JP4325986B2

JP4325986B2 - ベルト装置及びそのベルト装置を有する画像形成装置

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Publication number: JP4325986B2
Application number: JP2003182789A
Authority: JP
Inventors: 拓郎神谷
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-06-26
Filing date: 2003-06-26
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2023-06-26
Also published as: JP2005017723A; US20050008407A1; US6993276B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の支持ローラに巻き掛けられて走行駆動される無端ベルトを有するベルト装置と、そのベルト装置を有する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記形式のベルト装置は、多くの技術分野の機械装置に広く利用されている。例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ、或いはこれらの複合機などとして構成される画像形成装置においては、複数の感光体に対向してベルト装置の無端ベルトが配置され、各感光体上に形成された互いに色の異なるトナー像が、走行駆動される無端ベルトに担持されて搬送される記録媒体に重ねて転写され、そのトナー像が定着装置によって記録媒体に定着されるように構成されている（例えば特許文献１参照）。或いは、各感光体上に形成された互いに色の異なるトナー像をベルト装置の無端ベルトに重ねて転写し、次いでそのトナー像を記録媒体に転写し、当該トナー像を定着装置によって記録媒体上に定着する画像形成装置も周知である。
【０００３】
上述如き従来のベルト装置においては、その無端ベルトを巻き掛けた複数の支持ローラのうちの１つのローラを駆動ローラとして構成し、その駆動ローラを駆動源により回転駆動することによって、無端ベルトを走行駆動するように構成されていた。ところが、無端ベルトは、その加工上、どうしても厚みの厚い部分と薄い部分ができ、その厚みが周方向に一定にならないため、上述した構成を採用すると、無端ベルトに速度変動が生じてしまう。
【０００４】
図５及び図６は、上述した不具合を示す説明図である。図５に示したベルト装置１Ａは、駆動ローラ５Ａと従動ローラ６Ａより成る２つの支持ローラに巻き掛けられた無端ベルト４Ａを有し、一方の駆動ローラ５Ａが、図示していない駆動モータにより反時計方向に回転駆動され、これによって無端ベルト４Ａが矢印Ａ方向に走行駆動され、従動ローラ６Ａが反時計方向に従動回転する。ここで、図５に誇張して示すように、無端ベルト４Ａには厚みの厚い部分ｔａと薄い部分ｔｂができてしまう。
【０００５】
図６の（ａ）は、駆動ローラ５Ａに無端ベルト４Ａの厚みの厚い部分ｔａが巻き付いたときの様子を示し、図６の（ｂ）は、駆動ローラ５Ａに無端ベルト４Ａの厚みの薄い部分ｔｂが巻き付いたときの様子を示している。一般に、駆動ローラ５Ａによって駆動される無端ベルト４Ａの表面速度は、（駆動ローラ５Ａの半径Ｒ＋無端ベルトの厚みの１／３〜１／２）と、駆動ローラ５Ａの角速度で決定される。ここでは無端ベルトの厚みの１／２で説明すると、無端ベルト４Ａの厚みの厚い部分ｔａが駆動ローラ５Ａに巻き付いたときは、無端ベルト４Ａの表面速度Ｖａは（Ｒ＋ｔａ／２）で決定され、厚みの薄い部分ｔｂが駆動ローラ５Ａに巻き付いたとき、無端ベルト４Ａの表面速度Ｖｂは（Ｒ＋ｔｂ／２）で決定される。回転する駆動ローラ５Ａの角速度が一定であるとすれば、Ｖａ＞Ｖｂとなる。かかる速度変動をなくすには、その無端ベルト４Ａの厚みを均一にすればよいが、ベルトの厚みを完全にコントロールすることは加工上困難であり、ランダムに厚みの偏差が発生してしまう。
【０００６】
上述のように無端ベルトに速度変動が発生すると各種の不具合が発生する。例えば、ベルト装置が前述の画像形成装置に採用されている場合、その無端ベルトの速度が変動すると、複数の感光体から記録媒体又は無端ベルトに転写された重ね合わせトナー像に色ずれが発生し、その画質が劣化する欠点を免れない。
【０００７】
【特許文献１】
特許第２６０８０８０号公報（第３頁、第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、無端ベルトの厚みの偏差による当該無端ベルトの速度変動を効果的に抑えることのできるベルト装置と、そのベルト装置を有する画像形成装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、複数の支持ローラに巻き掛けられて走行駆動される無端ベルトを有するベルト装置において、該無端ベルトを駆動する駆動装置が、該無端ベルトの一方の面に当接する駆動ローラと、該駆動ローラを回転駆動する駆動源と、前記無端ベルトを挟んで前記駆動ローラに対向して配置された対向ローラと、前記無端ベルトを介して、前記駆動ローラと対向ローラを圧接させる加圧手段とを具備し、前記駆動ローラと対向ローラとに挟まれた無端ベルト部分が平面状となるように、該駆動ローラと対向ローラが無端ベルトを挟持すると共に、該駆動ローラと対向ローラは、その軸線方向における両端部だけが無端ベルトを介して互いに圧接し、その両端部の間の中間部は、無端ベルトに接触しないように、当該両端部よりも小径に形成され、前記駆動ローラと対向ローラの両端部は、その半径と硬度がほぼ同じく設定され、かつ平面状に張った無端ベルトの部分を挟持していることを特徴とするベルト装置を提案する（請求項１）。
【００１１】
さらに、上記請求項１に記載のベルト装置において、前記無端ベルトは、その表面にトナー像が形成されるベルトとして構成され、該トナー像が形成される無端ベルトの表面に対向して位置する駆動ローラ又は対向ローラの無端ベルトに接触しない中間部の長さが、無端ベルトのトナー像形成領域の幅よりも大きく設定されていると有利である（請求項２）。
【００１２】
また、本発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載のベルト装置と、該ベルト装置の無端ベルトの表面に対向して配置され、それぞれ互いに異なった色のトナー像が形成される複数の感光体と、前記無端ベルトに担持されて搬送される記録媒体に、各感光体上に形成されたトナー像を転写する転写装置と、該記録媒体に転写されたトナー像を当該記録媒体に定着する定着装置とを具備する画像形成装置を提案する（請求項３）。
【００１３】
さらに、本発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載のベルト装置と、該ベルト装置の無端ベルトの表面に対向して配置され、それぞれ互いに異なった色のトナー像が形成される複数の感光体と、各感光体上に形成されたトナー像を前記無端ベルトの表面に転写する一次転写装置と、該無端ベルトの表面に転写されたトナー像を記録媒体に転写する二次転写装置と、該記録媒体に転写されたトナー像を当該記録媒体に定着する定着装置とを具備する画像形成装置を提案する（請求項４）。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態例を図面に従って詳細に説明する。
【００１５】
図１及び図２はベルト装置を有する画像形成装置の具体例をそれぞれ示す概略図であり、図１は各感光体に形成したトナー像を無端ベルトに担持されて搬送される記録媒体に直に転写する直接転写方式の画像形成装置を示し、図２は各感光体に形成したトナー像をベルト装置の無端ベルトに転写し、次いでそのトナー像を記録媒体に転写する中間転写方式の画像形成装置を示している。先ず、これらの画像形成装置の共通する構成から説明する。
【００１６】
図１及び図２に示した画像形成装置は、ベルト装置１と、ドラム状に形成された複数の感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３ＢＫとを有している。このベルト装置１は、複数の支持ローラ５，６，７に巻き掛けられ、後述する駆動装置２によって矢印Ａ方向に走行駆動される無端ベルト４を有している。複数の感光体３Ｙ乃至３ＢＫは、ベルト装置１の無端ベルト４の表面に対向して配置され、その各感光体３Ｙ乃至３ＢＫにはそれぞれ互いに異なった色のトナー像が形成される。図示した例では、各感光体３Ｙ乃至３ＢＫの表面にイエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像及び黒トナー像がそれぞれ形成されるように構成されている。
【００１７】
各感光体３Ｙ乃至３ＢＫにトナー像を形成するための構成は実質的に全て同一であるので、感光体３Ｙにトナー像を形成する構成だけを説明する。この感光体３Ｙは図１及び図２における反時計方向に回転駆動され、このとき帯電装置９によって感光体３Ｙの表面が所定の極性に帯電される。次いで、その帯電面に、露光装置１０から出射する書き込み光（図の例ではレーザ光Ｌ）が照射され、これによって感光体３Ｙに静電潜像が形成され、その静電潜像が現像装置１１によってトナー像として可視像化される。
【００１８】
ここで、図１に示した直接転写方式の画像形成装置においては、図示していない給紙部から、転写紙又は樹脂フィルムなどから成る記録媒体Ｐが、レジストローラ対１２の回転によって所定のタイミングで、矢印Ｂで示すように、感光体３Ｙとその感光体３Ｙに当接しながら矢印Ａ方向に走行する無端ベルト４との間に送り込まれ、該記録媒体Ｐは無端ベルト４に担持されて搬送される。無端ベルト４を挟んで、感光体３Ｙにほぼ対向する位置には、転写装置１３が配置され、その転写装置１３に対して、感光体３Ｙ上のトナー像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加され、これによって感光体３Ｙ上のイエロートナー像が記録媒体Ｐ上に転写される。記録媒体Ｐに転写されずに感光体３Ｙ上に残された転写残トナーはクリーニング装置１４によって除去される。
【００１９】
全く同様にして、図１に示した他の感光体３Ｍ，３Ｃ，３ＢＫ上にマゼンタトナー像、シアントナー像及び黒トナー像がそれぞれ形成され、これらのトナー像が、イエロートナー像の転写された記録媒体Ｐ上に順次重ねて転写される。このようにして４色の合成トナー像を担持した記録媒体Ｐは、無端ベルト４から離れた後、定着装置８を通過し、このときそのトナー像が熱と圧力の作用によって記録媒体Ｐ上に定着される。図１に符号１６で示すものは、無端ベルト４上に付着したトナーを除去するベルト用のクリーニング装置である。
【００２０】
上述のように、直接転写方式の画像形成装置は、無端ベルト４に担持されて搬送される記録媒体Ｐに、各感光体３Ｙ乃至３ＢＫ上に形成されたトナー像を転写する転写装置１３を有していると共に、その記録媒体に転写されたトナー像を当該記録媒体Ｐに定着する定着装置８とを具備している。
【００２１】
一方、図２に示した中間転写方式の画像形成装置においては、感光体３Ｙ上に形成されたイエロートナー像は、矢印Ａ方向に走行駆動される無端ベルト４の表面に、一次転写装置１３の作用によって転写される。トナー像転写後に感光体３Ｙ上に付着する転写残トナーはクリーニング装置１４によって除去される。全く同様にして他の感光体３Ｍ，３Ｃ，３ＢＫ上にそれぞれ形成されたマゼンタトナー像、シアントナー像及び黒トナー像が、イエロートナー像の転写された無端ベルト４の表面に順次重ねて転写される。このようにして、無端ベルト４上に４色の合成トナー像が形成される。
【００２２】
また、図２に示すように、無端ベルト４を挟んで、支持ローラ７に対向して二次転写装置１５が配置され、図示していない給紙部から送り出された転写紙又は樹脂フィルムなどから成る記録媒体Ｐが、レジストローラ対１２の回転によって、所定のタイミングで、矢印Ｃで示すように、二次転写装置１５と無端ベルト４との間に送り込まれる。このとき、二次転写装置１５には、無端ベルト４上のトナー像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加され、記録媒体Ｐが二次転写装置１５を通過するとき、無端ベルト４上のトナー像が記録媒体Ｐ上に一括して転写される。トナー像転写後の無端ベルト４の表面に付着する転写残トナーはベルト用のクリーニング装置１６によって除去される。トナー像を転写された記録媒体Ｐは、この場合も、定着装置８を通過し、このとき熱と圧力の作用によって、転写されたトナー像が記録媒体Ｐ上に定着される。
【００２３】
上述のように、中間転写方式の画像形成装置は、各感光体３Ｙ乃至３ＢＫ上に形成されたトナー像を無端ベルト４の表面に転写する一次転写装置１３と、その無端ベルト４の表面に転写されたトナー像を記録媒体Ｐに転写する二次転写装置１５と、その記録媒体Ｐに転写されたトナー像を当該記録媒体Ｐに定着する定着装置８とを具備している。
【００２４】
次に、無端ベルト４を駆動する駆動装置２について説明する。
【００２５】
図３は図１及び図２の部分拡大図であり、図４は図３のIV−IV線断面図である。これらの図に示すように、駆動装置２は、無端ベルト４の一方の面、図の例ではその表面に当接する駆動ローラ２０と、無端ベルト４を挟んで駆動ローラ２０に対向して配置された対向ローラ２１を有し、これらのローラ２０，２１は、無端ベルト４の幅方向に伸び、互いにほぼ平行に位置している。駆動ローラ２０と対向ローラ２１は、それぞれ軸２２，２３に固定支持され、その軸２２，２３の各端部が、軸受２４，２５を介して画像形成装置本体に対して回転自在に支持されている。また軸２２は、これに連結された駆動モータ２６により回転駆動され、これによって駆動ローラは図１乃至図３における反時計方向に回転駆動される。また、各軸受２５は、圧縮ばね２７より成る加圧手段によって加圧され、これによって対向ローラ２１と駆動ローラ２０が無端ベルト４を介して互いに圧接する。このように、駆動装置２は、駆動ローラ２０を回転駆動する駆動源の一例である駆動モータ２６と、無端ベルト４を介して、駆動ローラ２０と対向ローラ２１を圧接させる加圧手段を有している。
【００２６】
また、図４から判るように、駆動ローラ２０と対向ローラ２１は、その軸線方向における両端部２０Ａ，２１Ａだけが無端ベルト４を介して互いに圧接し、その両端部２０Ａ，２１Ａの間の中間部２０Ｂ，２１Ｂは、無端ベルト４に接触しないように、当該両端部２０Ａ，２１Ａよりも小径に形成されている。なお、図３においては、駆動ローラ２０と対向ローラ２１の端部２０Ａ，２１Ａが無端ベルト４を介して互いに圧接することにより、その端部２０Ａ，２１Ａが弾性変形して、その圧接部にニップＮが形成された状態を示しているが、図１、図２及び図４では、互いに圧接した両端部２０Ａ，２１Ａが変形しない状態で示してある。
【００２７】
また、図３から判るように、駆動ローラ２０と対向ローラ２１とに挟まれた無端ベルト４の部分が平面状となるように、駆動ローラ２０と対向ローラ２１が無端ベルト４を挟持している。両端部２０Ａ，２１Ａの圧接部に形成されるニップＮが直線状をなしているのである。より具体的に示すと、駆動ローラ２０と対向ローラ２１の両端部２０Ａ，２１Ａは、その半径と硬度がほぼ同じく設定される。通常は、駆動ローラ２０と対向ローラ２１の両端部２０Ａ，２１Ａが同一の材質とされる。しかも両ローラ２０，２１の両端部２０Ａ，２１Ａは、平面状に張った無端ベルトの部分を挟持する。図１乃至図３に示した例では、２つの支持ローラ５，７の間の平面状に張った無端ベルト部分を、駆動ローラ２０と対向ローラ２１の両端部２０Ａ，２１Ａが挟持している。かかる構成によって、駆動ローラ２０と対向ローラ２１とに挟まれた無端ベルト部分を平面状にすることができる。
【００２８】
図４に示した駆動モータ２６が作動することにより、駆動ローラ２０が図１乃至図３における反時計方向に回転駆動され、このとき駆動ローラ２０の両端部２０Ａと、これに圧接した無端ベルト４との間に摩擦力が発生しているので、無端ベルト４が矢印Ａ方向に走行駆動される。このとき対向ローラ２１と支持ローラ５，６，７はそれぞれ図１及び図２における時計方向に従動回転する。その際、駆動ローラ２０と対向ローラ２１とに挟まれた無端ベルト部分が平面状となり、ニップＮが無端ベルト４の走行方向に沿った直線状をなしているので、図５を参照して先に説明したように、対向ローラ４に厚みの偏差があっても、無端ベルト４の速度変動は抑えられ、無端ベルト４の厚みのばらつきによる該無端ベルト４の速度変動を実質的になくすことが可能である。このため、記録媒体Ｐ又は無端ベルト４上に転写された合成トナー像に、無端ベルト４の厚みの偏差に基因する色ずれが発生することを防止することができる。
【００２９】
また、駆動ローラ２０の両端部２０Ａの周長を、図１及び図２に示した各感光体３Ｙ乃至３ＢＫから記録媒体Ｐ又は無端ベルト４にトナー像の転写される位置の間の距離ＬＰのほぼ１／ｎ（ｎは１以上の整数）に設定すると、駆動ローラ２０の偏心などによる該駆動ローラ２０の速度変動に基づく色ずれを防止することもでき、完成したカラー画像の画質を一層高めることができる。
【００３０】
駆動ローラ２０と対向ローラ２１は、無端ベルト４の平面状の部分であって、他の要素の邪魔とならぬ位置であれば、その無端ベルト４の周方向におけるいかなる位置にも配置できる。図２に示した例では、無端ベルト４の移動方向に関し、最下流側に位置する感光体３ＢＫから無端ベルト４上にトナー像を転写する一次転写位置よりも下流側であって、無端ベルト４上のトナー像を記録媒体Ｐに転写する二次転写位置よりも上流側の無端ベルト部分に駆動ローラ２０と対向ローラ２１が設けられている。このため、無端ベルト４の表面に転写されたトナー像が駆動ローラ２０と対向ローラ２１の間を通過する。図４には、このトナー像を鎖線で示し、かつ符号Ｔを付してある。その際、駆動ローラ２０と対向ローラ２１は、その両端部２０Ａ，２１Ａだけが無端ベルト４に当接し、その中間部２０Ｂ，２１Ｂは無端ベルト４に当接していない。しかも、無端ベルト４に接触しない駆動ローラ２０の中間部２０Ｂの長さＬＣが、無端ベルト４のトナー像形成領域の幅Ｗよりも大きくなっているので、駆動ローラ２０がトナー像Ｔに接触して、そのトナー像Ｔを乱すおそれはない。これは、対向ローラ２１が、トナー像の形成される無端ベルト４の表面側に位置し、駆動ローラ２０が無端ベルト４の裏面側に位置しているときも同様であり、その対向ローラ２１が無端ベルト４上のトナー像を乱すおそれはない。このように、無端ベルト４が、その表面にトナー像Ｔの形成されるベルトとして構成されているときも、そのトナー像Ｔが形成される無端ベルト４の表面に対向して位置する駆動ローラ２０又は対向ローラ２１の無端ベルトに接触しない中間部２０Ｂ，２１Ｂの長さＬＣが、無端ベルト４のトナー像形成領域の幅Ｗよりも大きく設定されているのである。
【００３１】
上述のように、本例のベルト装置１によれば、無端ベルト４がその表面にトナー像が形成されるベルトであるときも、またトナー像が形成されないベルトであるときも、駆動ローラ２０と対向ローラ２１を配設する際の自由度を高め、画像形成装置の設計自由度を高めることができる。
【００３２】
また、無端ベルトの幅方向中央領域に異物が付着していても、これが駆動ローラ２０と対向ローラ２１の両端部２０Ａ，２１Ａには接触しないので、その両端部のニップＮを直線状に保つことができ、無端ベルト４の速度変動の発生を効果的に防止することができる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、無端ベルトの厚みの偏差による当該無端ベルトの速度変動を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】直接転写方式の画像形成装置の一例を示す部分断面概略図である。
【図２】中間転写方式の画像形成装置の一例を示す部分断面概略図である。
【図３】図１及び図２の部分拡大図である。
【図４】図３のIV−IV線に沿う断面図である。
【図５】無端ベルトの厚みのばらつきを説明する図である。
【図６】無端ベルトの厚みのばらつきによって、無端ベルトの速度が変動することを説明する図である。
【符号の説明】
１ベルト装置
２駆動装置
３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３ＢＫ感光体
５，６，７支持ローラ
８定着装置
１３，１５転写装置
２０駆動ローラ
２１対向ローラ
２０Ａ，２１Ａ両端部
２０Ｂ，２１Ｂ中間部
ＬＣ長さ
Ｐ記録媒体
Ｔトナー像
Ｗ幅

Claims

複数の支持ローラに巻き掛けられて走行駆動される無端ベルトを有するベルト装置において、該無端ベルトを駆動する駆動装置が、該無端ベルトの一方の面に当接する駆動ローラと、該駆動ローラを回転駆動する駆動源と、前記無端ベルトを挟んで前記駆動ローラに対向して配置された対向ローラと、前記無端ベルトを介して、前記駆動ローラと対向ローラを圧接させる加圧手段とを具備し、前記駆動ローラと対向ローラとに挟まれた無端ベルト部分が平面状となるように、該駆動ローラと対向ローラが無端ベルトを挟持すると共に、該駆動ローラと対向ローラは、その軸線方向における両端部だけが無端ベルトを介して互いに圧接し、その両端部の間の中間部は、無端ベルトに接触しないように、当該両端部よりも小径に形成され、前記駆動ローラと対向ローラの両端部は、その半径と硬度がほぼ同じく設定され、かつ平面状に張った無端ベルトの部分を挟持していることを特徴とするベルト装置。
前記無端ベルトは、その表面にトナー像が形成されるベルトとして構成され、該トナー像が形成される無端ベルトの表面に対向して位置する駆動ローラ又は対向ローラの無端ベルトに接触しない中間部の長さが、無端ベルトのトナー像形成領域の幅よりも大きく設定されている請求項１に記載のベルト装置。
請求項１に記載のベルト装置と、該ベルト装置の無端ベルトの表面に対向して配置され、それぞれ互いに異なった色のトナー像が形成される複数の感光体と、前記無端ベルトに担持されて搬送される記録媒体に、各感光体上に形成されたトナー像を転写する転写装置と、該記録媒体に転写されたトナー像を当該記録媒体に定着する定着装置とを具備する画像形成装置。
請求項１に記載のベルト装置と、該ベルト装置の無端ベルトの表面に対向して配置され、それぞれ互いに異なった色のトナー像が形成される複数の感光体と、各感光体上に形成されたトナー像を前記無端ベルトの表面に転写する一次転写装置と、該無端ベルトの表面に転写されたトナー像を記録媒体に転写する二次転写装置と、該記録媒体に転写されたトナー像を当該記録媒体に定着する定着装置とを具備する画像形成装置。