JP4047018B2 - 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】
本発明は電子写真方式を用いたカラー複写機やカラープリンター等のカラー画像形成装置に関するものであり、特に中間転写ベルトを介して転写材にトナー画像を転写する、或いは静電吸着搬送ベルトに転写材を吸着搬送し、この転写材にトナー画像を順次転写させる構成のベルト周動機構を有する電子写真方式の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来カラー画像形成装置に用いられている中間転写ベルト、或いは静電吸着搬送ベルトの幅方向への寄り規制手段としては、特開平09-301565号公報に示すように、ベルトの裏面両端に寄り規制部材として弾性体からなる帯状のリブを設け、両端リブの内幅に収まるようにベルトを懸回張設する複数のローラ幅を設定しているものが一般的である（図10参照）。
【０００３】
一般的に中間転写ベルトや、静電吸着ベルトはＰＶＤＦ（ポリフッ化ビリニデン）、ポリイミド等の薄い樹脂フィルムが利用され、この両端にゴム等の弾性体を両面テープ等の粘着材で貼付している。
【０００４】
また、この他のベルトの寄り規制手段として特開平11-065336号公報に示すようにローラの両端にスプリング等のベルト端部付勢部材と、ベルト案内ガイド等を組み合わせた寄り規制手段を設けたり、特開平05-132180号公報に示すようにローラと別にベルト断面経路を変更させる圧設部材を設ける方法等が考案されている。しかし、コスト高と機構の複雑さ等から中間転写ベルト、或いは静電吸着搬送ベルトの寄り規制手段としてはあまり実施されていない。
【０００５】
一方、中間転写ベルトを用いたカラー画像形成装置は、特開平8-137168号公報、特開平8-146698号公報、特開平11-161047号公報に示すように、中間転写ベルト上に重ね合わせる各色トナー画像の位置を合わせる為に、中間転写ベルトの循環移動方向の位置を検出する位置検出手段が設けられている。
【０００６】
通常、これらの位置検出手段は中間転写ベルトの画像形成領域外で、上述の寄り止めリブの内側に光反射体のマーカーを貼付し、これに対向するように所定の位置に反射型の光センサー（フォトセンサー）を配置し、この光反射体のマーカーからの反射光を検知することにより、中間転写ベルトの周動方向の画像書き出し基準位置を検知し、この検知信号に同期して露光手段による感光体への画像データ書き込みタイミングを制御しているのが一般的である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように一般的に実施されている両端に規制リブを設け、ローラ幅を両端リブの内幅に収めたベルト構成では、ベルト両端部に対してバックアップローラが存在しないので、図10に示すようにベルト両端部にてベルトテンションによりベルトが内側に屈曲し応力が集中することとなる。
【０００８】
これにより、ベルトの安定走行が損なわれ画像転写に不具合を起こしたり、ベルト端部にシワが発生したり、破損したりするのでベルトの寿命に大きな影響を及ぼしている。
【００１２】
そこで本発明は、安定したベルトの循環移動により、画質を向上させることができるベルト搬送装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
移動可能なエンドレスベルトと、前記エンドレスベルトを支持するとともに移動させる駆動ローラと、前記エンドレスベルトを支持する従動ローラと、前記従動ローラの回転軸線上に回転軸を有する第１のコロと、前記駆動ローラの回転軸線上に回転軸を有する第２のコロと、を有し、前記第１のコロは前記従動ローラとは独立して回転可能であり、前記エンドレスベルトは内面にリブを有し、前記リブは前記ベルトの端部よりも内側にあり、前記第１のコロ及び前記第２のコロは前記リブを入れる溝を有するベルト搬送装置において、
前記駆動ローラと前記エンドレスベルトの間の摩擦係数は、前記従動ローラと前記エンドレスベルトの間の摩擦係数よりも大きく、前記第２のコロの溝の幅よりも前記第１のコロの溝の幅が小さく、前記第１のコロが前記エンドレスベルトの寄りを規制することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に係るベルト搬送装置及び画像形成装置の実施形態について、図を用いて説明する。図１は本実施形態に係る電子写真方式の画像形成装置の縦断面図、図２は感光体ドラム、中間転写ベルト一体構成のプロセスカートリッジの縦断面図、図３は感光体ドラム、中間転写ベルト一体構成のプロセスカートリッジを上面から見た断面図、図４〜図６はローラの断面図、図７は感光体ドラム、中間転写ベルト一体構成のプロセスカートリッジを画像形成装置本体に着脱する状態を示す図、図８は中間転写ベルトを用いたインライン方式のカラー画像形成装置の主断面図、図９は静電吸着ベルトを用いたインライン方式のカラー画像形成装置の主断面図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態に係る電子写真画像形成装置として、ロータリー回転（現像器回転）方式の４色フルカラーレーザービームプリンターを例に説明する。
【００１６】
｛カラー画像形成装置の画像形成動作概略｝
駆動ローラ40と従動ローラ41（テンションローラ）の２本のローラに懸回張設された、中間転写ベルト５ａの回転と同期して感光体ドラム１を図１の矢印方向（反時計回り）に回転させ、この感光体ドラム１表面を帯電装置２によって均一に帯電するとともに、露光手段３によってイエロー画像の光照射を行い、感光体ドラム１上にイエローの静電潜像を形成する。この静電潜像形成と同時に現像装置４を駆動してイエローの現像器４Ｙを現像位置に配置し、感光体ドラム１上の静電潜像にイエロートナーが付着するように感光体ドラム１の帯電極性と同極性でほぼ同電位の電圧を印加して静電潜像にイエロートナーを付着させて現像する。その後、中間転写ベルト５ａの押えローラ５ｊ（１次転写ローラ）にトナーと逆極性の電圧を印加して感光体ドラム１上のイエローのトナー像を中間転写ベルト５ａ上に１次転写する。
【００１７】
上述のようにしてイエロートナー像の１次転写が終了すると、次の現像器が回転移動してきて、感光体ドラム１に対向する現像位置に位置決めされ、イエローの場合と同様にしてマゼンダ、シアン、そしてブラックの各色について、静電潜像の形成、現像、１次転写を順次行い、中間転写ベルト５ａ上に４色のトナー像を重ね合わせる。
【００１８】
この間、２次転写ローラ11は、中間転写ベルト５ａとは非接触状態にある。この時、クリーニングユニットとしての帯電ローラ５ｆも中間転写ベルト５ａとは非接触状態に位置する。
【００１９】
そして、中間転写ベルト５ａ上に４色のトナー像形成完了後、２次転写ローラ11が中間転写ベルト５ａに圧接され（図１の状態）、更に中間転写ベルト５ａの回転と同期して、転写材積載手段19からピックアップローラ18により１枚毎分離給送され、再給送手段であるレジストローラ対７ｄ近辺の所定の位置で待機していた転写材Ｓが、中間転写ベルト５ａと２次転写ローラ11のニップ部に送り出される。
【００２０】
ここで、レジストローラ対７ｄの直前には転写材Ｓの先端を検知してレジストローラ対７ｄの回転駆動力を一時遮断し、転写材Ｓを所定の位置で待機させるレジ前センサ14が設けられている。
【００２１】
更に、２次転写ローラ11にはトナーと逆極性の電圧が印加されており、中間転写ベルト５ａ上のトナー像は、一括して搬送されてきた転写材Ｓの表面に２次転写していく。
【００２２】
このようにして、２次転写された転写材Ｓは搬送ベルトユニット12を経由して定着器８に至り、ここで複数色のトナー像の定着を行った後排出ローラ対13によって排出ガイド15に沿って搬送され、排出ローラ対９によってカラー画像形成装置Ａ上部の排出トレイ10に排出され、画像形成を完了する。
【００２３】
一方、２次転写後にクリーニング用帯電ローラ５ｆが中間転写ベルト５ａに圧接され、中間転写ベルト上に残った残留トナーに転写時と逆の電荷を与える。
【００２４】
逆の電荷を付与された残留トナーは、感光体ドラム１に静電気的に付着され、その後感光体ドラム用のクリーニングブレード６により回収されるものである。
【００２５】
回収された残留トナーは、廃トナーとして後述する搬送する搬送経路をたどり、廃トナーボックス16に回収され蓄積される。
【００２６】
｛感光ドラム−中間転写ベルト一体カートリッジの構成｝
図２は感光体ドラムと中間転写体が一体構成となったプロセスカートリッジの主断面図、図３は図２のプロセスカートリッジを上方より見た横断面図である。
【００２７】
図２、図３に於いて、プロセスカートリッジユニット５は、駆動ローラ40と従動ローラ41（テンションローラ）の２本のローラに懸回張設された、中間転写ベルト５ａを有する中間転写ベルトユニット21の投影上方面に感光体ドラムユニット20を配置し、感光体ドラムユニット20の装置前面から見て右側面には、一体構成で廃トナーボックス16を配置している。また、中間転写ベルトユニット21のベルト駆動ローラ40には、中間転写ベルト５ａ上の残留トナーに転写時と逆電荷を付与する為のクリーニング帯電ローラ部23が設けられ、一体構成となっている。
【００２８】
感光体ドラムユニット20には、感光体ドラム１が両端を回転自在に右側軸受206と左側回転軸202により保持され、右側端部のカップリング24を介して装置本体から所定の回転駆動力が伝達されるようになっている。
【００２９】
また、感光体ドラム１には帯電ローラ２が両端の軸受25を介して、圧縮バネ26により所定の力で圧接され、従動回転するようになっている。
【００３０】
軸受25の少なくとも片方は導電性の部材で構成され、帯電ローラ２に所定の帯電バイアス電圧を印加することにより、感光体ドラム１表面を一様に帯電させるようになっている。
【００３１】
次に、中間転写ベルトユニット21の構成について説明する。
【００３２】
中間転写ベルト５ａは握手部61を含む中間転写体フレーム45に、駆動ローラ40と従動ローラ41により懸回張設されている。
【００３３】
駆動ローラ40は両端を回転自在に右側軸受205と左側軸受201により保持され、右側端部のカップリング42を介して装置本体から所定の回転駆動力が伝達されるようになっている。
【００３４】
従動ローラ両端の軸受43には圧縮バネ44が設けられ、中間転写ベルト５ａに所定の張力を与えるようになっている。
【００３５】
中間転写ベルト５ａを挟んで、感光体ドラム１と対向する位置には、１次転写ローラ５ｊが設けられ、両端の軸受46を介して、圧縮バネ47により所定の力で圧接され、従動回転するようになっている。
【００３６】
軸受46の少なくとも片方は導電性の部材で構成され、１次転写ローラ５ｊに所定の帯電バイアス電圧を印加することにより、感光体ドラム１表面上のトナーを中間転写体ベルト５ａ上に１次転写される。
【００３７】
｛中間転写ベルトの寄り防止機構｝
次に本発明の特徴である、中間転写ベルトの寄り防止機構に関して述べる。
【００３８】
中間転写体としてのエンドレスベルト状の中間転写ベルト５ａは、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）或いはポリイミド（ＰＩ）などの樹脂フィルムで構成され、駆動ローラ40と従動ローラ41の２本のローラに懸回張設されている。
【００３９】
駆動ローラ40の表面には回転力を確実に中間転写ベルト５ａに伝達するために摩擦係数μの大きなゴム層等40Ｈがアルミパイプ等の表面にコーティングされている。
【００４０】
従動ローラ41はアルミパイプ等で構成され表面は滑らかで摩擦係数μが低く押さえられている。
【００４１】
図３、図４に示す様に、中間転写ベルト５ａの駆動伝達側端部の裏面にはゴム等の弾性体で構成されたリブ５ｒが帯状に１周、リブ５ｒの真直性を保つように両面テープ等の粘着剤で貼付されている。
【００４２】
駆動ローラ40の駆動伝達側には駆動ローラ40と略同径のコロ100が、駆動ローラに回転駆動力を装置本体から伝達する為のカップリング42に対して駆動ローラと同軸上で回転自在に設けられている。
【００４３】
また、コロ100には上述した中間転写ベルト５ａに貼付されたリブ５ｒが落ち込む為の溝101が、幅、高さ方向に所定の隙間Δを設けるように設定されている。
【００４４】
コロ100はワッシャー105を介して波ワッシャースプリング106、止め輪107により所定の圧で駆動ローラ40に押圧されガタ取りされている。従動ローラ41の同じ側にもコロ102が従動ローラ41と同軸上で回転自在に設けられ、同様に、溝103が設けられ、リブ５ｒが落ち込む為の溝103が、幅方向に所定の隙間δを設けるように設定されている。
【００４５】
また、同様にコロ102はワッシャー105を介して波ワッシャースプリング106、止め輪107により所定の圧で従動ローラ41に押圧されガタ取りされている。
【００４６】
中間転写ベルト５ａのリブ５ｒは上述の溝101と103に落ち込み、中間転写ベルト５ａに寄り力が発生した場合、溝の側壁により規制されて中間転写ベルト５ａは各ローラから脱落すること無く安定して循環移動していく。
【００４７】
ここで、リブ５ｒの幅Ｌ３と、駆動ローラの溝幅Ｌ４＝Ｌ３＋２Δと、従動ローラの溝幅Ｌ５＝Ｌ３＋２δと、の関係は、Ｌ４〉Ｌ５〉Ｌ３となる。つまり、中間転写ベルト５ａのリブ５ｒの側面は従動ローラ41に設けられたコロ102の溝103の側面により先に規制されることになる。
【００４８】
これは、駆動ローラ40の表面にはμの大きなゴム層41Ｈが設けられているので、駆動ローラ40側で中間転写ベルトの軸方向への寄りは発生し難く、従動ローラ41の表面は滑らかなアルミパイプ等で構成され、μが小さく、少ない力で寄りを規制することが出来るからである。
【００４９】
図６はもう一つの補助的従動ローラ303を有し、コロ304は回転自在でコロ102と同形状の溝を有し、コロ304は軸長手方向にγだけ移動可能に設けられている。これにより、幅方向の誤差を吸収する構成になっている。
【００５０】
図５に寄り力の概念をしめす。駆動ローラ40からのベルト駆動力Ｆ（ベルト張力）、ローラとベルトの摩擦係数μ、ベルト張力Ｆにより発生するローラに垂直な抗力Ｔとすると寄り力ｆ＝μ・Ｔで現される。
【００５１】
従って、寄り力ｆはローラの傾き、ベルトとローラのμ、ベルト駆動力Ｆが大きいほど大きくなる。
【００５２】
一方、図４に示す様に、全てのローラとコロで構成されるローラ幅は、中間転写ベルト５ａの幅より長く、中間転写ベルト５ａの全幅でバックアップローラが構成されるので、図10に示すようにベルトの両端Ａ、Ｂに応力が集中し、変形することがない。
【００５３】
また、中間転写ベルト５ａの周回位置検出用の位置検出手段である光反射体のマーカー104はリブ５ｒと反対側に設けられている。これにより、図10に示すような両担部でのベルトの内側への屈曲や、図11に示すような弾性体リブによるベルトの脹らみといった影響を受けない。すなわち、樹脂フィルムであるベルト自体が弾性体であるリブによる影響を受けないで安定して循環移動できるようになっている。
【００５４】
また、図３に於いて、クリーニング用帯電ローラ５ｆは画像領域から、光反射体マーカー104までカバーする長さであり、駆動ローラ40がバックアップローラとして全幅をカバーしている。
【００５５】
｛カートリッジの装置本体への位置決め方法｝
図７に於いて、プロセスカートリッジ５のカラー画像形成装置本体Ａへの着脱、及び所定位置への固定方法について説明する。
【００５６】
カラー画像形成装置本体Ａの上蓋60を開くと、感光体ドラム軸受を支持する支持部に設けられた感光体ドラム１への回転駆動力伝達カップリングと、中間転ベルト駆動軸の軸受部を支持する支持部に設けられた、中間転写ベルト駆動ローラへの回転駆動力伝達カップリングが、軸方向へスライドして退避した状態となる（連結解除状態）。
【００５７】
装置本体内側には感光体ドラム用ガイドレール30、と中間転写体用ガイドレール31が段差を設けて、両サイドに設けてある。
【００５８】
プロセスカートリッジ５の感光体ドラム右側軸受206、左側回転軸202を感光体ドラム用ガイドレール30へ、中間転写ベルト駆動ローラの右側軸受205、左側軸受201と、左右サイドカバーに設けられた突起部203、204を中間転写体用ガイドレール31に夫々載せてスライドさせながら挿入していく。
【００５９】
最終的には、感光体ドラム右側軸受206、左側回転軸202は感光体ドラム軸受を支持する支持部102に落ち込み、中間転写ベルト駆動ローラの右側軸受205、左側軸受201は中間転ベルト駆動軸の軸受部を支持する支持部103に落ち込み、左右サイドカバーに設けられた突起部203、204は位置決め溝104に夫々落ち込み、図７に示すように夫々ねじりコイルバネにより夫々装置本体フレームの位置決めに押し付けられ固定される。
【００６０】
なお、１個の像担持体（感光体）を有し、現像器が回転するロータリー方式の中間転写ベルトを用いたカラー画像形成装置に関して説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、図８に示す様な複数の像担持体を有する中間転写ベルトを用いたインライン方式のカラー画像形成装置、或いは、図９に示すような複数の像担持体を有し、静電吸着搬送ベルトに静電吸着され搬送されてくる転写材に直接転写していくインライン方式のカラー画像形成装置の各ベルト搬送装置に応用することができる。
【００６１】
また、像担持体として感光体ドラムを挙げたが、感光体ベルトを使用した画像形成装置に於いても同様のベルト構成を取ることが出来る。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば弊害を抑止しつつ、エンドレスベルトの寄りを規制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る電子写真方式の画像形成装置の縦断面図である。
【図２】感光体ドラム、中間転写ベルト一体構成のプロセスカートリッジの縦断面図である。
【図３】感光体ドラム、中間転写ベルト一体構成のプロセスカートリッジを上面から見た断面図である。
【図４】ローラの断面図である。
【図５】ローラの断面図である。
【図６】ローラの断面図である。
【図７】感光体ドラム、中間転写ベルト一体構成のプロセスカートリッジを画像形成装置本体に着脱する状態を示す図である。
【図８】中間転写ベルトを用いたインライン方式のカラー画像形成装置の主断面図である。
【図９】静電吸着ベルトを用いたインライン方式のカラー画像形成装置の主断面図である。
【図１０】従来のベルトの屈曲を説明する図である。
【図１１】従来のリブ側でのベルトの脹らみを説明する図である。
【符号の説明】
Ａ …カラー画像形成装置
Ｓ …転写材
１ …感光体ドラム
２ …帯電装置
３ …露光手段
４Ｙ …現像器
５ …プロセスカートリッジユニット
５ａ …中間転写ベルト
５ｆ …帯電ローラ
５ｊ …１次転写ローラ
５ｒ …リブ
６ …クリーニングブレード
７ｄ …レジストローラ対
８ …定着器
９ …排出ローラ対
10 …排出トレイ
11 …２次転写ローラ
12 …搬送ベルトユニット
13 …後排出ローラ対
14 …レジ前センサ
15 …排出ガイド
16 …廃トナーボックス
18 …ピックアップローラ
19 …転写材積載手段
20 …感光体ドラムユニット
21 …中間転写ベルトユニット
23 …クリーニング帯電ローラ部
24 …カップリング
25 …軸受
26 …圧縮バネ
30 …感光体ドラム用ガイドレール
31 …中間転写体用ガイドレール
40 …駆動ローラ
40Ｈ …ゴム層等
41 …従動ローラ
42 …カップリング
43 …軸受
44 …圧縮バネ
45 …中間転写体フレーム
46 …軸受
47 …圧縮バネ
60 …上蓋
61 …握手部
100 …コロ
101 …溝
102 …コロ
103 …溝
104 …光反射体マーカー
105 …ワッシャー
106 …波ワッシャースプリング
107 …止め輪
201 …左側軸受
202 …左側回転軸
203 …突起部
204 …突起部
205 …右側軸受
206 …右側軸受
303 …補助的従動ローラ
304 …コロ
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真方式を用いたカラー複写機やカラープリンター等のカラー画像形成装置に関するものであり、特に中間転写ベルトを介して転写材にトナー画像を転写する、或いは静電吸着搬送ベルトに転写材を吸着搬送し、この転写材にトナー画像を順次転写させる構成のベルト周動機構を有する電子写真方式の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来カラー画像形成装置に用いられている中間転写ベルト、或いは静電吸着搬送ベルトの幅方向への寄り規制手段としては、特開平09-301565号公報に示すように、ベルトの裏面両端に寄り規制部材として弾性体からなる帯状のリブを設け、両端リブの内幅に収まるようにベルトを懸回張設する複数のローラ幅を設定しているものが一般的である（図10参照）。
【０００３】
一般的に中間転写ベルトや、静電吸着ベルトはＰＶＤＦ（ポリフッ化ビリニデン）、ポリイミド等の薄い樹脂フィルムが利用され、この両端にゴム等の弾性体を両面テープ等の粘着材で貼付している。
【０００４】
また、この他のベルトの寄り規制手段として特開平11-065336号公報に示すようにローラの両端にスプリング等のベルト端部付勢部材と、ベルト案内ガイド等を組み合わせた寄り規制手段を設けたり、特開平05-132180号公報に示すようにローラと別にベルト断面経路を変更させる圧設部材を設ける方法等が考案されている。しかし、コスト高と機構の複雑さ等から中間転写ベルト、或いは静電吸着搬送ベルトの寄り規制手段としてはあまり実施されていない。
【０００５】
一方、中間転写ベルトを用いたカラー画像形成装置は、特開平8-137168号公報、特開平8-146698号公報、特開平11-161047号公報に示すように、中間転写ベルト上に重ね合わせる各色トナー画像の位置を合わせる為に、中間転写ベルトの循環移動方向の位置を検出する位置検出手段が設けられている。
【０００６】
通常、これらの位置検出手段は中間転写ベルトの画像形成領域外で、上述の寄り止めリブの内側に光反射体のマーカーを貼付し、これに対向するように所定の位置に反射型の光センサー（フォトセンサー）を配置し、この光反射体のマーカーからの反射光を検知することにより、中間転写ベルトの周動方向の画像書き出し基準位置を検知し、この検知信号に同期して露光手段による感光体への画像データ書き込みタイミングを制御しているのが一般的である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように一般的に実施されている両端に規制リブを設け、ローラ幅を両端リブの内幅に収めたベルト構成では、ベルト両端部に対してバックアップローラが存在しないので、図10に示すようにベルト両端部にてベルトテンションによりベルトが内側に屈曲し応力が集中することとなる。
【０００８】
これにより、ベルトの安定走行が損なわれ画像転写に不具合を起こしたり、ベルト端部にシワが発生したり、破損したりするのでベルトの寿命に大きな影響を及ぼしている。
【００１２】
そこで本発明は、安定したベルトの循環移動により、画質を向上させることができるベルト搬送装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
移動可能なエンドレスベルトと、前記エンドレスベルトを支持するとともに移動させる駆動ローラと、前記エンドレスベルトを支持する従動ローラと、前記従動ローラの回転軸線上に回転軸を有する第１のコロと、前記駆動ローラの回転軸線上に回転軸を有する第２のコロと、を有し、前記第１のコロは前記従動ローラとは独立して回転可能であり、前記エンドレスベルトは内面にリブを有し、前記リブは前記ベルトの端部よりも内側にあり、前記第１のコロ及び前記第２のコロは前記リブを入れる溝を有するベルト搬送装置において、
前記駆動ローラと前記エンドレスベルトの間の摩擦係数は、前記従動ローラと前記エンドレスベルトの間の摩擦係数よりも大きく、前記第２のコロの溝の幅よりも前記第１のコロの溝の幅が小さく、前記第１のコロが前記エンドレスベルトの寄りを規制することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に係るベルト搬送装置及び画像形成装置の実施形態について、図を用いて説明する。図１は本実施形態に係る電子写真方式の画像形成装置の縦断面図、図２は感光体ドラム、中間転写ベルト一体構成のプロセスカートリッジの縦断面図、図３は感光体ドラム、中間転写ベルト一体構成のプロセスカートリッジを上面から見た断面図、図４〜図６はローラの断面図、図７は感光体ドラム、中間転写ベルト一体構成のプロセスカートリッジを画像形成装置本体に着脱する状態を示す図、図８は中間転写ベルトを用いたインライン方式のカラー画像形成装置の主断面図、図９は静電吸着ベルトを用いたインライン方式のカラー画像形成装置の主断面図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態に係る電子写真画像形成装置として、ロータリー回転（現像器回転）方式の４色フルカラーレーザービームプリンターを例に説明する。
【００１６】
｛カラー画像形成装置の画像形成動作概略｝
駆動ローラ40と従動ローラ41（テンションローラ）の２本のローラに懸回張設された、中間転写ベルト５ａの回転と同期して感光体ドラム１を図１の矢印方向（反時計回り）に回転させ、この感光体ドラム１表面を帯電装置２によって均一に帯電するとともに、露光手段３によってイエロー画像の光照射を行い、感光体ドラム１上にイエローの静電潜像を形成する。この静電潜像形成と同時に現像装置４を駆動してイエローの現像器４Ｙを現像位置に配置し、感光体ドラム１上の静電潜像にイエロートナーが付着するように感光体ドラム１の帯電極性と同極性でほぼ同電位の電圧を印加して静電潜像にイエロートナーを付着させて現像する。その後、中間転写ベルト５ａの押えローラ５ｊ（１次転写ローラ）にトナーと逆極性の電圧を印加して感光体ドラム１上のイエローのトナー像を中間転写ベルト５ａ上に１次転写する。
【００１７】
上述のようにしてイエロートナー像の１次転写が終了すると、次の現像器が回転移動してきて、感光体ドラム１に対向する現像位置に位置決めされ、イエローの場合と同様にしてマゼンダ、シアン、そしてブラックの各色について、静電潜像の形成、現像、１次転写を順次行い、中間転写ベルト５ａ上に４色のトナー像を重ね合わせる。
【００１８】
この間、２次転写ローラ11は、中間転写ベルト５ａとは非接触状態にある。この時、クリーニングユニットとしての帯電ローラ５ｆも中間転写ベルト５ａとは非接触状態に位置する。
【００１９】
そして、中間転写ベルト５ａ上に４色のトナー像形成完了後、２次転写ローラ11が中間転写ベルト５ａに圧接され（図１の状態）、更に中間転写ベルト５ａの回転と同期して、転写材積載手段19からピックアップローラ18により１枚毎分離給送され、再給送手段であるレジストローラ対７ｄ近辺の所定の位置で待機していた転写材Ｓが、中間転写ベルト５ａと２次転写ローラ11のニップ部に送り出される。
【００２０】
ここで、レジストローラ対７ｄの直前には転写材Ｓの先端を検知してレジストローラ対７ｄの回転駆動力を一時遮断し、転写材Ｓを所定の位置で待機させるレジ前センサ14が設けられている。
【００２１】
更に、２次転写ローラ11にはトナーと逆極性の電圧が印加されており、中間転写ベルト５ａ上のトナー像は、一括して搬送されてきた転写材Ｓの表面に２次転写していく。
【００２２】
このようにして、２次転写された転写材Ｓは搬送ベルトユニット12を経由して定着器８に至り、ここで複数色のトナー像の定着を行った後排出ローラ対13によって排出ガイド15に沿って搬送され、排出ローラ対９によってカラー画像形成装置Ａ上部の排出トレイ10に排出され、画像形成を完了する。
【００２３】
一方、２次転写後にクリーニング用帯電ローラ５ｆが中間転写ベルト５ａに圧接され、中間転写ベルト上に残った残留トナーに転写時と逆の電荷を与える。
【００２４】
逆の電荷を付与された残留トナーは、感光体ドラム１に静電気的に付着され、その後感光体ドラム用のクリーニングブレード６により回収されるものである。
【００２５】
回収された残留トナーは、廃トナーとして後述する搬送する搬送経路をたどり、廃トナーボックス16に回収され蓄積される。
【００２６】
｛感光ドラム−中間転写ベルト一体カートリッジの構成｝
図２は感光体ドラムと中間転写体が一体構成となったプロセスカートリッジの主断面図、図３は図２のプロセスカートリッジを上方より見た横断面図である。
【００２７】
図２、図３に於いて、プロセスカートリッジユニット５は、駆動ローラ40と従動ローラ41（テンションローラ）の２本のローラに懸回張設された、中間転写ベルト５ａを有する中間転写ベルトユニット21の投影上方面に感光体ドラムユニット20を配置し、感光体ドラムユニット20の装置前面から見て右側面には、一体構成で廃トナーボックス16を配置している。また、中間転写ベルトユニット21のベルト駆動ローラ40には、中間転写ベルト５ａ上の残留トナーに転写時と逆電荷を付与する為のクリーニング帯電ローラ部23が設けられ、一体構成となっている。
【００２８】
感光体ドラムユニット20には、感光体ドラム１が両端を回転自在に右側軸受206と左側回転軸202により保持され、右側端部のカップリング24を介して装置本体から所定の回転駆動力が伝達されるようになっている。
【００２９】
また、感光体ドラム１には帯電ローラ２が両端の軸受25を介して、圧縮バネ26により所定の力で圧接され、従動回転するようになっている。
【００３０】
軸受25の少なくとも片方は導電性の部材で構成され、帯電ローラ２に所定の帯電バイアス電圧を印加することにより、感光体ドラム１表面を一様に帯電させるようになっている。
【００３１】
次に、中間転写ベルトユニット21の構成について説明する。
【００３２】
中間転写ベルト５ａは握手部61を含む中間転写体フレーム45に、駆動ローラ40と従動ローラ41により懸回張設されている。
【００３３】
駆動ローラ40は両端を回転自在に右側軸受205と左側軸受201により保持され、右側端部のカップリング42を介して装置本体から所定の回転駆動力が伝達されるようになっている。
【００３４】
従動ローラ両端の軸受43には圧縮バネ44が設けられ、中間転写ベルト５ａに所定の張力を与えるようになっている。
【００３５】
中間転写ベルト５ａを挟んで、感光体ドラム１と対向する位置には、１次転写ローラ５ｊが設けられ、両端の軸受46を介して、圧縮バネ47により所定の力で圧接され、従動回転するようになっている。
【００３６】
軸受46の少なくとも片方は導電性の部材で構成され、１次転写ローラ５ｊに所定の帯電バイアス電圧を印加することにより、感光体ドラム１表面上のトナーを中間転写体ベルト５ａ上に１次転写される。
【００３７】
｛中間転写ベルトの寄り防止機構｝
次に本発明の特徴である、中間転写ベルトの寄り防止機構に関して述べる。
【００３８】
中間転写体としてのエンドレスベルト状の中間転写ベルト５ａは、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）或いはポリイミド（ＰＩ）などの樹脂フィルムで構成され、駆動ローラ40と従動ローラ41の２本のローラに懸回張設されている。
【００３９】
駆動ローラ40の表面には回転力を確実に中間転写ベルト５ａに伝達するために摩擦係数μの大きなゴム層等40Ｈがアルミパイプ等の表面にコーティングされている。
【００４０】
従動ローラ41はアルミパイプ等で構成され表面は滑らかで摩擦係数μが低く押さえられている。
【００４１】
図３、図４に示す様に、中間転写ベルト５ａの駆動伝達側端部の裏面にはゴム等の弾性体で構成されたリブ５ｒが帯状に１周、リブ５ｒの真直性を保つように両面テープ等の粘着剤で貼付されている。
【００４２】
駆動ローラ40の駆動伝達側には駆動ローラ40と略同径のコロ100が、駆動ローラに回転駆動力を装置本体から伝達する為のカップリング42に対して駆動ローラと同軸上で回転自在に設けられている。
【００４３】
また、コロ100には上述した中間転写ベルト５ａに貼付されたリブ５ｒが落ち込む為の溝101が、幅、高さ方向に所定の隙間Δを設けるように設定されている。
【００４４】
コロ100はワッシャー105を介して波ワッシャースプリング106、止め輪107により所定の圧で駆動ローラ40に押圧されガタ取りされている。従動ローラ41の同じ側にもコロ102が従動ローラ41と同軸上で回転自在に設けられ、同様に、溝103が設けられ、リブ５ｒが落ち込む為の溝103が、幅方向に所定の隙間δを設けるように設定されている。
【００４５】
また、同様にコロ102はワッシャー105を介して波ワッシャースプリング106、止め輪107により所定の圧で従動ローラ41に押圧されガタ取りされている。
【００４６】
中間転写ベルト５ａのリブ５ｒは上述の溝101と103に落ち込み、中間転写ベルト５ａに寄り力が発生した場合、溝の側壁により規制されて中間転写ベルト５ａは各ローラから脱落すること無く安定して循環移動していく。
【００４７】
ここで、リブ５ｒの幅Ｌ３と、駆動ローラの溝幅Ｌ４＝Ｌ３＋２Δと、従動ローラの溝幅Ｌ５＝Ｌ３＋２δと、の関係は、Ｌ４〉Ｌ５〉Ｌ３となる。つまり、中間転写ベルト５ａのリブ５ｒの側面は従動ローラ41に設けられたコロ102の溝103の側面により先に規制されることになる。
【００４８】
これは、駆動ローラ40の表面にはμの大きなゴム層41Ｈが設けられているので、駆動ローラ40側で中間転写ベルトの軸方向への寄りは発生し難く、従動ローラ41の表面は滑らかなアルミパイプ等で構成され、μが小さく、少ない力で寄りを規制することが出来るからである。
【００４９】
図６はもう一つの補助的従動ローラ303を有し、コロ304は回転自在でコロ102と同形状の溝を有し、コロ304は軸長手方向にγだけ移動可能に設けられている。これにより、幅方向の誤差を吸収する構成になっている。
【００５０】
図５に寄り力の概念をしめす。駆動ローラ40からのベルト駆動力Ｆ（ベルト張力）、ローラとベルトの摩擦係数μ、ベルト張力Ｆにより発生するローラに垂直な抗力Ｔとすると寄り力ｆ＝μ・Ｔで現される。
【００５１】
従って、寄り力ｆはローラの傾き、ベルトとローラのμ、ベルト駆動力Ｆが大きいほど大きくなる。
【００５２】
一方、図４に示す様に、全てのローラとコロで構成されるローラ幅は、中間転写ベルト５ａの幅より長く、中間転写ベルト５ａの全幅でバックアップローラが構成されるので、図10に示すようにベルトの両端Ａ、Ｂに応力が集中し、変形することがない。
【００５３】
また、中間転写ベルト５ａの周回位置検出用の位置検出手段である光反射体のマーカー104はリブ５ｒと反対側に設けられている。これにより、図10に示すような両担部でのベルトの内側への屈曲や、図11に示すような弾性体リブによるベルトの脹らみといった影響を受けない。すなわち、樹脂フィルムであるベルト自体が弾性体であるリブによる影響を受けないで安定して循環移動できるようになっている。
【００５４】
また、図３に於いて、クリーニング用帯電ローラ５ｆは画像領域から、光反射体マーカー104までカバーする長さであり、駆動ローラ40がバックアップローラとして全幅をカバーしている。
【００５５】
｛カートリッジの装置本体への位置決め方法｝
図７に於いて、プロセスカートリッジ５のカラー画像形成装置本体Ａへの着脱、及び所定位置への固定方法について説明する。
【００５６】
カラー画像形成装置本体Ａの上蓋60を開くと、感光体ドラム軸受を支持する支持部に設けられた感光体ドラム１への回転駆動力伝達カップリングと、中間転ベルト駆動軸の軸受部を支持する支持部に設けられた、中間転写ベルト駆動ローラへの回転駆動力伝達カップリングが、軸方向へスライドして退避した状態となる（連結解除状態）。
【００５７】
装置本体内側には感光体ドラム用ガイドレール30、と中間転写体用ガイドレール31が段差を設けて、両サイドに設けてある。
【００５８】
プロセスカートリッジ５の感光体ドラム右側軸受206、左側回転軸202を感光体ドラム用ガイドレール30へ、中間転写ベルト駆動ローラの右側軸受205、左側軸受201と、左右サイドカバーに設けられた突起部203、204を中間転写体用ガイドレール31に夫々載せてスライドさせながら挿入していく。
【００５９】
最終的には、感光体ドラム右側軸受206、左側回転軸202は感光体ドラム軸受を支持する支持部102に落ち込み、中間転写ベルト駆動ローラの右側軸受205、左側軸受201は中間転ベルト駆動軸の軸受部を支持する支持部103に落ち込み、左右サイドカバーに設けられた突起部203、204は位置決め溝104に夫々落ち込み、図７に示すように夫々ねじりコイルバネにより夫々装置本体フレームの位置決めに押し付けられ固定される。
【００６０】
なお、１個の像担持体（感光体）を有し、現像器が回転するロータリー方式の中間転写ベルトを用いたカラー画像形成装置に関して説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、図８に示す様な複数の像担持体を有する中間転写ベルトを用いたインライン方式のカラー画像形成装置、或いは、図９に示すような複数の像担持体を有し、静電吸着搬送ベルトに静電吸着され搬送されてくる転写材に直接転写していくインライン方式のカラー画像形成装置の各ベルト搬送装置に応用することができる。
【００６１】
また、像担持体として感光体ドラムを挙げたが、感光体ベルトを使用した画像形成装置に於いても同様のベルト構成を取ることが出来る。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば弊害を抑止しつつ、エンドレスベルトの寄りを規制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る電子写真方式の画像形成装置の縦断面図である。
【図２】感光体ドラム、中間転写ベルト一体構成のプロセスカートリッジの縦断面図である。
【図３】感光体ドラム、中間転写ベルト一体構成のプロセスカートリッジを上面から見た断面図である。
【図４】ローラの断面図である。
【図５】ローラの断面図である。
【図６】ローラの断面図である。
【図７】感光体ドラム、中間転写ベルト一体構成のプロセスカートリッジを画像形成装置本体に着脱する状態を示す図である。
【図８】中間転写ベルトを用いたインライン方式のカラー画像形成装置の主断面図である。
【図９】静電吸着ベルトを用いたインライン方式のカラー画像形成装置の主断面図である。
【図１０】従来のベルトの屈曲を説明する図である。
【図１１】従来のリブ側でのベルトの脹らみを説明する図である。
【符号の説明】
Ａ …カラー画像形成装置
Ｓ …転写材
１ …感光体ドラム
２ …帯電装置
３ …露光手段
４Ｙ …現像器
５ …プロセスカートリッジユニット
５ａ …中間転写ベルト
５ｆ …帯電ローラ
５ｊ …１次転写ローラ
５ｒ …リブ
６ …クリーニングブレード
７ｄ …レジストローラ対
８ …定着器
９ …排出ローラ対
10 …排出トレイ
11 …２次転写ローラ
12 …搬送ベルトユニット
13 …後排出ローラ対
14 …レジ前センサ
15 …排出ガイド
16 …廃トナーボックス
18 …ピックアップローラ
19 …転写材積載手段
20 …感光体ドラムユニット
21 …中間転写ベルトユニット
23 …クリーニング帯電ローラ部
24 …カップリング
25 …軸受
26 …圧縮バネ
30 …感光体ドラム用ガイドレール
31 …中間転写体用ガイドレール
40 …駆動ローラ
40Ｈ …ゴム層等
41 …従動ローラ
42 …カップリング
43 …軸受
44 …圧縮バネ
45 …中間転写体フレーム
46 …軸受
47 …圧縮バネ
60 …上蓋
61 …握手部
100 …コロ
101 …溝
102 …コロ
103 …溝
104 …光反射体マーカー
105 …ワッシャー
106 …波ワッシャースプリング
107 …止め輪
201 …左側軸受
202 …左側回転軸
203 …突起部
204 …突起部
205 …右側軸受
206 …右側軸受
303 …補助的従動ローラ
304 …コロ
Claims (4)
- 移動可能なエンドレスベルトと、前記エンドレスベルトを支持するとともに移動させる駆動ローラと、前記エンドレスベルトを支持する従動ローラと、前記従動ローラの回転軸線上に回転軸を有する第１のコロと、前記駆動ローラの回転軸線上に回転軸を有する第２のコロと、を有し、前記第１のコロは前記従動ローラとは独立して回転可能であり、前記エンドレスベルトは内面にリブを有し、前記リブは前記ベルトの端部よりも内側にあり、前記第１のコロ及び前記第２のコロは前記リブを入れる溝を有するベルト搬送装置において、
前記駆動ローラと前記エンドレスベルトの間の摩擦係数は、前記従動ローラと前記エンドレスベルトの間の摩擦係数よりも大きく、前記第２のコロの溝の幅よりも前記第１のコロの溝の幅が小さく、前記第１のコロが前記エンドレスベルトの寄りを規制することを特徴とするベルト搬送装置。 - 前記第１のコロと前記従動ローラの外径が略同一であることを特徴とする請求項１に記載のベルト搬送装置。
- 前記駆動ローラにはゴムが被覆されており、前記従動ローラにはゴムが被覆されていないことを特徴とする請求項１または２に記載のベルト搬送装置。
- 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のベルト搬送装置を有することを特徴とする画像形成装置。
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