JP4742241B2 - 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懸架する複数のローラ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。

近年、画像情報の高精度な再現性の要求のため、より高精細でより高解像度の画像形成が強く求められている。また、カラー化、画像形成の高速化、画像形成装置の小型化、高耐久性化のニーズも高まっている。特に、電子写真複写、ファクシミリ、プリンタなどに用いられる像担持体又は中間転写体等に無端ベルトを用いることで機械設計の自由度を大きくして、小型化を図ることが行われている。
特に、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、複数のローラを中間転写体内に挿入することで、形状を自由に変えることができ、画像形成装置内への感光体の配置の自由度が増すため、画像形成装置の小型化に貢献することができる。この中間転写体は、高分子フィルムや金属フィルムの基体を用いた無端ベルトは、テンションに対する形状を保持して、走行時の変形等が起こることなく、高品質の画像形成が可能である。この無端ベルトの走行は、内側に複数のローラを挿入し、ローラの回転により行われるが、ローラの真円度、真直度、平行度等の不均一性の問題から、無端ベルトの幅方向に蛇行してしまう。無端ベルトの蛇行が激しいと、無端ベルトがローラ（駆動ローラ、従動ローラ）より脱落し、破損が生じてしまう。無端ベルトの脱落、破損に至らなくても、蛇行は形成される画像品質を大きく低下させてしまい、特にカラー画像形成のように、複数の画像形成を合成して一つの画像を形成する場合には、色ずれ、画像ムラが目立ちやすく、著しく画像品質を低下させる原因となる。さらに、無端ベルトの蛇行が生じないまでも、複数のローラのいずれかに応力が集中して破損に至ることがある。

例えば、特許文献１では、ベルト部材の裏面側端縁に、その移動方向に沿って補強部材を所定の間隔をおいて設けるとともに、当該ベルト部材を張設するローラの軸方向端部に、ベルト部材の裏面側端縁に設けられた補強部材と非接触状態に嵌合する凹部を設けるように構成した画像形成装置用ベルト装置が開示されている。特許文献２では、少なくとも２本以上のローラに装架され、これらローラにより支持、駆動されるエンドレスベルト状画像形成体において、幅方向両端のうち、周長の長い側の端部に寄り止めガイドを設けた画像形成体が開示されている。

特開平０５−２９４４９４号公報 特開２００２−２６８４５５号公報

ベルト状像担持体では、その寄りを規制するための寄り規制部材が設けてあるのが一般的である。しかし、寄り規制部材で寄りを規制すると、その規制部材の近傍で応力が集中し端部に亀裂が発生してしまうことがある。その為、寄り規制部材を無端ベルトの裏面に直接貼り付けるのではなく、寄り規制部材よりも幅の広い補強部材を介して貼られてあるものもある。その場合、懸架するローラは、その端部に補強部材の厚みより大きい段差を設けるか、あるいは、ローラ幅を補強部材の内側に収まる長さとなるようにしてある。このような場合でも、段差やローラ端部位置では応力が集中しやすく、特に、ローラの直径が小さい場合であって、特に、φ１６ｍｍ以下の小径で金属製の硬い材料の場合には端部に亀裂が発生しやすい。更に、他のローラの端部位置も同一箇所にあると応力も更に集中してしまうため不利である。
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、複数のローラで懸架された無端ベルトを安定して走行させるベルトユニット及びこれを用いる画像形成装置を提供することである。

上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の画像形成装置は、複数のローラに懸架された無端ベルトと、前記無端ベルトの内側にその端部を補強するための補強部材と、前記補強部材の上に無端ベルトの寄りを規制する寄り規制部材とを有するベルトユニットを備える画像形成装置において、前記無端ベルトが、感光層を有する像担持体又は中間転写体であり、前記複数のローラにおける前記無端ベルトの裏面に直接接触する部分のローラ幅がそれぞれ異なり、前記複数のローラのうちの直径が最小のローラにおける前記ローラ幅を最小にすることを特徴とする。

また、本発明の画像形成装置は、少なくとも、前記複数のローラのうちの直径が最小のローラが金属製ローラであり、前記金属製ローラの端部に補強部材を介在させることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、前記中間転写体は、フッ素系樹脂の層を有することを特徴とする。

以上説明したように、本発明の画像形成装置では、少なくともφ１６ｍｍ以下の金属ローラの幅を他のローラの幅と異ならせることにより、無端ベルトの端部に応力が集中することを防ぐことができるので、長期間に渡って安定した像担持体の走行が可能となる。
さらに、応力の集中を防止することで、亀裂が生じやすい樹脂系材料でも長期間に渡って安定した無端ベルトの走行が可能となる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。

図１は、本発明に係わるプリンタの概略構成を示す正面図である。このプリンタは、複数の指示ローラに掛け回された潜像担持体としての感光体ベルト１１を備えている。感光体ベルト１１は図中の矢印Ａで示した時計方向に回転駆動され、その周りには、帯電器１３、光書き込みユニット２０、４組の現像装置３１Ｋ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｙ、中間転写体としての中間転写ベルト４１、感光体クリーニング装置１２などが配置されている。感光体ベルト１１の表面には有機感光層が形成されている。
本プリンタで画像形成動作（プリント動作）を実行するときは、帯電器１３に高電圧が印加されることにより、感光体ベルト１１が一様に帯電される。そして、図示しない画像信号処理部では、カラー画像情報たとえば外部のコンピュータから送られてきたカラー画像信号が光書き込み信号に変換されて光書き込みユニット２０に送られる。光書き込みユニット２０では、上記光書き込み信号に基づいて、光源としてのレーザが制御され、ポリゴンミラー、ｆ／θレンズ及び反射ミラーを介して、Ｂｌａｃｋ（Ｋ）、Ｃｙａｎ（Ｃ）、Ｍａｇｅｎｔａ（Ｍ）、Ｙｅｌｌｏｗ（Ｙ）の画像信号に対応した光書き込みが行われ、感光体ベルト１１上に静電潜像が形成される。
上記感光体ベルト１１上の静電潜像は、各色トナーをそれぞれ有する各現像装置３１Ｋ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｙによって各色ごとに現像される。これにより、感光体ベルト１１上には、各色ごとにトナー像が形成される。
無端ベルトである感光体ベルト１１と中間転写ベルト４１との接触部においては、一次転写バイアスローラ４５にトナーと逆極性の電荷を印加することにより、感光体ベルト１１上のトナー像が中間転写ベルト４１上に転写される。このトナー像の形成及び転写動作を４回繰り返すことにより、中間転写ベルト４１上に４色重ねのカラートナー像が形成される。この中間転写ベルト４１上のカラートナー像は、給紙カセット８０から搬送ローラ対８２、８３によって送られてきた記録材としての転写紙に、二次転写部材としての紙転写ローラ５０によって転写される。カラートナー像が転写された転写紙は、定着装置６０に搬送され、該トナー像が溶融定着される。

次に、本発明の具体的な構成について説明する。
図２は、複数のローラで懸架されたベルトの構成を示す概略図である。中間転写ベルト４１を懸架する各ローラの幅が分かり易いように、クリーニング対向ローラ４７から回転方向に従って上から簡略的に記載した図である。本発明における像担持体としての中間転写ベルト４１は、駆動ローラ４４、クリーニング対向ローラ４７、一次転写バイアスローラ４５、二次転写対向ローラ４６、テンションローラ４８の５本のローラに懸架されている。中間転写ベルト４１は複数の層を持ったフッ素系樹脂材料からなり、その内側の両端には中間転写ベルト４１の寄りを規制するための寄り規制部材１０１が設けられている。この寄り規制部材１０１はウレタンゴム、シリコーンゴム等の材料からなり、両面テープや接着剤等により貼り付けられている。本実施例においては、この寄り規制部材１０１は中間転写ベルト４１に直接貼り付けられるのではなく、ベルト端部の補強及び寄り規制部材１０１の接着強度アップの為にＰＥＴ等のシート材からなる補強部材１０２を介して貼り付けられている。

無端ベルトである中間転写ベルト４１を懸架する各ローラは、以下のように構成されている。駆動ローラ４４は外径φ３０ｍｍで、ＥＰゴム等比較的摩擦係数の高い材料からなる。クリーニング対向ローラ４７、二次転写対向ローラ４６、テンションローラ４８はアルミニウムの芯金の上に樹脂系材料の薄いコーティングが施されており、その外径はそれぞれφ３０ｍｍ、φ２４ｍｍ、φ２０ｍｍである。一次転写バイアスローラ４５はφ１２ｍｍの金属ローラである。寄りを規制する寄与の少ない小径の一次転写バイアスローラ４５以外のローラは、寄り規制部材１０１のスパンと概略同じ幅で、少なくとも補強部材１０２に掛かる範囲は補強部材１０２の厚み以上の段差を有している。
ここでは、中間転写ベルト４１の裏面に直接接触する部分の複数の各ローラ幅ａ〜ｅを全て異ならせてあり、一ヶ所に負荷が集中することがないようにしてある。特に、直径が最小のローラの幅を最小にする。これによって、直径が最小のローラに応力が集中するのを防止することができる。
また、ローラの直径φが１６ｍｍ以下であれば、摩擦係数の小さいフッ素樹脂でも破損に至ることがあり、さらに、この直径φが１６ｍｍ以下のローラが金属製である場合に破損に至る。そこで、直径φが１６ｍｍ以下の金属製のローラの幅を、他のローラよりも小さくし、特に、最小にすることが好ましい。

図３は、複数のローラで懸架されたベルトの他の構成を示す概略図である。
ここでは、直径φ１６ｍｍより小径の一次転写バイアスローラ４６の端部は補強部材１０２を介して中間転写ベルト４１に接触するようにローラ幅ｂを設定してある。これによって、中間転写ベルト４１本体を破損することがない。
なお、ここでは補強部材１０２の厚みを逃げる段差を設けていない。
また、中間転写ベルト４１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）等のフッ素系樹脂にすることで、摩擦係数が小さいことからローラとのすべり性を良好にすることで傷、破損を防止することができる。

本発明に係わるプリンタの概略構成を示す正面図である。 複数のローラで懸架されたベルトの構成を示す概略図である。 複数のローラで懸架されたベルトの他の構成を示す概略図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
１０ 感光体ベルトユニット
１１ 像担持体（感光体ベルト）
１４〜１６ ローラ
２０ 露光ユニット
３０ 現像ユニット
４０ 中間転写ベルトユニット
４１ 中間転写ベルト
４４〜４８ ローラ
５０ 転写ユニット
６０ 定着ユニット
７０ 給紙・搬送ユニット
８０ 給紙ユニット
１０１ 寄り止め部材
１０２ 補強部材

Claims (3)

1. 複数のローラに懸架された無端ベルトと、
   前記無端ベルトの内側にその端部を補強するための補強部材と、
   前記補強部材の上に無端ベルトの寄りを規制する寄り規制部材とを有するベルトユニットを備える画像形成装置において、
   前記無端ベルトが、感光層を有する像担持体又は中間転写体であり、
   前記複数のローラにおける前記無端ベルトの裏面に直接接触する部分のローラ幅がそれぞれ異なり、
   前記複数のローラのうちの直径が最小のローラにおける前記ローラ幅を最小にする
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 少なくとも、前記複数のローラのうちの直径が最小のローラが金属製ローラであり、
   前記金属製ローラの端部に前記補強部材を介在させる
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記中間転写体は、フッ素系樹脂の層を有する
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。

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