JP4380132B2 - 長手部材の支持構造及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、電子写真方式を採用した複写機やプリンタ、あるいはファクシミリ等の画像形成装置及びこれに用いる長手部材の支持構造に関し、特に、無端状のベルト部材を張架するロールなどのように、二点で支持される長手部材の撓みによって画質欠陥が発生するのを防止可能な長手部材の支持構造及びこれを用いた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【特許文献１】
特開昭５９−１８２１３９号公報（特公平６−１３３７３号公報）
【０００３】
【従来の技術】
従来、この種の電子写真方式を採用した複写機やプリンタ、あるいはファクシミリ等の画像形成装置のうち、多色画像を形成可能な装置としては、例えば、図２６に示すように、無端状の中間転写ベルト２００に沿って、イエロー、マゼンタ、シアン、黒等のトナー像を形成する複数の感光体ドラム２０１Ｙ、２０１Ｍ、２０１Ｃ、２０１Ｋを配設するとともに、各感光体ドラム２０１Ｙ、２０１Ｍ、２０１Ｃ、２０１Ｋの周囲に図示しない帯電手段、露光手段、現像手段等をそれぞれ配設し、これらの各感光体ドラム２０１Ｙ、２０１Ｍ、２０１Ｃ、２０１Ｋ上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、黒等の複数色のトナー像を、順次、中間転写ベルト２００上に多重に転写していき、中間転写ベルト２００上に多重に転写されたイエロー、マゼンタ、シアン、黒等の複数色のトナー像を、最終的に、記録用紙上に一括して転写することにより、カラー画像を形成するように構成したものがある。上記中間転写ベルト２００は、ドライブロール２０２やアイドラロール２０３等からなる複数のロールによって張架されている。
【０００４】
また、上記多色画像を形成可能な装置としては、例えば、単一の感光体ドラムを備え、当該感光体ドラム上にイエロー、マゼンタ、シアン、黒等のトナー像を順次形成し、この感光体ドラム上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、黒等のトナー像を、順次、中間転写ベルト上に多重に転写していき、中間転写ベルト上に多重に転写されたイエロー、マゼンタ、シアン、黒等の複数色のトナー像を、最終的に、記録用紙上に一括して転写することにより、カラー画像を形成するように構成したものがある。
【０００５】
これらの画像形成装置においては、図２６に示すように、ドライブロール２０２やアイドラロール２０３等からなる複数本のロールによって、中間転写ベルト２００を所定のテンションで張架し、当該中間転写ベルト２００を所定の速度で循環移動させることによって、多色画像を形成するように構成されている。また、上記ドライブロール２０２やアイドラロール２０３等からなる複数本のロールは、その軸方向の両端部が、画像形成装置のリア側のフレームとフロント側のフレーム、もしくはベルトモジュールのリア、フロント各々のフレームとによって回転自在に支持されている。
【０００６】
ところで、上記ドライブロール２０２やアイドラロール２０３などの軸方向に長い長手部材には、図２７に示すように、集中荷重もしくは分布荷重が加わると、支持点から離れた位置ほど変位が大きくなることは良く知られている。
【０００７】
従来の画像形成装置においては、ドライブロールなどの軸方向に長い長手部材として、直径の大きな円柱状部材を用い、充分な剛性を確保することによって、当該ドライブロールなどの変形の影響を最小限に留め、画像の変形や画像欠陥等の発生を防止するように構成されていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記画像形成装置においては、近年、特に装置の小型化の要求が高まってきており、感光体ドラムの直径が小さくなると共に、感光体ドラム間の距離（例えば、６０ｍｍ以下）が飛躍的に小さくなってきている。その結果、上記画像形成装置においては、中間転写ベルトを駆動するドライブロールなどの直径が小さくなり、中間転写ベルト２００のテンションによって、図２７に示すように、ドライブロール２０２等のベンディングが増大し、駆動力の低減による中間転写ベルト２００のスリップや、ベルトしわによる画像抜け、あるいは色ずれ等が発生するという問題点を有していた。
【０００９】
また、上記中間転写ベルト上にトナー像を転写するための転写ロールと感光体ドラムとのニップ部においても、同様の課題が存在する。つまり、上記転写ロールと感光体ドラムとのニップ部において、軸方向に沿った支持点の中央を基点とする対称形状にニップ部が形成されている場合は、ニップ部の形状がフレアーになるとしても対称形であるが、往々にして、画像形成装置のリア側には、充電部や駆動部等の画像形成装置の機能部品が存在し、かつ、フロント側には、操作上、そのような機能部品が存在することはなく、図１２に示すように、ニップ部の中心と支持点の中心にオフセットが存在する。
【００１０】
上記画像形成装置において小型化が求められると、画像幅や機能部品の寸法は変わらないが、必然的に、画像形成装置のフロント側は、極限まで寸法を制約され切り詰められるため、支持点間の距離に対するオフセットの影響が増大する。上記ニップの不均一による影響は、画像の濃度差となって現れ、又、リア側の相対的剛性の低下は、図２２に示すように、ロールの位置を動的に不安定とし、色ずれの原因となるという問題点があった。同様に、露光手段としてのＲＯＳ単品では、画像歪みが発生することが無くとも、前記オフセットにより傾けられた画像形成装置としては、平行四辺形に歪んだ画像を形成してしまうという問題点があった。
【００１１】
なお、上記の如く、無端状のベルトに沿って、イエロー、マゼンタ、シアン、黒等のトナー像を形成する複数の感光体ドラムを配設した画像形成装置において、ベルトの移動精度に起因した画像ずれの発生を防止する技術としては、例えば、特開昭５９−１８２１３９号公報（特公平６−１３３７３号公報）に開示されているものが既に提案されている。
【００１２】
しかし、この特開昭５９−１８２１３９号公報に係るシート搬送ベルト駆動装置の場合には、搬送ベルトを駆動する駆動ロールに、上述したような撓み等が発生した場合には、画像ずれの発生を防止することができないという問題点を有している。
【００１３】
そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、二点で支持された長手部材に集中荷重や分布荷重が加わった場合でも、当該長手部材に撓みが発生するのを抑制し、長手部材によって支持された画像形成部材などが変位することに伴う画像抜けや色ずれ、あるいは画像の変形等が発生するのを防止することが可能な長手部材の支持構造及びこれを用いた画像形成装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明においては、長手部材に発生する撓みの大きさが問題となるので、当該長手部材に第二の荷重点を付加することにより、撓みの打ち消しを行うように構成したものである。
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、二点で支持され、且つ該支持点の間に、長手方向に垂直な荷重が作用する長手部材によって支持された画像形成部材を用いて画像を形成する画像形成装置において、
前記長手部材を二点で支持して、当該長手部材に作用する荷重を受ける二つの支持部材を備え、前記長手部材の二点の支持点の外側に、前記長手方向に垂直な荷重と同じ方向に荷重を印加する第二の荷重点を設けるように構成したものである。
【００１６】
また、請求項２に記載された発明は、前記長手部材は無端状ベルトが張架されているロールであり、当該ロールは、その両端部が二点で回転自在に支持されているとともに、前記ロールの二点の支持点の外側には、前記無端状ベルトの張架荷重と同じ方向に荷重を印加する第一及び第二の荷重スプリングが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。
【００２０】
なお、従来、長手部材に三点以上の支持点を設けることは、所謂「材料力学上の不靜定問題」となり、解析を困難なものとするため、敢えてこの構成を採用することは少なかった。似た構造のものとして感光体シャフトがある。着脱可能なフロント側のゼロプレートとマシン本体リアフレームとリアフレームに取り付けられている第三のフレームの三点で感光体シャフトを支持している構成がある。但し、この場合、往々にして、第三フレームは、ゼロプレートとリア支持点で支持されている状態の感光体シャフトを支持するように後から取り付けられ、ゼロプレートは感光体着脱時に外されるとき、シャフトが倒れないようにするのが、第三フレームの目的であるから、変位の規制を目的とする本発明とは目的及び作用効果が異なり、かつ、ゼロプレートが着脱可能であることも構成が相違している。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
実施の形態１
図２はこの発明の実施の形態１に係る長手部材の支持構造を適用した画像形成装置としてのデジタルフルカラー複写機を示すものであり、図３はこの発明の実施の形態１に係る長手部材の支持構造を適用した画像形成装置としてのデジタルフルカラー複写機の画像形成部を示すものである。なお、画像形成装置としては、複写機以外に、プリンタやファクシミリ等であっても良いことは勿論である。
【００２３】
図２において、１はデジタルフルカラー複写機の本体を示すものであり、このデジタルフルカラー複写機本体（画像形成装置本体）１の上部には、カラー画像等を有する原稿の画像を読み取るＩＩＴ２（Ｉｍａｇｅ Ｉｎｐｕｔ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）が配設されている。このＩＩＴ２によって読み取られた画像データや、図示しないパーソナルコンピュータ等から送られてくる画像データは、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）（各８ｂｉｔ）の３色の画像データとして図示しない画像処理装置に送られ、この画像処理装置では、画像データに対して、シェーデイング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消し、色／移動編集等の所定の画像処理が施される。
【００２４】
そして、上記の如く画像処理装置で所定の画像処理が施された画像データは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）（各８ｂｉｔ）の４色の画像データとしてＲＯＳ３（Ｒａｓｔｅｒ Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｃａｎｎｅｒ）に送られ、このＲＯＳ３では、図示しない半導体レーザーが画像データに応じて変調され、当該半導体レーザーから出射されたレーザー光ＬＢを、ポリゴンミラー４によって偏向走査することにより、ｆ−θレンズ５やミラー６を介して画像露光が行われる。
【００２５】
上記ＲＯＳ３によってレーザー光ＬＢが走査露光される像担持体としての感光体ドラム７は、図２及び図３に示すように、図示しない駆動手段によって矢印方向に沿って所定の速度で回転駆動されるようになっている。この感光体ドラム７の表面は、スコロトロン等からなる帯電装置８によって所定の極性（例えば、マイナス極性）及び電位に帯電された後、画像データに応じてレーザー光ＬＢが走査露光されることによって静電潜像が形成される。上記感光体ドラム７上に形成された静電潜像は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４色の現像器９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋを備えたロータリー方式の現像装置９によって、例えば、感光体ドラム７の帯電極性と同極性のマイナス極性に帯電したトナーによって反転現像され、順次、所定の色のトナー像となる。尚、上記感光体ドラム７の表面電位は、所定のタイミングで、電位センサ１０によって検知されるとともに、当該感光体ドラム７上に形成されたトナー像は、必要に応じて転写前帯電器１１によって帯電を受け、電荷量が調整されるようになっている。
【００２６】
上記感光体ドラム７上に順次形成された各色のトナー像は、当該感光体ドラム７の下部に配置された中間転写体としての中間転写ベルト１２上に、第１の転写手段としての一次転写ロール１３によって互いに重ね合わせた状態で順次転写される。この中間転写ベルト１２は、ドライブロール１６、テンションロール１５、エンコーディングロール１４、２次転写手段の一部を構成する対向ロールとしてのバックアップロール１７、アイドラーロール１８によって、例えば、感光体ドラム７の周速と同一の移動速度で矢印方向に沿って循環移動可能に支持されている。また、上記中間転写ベルト１２は、当該中間転写ベルト１２を張架するドライブロール１６、テンションロール１５、エンコーディングロール１４、バックアップロール１７、アイドラーロール１８とともに、一体的に中間転写ベルトユニットを構成しており、この中間転写ベルトユニットは、複写機本体１に対して前面側に抜き差しする方向に着脱可能となっている。
【００２７】
上記中間転写ベルト１２上には、形成する画像の色に応じて、感光体ドラム７上に形成されるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４色のすべて又はその一部のトナー像が、一次転写ロール１３によって順次重ね合わせた状態で転写される。この中間転写ベルト１２上に転写されたトナー像は、所定のタイミングで二次転写位置へと搬送される記録媒体としての記録用紙１９上に、中間転写ベルト１２を支持するバックアップロール１７と、当該バックアップロール１７に圧接する第２の転写手段の一部を構成する二次転写ロール２０の圧接力及び静電吸引力によって転写される。上記記録用紙１９は、図２に示すように、複写機本体１の下部に配置された複数の用紙カセット２１、２２、２３から、所定のサイズのものが、フィードロール２４及び分離ロール２５によって１枚ずつ給紙される。給紙された記録用紙１９は、複数の搬送ロール対２６及びレジストロール２７によって、所定のタイミングで中間転写ベルト１２の２次転写位置まで搬送される。そして、上記記録用紙１９には、上述したように、２次転写手段としてのバックアップロール１７と二次転写ロール２０とによって、中間転写ベルト１２上から所定の色のトナー像が一括して転写されるようになっている。
【００２８】
また、上記中間転写ベルト１２上から所定の色のトナー像が転写された記録用紙１９は、中間転写ベルト１２から分離された後、バキューム搬送ベルト２８によって定着手段としての定着装置２９へと搬送され、この定着装置２９の加熱ロール３０及び加圧ロール３１によって、熱及び圧力でトナー像が記録用紙１９上に定着され、排出ロール３２によって複写機本体１の外部に設けられた図示しない排紙トレイ上に排出されてカラー画像の形成工程が終了する。
【００２９】
なお、トナー像の転写工程が終了した後の感光体ドラム７の表面は、クリーニング前コロトロン３３によって除電されるとともに、クリーニング装置３４によって残留トナー等が除去されて、次の画像形成工程に備えるようになっている。また、上記中間転写ベルト１２の表面は、所定のタイミングで圧接するクリーニング装置３５によって残留トナー等が除去され、二次転写ロール２０の表面は、クリーナー３６によって清掃される。
【００３０】
尚、上記中間転写ベルト用のクリーニング装置３５と二次転写ロール２０は、最終色のトナー像の転写が終了するまで、中間転写ベルト１２上から離間している。
【００３１】
ところで、この実施の形態では、二点で支持され、且つ荷重が作用する長手部材を支持するための長手部材の支持構造において、前記長手部材を二点で支持して、当該長手部材に作用する荷重を受ける二つの支持部材を備え、前記長手部材の荷重点から離れた長手方向の位置であって、しかも、前記長手部材の支持点からも離れた位置に、第二の荷重点若しくは第三の支持点を設けるように構成されている。
【００３２】
すなわち、この実施の形態では、図１に示すように、中間転写ベルト１２を循環移動可能に支持する複数のロールのうち、長手部材としてのドライブロール１６が小径化、例えば、外径が１２ｍｍ程度に設定されており、デジタルフルカラー複写機の小型化に対応可能となっている。このドライブロール１６は、例えば、ステンレス等からなる中実の円柱状に形成されている。上記ドライブロール１６の両端部は、デジタルフルカラー複写機の支持部材としてのフロント側のフレーム４１とリア側のフレーム４２に、ボールベアリング４３、４４を介して二点で回転自在に支持されており、このドライブロール１６は、ボールベアリング４３、４４の両側に装着されたＥリング４５によって軸方向への移動が規制されている。また、上記ドライブロール１６には、リア側のフレーム４２の外側に、当該ドライブロール１６を回転駆動するための駆動ギア４６が取り付けられている。
【００３３】
ところで、上記ドライブロール１６には、中間転写ベルト１２が所定のテンションで張架されており、当該ドライブロール１６には、その軸方向（長手方向）と直交する方向に均一な分布荷重ｗが作用している。そのため、上記ドライブロール１６を単に小径化していくと、当該ドライブロール１６は、図４に示すように、中間転写ベルト１２によって作用する分布荷重ｗにより撓んでしまい、画像抜けや色ずれなどが発生する。
【００３４】
そこで、この実施の形態では、上述したように、前記長手部材の荷重点から離れた長手方向の位置であって、しかも、前記長手部材の支持点からも離れた位置に、第二の荷重点若しくは第三の支持点（この実施の形態では、第二の荷重点）を設けるように構成されている。
【００３５】
具体的には、図１に示すように、ドライブロール１６の両端に、当該ドライブロール１４に中間転写ベルト１２の張架方向と同じ方向の荷重を作用させる第二の荷重点４７、４８が設けられている。これら第二の荷重点４７、４８は、ドライブロール１４の両端に回転自在にそれぞれ装着されたＰＯＭ等の低摩擦の合成樹脂又は金属等からなる荷重作用部材４９、５０と、当該荷重作用部材４９、５０とフロント側及びリア側のフレーム４１、４２に立設されたスタッド５１、５２との間に架設された第一及び第二荷重スプリング５３、５４とで構成されている。
【００３６】
このように、上記ドライブロール１６のような長手部材に二つの支持点に加えて、第二の荷重点を設けることは、所謂「材料力学上の不静定問題」となり、解析を困難なものとするため、敢えてこの構成を採用することは少なかった。
【００３７】
但し、この「材料力学上の不静定問題」によれば、例えば、図５（ａ）に示すように、一様な断面を有する長手部材（はり）５５を水平に配置し、当該長手部材５５の両端部から２５ｍｍだけ離れた位置５６、５７をＲ１、Ｒ２なる荷重で受けている場合に、長手部材５５の中央部に長さ４００ｍｍに渡って分布荷重ｗを作用させるとともに、距離５００ｍｍ離れた両端部に等しい荷重Ｗ１をそれぞれ作用させたとき、長手部材５５がどのように変形するかを求めるには、不静定問題の重ね合わせ法を用いることができる。
【００３８】
上記の問題は、重ね合わせ法によれば、図５（ｂ）に示すように、長手部材５５を両端部から２５ｍｍだけ離れた位置で支持した状態で分布荷重ｗを作用させた場合と、図５（ｃ）に示すように、長手部材５５を左側の端部から２５ｍｍだけ離れた片側で支持した状態で両端部に集中荷重Ｗ１を作用させた場合と、図５（ｄ）に示すように、長手部材５５を右側の端部から２５ｍｍだけ離れた片側で支持した状態で両端部に集中荷重Ｗ１を作用させた場合とに分けて解くことができる（参考文献：「改訂 材料力学要論」Ｓ．ＴＩＭＯＳＨＥＮＫＯ＆Ｄ．Ｈ．ＹＯＵＮＧ著、コロナ社刊）。
【００３９】
図６は上記長手部材５５の変形を求めるパラメータ条件を示すものである。
【００４０】
上記不静定問題による解法によれば、長手部材５５の変形量は、図５（ｂ）の場合が、
δ＝ｗｘ／（２４ＥＩ）＊（ｌ³ −２ｌｘ² ＋ｘ³ ）
δｍａｘ１＝５ｗｌ⁴ ／（３８４ＥＩ）
θ１＝ｗｌ³ ／（２４ＥＩ）
δｍａｘ＝δｍａｘ１＋θ１＊２５
となる。
【００４１】
また、長手部材５５の変形量は、図５（ｃ）の場合が、
Ｐ＝Ｒ１＝７．１ｋｇｆ
０〜２５の範囲では、
δ１＝４２５Ｐｘ／（６ｌＥＩ）＊（ｌ² −ｘ² −４２５² ）
となり、
２５〜４５０の範囲では、
δ１＝４２５Ｐ／（６１ＥＩ）＊（ｌ／４２５＊（ｘ−２５）³ ＋（ｌ² −４２５² ）ｘ−ｘ³ ）
となる。
【００４２】
なお、図５（ｄ）の場合は、図５（ｃ）の場合に対して左右が逆になったものである。
【００４３】
図７は上記演算結果をグラフに表したもの、図８〜図１０は演算の結果を表したものである。なお、図８は０〜１５までのδ、δ１、δ２の演算結果を、図９及び図１０はδの１〜５００までの演算結果をそれぞれ示している。
【００４４】
この図７から明らかなように、長手部材５５の両端部に作用させる荷重Ｗ１の値及び当該荷重Ｗ１を作用させる位置などを適宜設定することにより、長手部材５５としてのドライブロール１６の撓み量を略ゼロにすることができ、画像抜けや色ずれが発生するのを防止することができることがわかる。
【００４５】
この実施の形態では、図１に示すように、ドライブロール１６の二つの支持点から、両外側に２５ｍｍの位置に、Ｗ１＝２．３ｋｇｆなる第二の荷重を作用させる第二の荷重点４７、４８を設けることにより、当該ドライブロール１４を小径化した場合でも撓みが発生するのを防止することが可能となり、画像抜けや色ずれが発生するのを防止することができる。
【００４６】
実施の形態２
図１１はこの発明の実施の形態２を示すものであり、前記実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施の形態２では、長手部材が、ベルトを張架したドライブロールではなく、露光手段としてのＲＯＳを支持するように架設された支持用のロッドからなるように構成されている。
【００４７】
すなわち、この実施の形態２では、図１１に示すように、露光手段としてのＲＯＳ３を支持する支持用のロッドとしてのタイバー６０が、画像形成装置のフロント側のフレーム４１と、リア側のフレーム４２との間に架設されており、このタイバー６０にＲＯＳ３が取り付けられている。また、上記ＲＯＳ３は、タイバー６０の二つの支持点６１、６２の中央に取り付けられている訳ではなく、機能部品の取り付け等の関係上、フロント側のフレーム４１に偏った位置に取り付けられている。そのため、装置の小型化・軽量化等の関係上、タイバー６０として、直径の小さいものを使用すると、当該タイバー６０が、図１２に示すように撓んでしまい、ＲＯＳ３によって感光体ドラム７上に捜査露光される画像が、平行四辺形に変形するという問題点が発生する。
【００４８】
そこで、この実施の形態では、上述したように、前記長手部材の荷重点から離れた長手方向の位置であって、しかも、前記長手部材の支持点からも離れた位置に、第二の荷重点を設けるように構成されている。
【００４９】
具体的には、図１１に示すように、タイバー６０のフロント側の端部近傍に、ＲＯＳ３の荷重と同じ方向（鉛直方向下向）の荷重を作用させる第二の荷重点６３が設けられている。なお、この第二の荷重点６３の構成は、前記実施の形態１と同様に構成することができる。
【００５０】
このように、上記タイバー６０のような長手部材に二つの支持点に加えて、第二の荷重点を設けることは、前述したように、所謂「材料力学上の不静定問題」となる。
【００５１】
この「材料力学上の不静定問題」によれば、例えば、図１３（ａ）に示すように、一様な断面を有する長手部材（はり）６４を水平に配置し、当該長手部材５５の両端部から２５ｍｍだけ離れた位置６５、６６をＲ１、Ｒ２なる荷重で受けている場合に、長手部材６４の中央部より片側に変位した長さＬ１＝１５０ｍｍの位置に、ＲＯＳ３の重量である集中荷重Ｗ１を作用させるとともに、一端６６から外側に距離５０ｍｍ離れた端部に荷重Ｗ２を作用させたとき、長手部材６４がどのように変形するかを求めればよく、これには不静定問題の重ね合わせ法を用いることができる。
【００５２】
上記の問題は、重ね合わせ法によれば、図１３（ｂ）に示すように、長手部材６４の中央部より片側に変位した長さＬ１＝１５０ｍｍの位置に、ＲＯＳ３の重量である集中荷重Ｗ１を作用させる場合と、図１３（ｃ）に示すように、荷重Ｗ２によって、結果的に、長手部材６４の上方から回転モーメントＭＢを作用させる場合とに分けて解くことができる。
【００５３】
図１４は上記長手部材６４の変形を求めるパラメータ条件を示すものである。
【００５４】
上記不静定問題による解法によれば、長手部材６４の変形量は、図１３（ｂ）の場合が、
０〜Ｌ１の範囲において、
δ＝Ｗ１Ｌ１² Ｌ２² （（２ｘ／Ｌ１）＋（ｘ／Ｌ２）−ｘ³ ／（Ｌ１² Ｌ２））／（６ＥＩＬ）
となり、
又、Ｌ１〜Ｌの範囲において、
δ＝Ｗ１Ｌ１² Ｌ２² （（２Ｌ１／Ｌ２＋１）−（（Ｌ−ｘ）³ ／（Ｌ１Ｌ２² ））／２６５
となる。
【００５５】
また、長手部材の変形量は、図１３（ｃ）の場合が、
ＭＢ＝３００ｋｇｆｍｍ
δ＝ＭＢ×（Ｌ² −ｘ² ）／（６ＥＩＬ）
となる。
【００５６】
図１５は演算結果をグラフに表したもので、図１６〜図１９は上記演算の結果を示すものである。
【００５７】
また、図２０は図１５のｘ＝５０ｍｍとｘ＝３００ｍｍの位置における変位の差を示すグラフである。
【００５８】
この実施の形態２では、図１５に示すように、タイバー６０の撓みそのものを略ゼロにすることはできないが、偶力荷重Ｗ２の大きさを適宜設定することによって、当該タイバー６０がＲＯＳ３を取り付けているｘ＝５０ｍｍとｘ＝３００ｍｍの位置における変位の差を、略ゼロにすることができ、ＲＯＳ３を水平に取り付けることが可能となり、画像に変形が生じるを防止することができる。
【００５９】
なお、上記実施の形態２では、タイバー６０に第二の荷重点として、偶力荷重Ｗ２を作用させた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図２２に示すように、中間転写ベルト１２を張架するバックアップロールに、二次転写ロール２０を圧接させる場合、当該バックアップロールと二次転写ロール２０の圧接位置が、両ロールの回転軸の片側に変位している場合など、前記バックアップロール及び二次転写ロール２０の回転軸としての長手部材に、その荷重点から離れた長手方向の位置であって、しかも、前記長手部材の支持点からも離れた位置に、図２１に示すように、第三の支持点６８、６９を設けるように構成することによって、バックアップロール及び二次転写ロール２０の回転軸の撓みを抑制することができる。
【００６０】
また、図２３に示すように、駆動モータ７０の駆動力を、第１の減速ギア７１及び当該第１の減速ギア７１の回転軸７２に固定された第２の減速ギア７３を介して、感光体ドラム等を駆動する画像形成装置のギア７４に出力する場合、減速比が高いと、第１の減速ギア７１の回転軸７２に撓みが生じる場合がある。
【００６１】
この場合にも、同様に、上記第１の減速ギア７１の回転軸７２には、その中間に第三の支持点を構成する支持フレーム７５を設けることによって、回転軸７２の撓みを抑制乃至防止することが可能となる。
【００６２】
実施の形態３
図２４はこの発明の実施の形態３を示すものであり、前記実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施の形態３では、画像形成装置が、互いに異なった色のトナー像を形成する複数の画像形成ステーションを備え、これらの各画像形成ステーションで形成されたトナー像を、搬送ベルトによって搬送される用紙上に一括して転写することにより、カラー画像を形成するように構成されている。
【００６３】
図２４はこの発明の実施の形態３に係る画像形成装置としてのタンデム型のデジタルカラー複写機を示す概略構成図である。
【００６４】
図２４において、８１はタンデム型のデジタルカラー複写機の本体を示すものであり、このデジタルカラー複写機本体８１の上部には、原稿８２の画像を読取る画像読取装置８３が配設されている。この画像読取装置８３は、図示しないプラテンガラス上に載置された原稿８２を光源８４によって照明し、原稿８２からの反射光像を、フルレートミラー８５及びハーフレートミラー８６、８７及び結像レンズ８８からなる縮小光学系を介してＣＣＤセンサ等からなる画像読取素子８９上に走査露光して、この画像読取素子８９によって原稿８２の色材反射光像を所定のドット密度（例えば、１６ドット／ｍｍ）で読み取るように構成されている。
【００６５】
上記画像読取装置８３によって読み取られた原稿８２の色材反射光像は、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）（各８ｂｉｔ）の３色の原稿反射率データとして図示しない画像処理装置（Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）に送られ、この画像処理装置では、原稿８２の反射率データに対して、シェーデイング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消し、色／移動編集等の所定の画像処理が施される。
【００６６】
そして、上記の如く画像処理装置で所定の画像処理が施された画像データは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）（各８ｂｉｔ）の４色の原稿色材階調データ（ラスタデータ）に変換され、次に述べるように、黒（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色の画像形成ステーション９０Ｋ、９０Ｙ、９０Ｍ、９０ＣのＲＯＳ９１Ｋ、９１Ｙ、９１Ｍ、９１Ｃ（Ｒａｓｔｅｒ Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｃａｎｎｅｒ）に送られ、これらのＲＯＳ９１Ｋ、９１Ｙ、９１Ｍ、９１Ｃでは、所定の色の原稿色材階調データに応じてレーザー光による画像露光が行われる。
【００６７】
ところで、上記タンデム型のデジタルカラー複写機本体８１の内部には、上述したように、黒（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の４つの画像形成ステーション９０Ｋ、９０Ｙ、９０Ｍ、９０Ｃが、水平方向に一定の距離Ｌを隔てて並列的に配置されている。
【００６８】
これらの４つの画像形成ステーション９０Ｋ、９０Ｙ、９０Ｍ、９０Ｃは、すべて同様に構成されており、大別して、矢印方向に沿って所定の回転速度で回転する感光体ドラム９２と、この感光体ドラム９２の表面を一様に帯電する一次帯電用のスコロトロン９３と、当該感光体ドラム９２の表面に各色に対応した画像を露光して静電潜像を形成する画像露光装置としてのＲＯＳ９１と、感光体ドラム９２上に形成された静電潜像を現像する現像器９４と、感光体ドラム９２の表面をクリーニングするクリーニング装置９５とから構成されている。
【００６９】
上記画像処理装置からは、黒（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色の画像形成ステーション９０Ｋ、９０Ｙ、９０Ｍ、９０ＣのＲＯＳ９１Ｋ、９１Ｙ、９１Ｍ、９１Ｃに各色の画像データ（ラスタデータ）が順次出力され、これらのＲＯＳ９１Ｋ、９１Ｙ、９１Ｍ、９１Ｃから画像データに応じて出射されるレーザービームＬＢが、それぞれの感光体ドラム９２Ｋ、９２Ｙ、９２Ｍ、９２Ｃの表面に走査露光されて静電潜像が形成される。上記各感光体ドラム９２Ｋ、９２Ｙ、９２Ｍ、９２Ｃに形成された静電潜像は、現像器９４Ｋ、９４Ｙ、９４Ｍ、９４Ｃによって、それぞれ黒（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色のトナー像として現像される。
【００７０】
上記各画像形成ステーション９０Ｋ、９０Ｙ、９０Ｍ、９０Ｃの感光体ドラム９２Ｋ、９２Ｙ、９２Ｍ、９２Ｃ上に、順次形成された黒（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色のトナー像は、各画像形成ステーション９０Ｋ、９０Ｙ、９０Ｍ、９０Ｃの下方に配置された用紙搬送ベルト９６によって搬送される記録用紙９７上に、転写ロール９８Ｋ、９８Ｙ、９８Ｍ、９８Ｃによって多重に転写される。なお、上記記録用紙９７は、給紙カセット９９から所定のタイミングで給紙される。この用紙搬送ベルト９６は、ドライブロール１００と、ストリッピングロール１０１と、ステアリングロール１０２と、アイドルロール１０３との間に一定のテンションで掛け回されており、ドライブロール１００により、矢印方向に所定の速度で循環駆動されるようになっている。上記用紙搬送ベルト９６としては、例えば、可撓性を有するポリイミド等の合成樹脂フィルムを帯状に形成し、この帯状に形成された合成樹脂フィルムの両端を溶着等の手段によって接続することにより、無端ベルト状に形成したものが用いられる。
【００７１】
上記用紙搬送ベルト９６によって搬送される記録用紙９７上には、黒（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色のトナー像が多重に転写された後、当該記録用紙９７は、用紙搬送ベルト９６から剥離されて、定着器１０４によって熱及び圧力で定着処理を受け、複写機本体１の外部に設けられた図示しない排出トレイ上に排出され、画像形成工程が終了する。
【００７２】
ところで、この実施の形態に係る画像形成装置では、図２４に示すように、各感光体ドラム９２Ｋ、９２Ｙ、９２Ｍ、９２Ｃの間隔が６０ｍｍ以下に設定されており、それに伴って感光体ドラム９２Ｋ、９２Ｙ、９２Ｍ、９２Ｃそのものが小径化されており、装置の小型化が図られている。
【００７３】
また、上記用紙搬送ベルト９６を張架するドライブロール１００も、小径化されており、当該ドライブロール１００には、用紙搬送ベルト９６のテンションによって撓みが発生し易い状態となっている。
【００７４】
そのため、この実施の形態３においても、前記実施の形態１と同様に、長手部材としてのドライブロール１００を二点で支持するとともに、長手部材の荷重点から離れた長手方向の位置であって、しかも、前記長手部材の支持点からも離れた位置に、第二の荷重点を設けるように構成されている。
【００７５】
その結果、上記ドライブロール１００を小径化した場合でも、当該ドライブロール１００に撓みが発生するのを抑制乃至防止することができ、長手部材によって支持された画像形成部材などが変位することに伴う画像抜けや色ずれが発生するのを防止することが可能となる。
【００７６】
なお、前記実施の形態では、長手部材としてのドライブロールに張架されるベルトが、用紙搬送ベルト９６である場合について説明したが、当該ベルトが感光体ドラムから直接トナー像を転写される中間転写ベルトであっても良い。
【００７７】
また、上記長手部材としてのドライブロールに張架されるベルトが、図２５に示すように、直接トナー像が形成される感光体ベルト１１０からなるものであっても良い。
【００７８】
更に、本発明が適用されるのは、ドライブロールに限定されず、荷重が作用する長手部材であればよく、ドライブロール以外の他のロール等であっても良い。また、ドライブロールの位置も図示の実施の形態に限定されるものではなく、他の位置に配置しても良いことは勿論である。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、二点で支持された長手部材に集中荷重や分布荷重が加わった場合でも、当該長手部材に撓みが発生するのを抑制し、長手部材によって支持された画像形成部材などが変位することに伴う画像抜けや色ずれ、あるいは画像の変形等が発生するのを防止することが可能な長手部材の支持構造及びこれを用いた画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１はこの発明の実施の形態１に長手部材の支持構造を適用した画像形成装置の要部を示す構成図である。
【図２】 図２はこの発明の実施の形態１に画像形成装置を示す構成図である。
【図３】 図３はこの発明の実施の形態１に画像形成装置の画像形成部を示す構成図である。
【図４】 図４はドライブロールの変形状態を示す構成図である。
【図５】 図５はドライブロールの変形状態を示す説明図である。
【図６】 図６はドライブロールに作用するパラメータを示す図表である。
【図７】 図７はドライブロールの変形状態を示すグラフである。
【図８】 図８はドライブロールの変形状態を示す数値である。
【図９】 図９はドライブロールの変形状態を示す数値である。
【図１０】 図１０はドライブロールの変形状態を示す数値である。
【図１１】 図１１はこの発明の実施の形態２に長手部材の支持構造を適用した画像形成装置の要部を示す構成図である。
【図１２】 図１２はタイバーの変形状態を示す構成図である。
【図１３】 図１３はタイバーの変形状態を示す説明図である。
【図１４】 図１４はタイバーに作用するパラメータを示す図表である。
【図１５】 図１５はタイバーの変形状態を示すグラフである。
【図１６】 図１６はタイバーの変形状態を示す数値である。
【図１７】 図１７はタイバーの変形状態を示す数値である。
【図１８】 図１８はタイバーの変形状態を示す数値である。
【図１９】 図１９はタイバーの変形状態を示す数値である。
【図２０】 図２０はタイバーの変形状態を示すグラフである。
【図２１】 図２１はこの発明の実施の形態２に長手部材の支持構造の変形例を示す構成図である。
【図２２】 図２２はロールの撓みを示す説明図である。
【図２３】 図２３はこの発明の実施の形態２に長手部材の支持構造の変形例を示す構成図である。
【図２４】 図２４はこの発明の実施の形態３に長手部材の支持構造を適用した画像形成装置を示す構成図である。
【図２５】 図２５はこの発明の実施の形態３に長手部材の支持構造を適用した画像形成装置の他の例を示す構成図である。
【図２６】 図２６は従来の画像形成装置を示す説明図である。
【図２７】 図２７はドライブロールの変形状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１６：ドライブロール（長手部材）、１２：中間転写ベルト、４７、４８：第二の荷重点、４９、５０：荷重作用部材、４１、４２：フロント側及びリア側のフレーム、５３、５４：第一及び第二の荷重スプリング。

Claims (2)

1. 二点で支持され、且つ該支持点の間に、長手方向に垂直な荷重が作用する長手部材によ って支持された画像形成部材を用いて画像を形成する画像形成装置において、
   前記長手部材を二点で支持して、当該長手部材に作用する荷重を受ける二つの支持部材 を備え、前記長手部材の二点の支持点の外側に、前記長手方向に垂直な荷重と同じ方向 に荷重を印加する第二の荷重点を設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記長手部材は無端状ベルトが張架されているロールであり、当該ロールは、その両端 部が二点で回転自在に支持されているとともに、前記ロールの二点の支持点の外側には 、前記無端状ベルトの張架荷重と同じ方向に荷重を印加する第一及び第二の荷重スプリ ングが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

Images