JP2009069753A - ベルト回転装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ベルトの屈曲疲労に対する耐久性を向上し、ベルトの破損発生を低減し得るベルト回転装置及び該ベルト回転装置を有する画像形成装置を提供する。
【解決手段】
所定の駆動手段によって駆動されるローラに巻き掛けられたベルトを備えるベルト回転装置であって、ローラの回転に伴って走行するベルトの蛇行を防止するために該ベルトの端面に摺接される蛇行防止部材を更に備え、ベルトの少なくとも端面に、蛇行防止部材に対する摺動摩擦を低減するための摩擦低減剤が塗布されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ベルトを回転させるベルト回転装置及び該ベルト回転装置を有する画像形成装置に関する。

従来、この種の画像形成装置として、例えば下記特許文献１に開示されているように、駆動ローラと回転支持部材とに巻き掛けられて印刷媒体を搬送する搬送ベルトを回転させる回転装置を有する画像形成装置が提案されている。上記画像形成装置では、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各色のトナー像を各像担持体上に形成し、これらのトナー像を搬送ベルトの走行により搬送される印刷媒体上に順次転写する。

そして、上記画像形成装置では、搬送ベルトの蛇行による印刷媒体上に転写されたトナー像の色ずれを防止するために、上記駆動ローラの一方の端面に規制板を配設し、搬送ベルトの走行時に該搬送ベルトの端面を該規制板に摺接させることで、該搬送ベルトの蛇行を規制している。
特開平１１−２０２５９１号公報

しかしながら、上記画像形成装置では、規制板に摺動する搬送ベルトの寄り力が大きく働くと、搬送ベルト及び規制板の摺接面における摩擦力は大きくなって該搬送ベルトの端面に屈曲疲労が発生し、搬送ベルトが破損するという問題があった。

以上の問題点に鑑み、本発明の目的は、ベルトの屈曲疲労に対する耐久性を向上し、ベルトの破損発生を低減し得るベルト回転装置及び該ベルト回転装置を有する画像形成装置を提供することにある。

本発明は、以上の点を解決するために、次の構成を採用する。
＜構成１＞
本発明のベルト回転装置は、所定の駆動手段によって駆動されるローラに巻き掛けられたベルトを備えるベルト回転装置であって、ローラの回転に伴って走行するベルトの蛇行を防止するために該ベルトの端面に摺接される蛇行防止部材を更に備え、ベルトの少なくとも端面に、蛇行防止部材に対する摺動摩擦を低減するための摩擦低減剤が塗布されていることを特徴とする。

＜構成２＞
本発明の画像形成装置は、構成１に記載のベルトを回転するためのベルト回転装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ベルトの屈曲疲労に対する耐久性を向上し、ベルトの破損発生を低減することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。

＜実施例１の構成＞
本発明の実施例１のベルト回転装置１００は、図１に示すように、無端ベルト１と、該無端ベルト１を走行させるために該無端ベルト１の内側（裏面）に配設される駆動ローラ２及び図示しない従動シャフトと、フランジ３とを備える。ここで、ベルト回転装置１００は、図２に示すように画像形成装置２００内に配設される。そして、図３にベルト回転装置１００の正面図を示す。また、図４にベルト回転装置１００の側面図を示す。

上記画像形成装置２００は、図２に示すように、ベルト回転装置１００と、印刷媒体を保持する用紙トレイ４と、搬送ローラ５と、押えローラ６と、帯電ローラ７と、感光ドラム８と、ＬＥＤヘッド９と、トナータンク１０と、現像ローラ１１と、転写ローラ１２と、クリーニングブレード１３と、加熱ローラ１４と、加圧ローラ１５と、排出ローラ１６と、押えローラ１７とから構成される。

画像形成装置２００の図示しないＩ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒ／Ｆａｃｅ）部を介して該画像形成装置２００とネットワーク接続されている上位装置から画像データを取得すると、この画像データは、図示しない制御部の制御により図示しない画像メモリに記憶される。ここで、上記Ｉ／Ｆ部は、上位装置から画像データを受信及び受信した画像データの処理結果の通知を行う通信部であり、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）などのシリアルインタフェースや、ＩＥＥＥ１２８４等のパラレルインタフェースであり、各インタフェースの所定プロトコルで上位装置と接続されている。

一方、利用者が画像形成装置２００の図示しない読取部に原稿を載置し、図示しない入力部に備えるボタンを介して印刷を指示すると、該読取部は、該原稿を読み取って画像データを生成する。上記読取部が画像データを生成すると、この画像データは、図示しない制御部の制御により図示しない画像メモリに記憶される。

画像データが上記画像メモリに記憶されると、図示しない制御部の制御により、図示しない給紙ローラが回転し、該給紙ローラは、用紙トレイ４で保持する最上部の印刷媒体を給紙する。これにより、上記給紙ローラは、上記印刷媒体を搬送する。

上記給紙ローラが印刷媒体を給紙すると共に、図示しない制御部の制御により、搬送ローラ５が回転する。これにより、印刷媒体は、搬送ローラ５及び該搬送ローラ５と対向して配設される押えローラ６とに挟まれて搬送される。

上記搬送ローラ５及び押えローラ６に挟まれて搬送される印刷媒体の先端が図示しない通過センサに到達すると、図示しない制御部の制御により、感光ドラム８及び駆動ローラ２が回転する。

感光ドラム８が回転すると、図示しない制御部の制御により、帯電ローラ７は、感光ドラム８の表面を帯電する。

感光ドラム８の表面が帯電すると、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）アレイを配列してなるＬＥＤヘッド９は、図示しない制御部の制御により発光し、帯電する感光ドラム８の表面に上記画像メモリで保持する画像データに基づいた静電潜像を形成する。

感光ドラム８の表面に静電潜像が形成されると、トナータンク１０で保持されるイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各色のトナーは、制御部の制御により、現像ローラ１１を介して感光ドラム８上の静電潜像に現像される。これにより、感光ドラム８の表面には、静電潜像に応じたトナー像が可視像として形成される。

一方、駆動ローラ２が回転すると、無端ベルト１は、走行する。これにより、印刷媒体は、無端ベルト１により搬送され、各色の感光ドラム８及び転写ローラ１２とに狭持されて搬送される。これにより、感光ドラム８の表面のトナー像は、図示しない制御部の制御により図示しない電源部からの高電圧が印加されている転写ローラ１２によって印刷媒体上に転写される。

感光ドラム８の表面のトナー像が印刷媒体上に転写された後、該感光ドラム８の表面に残留するトナー（残トナー）は、クリーニングブレード１３によって掻き取り除去される。

感光ドラム８の表面のトナー像が印刷媒体上に転写される時点では、図示しない制御部の制御により、加熱ローラ１４の表面は、該加熱ローラ１４内に配設された図示しないヒータにより、予め設定された規定温度に加熱されている。ここで、上記ヒータは、図示しない制御部の制御により、図示しない高圧制御部を介して図示しない電源部から高電圧を供給され発熱する。

そして、トナー像が転写された印刷媒体が加熱ローラ１４の表面が上記規定温度まで加熱された加熱ローラ１４と、該加熱ローラ１４と対向して配設される加圧ローラ１５とに挟まれて搬送されると、印刷媒体上のトナー像は、該加熱ローラ１４及び加圧ローラ１５により加熱、加圧され、印刷媒体上に定着される。

加熱ローラ１４及び加圧ローラ１５により定着処理された印刷媒体は、回転する排出ローラ１６と、該排出ローラ１６と対向して配設される押えローラ１７とに挟まれて搬送され、画像形成装置２００の図示しない排出口から排出される。これにより、画像形成装置２００における１枚の印刷媒体に対する印刷処理は終了する。

駆動ローラ２は、図１及び図３に示すように、無端ベルト１の内側（裏面１０１）と接触するよう配設されており、駆動ローラ２が図示しないモータの駆動により回転すると、無端ベルト１が従動的に回転する。ここで、本実施例で使用した駆動ローラ２の軸径は、φ２５である。また、一般的に、画像形成装置２００に用いられるベルト駆動装置の駆動ローラは、コスト及び装置の小型化などにより、該駆動ローラの軸径がφ１０〜５０のものが使用されることが多い。図４にベルト回転装置１００の側面図を示す。

フランジ３は、図１に示すように、無端ベルト１により受動回転するような構成であり、無端ベルト１の裏面１０１と接触するよう配設されている図示しない受動シャフトの片端に配置したものであり、無端ベルト１の走行時の該無端ベルト１の蛇行を防止するためのガイド部材である。そして、フランジ３は、滑動性に優れているポリアセタール（ＰＯＭ）から構成されている。また、本実施例では、上記シャフトの片端をフランジ状に形成したフランジ３を用いる場合について説明するが、これに限らず、駆動ローラ２の片端にフランジを形成して、無端ベルト１の蛇行を防止する構成にしてもよい。

本実施例の画像形成装置２００では、走行時の無端ベルト１がフランジ３側に寄るように、該画像形成装置２００の底面に対してベルト回転装置１００に傾斜をつけて配設する構成にしているので、上記シャフトの片端に形成したフランジ３を用いて無端ベルト１の走行時の蛇行を防止することができる。

無端ベルト１は、図示しない張架手段であるスプリングによって、張架力６±１０％Ｋｇの大きさで張架されるものとする。ここで、本実施例では、上記張架手段としてスプリングを用い、張架力６±１０％Ｋｇの大きさで無端ベルト１を張架したが、これに限ることなく、該無端ベルト１に用いるベルト材料及び該無端ベルト１を駆動するベルト駆動手段によって無端ベルト１の張架手段及び張架力は適宜選択される。また、上記張架力は、一般的に、無端ベルト１に対して２〜８±１０％Ｋｇの力で張架される。

図５に示すように、無端ベルト１の走行時にフランジ３と摺接する該無端ベルト１の片端面１０２と、該無端ベルト１の裏面１０１の該片端面１０２側の端部とには、無端ベルト１及びフランジ３の摺接時の摩擦を低減するための摩擦低減剤３０が塗布されている。この摩擦低減剤３０の詳細な説明については後述する。

次に、無端ベルト１の詳細について説明を行う。無端ベルト１は、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）に導電性発現のためのカーボンブラックを適量配合し、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）溶液中にて攪拌混合され、回転成形されることにより、膜厚１００±１０μｍ、周長６２４±１．５ｍｍの寸法に成形される。

そして、無端ベルト１は、図６に示すような専用のベルト治具１８にて張架回転され、カット刃１９が該無端ベルト１を走行方向に沿って切断することにより、最終的に幅寸法が２２８±０．５ｍｍに形成される。

上記ＰＡＩの構造は、アミド基と１〜２個のイミド基とが有機基を介して結合され、該結合が１つの単位となって繰り返された高分子である。上記有機基が脂肪族である場合には、脂肪族ＰＡＩと分類され、上記有機基が芳香族である場合には、芳香族ＰＡＩと分類される。本発明の無端ベルト１の材料となるＰＡＩは、耐久性及び機械的特性の観点より、芳香族ＰＡＩであることが好ましい。また、上記芳香族とは、イミド基とアミド基との結合の媒体となる有機基が１つ又は２つのベンゼン環であることを意味する。

そして、上記ＰＡＩは、完全にイミド閉環したものか、またはイミド閉環しないアミド酸の段階にあってもよいが、それは少なくとも５０％以上、好ましくは７０％以上がイミド化されているものを使用する。上記ＰＡＩを使用する理由としては、あまりにもアミド酸段階のものが多いＰＡＩを使用すると、該ＰＡＩを材料として生成した無端ベルト１の寸法変化率が大きくなる傾向があるからである。

本実施例では、無端ベルト１の材料としては、上記ＰＡＩを用いたが、これに限ることなく、無端ベルト１の駆動時の張力変形が一定範囲であり、該無端ベルト１の片端面１０２とフランジ３とが摺接面において繰り返し摺接することを耐久性及び機械的特性の観点より考察すると、側部磨耗、側部オレ、ワレ等のダメージを受けにくい材料であり、該ＰＡＩと同様に、ヤング率が２０００ＭＰａ以上、好ましくは３０００ＭＰａ以上であるポリイミド（ＰＩ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、エチレン−四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等の樹脂及びこれら各々を主体とした混合物を用いてもよい。

無端ベルト１を回転成型によって製造する場合には、その溶媒は使用される材料によって適宜決定されるが、有機極性溶媒が用いられることが多く、特に、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド類が使用される。ここで、上記Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド類としては、例えばＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、先にあげたＮＭＰや、ピリジン、テトラメチレンスルホン、ジメチルテトラメチレンスルホン等が挙げられる。上記各Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド類は、単独で溶媒に使用してもよいが、複数のＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド類を併用してもよい。

また、無端ベルト１を円筒リング状金型を使用し、その隙間に該無端ベルト１を層成形する場合においても、溶媒として、上記Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド類が使用される。

一方、無端ベルト１を押し出し成形によって製造する場合には、溶媒を用いることなく該無端ベルト１を成形可能である。

上記カーボンブラックは、表面に様々な官能基が残存した複雑な組成を持ち、該官能基によって無端ベルト１の材料であるＰＡＩ及び上記各材料と馴染みが良いため、補強剤として添加される。ここで、上記カーボンブラックとしては、ファーネストブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等が挙げられる。上記各カーボンブラックは、単独で使用してもよいが、複数種類のカーボンブラックを併用してもよい。

また、使用するカーボンブラックの種類は、目的とする導電性により適宜選択することができるが、本実施例の無端ベルト１には、特にチャンネルブラック、ファーネストブラックが好適に用いられ、その用途によっては酸化処理、クラフト処理等の酸化劣化を防止したもの、又は溶媒への分散性を向上させたものを用いる。ここで、本実施例では、カーボンブラックとしてチャネルブラックを用いた。

更に、無端ベルト１に対するカーボンブラックの含有量は、その目的に応じて適宜選択可能であるが、本実施例の無端ベルト１としては、予め実験により算出した該無端ベルト１に必要な機械的強度に基づいて、該無端ベルト１の組成樹脂固形分に対し、３〜４０重量％、より好ましくは３〜３０重量％とした。ここで、本実施例では、上記ＰＡＩに対するチャネルブラックの含有量を１５重量％とした。

次に、無端ベルト１への摩擦低減剤３０の塗布について詳細に説明する。

摩擦低減剤３０は、図６に示すようなスプレー２０に収容され、カット刃１９により上記幅寸法に切断された無端ベルト１の片端面１０２及び裏面１０１の該片端面１０２側の端部に該スプレー２０を用いて塗布される。スプレー２０は、図７に示すように、無端ベルト１の表面１０３に上記摩擦低減剤３０が付着しないような角度から該摩擦低減剤３０を該無端ベルト１に塗布する。また、本実施例では、摩擦低減剤３０を無端ベルト１の片端面１０２及び裏面１０１の該片端面１０２側の端部に塗布する構成にしたが、これに限らず、フランジ３と摺接する可能性のある無端ベルト１の表面１０３の片端面１０２側の端部にも塗布する構成にしてもよい。

上記摩擦低減剤３０としては、パーフルオロアルキル基による低い表面エネルギーを有し、摩擦係数が小さい（０．３以下、好ましくは０．２以下、より好ましくは０．１以下）フッ素含有材料を用いる。ここで、上記フッ素含有材料とは、例えば、テトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）コート、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）コート、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）コート、フルオロエチレンビニールエーテル重合体（ＦＥＶＥ）コート等であり、溶剤系、ディスパージョン系どちらでも適宜選択が可能である。

また、無端ベルト１に対する上記摩擦低減剤３０の膜厚としては、３μｍ以上１０μｍ以下に設定した。即ち、摩擦低減剤３０が３μｍより薄い場合には、フランジ３との繰り返しの摺動により、該摩擦低減剤３０は、無端ベルト１から剥がれてしまう。また、摩擦低減剤３０が１０μｍより厚い場合には、フランジ３との摺動における摩擦が大きくなるため、該摩擦低減剤３０は、無端ベルト１から剥がれる。このため、摩擦低減剤３０が３μｍより薄く、１０μｍより厚い場合には、無端ベルト１から該摩擦低減剤３０が剥がれるため摩擦を低減することができず、該無端ベルト１がクラックを生じる結果となる。

クリーニングブレード１３は、無端ベルト１の表面１０３に付着したトナーを掻き落とすために用いられる。このクリーニングブレード１３は、ゴム硬度（測定方法：ＪＩＳ Ｋ６３０１、測定機：ＪＩＳＡ）ＪＩＳ Ａ ８３°、厚さ１．５ｍｍのウレタンゴムで構成され、無端ベルト１への静的な線圧が４．３ｇ／ｍｍになるように設定されている。ここで、ウレタンゴムで構成されたクリーニングブレード１３を用いた理由としては、ウレタンゴム等の弾性材からなるブレード方式が、残留トナーや異物などを除去する機能に優れ、その構成が簡単かつコンパクトで低コストであるからである。また、ウレタンゴムは、ゴム材料としては高硬度で、かつ弾性に富み、耐磨耗性、機械的強度、耐油性、耐オゾン性等に卓越しているからである。

本発明の画像形成装置２００で用いるトナーは、主構成成分としてスチレンーアクリル共重合体を用い、乳化重合法によりパラフィンワックスを９重量部内包し、平均粒径７μｍで真球度０．９５のものを使用した。ここで、上記成分により構成されたトナーを用いた理由としては、該トナーの主構成成分が、転写効率向上、定着の離型剤レス、及びドット再現性や現像度が優れた現像を行うための効果があり、これにより、画像のシャープネス、高画像品位を得ることが出来るからである。

本発明の実施例の無端ベルト１の耐久性評価について、図９にその実験結果を示す。ここで、耐久性評価については、画像形成装置２００として株式会社沖データ製プリンタＣ５８００ｎを用いた。そして、印刷媒体としては、Ａ４サイズの普通紙を用いた。また、印字パターンとしては、ＹＭＣＫの横線を上記印刷媒体当たり３％濃度で印字を行った。更に、印刷条件は、３Ｐ／Ｊ（３枚印刷して７秒休止する動作）で行った。

上記無端ベルト１の耐久性評価とは、上記画像形成装置２００において８０ｋ枚数の印刷媒体に対して印刷処理を行った場合の該無端ベルト１の破損の有無を調べたものである。

図９の「判定」の項目には、上記画像形成装置２００を用いて印刷媒体８０ｋ枚に対する印刷処理を行い、無端ベルト１が破損しなかった場合には〇印、それ以前に破損した場合には×印が記載されている。

図９の「摩擦低減剤」の項目には、上記画像形成装置２００を用いて印刷媒体８０ｋ枚に対する印刷処理を行う際に、無端ベルト１に摩擦低減剤３０を塗布した場合には該摩擦低減剤３０の主構成成分、塗布しなかった場合には「無し」が記載されている。

本実施例では、無端ベルト１の耐久性評価として、上記摩擦低減剤３０の代わりに、図８に示すように、該無端ベルト１の表面１０３の片端面１０２側の端部を補強するために該端部に補強テープ４０を貼り付けた場合についても実験を行った。ここで、補強テープ４０としては、厚さ５０μｍ、材質ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用いた。また、補強テープ４０は、アクリル系粘着素材を媒体として無端ベルト１の表面１０３の上記端部に貼り付けられた。

図９の「補強テープ」の項目には、上記画像形成装置２００を用いて印刷媒体８０ｋ枚に対する印刷処理を行う際に、無端ベルト１に補強テープ４０を貼り付けた場合には「有り」、貼り付けなかった場合には「無し」が記載されている。

図９の「摩擦係数」の項目には、後述する実験例１−１〜１−３、比較例１及び２に該当する各無端ベルト１の片端面１０２と、フランジ３との摺接面における摩擦係数が記載されている。表１中の各摩擦係数は、図１３に示すように、１００ｇの重りが付加された無端ベルト１をフランジ３に摺接させながらＦの力で引っ張る実験により算出する。この実験例において用いた摩擦係数とは、オイラーベルト式（日本機械学会 機械工学便覧 基礎編 Ａ３力学・機械力学 ３５頁（１９８６））と称せられる方法によって測定し、下記摩擦係数算出式（１）によって計算される。
摩擦係数μ＝ｌｎ｛（Ｆ／Ｗ）／（π／２）｝ ・・・・・（１）
ｌｎ＝自然対数
Ｆ＝摩擦力
Ｗ＝おもりの重さ

図９の「比較例１」において、本発明の無端ベルト１への摩擦低減剤３０の塗布及び補強テープ４０の貼り付けのどちらも行わなかった場合の無端ベルト１と、フランジ３との摺接面における耐久性評価の実験結果を示す。ここで、摩擦低減剤３０の塗布及び補強テープ４０の貼り付けを行わない無端ベルト１では、上記摺接面における摩擦係数は０．３９である。そして、上記無端ベルト１を回転するベルト回転装置１００を有する画像形成装置２００では、６５ｋ枚の印刷媒体を印刷処理すると、該無端ベルト１の片端面１０２にクラックが発生した。

図９の「比較例２」において、無端ベルト１の表面１０３の片端面１０２側の端部に上記補強テープ４０を貼り付けた場合の無端ベルト１と、フランジ３との摺接面における耐久性評価の実験結果を示す。ここで、補強テープ４０を貼り付けた無端ベルト１では、上記摺接面における摩擦係数は０．４４である。そして、上記無端ベルト１を回転するベルト回転装置１００を有する画像形成装置２００では、５０ｋ枚の印刷媒体を印刷処理すると、該無端ベルト１に貼り付けた該補強テープ４０が剥がれた。

上記「比較例２」の実験結果より、補強テープ４０を貼り付けた無端ベルト１では、上記「比較例１」の摩擦低減剤３０の塗布及び補強テープ４０の貼り付けを行わない無端ベルト１と比べて「摩擦係数」の値が高くなっている。また、補強テープ４０が無端ベルト１から剥がれた理由としては、補強テープ４０は粘着材を用いて無端ベルト１に貼り付けられるが、温度湿度といった使用環境、とりわけ高温下において該粘着材の粘着力が低下するので、画像形成装置２００における無端ベルト１の使用に伴い補強テープ４０のずれ、剥がれが生じやすいからである。

また、無端ベルト１と補強テープ４０との温度湿度といった環境変化による寸法変化率を考慮して貼り付けを行わないと、補強テープ４０が波打ちを生じた状態で無端ベルト１に貼り付けられてしまうため、このように補強テープ４０を貼り付けることは困難である。

更に、補強テープ４０を無端ベルト１の片端面１０２の直進性に合わせて貼り合わせることは困難であり、それを達成しようとすると、技術的にも非常に困難を極めるので、多大な設備及び時間が必要となる。

よって、補強テープ４０を無端ベルト１の片端面１０２に貼り付けることは、無端ベルト１と、フランジ３との摺接面における摩擦係数が高くなってしまうと共に、歩留まりの低下、コスト上昇を引き起こすので、不向きである。

図９の「実験例１−１」において、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）系の摩擦低減剤３０を無端ベルト１の片端面１０２及び裏面１０１の該片端面１０２側の端部に塗布した無端ベルト１の耐久性評価の実験結果を示す。ここで、ＰＴＦＥ系の摩擦低減剤３０を塗布した上記無端ベルト１では、該無端ベルト１と、フランジ３との摺接面における摩擦係数は０．０８である。そして、上記無端ベルト１を回転するベルト回転装置１００を有する画像形成装置２００では、８０ｋ枚の印刷媒体を印刷処理しても、該無端ベルト１の片端面１０２には破損が生じなかった。

図９の「実験例１−２」において、テトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）系の摩擦低減剤３０を無端ベルト１の片端面１０２及び裏面１０１の該片端面１０２側の端部に塗布した無端ベルト１の耐久性評価の実験結果を示す。ここで、ＰＴＦＥ系の摩擦低減剤３０を塗布した上記無端ベルト１と、フランジ３との摺接面における摩擦係数は０．１２である。そして、上記無端ベルト１を回転するベルト回転装置１００を有する画像形成装置２００では、８０ｋ枚の印刷媒体を印刷処理しても、該無端ベルト１の片端面１０２には破損が生じなかった。

図９の「実験例１−３」において、フルオロエチレンビニールエーテル共重合体（ＦＥＶＥ）系の摩擦低減剤３０を無端ベルト１の片端面１０２及び裏面１０１の該片端面１０２側の端部に塗布した無端ベルト１の耐久性評価の実験結果を示す。ここで、ＦＥＶＥ系の摩擦低減剤３０を塗布した上記無端ベルト１と、フランジ３との摺接面における摩擦係数は０．１０である。そして、上記無端ベルト１を回転するベルト回転装置１００を有する画像形成装置２００では、８０ｋ枚の印刷媒体を印刷処理しても、該無端ベルト１の片端面１０２には破損が生じなかった。

上記実験例１−１〜１−３の耐久性評価の結果より、各摩擦低減剤３０を無端ベルト１の片端面１０２及び裏面１０１の該片端面１０２側の端部に塗布した無端ベルト１における摩擦係数は、上記比較例１の実験結果に基づく摩擦係数と比べ、低減していることが分かった。この摩擦係数が低減する理由としては、摩擦低減剤３０を無端ベルト１の片端面１０２及び裏面１０１の該片端面１０２の端部に塗布することにより、該摩擦低減剤３０が該無端ベルト１に存在する微小の凹凸を僅かであるが覆う形になり、凹凸が軽減する。これにより、摩擦低減剤３０を無端ベルト１に塗布することによって、無端ベルト１と、フランジ３との摺接面におけるずりせん断力が軽減し、無端ベルト１の片端面１０２への不均一な応力集中が小さくなり、結果として、無端ベルト１の耐久性を向上することができる。

また、理論上、上記摺接面での摩擦係数が０であるほうが良いが、該摺接面の摩擦係数を０にする摩擦低減剤を実際に作成するのは困難である。本発明では、摩擦低減剤３０を塗布した無端ベルト１と、フランジ３との摺接面の摩擦係数が０．０８以上０．１２以下であれば、無端ベルト１の耐久性の向上に対して十分な効果が得られることが実験より分かった。

＜実施例１の効果＞
本発明の実施例１の画像形成装置２００によれば、摩擦低減剤３０を無端ベルト１の片端面１０２及び裏面１０１の該片端面１０２側の端部に塗布した無端ベルト１を有することにより、無端ベルト１の屈曲疲労に対する耐久性を向上させ、無端ベルト１の破損発生を低減することができる。

本発明の実施例２のベルト回転装置１００ａは、実施例１のベルト回転装置１００が有する無端ベルト１に塗布した摩擦低減剤３０の代わりに、無端ベルト１を覆う摩擦低減剤の塗膜に対して行った耐久性評価に基いて設定した塗膜硬度の摩擦低減剤３０ａを無端ベルト１に塗布する構成に代えたものである。

画像形成装置２００ａに用いるベルト回転装置１００ａの無端ベルト１の片端面１０２及び裏面１０１の該片端面１０２側の端部を覆う摩擦低減剤３０ａの塗膜として、どのような塗膜硬度の塗膜が適しているのかを調べるために、図１０に示すような実験例２−１〜２−７の後述する各鉛筆硬度の摩擦低減剤３０ａの塗膜を塗布した無端ベルト１を用意した。ここで、実験例２−１〜２−７の各鉛筆硬度の摩擦低減剤３０ａは、ＦＥＶＥ系の材料を主成分としており、ビニールエーテル基のエーテルを結合するアルキル基を調整することにより、各鉛筆硬度の塗膜を無端ベルト１上に生成した。

図１０の「鉛筆硬度」には、無端ベルト１の片端面１０２及び裏面１０１の該片端面１０２側の端部に塗布された摩擦低減剤３０ａの塗膜硬度が記載されている。ここで、摩擦低減剤３０ａの塗膜硬度については、ＪＩＳ Ｋ５６００−５−４引っかき硬度（鉛筆法）試験に基づいて測定されている。また、「鉛筆硬度」の各値（Ｂ、ＨＢ、Ｆ、Ｈ、２Ｈ、３Ｈ、４Ｈ）は、三菱鉛筆（株）のユニ鉛筆を摩擦低減剤３０ａの塗膜に対して角度４５±１°、該塗膜に対して垂直方向に荷重７５０±１０ｇで摩擦低減剤３０ａの塗膜に押し付けて滑らし、鉛筆の跡がつかない最大硬度の鉛筆の値を示している。

本発明の実施例２の実験例２−１〜２−７の各鉛筆硬度の無端ベルト１の耐久性評価について、図１０にその実験結果を示す。ここで、耐久性評価については、実施例１の無端ベルト１の耐久性評価と同様に、画像形成装置２００ａとして株式会社沖データ製プリンタＣ５８００ｎを用いた。そして、印刷媒体としては、Ａ４サイズの普通紙を用いた。また、印字パターンとしては、ＹＭＣＫの横線を上記印刷媒体当たり３％濃度で印字を行った。更に、印刷条件は、上記３Ｐ／Ｊで行った。

上記無端ベルト１の耐久性評価とは、上記画像形成装置２００ａにおいて６０ｋ枚数の印刷媒体に対して印刷処理を行った場合の該無端ベルト１の破損の有無を調べたものである。

図１０の「判定」の項目には、上記画像形成装置２００ａを用いて印刷媒体６０ｋ枚に対する印刷処理を行い、無端ベルト１に塗布した摩擦低減剤３０ａに剥がれ等が生じなかった場合には〇印、それ以前に剥がれ等が生じた場合には×印が記載されている。

図１０の「初期摩擦係数」には、実験例２−１〜２−７の各鉛筆硬度の摩擦低減剤３０ａが塗布されている印刷処理に未使用の無端ベルト１の片端面１０２の摩擦係数が記載されている。ここで、図１０の各初期摩擦係数は、図９の各摩擦係数と同様の方法により求めた。

図１０の「終了時摩擦係数」には、実験例２−１〜２−７の各鉛筆硬度の摩擦低減剤３０ａが塗布されている６０ｋ枚数の印刷媒体に対する印刷処理が終了した無端ベルト１の片端面１０２の摩擦係数が記載されている。ここで、図１０の各初期摩擦係数は、図９の各摩擦係数と同様の方法により求めた。

図１０の「実験例２−１」において、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）系で鉛筆硬度Ｂの摩擦低減剤３０ａを無端ベルト１の片端面１０２及び裏面１０１の該片端面１０２側の端部に塗布した無端ベルト１の耐久性評価の実験結果を示す。ここで、鉛筆硬度Ｂの摩擦低減剤３０ａの塗膜に覆われた無端ベルト１の片端面１０２の初期摩擦係数は０．１２であり、終了摩擦係数は０．３８である。そして、上記無端ベルト１を回転するベルト回転装置１００ａを有する画像形成装置２００ａでは、６０ｋ枚数の印刷媒体に対する印刷処理を終了すると、該無端ベルト１に塗布した摩擦低減剤３０ａの塗膜が欠落した。

図１０の「実験例２−２」において、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）系で鉛筆硬度ＨＢの摩擦低減剤３０ａを無端ベルト１の片端面１０２及び裏面１０１の該片端面１０２側の端部に塗布した無端ベルト１の耐久性評価の実験結果を示す。ここで、鉛筆硬度ＨＢの摩擦低減剤３０ａの塗膜に覆われた無端ベルト１の片端面１０２の初期摩擦係数は０．１０であり、終了摩擦係数は０．１２である。そして、上記無端ベルト１を回転するベルト回転装置１００ａを有する画像形成装置２００ａでは、６０ｋ枚数の印刷媒体に対する印刷処理が終了しても、該無端ベルト１に塗布した摩擦低減剤３０ａの塗膜は破損しなかった。

図１０の「実験例２−３」において、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）系で鉛筆硬度Ｆの摩擦低減剤３０ａを無端ベルト１の片端面１０２及び裏面１０１の該片端面１０２側の端部に塗布した無端ベルト１の耐久性評価の実験結果を示す。ここで、鉛筆硬度Ｆの摩擦低減剤３０ａの塗膜に覆われた無端ベルト１の片端面１０２の初期摩擦係数は０．０９であり、終了摩擦係数は０．１０である。そして、上記無端ベルト１を回転するベルト回転装置１００ａを有する画像形成装置２００ａでは、６０ｋ枚数の印刷媒体に対する印刷処理が終了しても、該無端ベルト１に塗布した摩擦低減剤３０ａの塗膜は破損しなかった。

図１０の「実験例２−４」において、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）系で鉛筆硬度Ｈの摩擦低減剤３０ａを無端ベルト１の片端面１０２及び裏面１０１の該片端面１０２側の端部に塗布した無端ベルト１の耐久性評価の実験結果を示す。ここで、鉛筆硬度Ｈの摩擦低減剤３０ａの塗膜に覆われた無端ベルト１の片端面１０２の初期摩擦係数は０．１２であり、終了摩擦係数は０．１３である。そして、上記無端ベルト１を回転するベルト回転装置１００ａを有する画像形成装置２００ａでは、６０ｋ枚数の印刷媒体に対する印刷処理が終了しても、該無端ベルト１に塗布した摩擦低減剤３０ａの塗膜は破損しなかった。

図１０の「実験例２−５」において、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）系で鉛筆硬度２Ｈの摩擦低減剤３０ａを無端ベルト１の片端面１０２及び裏面１０１の該片端面１０２側の端部に塗布した無端ベルト１の耐久性評価の実験結果を示す。ここで、鉛筆硬度２Ｈの摩擦低減剤３０ａの塗膜に覆われた無端ベルト１の片端面１０２の初期摩擦係数は０．１０であり、終了摩擦係数は０．１１である。そして、上記無端ベルト１を回転するベルト回転装置１００ａを有する画像形成装置２００ａでは、６０ｋ枚数の印刷媒体に対する印刷処理が終了しても、該無端ベルト１に塗布した摩擦低減剤３０ａの塗膜は破損しなかった。

図１０の「実験例２−６」において、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）系で鉛筆硬度３Ｈの摩擦低減剤３０ａを無端ベルト１の片端面１０２及び裏面１０１の該片端面１０２側の端部に塗布した無端ベルト１の耐久性評価の実験結果を示す。ここで、鉛筆硬度３Ｈの摩擦低減剤３０ａの塗膜に覆われた無端ベルト１の片端面１０２の初期摩擦係数は０．０９であり、終了摩擦係数は０．１２である。そして、上記無端ベルト１を回転するベルト回転装置１００ａを有する画像形成装置２００ａでは、６０ｋ枚数の印刷媒体に対する印刷処理が終了しても、該無端ベルト１に塗布した摩擦低減剤３０ａの塗膜は破損しなかった。

図１０の「実験例２−７」において、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）系で鉛筆硬度４Ｈの摩擦低減剤３０ａを無端ベルト１の片端面１０２及び裏面１０１の該片端面１０２側の端部に塗布した無端ベルト１の耐久性評価の実験結果を示す。ここで、鉛筆硬度４Ｈの摩擦低減剤３０ａの塗膜に覆われた無端ベルト１の片端面１０２の初期摩擦係数は０．０７であり、終了摩擦係数は０．４１である。そして、上記無端ベルト１を回転するベルト回転装置１００ａを有する画像形成装置２００ａでは、６０ｋ枚数の印刷媒体に対する印刷処理を終了すると、該無端ベルト１に塗布した摩擦低減剤３０ａの塗膜にひびが発生した。

上記実験例２−１〜２−７の耐久性評価の結果より、鉛筆硬度ＨＢ〜３Ｈの摩擦低減剤３０ａの塗膜に覆われた無端ベルト１の片端面１０２及び裏面１０１の該片端面１０２側の端部では、塗膜に破損が生じなかった。上記結果より、鉛筆硬度ＨＢ〜３Ｈの摩擦低減剤３０ａの塗膜を無端ベルト１の片端面１０２及び裏面１０１の該片端面１０２側の端部に塗布することで無端ベルト１の屈曲疲労に対する耐久性を向上することができる。

そして、実験例２−１の結果より、鉛筆硬度Ｂのように硬度が低い摩擦低減剤３０ａの塗膜を無端ベルト１の片端面１０２及び裏面１０１の該片端面１０２側の端部に塗布すると、該無端ベルト１の繰り返しの回転に対する屈曲追従性は優れるが、耐磨耗性に劣るため、該塗膜が欠落することが分かった。

また、実験例２−７の結果より、鉛筆硬度４Ｈのように硬度が高い摩擦低減剤３０ａの塗膜を無端ベルト１の片端面１０２及び裏面１０１の該片端面１０２側の端部に塗布すると、該無端ベルト１の繰り返しの回転に対する耐磨耗性は優れるが、屈曲追従性に劣るため、該塗膜にクラックが生じ、やがて剥がれてしまうことが分かった。

＜実施例２の効果＞
実施例２の画像形成装置２００ａによれば、無端ベルト１の片端面１０２及び裏面１０１の該片端面１０２側の端部に塗布する摩擦低減剤３０ａの塗膜の硬度を適確に制御することにより、実施例１の画像形成装置２００と比べて無端ベルト１の屈曲疲労に対する耐久性を向上させ、無端ベルト１の破損発生を低減することができる。

尚、本発明の実施例では、上記説明した図２に示すタンデム方式の画像形成装置２００及び該画像形成装置２００に配設される図１に示すベルト回転装置１００に用いる無端ベルト１及びフランジ３、そして摩擦低減剤３０について説明したが、これに限らず、無端ベルト１及びフランジ３、そして摩擦低減剤３０は、図１２に示す中間転写ベルト方式の画像形成装置２００ｂ及び該画像形成装置２００ｂに配設される図１１に示すベルト回転装置１００ｂにも適用可能である。

図１１に示す上記ベルト回転装置１００ｂは、無端ベルト１と、該無端ベルト１の内側（裏面１０１）に配設されている駆動ローラ２及び図示しない回転支持部材の片端に付加されているフランジ３と、回転支持部材２１から構成されている。ベルト回転装置１００ｂの図示しない制御部の制御により駆動ローラ２が回転すると、無端ベルト１ｂは、走行する。ここで、ベルト回転装置１００ｂでは、フランジ３を図示しない回転支持部材の片端に付加した場合について説明したが、これに限らず、該フランジ３を上記回転支持部材、駆動ローラ２、回転支持部材２１の各両端の少なくとも１箇所に付加する構成にしてもよい。

画像形成装置２００ｂは、図１２に示すように、ベルト回転装置１００ｂと、印刷媒体を保持する用紙トレイ４と、搬送ローラ５と、押えローラ６と、帯電ローラ７と、感光ドラム８と、ＬＥＤヘッド９と、トナータンク１０と、現像ローラ１１と、転写ローラ１２と、クリーニングブレード１３と、加熱ローラ１４と、加圧ローラ１５と、排出ローラ１６と、押えローラ１７とから構成される。ここで、ベルト回転装置１００ｂの回転支持部材２１は、無端ベルト１を介して転写ローラ１２と対向して配設されている。また、画像形成装置２００ｂの印刷処理動作については、周知であるため、説明を割愛する。

上記した実施例では、本発明のベルト回転装置を無端状のベルトである無端ベルト１の片端面１０２及び裏面１０１の該片端面１０２側の端部に摩擦低減剤を塗布した該無端ベルト１を回転するベルト回転装置を例に説明したが、これに限る必要はなく、例えば有端状のベルトの片端面及び裏面の該片端面側の端部に摩擦低減剤を塗布した該有端状のベルトを回転するベルト回転装置にも適用可能である。

また、上記した実施例では、本発明のベルト回転装置を印刷媒体搬送用ベルトを回転するためのベルト回転装置として適用した例を説明したが、これに限る必要はなく、例えばベルト状感光体を回転するためのベルト回転装置、ベルト状中間転写体を回転するためのベルト回転装置などにも適用可能である。

更に、上記した実施例では、本発明のベルト回転装置を有する画像形成装置をプリンタとして適用した例を説明したが、これに限る必要はなく、例えば複合機などにも適用可能である。

ベルト回転装置の構成を示す斜視図である。 プリンタの場合における画像形成装置の構成図（その１）である。 ベルト回転装置の構成を示す正面図（その１）である。 ベルト回転装置の構成を示す側面図である。 摩擦低減剤を塗布した無端ベルトを示す図である。 無端ベルトの生成に関する説明図である。 無端ベルトへの摩擦低減剤の塗布に関する説明図である。 補強テープを貼った無端ベルトを示す図である。 実施例１の画像形成装置に対する耐久性評価の結果を示す図である。 実施例２の画像形成装置に対する耐久性評価の結果を示す図である。 ベルト回転装置の構成を示す正面図（その２）である。 プリンタの場合における画像形成装置の構成図（その２）である。 摩擦係数の算出に用いる説明図である。

符号の説明

１ 無端ベルト
２ 駆動ローラ
３ フランジ
４ 用紙トレイ
５ 給紙ローラ
６ 押えローラ
７ 帯電ローラ
８ 感光ドラム
９ ＬＥＤヘッド
１０ トナータンク
１１ 現像ローラ
１２ 転写ローラ
１３ クリーニングブレード
１４ 加熱ローラ
１５ 加圧ローラ
１６ 排出ローラ
１７ 押えローラ
１８ ベルト治具
１９ カット刃
２０ スプレー
２１ 回転支持部材
３０ 摩擦低減剤
４０ 補強テープ
１００ ベルト回転装置
２００ 画像形成装置

Claims (6)

1. 所定の駆動手段によって駆動されるローラに巻き掛けられたベルトを備えるベルト回転装置であって、
   前記ローラの回転に伴って走行する前記ベルトの蛇行を防止するために該ベルトの端面に摺接される蛇行防止部材を更に備え、
   前記ベルトの少なくとも前記端面に、前記蛇行防止部材に対する摺動摩擦を低減するための摩擦低減剤が塗布されていることを特徴とするベルト回転装置。
2. 前記摩擦低減剤を塗布したベルトの摺接面の摩擦係数は、前記摩擦低減剤を塗布していないベルトの摺接面の摩擦係数より小さくなることを特徴とする請求項１に記載のベルト回転装置。
3. 前記摩擦低減剤を塗布したベルトの摺接面の摩擦係数は、０．０８以上０．１２以下であることを特徴とする請求項２に記載のベルト回転装置。
4. 前記ベルトに塗布した前記摩擦低減剤の塗膜の鉛筆硬度は、ＨＢ以上３Ｈ以下であることを特徴とする請求項１に記載のベルト回転装置。
5. 請求項１に記載のベルトを回転するためのベルト回転装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
6. 前記ベルトは、印刷媒体搬送用ベルト、ベルト状像担持体、ベルト状中間転写体のいずれかであることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。

Images