JP4266846B2

JP4266846B2 - ベルト駆動装置及びそれを用いた画像形成装置

Info

Publication number: JP4266846B2
Application number: JP2004030494A
Authority: JP
Inventors: 道明伊藤
Original assignee: 株式会社沖データ
Priority date: 2004-02-06
Filing date: 2004-02-06
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2024-02-06
Also published as: JP2005219883A; US20050176540A1; US8157684B2

Description

本発明は、電子写真式複写機、プリンタ等の中間転写装置、転写分離装置、搬送装置、帯電装置、現像装置等に使用されるエンドレスベルト用のベルト駆動装置及びそれを用いた画像形成装置に関するものである。

タンデム型の電子写真カラープリンタ等においては、電子写真プロセスにより形成した画像が転写される転写媒体を搬送するためのベルト装置を採用している。このベルトは蛇行し易いので、凸状の蛇行防止ガイドをベルトの内側面に設け、このガイドをプーリ等の溝に入れた状態で、ベルトを回転させる。これにより、ベルトの蛇行を防止していた。ベルトガイドは、引っ張り弾性率５０００ｋｇ／ｃｍ^２以上の補強材と、この補強材の両端に塗布された厚さ５−１００μｍの接着剤層と、一方の接着剤層に接着されたＪＩＳＡ硬度が３０−９５Ｈｓのガイド材料とから構成される。

特許公報第２８４８２２４号

しかしながら、上記構成の装置では、エンドレスベルトからベルトガイドが剥がれたり、ベルトガイドの割れるのを完全には防止できないという問題があった。

本発明に係わるベルト駆動装置は、
回転する複数のローラと、
前記複数のローラに張架されるベルトと、
前記複数のローラの少なくとも１つに設けられて回転するプーリと、
前記ベルトの内側面に固着され、前記プーリに案内されるベルトガイド部材とを有し、
前記ベルトガイド部材は、
損失正接ｔａｎδ≧０．０５（１Ｈｚ±１０％で５０±０．５℃）と、
貯蔵弾性率Ｅ’≧８．０×１０^６（Ｐａ）（１Ｈｚ±１０％で５０±０．５℃）とを有することを特徴とする。

ベルトガイド部材は、複数の層からなることを特徴とする。

ベルトガイド部材は、原反を型で打ち抜いて製造されるものであり、ベルトガイドの打ち抜き面がベルトへ接着する接着面となることを特徴とする。

また、本発明の画像形成装置は、上記のベルト駆動装置を装着した画像形成装置であることを特徴とする。

転写ベルトの長寿命化を図ることができ、長期にわたり転写不良の極めて少ない良好な印刷媒体が得られる。強い接着力を確保できるので、安定したベルト走行が可能となる。また、本発明は、転写ベルトに限らず、中間転写ベルト、感光ベルト、紙搬送ベルト等の装置にも適用可能である。また、転写ベルトへの接着性の優れた材料を選択できる。

実施の形態１
図１は実施の形態１に係わる転写ベルトの概略を示す側面図である。図２は実施の形態１に係わるベルトの概略を示す斜視図であり、ベルトを一部切り欠いて示す。実施の形態１の構成について、図を参照して説明する。

図１と図２において、転写ベルト１は、所定の張力をもって、駆動ローラ２と従動ローラ３に張架されており、駆動ローラ２の回転により転写ベルト１は回動する。また、駆動ローラ２の回動に伴って、従動ローラ３も回転する。ベルトガイド４は、転写領域の外側に、転写ベルト１の幅方向の端部、すなわち、転写ベルト１の内側で転写ベルト１の全周にわたって、セメダイン（株）Super-Xを使用して接着される。本実施の形態のベルトガイド４は、幅ｗが５ｍｍ、厚さｔが１ｍｍである。また、従動ローラ３の端部の近くには、プーリ５が、従動ローラと同芯に、回転自在に設けられている。プーリ５は、従動ローラ３とは独立して回転可能であると共に軸方向には動かないように制約されて、ベルトガイド４を案内する。

ベルトガイドは以下の物理特性を満足する。すなわち、損失正接ｔａｎδ≧０．０５、及びＥ’≧８．０×１０^６（Ｐａ）である。これらの特性の数値は、いずれも、試験炉の内部温度が５０±０．５℃の環境時で、共振周波数が１Ｈｚ±１０％における値である。なお、測定は、ＪＩＳＫ７２４４−４「プラスチック−動的機械特性の試験方法、第４部：引張り振動−非共振法」に準じた方法で行なった。また、実施の形態１における転写ベルト１は、転写材の転写性、吸着性及び耐久性等が良好なポリイミドやポリアミド等の樹脂からなる。ベルトガイド４は、耐疲労性や耐摩耗性の良好なウレタンゴム等からなるが、必要に応じて、強靭性に富むポリエチレンテレフタラートやポリプロピレン等を補強材としてラミネートした構造であっても構わない。また、前記したものに限らず、上記特性を満足するものであれば材質は問わない。なお、試験炉の温度はおよそ１０℃／分で−７０℃から１００℃まで上昇させており、各特性値は昇温過程における５０℃での値である。

図３は、実施の形態１に係わる転写ベルトを装着した画像形成装置の概略図である。図３を参照して、実施の形態１に係わる転写ベルトを装着した画像形成装置について説明する。給紙カセット６には、記録媒体Mが収容されている。ホッピングローラ７は、回転しながら、記録媒体Mを１枚ずつ装置内へ給紙する。この記録媒体Mの前方半分は、下から媒体押上板６Mにより押し上げられて、記録媒体Mの頂部の頁を、ホッピングローラ７に付勢している。レジストローラ対８は、給紙された記録媒体Mを最初の画像形成部１０へ搬送する。各画像形成部１０は、感光体ドラム１１や露光ユニット１２を有する。転写ベルト１は感光体ドラム１１と転写ローラ１３の間に挟持された状態で走行し、記録媒体を載置して各画像形成部を通過する。最後の画像形成部１０を出た記録媒体は、加熱ローラ１４ａと加圧ローラ１４ｂとからなる定着器１４へ送られ、記録媒体上のトナー画像が、定着される。定着器１４を出た記録媒体は、搬送ローラ対１５と排紙ローラ対１６により排紙トレイ１７へ排出される。

次に動作を説明する。駆動ローラ２は、画像形成装置側の図示せぬ支持部に支持されて、図示せぬ駆動源により回転される。この回転に伴って、転写ベルト１が回転し、従動ローラ３も回転する。このとき、転写ベルト１に設けられたベルトガイド４はプーリ５の溝に案内されるので、転写ベルト１は、駆動ローラ２の回転軸の方向にはずれないで回転する。

次に、画像形成装置の印刷動作について説明する。給紙カセット６にセットされた記録媒体Mは、押し上げ板６ａに押し上げられて、ホッピングローラ７に押し当てられる。これにより、記録媒体Mが１枚ずつ給紙され易くなる。そしてホッピングローラ７の回転によって、記録媒体Mは１枚ずつ装置内へと給紙される。給紙された記録媒体Mはレジストローラ対８によって更に搬送されて、転写ベルト１と画像形成ユニット１０との間に搬送される。

画像形成ユニット１０内では、露光部１２の発光素子が、画像データに応じて選択的に発光して、感光体ドラム１１の帯電された表面を露光することで、静電潜像が形成される。そして、図示せぬトナーを充填した図示せぬトナーカートリッジ内から、ウレタンスポンジなどにより形成された図示せぬトナー供給ローラによって図示せぬ現像部材へと供給される。現像ローラ上のトナーは、図示せぬ現像ブレードによって、薄層化された後、静電潜像が形成された感光体ドラム表面に供給される。転写ベルト１の内側に配設される転写ローラ１３には所定の電位が印加されるので、感光体ドラム表面上のトナー像が、転写ローラ１３との間に生じる静電気力等により、記録媒体Mの上へ転写される。記録媒体Mは、転写ベルト１上に吸着された状態で、各画像形成部１０を順次通過する。以上の転写動作は、各色の画像形成ユニット１０から順次繰り返される。トナー画像を載せた記録媒体Mは回転する転写ベルト１により、定着器１４へと搬送される。

定着器１４は、内部に熱源を有する加熱ローラ１４ａと、所定の圧力で加熱ローラ１４ａに押し当てられている加圧ローラ１４ｂとからなる。加熱ローラ１４ａと加圧ローラ１４ｂは、互いに上下に圧接されて配設され、互いに逆方向に回転する。記録媒体Mは、加熱ローラ１４ａとは、加圧ローラ１４ｂの間に引き込まれ、加熱ローラの熱により、記録媒体上の現像剤が溶融し、記録媒体Mの上に定着される。定着された記録媒体Mは、搬送ローラ対１５によって搬送されて、排紙ローラ対１６により排紙トレイ１７へ排出される。

表１は、試験ガイド材２と試験ガイド材３を使用して、連続印刷をしたときの、転写ベルト１の割れの有無を示す。以下に、表１を参照しながら、実施の形態１について行なった実験を説明する。実験は、画像形成装置（（株）沖データ製のＣ９５００を使用）を平坦な台の上に置き、図３に示す装置の底部で、左手前の角部に、高さ１０ｍｍのスペーサを挟んで、装置全体を撓ませた。これは、装置内に搭載された転写ベルト１に接着されたベルトガイド４がプーリ５に乗り上げるかどうかを評価するための実験である。装置の撓みの影響で、転写ベルト１は従動ローラ３の、プーリ５とは反対側の端部が持ち上げられる。ベルトガイド４には、ＪＩＳＫ７２４４−４に基き、共振周波数１Ｈｚ±１０％及び試験炉の内部温度５０±０．５℃時で、計測された損失正接ｔａｎδ＝０．０４及び貯蔵弾性率Ｅ’＝５．４０×１０^６（Ｐａ）の試験ガイド材１、損失正接ｔａｎδ＝０．０５及び貯蔵弾性率Ｅ’＝８．００×１０^６（Ｐａ）の試験ガイド材２、損失正接ｔａｎδ＝０．０５及び貯蔵弾性率Ｅ’＝２．２０×１０^６（Ｐａ）の試験ガイド材３について、前記画像形成装置において、５％のＤＵＴＹで、１ジョブ当たり３頁（３頁印刷して、数秒から）十数秒休止するサイクル）で連続印刷したときの、転写ベルト１の割れの発生を調べた。

その結果、表１に示すように、試験ガイド材１では、５００００枚程度印刷後に転写ベルト１の割れが発生した。また、試験ガイド材２と３については、８００００枚の印刷後、すなわち、転写ベルト１の寿命を越えても、なお割れが発生しなかった。画像形成装置を駆動中に、転写ベルト１が蛇行するので、ベルト４にかかるせん断力が生じる。表１に示す実験結果から、装置の内部で発生するベルト温度（略５０℃）において、試験ガイド材２と３は５０℃という高温での弾性率の低下が少なくて、ベルト４にかかるせん断力に耐えられたものと考えられる。

以上、実施の形態１に係わるベルトガイド４を使用することにより、従来技術の不具合点であるベルトガイド４がプーリ５に乗り上げたり、転写ベルトの割れが発生するのを防止できる。したがって、ベルトガイド４が有する転写ベルト１の蛇行防止の効果を損なうことなく安定なベルト走行が可能となる。この結果、転写ベルトの長寿命化を図ることができ、長期にわたり、転写不良の極めて少ない良好な印刷結果を得ることが可能となる。

実施の形態２
図４は実施の形態２に係わるベルトガイド４の概略構成を示す断面図である。ベルトガイド４は、層４ａと層４ｂが積層された構造を有する。層４ａは、耐疲労性及び耐摩耗性が良好なウレタンゴム等からなり、層４ｂはウレタンゴム等に、強靭性に富むポリエチレンテレフタラートやポリプロピレン等を補強材としてラミネートした構造のものからなる。ベルトガイド４の材質はこれらに限定するものではなく、また積層数も２層に限定されない。

なお、このようにして形成されたベルトガイドは、損失正接ｔａｎδ≧０．０５及び貯蔵弾性率Ｅ’≧８．０×１０^６（Ｐａ）の物理特性を有する。これらの特性の数値は、いずれも、試験炉の内部温度が５０±０．５℃の環境時で、共振周波数が１Ｈｚ±１０％における値である。なお、測定は、ＪＩＳＫ７２４４−４「プラスチック−動的機械特性の試験方法、第４部：引張振動−非共振法」に準じた形で行なった。その他の構成については、実施の形態１と同じであるので、説明を省略する。

表２は、試験ガイド材４、５及び６を使用して、連続印刷をしたときの、転写ベルト１の割れの有無を示す。表２を参照しながら、実施の形態２について行なった実験を以下に説明する。実験は、画像形成装置（（株）沖データ製のＣ９５００を使用）を平坦な台の上に置き、図３に示す装置の底面左手前部に、高さ１０ｍｍのスペーサを挟んで、装置全体を撓ませた。これは、装置内に搭載された転写ベルト１に接着されたベルトガイド４がプーリ５に乗り上げるかどうかを評価するための実験である。装置の撓みの影響で、転写ベルト１は従動ローラ３の、プーリ５とは反対側の端部が持ち上げられる。ベルトガイド４には、ＪＩＳＫ７２４４−４に基き、共振周波数１Ｈｚ±１０％及び試験炉の内部温度で５０±０．５℃の時で計測された３種類の試験材について、前記画像形成装置において、５％のＤＵＴＹで、１印刷ジョブ当たり３頁で（３頁印刷してから、数秒から十数秒休止するサイクル）、連続印刷して転写ベルト１の割れの発生を調べた。

これらの試験材は、損失正接ｔａｎδ＝０．０４及び貯蔵弾性率Ｅ’＝５．４０×１０^６（Ｐａ）の試験材４と、損失正接ｔａｎδ＝０．０９及び貯蔵弾性率Ｅ’＝１．８０×１０^７（Ｐａ）の試験材５と、損失正接ｔａｎδ＝０．０５及び貯蔵弾性率Ｅ’＝９．６０×１０^６（Ｐａ）の試験材６である。

表１に示すように、試験材料４では、５００００枚程度印刷後に転写ベルト１の割れが発生した。また、試験材料５と６については、８００００枚の印刷後、すなわち、転写ベルト１の寿命を越えてもなお割れが発生しなかった。画像形成装置の駆動中には、装置の内部で発生するベルト温度（ほぼ５０℃）において、転写ベルト１の蛇行力によって生じ、ベルト４にせん断力がかかる。表１に示す実験結果から、試験材料５と６は５０℃という高温での弾性率の低下が少ないので、ベルト４がせん断力に耐えられたものと考えられる。

以上、実施の形態２におけるベルトガイド４を使用することにより、実施の形態１の効果に加えて、複数の材料を積層してベルトガイド４を形成することで、転写ベルト１への接着性の優れた材料を選択できる。また、プーリ５との摺動性に優れた材料を選択できるので、一層安定したベルト走行が可能となる。

実施の形態３
動作は実施の形態１と同じなので説明を省略する。表３を参照しながら、実施の形態３について行なった実験を説明する。試験材料２の原反を使用して、転写ベルトへの接着面を打ち抜き面としてベルトガイドの型を用いて打ち抜いた試験材料６を転写ベルト１へそれぞれ、接着した試験材料１と、同じく試験材料２の原反を使用して、転写ベルト１へそれぞれ接着した試験材料２に対して１８０°剥離強度測定試験を行なった。剥離速度は３００mm/minである。接着剤としては、セメダイン（株）Super-Xを使用した。接着した６つずつ（ｎ＝１、２、３、４、６）の各試験材料に対して順番に試験を行なった結果を表３に示す。表中の数値の単位はｋｇｆであり、５mm幅の試験片に対する力として定義する。なお、試験材料毎の標準偏差も示す。

表３は、試験材料1及び試験材料２を使用して、連続印刷をしたときの、転写ベルト１の割れの有無を示す。図５（ａ）と図５（ｂ）は、切断刃１８がベルトガイドの打ち抜く方向を示す。図５（ａ）は側面図であり、図５（ｂ）は、断面図である。表３に示す結果から、試験材料１に比べて試験材料１の方が、剥離強度が高いことがわかる。これは、図５に示すように、打ち抜き面側が凸形状で、反対側の面は凹形状となるためである。すなわち、凹面を接着する場合は、接着面同士の間にできる隙間に存在する空気が逃げ難く、結果として接着力の低下が起きるためと考えられる。逆に凸面を接着する場合は、接着面同士の間にできる隙間にある空気が逃げ易く、結果として高い接着力を得ることができるのである。また、標準偏差σの値から明らかなように、接着面を打ち抜き面とすることで、接着力のばらつきも抑えることができる。以上実施の形態３における製造方法により、ベルトガイド４を転写ベルト１に接着することにより、実施の形態１の効果に加えて、更に強い接着力を確保できるので、更に安定したベルト走行が可能となる。また、実施の形態２のベルトガイド４と実施の形態３を組み合わせることも可能である。

実施の形態１に係わる転写ベルトの概略を示す側面図である。実施の形態１に係わるベルトの概略を示す斜視図である。実施の形態１に係わる転写ベルトを装着した画像形成装置の概略図である。実施の形態２に係わるベルトガイド４の概略構成を示す断面図である。ベルトガイドの打ち抜く方向を示し、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は、断面図である。

符号の説明

１転写ベルト
２駆動ローラ
３従動ローラ
４ベルトガイド
５プーリ
６給紙カセット

Claims

回転する複数のローラと、
前記複数のローラに張架されるベルトと、
前記複数のローラの少なくとも１つに設けられて回転するプーリと、
前記ベルトの内側面に固着され、前記プーリに案内されるベルトガイド部材とを有するベルト駆動装置において、
前記ベルトガイド部材は、
損失正接ｔａｎδ≧０．０５（１Ｈｚ±１０％で５０±０．５℃）と、
貯蔵弾性率Ｅ’≧８．０×１０^６（Ｐａ）（１Ｈｚ±１０％で５０±０．５℃）とを有することを特徴とするベルト駆動装置。
前記ベルトガイド部材は、複数の層からなることを特徴とする請求項１に記載のベルト駆動装置。
前記複数の層のうち、一つの層はウレタンゴムからなり、少なくとももう一つの層はポリエチレンテレフタレート又はポリプロピレンを補強材としてラミネートした構造を有することを特徴とする請求項２に記載のベルト駆動装置。
前記ベルトガイド部材は、原反を型で打ち抜いて製造されるものであって、前記ベルトガイド部材の打ち抜き面が前記ベルトへ接着する接着面となることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載のベルト駆動装置。
前記ベルトガイド部材の前記打ち抜き面が凸形状であり、反対側の面が凹形状であることを特徴とする請求項４に記載のベルト駆動装置。
請求項１から請求項５のいずれかに記載のベルト駆動装置を装着した画像形成装置。