JP2004059203A - 画像形成装置及びベルト搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】テンションローラのベルトに対する従動性の向上を図った画像形成装置及びベルト搬送装置を提供する。
【解決手段】テンションローラ１４ｂと静電搬送ベルト１１の摩擦係数を大きくする為に、テンションローラ１４ｂのローラ表面をバニッシュ加工することで切削目のないＲｚ２μｍ以下の鏡面状態にした。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、プリンタ，複写機，ファクシミリ等の画像形成装置、及び、搬送ベルトを備えたベルト搬送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタ，複写機，ファクシミリ等の画像形成装置においては、例えば、感光体ベルト，転写ベルト，中間転写体ベルト，転写搬送ベルトなどのベルトを駆動するベルト搬送装置が設けられたものがある。
【０００３】
例えば、タンデム型カラー搬送装置においては、転写搬送ベルトを駆動するためのベルト搬送装置が設けられている。なお、タンデム型カラー搬送装置については、例えば、特開平０９−２８８３９６号公開公報に開示されている。
【０００４】
このようなベルト搬送装置においては、転写搬送ベルトと、これを駆動する駆動ローラと、転写搬送ベルトに従動する従動ローラと、転写搬送ベルトが弛まないように転写搬送ベルトに所定の張力を付与するテンションローラなどが備えられている。
【０００５】
また、静電搬送ベルトは、各色のトナー像を重ね合わせるため、寄りや蛇行なく駆動する事が重要である。そこで、寄りや蛇行をなくすための手段として、従動ローラの両端に、寄り防止用の規制フランジを設けたものがある。
【０００６】
そして、この規制フランジの性能が出やすい様に、すなわちベルトが左右に動きやすいように、この寄り規制手段を備えた従動ローラの上流に、テンションローラを配置し、さらにそのテンションローラへの巻き付け角を小さく設定したものが知られている。
【０００７】
なお、巻き付け角とは、テンションローラに対するベルトが巻かれた領域（当接領域）の弧に対応する角度（テンションローラの中心に対する弧の角度）である。
【０００８】
このように、テンションローラの巻き付け角を小さく設定する事で、寄り規制の能力が上がる一方、巻き付き角が小さいと、ベルト回動初期にテンションローラがエンドレスベルトに従動回転しない現象がおこることがある。
【０００９】
これは、ベルト回転初期に、テンションローラが持つイナーシャや、テンションローラの軸受部の静摩擦による負荷に対し、ベルトとテンションローラの間に生じる摩擦力が十分でないために起こる。
【００１０】
起動の繰返しにより非従動現象が繰返されるとベルト裏面にはベルト周方向にテンションローラとの摺擦傷が発生する。さらに巻きつき角が小さくなるとベルト起動初期でなくとも非従動現象が断続的に行われ、摺擦傷が発生する。
【００１１】
また、テンションローラのすべり軸受部は耐久により回転トルクが高くなる。これにより耐久後はベルト巻きつき角に関わらずテンションローラの非従動現象が発生し、摺擦傷が発生することがある。
【００１２】
ベルト裏面は、テンションローラとの摺擦が続くと、削れてベルトの厚みむらが転写むらとして画像に現れる。
【００１３】
さらに、ベルト裏面削れ現象が進むとベルトに波打ちもしくはしわが発生する。このしわは、感光体ドラムに摺擦むらをつくり、現像むらとして画像に縦模様として現れる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来技術においては、テンションローラがベルトに対して従動しないことによって、様々な悪影響が生じていた。
【００１５】
本発明の目的は、テンションローラのベルトに対する従動性の向上を図った画像形成装置及びベルト搬送装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、ベルトに張力を付与するテンションローラに対するベルトの巻き付け角度を６０度以下に設定すると共に、テンションローラとベルトとの摩擦係数を高くするように構成した。
【００１７】
ここで、巻き付け角度とは、テンションローラに対するベルトが巻かれた領域（当接領域）の弧に対応する角度（テンションローラの中心に対する弧の角度）である。
【００１８】
このように、テンションローラに対するベルトの巻き付け角度を６０度以下に設定することで、ベルトがテンションローラに対して左右（ローラの軸方向）に滑りやすく、かつテンションローラとベルトとの摩擦係数を高くしたことで、テンションローラの従動性が向上する。
【００１９】
そして、本発明においては、テンションローラとベルトとの摩擦係数を高くするように構成として、テンションローラの表面粗さをＲｚ２μｍ以下に設定したことを特徴とする。
【００２０】
ここで、表面粗さＲｚとは、ＪＩＳ規格Ｂ０６０１の十点平均粗さを意味するものである。
【００２１】
また、別の本発明においては、テンションローラとベルトとの摩擦係数を高くするように構成として、テンションローラの表面が弾性体で構成されていることを特徴とする。
【００２２】
また、上記発明において、ベルトが、外型と表面が鏡面状態にされた内型による圧着成形により作製されるようにすると好適である。
【００２３】
これにより、ベルト内面の表面状態が良くなり、テンションローラとベルトとの摩擦係数がより一層高くなる。
【００２４】
上記本発明を構成するベルトとして、像担持体上に形成されたトナー像の転写を行うためのベルト状転写体を好適に適用することが可能である。
【００２５】
ここで、ベルト状転写体は、トナー像を一次的に保持してシートなどに搬送するための中間転写体、及びシート上にトナー像を転写させるために転写部にシートを搬送するための転写搬送ベルトのいずれをも含むものとする。
【００２６】
このように、本発明をベルト状転写体に適用することによって、ベルト状転写体に対するテンションローラの従動性が良くなり、ベルト状転写体の品質低下を抑制できる。従って、画像品質向上に寄与することとなる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２８】
なお、以下の説明においては、ベルト搬送装置として、ベルト状転写体としての静電搬送ベルトを駆動するための装置を備えた画像形成装置について説明する。従って、本発明の画像形成装置の実施の形態を説明することで、本発明のベルト搬送装置の実施の形態についても同時に説明することとなる。
【００２９】
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る画像形成装置について説明する。
【００３０】
近年、電子写真方式によるカラー画像形成装置の普及に伴い、カラー画像の印字品質に対する要求に加え、カラー出力の高速化に対する要求が高まっている。この要求に応えるために、画像形成方式にいくつかの提案がなされているが、その中でタンデム型とよばれるものがある。これは、Ｂｋ（ブラック）トナー、Ｃ（シアン）トナー、Ｍ（マゼンタ）トナー及びＹ（イエロー）それぞれの画像を各ドラム状像担持体に形成し、静電搬送ベルトによって搬送される転写材に対し、それぞれの転写手段によって順次転写を行い、最後に転写材に定着するカラー画像形成方式である。
【００３１】
図１はタンデム型カラー画像形成装置の一例を側断面図で示したものである。
【００３２】
このカラー画像形成装置は、本体装置の右側面下部に転写ユニット５を装着している。転写ユニット５にセットされた転写材としてのシートＳは、給紙ローラ１８によって一枚毎取り出され、給送ローラ（ロール対）１９によって画像形成部に給送される。
【００３３】
画像形成部には、転写材を搬送する静電搬送ベルト１１が複数の回転ローラによって用紙搬送方向に扁平に張設され、その最上流部においては、静電搬送ベルト１１の上面側（外面側）に吸着ローラ２２が設けられている。この吸着ローラ２２にバイアスを印加することによって、転写材を静電搬送ベルト１１に静電吸着させるように構成している。
【００３４】
また、このベルト搬送面に対向して４個のドラム状像担持体（以下、感光体ドラムと記す）１ａ〜１ｄが直線状に配設されて画像形成部を構成している。各々の感光体ドラム１ａ〜１ｄには、その周面近傍を順次取り囲んで、帯電器４ａ〜４ｄ、現像器７ａ〜７ｄが配置されている。また、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対して静電搬送ベルト１１の搬送面を挟んだ位置に転写部材１２ａ〜１２ｄが配置されている。
【００３５】
上記の各現像器の筐体内には、下流側（図の上方）からＢｋ（ブラック）トナー、Ｍ（マゼンタ）トナー、Ｙ（イエロー）トナー及びＣ（シアン）トナーが夫々収容されている。
【００３６】
また、帯電器と現像器間には所定の間隙が設けられ、この間隙を介して露光手段としてのスキャナユニット３ａ〜３ｄから感光体ドラム１ａ〜１ｄの周面に露光照射が行われる。
【００３７】
このカラー画像形成装置においては、静電搬送ベルト１１が図の時計回り方向に循環移動して転写材を搬送する。一方、各帯電器がそれらに対応する感光体ドラムの周面を所定の電荷で一様に帯電させ、スキャナユニット３ａ〜３ｄが一様に帯電された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周面を画像情報に応じて露光して静電潜像を形成する。そして、現像器が上記の静電潜像の低電位部にトナーを転移させてトナー像化（現像）する。
【００３８】
各感光体ドラム周面上に形成（現像）されたトナー像は、それらに対応する転写部材により形成される転写電界によって、搬送されてきた転写材に発生した電荷に吸引されて転写材面に転写される。トナー像が転写された転写材は、圧着ローラと発熱ローラからなる定着部２０でトナー像が転写材表面に熱定着された後に、排出ローラ対２３によって機外に排出される。
【００３９】
ここで、図１に示す本実施の形態における画像形成装置は、より具体的には、電子写真方式の画像形成プロセスを採用したカラーレーザービームプリンタである。以下、シート搬送系を中心に更に詳しく説明する。
【００４０】
給送カセット１７に積載されたシートＳは、給紙ローラ（ピックアップローラ）１８により１枚ずつ分離され、給送ローラ１９に送り出される。給送ローラ１９に送り出されたシートＳは、ベルト状転写体としての静電搬送ベルト１１に給送される。なお、静電搬送ベルト１１は、記録材搬送手段，転写ベルトあるいはエンドレスベルトということもできる。
【００４１】
一方、一様に帯電された感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに対して、回転多面鏡９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ及び反射鏡１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを備えたスキャナユニット３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにより、画像情報に応じた光が露光され、各感光体ドラム表面に潜像がそれぞれ形成される。
【００４２】
各潜像は、イエロー，マゼンタ，シアン，ブラックのトナーをそれぞれ付与する現像器７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄによって現像されて可視画像に変換される。そして、この可視画像は静電搬送ベルト１１によって搬送されるシートＳ上に転写される。
【００４３】
静電搬送ベルト１１は、例えば１０^１２Ω・ｃｍ以下の体積固有抵抗率を持たせた厚さ約１１０μｍのフィルム状部材で構成することができる。この静電搬送ベルト１１は、ベルト懸回張設部材を構成する、下流側の駆動ローラ１３と上流側の従動ローラ１４ａ，１５及びテンションローラ１４ｂに巻回されてシートを搬送する方向（矢印Ｘ方向）に移動する。なお、体積固有抵抗率は、ＪＩＳ法Ｋ６９１１に準処した測定プローブを用い、ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ社製高抵抗計Ｒ８３４０にて１００Ｖを印加して得た値である。
【００４４】
これらの各ローラは全てそれぞれの両端部を不図示の軸受間に回転自在に保持されて略平行に配設されている。
【００４５】
駆動ローラ１３は、表層に摩擦係数の大きなゴム層を有する金属ローラで構成され、その直径は３０ｍｍに設定されており、駆動源によってシートを搬送する方向に所定の速度で回転駆動される。従動ローラ１４ａは、静電搬送ベルト１１に生じた片寄りや蛇行等の不具合を規制する機能を有する。
【００４６】
駆動源によって、駆動ローラ１３がシートを搬送する方向へ回転駆動されると、駆動ローラ１３の外周面と静電搬送ベルト１１の内周面の摩擦力によって静電搬送ベルト１１に駆動力が伝達される。そして、静電搬送ベルト１１は、駆動ローラ１３，従動ローラ１４ａ，１５、及びテンションローラ１４ｂの４部材間を、シートを搬送する方向に回転駆動する。
【００４７】
トナー像が転写されたシートＳは、分離帯電器により感光体ドラム１ｄから剥がされて、定着ローラ対２１ａ，２１ｂに搬送される。一方、感光体ドラム１ａ〜１ｄは、感光体ドラム１ａ〜１ｄに当接して設けられたクリーニング装置により感光体ドラム１ａ〜１ｄ表面に残留したトナーが掻き落とされて次の画像形成に備える。定着ローラ対２１に搬送されたシートＳは定着ローラ対２１にてトナー像が定着され、排出ローラ対２３によって画像形成装置外に排出される。
【００４８】
次に、本実施の形態の特徴である転写ユニットについて詳細に説明する。
【００４９】
本実施の形態においては、テンションローラ１４ｂは静電搬送ベルト１１の周長を制御する機構を有している。具体的には、バネによって静電搬送ベルト１１を張る方向に該ベルトを常時付勢すると共に、静電搬送ベルト１１の寄り規制を行いやすいように、静電搬送ベルトの巻き付け角度が６０度以下、好ましくは４０度程度になるように配置されている。
【００５０】
なお、本実施の形態においては、テンションローラ１４ｂは従動ローラ１４ａの搬送方向上流に配置されている。周長を制御する機構に関しては、テンションローラ１４ｂをアーム式保持部材３０ａで保持しており、アーム式保持部材３０ａに設けた回転軸を中心としてテンションローラ１４ｂを回転移動させ、付勢手段である引張りねじりコイルバネ３０ｂにより静電搬送ベルト１１の付勢を行う。
【００５１】
ここで、このねじりコイルバネ３０ｂは、バネ定数の低いものを採用し、アーム式保持部材３０ａの回転中心をベルト面近傍に配置させることにより、静電搬送ベルト１１の周長が短い、長いに関わらず、ほぼ同様のバネ力が作用するようにしている。
【００５２】
そして、このような機構を有するテンションローラ１４ｂと静電搬送ベルト１１の摩擦係数を大きくする為に、本実施の形態では、テンションローラ１４ｂのローラ表面をバニッシュ加工することで切削目のないＲｚ２μｍ以下の鏡面状態にした。ここで、表面粗さＲｚとは、ＪＩＳ規格Ｂ０６０１の十点平均粗さを意味するものである。
【００５３】
バニッシュ加工とは、工作物の表面にローラを押し付けつつ移動させて、表面に塑性変形を生じさせて、平滑な精度の高い面を得る加工法である。この加工法は、Ｒｚ０．２〜３．２程度の粗さに仕上げる場合に使われており、同様な粗さに加工する手段の中でコストパフォーマンスに優れている。ローラ長が数百ミリ程度の場合、一本の加工に数秒と量産性もあるために、本実施系に用いた。
【００５４】
これにより、テンションローラと静電搬送ベルトの摩擦係数は０．３６となる。
【００５５】
また、テンションローラと静電搬送ベルトの摩擦係数を高めることが目的であるから、ローラ表面をゴムコーティングして、テンションローラの表面を弾性体で構成したり、樹脂コーティングしたりすることで摩擦係数を高めることも可能である。
【００５６】
本実施系ではローラをグランドに落とす必要があるため、金属ローラの状態のまま摩擦係数を高める方が、コストメリットが高い。
【００５７】
また、テンションローラの静電搬送ベルトに対する従動性を高める手段として、ローラが接触するベルト裏面の表面性を管理する手法があり、この手法を併用するとより効果的である。この手法について説明する。
【００５８】
静電搬送ベルトの成形は、熱膨張率の異なる内型・外型を用いて行われる。まず、シート状のベルト材を内型と外型の間に挟み、型に熱を加えることで熱膨張率の高い内型が外型に近づいて、ベルトが圧着され、成形される。そのため無端状ベルトの内側を成形する内型の表面の凹凸はベルト裏面に転写される。
【００５９】
そこで、内型表面を鏡面状態にすることでテンションローラとベルト裏面の摩擦係数を高くすることが可能である。
【００６０】
また、テンションローラの静電搬送ベルトに対する従動性を高める手段として、テンションローラ軸受部を摺動抵抗の低い機械構成にする方法がある。
【００６１】
本実施系では、軸受部両端に導電性ボールベアリングをいれることで、耐久前後において摺動抵抗を低い状態に保っている。
【００６２】
他の摺動抵抗を下げる安価な手段としては、摺動部にグリスを塗る方法がある。本実施系では、トナー飛散の可能性のある部分であるので経時的に安定なボールベアリングを用いた。
【００６３】
以上のような構成によって、静電搬送ベルト（エンドレスベルト）と一定テンション機構を有するテンションローラにおいてすべりを低減することが可能となった。
【００６４】
これにより、静電搬送ベルトへのダメージを最小限にとどめることが可能となり、ユニットライフを延ばすことが可能となった。また、ベルトの摩耗や、ベルトのしわを低減することで、高品質の画像を、ライフを通じて提供することが可能となった。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により、テンションローラのベルトに対する従動性が向上した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の模式的断面図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ　感光体ドラム
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ　スキャナユニット
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ　帯電器
５　転写ユニット
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ　現像器
９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ　回転多面鏡
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ　反射鏡
１１　静電搬送ベルト
１２ａ　転写部材
１３　駆動ローラ
１４ａ　従動ローラ
１４ｂ　テンションローラ
１５　従動ローラ
１７　給送カセット
１８　給紙ローラ
１９　給送ローラ
２０　定着部
２１ａ，２１ｂ　定着ローラ対
２２　吸着ローラ
２３　排出ローラ対
２３　排出ローラ対
３０ａ　アーム式保持部材
３０ｂ　コイルバネ

Claims (6)

1. 像担持体上に形成されたトナー像の転写を行うためのベルト状転写体と、
   該ベルト状転写体を駆動する駆動ローラと、
   該ベルト状転写体に張力を付与するテンションローラと、を備える画像形成装置であって、
   前記ベルト状転写体の前記テンションローラへの巻き付け角度を６０度以下に設定すると共に、
   前記テンションローラの表面粗さをＲｚ２μｍ以下に設定することを特徴とする画像形成装置。
2. 像担持体上に形成されたトナー像の転写を行うためのベルト状転写体と、
   該ベルト状転写体を駆動する駆動ローラと、
   該ベルト状転写体に張力を付与するテンションローラと、を備える画像形成装置であって、
   前記ベルト状転写体の前記テンションローラへの巻き付け角度を６０度以下に設定すると共に、
   前記テンションローラの表面が弾性体で構成されていることを特徴とする画像形成装置。
3. 前記ベルト状転写体は、外型と表面が鏡面状態にされた内型による圧着成形により作製されることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 搬送ベルトと、
   該搬送ベルトを駆動する駆動ローラと、
   該搬送ベルトに張力を付与するテンションローラと、を備えるベルト搬送装置であって、
   前記搬送ベルトの前記テンションローラへの巻き付け角度を６０度以下に設定すると共に、
   前記テンションローラの表面粗さをＲｚ２μｍ以下に設定することを特徴とするベルト搬送装置。
5. 搬送ベルトと、
   該搬送ベルトを駆動する駆動ローラと、
   該搬送ベルトに張力を付与するテンションローラと、を備えるベルト搬送装置であって、
   前記搬送ベルトの前記テンションローラへの巻き付け角度を６０度以下に設定すると共に、
   前記テンションローラの表面が弾性体で構成されていることを特徴とするベルト搬送装置。
6. 前記搬送ベルトは、外型と表面が鏡面状態にされた内型による圧着成形により作製されることを特徴とする請求項４または５に記載のベルト搬送装置。

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