JP4904909B2 - 画像形成装置及び転写ユニット - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置及び画像形成装置に用いられる転写ユニットに関するものである。

電子写真方式を適用した複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、例えば、感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像剤を用いた現像装置（現像器）によって現像して、感光体ドラム上にトナー像を形成し、この感光体ドラム上に形成されたトナー像を、給紙部から搬送された記録媒体上に転写・定着することにより、画像を形成するように構成されている。かかる画像形成装置には、例えば、無端状の中間転写ベルト、感光体ベルトや用紙搬送ベルトなどのベルト搬送装置を備えたものがある。より具体的に説明すると、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応した画像形成ユニットを個別に備えたタンデム型のカラー画像形成装置には、中間転写ベルトを備えたものがある。

一般に、無端ベルトを所定数のロールで支持し、何れかのロールを駆動ロールとして無端ベルトを走行させるベルト駆動装置では、走行中の無端ベルトが幅方向（ベルト走行方向と直交する方向）に移動する、所謂ベルトウォーク（ベルトの蛇行）が発生する。このようなベルトウォーク現象は、上述したタンデム型のカラー画像形成装置において、中間転写ベルト上に各色の画像を重ねて転写する際に、各色の画像の相対的な位置ずれを生じる。すなわち、画像の色ずれや色むらの原因となる。従って、高品質な出力画像を得るためには、ベルトウォークを抑制する必要がある。そのようなベルトウォークを抑制するための構成として、従来から各種の提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１は、ベルトの寄りやゆがみを吸収することにより高品質な画像を得ることが可能な画像形成装置を提供することを目的としている。そして、この目的を達成するための構成として、中間転写ベルトのトナー像の塗布帯域を侵さない領域の少なくとも一つのローラの一側端の位置に寄りガイド具を配設し、この寄りガイド具をローラとの間で挾み込み圧接して挾持する寄りガイド規制部材を設けることが開示されている。

特開平５−３３３７０７号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている構成では、寄りガイド具が寄りガイド規制部材とローラとで常に挟み込まれているので、中間転写ベルトのベルト面に垂直な方向の力が発生しやすく、中間転写ベルトがローラから脱落し易いという問題点がある。そして、ベルトウォークの方向がローラ側になったときには、寄りガイド具がローラに乗り上げてしまい、これによって中間転写ベルトに必要以上の応力が加わって破損してしまうという懸念がある。

本発明は、以上のような技術的課題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、蛇行が規制されるベルトに加わる応力を低減することを可能にすることにある。

かかる目的のもと、本発明が適用される画像形成装置は、循環移動が可能に構成された帯状部材と、帯状部材を張架する第１張架部材および第２張架部材を含む複数の張架部材と、帯状部材に設けられ、帯状部材が循環移動する方向に延びるリブ部材と、リブ部材を案内する案内部材と、第１張架部材と第２張架部材との間に配設され、帯状部材を張架するのに用いられない転写ロールと、を備え、案内部材は、第１張架部材及び第２張架部材により帯状部材が張架される区間に配置され、第２張架部材は、帯状部材の循環移動の方向において第１張架部材の次に張架するものであり、案内部材は、帯状部材との巻き付き角度が最も小さい部材である転写ロールに設けられ、案内部材は、帯状部材の幅方向のいずれか一の方向へのリブ部材の移動を規制する傾斜面を持つ一端フランジ部と、一端フランジ部の傾斜面に対向すると共に幅方向の他の方向へのリブ部材の移動を規制する傾斜面を持つ他端フランジ部と、一端フランジ部と他端フランジ部との間に位置してリブ部材を受け入れる空間を画定する縮径部と、を備えていることを特徴とするものである。

帯状部材は転写ベルトであり、転写ベルトに転写する画像を保持する像保持体が、転写ベルトを間に挟んで転写ロールに対向して配設されていることを特徴とすることができる。

他の観点から捉えると、本発明が適用される転写ユニットは、循環移動が可能に構成された転写ベルトと、転写ベルトを張架する第１張架部材および第２張架部材を含む複数の張架ロールと、転写ベルトに設けられ、転写ベルトが循環移動する方向に延びるリブ部材と、転写ベルトの循環移動の方向において隣り合う張架ロール間に設けられ、リブ部材を案内するガイド部材と、第１張架部材と第２張架部材との間に配設され、転写ベルトを張架するのに用いられない転写ロールと、を含み、ガイド部材は、第１張架部材及び第２張架部材により転写ベルトが張架される区間に配置され、第２張架部材は、転写ベルトの循環移動の方向において第１張架部材の次に張架するものであり、ガイド部材は、転写ベルトとの巻き付き角度が最も小さいロールである転写ロールに設けられ、ガイド部材は、転写ベルトの幅方向のいずれか一の方向へのリブ部材の移動を規制する傾斜面を持つ一端フランジ部と、一端フランジ部の傾斜面に対向すると共に幅方向の他の方向へのリブ部材の移動を規制する傾斜面を持つ他端フランジ部と、一端フランジ部と他端フランジ部との間に位置してリブ部材を受け入れる空間を画定する縮径部と、を備えていることを特徴とするものである。

本発明によれば、蛇行が規制されるベルトに加わる応力を低減することが可能になる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
図１に示す画像形成装置１０は、本体１０ａ内に４つの色のプロセスカートリッジ（画像形成ユニット、ドラムカートリッジ）１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを縦方向に順に配列した所謂タンデム型である。また、プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄの各々の対応した箇所に、用紙（記録媒体）Ｐが略垂直下方から上方に搬送される搬送路１２が配置されている。そして、最下段（最上流）のプロセスカートリッジ１１ａの更に下方（上流側）には、搬送路１２を搬送されてトナー像が順に転写される用紙Ｐを収容するための給紙カセット１３が配設されている。なお、給紙カセット１３に収容される用紙Ｐの大きさに起因して給紙カセット１３の一部が本体１０ａの奥側（リヤ側、イン側）に突出するように構成され、用紙Ｐが小さいサイズであれば、本体１０ａから突出しない。

プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄは、搬送路１２の上流側から順にイエロー（Ｙ）用、マゼンタ（Ｍ）用、シアン（Ｃ）用、ブラック（Ｋ）用のトナー像を形成するものである。このプロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄの各々は、感光体ドラム（像保持体）１４と、感光体ドラム１４の周囲に順次配設されている各種の電子写真用デバイスと、を一体的にカートリッジ化したものである。このデバイスとしては、感光体ドラム１４を予め帯電する帯電ローラと、この帯電ローラにより帯電された感光体ドラム１４上に露光形成された静電潜像を対応する各トナーで現像する現像装置と、感光体ドラム１４上の廃トナーを除去するクリーニング装置と、がある。

プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄの搬送路１２の反対側には、プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄに共通の露光装置（ＲＯＳ）１５が配設されている。この露光装置１５は、各色に対応した画像データに基づいて図示しない４つの半導体レーザを点灯駆動する。そして、この４つの半導体レーザからの光を図示しないポリゴンミラーで偏向走査し、図示しないｆθレンズ及び複数枚の反射ミラーを介して感光体ドラム１４上の露光ポイントに導くことで、感光体ドラム１４上に光像を描くように構成されている。

プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄの各々の感光体ドラム１４に対応した箇所には、搬送路１２に沿って循環移動する搬送ベルト（帯状部材、転写ベルト）１６が配設されている。この搬送ベルト１６は、用紙Ｐを静電吸着し得るベルト素材にて構成され、一対からなる従動ローラ（張架部材）１７Ａ及び駆動ローラ（張架部材）１７Ｂに掛け渡されている。また、搬送路１２には、搬送ベルト１６に用紙Ｐを静電吸着させるための吸着ローラ１８が配設されている。

プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄの各々の感光体ドラム１４に対応した搬送ベルト１６の裏面側には、転写ローラ１９が配設されている。この転写ローラ１９は、感光体ドラム１４と搬送ベルト１６上の用紙Ｐとを密着させて感光体ドラム１４に形成されたトナー像を用紙Ｐに転写するためのものである。

最上段（最下流）プロセスカートリッジ１１ｄの更に上方（下流側）の搬送路１２には、定着装置２０が設けられている。本体１０ａの上部には、定着装置２０によりトナー像が定着されて排出された用紙Ｐを収容するための排紙部２１が本体１０ａと一体に設けられている。また、本体１０ａには、定着装置２０によって片面が定着された用紙Ｐを表裏反転させて搬送路１２に再度送り込むための反転用搬送路２２が配置されている。

図２は、手差しトレイ２３を説明するための図である。
図２に示すように、画像形成装置１０の本体１０ａには、下端に設けた回動支点Ｊを中心に回動可能な手差しトレイ２３が配設されている。すなわち、この手差しトレイ２３は、手前側（フロント側、アウト側）に開閉可能に構成されている。この手差しトレイ２３を開放する方向に回転させると、図示しない差し込み窓に所望の用紙Ｐをセットすることができる。このように、画像形成装置１０は、給紙カセット１３に収容されている用紙Ｐ以外の用紙Ｐを手差しトレイ２３から給紙できるように構成されている。

ここで、トナー像を転写する用紙Ｐがセットされた状態にて、図示しない制御装置に対してユーザが指示することにより、給紙カセット１３の用紙Ｐ及び手差しトレイ２３の用紙Ｐのいずれか一方が所定のタイミングで送出される。そして、送出された用紙Ｐは、複数の搬送ローラ２４を介して搬送路１２に搬送され、搬送ベルト１６を介してプロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄの各々の転写位置へと送り込まれる。

図３は、フロントカバー２５を説明するための図である。
図３に示すように、画像形成装置１０の本体１０ａには、下端に設けた回動支点Ｊを中心に回動可能なフロントカバー２５が配設されている。このフロントカバー２５は、閉じた状態では本体１０ａと共に外部カバーとして機能する。すなわち、フロントカバー２５は、給紙カセット１３よりも上側でかつ画像形成装置１０の手前側の側壁部を構成する。

フロントカバー２５には、搬送ベルト１６、従動ローラ１７Ａ、駆動ローラ１７Ｂ、吸着ローラ１８、転写ローラ１９及び反転用搬送路２２が取り付けられている。したがって、フロントカバー２５を開けると、これらの部品が随伴して本体１０ａ側から離間する。このため、フロントカバー２５を開けることでプロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄが露出し、また、搬送路１２へのユーザによるアクセスが容易になる。

ここで、プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄの各々は、本体１０ａに対し略水平方向に着脱自在に装着されている。このため、本体１０ａのフロントカバー２５を開けることにより、プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄの着脱操作を行うことが可能になる。なお、図示しないセット検出センサがプロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄの各々のセット状態を検出し、その検出結果を図示しない制御装置に出力する。

このように、フロントカバー２５を開けることで、プロセスカートリッジ１１ａ〜１１ｄを露出させて交換することができる。また、感光体ドラム１４を露出した状態にして紙詰まりに対処（ジャムクリア）することができる。こうして画像形成装置１０のメンテナンス性を向上させている。

図４は、給紙カセット１３の引き出し状態を説明するための図である。
給紙カセット１３は、本体１０ａに設けられるカセット収容部２６に収容されており、本体１０ａの手前側から引き出し可能となるように構成されている。より詳しくは、手差しトレイ２３及びフロントカバー２５を閉じた状態でカセット収容部２６に対して給紙カセット１３の引き出しや挿入が可能である。
そして、給紙カセット１３には、手差しトレイ２３用の用紙Ｐがセットされる差し込み窓が設けられている。また、給紙カセット１３には、手差しトレイ２３の用紙Ｐを搬送するための複数の搬送ローラ２４の一部が設けられている。このように、給紙カセット１３には、差し込み窓にセットされた用紙Ｐが搬送路１２へと送出される送出路が形成されている。

〔第１の実施の形態〕
図５は、第１の実施の形態に係る転写ユニット３０を説明するための図であり、図６は、図５の線VI−VIによる断面図である。なお、ここにいう転写ユニット３０は、上述した搬送ベルト１６と、搬送ベルト１６の下方で張架する従動ローラ１７Ａと、搬送ベルト１６の上方で張架し、かつ、搬送ベルト１６を駆動する駆動部としての駆動ローラ１７Ｂと、吸着ローラ１８（図１〜図４参照）と、転写ローラ１９とを一体に構成したものである。この転写ユニットは、保守やメンテナンス等の際に交換されるものであり、画像形成装置とは別に取り扱われるものである。なお、図５では、吸着ローラ１８の図示を省略している。
図５に示すように、従動ローラ１７Ａは、駆動ローラ１７Ｂの外径よりも大径に形成されている。そして、従動ローラ１７Ａの一端部には、図６に示すように、後述するリブ３１をガイドするガイド部材（案内部材）３２が同軸に配設されている。このガイド部材３２は、両端にフランジ部３２ａが形成されている。別の言い方をすると、ガイド部材３２は、中間部３２ｂが両端よりも縮径して形成されている。

また、図６に示すように、転写ユニット３０の一部を構成する搬送ベルト１６は、その一端部に、搬送ベルト１６の移動方向に沿って１条のリブ（リブ部材）３１が形成されている。このリブ３１は、搬送ベルト１６の内周面に無端状に貼付されている。そして、循環移動状態の搬送ベルト１６は、プーリー形状に形成されたガイド部材３２によって、中間部３２ｂ内に位置するリブ３１を介してガイドされ、ベルトウォークが規制される。

このように、本実施の形態では、外径が大きいロールでリブ３１を規制している。これについて説明する。
図７は、ロール外径と発生応力との関係を求める方法を説明する図である。搬送ベルト１６と同じ素材のベルト部材４１をローラ４２へ巻き付ける動作をＮ回繰り返した場合にベルト部材４１に生じる応力を算出したものである。その場合のローラ４２の外径を様々に変えて算出した。
ベルト部材４１の厚さをｈ、ロール径の半径をｒとすると、ローラ４２に巻き付けたときの外側面の伸びが（ｈ／２）×ｄθであり、その伸び率は（ｈ／２）／（ｒ＋ｈ／２）である。また、内側面の縮みが−（ｈ／２）×ｄθであり、その縮み率は（ｈ／２）／（ｒ＋ｈ／２）である。
ここで、ベルト部材の厚さｈを８０μｍ（８０×１０^-6ｍ）、ロール径の半径ｒを６．５×１０^-3ｍ、８×１０^-3ｍ、９×１０^-3ｍとし、ヤング率（引張り弾性率で代用）を５６７４ＭＰａとして、算出した。

図８は、その算出結果を示す表である。
図８に示すように、ロール外径が１３ｍｍ（ｒ＝６．５ｍｍ）のときには、発生応力差が３．４７×１０⁷Ｐａである。そして、ロール外径が１６ｍｍ（ｒ＝８ｍｍ）のときには、発生応力差が２．８２×１０⁷Ｐａである。また、ロール外径が１８ｍｍ（ｒ＝９ｍｍ）のときには、発生応力差が２．５１×１０⁷Ｐａである。
求めた発生応力差についてその比を更に算出すると、ロール外径が１８ｍｍの場合を１とすると、ロール外径が１６ｍｍでは１．１２であり、ロール外径が１３ｍｍでは１．３８である。このように、ロール外径が１３ｍｍの場合には、ロール外径が１８ｍｍの場合に比べて、発生応力差が約４０％増えている。したがって、リブ３１の規制は、外径が大きいローラで行うのが好ましい。

また、本実施の形態では、リブ３１を規制する従動ローラ１７Ａの外径を駆動ローラ１７Ｂよりも大きく形成している。言い換えると、駆動ローラ１７Ｂの外径は小さいままである。これについて説明する。
図５に示すように、駆動ローラ１７Ｂの直径Ｄと、互いに隣り合う転写ローラ１９同士の軸間距離寸法Ｓとの間には、所定の関係が求められる。具体的には、カラーレジストレーション（カラーレジ）の改善のためには、軸間距離寸法Ｓは、直径Ｄの整数倍である必要がある。すなわち、駆動ローラ１７Ｂの偏心等に起因して搬送ベルト１６に速度変動があると、これが原因で互いに異なる色の間でカラーレジずれが発生してしまう。しかし、軸間距離寸法Ｓと直径Ｄとの間に上述したような関係を持たせれば、カラーレジを改善することができる。
このように、カラーレジ改善のために駆動ローラ１７Ｂの外径寸法が制約される一方で、従動ローラ１７Ａの外径寸法については制約されない。したがって、本実施の形態では、従動ローラ１７Ａの外径を駆動ローラ１７Ｂの外径よりも大きくしている。

図６に示すリブ３１の真直度が悪いときには、リブ３１は、ガイド部材３２により規制される。そのような規制により、搬送ベルト１６には応力が発生するが、本実施の形態では、大径の従動ローラ１７Ａにガイド部材３２を設けることでリブ３１を規制している。そのため、搬送ベルト１６に生ずる応力を抑制することができる。画像形成装置を小型化するために駆動ローラ１７Ｂが小径の場合には、特に有効な構成と言える。すなわち、駆動ローラ１７Ｂとは別の張架ロールである従動ローラ１７Ａを大径にし、リブ３１を規制するガイド部材３２を従動ローラ１７Ａに配置することで、応力集中を防ぐことができ、その結果、ベルト割れを防止することができる。

〔第２の実施の形態〕
図９は、第２の実施の形態に係る転写ユニット３０を説明するための図であり、図１０は、図９の線X−Xによる断面図である。本実施の形態では、搬送ベルト１６との巻き付き角度が最も小さいローラである転写ローラ１９でリブ３１を規制している。なお、図９に示す転写ユニット３０は、基本的な構成が第１の実施の形態に係る転写ユニット３０と共通しているため、異なる部分について説明する。また、同じ部分についての図示は同じ符号を用い、その説明を省略する。
図９に示すように、従動ローラ１７Ａの外径は、駆動ローラ１７Ｂの外径と同一である。そして、図１０に示すように、ガイド部材３２は、転写ローラ１９の一端部に取り付けられている。ガイド部材３２は、転写ローラ１９と同軸である。
このように、本実施の形態では、搬送ベルト１６に巻き付かないようにガイド部材３２を配置することにより、搬送ベルト１６の巻き付きによる応力集中が発生しない箇所でリブ３１を規制することができ、搬送ベルト１６の割れを防止することができる。

また、転写ローラ１９は、搬送ベルト１６を挟んで感光体ドラム１４と対向配置されている。このため、本実施の形態では、新たな張架ロールを配置しなくても、感光体ドラム１４によって、リブ３１がガイド部材３２に乗り上げることを防止することができる。このため、コストの上昇を抑制しつつ、搬送ベルト１６の割れを防止することができ、また、リブ３１のガイド部材３２からの脱落を防止することができる。

本実施の形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。 手差しトレイを説明するための図である。 フロントカバーを説明するための図である。 給紙カセットの引き出し状態を説明するための図である。 第１の実施の形態に係る転写ユニットを説明するための図である。 図５の線VI−VIによる断面図である。 ロール外径と発生応力との関係を求める方法を説明する図である。 ロール外径と発生応力との関係を示す表である。 第２の実施の形態に係る転写ユニットを説明するための図である。 図９の線X−Xによる断面図である。

符号の説明

１６…搬送ベルト、１７Ａ…従動ローラ、１７Ｂ…駆動ローラ、１８…吸着ローラ、１９…転写ローラ、３０…転写ユニット、３１…リブ、３２…ガイド部材

Claims (3)

1. 記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
   循環移動が可能に構成された帯状部材と、
   前記帯状部材を張架する第１張架部材および第２張架部材を含む複数の張架部材と、
   前記帯状部材に設けられ、当該帯状部材が循環移動する方向に延びるリブ部材と、
   前記リブ部材を案内する案内部材と、
   前記第１張架部材と前記第２張架部材との間に配設され、前記帯状部材を張架するのに用いられない転写ロールと、
   を備え、
   前記案内部材は、前記第１張架部材及び前記第２張架部材により前記帯状部材が張架される区間に配置され、当該第２張架部材は、当該帯状部材の循環移動の方向において当該第１張架部材の次に張架するものであり、
   前記案内部材は、前記帯状部材との巻き付き角度が最も小さい部材である前記転写ロールに設けられ、
   前記案内部材は、前記帯状部材の幅方向のいずれか一の方向への前記リブ部材の移動を規制する傾斜面を持つ一端フランジ部と、当該一端フランジ部の当該傾斜面に対向すると共に当該幅方向の他の方向への当該リブ部材の移動を規制する傾斜面を持つ他端フランジ部と、当該一端フランジ部と当該他端フランジ部との間に位置して当該リブ部材を受け入れる空間を画定する縮径部と、を備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記帯状部材は転写ベルトであり、
   前記転写ベルトに転写する画像を保持する像保持体が、当該転写ベルトを間に挟んで前記転写ロールに対向して配設さ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。
3. トナー画像を記録媒体に転写する画像形成装置に装着される転写ユニットであって、
   循環移動が可能に構成された転写ベルトと、
   前記転写ベルトを張架する第１張架部材および第２張架部材を含む複数の張架ロールと、
   前記転写ベルトに設けられ、当該転写ベルトが循環移動する方向に延びるリブ部材と、
   前記転写ベルトの循環移動の方向において隣り合う張架ロール間に設けられ、前記リブ部材を案内するガイド部材と、
   前記第１張架部材と前記第２張架部材との間に配設され、前記転写ベルトを張架するのに用いられない転写ロールと、
   を含み、
   前記ガイド部材は、前記第１張架部材及び前記第２張架部材により前記転写ベルトが張架される区間に配置され、当該第２張架部材は、当該転写ベルトの循環移動の方向において当該第１張架部材の次に張架するものであり、
   前記ガイド部材は、前記転写ベルトとの巻き付き角度が最も小さいロールである前記転写ロールに設けられ、
   前記ガイド部材は、前記転写ベルトの幅方向のいずれか一の方向への前記リブ部材の移動を規制する傾斜面を持つ一端フランジ部と、当該一端フランジ部の当該傾斜面に対向すると共に当該幅方向の他の方向への当該リブ部材の移動を規制する傾斜面を持つ他端フランジ部と、当該一端フランジ部と当該他端フランジ部との間に位置して当該リブ部材を受け入れる空間を画定する縮径部と、を備えていることを特徴とする転写ユニット。

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