JP4478478B2 - ベルトユニット及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に用いられる中間転写ベルトのような無端ベルトと該無端ベルトを張架する複数のローラーを備えたベルトユニット、及びそのベルトユニットを具備した複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、印刷装置等の画像形成装置に関する。

転写材上に画像を形成する電子写真方法として、像担持体に形成した静電潜像を現像装置により現像し、像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体に一旦1次転写した後、転写材に一括に2次転写するものがあり、カラー画像形成装置として多く採用されている。このなかで1次転写や2次転写には非接触のチャージャー方式と接触ローラ方式があるが、最近はオゾン発生の抑制の観点から接触ローラ方式が多く採用されている。このような接触型の転写方式では、まず2次転写部で転写材（転写紙）と中間転写体との接触により紙粉（炭酸カルシウム）が中間転写体に付着する。通常2次転写後の残トナーは2次転写の下流側に設けられたクリーニング装置で除去されるが、付着した紙粉は非常に硬い材質のものが多く、中には中間転写体に突き刺さったものもあり、クリーニング装置で除去するのは困難で、紙粉は徐々に中間転写体に堆積する。クリーニング装置としては、ゴム材質、例えばポリウレタンゴムなどのクリーニングブレードを当接して除去するのが安価で確実なクリーニング性も確保できるが、中間転写体に堆積した紙粉によりクリーニングブレードが摩耗したり、エッジが欠けたりしてクリーニング不良が発生する。また、中間転写体は紙粉によって傷つき、中間転写体が樹脂材質（例えばＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ポリカーボネート、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂（フッ素樹脂））、ポリイミドなど）からなる中間転写ベルトであれば、傷がもとでベルトが波打ち（凹凸）状態になり、ベルト表面の凸部により多くの紙粉が付着堆積することになる。

ここで、図７は中間転写ベルトの裏面傷の影響による表面凹部形成の仮説を示す図であり、ベルトの波打ち状態が発生する原因について示している。中間転写ベルトが複数のローラーに張架されて回転する場合、ベルト駆動力や寄り力等により、ベルトはローラーの針状の微小突起によって裏面が点状に傷つけられる。これが、作像動作（回転数）と共に増え、さらにベルトの蛇行や寄りによって幅方向に１〜２ｍｍ変動することで帯状の点傷の集合となり、弱くなっている裏面の傷周辺部でベルト厚さが縮み、表面の凹部が形成される。これがさらに進み図７のように表面の凸となって波及し、ベルトの「波打ち」が現れる。そして上記凸部に紙粉が付着（突き刺さる）して、１次転写部で像担持体に圧接されることで、像担持体が傷つけられる。中間転写ベルトが波打ち（凹凸）状態になっていると波打ちの凸部と接触する像担持体部がより多く傷つき、像担持体は中間転写ベルトの波打ちと対応した傷ムラとなる。傷つけられた像担持体は、その部分にクレーター状の微小な穴が付く。この箇所は、曇り部分となって像担持体の感度低下や表面状態の変動からトナー付着量の低下を招き、結果として画像濃度の低下を招く。これによりハーフトーン画像等の中間濃度画像では縦スジ状の濃度ムラが現れ、著しい画像不良を起こしていた。

ところで、従来この種の無端ベルトにあっては、これを駆動ローラーと1本以上の従動ローラーとにかけ渡し、所要の従動ローラーに機枠との間に介設したスプリングにより力を加えて、無端ベルトを緊張するようになっている。このようなものにあっては、各ローラーの設置の際の僅かな傾斜や、搬送中の局部的な摩擦等によって無端ベルトに蛇行を生じて、該ベルトが横方向に偏位し、これを修正しないと例えば露光位置や転写位置が左右にずれたりして、正常な作業が遂行されなくなるという不具合を生ずる。このような不具合を除去するために特許文献１に記載の従来技術では、図８のように無端ベルトの両側縁に移動方向に沿って蛇行防止ガイド４を取付け、このガイド４の側面が各ローラー１，２の側面に摺接することによって、無端ベルトの蛇行を防止させるようにしていた。

ガイド４の側面間の距離：Ｂは、ローラー幅：Ａ以上に構成しないとローラーがガイド間に収まらなくなるので、最低で隙間が０になるように両者間の寸法が管理される。しかしながら、両側のガイド４は貼り付けや溶着等でベルトとは別体で構成され、無端ベルトに用いられるベルト幅は一般に３００ｍｍ以上と長いため、上記寸法管理が難しく、一般にはローラー幅Ａより１〜２ｍｍ大きく余裕を持ったＢ寸法で貼り付けや溶着形成されている。このような公差設定で隙間を持たせていたため、前述の点状の傷が、作像動作（回転数）と共に幅方向に１〜２ｍｍ変動して「帯状の」点傷の集合となって、前述の帯状縦スジ濃度ムラの画像不良を起こしていた。

実開平５−７５２４６号公報

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、その目的は、前述したような従来の中間転写ベルトのような無端ベルトのもつ欠点を解消し、無端ベルトを複数のローラで張架する場合に、無端ベルトを張架するローラー群によるベルト裏面の傷の幅が微小になるようにした構成のベルトユニットを提供することにある。また、本発明の目的は、そのベルトユニットを用いて帯状縦スジ濃度ムラの画像不良を低減した画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するための解決手段として、本発明では以下のような構成を特徴としている。
［１］．画像形成装置に装備され、像担持体に当接して該像担持体と共に略等速で回転駆動されるループ状の無端ベルトと、該無端ベルトを張架する複数のローラーを備えたベルトユニットにおいて、前記無端ベルトと該無端ベルトを張架するローラーの幅方向の相対位置を一定に保つ手段を備え、該手段として、前記無端ベルトの両側の端部近傍に一定幅の凸状ガイド部材を設けるとともに、該無端ベルトを張架するローラーの一端部近傍を幅方向に容易に収縮可能な弾性部材で構成し、前記弾性部材は発泡ポリウレタン又はＥＰゴムからなる円筒状のカラーを前記ローラーの一端部に嵌合させたものであり、該カラーが前記凸状ガイド部材の内側端に当接することを特徴とする（請求項１）。

［２］．［１］に記載のベルトユニットにおいて、前記ローラーの主たる材質が金属であることを特徴とする（請求項２）。

［３］．静電潜像が形成される像担持体と、該像担持体の静電潜像をトナーで顕像化する現像手段と、前記像担持体と当接して該像担持体上のトナー像が転写される中間転写体と、転写材を搬送し前記中間転写体に当接して転写材上にトナー像を転写させる２次転写体を備え、前記中間転写体は複数のローラーに張架されたループ状の無端ベルトからなる中間転写ベルトであり、該中間転写ベルトが前記像担持体と共に略等速で回転駆動される画像形成装置において、前記中間転写ベルトと該中間転写ベルトを張架する複数のローラーを備えた中間転写ベルトユニットを具備し、該中間転写ベルトユニットに、［１］または［２］に記載のベルトユニットを用いたことを特徴とする（請求項３）。

前記解決手段の［１］に記載のベルトユニットでは、無端ベルトと該無端ベルトを張架するローラーの幅方向の相対位置を一定に保つ手段を備えたことにより、無端ベルトと該無端ベルトを張架するローラーの軸方向の相対位置を一定に保つことができるので「帯状の」ベルト裏面キズの発生を防止することができ、結果的に、帯状縦スジ濃度ムラの画像不良を低減することができる。

具体的には、［１］に記載のベルトユニットでは、前記手段として、前記無端ベルトの両側の端部近傍に一定幅の凸状ガイド部材を設けるとともに、該無端ベルトを張架するローラーの一端部近傍を幅方向に容易に収縮可能な弾性部材で構成し、前記弾性部材は発泡ポリウレタン又はＥＰゴムからなる円筒状のカラーを前記ローラーの一端部に嵌合させたものであり、該カラーが前記凸状ガイド部材の内側端に当接することにより、簡易な構成で無端ベルトをローラー端面に沿わせることができ、無端ベルトと該無端ベルトを張架するローラの軸方向の相対位置を一定に保つことができる。

［２］に記載のベルトユニットでは、［１］の構成に加えて、前記ローラーの主たる材質が金属であるとしているが、微小な針状の凸がある「表面が粗れた」金属ローラーであっても、［１］の構成により、帯状のキズが発生することが防止できる。また、金属ローラーとすることにより、ローラーを安価でかつ高剛性に構成することができる。さらに、金属ローラーは電気抵抗が低いので効率的に電気バイアスを印加することができる。

［３］に記載の画像形成装置では、中間転写ベルトと該中間転写ベルトを張架する複数のローラーを備えた中間転写ベルトユニットを具備し、該中間転写ベルトユニットに、［１］または［２］に記載のベルトユニットを用いたことにより、上記の［１］または［２］と同様の効果が得られ、帯状縦スジ濃度ムラの画像不良を低減することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置の一例であるカラーレーザープリンタの全体概略構を示す図である。このカラーレーザープリンタの内部には、ほぼ中央に像担持体ユニット１０を備える。像担持体ユニット１０には、複数のローラ１１に掛け回して、エンドレスベルト状の像担持体（例えば感光体ベルト）１２を設ける。像担持体１２の表面には、有機感光層を形成してなる。像担持体ユニット１０の周りには、帯電ユニット１４、書込みユニット１５、多段現像ユニット１６、中間転写ベルトユニット１７、クリーニングユニット１８などを備える。

帯電ユニット１４は、高電圧を印加することにより像担持体１２の表面を一様に帯電する。書込みユニット１５は、例えばコンピュータや画像読取装置等からのカラー画像信号に基づき不図示のレーザダイオードからレーザ光を発し、そのレーザ光をポリゴンミラー２０、ｆ／θレンズ２１、複数の反射ミラー２２などを介して出射してそれぞれブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の画像信号に対応した書込みを行い、像担持体１２上に静電潜像を形成する。

多段現像ユニット１６は、図示の例では図２に詳細を示すように、下方から順にブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の現像剤をそれぞれ収納する各現像ユニット２４Ｋ、２４Ｃ、２４Ｍ、２４Ｙを、それぞれ着脱自在に多段に備えている。そして、各現像ユニット２４Ｋ、２４Ｃ、２４Ｍ、２４Ｙを選択的に像担持体１２に近接し、各現像ユニット２４Ｋ、２４Ｃ、２４Ｍ、２４Ｙ内に設けるローラー状の現像剤担持体２５Ｋ、２５Ｃ、２５Ｍ、２５Ｙを像担持体１２に接触するか近接して、像担持体１２上の静電潜像を各色に対応した現像剤（トナー）で現像する。

中間転写ベルトユニット１７は、図１に示すように、複数のローラー２７に掛け回して張架された、ループ状の無端ベルトからなる中間転写ベルト２８を有している。そして、その周りには、シート搬送路３０を挟んで２次転写体である２次転写ローラー３１を備え、また、中間転写ベルト２８のクリーニング装置３２を備えている。また、像担持体１２のクリーニングユニット１８としては、像担持体１２にクリーニングブレード等を押し当てて転写残トナーを除去している。尚、図示を省略するが、中間転写ベルト２８のクリーニング装置３２でも、同様に、中間転写ベルト２８にクリーニングブレード等を押し当てて転写残トナーや紙粉を除去している。

レーザープリンタのプリンタ装置本体１００には、底部に、出し入れ自在に給紙カセット３４を取り付ける。給紙カセット３４内にはシート状の転写材が収納されており、このシート状の転写材は、給紙コロ３５の回転で繰り出してシート搬送路３０に送り出し、搬送コロ３６で搬送し、レジストローラ３７でタイミングを取って中間転写ベルト２８と２次転写ローラー３１間に向けて送り込む。シート搬送路３０の下流には、定着ユニット３８と、排出ローラ３９が設けられている。また、プリンタ装置本体１００上には、記録済みの転写材をフェイスダウンでスタックする排紙スタック部４０が設けられている。

さて、このような構成のレーザープリンタで記録を行うときは、ローラー１１，２７を回転して像担持体１２および中間転写ベルト２８をそれぞれ図中の矢示方向に回転搬送するとともに、給紙コロ３５を回転してシート状の転写材をシート搬送路３０を通して中間転写ベルト２８と２次転写ローラ３１間に送り込む。一方、帯電ユニット１４で像担持体１２の表面を帯電し、書込みユニット１５で書込みを行って像担持体１２上に逐次色毎に静電潜像を形成する。次いで、多段現像ユニット１６の中の現像ユニット２４Ｋ、２４Ｃ、２４Ｍ、２４Ｙのうち、対応する色の現像ユニットで静電潜像にトナーを静電付着し、色別に可視像化する。その各色のトナー画像は、中間転写ベルト２８上に各色別に転写されるが、この潜像形成、現像、転写の工程を４色分繰返して行い中間転写ベルト２８上に重ね合せることにより、４色合成したカラー画像が形成される。

中間転写ベルト２８上に形成したカラー画像は、２次転写ローラ３１でシート状の転写材に転写される。画像転写後の転写材は、定着ユニット３８で転写画像を定着後、排出ローラ３９で排紙スタック部４０上に排出して、そこにスタックする。画像転写後の像担持体１２は、クリーニングユニット１８のクリーニングブレード等で転写残トナーを除去して次の画像形成に備える。また、画像転写後の中間転写ベルト２８も、クリーニング装置３２のクリーニングブレード等で転写残トナーや紙粉を除去して次の画像形成に備える。

次に具体的な実施例として本発明に係る中間転写ベルトユニット１７の詳細について説明する。この中間転写ベルトユニット１７は、無端ベルトからなる中間転写ベルトと該ベルトを張架するローラーの幅方向の相対位置を一定に保つ手段を設けたものである。
尚、以下の実施例のうち、実施例１，３，４は上記手段の参考実施例であり、実施例２が本発明による上記手段の実施例である。

［実施例１］（分割コロに圧力）
図３において、ローラー２７は中間転写ベルト２８を張架する駆動ローラー及び従動ローラーを示しており、これらに中間転写ベルト２８がかけ渡されている。この中間転写ベルト２８本体の両測端部には、溶着または両面テープにより一定幅の凸状ガイド部材（以下、サイドガイドと言う）５０-1、５０-2が接合されている。中間転写ベルト２８を張架するローラー２７は分割可動に構成され、サイドガイド５０-1、５０-2に沿わせる軸方向の作用力が加えられる。より具体的には、ローラー２７にはコロ５１が同軸上に分割で左右方向（軸方向）に移動可能に係合され、スプリング５２によって左方向に圧力が加えられている。このため、サイドガイド５０と一体に設けられる中間転写ベルト２８は右サイドガイド５０-1の左端がローラー２７の右端に接触する位置まで幅方向移動される。これによってローラー２７と中間転写ベルト２８の幅方向の相対位置が常に一定に保たれる。

［実施例２］（弾性体カラー）
次に本発明の実施例として、実施例１の構成に代えて、中間転写ベルト２８を張架するローラー２７の端部近傍を幅方向に容易に収縮可能な弾性部材で構成する。図４はその一例を示しており、図３のスプリング５２の代わりに弾性体（例えば発泡ポリウレタンや硬度の低いＥＰゴム）のカラー５３をローラー２７の端部に嵌合させたものである。この構成では、カラー５３の復元力によってサイドガイド５０-2の左端が左側へ押されることにより実施例１と同等の作用効果を簡易な構成で得ることができる。
以上の構成は、ローラー２７の端面を基準として中間転写ベルト２８の幅方向位置を規制する方式であるが、中間転写ベルト２８の走行位置に合わせてローラー２７の幅方向位置を規制するように構成しても良い。

［実施例３］（ローラ２７を加圧する構成）
次に別の参考実施例として、実施例１、２の構成に代えて、中間転写ベルトを張架する回転可能に係合されたローラーを前記サイドガイドに接触するまで軸方向に移動可能に構成すると共に、ローラーに対して軸方向に作用力を与える構成とする。図５はその一例を示しており、ローラー２７を回転可能に軸支する軸受５４はベルトユニットの側板５５に固定され、ローラー２７は軸受５４に対して回転方向とスラスト方向に移動可能に係合される。軸受５４に好適な材質としてはポリアセタール等の自己潤滑性に優れる材質が挙げられる。軸受５４を取り囲むようにスプリング５２が挿入され一端が側板５５、多端はローラ２７と同軸に回転可能に係合されたカラー５６に接触している。カラー５６はスプリング５２による圧力がローラー２７に作用した時に回転方向の負荷増大となるのを防ぐものであって、加圧力が小さい時は省略しても構わない。スプリング５２の作用力によってローラー２７は図中の右方向に加圧され、走行される中間転写ベルト２８のサイドガイド５０-1に倣った形で幅方向の位置が決まる。または図４の如くスプリング５２とカラー５６の代わりに弾性体（例えば発泡ポリウレタンや硬度の低いＥＰゴム）のカラー５３を側板５５とローラー２７の間に設けても良い。

［実施例４］（ローラ２７をユニットと一体で加圧する構成）
次にさらに別の参考実施例として、実施例１〜３の構成に代えて、中間転写ベルトを張架する回転可能に係合されたローラーのユニットを該ローラーが前記サイドガイドに接触するまで軸方向に移動可能に構成すると共に、前記ユニットに対して軸方向に作用力を与える構成とする。図６はその一例を示しており、ローラー２７を回転可能に軸支する軸受５４はローラーユニット５７に固定され、ローラー２７は軸受５４に対して回転方向のみ移動可能に係合される。つまりスラスト方向はＥリング５８等で固定される。軸受５４に好適な種類としては回転方向の負荷が小さいボールベアリング等が挙げられる。ローラーユニット５７は図示しない加圧または引っ張りスプリングによって図中の右方向（左方向でも良い）に加圧されるので、ローラーユニット５７と共にローラー２７が移動し、サイドガイド５０-1に接触し、走行される中間転写ベルト２８のサイドガイド５０-1に倣った形で幅方向の位置が決まる。

以上の実施例の図５や図６の方式は一定位置に走行される中間転写ベルト２８にローラー２７を沿わせるものであって、中間転写ベルト２８を幅方向一定位置に走行させる方式としては、前述の図３や図４の方式で中間転写ベルト２８を駆動させても良い。つまり中間転写ベルト２８を張架する主たるローラ群を図３や図４の構成にした上で、前述の不具合で述べた特に金属ローラー等の鋭利な微小突起を含むローラーを用いた場合についてのみ図５や図６の構成にすれば良い。すなわち、微小な針状の凸がある「表面が粗れた」金属ローラーであっても、図５や図６の構成にすれば、帯状のキズが発生することが防止できる。また、ローラー２７を金属ローラーとすることにより、ローラーを安価でかつ高剛性に構成することができる。さらに、金属ローラーは電気抵抗が低いので効率的に電気バイアスを印加することができる。

以上説明したように、本発明に係るベルトユニットは、画像形成装置の中間転写ベルトユニットとして好適に利用することができる。また、本発明に係るベルトユニットは、中間転写ベルトユニットの他、シート状の転写材を担持搬送し像担持体に当接して転写材上にトナー像を転写させる転写ベルトを備えた転写ベルトユニットとしても好適に利用することができる。また、図１に示した構成の画像形成装置は、一つの像担持体を備え、該像担持体に各色の画像を形成して中間転写ベルトに転写するという工程を複数回繰返してカラー画像を形成する構成であるが、この他、複数の像担持体を中間転写ベルト（または転写ベルト）に沿って配置し、複数の像担持体上に色の異なる画像を形成して中間転写ベルト（または転写ベルトで担持搬送する転写材）に順次転写するという構成の所謂タンデム型のカラー画像形成装置にも本発明のベルトユニットを用いることができる。そして、本発明に係る画像形成装置は、複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、印刷装置等に応用することができ、帯状縦スジ濃度ムラの画像不良を低減することができる。

本発明に係る画像形成装置の一例であるカラーレーザープリンタの全体概略構成を示す図である。 図１のカラーレーザープリンタに用いられる多段現像ユニットの一例を示す概略断面図である。 本発明の参考実施例を示す図であって、中間転写ベルトユニットの無端ベルトを張架するローラーの構成例を示す正面図である。 本発明の実施例を示す図であって、中間転写ベルトユニットの無端ベルトを張架するローラーの構成例を示す正面図である。 本発明の別の参考実施例を示す図であって、中間転写ベルトユニットの無端ベルトを張架するローラーの構成例を示す正面図である。 本発明の別の参考実施例を示す図であって、中間転写ベルトユニットの無端ベルトを張架するローラーの構成例を示す正面図である。 中間転写ベルトの裏面傷の影響による表面凹部形成の仮説を示す図である。 従来技術の一例を示すベルトユニットの平面図である。

符号の説明

１０：像担持体ユニット
１２：像担持体
１４：帯電ユニット
１５：書込みユニット
１６：多段現像ユニット
１７：中間転写ユニット
１８：クリーニングユニット
２４Ｋ、２４Ｃ、２４Ｍ、２４Ｙ：現像ユニット
２７：ローラー
２８：中間転写ベルト（無端ベルト）
３２：クリーニング装置
５０-1，５０-2：サイドガイド（一定幅の凸状ガイド部材）
５２：スプリング
５３：弾性体のカラー
５４：軸受
５６：カラー
５８：Ｅリング
１００：プリンタ装置本体

Claims (3)

1. 画像形成装置に装備され、像担持体に当接して該像担持体と共に略等速で回転駆動されるループ状の無端ベルトと、該無端ベルトを張架する複数のローラーを備えたベルトユニットにおいて、
   前記無端ベルトと該無端ベルトを張架するローラーの幅方向の相対位置を一定に保つ手段を備え、該手段として、前記無端ベルトの両側の端部近傍に一定幅の凸状ガイド部材を設けるとともに、該無端ベルトを張架するローラーの一端部近傍を幅方向に容易に収縮可能な弾性部材で構成し、前記弾性部材は発泡ポリウレタン又はＥＰゴムからなる円筒状のカラーを前記ローラーの一端部に嵌合させたものであり、該カラーが前記凸状ガイド部材の内側端に当接することを特徴とするベルトユニット。
2. 請求項１記載のベルトユニットにおいて、
   前記ローラーの主たる材質が金属であることを特徴とするベルトユニット。
3. 静電潜像が形成される像担持体と、該像担持体の静電潜像をトナーで顕像化する現像手段と、前記像担持体と当接して該像担持体上のトナー像が転写される中間転写体と、転写材を搬送し前記中間転写体に当接して転写材上にトナー像を転写させる２次転写体を備え、前記中間転写体は複数のローラーに張架されたループ状の無端ベルトからなる中間転写ベルトであり、該中間転写ベルトが前記像担持体と共に略等速で回転駆動される画像形成装置において、
   前記中間転写ベルトと該中間転写ベルトを張架する複数のローラーを備えた中間転写ベルトユニットを具備し、該中間転写ベルトユニットに、請求項１または２記載のベルトユニットを用いたことを特徴とする画像形成装置。

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