JP5441988B2 - ベルトユニットおよび画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、無端ベルトの蛇行防止性を向上させたベルトユニットおよびこのベルトユニットを備える画像形成装置に関する。
従来、例えばＯＡ（Ｏｆｆｉｃｅ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）機器等に使用される無端ベルトを駆動する駆動ローラとして、ローラ本体と、ローラ本体の表面に巻装された弾性ゴムとから構成されるものが知られていた。
しかし、近年の複写機やレーザビームプリンタ（ＬＢＰ）等の高速化またはカラー化が進展したため、上記のような駆動ローラによる無端ベルトの搬送速度のばらつきや無端ベルト表面の凹凸により、文字ずれ、画像の伸びおよび色ずれ等が生じる問題があった。したがって、駆動ローラの寸法精度およびベルト駆動精度が非常に重要になってきた。
そこで、上記問題を解決するために、ＯＡ機器用駆動ローラとして、ローラ本体にスポンジタイプの弾性ゴムを巻装したものが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０１０−１５２０６３号公報
しかしながら、特許文献１では、無端ベルトに設けられたガイドリブが駆動ローラに長時間乗り上がりやすい。それは、特許文献１で採用されている駆動ローラは、外周面全体にスポンジタイプの弾性ゴムが巻装されており、この弾性ゴムは、全体が高摩擦係数の材料で構成されているからである。
そこで、本発明の目的は、上記課題に鑑み、ガイドリブが駆動ローラに長時間乗り上がることを防止できるベルトユニットを提供することにある。
本発明のベルトユニットは、無端ベルト、駆動ローラ、弾性ゴムおよび一対のガイドリブを備える。
駆動ローラは、無端ベルトの内周面側に配置され、無端ベルトを駆動する。弾性ゴムは、駆動ローラの外周面全体に巻装される。一対のガイドリブは、無端ベルトにおける内周面の幅方向両端部に配置され、駆動ローラの両端面に接触して無端ベルトの蛇行を防止する。また、駆動ローラは、長手方向両端部に所定幅の低摩擦領域を設け、低摩擦領域に隣接する領域の摩擦係数よりも低摩擦領域の摩擦係数のほうが小さく構成される。弾性ゴムは、低摩擦領域に対応する第１領域が鏡面加工され、それ以外の第２領域が第１領域よりも摩擦係数が大きく構成される。
この構成では、ガイドリブが駆動ローラに乗り上がったとしても、ガイドリブと低摩擦領域との間に生じる摩擦力が小さいため、ガイドリブが駆動ローラ端面に向かってすべることで、ガイドリブが駆動ローラの端面に接触する位置に戻る。したがって、ガイドリブが駆動ローラに長時間乗り上がることを防止できる。
本発明におけるベルトユニットは、ガイドリブが駆動ローラに長時間乗り上がることを防止できる。
本発明の第１実施形態に係る２次転写ベルトユニットを備える画像形成装置の構成を示す正面図である。 本発明の第１実施形態に係る２次転写ベルトユニットの構成を示す正面図である。 本発明の第１実施形態に係る２次転写ベルトユニットの構成を示す側面図である。 本発明の第２実施形態に係る２次転写ベルトユニットの構成を示す側面図である。 本発明の第２実施形態に係る２次転写ベルトユニットの構成を示す側面断面図である。 本発明の第３実施形態に係る２次転写ベルトユニットの構成を示す側面図である。 本発明の第４実施形態に係る２次転写ベルトユニットにおける駆動ローラの構成を示す側面図である。 本発明の第４実施形態に係る２次転写ベルトユニットの構成を示す側面図である。 本発明の第４実施形態に係る２次転写ベルトユニットの構成を示す側面断面図である。 本発明の第５実施形態に係る２次転写ベルトユニットの構成を示す側面図である。 本発明の第５実施形態に係る２次転写ベルトユニットの構成を示す側面図である。 本発明の第５実施形態に係る２次転写ベルトユニットの構成を示す側面図である。 本発明の第５実施形態に係る２次転写ベルトユニットの構成を示す側面図である。
以下、本発明の実施形態に係るベルトユニットを、図面を参照しつつ詳細に説明する。
最初に、本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る２次転写ベルトユニット４０を備える画像形成装置１０の構成を示す正面図である。
画像形成装置１０は、モノクロ画像形成モードまたはフルカラー画像形成モードのいずれかの画像形成モードで動作し、画像データに基づいて用紙に単色または多色の画像を形成する。用紙として、普通紙、厚紙、印画紙、ＯＨＰフィルム等のシート状の記録媒体が挙げられる。
画像形成装置１０は、複数の画像形成部２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ、１次転写ユニット３０、２次転写ベルトユニット４０、定着ユニット５１、用紙搬送路５２、給紙カセット５３、手差しトレイ５４、排紙トレイ５５、および制御部６０を備えている。制御部６０は、画像形成装置１０の各部を統括的に制御している。
画像形成装置１０は、ブラック、ならびに、カラー画像を色分解して得られる減法混色の３原色であるシアン、マゼンタ、およびイエローの４色の各色相に対応した画像データを用いて、電子写真方式の画像形成処理を行う。画像形成部２０Ａ〜２０Ｄでは、各色相のトナー像（現像剤像）が形成される。画像形成部２０Ａ〜２０Ｄは、１次転写ユニット３０に沿って水平方向に一列に配置されている。
以下では、主として画像形成部２０Ａについて説明する。画像形成部２０Ｂ〜２０Ｄは、画像形成部２０Ａと実質的に同様に構成されている。ブラックの画像形成部２０Ａは、感光体ドラム２１Ａ、帯電装置２２Ａ、露光装置２３Ａ、現像装置２４Ａ、およびクリーニングユニット２５Ａを備え、電子写真方式の画像形成プロセスを経て、ブラックのトナー像を形成する。
感光体ドラム２１Ａ、および画像形成部２０Ｂ〜２０Ｄにそれぞれ備えられる感光体ドラム２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄは、図示しない駆動モータから駆動力を伝達されることで一方向に回転する。感光体ドラム２１Ａはモノクロ用像担持体であり、感光体ドラム２１Ｂ〜２１Ｄはカラー用像担持体である。
帯電装置２２Ａは、感光体ドラム２１Ａの周面に対向するように配置され、感光体ドラム２１Ａの周面を所定の電位に帯電させる。
露光装置２３Ａは、ブラック用の画像データによって変調されたレーザビームを感光体ドラム２１Ａの周面に照射する。これによって、感光体ドラム２１Ａの周面に、ブラック用の画像データに基づく静電潜像が形成される。
現像装置２４Ａは、ブラックのトナー（現像剤）を収容している。現像装置２４Ａは、感光体ドラム２１Ａの周面にトナーを供給することで、静電潜像をトナー像に現像する。
なお、画像形成部２０Ｂ〜２０Ｄのそれぞれの現像装置２４Ｂ〜２４Ｄには、シアン、マゼンタ、およびイエローの各色のトナーが収容されており、画像形成部２０Ｂ〜２０Ｄのそれぞれの感光体ドラム２１Ｂ〜２１Ｄには、シアン、マゼンタ、およびイエローの各色相のトナー像が形成される。
１次転写ユニット３０は、１次転写ベルト３１、１次転写駆動ローラ３２、１次転写従動ローラ３３、１次転写ローラ３４Ａ〜３４Ｄ、および１次転写ベルト用クリーニングユニット３５を有している。
１次転写ベルト３１は、無端ベルト状であり、１次転写駆動ローラ３２と１次転写従動ローラ３３とに張架され、所定方向へ周回移動する。１次転写ベルト３１の外周面は、画像形成部２０Ａ〜２０Ｄのそれぞれの感光体ドラム２１Ａ〜２１Ｄに対向している。
１次転写ローラ３４Ａ〜３４Ｄは、１次転写ベルト３１を挟んで感光体ドラム２１Ａ〜２１Ｄにそれぞれ対向するように配置されている。１次転写ベルト３１の外周面と感光体ドラム２１Ａ〜２１Ｄとが対向する領域が、１次転写領域である。
１次転写ローラ３４Ａ〜３４Ｄには、トナーの帯電極性（例えば、マイナス）と逆極性（例えば、プラス）の１次転写バイアスが定電圧制御によって印加される。これによって、感光体ドラム２１Ａ〜２１Ｄの周面に形成された各色相のトナー像は１次転写ベルト３１の外周面に順次重ねて１次転写され、１次転写ベルト３１の外周面にフルカラーのトナー像が形成される。
但し、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの色相の一部のみの画像データが入力された場合には、４個の感光体ドラム２１Ａ〜２１Ｄのうち、入力された画像データの色相に対応する一部のみにおいて静電潜像およびトナー像が形成される。例えば、モノクロ画像形成モードでは、ブラックの色相に対応した感光体ドラム２１Ａのみにおいて静電潜像およびトナー像が形成され、１次転写ベルト３１の外周面にはブラックのトナー像のみが転写される。
クリーニングユニット２５Ａは、現像および１次転写後における感光体ドラム２１Ａの周面に残留したトナーを、回収する。
２次転写ベルトユニット４０は、１次転写ベルト３１を挟んで１次転写駆動ローラ３２に接離自在に構成されている。１次転写ベルト３１と２次転写ベルトユニット４０とが圧接する領域が２次転写領域である。
感光体ドラム２１Ａ〜２１Ｄは、２次転写領域に近い方から、ブラック用の感光体ドラム２１Ａ、シアン用の感光体ドラム２１Ｂ、マゼンタ用の感光体ドラム２１Ｃ、イエロー用の感光体ドラム２１Ｄの順に配置されている。１次転写ベルト３１の外周面に担持されたトナー像は、１次転写ベルト３１の移動によって、２次転写領域へ搬送される。
給紙カセット５３は、用紙を収容している。手差しトレイ５４には、不定形の用紙または厚紙が載置される。用紙搬送路５２は、給紙カセット５３または手差しトレイ５４から給紙された用紙を、２次転写領域および定着ユニット５１を経由して排紙トレイ５５へ導くように構成されている。
用紙搬送方向において２次転写領域の上流側近傍には、レジストローラ５６が配置されている。給紙カセット５３または手差しトレイ５４から用紙搬送路５２に給紙された用紙は、停止した状態のレジストローラ５６に突き当てられることで方向を補正され、所定のタイミングで回転を開始するレジストローラ５６によって２次転写領域へ供給される。用紙が２次転写領域へ供給されることで、用紙と１次転写ベルト３１とが密着する。
２次転写領域に所定の２次転写電界が形成されることによって、１次転写ベルト３１に担持されたトナー像が用紙に２次転写される。
１次転写ベルト３１に担持されたトナーのうち、用紙へ転写されずに１次転写ベルト３１上に残留したトナーは、１次転写ベルト用クリーニングユニット３５によって回収される。これによって、次工程での混色が防止される。
定着ユニット５１は、加熱ローラ５１１および加圧ローラ５１２を有している。加熱ローラ５１１と加圧ローラ５１２とは、互いに圧接している。定着ユニット５１は、加熱ローラ５１１と加圧ローラ５１２とのニップ部で用紙を挟み付けつつ搬送することで用紙を加熱および加圧し、これによって、トナー像を用紙に堅牢に定着させる。トナー像が定着した用紙は、排紙ローラ対５７によって排紙トレイ５５上へ排出される。
図２は、本発明の第１実施形態に係る２次転写ベルトユニット４０の構成を示す正面図である。図３は、本発明の第１実施形態に係る２次転写ベルトユニット４０の構成を示す側面図である。
２次転写ベルトユニット４０は、２次転写ベルト４１０、駆動ローラ４２０、一対のガイドリブ４３０および２次転写ローラ４６０を備える。
２次転写ベルト４１０は、駆動ローラ４２０および２次転写ローラ４６０に張架され、１次転写ベルト３１との間にニップ部を形成する無端ベルトである。駆動ローラ４２０は、２次転写ベルト４１０における内周面側に配置され、２次転写ベルト４１０を駆動する。一対のガイドリブ４３０は、２次転写ベルト４１０における内周面の幅方向両端部に配置され、駆動ローラ４２０の両端面に接触して２次転写ベルト４１０の蛇行を防止する。
２次転写ローラ４６０は、２次転写ベルト４１０と当接する１次転写ベルト３１であって表面にトナー像が形成される１次転写ベルト３１に対向して配置される。また、２次転写ローラ４６０は、１次転写ベルト３１上に形成されたトナー像を、２次転写ベルト４１０と１次転写ベルト３１とが当接する位置に到達したシート上に転写する。
駆動ローラ４２０は、長手方向両端部に所定幅の低摩擦領域４４０を設け、低摩擦領域４４０に隣接する領域４５０の摩擦係数よりも低摩擦領域４４０の摩擦係数のほうが小さく構成される。
その一例として、図３に示すように、低摩擦領域４４０として駆動ローラ４２０の素地面を露出させ、領域４５０には、駆動ローラ４２０の素地面にローレット加工を施している。この構成により、領域４５０の摩擦係数よりも低摩擦領域４４０の摩擦係数のほうが小さく構成される。
この構成では、ガイドリブ４３０が駆動ローラ４２０に乗り上がったとしても、ガイドリブ４３０と低摩擦領域４４０との間に生じる摩擦力が小さいため、ガイドリブ４３０が駆動ローラ４２０の端面に向かってすべることで、ガイドリブ４３０が駆動ローラ４２０の端面に接触する位置に戻る。したがって、ガイドリブ４３０が駆動ローラ４２０に長時間乗り上がることを防止できる。
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本実施形態以降の各実施形態においては、第１実施形態と重複する説明は適宜省略する。
図４は、本発明の第２実施形態に係る２次転写ベルトユニット４０の構成を示す側面図である。図５は、本発明の第２実施形態に係る２次転写ベルトユニット４０の構成を示す側面断面図である。
２次転写ベルトユニット４０は、弾性ゴム４７０をさらに備える。弾性ゴム４７０は、駆動ローラ４２０の低摩擦領域４４０以外の外周面（領域４５０）に巻装される。また、弾性ゴム４７０は、低摩擦領域４４０よりも摩擦係数が大きく構成される。
このように、駆動ローラ４２０に弾性ゴム４７０が巻装されることによって、破線部４２に示すように、駆動ローラ４２０と弾性ゴム４７０との間に段差が生じる。
この構成では、円筒状の駆動ローラ４２０に弾性ゴム４７０を巻装すればよいだけなので、容易に２次転写ベルトユニット４０を製造可能である。
また、この構成では、２次転写ベルト４１０と駆動ローラ４２０との間に生じる摩擦力よりも２次転写ベルト４１０と弾性ゴム４７０との間に生じる摩擦力のほうが大きいため、２次転写ベルト４１０の保持力が増大するので、２次転写ベルト４１０の駆動精度の向上を図ることができる。
さらに、この構成では、ガイドリブ４３０が駆動ローラ４２０に乗り上がったとしても、ガイドリブ４３０と低摩擦領域４４０との間に生じる摩擦力が小さいため、ガイドリブ４３０が駆動ローラ４２０の端面に向かってすべることで、ガイドリブ４３０が駆動ローラ４２０の端面に接触する位置に戻る。したがって、ガイドリブ４３０が駆動ローラ４２０に長時間乗り上がることを防止できる。
また、この構成では、ガイドリブ４３０が駆動ローラ４２０に乗りあがったとしても、ガイドリブ４３０は駆動ローラ４２０の端面に向かってすべるので、ガイドリブ４３０と弾性ゴム４７０とが接触しにくいため、弾性ゴム４７０が削れることを防止できる。
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図６は、本発明の第３実施形態に係る２次転写ベルトユニット４０の構成を示す側面図である。
２次転写ベルトユニット４０は、弾性ゴム４７１をさらに備える。弾性ゴム４７１は、駆動ローラ４２０の外周面全体に巻装される。また、弾性ゴム４７１は、駆動ローラ４２０の低摩擦領域４４０に対応する第１領域４８０が鏡面加工され、それ以外の第２領域４９０が第１領域４８０よりも摩擦係数が大きく構成される。
このように、駆動ローラ４２０の全体に弾性ゴム４７０が巻装されることによって、駆動ローラ４２０全体において段差が生じない。
この構成では、円筒状の駆動ローラ４２０に弾性ゴム４７０を巻装すればよいだけなので、容易に２次転写ベルトユニット４０を製造できる。
また、この構成では、２次転写ベルト４１０と駆動ローラ４２０との間に生じる摩擦力よりも２次転写ベルト４１０と弾性ゴム４７０との間に生じる摩擦力のほうが大きいため、２次転写ベルト４１０の保持力が増大するので、２次転写ベルト４１０の駆動精度の向上を図ることができる。
さらに、この構成では、ガイドリブ４３０が駆動ローラ４２０に乗り上がったとしても、ガイドリブ４３０と低摩擦領域４４０との間に生じる摩擦力が小さいため、ガイドリブ４３０が駆動ローラ４２０の端面に向かってすべることで、ガイドリブ４３０が駆動ローラ４２０の端面に接触する位置に戻る。したがって、ガイドリブ４３０が駆動ローラ４２０に長時間乗り上がることを防止できる。
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
図７は、本発明の第４実施形態に係る２次転写ベルトユニット４０における駆動ローラ４２０の構成を示す側面図である。図８は、本発明の第４実施形態に係る２次転写ベルトユニット４０の構成を示す側面図である。図９は、本発明の第４実施形態に係る２次転写ベルトユニット４０の構成を示す側面断面図である。
駆動ローラ４２０は、低摩擦領域４４０以外の外周面（領域４５０）に弾性ゴム４７０と同体積の凹部が形成されている。弾性ゴム４７０は、駆動ローラ４２０の凹部に巻装されている。駆動ローラ４２０の低摩擦領域４４０の外径と弾性ゴム４７０が巻装された状態における弾性ゴム４７０領域の外径とは、同一となるように構成される。
このように、駆動ローラ４２０に弾性ゴム４７０が巻装されることによって、破線部４３に示すように、駆動ローラ４２０と弾性ゴム４７０との間には段差が生じない。
この構成では、駆動ローラ４２０の凹部に弾性ゴム４７０が巻装されるため、弾性ゴム４７０が凹部において位置決めされるので、駆動ローラ４２０と弾性ゴム４７０との密着性が向上する。
また、この構成では、２次転写ベルト４１０と駆動ローラ４２０との間に生じる摩擦力よりも２次転写ベルト４１０と弾性ゴム４７０との間に生じる摩擦力のほうが大きいため、２次転写ベルト４１０の保持力が増大するので、２次転写ベルト４１０の駆動精度の向上を図ることができる。
さらに、この構成では、ガイドリブ４３０が駆動ローラ４２０に乗り上がったとしても、ガイドリブ４３０と低摩擦領域４４０との間に生じる摩擦力が小さいため、ガイドリブ４３０が駆動ローラ４２０の端面に向かってすべることで、ガイドリブ４３０が駆動ローラ４２０の端面に接触する位置に戻る。したがって、ガイドリブ４３０が駆動ローラ４２０に長時間乗り上がることを防止できる。
また、この構成では、ガイドリブ４３０が駆動ローラ４２０に乗りあがったとしても、ガイドリブ４３０は駆動ローラ４２０の端面に向かってすべるので、ガイドリブ４３０と弾性ゴム４７０とが接触しにくいため、弾性ゴム４７０が削れることを防止できる。
次に、本発明の第５実施形態について説明する。
図１０〜図１３は、本発明の第５実施形態に係る２次転写ベルトユニット４０の構成を示す側面図である。
このように、駆動ローラ４２０の長手方向両端部以外にも低摩擦領域４４０を設けて、低摩擦領域４４０に隣接する領域４５０を、低摩擦領域４４０よりも摩擦係数を大きくすることができる。
この構成では、ガイドリブ４３０が駆動ローラ４２０に乗り上がったとしても、ガイドリブ４３０と低摩擦領域４４０との間に生じる摩擦力が小さいため、ガイドリブ４３０が駆動ローラ４２０の端面に向かってすべることで、ガイドリブ４３０が駆動ローラ４２０の端面に接触する位置に戻る。したがって、ガイドリブ４３０が駆動ローラ４２０に長時間乗り上がることを防止できる。
なお、本発明の第１実施形態から第５実施形態において示したように、低摩擦領域４４０の幅は、ガイドリブ４３０の幅の半分以上に設定されていると好ましい。この構成により、２次転写ベルト４１０が蛇行した場合の復元性が安定する。
最後に、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る。
３１−１次転写ベルト
４０−２次転写ベルトユニット
５１−定着ユニット
４１０−２次転写ベルト
４２０−駆動ローラ
４３０−ガイドリブ
４４０−低摩擦領域
４５０−隣接領域
４６０−２次転写ローラ
４７０−弾性ゴム
４７１−弾性ゴム
４８０−第１領域
４９０−第２領域

Claims (3)

  1. 無端ベルトと、
    前記無端ベルトの内周面側に配置され、前記無端ベルトを駆動する駆動ローラと、
    前記駆動ローラの外周面全体に巻装される弾性ゴムと、
    前記無端ベルトにおける内周面の幅方向両端部に配置され、前記駆動ローラの両端面に接触して前記無端ベルトの蛇行を防止する一対のガイドリブと、
    を備え、
    前記駆動ローラは、長手方向両端部に所定幅の低摩擦領域を設け、前記低摩擦領域に隣接する領域の摩擦係数よりも前記低摩擦領域の摩擦係数のほうが小さく構成され、
    前記弾性ゴムは、前記低摩擦領域に対応する第１領域が鏡面加工され、それ以外の第２領域が前記第１領域よりも摩擦係数が大きく構成される
    ベルトユニット。
  2. 前記無端ベルトと当接する１次転写ベルトであって表面にトナー像が形成される１次転写ベルトに対向して配置される２次転写ローラ
    をさらに備え、
    前記２次転写ローラは、前記１次転写ベルト上に形成されたトナー像を、前記無端ベルトと前記１次転写ベルトとが当接する位置に到達したシート上に転写する
    請求項１に記載のベルトユニット。
  3. 請求項２に記載のベルトユニットと、
    前記ベルトユニットよりも下流側に配置され、前記ベルトユニットによってシート上に転写されたトナー像をシート上に定着する定着ユニットと、
    を備える画像形成装置。
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