JP3720765B2 - 無端ベルト搬送装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ローラで張架された無端ベルトを備えた無端ベルト搬送装置に関し、例えば、画像形成装置に使用される現像剤担持体や転写媒体担持体などの無端ベルトを備えた無端ベルト搬送装置及びこの無端ベルト搬送装置を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真プロセスを利用した画像形成装置は、光、磁気、電荷等を利用して潜像を形成し、その潜像を顕像化して可視画像を得る画像形成部と、該画像形成部上の画像を転写するために画像形成部へ転写材を搬送する搬送手段と、該転写材に転写された画像を該転写材に転写せしめる定着手段とを有している。近年、パーソナルコンピュータの普及、及び画像入力装置であるデジタルカメラやデジタルビデオ及びスキャナの高精細化が要求されている。フルカラー画像を形成する方法としては、複数の画像形成部間を転写材を搬送し、順次転写材上に画像を重ね合わせて画像を形成する方法があり、転写材の搬送には静電吸着力を使用して駆動ローラにより駆動する無端ベルトに転写材を吸着固定して搬送する方法がとられている。そのため、転写材を保持している無端ベルトが走行中に蛇行や片寄りを起こしてしまうと、転写材上に転写された複数の画像形成部での画像の位置ズレが発生してしまう。
【０００３】
従来は、特開平６４−２０７０号公報のようにベルト端部にリブ形状を設けることによって、ベルトの寄りをローラ端部で規制しようというものがあった。図９は代表的な従来例で駆動ローラ１０１４、従動ローラ１０１５間に懸架した無端ベルト１０１１で、無端ベルト１０１１の幅方向両端にリブ１０１２，１０１３を設けている。図９（ｂ）は図９（ａ）に示すローラ軸回転中心を結ぶ平面で切断した断面形状を現しており、駆動ローラ１０１４と従動ローラ１０１５の端部と無端ベルト１０１１に設置したリブ１０１２，１０１３が接触当接して幅方向（横方向）のズレを防止する構造となっている。
【０００４】
このようにベルトの寄りを防止する方法としては、そのほか従動ローラの軸受部をバネで支持してベルトの横移動を制御しようという方式（特開平１１−２０９７４号公報）や、駆動ローラ及び従動ローラを中心直径が端部直径よりも大きいクラウン形状とする方法が採られてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ベルト両端にリブを設けるのは製造工程を複雑にしコスト上昇を招くばかりか、リブ部の耐久性も保証しなければならず、それに費やす開発費も膨大なものになる。
【０００６】
また、従動ローラの姿勢を制御する方式では、それ自体の機構を付加することで大幅なコスト上昇を招き、可動部が増えることで構成が複雑になり量産には不向きであった。
【０００７】
また、ローラの中心部径を端部より太くする方式では、製造コストが上昇するだけではなく、ベルトをローラ回転によりローラ中央に救心する構造のものであるので、何らかの原因でベルトがズレてしまった場合には該ベルトがローラ中央に位置が収束するまでの時間はベルトの横ズレが発生するので、その間は画像に色ズレが発生するし、前記ローラは製法上無理矢理に金型から引き抜く必要があるので、ローラ径の製造バラツキを抑えることが困難で高精細画像を求められる機種には採用できなかった。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ベルトにリブなどの付帯形状を設けることなく、またローラの姿勢制御を行う複雑な機構を設けることなく、ベルトの蛇行や寄りが発生しない無端ベルト搬送装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、無端ベルトと、該無端ベルトの内周面に当接してこれを張架する複数のローラと、を有する無端ベルト搬送装置において、前記複数のローラは、軸方向両端部の径がそれぞれ該ローラの最大径と最小径であり、最大径側端部から最小径側端部に向けて径が減少する形状であり、前記複数のローラを、一のローラの最大径側端部とこれに相対するローラの最小径側端部が対向するように配置したことを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、無端ベルトに対して各ローラ上で最大径方向への寄り力が作用するが、この無端ベルトに対する寄り力は、一のローラとこれに相対するローラとで逆方向に作用し、結果的に無端ベルトの幅方向（ローラ軸方向）の力が釣り合うので、無端ベルトに蛇行や寄りが発生しなくなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１２】
〔第１実施形態〕
図１（ａ）は本発明の第１実施形態に係る無端ベルト搬送装置を備えた画像形成装置の構成を説明する側面図、図１（ｂ）はベルト搬送部の上面図である。図１（ａ）に示す画像形成装置は、現像剤シアン用の感光体ドラム２０１、転写帯電器２２１、現像剤マゼンタ用の感光体ドラム２０２、転写帯電器２２２、現像剤イエロー用の感光体ドラム２０３、転写帯電器２２３、現像剤ブラック用の感光体ドラム２０４、転写帯電器２２４の各色に対応した画像形成部Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｂを有している。なお、図示していないが、各画像形成部には、感光体ドラムに作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段などが適宜配置されている。
【００１３】
２００は無端ベルトとしての搬送ベルトであり、転写材を担持して搬送する転写材担持体である。本実施形態では、搬送ベルトとして、膜厚０．１２ｍｍ、幅２２０ｍｍ、直径φ２２０ｍｍの、ＰＶＤＦ製の搬送ベルトを用いている。２３０は画像が形成される転写材であり、紙抑えローラ２１６を介して搬送ベルト２００によって各画像形成部Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｂ間を搬送され、分離ローラ２１５により分離されて定着部へ送られる。搬送ベルト２００は、駆動ローラ２１０と、第一の従動ローラ２１１、第二の従動ローラ２１２、第三の従動ローラ２１３によって懸架され、テンションローラ２１４によって弛みなく張架されている。
【００１４】
駆動ローラ２１０と第二の従動ローラ２１２は搬送ベルト２００と接触する部分がゴム等の弾性体で構成され、図１（ａ）の側面図上では手前側の径が奥側の径よりも小さいテーパ形状をなしており、本実施形態ではテーパ角が０．２５°、ベルト接触部のローラ軸方向長さが２２０ｍｍ、図１（ａ）中手前側の最小直径がφ２９．０４ｍｍ、奥側の最大直径がφ３０ｍｍとなっている。駆動ローラ２１０と第二の従動ローラ２１２は搬送ベルト２００と接触する領域において構成している材質及び形状寸法は等しく、搬送ベルト２００との摩擦係数も等しくなっている。また、画像形成装置内での配置では、駆動ローラ２１０と第二の従動ローラ２１２の幅方向（ローラ軸方向）の中心線と搬送ベルト２００の幅方向の中心線が一致するように配置する。図１（ｂ）は本実施形態の搬送部の上面図であるが、図中の幅方向中心線２１７に対してローラ端部までの距離Ｌａ，Ｌｂが等しくなるように配置する。
【００１５】
次に第一の従動ローラ２１１と第三の従動ローラ２１３は搬送ベルト２００と接触する部分がゴム等の弾性体で構成され、図１（ａ）の側面図上では手前側の径が奥側の径よりも大きいテーパ形状をなしており、本実施形態ではテーパ角が０．２５°、ベルト接触部のローラ軸方向長さが２２０ｍｍ、図１（ａ）中手前側の最大直径がφ３０ｍｍ、奥側の最小直径がφ２９．０４ｍｍとなっている。第一の従動ローラ２１１と第三の従動ローラ２１３は搬送ベルト２００と接触する領域において構成している材質及び形状寸法は等しく、搬送ベルト２００との摩擦係数も等しくなっている。本実施形態ではローラを構成しているゴム等の弾性体とＰＶＤＦ製の搬送ベルト２００との摩擦係数μは０．３に設定してある。また、画像形成装置内での配置では、第一の従動ローラ２１１と第三の従動ローラ２１３の幅方向（ローラ軸方向）の中心線と搬送ベルト２００の幅方向の中心線が一致するように配置する。図１（ｂ）は本実施形態の搬送部の上面図であるが、図中の幅方向中心線２１７に対してローラ端部までの距離Ｌａ，Ｌｂが等しくなるように配置する。
【００１６】
更に、駆動ローラ２１０、第二の従動ローラ２１２と、これと相対する第一の従動ローラ２１１、第三の従動ローラ２１３は、テーパ形状における最大径と最小径の配置が中心線２１７に対して対称になる配置となっている。つまり、駆動ローラ２１０の最大径端部と第一の従動ローラ２１１の最小径端部が搬送ベルト２００の同一端部側になるように配置されている。同様に、第一の従動ローラ２１１の最小径端部と第二の従動ローラ２１２の最大径端部が搬送ベルト２００の同一端部側に、第二の従動ローラ２１２の最大径端部と第三の従動ローラ２１３の最小径端部が搬送ベルト２００の同一端部側になるように配置されている。
【００１７】
搬送ベルトを張架する駆動ローラ、従動ローラに、上述の如きテーパ形状のローラを使用することで、図１（ｂ）に示すように駆動ローラ２１０と第二の従動ローラ２１２によって搬送ベルト２００は図中矢印上方向に寄り力が発生し、第一の従動ローラ２１１と第三の従動ローラ２１３によって搬送ベルト２００は図中矢印下方向に寄り力が発生する。本実施形態では、駆動ローラ２１０、第一の従動ローラ２１１、第二の従動ローラ２１２、第三の従動ローラ２１３が線対称な形状をなしているので、搬送ベルト２００に発生する寄り力は同一となり、図１（ｂ）において上側に搬送ベルト２００を寄せる力と下側に搬送ベルト２００を寄せる力が釣り合い、搬送ベルト２００は蛇行、寄りを発生することなく、安定して転写材２３０を搬送することが可能となっている。
【００１８】
更に図２を用いて、上記形状のローラによるベルトに対する寄り力、及びこの寄り力の釣り合いの原理について説明する。図２は上記形状の２つのローラ間に張架された無端ベルトを示す説明図である。図２に示すように、無端ベルト２４０をその軸方向の径変化率が逆である駆動ローラ２４１と従動ローラ２４２間に懸架し、回転駆動させることによって駆動ローラ２４１上では最大径２４３方向に寄り力ＦＬが発生し、従動ローラ２４２上では最大径２４４方向に寄り力ＦＲが発生する。駆動ローラ２４１及び従動ローラ２４２の無端ベルト２４０との接触面積を同等に設定すれば、各々の寄り力ＦＬ，ＦＲはスカラー量が同じで作用ベクトルが逆方向となり、お互いの力を打ち消し合うことになり、無端ベルト全体は釣り合った状態で安定して回転駆動を行うことができる。なお、図において、φＤ１はローラの最大径、φＤ２はローラの最小径である。
【００１９】
上述したように、本実施形態によれば、始動時当初から蛇行することもなく定位置で安定して搬送ベルト２００は回転することができ、転写材２３０を寄り、蛇行させることなく安定して搬送することが可能になる。
【００２０】
〔第２実施形態〕
図３（ａ）は本発明の第２実施形態に係る無端ベルト搬送装置を備えた画像形成装置の構成を説明する側面図、図３（ｂ）はベルト搬送部の上面図である。図３（ａ）に示す画像形成装置は、現像剤シアン用の感光体ドラム３０１、転写帯電器３２１、現像剤マゼンタ用の感光体ドラム３０２、転写帯電器３２２、現像剤イエロー用の感光体ドラム３０３、転写帯電器３２３、現像剤ブラック用の感光体ドラム３０４、転写帯電器３２４の各色に対応した画像形成部Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｂを有している。なお、図示していないが、各画像形成部には、感光体ドラムに作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段などが適宜配置されている。
【００２１】
３００は無端ベルトとしての搬送ベルトであり、転写材を担持して搬送する転写材担持体である。本実施形態では、搬送ベルトとして、膜厚０．１２ｍｍ、幅２８０ｍｍ、直径φ２２０ｍｍの、ＰＶＤＦ製の搬送ベルトを用いている。３３０は画像が形成される転写材であり、紙抑えローラ３１６を介して搬送ベルト３００によって各画像形成部Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｂ間を搬送され、分離ローラ３１５により分離されて定着部へ送られる。搬送ベルト３００は、駆動ローラ３１０と、第一の従動ローラ３１１、第二の従動ローラ３１２、第三の従動ローラ３１３によって懸架され、テンションローラ３１４によって弛みなく張架されている。
【００２２】
駆動ローラ３１０と、第一の従動ローラ３１１、第二の従動ローラ３１２、第三の従動ローラ３１３は搬送ベルト３００と接触する部分がゴム等の弾性体で構成され、図３（ａ）の側面図上ではローラ両端部から所定の範囲（本実施形態では３０ｍｍ）が端部から中央部に向けて径が減少するテーパ形状となっており、ローラ端部から３０ｍｍの長さで約１°のテーパ角がついており、両端部の径（最大径）がφ３１ｍｍ、手前側端部から３０ｍｍ中央部側の位置から奥側端部から３０ｍｍ中央部の位置までの直径（最小径）がφ３０ｍｍになっている。各ローラのベルト接触部のローラ軸方向の長さが２８０ｍｍで、ローラ中央の円筒部長さが２２０ｍｍとなっている。
【００２３】
駆動ローラ３１０と、第一の従動ローラ３１１、第二の従動ローラ３１２、第三の従動ローラ３１３は搬送ベルト３００と接触する領域において構成している材質及び形状寸法は等しく、搬送ベルト３００との摩擦係数も等しくなっている。本実施形態ではローラを構成しているゴム等の弾性体とＰＶＤＦ製の搬送ベルト３００との摩擦係数は０．２０に設定してある。また、画像形成装置内での配置では、駆動ローラ３１０、第一の従動ローラ３１１、第二の従動ローラ３１２、第三の従動ローラ３１３の幅方向（ローラ軸方向）の中心線と搬送ベルト３００の幅方向の中心線が一致するように配置する。図３（ｂ）は本実施形態の搬送部の上面図であるが、各ローラの両端部のテーパ形状部分では、そのテーパ形状効果によってローラの軸方向外側方向（図中矢印方向）に寄り力が発生し、搬送ベルト３００を幅方向外側に引っ張るようになり、その力が釣り合った状態となる。結果的に搬送ベルト３００は蛇行、寄りを発生することなく、安定して転写材３３０を搬送することが可能となる。
【００２４】
更に図４を用いて、上記形状のローラによるベルトに対する寄り力、及びこの寄り力の釣り合いの原理について説明する。図４は上記形状の２つのローラ間に張架された無端ベルトを示す説明図である。図４に示すように、ベルト３４０を張架しているローラ３４１，３４２の両端部に設けられたテーパ形状部３４３，３４４，３４５，３４６では、ローラの幅方向（軸方向）外側に、ＦＲという寄り力と作用方向が逆のＦＬという寄り力が発生する。１本のローラ内で各両端のテーパ部材質と形状が同一であれば、そこで発生する寄り力ＦＲ，ＦＬは等しくなるので、ベルト３４０の幅方向の力の釣り合いはとれるようになる。結果として、ベルト３４０は寄り、蛇行を生じない安定した回転を行う。
【００２５】
上述したように、本実施形態によれば、始動時当初から蛇行することもなく定位置で安定して搬送ベルト３００は回転することができ、転写材３３０を寄り、蛇行させることなく安定して搬送することが可能になる。
【００２６】
〔第３実施形態〕
図５（ａ）は本発明の第３実施形態に係る無端ベルト搬送装置を備えた画像形成装置の構成を説明する側面図、図５（ｂ）はベルト搬送部の上面図である。図５（ａ）に示す画像形成装置は、現像剤シアン用の感光体ドラム４０１、転写帯電器４２１、現像剤マゼンタ用の感光体ドラム４０２、転写帯電器４２２、現像剤イエロー用の感光体ドラム４０３、転写帯電器４２３、現像剤ブラック用の感光体ドラム４０４、転写帯電器４２４の各色に対応した画像形成部Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｂを有している。なお、図示していないが、各画像形成部には、感光体ドラムに作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段などが適宜配置されている。
【００２７】
４００は無端ベルトとしての搬送ベルトであり、転写材を担持して搬送する転写材担持体である。本実施形態では、搬送ベルトとして、膜厚０．１５ｍｍ、幅２２０ｍｍ、直径φ２２０ｍｍの、ＰＶＤＦ製の搬送ベルトを用いている。４３０は画像が形成される転写材であり、紙抑えローラ４１６を介して搬送ベルト４００によって各画像形成部Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｂ間を搬送され、分離ローラ４１５により分離されて定着部へ送られる。搬送ベルト４００は、駆動ローラ４１０と、第一の従動ローラ４１１、第二の従動ローラ４１２、第三の従動ローラ４１３によって懸架され、テンションローラ４１４によって弛みなく張架されている。
【００２８】
駆動ローラ４１０と第二の従動ローラ４１２は搬送ベルト４００と接触する部分がゴム等の弾性体で構成され、図５（ａ）の側面図上では手前側の径が奥側の径よりも徐々に小さくなるような曲率を持った軸方向断面をなす形状をなしており、その曲率はＲ３２５００ｍｍ、ベルト接触部のローラ軸方向長さは２２０ｍｍとなっている。駆動ローラ４１０と第二の従動ローラ４１２は搬送ベルト４００と接触する領域において構成している材質及び形状寸法は等しく、搬送ベルト２００との摩擦係数も等しくなっている。また、画像形成装置内での配置では、駆動ローラ４１０と第二の従動ローラ４１２の幅方向（ローラ軸方向）の中心線と搬送ベルト４００の幅方向の中心線が一致するように配置する。図５（ｂ）は本実施形態の搬送部の上面図であるが、図中の幅方向中心線４１７に対してローラ端部までの距離Ｌａ，Ｌｂが等しくなるように配置する。
【００２９】
次に第一の従動ローラ４１１と第三の従動ローラ４１３は搬送ベルト４００と接触する部分がゴム等の弾性体で構成され、図５（ａ）の側面図上では手前側の径が奥側の径よりも徐々に大きくなるような曲率を持った軸方向断面をなす形状をなしており、その曲率はＲ３２５００ｍｍ、ベルト接触部のローラ軸方向長さは２２０ｍｍとなっている。第一の従動ローラ４１１と第三の従動ローラ４１３は搬送ベルト４００と接触する領域において構成している材質及び形状寸法は等しく、搬送ベルト４００との摩擦係数も等しくなっている。本実施形態ではローラを構成しているゴム等の弾性体とＰＶＤＦ製の搬送ベルト４００との摩擦係数は０．３５に設定してある。また、画像形成装置内での配置では、第一の従動ローラ４１１と第三の従動ローラ４１３の幅方向（ローラ軸方向）の中心線と搬送ベルト４００の中心線が一致するように配置する。図５（ｂ）は本実施形態の搬送部の上面図であるが、図中の幅方向中心線４１７に対してローラ端部までの距離Ｌａ，Ｌｂが等しくなるように配置する。
【００３０】
更に、駆動ローラ４１０、第二の従動ローラ４１２と、これと相対する第一の従動ローラ４１１、第三の従動ローラ４１３は、テーパ形状における最大径と最小径の配置が中心線４１７に対して対称になる配置となっている。つまり、駆動ローラ４１０の最大径端部と第一の従動ローラ４１１の最小径端部が搬送ベルト４００の同一端部側になるように配置されている。同様に、第一の従動ローラ４１１の最小径端部と第二の従動ローラ４１２の最大径端部が搬送ベルト４００の同一端部側に、第二の従動ローラ４１２の最大径端部と第三の従動ローラ４１３の最小径端部が搬送ベルト４００の同一端部側になるように配置されている。
【００３１】
搬送ベルトを張架する駆動ローラ、従動ローラに、上述の如き曲率を有する形状のローラを使用することで、図５（ｂ）に示すように駆動ローラ４１０と第二の従動ローラ４１２によって搬送ベルト４００は図中矢印上方向に寄り力が発生し、第一の従動ローラ４１１と第三の従動ローラ４１３によって搬送ベルト４００は図中矢印下方向に寄り力が発生する。本実施形態では、駆動ローラ４１０、第一の従動ローラ４１１、第二の従動ローラ４１２、第三の従動ローラ４１３が線対称な形状をなしているので、搬送ベルト４００に発生する寄り力は同一となり、図５（ｂ）において上側に搬送ベルト４００を寄せる力と下側に搬送ベルト４００を寄せる力が釣り合い、搬送ベルト４００は蛇行、寄りを発生することなく、安定して転写材４３０を搬送することが可能となっている。
【００３２】
更に図６を用いて、上記形状のローラによるベルトに対する寄り力、及びこの寄り力の釣り合いの原理について説明する。図６は上記形状の２つのローラ間に張架された無端ベルトを示す説明図である。図６に示すように、無端ベルト４４０をその軸方向の径変化率が逆である駆動ローラ４４１と従動ローラ４４２間に懸架し、回転駆動させることによって駆動ローラ４４１上では最大径４４３方向に寄り力ＦＬが発生し、従動ローラ４４２上では最大径４４４方向に寄り力ＦＲが発生する。駆動ローラ４４１及び従動ローラ４４２の無端ベルト４４０との接触面積を同等に設定すれば、各々の寄り力ＦＬ，ＦＲはスカラー量が同じで作用ベクトルが逆方向となり、お互いの力を打ち消し合うことになり、無端ベルト全体は釣り合った状態で安定して回転駆動を行うことができる。
【００３３】
上述したように、本実施形態によれば、始動時当初から蛇行することもなく定位置で安定して搬送ベルト４００は回転することができ、転写材４３０を寄り、蛇行させることなく安定して搬送することが可能になる。
【００３４】
〔第４実施形態〕
図７（ａ）は本発明の第４実施形態に係る無端ベルト搬送装置を備えた画像形成装置の構成を説明する側面図、図７（ｂ）はベルト搬送部の上面図である。図７（ａ）に示す画像形成装置は、現像剤シアン用の感光体ドラム５０１、転写帯電器５２１、現像剤マゼンタ用の感光体ドラム５０２、転写帯電器５２２、現像剤イエロー用の感光体ドラム５０３、転写帯電器５２３、現像剤ブラック用の感光体ドラム５０４、転写帯電器５２４の各色に対応した画像形成部Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｂを有している。なお、図示していないが、各画像形成部には、感光体ドラムに作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段などが適宜配置されている。
【００３５】
５００は無端ベルトとしての搬送ベルトであり、転写材を担持して搬送する転写材担持体である。本実施形態では、搬送ベルトとして、膜厚０．１５ｍｍ、幅２２０ｍｍ、直径φ２２０ｍｍの、ＰＶＤＦ製の搬送ベルトを用いている。５３０は画像が形成される転写材であり、紙抑えローラ５１６を介して搬送ベルト５００によって各画像形成部Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｂ間を搬送され、分離ローラ５１５により分離されて定着部へ送られる。搬送ベルト５００は、駆動ローラ５１０と、第一の従動ローラ５１１、第二の従動ローラ５１２、第三の従動ローラ５１３によって懸架され、テンションローラ５１４によって弛みなく張架されている。
【００３６】
駆動ローラ５１０と、第一の従動ローラ５１１、第二の従動ローラ５１２、第三の従動ローラ５１３は搬送ベルト５００と接触する部分がゴム等の弾性体で構成され、図７（ａ）の側面図上では手前側端部の径と奥側端部の径は同寸法でローラ端部径（最大径）よりも軸方向中心位置の径（最小径）が小さくなるテーパ形状をなしており、テーパ角は０．３°、ベルト接触部のローラ軸方向長さが２２０ｍｍ、図７（ａ）中の中心の最小直径がφ３０．０ｍｍ、両端部の最大直径がφ３１．１５ｍｍとなっている。
【００３７】
駆動ローラ５１０と、第一の従動ローラ５１１、第二の従動ローラ５１２、第三の従動ローラ５１３は搬送ベルト５００と接触する領域において構成している材質及び寸法は等しく、搬送ベルト３００との摩擦係数も等しくなっている。また、画像形成装置内での配置では、駆動ローラ５１０、第一の従動ローラ５１１、第二の従動ローラ５１２、第三の従動ローラ５１３の幅方向（ローラ軸方向）の中心線と搬送ベルト５００の幅方向の中心線が一致するように配置する。図１９は本実施形態の搬送部の上面図であるが、図中の幅方向中心線５１７に対してローラ端部までの距離Ｌａ，Ｌｂが等しくなるように配置する。
【００３８】
搬送ベルトを張架する駆動ローラ、従動ローラに、上述の如きテーパ形状のローラを使用することで、図７（ｂ）に示すように、各ローラ内では、ベルトは軸方向両端部へ引っ張られることで釣り合っているので、搬送ベルトに寄り、蛇行が発生することなく、安定したベルト搬送が可能になる。
【００３９】
上述したように、本実施形態によれば、始動時当初から蛇行することもなく定位置で安定して搬送ベルト５００は回転することができ、転写材５３０を寄り、蛇行させることなく安定して搬送することが可能になる。
【００４０】
〔他の実施形態〕
無端ベルトに当接してこれを張架するローラの形状は、前述した実施形態のローラ形状に限定されるものではない。例えば、図８に挙げる形態などが考えられ、どのタイプでも無端ベルトの寄り、蛇行を抑止する効果がある。
【００４１】
図８（ａ）に示すローラ６１１は、軸方向両端部から所定の範囲が端部から中央部に向けて径が減少するテーパ形状であり、該テーパ形状部６１２，６１３の端部側が最大径、中央部側が最小径であり、該テーパ形状部６１２，６１３の間は前記最小径部からローラ中央部に向けて径が増加する曲率を有する形状であり、ローラ軸方向に対して直交するローラ回転方向に線対称な断面を有するローラである。
【００４２】
また、図８（ｂ）に示すローラ６２１は、軸方向両端部から所定の範囲が端部から中央部に向けて径が減少する曲率を有する形状であり、該曲率形状部６２２，６２３の端部側が最大径、中央部側が最小径であり、該曲率形状部６２２，６２３の間は前記最小径部からローラ中央部に向けて径が増加する曲率を有する形状であり、ローラ軸方向に対して直交するローラ回転方向に線対称な断面を有するローラである。
【００４３】
また、図８（ｃ）に示すローラ６３１は、軸方向両端部から所定の範囲が端部から中央部に向けて径が減少する曲率を有する形状であり、該曲率形状部６３２，６３３の端部側が最大径、中央部側が最小径であり、該曲率形状部６３２，６３３の間は前記最小径で均一な断面を有する円筒部６３４であり、ローラ軸方向に対して直交するローラ回転方向に線対称な断面を有するローラである。
【００４４】
また、図８（ｄ）に示すローラ６４１は、軸方向両端部から所定の範囲が端部から中央部に向けて径が減少する曲率を有する形状であり、該曲率形状部６４２，６４３の端部側が最大径、中央部側が最小径であり、該曲率形状部６４２，６４３の間は前記最小径部からローラ中央部に向けて径が減少するテーパ形状であり、ローラ軸方向に対して直交するローラ回転方向に線対称な断面を有するローラである。
【００４５】
上述の如きローラ形状とすることで、無端ベルト６００には各図に示す寄り力（矢印方向の力）が発生し、該力がローラ内で釣り合っているので、前述した実施形態と同様に、無端ベルト６００に寄り、蛇行が発生することなく、安定したベルト搬送が可能になる。
【００４６】
なお、上記例示以外にも、テーパ形状や曲率を有する形状を適宜組み合わせたローラ形状とすることで、同様の効果が得られる。
【００４７】
また、前述した実施形態では、搬送ベルトとしてＰＶＤＦ製の搬送ベルトを例示したが、これに限定されるものではない。例えば、熱可塑性樹脂あるいはエラストマ、及びゴム等の弾性体などどのような材料にも適用でき、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン−１、ポリスチレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリサルホン、ポリアリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニンサルファイド、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルニトリル、可塑性ポリイミド系材料、ポリエーテルエーテルケン、サーモトピック樹脂ポリマー、ポリアミド酸、ポリフッ化ビニリデン、アクリル重合体、ポリレフィン、ポリスホン、ポリエーテルスルホン、エチレンテトラフロロエチレン共重合体、アクリル共重合体、ポリエーテルエステル共重合体、ポリエーテルアミド共重合体、オレフィン共重合体、ポリウレタン共重合体などからなる搬送ベルトであっても本発明は有効である。
【００４８】
また前述した実施形態では、４つの画像形成部を備える装置を例示しているが、この使用個数は限定されるものではなく、必要に応じて適宜設定すれば良い。
【００４９】
また前述した実施形態では、無端ベルトとして、転写材を担持して搬送する転写材担持体としての搬送ベルトを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、現像剤を担持して搬送する現像剤担持体としての中間転写体（各色のトナー像を順次重ねて転写する中間転写ベルト）などの無端ベルトに対しても本発明は有効である。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、画像形成装置など使用される無端ベルトは、始動時当初から蛇行することもなく定位置で安定して回転することができ、転写材や現像剤像を寄り、蛇行させることなく安定して搬送することができる。
【００５１】
また、従来のように、無端ベルトにリブなどの付帯形状を設ける必要がなく、また無端ベルトを張架しているローラの姿勢制御を行う複雑な機構も設ける必要がないので、製造コストが安価である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明の第１実施形態に係る無端ベルト搬送装置を備えた画像形成装置の構成を説明する側面図、図１（ｂ）はベルト搬送部の上面図
【図２】テーパ形状のローラを配したベルト搬送部の原理の説明図
【図３】図３（ａ）は本発明の第２実施形態に係る無端ベルト搬送装置を備えた画像形成装置の構成を説明する側面図、図３（ｂ）はベルト搬送部の上面図
【図４】テーパ形状のローラを配したベルト搬送部の原理の説明図
【図５】図５（ａ）は本発明の第３実施形態に係る無端ベルト搬送装置を備えた画像形成装置の構成を説明する側面図、図５（ｂ）はベルト搬送部の上面図
【図６】テーパ形状のローラを配したベルト搬送部の原理の説明図
【図７】図７（ａ）は本発明の第４実施形態に係る無端ベルト搬送装置を備えた画像形成装置の構成を説明する側面図、図７（ｂ）はベルト搬送部の上面図
【図８】その他のローラ形状を示す説明図
【図９】従来技術の説明図
【符号の説明】
Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｂ …画像形成部
ＦＲ，ＦＬ …寄り力
Ｌａ，Ｌｂ …距離
２００ …搬送ベルト
２０１，２０２，２０３，２０４ …感光体ドラム
２１０ …駆動ローラ
２１１，２１２，２１３ …従動ローラ
２１４ …テンションローラ
２１５ …分離ローラ
２１６ …紙抑えローラ
２１７ …中心線
２２１，２２２，２２３，２２４ …転写帯電器
２３０ …転写材
２４０ …無端ベルト
２４１ …駆動ローラ
２４２ …従動ローラ
２４３，２４４ …最大径
３００ …搬送ベルト
３０１，３０２，３０３，３０４ …感光体ドラム
３１０ …駆動ローラ
３１１，３１２，３１３ …従動ローラ
３１４ …テンションローラ
３１５ …分離ローラ
３１６ …紙抑えローラ
３２１，３２２，３２３，３２４ …転写帯電器
３３０ …転写材
３４０ …ベルト
３４１，３４２ …ローラ
３４３，３４４，３４５，３４６ …テーパ形状部
４００ …搬送ベルト
４０１，４０２，４０３，４０４ …感光体ドラム
４１０ …駆動ローラ
４１１，４１２，４１３ …従動ローラ
４１４ …テンションローラ
４１５ …分離ローラ
４１６ …紙抑えローラ
４１７ …中心線
４２１，４２２，４２３，４２４ …転写帯電器
４３０ …転写材
４４０ …無端ベルト
４４１ …駆動ローラ
４４２ …従動ローラ
４４３，４４４ …最大径
５００ …搬送ベルト
５０１，５０２，５０３，５０４ …感光体ドラム
５１０ …駆動ローラ
５１１，５１２，５１３ …従動ローラ
５１４ …テンションローラ
５１５ …分離ローラ
５１６ …紙抑えローラ
５１７ …中心線
５２１，５２２，５２３，５２４ …転写帯電器
５３０ …転写材
６００ …無端ベルト
６１１ …ローラ
６１２，６１３ …テーパ形状部
６２１ …ローラ
６２２，６２３ …曲率形状部
６３１ …ローラ
６３２，６３３ …曲率形状部
６３４ …円筒部
６４１ …ローラ
６４２，６４３ …曲率形状部
【発明の属する技術分野】
本発明は、ローラで張架された無端ベルトを備えた無端ベルト搬送装置に関し、例えば、画像形成装置に使用される現像剤担持体や転写媒体担持体などの無端ベルトを備えた無端ベルト搬送装置及びこの無端ベルト搬送装置を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真プロセスを利用した画像形成装置は、光、磁気、電荷等を利用して潜像を形成し、その潜像を顕像化して可視画像を得る画像形成部と、該画像形成部上の画像を転写するために画像形成部へ転写材を搬送する搬送手段と、該転写材に転写された画像を該転写材に転写せしめる定着手段とを有している。近年、パーソナルコンピュータの普及、及び画像入力装置であるデジタルカメラやデジタルビデオ及びスキャナの高精細化が要求されている。フルカラー画像を形成する方法としては、複数の画像形成部間を転写材を搬送し、順次転写材上に画像を重ね合わせて画像を形成する方法があり、転写材の搬送には静電吸着力を使用して駆動ローラにより駆動する無端ベルトに転写材を吸着固定して搬送する方法がとられている。そのため、転写材を保持している無端ベルトが走行中に蛇行や片寄りを起こしてしまうと、転写材上に転写された複数の画像形成部での画像の位置ズレが発生してしまう。
【０００３】
従来は、特開平６４−２０７０号公報のようにベルト端部にリブ形状を設けることによって、ベルトの寄りをローラ端部で規制しようというものがあった。図９は代表的な従来例で駆動ローラ１０１４、従動ローラ１０１５間に懸架した無端ベルト１０１１で、無端ベルト１０１１の幅方向両端にリブ１０１２，１０１３を設けている。図９（ｂ）は図９（ａ）に示すローラ軸回転中心を結ぶ平面で切断した断面形状を現しており、駆動ローラ１０１４と従動ローラ１０１５の端部と無端ベルト１０１１に設置したリブ１０１２，１０１３が接触当接して幅方向（横方向）のズレを防止する構造となっている。
【０００４】
このようにベルトの寄りを防止する方法としては、そのほか従動ローラの軸受部をバネで支持してベルトの横移動を制御しようという方式（特開平１１−２０９７４号公報）や、駆動ローラ及び従動ローラを中心直径が端部直径よりも大きいクラウン形状とする方法が採られてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ベルト両端にリブを設けるのは製造工程を複雑にしコスト上昇を招くばかりか、リブ部の耐久性も保証しなければならず、それに費やす開発費も膨大なものになる。
【０００６】
また、従動ローラの姿勢を制御する方式では、それ自体の機構を付加することで大幅なコスト上昇を招き、可動部が増えることで構成が複雑になり量産には不向きであった。
【０００７】
また、ローラの中心部径を端部より太くする方式では、製造コストが上昇するだけではなく、ベルトをローラ回転によりローラ中央に救心する構造のものであるので、何らかの原因でベルトがズレてしまった場合には該ベルトがローラ中央に位置が収束するまでの時間はベルトの横ズレが発生するので、その間は画像に色ズレが発生するし、前記ローラは製法上無理矢理に金型から引き抜く必要があるので、ローラ径の製造バラツキを抑えることが困難で高精細画像を求められる機種には採用できなかった。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ベルトにリブなどの付帯形状を設けることなく、またローラの姿勢制御を行う複雑な機構を設けることなく、ベルトの蛇行や寄りが発生しない無端ベルト搬送装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、無端ベルトと、該無端ベルトの内周面に当接してこれを張架する複数のローラと、を有する無端ベルト搬送装置において、前記複数のローラは、軸方向両端部の径がそれぞれ該ローラの最大径と最小径であり、最大径側端部から最小径側端部に向けて径が減少する形状であり、前記複数のローラを、一のローラの最大径側端部とこれに相対するローラの最小径側端部が対向するように配置したことを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、無端ベルトに対して各ローラ上で最大径方向への寄り力が作用するが、この無端ベルトに対する寄り力は、一のローラとこれに相対するローラとで逆方向に作用し、結果的に無端ベルトの幅方向（ローラ軸方向）の力が釣り合うので、無端ベルトに蛇行や寄りが発生しなくなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１２】
〔第１実施形態〕
図１（ａ）は本発明の第１実施形態に係る無端ベルト搬送装置を備えた画像形成装置の構成を説明する側面図、図１（ｂ）はベルト搬送部の上面図である。図１（ａ）に示す画像形成装置は、現像剤シアン用の感光体ドラム２０１、転写帯電器２２１、現像剤マゼンタ用の感光体ドラム２０２、転写帯電器２２２、現像剤イエロー用の感光体ドラム２０３、転写帯電器２２３、現像剤ブラック用の感光体ドラム２０４、転写帯電器２２４の各色に対応した画像形成部Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｂを有している。なお、図示していないが、各画像形成部には、感光体ドラムに作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段などが適宜配置されている。
【００１３】
２００は無端ベルトとしての搬送ベルトであり、転写材を担持して搬送する転写材担持体である。本実施形態では、搬送ベルトとして、膜厚０．１２ｍｍ、幅２２０ｍｍ、直径φ２２０ｍｍの、ＰＶＤＦ製の搬送ベルトを用いている。２３０は画像が形成される転写材であり、紙抑えローラ２１６を介して搬送ベルト２００によって各画像形成部Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｂ間を搬送され、分離ローラ２１５により分離されて定着部へ送られる。搬送ベルト２００は、駆動ローラ２１０と、第一の従動ローラ２１１、第二の従動ローラ２１２、第三の従動ローラ２１３によって懸架され、テンションローラ２１４によって弛みなく張架されている。
【００１４】
駆動ローラ２１０と第二の従動ローラ２１２は搬送ベルト２００と接触する部分がゴム等の弾性体で構成され、図１（ａ）の側面図上では手前側の径が奥側の径よりも小さいテーパ形状をなしており、本実施形態ではテーパ角が０．２５°、ベルト接触部のローラ軸方向長さが２２０ｍｍ、図１（ａ）中手前側の最小直径がφ２９．０４ｍｍ、奥側の最大直径がφ３０ｍｍとなっている。駆動ローラ２１０と第二の従動ローラ２１２は搬送ベルト２００と接触する領域において構成している材質及び形状寸法は等しく、搬送ベルト２００との摩擦係数も等しくなっている。また、画像形成装置内での配置では、駆動ローラ２１０と第二の従動ローラ２１２の幅方向（ローラ軸方向）の中心線と搬送ベルト２００の幅方向の中心線が一致するように配置する。図１（ｂ）は本実施形態の搬送部の上面図であるが、図中の幅方向中心線２１７に対してローラ端部までの距離Ｌａ，Ｌｂが等しくなるように配置する。
【００１５】
次に第一の従動ローラ２１１と第三の従動ローラ２１３は搬送ベルト２００と接触する部分がゴム等の弾性体で構成され、図１（ａ）の側面図上では手前側の径が奥側の径よりも大きいテーパ形状をなしており、本実施形態ではテーパ角が０．２５°、ベルト接触部のローラ軸方向長さが２２０ｍｍ、図１（ａ）中手前側の最大直径がφ３０ｍｍ、奥側の最小直径がφ２９．０４ｍｍとなっている。第一の従動ローラ２１１と第三の従動ローラ２１３は搬送ベルト２００と接触する領域において構成している材質及び形状寸法は等しく、搬送ベルト２００との摩擦係数も等しくなっている。本実施形態ではローラを構成しているゴム等の弾性体とＰＶＤＦ製の搬送ベルト２００との摩擦係数μは０．３に設定してある。また、画像形成装置内での配置では、第一の従動ローラ２１１と第三の従動ローラ２１３の幅方向（ローラ軸方向）の中心線と搬送ベルト２００の幅方向の中心線が一致するように配置する。図１（ｂ）は本実施形態の搬送部の上面図であるが、図中の幅方向中心線２１７に対してローラ端部までの距離Ｌａ，Ｌｂが等しくなるように配置する。
【００１６】
更に、駆動ローラ２１０、第二の従動ローラ２１２と、これと相対する第一の従動ローラ２１１、第三の従動ローラ２１３は、テーパ形状における最大径と最小径の配置が中心線２１７に対して対称になる配置となっている。つまり、駆動ローラ２１０の最大径端部と第一の従動ローラ２１１の最小径端部が搬送ベルト２００の同一端部側になるように配置されている。同様に、第一の従動ローラ２１１の最小径端部と第二の従動ローラ２１２の最大径端部が搬送ベルト２００の同一端部側に、第二の従動ローラ２１２の最大径端部と第三の従動ローラ２１３の最小径端部が搬送ベルト２００の同一端部側になるように配置されている。
【００１７】
搬送ベルトを張架する駆動ローラ、従動ローラに、上述の如きテーパ形状のローラを使用することで、図１（ｂ）に示すように駆動ローラ２１０と第二の従動ローラ２１２によって搬送ベルト２００は図中矢印上方向に寄り力が発生し、第一の従動ローラ２１１と第三の従動ローラ２１３によって搬送ベルト２００は図中矢印下方向に寄り力が発生する。本実施形態では、駆動ローラ２１０、第一の従動ローラ２１１、第二の従動ローラ２１２、第三の従動ローラ２１３が線対称な形状をなしているので、搬送ベルト２００に発生する寄り力は同一となり、図１（ｂ）において上側に搬送ベルト２００を寄せる力と下側に搬送ベルト２００を寄せる力が釣り合い、搬送ベルト２００は蛇行、寄りを発生することなく、安定して転写材２３０を搬送することが可能となっている。
【００１８】
更に図２を用いて、上記形状のローラによるベルトに対する寄り力、及びこの寄り力の釣り合いの原理について説明する。図２は上記形状の２つのローラ間に張架された無端ベルトを示す説明図である。図２に示すように、無端ベルト２４０をその軸方向の径変化率が逆である駆動ローラ２４１と従動ローラ２４２間に懸架し、回転駆動させることによって駆動ローラ２４１上では最大径２４３方向に寄り力ＦＬが発生し、従動ローラ２４２上では最大径２４４方向に寄り力ＦＲが発生する。駆動ローラ２４１及び従動ローラ２４２の無端ベルト２４０との接触面積を同等に設定すれば、各々の寄り力ＦＬ，ＦＲはスカラー量が同じで作用ベクトルが逆方向となり、お互いの力を打ち消し合うことになり、無端ベルト全体は釣り合った状態で安定して回転駆動を行うことができる。なお、図において、φＤ１はローラの最大径、φＤ２はローラの最小径である。
【００１９】
上述したように、本実施形態によれば、始動時当初から蛇行することもなく定位置で安定して搬送ベルト２００は回転することができ、転写材２３０を寄り、蛇行させることなく安定して搬送することが可能になる。
【００２０】
〔第２実施形態〕
図３（ａ）は本発明の第２実施形態に係る無端ベルト搬送装置を備えた画像形成装置の構成を説明する側面図、図３（ｂ）はベルト搬送部の上面図である。図３（ａ）に示す画像形成装置は、現像剤シアン用の感光体ドラム３０１、転写帯電器３２１、現像剤マゼンタ用の感光体ドラム３０２、転写帯電器３２２、現像剤イエロー用の感光体ドラム３０３、転写帯電器３２３、現像剤ブラック用の感光体ドラム３０４、転写帯電器３２４の各色に対応した画像形成部Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｂを有している。なお、図示していないが、各画像形成部には、感光体ドラムに作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段などが適宜配置されている。
【００２１】
３００は無端ベルトとしての搬送ベルトであり、転写材を担持して搬送する転写材担持体である。本実施形態では、搬送ベルトとして、膜厚０．１２ｍｍ、幅２８０ｍｍ、直径φ２２０ｍｍの、ＰＶＤＦ製の搬送ベルトを用いている。３３０は画像が形成される転写材であり、紙抑えローラ３１６を介して搬送ベルト３００によって各画像形成部Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｂ間を搬送され、分離ローラ３１５により分離されて定着部へ送られる。搬送ベルト３００は、駆動ローラ３１０と、第一の従動ローラ３１１、第二の従動ローラ３１２、第三の従動ローラ３１３によって懸架され、テンションローラ３１４によって弛みなく張架されている。
【００２２】
駆動ローラ３１０と、第一の従動ローラ３１１、第二の従動ローラ３１２、第三の従動ローラ３１３は搬送ベルト３００と接触する部分がゴム等の弾性体で構成され、図３（ａ）の側面図上ではローラ両端部から所定の範囲（本実施形態では３０ｍｍ）が端部から中央部に向けて径が減少するテーパ形状となっており、ローラ端部から３０ｍｍの長さで約１°のテーパ角がついており、両端部の径（最大径）がφ３１ｍｍ、手前側端部から３０ｍｍ中央部側の位置から奥側端部から３０ｍｍ中央部の位置までの直径（最小径）がφ３０ｍｍになっている。各ローラのベルト接触部のローラ軸方向の長さが２８０ｍｍで、ローラ中央の円筒部長さが２２０ｍｍとなっている。
【００２３】
駆動ローラ３１０と、第一の従動ローラ３１１、第二の従動ローラ３１２、第三の従動ローラ３１３は搬送ベルト３００と接触する領域において構成している材質及び形状寸法は等しく、搬送ベルト３００との摩擦係数も等しくなっている。本実施形態ではローラを構成しているゴム等の弾性体とＰＶＤＦ製の搬送ベルト３００との摩擦係数は０．２０に設定してある。また、画像形成装置内での配置では、駆動ローラ３１０、第一の従動ローラ３１１、第二の従動ローラ３１２、第三の従動ローラ３１３の幅方向（ローラ軸方向）の中心線と搬送ベルト３００の幅方向の中心線が一致するように配置する。図３（ｂ）は本実施形態の搬送部の上面図であるが、各ローラの両端部のテーパ形状部分では、そのテーパ形状効果によってローラの軸方向外側方向（図中矢印方向）に寄り力が発生し、搬送ベルト３００を幅方向外側に引っ張るようになり、その力が釣り合った状態となる。結果的に搬送ベルト３００は蛇行、寄りを発生することなく、安定して転写材３３０を搬送することが可能となる。
【００２４】
更に図４を用いて、上記形状のローラによるベルトに対する寄り力、及びこの寄り力の釣り合いの原理について説明する。図４は上記形状の２つのローラ間に張架された無端ベルトを示す説明図である。図４に示すように、ベルト３４０を張架しているローラ３４１，３４２の両端部に設けられたテーパ形状部３４３，３４４，３４５，３４６では、ローラの幅方向（軸方向）外側に、ＦＲという寄り力と作用方向が逆のＦＬという寄り力が発生する。１本のローラ内で各両端のテーパ部材質と形状が同一であれば、そこで発生する寄り力ＦＲ，ＦＬは等しくなるので、ベルト３４０の幅方向の力の釣り合いはとれるようになる。結果として、ベルト３４０は寄り、蛇行を生じない安定した回転を行う。
【００２５】
上述したように、本実施形態によれば、始動時当初から蛇行することもなく定位置で安定して搬送ベルト３００は回転することができ、転写材３３０を寄り、蛇行させることなく安定して搬送することが可能になる。
【００２６】
〔第３実施形態〕
図５（ａ）は本発明の第３実施形態に係る無端ベルト搬送装置を備えた画像形成装置の構成を説明する側面図、図５（ｂ）はベルト搬送部の上面図である。図５（ａ）に示す画像形成装置は、現像剤シアン用の感光体ドラム４０１、転写帯電器４２１、現像剤マゼンタ用の感光体ドラム４０２、転写帯電器４２２、現像剤イエロー用の感光体ドラム４０３、転写帯電器４２３、現像剤ブラック用の感光体ドラム４０４、転写帯電器４２４の各色に対応した画像形成部Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｂを有している。なお、図示していないが、各画像形成部には、感光体ドラムに作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段などが適宜配置されている。
【００２７】
４００は無端ベルトとしての搬送ベルトであり、転写材を担持して搬送する転写材担持体である。本実施形態では、搬送ベルトとして、膜厚０．１５ｍｍ、幅２２０ｍｍ、直径φ２２０ｍｍの、ＰＶＤＦ製の搬送ベルトを用いている。４３０は画像が形成される転写材であり、紙抑えローラ４１６を介して搬送ベルト４００によって各画像形成部Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｂ間を搬送され、分離ローラ４１５により分離されて定着部へ送られる。搬送ベルト４００は、駆動ローラ４１０と、第一の従動ローラ４１１、第二の従動ローラ４１２、第三の従動ローラ４１３によって懸架され、テンションローラ４１４によって弛みなく張架されている。
【００２８】
駆動ローラ４１０と第二の従動ローラ４１２は搬送ベルト４００と接触する部分がゴム等の弾性体で構成され、図５（ａ）の側面図上では手前側の径が奥側の径よりも徐々に小さくなるような曲率を持った軸方向断面をなす形状をなしており、その曲率はＲ３２５００ｍｍ、ベルト接触部のローラ軸方向長さは２２０ｍｍとなっている。駆動ローラ４１０と第二の従動ローラ４１２は搬送ベルト４００と接触する領域において構成している材質及び形状寸法は等しく、搬送ベルト２００との摩擦係数も等しくなっている。また、画像形成装置内での配置では、駆動ローラ４１０と第二の従動ローラ４１２の幅方向（ローラ軸方向）の中心線と搬送ベルト４００の幅方向の中心線が一致するように配置する。図５（ｂ）は本実施形態の搬送部の上面図であるが、図中の幅方向中心線４１７に対してローラ端部までの距離Ｌａ，Ｌｂが等しくなるように配置する。
【００２９】
次に第一の従動ローラ４１１と第三の従動ローラ４１３は搬送ベルト４００と接触する部分がゴム等の弾性体で構成され、図５（ａ）の側面図上では手前側の径が奥側の径よりも徐々に大きくなるような曲率を持った軸方向断面をなす形状をなしており、その曲率はＲ３２５００ｍｍ、ベルト接触部のローラ軸方向長さは２２０ｍｍとなっている。第一の従動ローラ４１１と第三の従動ローラ４１３は搬送ベルト４００と接触する領域において構成している材質及び形状寸法は等しく、搬送ベルト４００との摩擦係数も等しくなっている。本実施形態ではローラを構成しているゴム等の弾性体とＰＶＤＦ製の搬送ベルト４００との摩擦係数は０．３５に設定してある。また、画像形成装置内での配置では、第一の従動ローラ４１１と第三の従動ローラ４１３の幅方向（ローラ軸方向）の中心線と搬送ベルト４００の中心線が一致するように配置する。図５（ｂ）は本実施形態の搬送部の上面図であるが、図中の幅方向中心線４１７に対してローラ端部までの距離Ｌａ，Ｌｂが等しくなるように配置する。
【００３０】
更に、駆動ローラ４１０、第二の従動ローラ４１２と、これと相対する第一の従動ローラ４１１、第三の従動ローラ４１３は、テーパ形状における最大径と最小径の配置が中心線４１７に対して対称になる配置となっている。つまり、駆動ローラ４１０の最大径端部と第一の従動ローラ４１１の最小径端部が搬送ベルト４００の同一端部側になるように配置されている。同様に、第一の従動ローラ４１１の最小径端部と第二の従動ローラ４１２の最大径端部が搬送ベルト４００の同一端部側に、第二の従動ローラ４１２の最大径端部と第三の従動ローラ４１３の最小径端部が搬送ベルト４００の同一端部側になるように配置されている。
【００３１】
搬送ベルトを張架する駆動ローラ、従動ローラに、上述の如き曲率を有する形状のローラを使用することで、図５（ｂ）に示すように駆動ローラ４１０と第二の従動ローラ４１２によって搬送ベルト４００は図中矢印上方向に寄り力が発生し、第一の従動ローラ４１１と第三の従動ローラ４１３によって搬送ベルト４００は図中矢印下方向に寄り力が発生する。本実施形態では、駆動ローラ４１０、第一の従動ローラ４１１、第二の従動ローラ４１２、第三の従動ローラ４１３が線対称な形状をなしているので、搬送ベルト４００に発生する寄り力は同一となり、図５（ｂ）において上側に搬送ベルト４００を寄せる力と下側に搬送ベルト４００を寄せる力が釣り合い、搬送ベルト４００は蛇行、寄りを発生することなく、安定して転写材４３０を搬送することが可能となっている。
【００３２】
更に図６を用いて、上記形状のローラによるベルトに対する寄り力、及びこの寄り力の釣り合いの原理について説明する。図６は上記形状の２つのローラ間に張架された無端ベルトを示す説明図である。図６に示すように、無端ベルト４４０をその軸方向の径変化率が逆である駆動ローラ４４１と従動ローラ４４２間に懸架し、回転駆動させることによって駆動ローラ４４１上では最大径４４３方向に寄り力ＦＬが発生し、従動ローラ４４２上では最大径４４４方向に寄り力ＦＲが発生する。駆動ローラ４４１及び従動ローラ４４２の無端ベルト４４０との接触面積を同等に設定すれば、各々の寄り力ＦＬ，ＦＲはスカラー量が同じで作用ベクトルが逆方向となり、お互いの力を打ち消し合うことになり、無端ベルト全体は釣り合った状態で安定して回転駆動を行うことができる。
【００３３】
上述したように、本実施形態によれば、始動時当初から蛇行することもなく定位置で安定して搬送ベルト４００は回転することができ、転写材４３０を寄り、蛇行させることなく安定して搬送することが可能になる。
【００３４】
〔第４実施形態〕
図７（ａ）は本発明の第４実施形態に係る無端ベルト搬送装置を備えた画像形成装置の構成を説明する側面図、図７（ｂ）はベルト搬送部の上面図である。図７（ａ）に示す画像形成装置は、現像剤シアン用の感光体ドラム５０１、転写帯電器５２１、現像剤マゼンタ用の感光体ドラム５０２、転写帯電器５２２、現像剤イエロー用の感光体ドラム５０３、転写帯電器５２３、現像剤ブラック用の感光体ドラム５０４、転写帯電器５２４の各色に対応した画像形成部Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｂを有している。なお、図示していないが、各画像形成部には、感光体ドラムに作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段などが適宜配置されている。
【００３５】
５００は無端ベルトとしての搬送ベルトであり、転写材を担持して搬送する転写材担持体である。本実施形態では、搬送ベルトとして、膜厚０．１５ｍｍ、幅２２０ｍｍ、直径φ２２０ｍｍの、ＰＶＤＦ製の搬送ベルトを用いている。５３０は画像が形成される転写材であり、紙抑えローラ５１６を介して搬送ベルト５００によって各画像形成部Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｂ間を搬送され、分離ローラ５１５により分離されて定着部へ送られる。搬送ベルト５００は、駆動ローラ５１０と、第一の従動ローラ５１１、第二の従動ローラ５１２、第三の従動ローラ５１３によって懸架され、テンションローラ５１４によって弛みなく張架されている。
【００３６】
駆動ローラ５１０と、第一の従動ローラ５１１、第二の従動ローラ５１２、第三の従動ローラ５１３は搬送ベルト５００と接触する部分がゴム等の弾性体で構成され、図７（ａ）の側面図上では手前側端部の径と奥側端部の径は同寸法でローラ端部径（最大径）よりも軸方向中心位置の径（最小径）が小さくなるテーパ形状をなしており、テーパ角は０．３°、ベルト接触部のローラ軸方向長さが２２０ｍｍ、図７（ａ）中の中心の最小直径がφ３０．０ｍｍ、両端部の最大直径がφ３１．１５ｍｍとなっている。
【００３７】
駆動ローラ５１０と、第一の従動ローラ５１１、第二の従動ローラ５１２、第三の従動ローラ５１３は搬送ベルト５００と接触する領域において構成している材質及び寸法は等しく、搬送ベルト３００との摩擦係数も等しくなっている。また、画像形成装置内での配置では、駆動ローラ５１０、第一の従動ローラ５１１、第二の従動ローラ５１２、第三の従動ローラ５１３の幅方向（ローラ軸方向）の中心線と搬送ベルト５００の幅方向の中心線が一致するように配置する。図１９は本実施形態の搬送部の上面図であるが、図中の幅方向中心線５１７に対してローラ端部までの距離Ｌａ，Ｌｂが等しくなるように配置する。
【００３８】
搬送ベルトを張架する駆動ローラ、従動ローラに、上述の如きテーパ形状のローラを使用することで、図７（ｂ）に示すように、各ローラ内では、ベルトは軸方向両端部へ引っ張られることで釣り合っているので、搬送ベルトに寄り、蛇行が発生することなく、安定したベルト搬送が可能になる。
【００３９】
上述したように、本実施形態によれば、始動時当初から蛇行することもなく定位置で安定して搬送ベルト５００は回転することができ、転写材５３０を寄り、蛇行させることなく安定して搬送することが可能になる。
【００４０】
〔他の実施形態〕
無端ベルトに当接してこれを張架するローラの形状は、前述した実施形態のローラ形状に限定されるものではない。例えば、図８に挙げる形態などが考えられ、どのタイプでも無端ベルトの寄り、蛇行を抑止する効果がある。
【００４１】
図８（ａ）に示すローラ６１１は、軸方向両端部から所定の範囲が端部から中央部に向けて径が減少するテーパ形状であり、該テーパ形状部６１２，６１３の端部側が最大径、中央部側が最小径であり、該テーパ形状部６１２，６１３の間は前記最小径部からローラ中央部に向けて径が増加する曲率を有する形状であり、ローラ軸方向に対して直交するローラ回転方向に線対称な断面を有するローラである。
【００４２】
また、図８（ｂ）に示すローラ６２１は、軸方向両端部から所定の範囲が端部から中央部に向けて径が減少する曲率を有する形状であり、該曲率形状部６２２，６２３の端部側が最大径、中央部側が最小径であり、該曲率形状部６２２，６２３の間は前記最小径部からローラ中央部に向けて径が増加する曲率を有する形状であり、ローラ軸方向に対して直交するローラ回転方向に線対称な断面を有するローラである。
【００４３】
また、図８（ｃ）に示すローラ６３１は、軸方向両端部から所定の範囲が端部から中央部に向けて径が減少する曲率を有する形状であり、該曲率形状部６３２，６３３の端部側が最大径、中央部側が最小径であり、該曲率形状部６３２，６３３の間は前記最小径で均一な断面を有する円筒部６３４であり、ローラ軸方向に対して直交するローラ回転方向に線対称な断面を有するローラである。
【００４４】
また、図８（ｄ）に示すローラ６４１は、軸方向両端部から所定の範囲が端部から中央部に向けて径が減少する曲率を有する形状であり、該曲率形状部６４２，６４３の端部側が最大径、中央部側が最小径であり、該曲率形状部６４２，６４３の間は前記最小径部からローラ中央部に向けて径が減少するテーパ形状であり、ローラ軸方向に対して直交するローラ回転方向に線対称な断面を有するローラである。
【００４５】
上述の如きローラ形状とすることで、無端ベルト６００には各図に示す寄り力（矢印方向の力）が発生し、該力がローラ内で釣り合っているので、前述した実施形態と同様に、無端ベルト６００に寄り、蛇行が発生することなく、安定したベルト搬送が可能になる。
【００４６】
なお、上記例示以外にも、テーパ形状や曲率を有する形状を適宜組み合わせたローラ形状とすることで、同様の効果が得られる。
【００４７】
また、前述した実施形態では、搬送ベルトとしてＰＶＤＦ製の搬送ベルトを例示したが、これに限定されるものではない。例えば、熱可塑性樹脂あるいはエラストマ、及びゴム等の弾性体などどのような材料にも適用でき、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン−１、ポリスチレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリサルホン、ポリアリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニンサルファイド、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルニトリル、可塑性ポリイミド系材料、ポリエーテルエーテルケン、サーモトピック樹脂ポリマー、ポリアミド酸、ポリフッ化ビニリデン、アクリル重合体、ポリレフィン、ポリスホン、ポリエーテルスルホン、エチレンテトラフロロエチレン共重合体、アクリル共重合体、ポリエーテルエステル共重合体、ポリエーテルアミド共重合体、オレフィン共重合体、ポリウレタン共重合体などからなる搬送ベルトであっても本発明は有効である。
【００４８】
また前述した実施形態では、４つの画像形成部を備える装置を例示しているが、この使用個数は限定されるものではなく、必要に応じて適宜設定すれば良い。
【００４９】
また前述した実施形態では、無端ベルトとして、転写材を担持して搬送する転写材担持体としての搬送ベルトを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、現像剤を担持して搬送する現像剤担持体としての中間転写体（各色のトナー像を順次重ねて転写する中間転写ベルト）などの無端ベルトに対しても本発明は有効である。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、画像形成装置など使用される無端ベルトは、始動時当初から蛇行することもなく定位置で安定して回転することができ、転写材や現像剤像を寄り、蛇行させることなく安定して搬送することができる。
【００５１】
また、従来のように、無端ベルトにリブなどの付帯形状を設ける必要がなく、また無端ベルトを張架しているローラの姿勢制御を行う複雑な機構も設ける必要がないので、製造コストが安価である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明の第１実施形態に係る無端ベルト搬送装置を備えた画像形成装置の構成を説明する側面図、図１（ｂ）はベルト搬送部の上面図
【図２】テーパ形状のローラを配したベルト搬送部の原理の説明図
【図３】図３（ａ）は本発明の第２実施形態に係る無端ベルト搬送装置を備えた画像形成装置の構成を説明する側面図、図３（ｂ）はベルト搬送部の上面図
【図４】テーパ形状のローラを配したベルト搬送部の原理の説明図
【図５】図５（ａ）は本発明の第３実施形態に係る無端ベルト搬送装置を備えた画像形成装置の構成を説明する側面図、図５（ｂ）はベルト搬送部の上面図
【図６】テーパ形状のローラを配したベルト搬送部の原理の説明図
【図７】図７（ａ）は本発明の第４実施形態に係る無端ベルト搬送装置を備えた画像形成装置の構成を説明する側面図、図７（ｂ）はベルト搬送部の上面図
【図８】その他のローラ形状を示す説明図
【図９】従来技術の説明図
【符号の説明】
Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｂ …画像形成部
ＦＲ，ＦＬ …寄り力
Ｌａ，Ｌｂ …距離
２００ …搬送ベルト
２０１，２０２，２０３，２０４ …感光体ドラム
２１０ …駆動ローラ
２１１，２１２，２１３ …従動ローラ
２１４ …テンションローラ
２１５ …分離ローラ
２１６ …紙抑えローラ
２１７ …中心線
２２１，２２２，２２３，２２４ …転写帯電器
２３０ …転写材
２４０ …無端ベルト
２４１ …駆動ローラ
２４２ …従動ローラ
２４３，２４４ …最大径
３００ …搬送ベルト
３０１，３０２，３０３，３０４ …感光体ドラム
３１０ …駆動ローラ
３１１，３１２，３１３ …従動ローラ
３１４ …テンションローラ
３１５ …分離ローラ
３１６ …紙抑えローラ
３２１，３２２，３２３，３２４ …転写帯電器
３３０ …転写材
３４０ …ベルト
３４１，３４２ …ローラ
３４３，３４４，３４５，３４６ …テーパ形状部
４００ …搬送ベルト
４０１，４０２，４０３，４０４ …感光体ドラム
４１０ …駆動ローラ
４１１，４１２，４１３ …従動ローラ
４１４ …テンションローラ
４１５ …分離ローラ
４１６ …紙抑えローラ
４１７ …中心線
４２１，４２２，４２３，４２４ …転写帯電器
４３０ …転写材
４４０ …無端ベルト
４４１ …駆動ローラ
４４２ …従動ローラ
４４３，４４４ …最大径
５００ …搬送ベルト
５０１，５０２，５０３，５０４ …感光体ドラム
５１０ …駆動ローラ
５１１，５１２，５１３ …従動ローラ
５１４ …テンションローラ
５１５ …分離ローラ
５１６ …紙抑えローラ
５１７ …中心線
５２１，５２２，５２３，５２４ …転写帯電器
５３０ …転写材
６００ …無端ベルト
６１１ …ローラ
６１２，６１３ …テーパ形状部
６２１ …ローラ
６２２，６２３ …曲率形状部
６３１ …ローラ
６３２，６３３ …曲率形状部
６３４ …円筒部
６４１ …ローラ
６４２，６４３ …曲率形状部
Claims (15)
- 無端ベルトと、該無端ベルトの内周面に当接してこれを張架する複数のローラと、を有する無端ベルト搬送装置において、
前記複数のローラは、軸方向両端部の径がそれぞれ該ローラの最大径と最小径であり、最大径側端部から最小径側端部に向けて径が減少する形状であり、前記複数のローラを、一のローラの最大径側端部とこれに相対するローラの最小径側端部が対向するように配置したことを特徴とする無端ベルト搬送装置。 - 前記複数のローラは、最大径側端部から最小径側端部に向けて径が減少する形状が、テーパ形状、または、曲率を有する形状であることを特徴とする請求項１に記載の無端ベルト搬送装置。
- 無端ベルトと、該無端ベルトの内周面に当接してこれを張架する複数のローラと、を有する無端ベルト搬送装置において、
前記複数のローラは、軸方向両端部の径が該ローラの最大径であり、軸方向中央部の径が該ローラの最小径であり、最大径両端部から最小径中央部に向けて径が減少する形状であり、ローラ軸方向に対して直交するローラ回転方向に線対称な断面を有するローラであることを特徴とする無端ベルト搬送装置。 - 前記複数のローラは、最大径両端部から最小径中央部に向けて径が減少する形状が、テーパ形状、または、曲率を有する形状であることを特徴とする請求項３に記載の無端ベルト搬送装置。
- 無端ベルトと、該無端ベルトの内周面に当接してこれを張架する複数のローラと、を有する無端ベルト搬送装置において、
前記複数のローラは、軸方向両端部から所定の範囲が端部から中央部に向けて径が減少する形状であり、該径減少形状部の端部側が最大径、中央部側が最小径であり、該径減少形状部の間は前記最小径で均一な断面を有する円筒部であり、ローラ軸方向に対して直交するローラ回転方向に線対称な断面を有するローラであることを特徴とする無端ベルト搬送装置。 - 前記複数のローラは、軸方向両端部から所定の範囲が端部から中央部に向けて径が減少する径減少形状部の形状が、テーパ形状、または、曲率を有する形状であることを特徴とする請求項５に記載の無端ベルト搬送装置。
- 無端ベルトと、該無端ベルトの内周面に当接してこれを張架する複数のローラと、を有する無端ベルト搬送装置において、
前記複数のローラは、軸方向両端部から所定の範囲が端部から中央部に向けて径が減少する形状であり、該径減少形状部の端部側が最大径、中央部側が最小径であり、該径減少形状部の間は前記最小径部からローラ中央部に向けて径が増加する形状であり、ローラ軸方向に対して直交するローラ回転方向に線対称な断面を有するローラであることを特徴とする無端ベルト搬送装置。 - 前記複数のローラは、軸方向両端部から所定の範囲が端部から中央部に向けて径が減少する径減少形状部の形状が、テーパ形状、または、曲率を有する形状であり、該径減少形状部の間において前記最小径部からローラ中央部に向けて径が増加する径増加形状部の形状が、テーパ形状、または、曲率を有する形状であることを特徴とする請求項７に記載の無端ベルト搬送装置。
- 無端ベルトと、該無端ベルトの内周面に当接してこれを張架する複数のローラと、を有する無端ベルト搬送装置において、
前記複数のローラは、軸方向両端部から所定の範囲が端部から中央部に向けて径が減少する形状であり、該径減少形状部の端部側が最大径、中央部側が最小径であり、該径減少形状部の間は前記最小径部からローラ中央部に向けて径が減少する形状であり、ローラ軸方向に対して直交するローラ回転方向に線対称な断面を有するローラであることを特徴とする無端ベルト搬送装置。 - 前記複数のローラは、軸方向両端部から所定の範囲が端部から中央部に向けて径が減少する径減少形状部の形状が、テーパ形状、または、曲率を有する形状であり、該径減少形状部の間において前記最小径部からローラ中央部に向けて径が減少するローラ中央部寄りの径減少形状部の形状が、テーパ形状、または、曲率を有する形状であることを特徴とする請求項９に記載の無端ベルト搬送装置。
- 前記無端ベルトは、熱可塑性樹脂、エラストマ、あるいはゴム弾性体であることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の無端ベルト搬送装置。
- 前記無端ベルトは、厚さが０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の無端ベルト搬送装置。
- 前記無端ベルトは、ローラの接触摩擦係数μが０．０９＜μであることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の無端ベルト搬送装置。
- 前記無端ベルトは、ローラ回転方向と直交する方向の長さが、該無端ベルトに当接するローラの軸方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の無端ベルト搬送装置。
- 転写材に対して現像剤を用いて画像を形成する画像形成装置において、無端ベルトとして、前記転写材を担持して搬送する転写材担持体、または、前記現像剤を担持して搬送する現像剤担持体を備えた無端ベルト搬送装置として、請求項１ないし請求項１５のいずれか１項に記載の無端ベルト搬送装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
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