JP5274279B2 - 無端ベルト装置、および、これを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のローラによって張架された無端ベルトを有する無端ベルト装置に関するものである。

一般に、画像形成装置では、複数のローラによって張架された転写ベルトを備えた無端ベルト装置を用いてトナー像を用紙に転写している。転写ベルトは、周方向に回転可能に複数のローラによって張架されている。

このような無端ベルト装置の中には、無端ベルトの幅方向の両端部に沿ってリブを設け、リブが軸方向の内側に位置するカラーに当接し転写ベルトの軸方向の変位を規制して転写ベルトの蛇行を防止するものが開示されている。

特開２００６−３３７８１４号公報

しかし、上記従来の無端ベルト装置において、無端ベルトを比較的高速で回転駆動すると、ローラ本体の回転軸の撓みによってローラ本体と離間する方向へカラーを押し出す押圧力がカラーに作用する。また、カラーは、ローラの回転軸に圧入等されて固定さている。このため、ローラ本体と離間する方向へ押し出されたカラーは、ローラ本体側へ戻ることなくリブに当接する位置に保持されリブの磨耗を招くという問題があった。

そこで、本発明は、蛇行しないように無端ベルトを位置決めしつつリブの磨耗を低減することができる無端ベルト装置、および、これを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明に係る無端ベルト装置は、無端ベルト、２つのリブ、従動ローラ本体、第１回転軸、駆動ローラ本体、第２回転軸および２つのカラーを備える。無端ベルトは、従動ローラ本体および駆動ローラ本体に掛け渡される。２つのリブは、無端ベルトの両端部にそれぞれ形成される。従動ローラ本体は、周面の一部に無端ベルトが掛け渡される。第１回転軸は、従動ローラ本体を軸方向に貫通するように設けられる。駆動ローラ本体は、従動ローラ本体に対向して配され、周面の一部に無端ベルトが掛け渡される。第２回転軸は、駆動ローラ本体を軸方向に貫通するように設けられ、駆動ローラ本体を回転駆動する。２つのカラーは、従動ローラ本体を軸方向に挟み込むように第１回転軸に遊嵌される。２つのリブの間の距離は、２つのカラーおよび従動ローラ本体の軸方向の長さの和よりも無端ベルトが蛇行しない距離だけ長く設けられる。第１回転軸の軸方向の長さは、第２回転軸の軸方向の長さよりも長く形成される。第１回転軸の直径は、第２回転軸の直径よりも小さく形成される。

この構成では、２つのカラーは、無端ベルトが蛇行しない範囲で軸方向に変位可能にそれぞれ回転軸に遊嵌されている。このため、２つのカラーは、第１ローラ本体と離間する方向に押し出されても第１ローラ本体側にスムーズに変位する。

この発明によれば、無端ベルトが蛇行しないように無端ベルトを位置決めするとともにリブの磨耗を低減することができる。

画像形成装置の全体構成を模式的に示す図である。 中間転写ベルトユニットの構成を示す概略図である。 中間転写ベルトユニット及び中間転写ベルトの断面構成を示す模式図である。

この発明の第１実施形態に係る画像形成装置１０について図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、画像形成装置１０の全体構成を模式的に示す図である。

画像形成装置１０は、画像形成部１１、自動原稿搬送装置１２、読取部９０、制御部５０、を備え、画像データに応じて用紙に多色及び単色の画像形成処理を行なう複合機である。

自動原稿搬送装置１２は、画像形成部１１の上部に配置された読取部９０に原稿を逐次搬送する。

読取部９０は、透明ガラスからなる原稿台９３を端部に有し、逐次搬送される原稿が原稿台９３を通過するときに原稿を読み取る。なお、読取部９０は、原稿台９３に隣接して設けられた原稿載置台９２に載置された原稿の読み取りも行う。

画像形成部１１は、露光ユニット１４、中間転写ベルトユニット（無端ベルト装置）６０、定着ユニット７０、４つの画像形成ステーション２０、給紙カセット１５、手差しトレイ１６、排紙トレイ１７、２次転写ユニット３０を有している。画像形成部１１は、用紙に画像形成処理を行なう。

画像形成ステーション２０は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色のカラー画像に応じてそれぞれ配置され、同一の構成を備えている。各画像形成ステーション２０では、各色に応じた４種類の静電潜像を形成する。なお、本実施形態では、４つの画像形成ステーション２０を備える例を挙げて説明しているが、画像形成装置１０の仕様に応じたカラーの潜像を形成するものとすれば良い。なお、図１では、ブラック（Ｋ）のカラー画像を形成する画像形成ステーション２０のみ図示している。

ここで、ブラック（Ｋ）のカラー画像を形成する画像形成ステーション２０についてのみ説明する。

画像形成ステーション２０は、現像器（現像ユニット）２１、感光体ドラム（像担持体）２２、クリーナユニット２３、帯電器２４を有し、ブラック（Ｋ）のカラー画像に応じた潜像を形成する。

画像形成ステーション２０は、現像器２１、感光体ドラム２２、クリーナユニット２３、帯電器２４を有し、各カラー画像に応じた潜像を形成する。

現像器２１は、感光体ドラム２２にブラック（Ｋ）のトナーを供給し、感光体ドラム２２上に形成された静電潜像にトナーを吸着されて顕像化する。

クリーナユニット２３は、感光体ドラム２２周面に残留したトナーを回収し、導管を経由して排出する。帯電器２４は、感光体ドラム２２の表面を所定の電位に均一に帯電させるチャージャ型の帯電器である。

露光ユニット１４は、レーザ出射部及び反射ミラー等を備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）である。露光ユニット１４は、帯電された感光体ドラム２２を入力された画像データに応じて露光することにより、その表面に画像データに応じた静電潜像を形成する機能を有する。

中間転写ベルトユニット６０は、感光体ドラム２２の上方に配置され、中間転写ベルト６１、中間転写ベルト駆動ローラ（第２ローラ）６２、中間転写ベルト従動ローラ（第１ローラ）６３、複数の中間転写ローラ６４、及び中間転写ベルトクリーニングユニット６５、テンションローラ６６を有している。

中間転写ベルト６１は、ＹＭＣＫ用の各色に対応して４つ並設されており、中間転写ベルト従動ローラ６３、各画像ステーション２０、中間転写ベルト駆動ローラ６２をこの順に経由する方向へそれぞれ回転するように張架されている。中間転写ベルト６１は、低収縮率の樹脂材料から成るベルトである。具体的には、中間転写ベルト６１は、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリカーボネート等の樹脂材により形成するものであれば良い。

中間転写ベルト６１は、中間転写ベルト駆動ローラ６２、中間転写ベルト従動ローラ６３に中間転写ベルト６１の回転方向と直交する方向の位置が所定範囲に収まるように内接されている。これにより、中間転写ベルト６１の回転方向の位置ずれを抑制している。

テンションローラ６６は、中間転写ベルト駆動ローラ６２及び中間転写ベルト従動ローラ６３の中間に位置し、中間転写ベルト６１に所定の張力を付与している。なお、テンションローラ６６は、その周面が中間転写ベルト６１の軸方向における中央部分を当接するように配置されている。

中間転写ローラ６４は、ＹＭＣＫ用の各色に対応して４本設けられている。各中間転写ローラ６４には、それぞれ約数百ボルト程度のプラス極性の転写バイアスが印加されている。一方、感光体ドラム２２に担持されるトナー像は、マイナス極性に帯電している。これにより、中間転写ベルト６１にトナー像を担持させている。なお、図中では、簡単の為、ブラック（Ｋ）の潜像を形成する画像形成ステーション２０に対応して配置された中間転写ローラ６４にのみ符号を付している。

中間転写ベルトクリーニングユニット６５は、残留トナーを拭き取るクリーニングブレード６５Ａを有し、各中間転写ベルト６１に付着している残留トナーを回収する。これにより、中間転写ベルト６１に付着している残留トナーを回収することができる。

クリーニングブレード６５Ａは、中間転写ベルト従動ローラ６３との間に中間転写ベルト６１を挟みこむ位置で中間転写ベルト６１にその先端が当接するように設けられている。このため、中間転写ベルト従動ローラ６３との間で挟み込むようにクリーニングブレード６５Ａを当接させることができる。このため、クリーニングブレード６５Ａを一定の当接力で中間転写ベルト６１に接触させることができる。

給紙カセット１５は、画像形成処理に使用する用紙が積層されており、露光ユニット１４の下側に設けられている。

手差しトレイ１６にも画像形成に使用する用紙を置くことができる。画像形成部１１の上方に設けられている排紙トレイ１７は、画像形成部１１で画像形成処理を行なった用紙を集積するためのトレイである。

画像形成部１１には、給紙カセット１５または手差しトレイ１６の用紙を２次転写ユニット３０や定着ユニット７０を経由して排紙トレイ１７に送る用紙搬送路が設けられている。

レジストローラ対３３は、用紙搬送路に沿って搬送されている用紙を一旦保持するものである。そして、各中間転写ベルト６１に担持されているトナー像を用紙の印刷位置に合わせるタイミングで用紙を上流側の各中間転写ベルト６１および２次転写ユニット３０の間に搬送する。これにより、トナー像を用紙に転写することができる。

２次転写ユニット３０は、複数のローラによって張架された２次転写ベルト３２と、中間転写ベルト駆動ローラ６２との間に２次転写ベルト３２及び中間転写ベルト６１を挟み込むようにして圧接する圧接ローラ３１を有している。圧接ローラ３１は、発泡樹脂等の軟質部材から成る部材である。

制御部５０は、読取部９０における原稿読取動作を制御する。制御部５０は、図示しない操作パネルを介して受け付けた入力操作に基づいて原稿の読み取りを実行する。制御部５０は、読み取った原稿の画像データに基づいて画像形成部１１に画像形成処理を実行させる。

図２は、上面視における中間転写ベルトユニット６０の構成を示す概略図である。図３は、中間転写ベルト従動ローラ６３および中間転写ベルト６１の断面構成を示す概略図である。図２では、中間転写ベルト６１については破線で示している。図３では、下側に位置する中間転写ベルト６１については図示を省略して示している。

中間転写ベルト従動ローラ６３及び中間転写ベルト駆動ローラ６２は、フレームＦＬ1〜ＦＬ４に設けられた図示しない軸受けを介して両端部をそれぞれ軸支されている。

中間転写ベルト従動ローラ６３は、ローラ本体（第１ローラ本体）６３Ａ、回転軸（第１回転軸）６３Ｂ、カラー６３Ｃ、６３Ｄを有している。ローラ本体６３Ａには、外周面に沿って中間転写ベルト６１が掛け渡されている。ローラ本体６３Ａは、金属等の硬質材料からなる円柱状の部材である。カラー６３Ｃ、６３Ｄは、ポリアセタール樹脂から成る部材である。なお、図２では、カラー６３Ｃ、カラー６３Ｄの図示を省略している。

中間転写ベルト駆動ローラ６２は、ローラ本体（第２ローラ）６２Ａ、回転軸（第２回転軸）６２Ｂを有している。回転軸６２Ｂは、図示しない駆動モータによって回転駆動される。ローラ本体６２Ａには、外周面に沿って中間転写ベルト６１が掛け渡されている。ローラ本体６２Ａは、金属等の硬質材料から成る円柱状の部材である。回転軸６２Ｂは、回転軸６３Ｂよりも軸方向の長さが短い。また、回転軸６２Ｂの両端部をそれぞれ軸支するフレームＦＬ３、ＦＬ４の間の間隔は、回転軸６３Ｂの両端部をそれぞれ軸支するフレームＦＬ１、２の間の間隔よりも短くなるように設けられている。このため、回転軸６３Ｂの方が回転軸６２Ｂよりも撓みやすい。

ここで、中間転写ベルト従動ローラ６３の有するローラ本体６３Ａの位置決め機構６９について説明する。

位置決め機構６９は、中間転写ベルト従動ローラ６３、カラー６３Ｃ、６３Ｄ、中間転写ベルト６１から構成され、中間転写ベルト６１が蛇行しないように中間転写ベルト従動ローラ６３を位置決めする機構である。

カラー６３Ｃ、６３Ｄは、ローラ本体６３Ａを軸方向に挟み込むように回転軸６３Ｂに遊嵌されている。中間転写ベルト６１の幅方向の両端部には、リブ６１Ａ、６１Ｂが周方向に沿って設けられている。リブ６１Ａ、リブ６１Ｂは、カラー６３Ｃ、カラー６３Ｄがローラ本体６３Ａと離間する方向に変位したときにカラー６３Ｃ、６３Ｄに当接する位置に設けられている。また、リブ６１Ａ及びリブ６１Ｂの内周側の側面は距離Ｌを隔てて設けられている。一方、リブ６１Ａ、リブ６１Ｂにそれぞれ当接するカラー６３Ｃ、カラー６３Ｄの側面間の距離Ｌ1は距離Ｌよりも短くなるように設けられている。ここで、距離Ｌと距離Ｌ1の差分は、ローラ本体６３Ａが変位してもローラ本体６３Ａに掛け渡された中間転写ベルト６１が蛇行しない間隔となるように予め設定されている。

これにより、カラー６３Ｃ、６３Ｄの間の距離が距離Ｌを超えないように規制することで、ローラ本体６３Ａの移動範囲を中間転写ベルト６１が蛇行しない範囲に規制している。なお、リブ６１Ａ、６１Ｂは、ポリウレタンから成る部材である。

このように、カラー６３Ｃ及びカラー６３Ｄは、回転軸６３Ｂの軸方向の移動範囲を中間転写ベルト６１が蛇行しない範囲で移動可能に回転軸６３Ｂに遊挿されている。このため、回転軸６３Ｂが撓んだときにカラー６３Ｃ及びカラー６３Ｄがリブ６１Ａ及びリブ６１Ｂと当接する位置まで押し出されても、ローラ本体６３Ａ側へカラー６３Ｃ及びカラー６３Ｄをスムーズに変位させることができる。

このため、カラー６３Ｃ、６３Ｄ及びリブ６１Ａ、６１Ｂの磨耗を低減しつつ、ローラ本体６３Ａを中間転写ベルト６１が蛇行しないように位置決めすることができる。また、カラー６３Ｃ、６３Ｄ及びリブ６１Ａ、６１Ｂが磨耗によって削られ、粉体が生成されるのを抑制している。これにより、上記粉体が、例えば、中間転写ベルト６１に吸着されているトナー像に付着し、トナー像の用紙への転写処理が良好に実施できなくなることを防止するといった効果も得ることもできる。

さらに、中間転写ベルト６１の蛇行を防止することにより、クリーニングブレード６５Ａの先端に中間転写ベルト６１から作用する当接力を予め設定された設定値とするという効果も得ることができる。

なお、本実施形態では、リブ６１Ａ、６１Ｂによってカラー６３Ｃ、６３Ｄの軸方向の移動を規制する例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、リブ６１Ａ、６１Ｂの代わりに回転軸６３Ｂに径方向に突き出す突出部をそれぞれ設けてカラー６３Ｃ、６３Ｄの移動範囲を規制するものとしても良い。

中間転写ベルト駆動ローラ６２が中間転写ベルト６１を回転駆動する速度が比較的高速である場合には、中間転写ベルト従動ローラ６３の回転軸６３Ｂの撓みによってカラー６３Ｃ、６３Ｄをそれぞれリブ６１Ａ、リブ６１Ｂ側に押圧する比較的大きな押圧力が周期的あるいは一時的に作用し易い。

また、例えば、回転軸６３Ｂにカラー６３Ｃ、６３Ｄを圧入した場合には、カラー６３Ｃ、６３Ｄは回転軸６３Ｂから径方向外向きに押圧される。このため、リブ６１Ａ、６１Ｂ側にカラー６３Ｃ、６３Ｄが押し出されると、カラー６３Ｃ、６３Ｄは、リブ６１Ａ、６１Ｂとそれぞれ当接する位置のまま保持される。

このため、リブ６１Ａ及びカラー６３Ｃの間の当接力が大きな状態に保持され磨耗し易くなる。リブ６１Ｂ及びカラー６３Ｄの間についても同様に大きな当接力が作用し磨耗し易くなる。

そこで、中間転写ベルト従動ローラ６３に位置決め機構６９を設けることで、回転軸６３Ｂの撓みが小さくなるとともにローラ本体６３Ａ側にカラー６３Ｃ、６３Ｄをスムーズに戻すという効果を得ることができる。

上記実施形態では、フレームＦＬ１、ＦＬ２の間の間隔がフレームＦＬ３、ＦＬ４の間の間隔よりも広く設けられている例を挙げて説明している。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、フレームＦＬ１、ＦＬ２の間の間隔は、フレームＦＬ３、４の間の間隔と等間隔となるように設けられていても良い。より具体的には、フレームＦＬ１及びフレーム３が一体に形成され、フレームＦＬ２及びフレームＦＬ４が一体に形成されているといった場合が考えられる。

上記実施形態では、フレームＦＬ１、ＦＬ２の間の間隔がフレームＦＬ３、ＦＬ４の間の間隔よりも広く設けられており、回転軸６２Ｂ及び回転軸６３Ｂの直径が同じ長さとなるように設けられている例を挙げて説明している。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、回転軸６３Ｂの剛性が回転軸６２Ｂの剛性よりも小さく撓み易い場合にも位置決め機構６９を設けることにより上記実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、回転軸６３Ｂの剛性が回転軸６２Ｂの剛性よりも小さくなる場合としては、回転軸６３Ｂの直径が回転軸６２Ｂの直径よりも小さく設けられている場合が考えられる。また、回転軸６３Ｂのヤング率が回転軸６２Ｂのヤング率よりも小さい場合も考えられる。これらの場合においても位置決め機構６９を設けることにより上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

上記実施形態では、回転軸６３Ｂが撓み易い例として、回転軸６３Ｂの軸方向の長さが回転軸６２Ｂの軸方向の長さよりも長く設けられている場合を例に挙げて説明している。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、回転軸６３ＢがフレームＦＬ１、ＦＬ２に撓み易い状態で軸支されているのであれば、位置決め機構６９を設けることにより上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

上記実施形態では、中間転写ベルト従動ローラ６３が無端ベルトの位置決め機構６９を有する例を挙げて説明している。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、中間転写ベルト駆動ローラ６２が無端ベルトの位置決め機構６９を有するものとしても良い。

上記実施形態では、中間転写ベルト従動ローラ６３が位置決め機構６９を備える例を挙げているが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、感光体ドラムとの間に用紙を挟み込んで感光体ドラムの周面に吸着されたトナー像を用紙に転写する転写ベルトが掛け渡された複数のローラのいずれかが位置決め機構６９を備えるものとしても良い。

上記実施形態では、中間転写ベルト従動ローラ６３が有する位置決め機構６９を例として挙げているが、本発明はこれに限定されるものではない。無端ベルトを張架するためのローラにおいて本発明に係る無端ベルトの位置決め機構を備えるのであれば、上記実施形態に係る位置決め機構６９と同様の効果を得ることができる。

上記実施形態では、回転軸６２Ｂの方が回転軸６３Ｂよりも軸方向の長さが短く設けられている例を挙げている。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、回転軸６３Ｂの撓みが大きい場合には、回転軸６３Ｂ、６２Ｂの軸方向の長さは同じ場合にも、回転軸６２Ｂの軸方向の長さを回転軸６３Ｂよりも長く設ける場合にも位置決め機構６９を備えることにより上記実施形態に係る位置決め機構６９と同様の効果を得ることができる。

上記実施形態では、圧接ローラ３１が軟質材料から成り、ローラ本体６２Ａが硬質材料から成る場合を例に挙げて説明している。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、圧接ローラ３１を硬質材料によって形成し、ローラ本体６２Ａを軟質材料によって形成するものとしても良い。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図されている。

６１ 中間転写ベルト（無端ベルト）
６１Ａ、６１Ｂ リブ
６３ 中間転写ベルト従動ローラ（第１ローラ）
６３Ａ ローラ本体（第１ローラ本体）
６３Ｂ 回転軸（第１回転軸）
６３Ｄ、６３Ｄ カラー
６９ 位置決め機構

Claims (3)

1. 無端ベルトと、
   前記無端ベルトの両端部にそれぞれ形成される２つのリブと、
   周面の一部に前記無端ベルトが掛け渡される従動ローラ本体と、
   前記従動ローラ本体を軸方向に貫通するように設けられる第１回転軸と、
   前記従動ローラ本体に対向して配され、周面の一部に前記無端ベルトが掛け渡される駆動ローラ本体と、
   前記駆動ローラ本体を軸方向に貫通するように設けられ、前記駆動ローラ本体を回転駆動する第２回転軸と、
   前記従動ローラ本体を軸方向に挟み込むように前記第１回転軸に遊嵌される２つのカラーと、
   を備え、
   前記２つのリブの間の距離は、前記２つのカラーおよび前記従動ローラ本体の軸方向の長さの和よりも前記無端ベルトが蛇行しない距離だけ長く設けられ、
   前記第１回転軸の軸方向の長さは、前記第２回転軸の軸方向の長さよりも長く形成され、
   前記第１回転軸の直径は、前記第２回転軸の直径よりも小さく形成される
   無端ベルト装置。
2. 表面に静電潜像が形成され所定の回転方向に回転する像担持体と、
   前記像担持体にトナーを供給し前記静電潜像をトナー像として顕像化する現像ユニットと、
   請求項１に記載の無端ベルト装置であって、前記無端ベルトは前記像担持体の表面に形成されたトナー像を用紙に転写するための転写ベルトによって構成された転写ベルトユニットと、
   を備える画像形成装置。
3. 表面に静電潜像が形成され所定の回転方向に回転する像担持体と、
   前記像担持体にトナーを供給し前記静電潜像をトナー像として顕像化する現像ユニットと、
   請求項１に記載の無端ベルト装置であって、前記無端ベルトは前記像担持体の表面に形成されたトナー像を吸着し搬送するための中間転写ベルトによって構成された中間転写ベルトユニットと、
   前記中間転写ベルトが搬送するトナー像を前記中間転写ベルトとの間に挟み込んだ用紙に転写するための２次転写ベルトユニットと、
   を備える画像形成装置。

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