JP2012159696A - ベルト駆動装置並びにそれを備えた中間転写ユニット及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のローラ間に無端状ベルトを架け渡したベルト駆動装置において、無端状ベルトの蛇行等を抑え安定して回転させる。
【解決手段】駆動ローラ２３と従動ローラ２２との間に無端状ベルト２１を架け渡すと共に、従動ローラ２２の回転軸２４を移動規制板２５に形成された長穴２５１に移動可能に挿入する。そして、押しバネＳによって従動ローラ２２を外方へ付勢し無端状ベルト２１に張力を与える。無端状ベルト２１を張架した状態において従動ローラ２２の移動量を長穴２５１で規制する。
【選択図】図３

Description

本発明は、無端状ベルトを張架させた状態で回転駆動させるベルト駆動装置並びにそれを備えた中間転写ユニット及び画像形成装置に関するものである。

複数のローラ間に張架された無端状ベルトを回転させて物品等を搬送することは従来から様々な分野で行われている。例えば、ファクシミリやプリンター、複写機などの電子写真方式の画像形成装置では、複数色のトナー像を重ね合わせてフルカラー像を形成するための中間転写ベルトや定着装置においてトナー像を加熱するための定着ベルト、転写材である用紙を搬送するための用紙搬送ベルト等が用いられている。

ここで、ローラ間に張架されている無端状ベルトは、ローラの設置状態における傾きや寸法などの条件によってローラの回転軸方向に移動する場合がある。無端状ベルトが回転軸方向に移動すると、無端状ベルトの蛇行、斜行、回転軸方向一方側への片寄り、表面の皺、波打ちが生じる。このような無端状ベルトの蛇行等が発生すると、一般に搬送物の搬送ミスや搬送タイミングのズレの原因となる。また無端状ベルトが傷付くことがありベルト寿命にも影響する。

そこで、例えば特許文献１には、所定軸を中心として揺動する支持部材にテンションローラを軸支することによって、テンションローラの位置決めを正確に行い中間転写ベルトの蛇行を防止する技術が開示されている。

特開2008-102302号公報

しかしながら、特許文献１に開示技術では、中間転写ベルトへの負荷変動によってテンションローラが揺動しベルト張力が変動することがある。中間転写ベルトの張架状態が変動すると、例えば、テンションローラの軸方向両側に設けられているフランジ部材に中間転写ベルトが乗り上げ、中間転写ベルトが割れたり傷つくおそれがある。

本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数のローラ間に無端状ベルトを架け渡したベルト駆動装置において無端状ベルトの蛇行等を抑え安定して回転させることにある。

本発明者は前記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、無端状ベルトの蛇行等は、無端状ベルトの張力を緩める方向にテンションローラが移動することが大きな要因の一つであることを突き止め本発明をなすに至った。すなわち、本発明に係るベルト駆動装置は、テンションローラを含む複数のローラと、これら複数のローラ間に架け渡された無端状ベルトと、前記無端状ベルトに張力を与える方向にテンションローラを付勢する付勢部材と、前記無端状ベルトを前記複数のローラ間に張架した状態において回転軸方向に対して垂直方向のテンションローラの移動量を規制する移動規制部材とを備えたことを特徴とする。

ここで、前記移動規制部材としては、テンションローラの回転軸方向両側に設けられた、テンションローラの回転軸よりも大きい規制穴を有する一組の板状体であって、テンションローラの回転軸を前記規制穴に挿入しテンションローラの移動量を規制するものであってもよい。

また、前記無端状ベルトの回転方向に対して垂直な幅方向の長さをテンションローラよりも長くし、前記無端状ベルトの両端部の内周面に、連続した突条を設けると共に、テンションローラの外径と同じ又はそれ以下の外径を有する第１円盤状部材をテンションローラの回転軸方向両側に設け、前記無端状ベルトの幅方向の移動を規制するようにしてもよい。このとき、回転軸方向に対して垂直方向のテンションローラの許容最大移動量Ｍと、前記突条の高さＨとが下記式（１）を満足するようにするのが好ましい。
Ｈ≧３Ｍ ・・・・・・（１）

あるいは、テンションローラよりも半径方向に長い鍔状部を有する第２円盤状部材を、テンションローラの回転軸方向両側に設け、前記無端状ベルトの幅方向の移動を規制するようにしてもよい。このとき、回転軸方向に対して垂直方向のテンションローラの許容最大移動量Ｍと、前記鍔状部の半径方向の長さＬが下記式（２）を満足するようにするのが好ましい。
Ｌ≧２Ｍ ・・・・・・（２）

そしてまた、テンションローラの、回転軸方向に対して垂直方向の移動を検知する検知手段を設けて、テンションローラが許容最大移動量Ｍ以上移動すると、無端状ベルトの回転を停止させるのが好ましい。さらには、テンションローラの異常を知らせる報知手段を設けて、テンションローラが許容最大移動量Ｍ以上移動すると、報知手段を作動させて使用者にテンションローラの異常を知らせるようにしてもよい。

本発明に係る中間転写ユニットは、前記いずれかに記載のベルト駆動装置を備え、前記無端状ベルトを画像形成装置における中間転写ベルトとして用いることを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置は、前記記載のベルト駆動装置を備えたことを特徴とする。

本発明に係るベルト駆動装置では、無端状ベルトを複数のローラ間に張架した状態において、回転軸方向に対して垂直方向のテンションローラの移動量を規制するので、無端状ベルトに負荷がかかっても無端状ベルトの張架状態は大きくは変動せず、無端状ベルトは蛇行等することなく安定して回転する。

本発明の中間転写ユニット及び画像形成装置によれば、長期間にわたって高画質のカラー画像が得られる。

本発明に係る画像形成装置の一例を示す構成図。 本発明の中間転写ユニットの一実施形態を示す正面図。 図２の従動ローラ付近の拡大図。 従来のベルト駆動装置における中間転写ベルトの状態を示す概説図。 本発明のベルト駆動装置の一実施形態を示す従動ローラ端部の断面図。 本発明のベルト駆動装置の他の実施形態を示す従動ローラ端部の断面図。

以下、本発明に係るベルト駆動装置、中間転写ユニット及び画像形成装置について図に基づいて説明するが、本発明はこれらに何ら限定されるものではない。

図１に、本発明の中間転写ユニット及び画像形成装置の概説図を示す。図１の画像形成装置１００はタンデム型のカラー画像形成装置であって、原稿画像を読み取るイメージリーダー部２００と、読み取った画像を転写材にプリントして再現するプリンタ部３００と、プリント条件を入力したり装置の稼動状況を表示する操作表示部４００とから構成される。イメージリーダー部２００は、不図示の原稿ガラス板に載置された原稿の画像をスキャナを移動させながら読み取る公知のもので、読み取った画像データはイメージセンサにより色別に電気信号に変換されてプリンタ部３００に送られる。また、画像形成装置１００は、装置の動作を制御したり画像データを記憶する制御部６０を備え、各種センサの情報や使用者の指示に応じて設計された仕様で駆動制御される。

プリンタ部３００は電子写真方式で画像形成するもので、その略中央部に中間転写ユニット２が設置されている。この中間転写ユニット２は、中間転写ベルト２１と、中間転写ベルト２１を張架する駆動ローラ２３と従動ローラ２２とを主要構成要素として備える。従動ローラ２２はテンションローラとしての役割を果たし、中間転写ベルト２１に張力を与える。駆動ローラ２３は駆動モータＭによって図において反時計回りに回転駆動し、これにより、中間転写ベルト２１が回転し、従動ローラ２２が従動回転する。従動ローラ２２には、中間転写ベルト２１を挟んでクリーニングブレード２７が圧接している。クリーニングブレード２７は、転写材４０に転写しなかった残留トナーを中間転写ベルト２１表面から除去する。

中間転写ベルト２１の下面水平部の下方には、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各色に対応する４つの画像形成部３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋが並んで配置されている。各画像形成部では、感光体表面を均一に帯電させた後、電気信号に変換された画像データに応じて露光して静電潜像を形成し、形成された静電潜像をトナーで現像し可視像化する。そして、各色ごとに形成されたトナー像を中間転写ベルト２１に１次転写して重ね合わせてフルカラーのトナー画像を形成する。なお、画像形成部３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋには、それぞれの色別のトナー容器３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋからトナーが補給される。

プリントする転写材４０はトレイ４１に積層されており、最上の転写材４０から順に一枚ずつ搬送路に引き出され、中間転写ベルト２１の回転とタイミングを合わせて駆動ローラ２３と転写ローラ４２とのニップ部（２次転写領域）に送られる。そして、中間転写ベルト２１の表面に形成されたトナー画像が転写材４０に転写される。その後、転写材４０が定着装置５０を通過する間に、トナー画像は加熱・加圧されて転写材４０に溶融定着し排紙トレイに排出される。

図２に、中間転写ユニット２の概略正面図、図３に、従動ローラ２２付近の拡大図をそれぞれ示す。主フレーム２０の一方端側には駆動ローラ２３が回転自在に取り付けられ、もう一方端側の幅方向両側には、長穴（規制穴）２５１が形成された移動規制板（移動規制部材）２５が取り付けられている。他方、従動ローラ２２の軸方向両端から突出した回転軸２４には、クリーニングブレード２７を取り付けた支持板２６が、回転軸２４を中心として揺動自在に取り付けられている。支持板２６は、中間転写ベルト２１を介してクリーニングブレード２７が従動ローラ２２と圧接する方向に不図示の付勢手段によって付勢されている。そして、支持板２６から外方に突出した従動ローラ２２の回転軸２４は長穴２５１に移動可能に挿入されている。支持板２６の右側端は回転軸方向内方へ折曲され、バネ座片２６１が形成されている。このバネ座片２６１と主フレーム２０との間には押しバネ（付勢部材）Ｓが介装されており、従動ローラ２２は、駆動ローラ２３から離れる方向に常に付勢され、駆動ローラ２３と従動ローラ２２とに架け渡された中間転写ベルト２１に張力が与えられている。

図４に示すように、中間転写ベルト２１に対するクリーニングブレード２７の摺擦抵抗が大きくなると、駆動ローラ２３と従動ローラ２２と間における中間転写ベルト２１の上側部の張力Ｆ１は弱まる一方、下側部の張力Ｆ２が強まり、従動ローラ２２は押しバネＳに抗して駆動ローラ２３側に移動する。すると、中間転写ベルト２１の上側部の張力Ｆ１はさらに弱まり、中間転写ベルト２１の上側部が上方に膨らむように弛む。従来の中間転写ユニットでは、この中間転写ベルト２１の弛みが大きくなり過ぎて、例えば、従動ローラ２２の軸方向両端部に設けられている、中間転写ベルト２１の幅方向の移動を規制する円盤状部材に乗り上げてベルトが傷つくことがあった。

そこで、本発明では、従動ローラ２２の移動量を規制することによって、中間転写ベルト２１の前記弛みを抑制し、前記円盤状部材に中間転写ベルト２１が乗り上げないようにした。例えば、図３に示すように、移動規制板２５に形成した長穴２５１によって、従動ローラ２２の移動量を規制する実施形態例が挙げられる。従動ローラ２２の許容される最大移動量Ｍは、中間転写ベルト２１の材質や従動ローラ２２の外径などを考慮し適宜決定すればよい。通常、従動ローラ２２の許容される最大移動量Ｍは０．５ｍｍ〜数ｍｍ程度である。また、従動ローラ２２の回転軸２４の端部を挿入する穴は、回転軸２４の外径よりも大きければよく、その形状は長穴に限定されるものではない。さらには、従動ローラ２２の移動量の規制は、長穴２５１による規制に限定されるものではなく、従来公知の手段を用いることができる。

中間転写ベルト２１の蛇行をより効果的に防止するには、図５に示すように、中間転写ベルト２１の幅方向の長さを従動ローラ２２よりも長くすると共に、中間転写ベルト２１の両端部の内周面に断面四角形の線状のガイドゴム（突条）８を設けてもよい。そして、従動ローラ２１の回転軸方向両端に、従動ローラ２２の外径よりもわずかに小さい外径の第１円盤状部材７を設け、中間転写ベルト２１が幅方向内方へ移動すると、中間転写ベルト２１のガイドゴム８が第１円盤状部材７に接触し、中間転写ベルト２１のそれ以上の移動を制限するようにする。このとき、中間転写ベルト２１に設けるガイドゴム８の高さＨは、前記式（１）に示すように従動ローラ２１の許容最大移動量Ｍの３倍以上とするのが好ましい。これにより中間転写ベルト２１の幅方向内方への移動を確実に制限できる。

あるいは、図６に示すような実施形態として中間転写ベルト２１の蛇行を防止してもよい。すなわち、従動ローラ２２の回転軸方向の両側に、従動ローラ２２よりも半径方向に長い鍔状部９１を有する第２円盤状部材９を設ける。中間転写ベルト２１が幅方向外方へ移動すると、中間転写ベルト２１が第２円盤状部材９の鍔状部９１に接触し、中間転写ベルト２１のそれ以上の移動を制限するようにする。このとき、鍔状部９１の半径方向の長さＬは、前記式（２）に示すように従動ローラ２２の許容最大移動量Ｍの２倍以上とするのが好ましい。これにより中間転写ベルト２１の幅方向内方への移動を確実に制限できる。

ここで、中間転写ベルト２１に設けるガイドゴム８の高さＨの下限値が、鍔状部９１の半径方向の長さＬの下限値よりも大きいのは、第１円盤状部材７とガイドゴム８との摩擦係数が、中間転写ベルト２１と鍔状部９１との摩擦係数よりも一般に大きく、従動ローラ２２の移動量が小さくてもガイドゴム８が第１円盤状部材７に乗り上がりやすいからである。

なお、従動ローラ２２の許容移動量を変動できる装置の場合には、ガイドゴム８の高さＨ（図５に図示）や鍔状部９１の半径方向の長さＬ（図６に図示）から、前記式（１）又は前記式（２）を満足するように従動ローラ２２の許容最大移動量Ｍを定め、従動ローラ２２を取り付けた移動規制板２５を、当該許容最大移動量Ｍとなるように主フレーム２０に固定してもよい。

また、中間転写ベルト２１の蛇行等をより確実に防止するために、従動ローラ２２の回転軸方向に対して垂直方向の移動を検知する検知手段を設けて、従動ローラ２２が許容最大移動量Ｍ（図３に図示）以上移動したことが検知手段で検知されると、駆動ローラ２３の回転を停止し中間転写ベルト２１を止めるようにしてもよい。さらには、従動ローラ２２の異常を知らせる報知手段を設け、従動ローラ２２の異常な移動及び中間転写ベルト２１の停止を使用者に知らせるようにしてもよい。報知手段としては、表示画面への表示やランプの点灯、音声報知等が挙げられる。

以上説明した画像形成装置１００によれば、中間転写ユニット２の中間転写ベルト２１の蛇行が防止され、色別のトナー画像を重ね合わせる際の色ズレや、転写材４０への２次転写の際の位置ズレが確実に防止され高画質画像が得られる。

また、画像形成装置１００では、中間転写ベルト２１の他に、定着装置５０に定着ベルトを用いる場合や、転写材４０の搬送手段として搬送ベルトを用いる場合などがあり、これらのベルト駆動装置として本発明のベルト駆動装置を用いれば、安定したベルト走行が得られ好適である。

もちろん、本発明は、画像形成装置への使用に限定されるものではなく、複数のローラ間に無端状ベルトを架け渡し、テンションローラによって無端状ベルトに張力を与える構成のベルト駆動装置であればいずれにも適用可能である。

本発明に係るベルト駆動装置は、無端状ベルトに負荷がかかっても無端状ベルトの張架状態は大きくは変動せず、無端状ベルトは蛇行等することなく安定して回転するので有用である。

２ 中間転写ユニット
７ 第１円盤状部材
８ ガイドゴム（突条）
９ 第２円盤状部材
Ｓ 押しバネ（付勢部材）
２１ 中間転写ベルト
２２ 従動ローラ（テンションローラ）
２３ 駆動ローラ
２５ 移動規制板（移動規制部材）
９１ 鍔状部
１００ 画像形成装置
２５１ 長穴（規制穴）

Claims (10)

1. テンションローラを含む複数のローラと、これら複数のローラ間に架け渡された無端状ベルトと、前記無端状ベルトに張力を与える方向にテンションローラを付勢する付勢部材と、前記無端状ベルトを前記複数のローラ間に張架した状態において回転軸方向に対して垂直方向のテンションローラの移動量を規制する移動規制部材とを備えたことを特徴とするベルト駆動装置。
2. 前記移動規制部材が、テンションローラの回転軸方向両側に設けられた、テンションローラの回転軸よりも大きい規制穴を有する一組の板状体であって、テンションローラの回転軸を前記規制穴に挿入しテンションローラの移動量を規制するものである請求項１記載のベルト駆動装置。
3. 前記無端状ベルトの回転方向に対して垂直な幅方向の長さをテンションローラよりも長くし、前記無端状ベルトの両端部の内周面に、連続した突条を設けると共に、テンションローラの外径と同じ又はそれ以下の外径を有する第１円盤状部材をテンションローラの回転軸方向両側に設け、前記無端状ベルトの幅方向の移動を規制する請求項１又は２記載のベルト駆動装置。
4. 回転軸方向に対して垂直方向のテンションローラの許容最大移動量Ｍと、前記突条の高さＨとが下記式（１）を満足する請求項３記載のベルト駆動装置。
   Ｈ≧３Ｍ ・・・・・・（１）
5. テンションローラよりも半径方向に長い鍔状部を有する第２円盤状部材を、テンションローラの回転軸方向両側に設け、前記無端状ベルトの幅方向の移動を規制する請求項１又は２記載のベルト駆動装置。
6. 回転軸方向に対して垂直方向のテンションローラの許容最大移動量Ｍと、前記鍔状部の半径方向の長さＬが下記式（２）を満足する請求項５記載のベルト駆動装置。
   Ｌ≧２Ｍ ・・・・・・（２）
7. テンションローラの、回転軸方向に対して垂直方向の移動を検知する検知手段を備え、テンションローラが許容最大移動量Ｍ以上移動すると、無端状ベルトの回転を停止させる請求項１〜６のいずれかに記載のベルト駆動装置。
8. テンションローラの、回転軸方向に対して垂直方向の移動を検知する検知手段と、テンションローラの異常を知らせる報知手段とを備え、テンションローラが許容最大移動量Ｍ以上移動すると、前記報知手段を作動させる請求項１〜７のいずれかに記載のベルト駆動装置。
9. 前記請求項１〜８のいずれかに記載のベルト駆動装置を備え、前記無端状ベルトを画像形成装置における中間転写ベルトとして用いることを特徴とする中間転写ユニット。
10. 前記請求項９記載の中間転写ユニットを備えたことを特徴とする画像形成装置。