(57)【要約】【課題】ベルトを張架する中空、三ツ矢型等の軽量型アルミローラにＫＮメッキをかける。アルミローラ表面を硬く均一の表面粗さを確保することで、使用状態によらず表面性を維持しつづける。【解決手段】これによりアルミローラ表面の腐食、表面粗さ悪化等の経時変化による無端状ベルトへのダメージを軽減する。【選択図】      図１
2005043593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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張架するローラと、を備える画像形成装置において、
前記ローラをアルミニウム材中空パイプにすると共に、
前記ローラの表面硬度を５００（ＨＶ）以上、表面粗さＲｚ２μｍ以下にすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記ローラは、外周面をＫＮ処理かつバフ処理することを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【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】
このような画像形成装置においては、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、従動ローラは、転写搬送ベルトによって回転力を得て従動回転するため、慣性モーメントの小さい軽量なローラであることが重要である。また、転写搬送ベルトが弛まないように一定のテンションをかけているので、その荷重によるたわみ量が小さいことが重要である。これらの従動ローラに必要な性能を満足する手段として、アルミニウム材中空パイプを用いたものがある。また、アルミニウム材中空パイプは、強度確保のために内部が中空三ツ矢パイプを用いたものが知られている。
【０００６】
また、従動ローラは転写搬送ベルトとの摺擦により回転力を得るため、その表面性は重要であり、従動ローラの表面をバニッシュ加工や、バフ処理等の後加工により平滑にしたものがある。アルミニウム材中空パイプは、これらの後加工も容易に行えるため量産性が高いことが知られている。
【０００７】
このように、転写搬送ベルトにより従動する従動ローラは、アルミニウム材中空パイプにすることでその従動性能が上がる一方、アルミ表面の腐食による転写搬送ベルトへのダメージが発生することがある。またアルミ材が柔らかいため、アルミ製金属ローラと転写搬送ベルトとので摺擦が繰返されると、初期の表面状態を維持できなくなり、表面が粗くなる。すると転写搬送ベルトへのダメージが発生する。
【０００８】
従動ローラから転写搬送ベルトへのダメージがつづくと、ベルト裏面が削れ、転写搬送ベルトの膜厚むらが発生し、転写むらとして画像に現れる。
【０００９】
さらに、従動ローラと転写搬送ベルトの非従動現象が繰返されると、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が現れる。
【００１０】
【特許文献１】
特開平０９−２８８３９６号
【００１１】
【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、従動ローラ表面が使用環境・使用回数で悪化することにより、様々な悪影響が生じている。
【００１２】
本発明の目的は、ベルト状転写体を張架するローラの表面性を使用環境・使用回数によらず維持し、ローラが与えるベルト状転写体へのダメージを軽減することを目的とする。
【００１３】
【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、アルミ製金属ローラの表面を表面硬度５００（ＨＶ）以上、表面粗さＲｚ２μｍ以下にするような構成とした。
【００１４】
そして、本発明においては、ＫＮ処理且つバフ処理することで、平滑になるように構成として、表面粗さＲｚ２μｍ以下に設定したことを特徴とする。
【００１５】
ここで、ＫＮ処理とは、カニゼンメッキを意味する。
【００１６】
また、表面粗さＲｚとは、ＪＩＳ規格Ｂ０６０１の十点平均粗さを意味する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
上記の各現像器の匡体内には、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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
静電搬送ベルト１１は、例えば１０１２Ω・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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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との従動性を高めるために、テンションローラ１４ｂは軽量で且つ摩擦係数の高い平滑な外周面となっている。
【００４０】
本実施の形態において、テンションローラ１４ｂは、軽量化のために、加工性の高い安価なアルミニウムとなっている。また、摩擦係数をあげて静電搬送ベルト１１とのスリップを低減するために、テンションローラ１４ｂのローラ外周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。
【００４１】
転写ユニットの起動テスト１５０Ｋ回行ったときの、表面粗さとベルト削れ量の関係を表１に示す。ベルト削れ１μｍを超える膜厚むらは、転写むらとして画像にあらわれる。Ｒｚ２μｍを超えた表面粗さにおいては、転写搬送ベルト１１の削れ量が、急激に上昇していることから、張架ローラの表面粗さはＲｚ２μｍ以下にする必要があることがわかる。
【００４２】
Ｒｚ２μｍを満足するためにバニッシュ加工を行っているが、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。
【００４３】
また、使用回数が増えるとテンションローラ１４ｂの表面は静電搬送ベルト１１との摺擦で粗くなる。さらに使用環境によっては白色の腐食物が生成し、表面が粗くなる場合がある。使用状態・使用環境によらずテンションローラ１４ｂの表面性を維持するために、バニッシュ加工後のテンションローラ１４ｂの外周面にＫＮ処理を行っている。
【００４４】
表２に表面硬さと耐久による表面粗さの変化を示す。ビッカース試験で、２００（ＨＶ）以下の硬度のローラでは、１５０Ｋ回の起動試験で表面粗さはＲｚ３μｍ以上になる。この値を表１に当てはめると、ベルト削れ量が約２μｍとなり、画像不良を起こす。ビッカース３００、４００（ＨＶ）の硬度のローラでは、１５０Ｋ回の起動試験で表面粗さがＲｚ２〜３μｍとなり、耐久により画像不良を起こす可能性がある。５００（ＨＶ）の表面硬度を持つローラになると、起動回数試験において表面粗さの変化はほとんど無視できるレベルになる。本実施形態では、ＫＮ処理をおこなっているが、テンションローラ１４ｂの外周面の表面硬度を５００（ＨＶ）以上にあげることが目的であるので、他の表面処理で表面硬度を高めることも可能である。
【００４５】
本実施系においては、安価に高い表面硬度を得られるＫＮ処理を行った。
【００４６】
また、ＫＮ処理後のテンションローラ１４ｂ外周面をバフ処理することで、ＫＮ処理前の平滑状態と同等な表面粗さにしている。ＫＮ処理後のテンションローラ１４ｂ外周面をＲｚ２μｍ以下の平滑状態にすることが目的であるから、他の手段で表面粗さを小さくすることも可能である。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
本実施の形態においては、従動ローラ１４ａ、１５は、静電搬送ベルト１１との従動性を高めるために、軽量で且つ摩擦係数の高い平滑な外周面となっている。
【００５０】
本実施の形態において、従動ローラ１４ａ、１５は、軽量且つ高強度のために、加工性のよい安価なアルミニウムで三ツ矢型中空形状となっている。三ツ矢型中空形状とは、ローラを軸方向に対して直角の任意断面で切断した際、１２０度間隔の半径方向リブが中空管内部を３分割しているものである。
【００５１】
また、摩擦係数をあげるために、従動ローラ１４ａ、１５のローラ外周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。表面粗さＲｚおよびバニッシュ加工については、テンションローラ１４ｂのそれと同様であるので、割愛する。
【００５２】
また、使用回数が増えると従動ローラ１４ａ、１５の表面は、静電搬送ベルト１１と摺擦することで、粗くなる。さらに使用環境によっては、白色の腐食物が生成され、表面が粗くなる場合がある。使用回数・使用環境によらず従動ローラ１４ａ、１５の表面性を維持するために、バニッシュ加工後の従動ローラの外周面にＫＮ処理をおこなっている。本実施形態では、ＫＮ処理をおこなっているが、従動ローラの外周面の表面硬度を５００（ＨＶ）以上にあげることが目的であるから、他の表面処理で表面硬度を高めることも可能である。
【００５３】
本実施系においては、安価で高い表面硬度を得られるＫＮ処理を行った。
【００５４】
また、ＫＮ処理後の従動ローラ１４ａ、１５の外周面をバフ処理することで、ＫＮ処理前の平滑状態と同等のＲｚ２μｍ以下の表面粗さを満足する。ＫＮ処理後の従動ローラ１４ａ、１５の外周面をＲｚ２μｍ以下の平滑状態にすることが目的であるから、他の手段で表面粗さを小さくすることも可能である。
【００５５】
また、本実施形態において、従動ローラ１５は転写搬送ベルト１１のベルト速度を検知する機能を有する。過度の高温環境で連続的に使用しつづけると、従動ローラ１５の熱膨張がおこり、外径が大きくなる。その膨張量により転写搬送ベルト速度を誤検知する可能性がある。本実施系で用いている、アルミニウムは鉄系金属に較べて比重が軽いが、膨張係数が大きい。本実施系においては、軽量化のためにアルミニウムで構成されているが、熱膨張の影響が大きい場合は、アルミニウムより膨張係数の小さい材料、たとえば鉄系中空パイプ等に変更することが望ましい。鉄系中空パイプに変更した場合、アルミニウムより比重が大きいので、慣性モーメントが増えて従動性が下がる。この場合、従動ローラ１５の中空パイプの肉厚を薄くするか、従動ローラ１５の軸受を、摺動抵抗の低いボールベアリング等の機械構成とすることで、従動性を高めることが可能である。
【００５６】
【表１】
2005043593.tif 000003
【００５７】
【表２】
2005043593.tif 000004
【００５８】
【発明の効果】
以上、説明したように発明により、ベルト状転写体を張架するローラの表面性を、使用回数・使用環境によらず維持することにより、ベルト状転写体へのダメージを軽減した。
【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、１９  給紙ローラ
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
３０ａ  アーム式保持部材
３０ｂ  コイルバネ
【図１】
2005043593.tif 000005