JP2007047702A - ベルト駆動装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複雑な機構や高価な部品を用いることなく、ベルトのずれを防止することができるベルト駆動装置及び画像形成装置。
【解決手段】 ベルトにずれが発生した場合、規制板２２の規制部２２ｂはベルトのずれを受け、規制板２２はベルトのずれ方向に移動する。そのとき規制板２２のテーパ部２２ａがテーパ型支持部材２４のテーパ部をベルトずれ方向に摺動することにより、テーパ型支持部材２４を押し下げる。このとき、テーパ型支持部材２４を支持する弾性体２７が圧縮され、その弾性力によりテーパ型支持部材２４、規制板２２は押し上げられる。このことによりベルトがずれた側のテンションローラ１５にテンションが付与され、ベルトのずれは補正される。
【選択図】 図４

Description

本発明はベルト駆動装置及び画像形成装置に係り、特にベルトのずれを抑制できるベルト駆動装置及び画像形成装置に関する。

画像形成装置を構成する転写装置、搬送装置、定着装置等には無端ベルトが用いられている。この無端ベルトを用いた装置は一対のローラに無端ベルトが張設されて形成されている。このような装置を駆動した際、無端ベルトが規定の位置からローラの長手方向に移動する、いわゆる「ずれ」が発生する。このベルトのずれはローラの位置、ローラ自体の精度、その他の要因に起因して発生する。従来このようなベルトのずれを防止するものが開示されている（特許文献１）。

特開２００１−１４７５９９号公報（第１項、図５）

特許文献１のずれを防止するための装置は、ずれを検知するセンサやずれを補正するためのモータ等、装置の部品が多く必要とされ、それに伴い構造も複雑になってしまい、コストがかかってしまうという問題があった。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、複雑な機構や高価な部品を用いることなく、ベルトのずれを抑制することができるベルト駆動装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によるベルト駆動装置は、駆動ローラと従動ローラ間に張設された無端ベルトと、前記無端ベルトに張力を付与するテンションローラと、前記テンションローラの少なくとも一端部にテンションローラの長手方向に移動可能に設けられ、前記移動方向に傾斜したテーパ部を有する規制板と、前記規制板のテーパ部と当接する支持部を有し、前記規制板が前記テンションローラの軸方向に移動することで前記テンションローラの一端部側の無端ベルトの張力を増加させる支持部材と、を有することを特徴としている。

また、本発明による画像形成装置は、感光体と、前記感光体表面を帯電させる帯電装置と、前記帯電装置により帯電された前記感光体表面を露光することにより静電潜像を形成する露光装置と、前記静電潜像を現像、転写することにより媒体上に画像を形成する画像形成部と、中間転写ベルトとを有し、前記中間転写ベルトは請求項１記載のとおり構成されたことを特徴としている。

本発明によれば、複雑な機構や高価な部品を用いることなく、ベルトのずれを抑制することができるベルト駆動装置及び画像形成装置を提供することが可能となる。

以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。

図１は本実施の形態に係るベルト駆動装置が設けられた画像形成装置の一例である、タンデム型フルカラー複写機の概略図である。図中１はタンデム型フルカラー複写機であり、タンデム型フルカラー複写機１の下方には記録媒体２を格納した給紙カセット３が設けられている。記録媒体２は搬送ローラ４を介してタンデム型フルカラー複写機１の上方へ搬送される。タンデム型フルカラー複写機１の上方には原稿を読取る画像読取り部５（スキャナ）が設けられており、画像読取り部５で読取られた情報に基づき、露光装置７からカラー画像形成部６の各感光体ドラム８（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）にレーザ光を照射して可視像を形成するようになっている。
各感光体ドラム８（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）上に形成された可視像は現像され、これら現像剤は転写ユニット１７の中間転写ベルト１６に多重転写され、フルカラー画像が形成される。

更に、記録媒体２の搬送経路にはその記録媒体搬送方向上流側から順に、２次転写ローラ１８、定着装置１９、排紙ローラ２０、排紙トレイ２１が設けられている。そして搬送される記録媒体２は、２次転写ローラ１８により中間転写ベルト１６からトナー像が転写され、この記録媒体２に転写されたトナー像は定着装置１９により定着される。その後、記録媒体２は排紙ローラ２０を介して排紙トレイ２１に排出される。

図２はカラー画像形成部６及び転写ユニット１７の断面図である。図に示すようにカラー画像形成部６はブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの４つの画像形成手段を横に並べて配置して構成されている。それぞれの画像形成手段は静電潜像が形成される４個の感光体ドラム８（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）が設けられている。

それぞれの感光体ドラム８（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）の周囲には、その回転方向に沿って順に感光体ドラム８表面をマイナス帯電させる帯電チャージャ９（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）、静電潜像にトナーを付着させトナー像とする現像器１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）、転写されずに感光体ドラム８（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）上に残留したトナーを除去するクリーナ１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）が設けられている。また、転写ユニット１７には駆動ローラ１３、従動ローラ１４、これら駆動ローラ１３、従動ローラ１４に張設された無端である中間転写ベルト１６、及び、この中間転写ベルト１６に張力を付与するテンションローラ１５が設けられている。更に、転写ユニット１７には感光体ドラム８表面に形成されたトナー像を中間転写ベルト１６に移動し付着させる１次転写ローラ１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）が設けられている。

また、転写ユニット１７には駆動ローラ１３に対向する位置に中間転写ベルト１６を介して、記録媒体２に転写されずに中間転写ベルト１６上に残った残留トナーを除去する中間転写ベルトクリーナ３３が当接している。

ここで画像形成時の各装置の作用を説明する。まず画像読取り部５にて原稿像が読取られる。ここで感光体ドラム８（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）の表面は帯電チャージャ９（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）により帯電されている。読取られた画像情報に基づき、露光装置７から画像情報により強度変調されたレーザビームが感光体ドラム８（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）の表面に照射されることにより、感光体ドラム８（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）上には複写すべき画像の電荷を残した静電潜像が形成される。感光体ドラム８（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）上に形成された静電潜像は現像器１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）でマイナスに帯電したブラック、イエロー、マゼンタ、シアンのトナーが付着されトナー像となる。感光体ドラム８（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）上に形成されたトナー像は、転写電圧が印加された１次転写ローラ１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）によって中間転写ベルト１６にそれぞれ転写され、１次転写トナー像が形成される。

なお、露光装置７のレーザビーム発光タイミングは中間転写ベルト１６の搬送方向上流側の感光体ドラム８ａが最も早く、各感光体ドラム８ｂ〜８ｄへの露光は順次タイミングを遅らせるよう制御される。これにより、１次転写トナー像は中間転写ベルト１６上で位置を合わせて色重ねされる。そして図１に示すように、この１次転写トナー像を給紙カセット３から搬送された記録媒体２に重ね、記録媒体２の裏側から２次転写ローラ１８によりトナーの帯電極性とは逆極性の電圧を記録媒体２に与え、静電力により記録媒体２に転写させる。１次転写トナー像が転写された記録媒体２は定着装置１９に搬送され、定着装置１９により熱もしくは圧力、もしくはその両方を加えられ、トナーが融着し１次転写トナー像が記録媒体２に定着する。定着が完了した記録媒体２は排紙ローラ２０により、排紙トレイ２１に排出される。

図３は転写ユニット１７の斜視図であり、図４は図３に示した転写ユニット１７におけるテンションローラ１５の端部を拡大して示す図である。また、図５は図４の概略斜視図であり、図６は後述する規制板２２、テーパ型支持部材２４周辺の概略斜視図である。

図４に示すようにテンションローラ１５の端部には、規制板２２がテンションローラ１５の長手方向に移動可能に設けられている。この規制板２２は中間転写ベルト１６がテンションローラ１５の軸方向にずれることによって中間転写ベルト１６とともに移動されるものである。また、規制板２２には後に詳述するテーパ部２２ａ、ベルト規制部２２ｂを有し、その中心部にテンションローラの軸３０に通すための穴を有している。この穴をテンションローラの軸３０に通すことにより、規制板２２はテンションローラ１５の長手方向に移動可能となる。その移動範囲はテンションローラ１５端部と側板２９との間である。つまりテンションローラ１５端部と側板２９との間の距離は、規制板２２の移行方向の長さよりも長く設定されている。

また、図５、図６に示すように、側板２９には中間転写ベルト１６への張力付与方向（図５の矢印Ａ方向）に長方形の切欠部が設けられている。この切欠部内にテンションローラホルダ２３が設けられ、このテンションローラホルダ２３は切欠部内を張力付与方向に移動可能となっている。そして、このテンションローラホルダ２３にテンションローラ１５の軸３０が支持されることによりテンションローラ１５も張力付与方向に移動可能になっている。

規制板２２の下方（矢印Ａ方向と逆方向）には、テンションローラ１５へ弾性力を伝達するためのテーパ型支持部材２４が設けられており、テーパ型支持部材２４のテーパ部は、規制板２２のテーパ部２２ａと当接し弾性力をテーパ部２２ａに伝達している。このテーパ型支持部材２４は図６に示すようにローラ状に形成され、中心部にシャフト２５が貫設されている。このシャフト２５はホルダ２６により保持されている。このホルダ２６は弾性体２７により中間転写ベルト１６への張力付与方向に弾性付勢されて支持されている。なおシャフト２５を保持するホルダ２６、ホルダ２６を支持する弾性体２７は支持台２８に設けた切欠部に挿設されている。テーパ型支持部材２４はシャフト２５の軸方向には固定されて設けられている。

以上のように構成することで弾性体２７弾性力をテーパ型支持部材２４を介してテンションローラ１５に伝達する。

次に本実施の形態の動作について説明する。
中間転写ベルト１６にずれ、蛇行が発生した場合の動作を説明する。図４において中間転写ベルト１６のずれが規制板２２方向に発生した場合、中間転写ベルト１６の端部は、ベルト規制部２２ｂに接触し、中間転写ベルト１６のずれる力を規制板２２がベルト規制部２２ｂで受ける。規制板２２はテンションローラ１５の長手方向に移動可能に取り付けられているため、規制板２２も中間転写ベルト１６のずれた方向に移動する。

このとき、規制板２２の移動に伴い規制板２２のテーパ部２２ａがテーパ型支持部材２４のテーパ部をベルトのずれた方向に摺動することにより、テーパ型支持部材２４は中間転写ベルト１６の張力付与方向と逆向き（矢印Ａ方向と逆方向）に押圧される。テーパ型支持部材２４が押圧されることにより、テーパ型支持部材２４を支持する弾性体２７が圧縮される。

圧縮により弾性体２７はその弾性力によりテーパ型支持部材２４を、テンションローラ１５による張力付与方向（矢印Ａ方向）へ押し上げる。この作用により、テーパ型支持部材２４に当接した規制板２２がテンションローラ１５による張力付与方向に移動し、中間転写ベルト１６のずれた側の張力が増加される。その結果、中間転写ベルト１６のずれた側で増加されたテンションがテンションローラ１５の反対側のテンションよりも強くなり、中間転写ベルト１６のずれた方向とは逆方向に中間転写ベルト１６が移動する。

また、この張力の増加によって中間転写ベルト１６が移動することにより中間転写ベルト１６端部が規制板２２を押す力も解消される。これにより弾性体２７はテーパ型支持部材２４を押し上げる。テーパ型支持部材２４が押しあがることにより、規制板２２は中間転写ベルト１６がずれる前の位置に戻る。この過程を繰り返すことによって中間転写ベルト１６のずれを抑制させることが可能となる。

次に、上記の動作を数式を用いて説明する。図８（ａ）は、中間転写ベルト１６にずれが発生したときに規制板２２のテーパ部の点Ａに作用する力を説明する概略図である。また、図８（ｂ）は、点Ａに作用する力を詳細に説明する図である。ここで、Ｆは規制板２２が受ける中間転写ベルト１６のずれ力、θはテンションローラ１５の軸方向とテーパの傾斜とのなす角である。Ｎ_１とＮ_２は、Ｆによりテーパの斜面に対して水平方向、垂直方向にかかる力とする。また、規制板２２のテーパ部２２ａがテーパ型支持部材２４のテーパ部を摺動する場合の動摩擦係数を、μとする。Ｑは、重力方向にはたらく力とする。

図８の点Ａにはたらく力を、数式を用いて説明する。中間転写ベルト１６のずれにより規制板２２の規制部２２ｂには、テンションローラ１５の軸方向にＦの力を受ける。そうすると、点Ａにおいてもテンションローラ１５の軸方向にＦの力がはたらく。ここでＦをテーパの斜面に対して水平方向と垂直方向に分解し、それぞれＮ_１、Ｎ_２とすると以下の式が成り立つ。

Ｎ_１＝Ｆｃｏｓθ＋μＮ_２
Ｎ_２＝Ｆｓｉｎθ

次に、Ｎ_１の重力方向にはたらく力をＧ_１、Ｎ_２にはたらく力をＧ_２とすると、
Ｇ_１＝−Ｎ_１ｓｉｎθ
Ｇ_２＝Ｎ_２ｃｏｓθ
となる。

よってＱは、次の数式のとおりとなる。
Ｑ＝Ｇ_１＋Ｇ_２＝Ｎ_２ｃｏｓθ−Ｎ_１ｓｉｎθ

つまり、テーパ型支持部材２４では重力方向にＱがはたらく。このＱにより弾性体２７は圧縮される。そして弾性体２７の弾性力により、点Ａには−Ｑの力がはたらく。この−Ｑにより、テーパ型支持部材２４をテンションローラ１５による張力付与方向へ押し上げ、中間転写ベルト１６のずれを抑制する。

以上のように中間転写ベルト１６のずれが抑制されることにより、中間転写ベルト１６の高ライフ化が図れる。また、中間転写ベルト１６が複数の感光体ドラム８（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）と接触する際にずれがなく接触し、画像形成部６から中間転写ベルト１６の幅方向で常に一定の位置で像転写されるので色ずれ等が低減できる。

なお、上記実施例では中間転写ベルトを例にして説明したが、画像形成装置において無端ベルトは種々の部分に用いられている。例えば図７に示すように記録媒体２を搬送する搬送装置、記録媒体２のトナー像を定着する定着装置等にも使用されている。

他の実施の形態として図７に示すように無端ベルトを記録媒体２を搬送する搬送ベルト３１として用い、テンションローラ３１ａの部分に上述の技術を適用することにより、搬送ベルト３１がずれ、蛇行のない状態で記録媒体２を搬送できるので、ジャムを低減できる。

更に、他の実施の形態として図７に示すように無端ベルトを記録媒体２に転写されたトナー像を記録媒体２に定着させる定着ベルト３２として用い、テンションローラ３２ａの部分に上述の技術を適用することにより、トナー像を定着する定着ベルト３２がずれ、蛇行がない状態で動作できるので、定着ムラ、光沢ムラを低減することができる。

本実施例では、テンションローラ１５の片側にのみ規制板２２、テーパ型支持部材２４からなるずれを防止する機構を配置したが、ベルトずれ方向が片側に確定できない構成の場合には、テンションローラ１５の両端に上記構成を配置してもよい。

また、上記ずれを防止する機構は、ベルトに対してテンションを付与するローラに取り付け可能なものであり、先の従動ローラ１４等に用いることもでき、種々の変形が可能である。

本発明の一実施の形態である画像形成装置本体を示す内部構成図 カラー画像形成部６の断面図 本発明の実施の形態に係るベルト駆動装置を用いた転写ユニットの斜視図 図３に示した転写ユニットにおけるテンションローラの端部正面図 図４の斜視図 規制板、テーパ型支持部材周辺部の概略斜視図 無端ベルトを搬送ベルト、定着ベルトに用いた図 規制板のテーパ部に作用する力を説明する図

符号の説明

１ タンデム型フルカラー複写機
２ 記録媒体
３ 給紙カセット
４ 搬送ローラ
５ 画像読取り部
６ カラー画像形成部
７ 露光装置
８ 感光体ドラム（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）
９ 帯電チャージャ（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）
１０ 現像器（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）
１１ １次転写ローラ（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）
１２ クリーナ（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）
１３ 駆動ローラ
１４ 従動ローラ
１５ テンションローラ
１６ 中間転写ベルト
１７ 転写ユニット
１８ ２次転写ローラ
１９ 定着装置
２０ 排紙ローラ
２１ 排紙トレイ
２２ 規制板
２２ａ テーパ部
２２ｂ 規制部
２３ テンションローラホルダ
２４ テーパ型支持部材
２５ シャフト
２６ ホルダ
２７ 弾性体
２８ 支持台
２９ 側板
３０ テンションローラの軸
３１ 搬送ベルト
３１ａ テンションローラ
３２ 定着ベルト
３２ａ テンションローラ
３３ 中間転写ベルトクリーナ

Claims (8)

1. 駆動ローラと従動ローラ間に張設された無端ベルトと、
   前記無端ベルトに張力を付与するテンションローラと、
   前記テンションローラの少なくとも一端部にテンションローラの長手方向に移動可能に設けられ、前記移動方向に傾斜したテーパ部を有する規制板と、
   前記規制板のテーパ部と当接する支持部を有し、前記規制板が前記テンションローラの軸方向に移動することで前記テンションローラの一端部側の無端ベルトの張力を増加させる支持部材と、
   を有することを特徴とするベルト駆動装置。
2. 前記支持部材はテーパ部を有し、前記規制板のテーパ部と当接するように設けられていることを特徴とする請求項１記載のベルト駆動装置。
3. 前記支持部材はローラ状に形成されるとともにその中心にシャフトが貫設されており、
   前記テンションローラに張力を付与する方向に切欠部を有する支持台をさらに有し、
   前記シャフトの両端は前記支持台に移動可能、かつ前記テンションローラに張力を付与する方向に弾性付勢されて支持されていることを特徴とする請求項２記載のベルト駆動装置。
4. 前記支持部材のシャフトを支持するとともに、前記支持台の切欠部を移動可能に設けられ、前記無端ベルトに張力を付与する方向に弾性付勢されたホルダをさらに有することを特徴とする請求項３記載のベルト駆動装置。
5. 前記無端ベルトが感光体ドラムと接触し、画像形成部により像転写される中間転写ベルトであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のベルト駆動装置。
6. 前記無端ベルトが記録媒体を搬送する搬送ベルトであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のベルト駆動装置。
7. 前記無端ベルトが記録媒体に転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着ベルトであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のベルト駆動装置。
8. 感光体と、
   前記感光体表面を帯電させる帯電装置と、
   前記帯電装置により帯電された前記感光体表面を露光することにより静電潜像を形成する露光装置と、
   前記静電潜像を現像、転写することにより媒体上に画像を形成する画像形成部と、
   中間転写ベルトとを有し、
   前記中間転写ベルトは請求項１記載のとおり構成されたことを特徴とする画像形成装置。

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