(57)【要約】【課題】本発明は、部品数を増加させることなく転写ベルトの片寄りを低減させることができる画像成型装置を提供することにある。【解決手段】本発明は、転写ベルト１５の回転中に、この転写ベルト１５を幅方向の一方側に変位させる変位力を発生させる変位力発生手段を設けたのである。  変位力発生手段によって、転写ベルト１５を幅方向の一方側にのみ片寄らせることで転写ベルト１５の蛇行はなくなり、その結果、部品数を増加させることなく転写ベルト１５の片寄りを低減させることができる画像成型装置を得ることができる。【選択図】図４
2008224844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーが収容された現像器と、トナーと接触させてトナー像を形成する感光装置と、この感光装置に形成されたトナー像が転写される転写ベルトを有する中間転写装置と、この中間転写装置の転写ベルトのトナー像を記録体に転写する転写ローラと、記録体に転写されたトナー像を定着する定着装置とを備えた画像形成装置において、前記転写ベルトの回転中に、この転写ベルトを幅方向の一方側に変位させる変位力を発生させる変位力発生手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
トナーが収容された現像器と、トナーと接触させてトナー像を形成する感光装置と、この感光装置に形成されたトナー像が転写される転写ベルトを有する中間転写装置と、この中間転写装置の転写ベルトのトナー像を記録体に転写する転写ローラと、記録体に転写されたトナー像を定着する定着装置とを備えた画像形成装置において、前記転写ベルトの回転中に、この転写ベルトを幅方向の一方側に変位させる変位力を発生させる変位力発生手段を設けると共に、前記変位力発生手段による変位力を低減する変位力低減手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記変位力発生手段は、前記転写ベルトの幅方向両側の周長に差を持たせて形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記変位力発生手段は、前記転写ベルトの幅方向に温度勾配を付与して熱伸びによって両側の周長に差を持たせるようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記変位力低減手段は、前記転写ベルトを巻き掛ける少なくとも２本のローラを備え、これらローラの少なくとも１本を両端のローラ直径が異なるように形成し、ローラ直径が小さい側に前記転写ベルトの周長が長い側を配置して発生する変位力を抑制するようにしたことを特徴とする請求項３又は４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記変位力低減手段は、前記転写ベルトの周長が長い側の張力を、周長が短い側の張力よりも小さくする張力付与手段であることを特徴とする請求項３又は４記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記変位力低減手段は、前記転写ベルトの周長が長い側よりも周長が短い側が高温となるように温度勾配を持たせる温度勾配付与手段であることを特徴とする請求項３又は４記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記温度勾配は、５℃以下に設定したことを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はデジタル複写機やレーザプリンタなどの画像形成装置に係り、特に、転写ベルトを備えた中間転写装置を有する画像成型装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、転写ベルトを備えた中間転写装置を有する画像成型装置は、転写ベルト稼動時における幅方向両側への片寄り（蛇行）のために生じる画像欠落や転写ベルトの損傷を防止するために、転写ベルトの裏面に誘導リブを設け、この誘導リブをローラに設けた案内溝に案内させたり、転写ベルトの幅方向両側に規制壁を設けたりして転写ベルト稼動時の片寄りを防止している。
【０００３】
尚、これら関連技術として特許文献１が挙げられる。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２８１８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記背景技術によれば、転写ベルトの幅方向両側への片寄り（蛇行）はある程度防止できるが、幅方向両側への片寄り力がなくなるわけではないので、誘導リブが案内溝の両側に擦れたり転写ベルトが両側の規制壁に擦れたりする。その結果、転写ベルトの摺動負荷が大きくなり、長期使用中に、誘導リブの破損や転写ベルトの摩耗損傷が発生して、転写ベルトの回転に斑が発生したり、それによって画像欠落が発生したりした。
【０００６】
また、誘導リブやベルトの幅方向両側に規制壁を設けることで、部品数が増加する問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、部品数を増加させることなく転写ベルトの片寄りを低減させることができる画像成型装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために、転写ベルトの回転中に、この転写ベルトを幅方向の一方側に変位させる変位力を発生させる変位力発生手段を設けたのである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、変位力発生手段によって、転写ベルトを幅方向の一方側にのみ片寄らせることで転写ベルトの蛇行はなくなり、その結果、部品数を増加させることなく転写ベルトの片寄りを低減させることができる画像成型装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下本発明による画像形成装置の一実施の形態を、図１〜図４に示す電子写真印刷装置に基づいて説明する。
【００１１】
電子写真印刷装置は、図１に示すように、大きくは、装置中央部に配置された中間転写装置１と、この中間転写装置１の周囲近傍に配置された感光装置２，転写ローラ３及び中間転写装置清掃手段４と、前記感光装置２の近傍に配置された帯電器５，微小着色粉体であるトナーを封入した複数の現像器６Ｋ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ及び露光装置７と、前記帯電器５及び露光装置７の下方に配置された用紙（記録体）を溜めておく用紙保持手段８及び用紙供給装置９と、前記転写ローラ３に対して用紙搬送方向の下流側となる位置に設置された定着装置１０及び用紙排出装置１１とを備えている。
【００１２】
このように構成された電子写真印刷装置において、帯電器５は感光装置２の表面を均一の帯電させ、例えばパソコンやイメージスキャナ等による画像や文字情報を露光装置７によりドット単位で露光して感光装置２の表面に画像や文字等の静電潜像を形成させる。
【００１３】
その後、感光装置２の表面上の静電潜像には、現像器６Ｋ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃのいずれかによりトナーが供給されて現像され、トナー像が形成される。感光装置２の表面のトナー像は中間転写装置１へ送られる。そして、上記工程を必要数繰り返すことで、中間転写装置１の表面に、画像や文字情報に見合ったトナー像が形成される。その後、中間転写装置１の表面のトナー像は、転写ローラ３によって用紙供給装置９によって用紙保持手段８から供給された用紙に転写される。中間転写装置１の表面に残ったトナーは、中間転写装置清掃手段４によって除去される。トナー像が転写された用紙は、定着装置１０で定着され、用紙排出装置１１によって電子写真印刷装置の外側に排出される。
【００１４】
ところで、前記中間転写装置１は、大ローラ１２と、小ローラ１３と、テンションローラ１４と、これら各ローラに巻き掛けられた転写ベルト１５と、前記大ローラ１２の一方端側に設けられた規制壁１６と、前記テンションローラ１４を軸支する一対のテンションアーム１７Ａ，１７Ｂと、各テンションアーム１７Ａ，１７Ｂに設けられたテンションばね１８Ａ，１８Ｂとを備えている。
【００１５】
また前記感光装置２は、駆動ローラ１９と、複数の従動ローラ２０と、テンションローラ２１と、これら各ローラに巻き掛けられた感光体ベルト２２とを備えている。
【００１６】
ところで、本実施の形態において、前記転写ベルト１５はポリカーボネート合金製で、厚さは０．１５ｍｍ、ベルト幅は２５０ｍｍであり、しかも、ベルトの幅方向の一方端側（Ａ側）の周長は３７９．６ｍｍ、他方端側（Ｂ側）の周長は３８０ｍｍとなるように勾配をもって形成されている。一方、大ローラ１２はアルミニウム製で、転写ベルト１５の周長が短い側（Ａ側）の直径Φ１が１０４．８ｍｍ、転写ベルト１５の周長が長い側（Ｂ側）の直径Φ２が１０４ｍｍとなるようにテーパ形状に形成されている。小ローラ１３はアルミニウム製で、直径が３０ｍｍである。テンションローラ１４は快削鋼製で、直径は１２ｍｍである。そして、規制壁１６はポリアセタール製である。テンションばね１８Ａ，１８Ｂは共にＳＷＰＢ製で、ばね定数はテンションばね１８Ａが０．９Ｎ／ｍｍ、テンションばね１８Ｂが０．７Ｎ／ｍｍである。
【００１７】
ところで上記のように構成された中間転写装置１は、駆動源を持たないので、感光装置２からの回転力を受けて従動回転する構成であり、そのために、感光装置２の感光体ベルト２２との接触部である第１転写部のニップ幅を広く確保している。最適な動力の伝達を行うためには、第１転写部のニップ幅を１０ｍｍ以上確保するのが望ましく、本実施の形態においてはニップ幅を約２４ｍｍとしている。このようなニップ幅を確保するために、中間転写装置１の転写ベルト１５を巻き掛けた少なくとも２本のローラのうち、１本は大径の大ローラ１２としている。転写ベルト１５は、感光体ベルト２２との接触により従動回転する構成のため、転写ベルト１５が弛まないように張力を加えるテンションローラ１４を設置している。
【００１８】
次に、本実施の形態において、転写ベルト１５の片寄りを低減する方法を説明する。
【００１９】
図２において、矢印Ｃは転写ベルト１５の回転方向を示している。転写ベルト２２の幅方向両端における周長に、上述のような差を持たせ、Ａ側の周長をＢ側の周長よりも短くした状態で感光体ベルト２２に接触させて回転させると、感光体ベルト２２のＡ側とＢ側との回転速度は一定のため、転写ベルト１５は周長が長いＢ側がＡ側に対して遅れて回転し、その結果、本来なら転写ベルト１５に捩れが生じる。転写ベルト１５の捩れは画像不良やベルトの損傷となるので、この捩れに打ち勝つように、本実施の形態においては、上述のように、転写ベルト１５をポリカーボネート合金製で形成している。このような材料で転写ベルト１５を形成することで、転写ベルト１５のＢ側は矢印Ｃ方向に滑り、Ａ側は矢印Ｃ方向と逆方向に滑ることで捩れを防止している。そして、これらの滑りによって転写ベルト１５は、Ａ側に片寄ることが確認されている。
【００２０】
このように、本実施の形態によれば、転写ベルト１５の幅方向両側に周長差を持たせ、転写ベルト１５をＡ側に片寄らせる変位力を生じさせる。テンションばね１８Ａ，１８Ｂのばね定数を変えることで、転写ベルト１５をＡ側に片寄らせる変位力を生じさせる。その結果、転写ベルト１５の幅方向両側への片寄り（蛇行）を防止すると共に、Ａ側に片寄らせる変位力を提言させている。それによって、従来両側に設けていた規制壁を、Ａ側にのみ設置すればよく、したがって、規制壁の部品数を低減できると共に、転写ベルトの片寄りを一方側のみにして低減させることができる。
【００２１】
尚、転写ベルト１５の幅方向両側に周長差を持たせる代わりに、転写ベルト１５に対し幅方向に温度勾配を付与する手段を設け、熱伸びによって周長差を生じるようにしてもよい。
【００２２】
図３は大ローラ１２の断面図で、角度θは回転軸に対する傾斜角度である。Ｆは直径Φ２が小さい側、云い代えれば、転写ベルト１５のＢ側で、Ｇは直径Φ１が大きい側、云い代えれば、転写ベルト１５のＡ側を示している。
【００２３】
図４は、図２に示す中間転写装置１と感光装置２を矢印Ｄ方向から見た底面図であり、Ｗは転写ベルト１５に作用する張力の方向を示している。大ローラ１２の直径Φ２が小さい側Ｆを、転写ベルト１５の周長の長い側（Ｂ側）に配置することで、転写ベルト１５と感光体ベルト２２とのニップ面は、大ローラ１２の回転軸に対する傾斜角θと同じ角度傾く。このニップ面の傾きによって転写ベルト１５にＢ側への変位力（Ｗｓｉｎθ）が生じる。
【００２４】
このように、転写ベルト１５の幅方向の一方の周長を長くし、他方を短くすることで、Ａ側にのみ片寄る変位力を発生させてＢ側への片寄りをなくし、さらに、大ローラ１２の直径Φ１，Φ２をＡ側を大きくＢ側を小さくすることで、Ｂ側への変位力を発生させて前記Ａ側への変位力を低減させることができる。
【００２５】
したがって、転写ベルト１５と規制壁１６との摺動負荷を小さくすることができるので、転写ベルト１５の摩耗や損傷、回転斑、これらによる画像欠陥を抑制することができる。
【００２６】
次に、大ローラ１２の左右の周長差ΔＬと転写ベルト１５に作用する応力について図５を用いて説明する。ここでは、大ローラの両側に規制壁が設けられた中間転写装置１について解析した結果を示す。
【００２７】
σｋは、３０万回転した場合に転写ベルト１５が割れ（破断）を引き起こす応力であり、＋側はＡ側に転写ベルト１５が片寄って規制壁１６と擦れた際に発生する応力で、−側はＢ側に転写ベルト１５が片寄って規制壁１６と擦れた際に発生する応力を示す。左右の周長差ΔＬの＋側は、転写ベルト１５のＢ側がＡ側よりも周長が大きいことを示し、−側は、その反対を示す。曲線Ｓは、大ローラ１２の直径が全長に亘って均一形成されたストレートなローラを用いた場合の転写ベルト１５の左右の周長差ΔＬと規制壁に擦れた場合に生じる応力との関係を示し、曲線Ｔは、大ローラ１２を両側の周長に差を持たせた本実施の形態によるテーパローラとし、テンションばね１８Ａ，１８Ｂによって転写ベルト１５の幅方向両側に張力差を生じさせた場合における転写ベルト１５の左右の周長差ΔＬと規制壁に擦れた場合に生じる応力との関係を示している。曲線Ｓは、原点を中心とした点対称であり、曲線Ｔは、曲線Ｓを−応力方向にほぼ平行移動させた曲線である。
【００２８】
解析結果、転写ベルト１５が３０万回転した場合に、転写ベルト１５に割れが発生する応力σｋは０．６ＭＰａであった。割れが発生しない大ローラ１２の左右の周長差ΔＬは、ストレートローラ（曲線Ｓ）の場合、周長差ΔＬＳ＜０．２ｍｍであったが、テーパローラ（曲線Ｔ）の場合、周長差ΔＬＴ＝０．５ｍｍまで許容できる。
【００２９】
転写ベルト１５の幅方向の左右周長差（Ｂ側−Ａ側）ΔＬＺを０．４ｍｍとし、転写ベルト１５の幅が２５０ｍｍの場合、左右周長差によって生じる変位力（寄り応力）σＳは０．９ＭＰａとなる。
【００３０】
テンションばね１８Ａのばね定数を０．９Ｎ／ｍｍ、テンションばね１８Ｂのばね定数を０．７Ｎ／ｍｍとすることで、左右張力差によって生じる変位力（寄り応力）は、変位力σＴ＝−０．１ＭＰａとなった。
【００３１】
大ローラ１２の直径Φ１を１０４．４〜１０４．８ｍｍ、直径Φ２を１０４ｍｍとすることで、ニップ面は大ローラ１２の回転軸に対して角度θ＝０．０５〜０．１ｄｅｇ傾く。このような角度で傾くニップ面によって生じる変位力（寄り応力）σＷは−０．２３ＭＰａとなった。
【００３２】
大径ローラ１２のＡ側に設けた規制壁１６に転写ベルト１５が衝突する際に生じる応力は、σＳ（０．９）＋σＴ（−０．１）＋σＷ（−０．２３）＝０．５７ＭＰａとなった。したがって、Ａ側の規制壁１６に転写ベルト１５が衝突する際に生じる応力は、転写ベルト１５が衝突で割れが発生する応力σＫ＝０．６ＭＰａよりも小さい値となる。
【００３３】
テンションばね１８Ａとテンションばね１８Ｂのばね定数の差ΔＫＬＲ(＝ＫＬ−ＫＲ)が大きいほど左右張力差によって生じる寄り応力σＴ値が大きくなり、Ａ側に片寄らせる力を低減することが可能であるが、ΔＫＬＲ＞０．２Ｎ／ｍｍとした場合、ばね定数が小さいＢ側で転写ベルト１５に弛みが生じ易くなり、これが回転斑や画像欠陥の発生に繋がるので、ΔＫＬＲ＝０．２Ｎ／ｍｍとすることが望ましい。
【００３４】
ところで、大ローラ１２の回転軸に対するニップ面の角度θを０．０５〜０．１ｄｅｇとしたが、０．０５ｄｅｇ以下にすると、傾くニップ面によって生じる変位力（寄り応力）σＷが小さくなって、上記大径ローラ１２のＡ側に設けた規制壁１６に転写ベルト１５が衝突する際に生じる応力σＳ＋σＴ＋σＷが、転写ベルト１５が衝突で割れが発生する応力σＫ＝０．６ＭＰａよりも大きくなってしまい、０．１ｄｅｇ以上とすると、転写ベルト１５のＢ側にたるみが生じ易くなり、いずれも転写ベルト１５の回転斑や画像欠陥を発生させることになる。したがって、転写ベルト１５を弛みなく片寄らせることなく安定に回転させるには、大ローラ１２の回転軸に対するニップ面の角度θを０．０５〜０．１ｄｅｇとすることが必要である。
【００３５】
図6は、転写ベルト１５に対して、温度勾配を持たせて幅方向の左右の周長に差を持たせた変形例である。
【００３６】
即ち、定着装置１０を利用して大ローラ１２の直径が大きい側（Ａ側）に送風機２３を設置することで、定着装置１０内の昇温した空気はＢ側からＡ側へと移動し、Ａ側の温度はＢ側の温度に対して高温となり、機内に温度勾配を積極的に生じさせるのである。機内の温度勾配によって、転写ベルト１５の幅方向にも温度勾配が生じ、その結果、転写ベルト１５の高温側（Ａ側）の周長は、低温側（Ｂ側）に較べて延びるので、左右に設けた周長差（Ａ側周長＜Ｂ側周長）を縮小し、その結果、転写ベルト１５のＡ側への変位力を低減させることができる。
【００３７】
本変形例の場合、左右の温度差は、５℃以下にすることで、機内に大きな温度差を生じさせることがなくなり、大きな温度差による電気的特性（抵抗）の変動で画質が安定せずに画像欠陥が生じるのを防止することができる。左右の温度差を５℃以下にすることで、実際、高温側（Ａ側）の周長は、０〜０．１３ｍｍ伸びて、転写ベルト１５の左右の周長差は小さくなり、Ａ側への片寄り力（変位力）を低減させることができた。
【００３８】
以上説明した本実施の形態において、中間転写装置１の転写ベルト１５は、感光装置２の感光体ベルト２２によって駆動されるものであるが、中間転写装置１の大ローラ１２や小ローラ１３を駆動させるようにしても、同様な効果を奏することは云うまでもない。
【００３９】
さらに、本実施の形態においては、４回転方式による画像形成装置であり、中間転写体として転写ベルト１５を用いたが、タンデム方式の画像形成装置として、中間転写体もしくは用紙搬送用として転写ベルトを用いても、前記実施の形態と同様な構成を採用することで、同様な効果を奏することができる。
【００４０】
ところで、上記実施の形態及び変形例において、転写ベルト１５の幅方向両端側の周長に差を持たせて形成すること、及び熱伸びを利用して周長に差を持たせるものが、本発明による転写ベルトを幅方向の一方側に変位させる変位力を発生させる変位力発生手段となり、大ローラ１２の両側の直径を変えること、テンションばね１８Ａ，１８Ｂによる張力付与手段による張力付与、さらには、送風機２３等の温度勾配付与手段を用いて温度勾配を持たせる構成が、本発明による変位力発生手段による変位力を低減する変位力低減手段となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】以下本発明による画像形成装置の一実施の形態を示す電子写真印刷装置の概略縦断側面図。
【図２】図１の感光装置と中間転写装置を示す拡大斜視図。
【図３】図２の中間転写装置の大ローラを示す縦断面図。
【図４】図２の矢印Ｄ方向から見た底面図。
【図５】転写ベルトの左右の周長差と応力との関係を示す線図。
【図６】図２の変形例。
【符号の説明】
【００４２】
１…中間転写装置、２…感光装置、３…転写ローラ、４…中間転写装置清掃手段、５…帯電器、６Ｋ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ…現像器、７…露光装置、８…用紙保持手段、９…用紙供給装置、１０…定着装置、１１…用紙排出装置、１２…大ローラ、１３…小ローラ、１４…テンションローラ、１５…転写ベルト、１６…規制壁、１７Ａ，１７Ｂ…テンションアーム、１８Ａ，１８Ｂ…テンションばね、１９…駆動ローラ、２０…従動ローラ、２１…テンションローラ、２２…感光体ベルト、２３…送風機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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