆動装置は、（支持ローラ幅）≧（ベルト幅）＋（ベルト最大変位量）、且つ（ベルト幅）≧（ブレード幅）の関係を有することを特徴とする。

また、本発明のベルト駆動装置は、さらに、前記ベルトが、感光体ベルトであることを特徴とする。
また、本発明のベルト駆動装置は、さらに、前記ベルトが、転写紙搬送ベルトであることを特徴とする。
また、本発明のベルト駆動装置は、さらに、前記ベルトが、中間転写ベルトであることを特徴とする。

本発明の画像形成装置は、潜像を形成する像担持体と、像担持体表面に均一に帯電を施す帯電装置と、帯電した像担持体表面に画像データに基づいて露光し潜像を書き込む露光装置と、像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し可視像化する現像装置と、像担持体表面にブレードを当接して残留物を除去するクリーニング装置と、像担持体表面の可視像を直接又は中間転写体に転写した後に転写材に転写する転写装置と、転写材上のトナー像を定着させる定着装置とを備える画像形成装置において、上記のいずれかに記載のベルト駆動装置を備えることを特徴とする。

上記解決する手段としてのベルト駆動装置は、ベルト寄り制御のためのベルト寄り検出手段としてベルト清掃手段を用いることにより、特別に検出手段を設ける必要が無く、画像形成装置における機構が簡単で、小型化が可能になる。また、ベルト端部ではなくベルト表面の移動を検出するため、ベルト端部に負荷を与えることが無いことから、長期にわたってベルトを使用することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。

以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態につき説明する。
図１は、本発明の一実施の形態を示すもので、タンデム型中間転写方式の画像形成装置２００である。画像形成装置２００本体には、中央に、無端ベルト状の中間転写体１１を設ける。中間転写体１１は、多層構造となっており、ベース層を例えば伸びの少ないフッ素樹脂やＰＶＤＦシート、ポリイミド系樹脂でつくり、表面をフッ素系樹脂等の平滑性のよいコート層で被ってある。そして、図１に示すとおり、図示例では支持ローラ１０、１２、３４、３５に掛け回して図中反時計回りに回転搬送可能とする。この図示例では、支持ローラ１０の左に、画像転写後に中間転写体１１上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置２５を設ける。
また、支持ローラ１２と支持ローラ３５間に張り渡した中間転写体１１上には、その搬送方向に沿って、イエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの４つの画像形成手段を横に並べて配置して、タンデム画像形成装置を構成する。そのタンデム画像形成装置の下には、図１に示すように、さらに露光装置４を設ける。
一方、中間転写体１１の支持ローラ３５の対向側には、二次転写装置を備える。二次転写装置は、図示例では、２つのローラ１１１、１１２間に、無端ベルトである二次転写ベルト１００を掛け渡して構成し、中間転写体１１を介して支持ローラ３５に押し当てて配置し、中間転写体１１上の画像をシートに転写する。前記二次転写装置として、二次転写ローラを用いるものもある。二次転写装置の上には、シート上の転写画像を定着する定着装置３０を設ける。定着装置３０は、定着ローラに加圧ローラを押し当てて構成する。
前記二次転写装置には、画像転写後のシートをこの定着装置３０へと搬送するシート搬送機能も備えてなる。また、二次転写装置として、転写ローラや非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、このシート搬送機能を併せて備えることは難しくなる。

不図示のスタートスイッチを押すと、不図示の駆動モータで支持ローラ１０、３４、３５の１つが回転駆動して他の４つの支持ローラを従動回転させ、中間転写体１１が回転搬送する。同時に、個々の画像形成手段でその感光体１を回転して各感光体１上にそれぞれ、イエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの単色画像を形成する。そして、中間転写体１１の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写体１１上に合成カラー画像を形成する。
また、不図示のスタートスイッチを押すと、給紙テーブルの給紙ローラ２７の１つを選択回転し、ペーパーバンクに多段に備える給紙カセット２６の１つからシートを繰り出し、分離ローラで１枚ずつ分離して給紙路２９に入れ、搬送ローラで搬送して画像形成装置本体内の給紙路２９に導き、レジストローラ２８に突き当てて止める。そして、中間転写体１１上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ２８を回転し、中間転写体１１と２次転写装置との間にシートを送り込み、二次転写装置で転写してシート上にカラー画像を記録する。
画像転写後のシートは、二次転写装置で搬送して定着装置３０へと送り込み、定着装置３０で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、排出ローラ３２で排出し、排紙トレイ４０上にスタックする。一方、画像転写後の中間転写体１１は、中間転写体クリーニング装置２５で、画像転写後に中間転写体１１上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成装置による再度の画像形成に備える。

図２は、中間転写部の概略構成図である。無端ベルト状の中間転写ベルト１１が支持ローラ１０、１２、３４、３５に掛け回して図中反時計回りに回転搬送可能とする。支持ローラのうち、ローラ３４は駆動ローラで、３６に示す二次転写対向ローラも兼ねている。支持ローラ１０はクリーニング対向ローラで、左に画像二次転写後に中間転写体１１上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置２５を設ける。支持ローラ１２、３５は従動ローラで、一次転写ニップを安定化する機能がある。クリーニング対向ローラ１０は本構成ではテンションローラも兼ねており、中間転写ベルト１１に一定の張力を付与する働きをしている。ローラ２０は一次転写ローラでイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの画像形成手段に対応して４本設置されている。クリーニング装置２５の構成としては、クリーニングブレード２２をクリーニング対向する支持ローラ１０の位置で中間転写ベルト１１に当接させることによって残留トナーの除去を行う。

図３は、本発明のベルト駆動装置の一実施形態の構成を示す概略図である。ここでは、ベルト駆動装置２１０は、中間転写ベルト１１の駆動をするだけではなく、中間転写ベルトの寄りを制御することが可能であり、中間転写ベルト１１、支持ローラ１０、１２、３５、３４、ベルト清掃部材２２、ベルト清掃部材２２の変位を支持ローラ１０等に伝える回転部材２３、支持ローラ１０等にテンションを付加するスプリング等から構成される。図３に示すように、画像形成装置２００の動作中で中間転写ベルト１１の駆動時に、中間転写ベルト１１が支持ローラ１０の軸方向に変位することがある。従来は、ベルト寄りの検出方法として、例えば、ベルト端部の移動を検出する検出部材を設けたり、ベルトにガイド部材を貼り付けてガイド部材の移動を検出する部材にて検出する方法等があった。しかし、これらは、検出部材を設け、また、検出部材による検知からベルト又は支持ローラ制御して寄りを補正するために、構造、機構が複雑になる。
そこで、本発明では、簡単な構造で中間転写ベルト１１の寄りを制御することができる。中間転写ベルト１１の表面にベルト清掃部材２２が接触している。このベルト清掃部材２は、クリーニングブレード２２ｂとこれを支持する支持部材２２ａとを少なくとも有している。このクリーニングブレード２２ｂは、中間転写ベルト１１のクリーニングも同時に行う。このために、クリーニングブレード２２ｂは、ポリウレタン等の弾性体を用いる。

中間転写ベルト１１が斜行して寄り始めると、これに接触しているクリーニングブレード２２ｂも摩擦力によって、同じ方向に変位する。図３では、右方向に寄っているが、左方向でも同じである。クリーニングブレード２２ｂが寄り始めることで、支持部材２２ａを備えるベルト清掃部材２２全体は、同方向に寄り始める。このベルト清掃部材２２の変位を、回転部材力点を通じて回転部材２３に伝える。この伝えられた変位が、回動部材２２で検出されて、回動部材２２がその支点を中心に回転することにより、支持ローラ１０の軸１０ｂを変位させる。
回動部材２３の支点とベルト清掃部材２２の変位を検出する回動部材２３の力点との距離及び軸を変位させる作用点との距離は、ベルト走行安定性の点から最適値に設定される必要がある。支点と力点の距離に比べ支点と作用点との距離が大きい場合は、ベルト清掃部材２２の小さな変位も支持ローラ１０の大きな変位に変換できるが、同時にベルト清掃部材２２が回動部材２３を押す力は大きくなければならないからである。図３では、支持ローラが初期に設定される初期軸設定位置は、変位したときに釣り合い位置より上側に設定されており、初期ベルト寄り方向は同じ方向になるようにしている。中間転写ベルト１１が移動することに応じて、ブレード清掃部材２２が移動し、回動部材２３が回転することにより支持ローラ軸１０ｂが傾いて、スプリング２４の圧と釣り合うことにより支持ローラ軸１０ｂが停止する。ここでは、支持ローラ軸１０ｂは下方に移動していることを示している。このスプリング２４の圧力もベルト走行が早期安定化する強度に調整する。
本発明では、ベルト寄り検出手段としてベルト清掃手段２２の移動を検出するため、特別に検出手段を設置する必要が無く、更に、中間転写ベルト１１の表面の移動を検出するのでベルト端部への負荷が少なく、ベルト端部亀裂等が防止でき高耐久が実現することができる。
また、このベルト駆動装置２１０は、ベルト清掃手段２２の移動方向に対して、回動部材２３は、垂直な回転支点を有している。ベルト清掃部材２２の移動方向と垂直にすることにより、ベルト清掃手段２２の移動する力が小さい場合でも力の損失を小さくすることができ、回動部材２３を容易に回転させることができる。これによって、中間転写ベルト１１に作用する寄り力が小さい場合又は寄りの変位が小さい場合でも、ベルト寄りを検出できるのでベルト走行安定化につながる。

図４は、本発明のベルト駆動装置の幅の関係を含め、一実施形態の構成を示す概略図である。ベルト駆動装置２１０の寄りを制御するのは、ベルト１１の支持ローラ１０の一つを対向物にすれば良いが、対向物として変位させるのは、支持ローラ１０にした。ベルト清掃手段２２は対向物である変位させる支持ローラ１０に対して位置決めされるため、支持ローラ１０の変位と同期してベルト清掃手段２２も変位する。変位させる支持ローラ１０とベルト清掃手段２２対向の支持ローラ１０を同じローラにするため、支持ローラ１０の本数を最小限にすることができる。また、ベルト清掃手段２２から変位させるローラまでの距離が小さくなるため、ベルト駆動装置２１０を小さくでき、画像形成装置２００のサイズを小さくできる。
また、ベルト表面に接触したベルト清掃手段２２がクリーニングブレード２２ｂの場合で、ベルト表面に加圧接触されているため中間転写ベルト１１とクリーニングブレード２２ｂとの摩擦力が大きく、中間転写ベルト１１の寄り変位に伴って変位しやすい。ベルト清掃手段２２が支軸２２ｃを中心に中間転写ベルト１１に加圧接触されている方式にて、ベルト清掃手段２２の支軸２２ｃを支持ローラ軸方向に中間転写ベルト１１とクリーニングブレード２２ｂの摩擦力より小さい力で移動可能な様に摺動支持させ、中間転写ベルト１１の移動に応じてクリーニングブレード２２ｂが移動しやすくした。このために、ベルト清掃手段２２の支軸２３ｃを支持しつつ、摺動できるように摺動部材２５ａを有するベルト清掃手段位置決め部材２５を設ける。
図５は、ベルト清掃手段位置決め部材の機能を説明するための模式図である。
ベルト清掃手段位置決め部材２５の機能は、支持ローラ１０の回転中心に対してベルト清掃部材２２の支軸の位置を図５のｘｙ方向に対して位置決めし、同時に図５のｚ方向に対してベルト清掃部材が少ない負荷で移動出来るように支持することである。ベルト清掃手段位置決め部材２５は、ベルト清掃部材２２の前後の位置を支持し、なお且つ前後で捩れが生じない様に、簡略化すると「コ」の様な形状をしており、ベルト清掃部材２２の前後支軸を結んだ線と支持ローラ１０の回転中心の前後を結んだ線とが一定値以内の平行度になるような精度を保つ。前記精度を管理することにより、ベルト清掃部材２２の支持ローラ１０に掛けまわされた中間転写ベルト１１への接触が安定し清掃性能が良好になる。また、ベルト清掃部材２２を加圧するための加圧部材の取り付け部（フック）をベルト清掃手段位置決め部材２５に具備することもできる。これにより中間転写ベルト１１の寄りの検出力が高まり、ベルト走行安定化できる。

また、ベルト清掃手段２２であるブレード幅とベルト幅、支持ローラ１０の幅の関係を示している。中間転写ベルト１１の変位に伴って、ベルトが支持ローラ１０からはみ出し、中間転写ベルト１１と支持ローラ１０の接触面積が変わると、中間転写ベルト１１の寄り力に影響を与えるため、（支持ローラ幅）≧（ベルト幅）＋（ベルト最大変位量）の関係が成り立つことにより安定的に制御できる。
また、図６は、ベルト移動量とブレード移動量との関係を示すグラフである。中間転写ベルト１１の移動に伴って移動する清掃手段（ブレード）は、若干の滑りにより中間転写ベルト１１の変位量に対して一定の比率で小さくなるが、何れも原点０を通る直線になるため、回動部材２３の支点と作用点、力点の距離を調整することで制御可能である。
また、支持ローラ軸１０ｂと回動部材２３との間の摩擦力が小さい程中間転写ベルト１１の変位量に近くなり、回動部材２３の変位における増幅率が小さくて済む。そのため、（ベルト幅）≧（ブレード幅）の関係が成り立つことにより、中間転写ベルト１１の変位に伴って中間転写ベルト１１からクリーニングブレード２２ｂがはみ出すことが無く、中間転写ベルト１１とクリーニングブレード２２ｂの接触幅が変化しないため安定的に制御できる。ただし、クリーニングブレード２２ｂの幅は、画像形成の大きさ以上であることが必要になる。

これまで、また、ベルトとしては、ベルト駆動装置２１０を中間転写ベルト１１として説明した。しかしながら、このベルトは、同様に、駆動するベルトで有れば適用することができる。例えば、ベルトとしては、感光体ベルトに用いる。これによって、感光体ベルトの高耐久化と書き込み位置に対する位置精度の向上が可能である。また、ベルトとしては、紙搬送ベルトに用いる。ベルト寄り制御によりベルト部材の高耐久化と、転写材に対する転写位置の高精度化が可能である。

タンデム型中間転写方式の画像形成装置を示す概略図である。 ベルト駆動装置を有する中間転写部の構成を示す概略図である。 本発明のベルト駆動装置の一実施形態の構成を示す概略図である。 本発明のベルト駆動装置の幅の関係を含め、一実施形態の構成を示す概略図である。 ベルト清掃手段位置決め部材の機能を説明するための模式図である。 ベルト移動量とブレード移動量との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 感光体
４ 露光装置
１０ 支持ローラ
１０ｂ 支持ローラ軸
１１ 中間転写体
１２ 支持ローラ
２０ 一次転写ローラ
２２ ベルト清掃部材
２２ａ ブレード支持部材
２２ｂ クリーニングブレード
２３ 回動部材
２４ スプリング
２５ ベルト清掃部材位置決め部材
２５ａ 摺動支持部
２６ 給紙カセット
２７ 給紙ローラ
２８ レジストローラ
２９ 給紙路
３０ 定着装置
３６ 二次転写ローラ
４０ 排紙トレイ
１００ 二次転写ベルト
２００ 画像形成装置
２１０ ベルト駆動装置

Claims (10)

1. 少なくとも２つの支持ローラと、該支持ローラに張架された無端状のベルトを有し、かつ、前記ベルト表面に接触し、ベルト表面を清掃するベルト清掃手段を有するベルト駆動装置において、
   前記ベルト清掃手段が、
   ベルトと連動して該支持ローラ軸方向に変位し、
   その変位量に応じて少なくとも1つの支持ローラ軸に変位を与える
   ことを特徴とするベルト駆動装置。
2. 請求項１に記載のベルト駆動装置において、
   前記ベルト清掃手段の移動方向に対して垂直な回転支点を持ち、該支持ローラに変位を与える回動部材を設ける
   ことを特徴とするベルト駆動装置。
3. 請求項１又は２に記載のベルト駆動装置において、
   前記ベルト清掃手段は、変位を与えるローラを対向物に持ち、ローラ変位に応じて一体となって変位する
   ことを特徴とするベルト駆動装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載のベルト駆動装置において、
   前記ベルト表面に接触したベルト清掃手段が、クリーニングブレードを有する
   ことを特徴とするベルト駆動装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載のベルト駆動装置において、
   前記クリーニングブレードは、支軸が支持ローラ軸方向に摺動支持され、クリーニングブレードとベルトとの間の摩擦力に比べ小さい力で摺動可能である
   ことを特徴とするベルト駆動装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載のベルト駆動装置において、
   前記ベルト駆動装置は、（支持ローラ幅）≧（ベルト幅）＋（ベルト最大変位量）、かつ（ベルト幅）≧（ブレード幅）の関係を有する
   ことを特徴とするベルト駆動装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載のベルト駆動装置において、
   前記ベルトが、感光体ベルトである
   ことを特徴とするベルト駆動装置。
8. 請求項１ないし６のいずれかに記載のベルト駆動装置において、
   前記ベルトが、転写紙搬送ベルトである
   ことを特徴とするベルト駆動装置。
9. 請求項１ないし６のいずれかに記載のベルト駆動装置において、
   前記ベルトが、中間転写ベルトである
   ことを特徴とするベルト駆動装置。
10. 潜像を形成する像担持体と、
    像担持体表面に均一に帯電を施す帯電装置と、
    帯電した像担持体表面に画像データに基づいて露光し潜像を書き込む露光装置と、
    像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し可視像化する現像装置と、
    像担持体表面の可視像を直接又は中間転写体に転写した後に転写材に転写する転写装置と、
    転写材上のトナー像を定着させる定着装置とを備える画像形成装置において、
    前記画像形成装置は、請求項７ないし９のいずれかに記載のベルト駆動装置を備える
    ことを特徴とする画像形成装置。

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