テンション付与装置、ベルト装置および画像形成装置
【課題】ベルトの巻き癖を抑制することができ、かつ、ベルト駆動時の駆動モータの負荷が増加することなく、駆動時にベルト部材に所定のテンションを印加することができるテンション付与装置、ベルト装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】装置の稼動が停止しているときは、形状記憶合金からなる第２コイルスプリング３３が、第１コイルスプリング３１の付勢力やアーム部材３２の自重により伸ばされ、テンションローラ２０に印加される付勢力が低下し、中間転写ベルト２２が緩んだ状態となっている。装置が駆動し、定着装置４５の熱源４５ａが発熱し、第２コイルスプリング３３が加熱されると、第２コイルスプリング３３が元の形状に戻ろうとして、アーム部材３２を引っ張り上げて、中間転写ベルト２２に所定のテンションを付与する。
【解決手段】装置の稼動が停止しているときは、形状記憶合金からなる第２コイルスプリング３３が、第１コイルスプリング３１の付勢力やアーム部材３２の自重により伸ばされ、テンションローラ２０に印加される付勢力が低下し、中間転写ベルト２２が緩んだ状態となっている。装置が駆動し、定着装置４５の熱源４５ａが発熱し、第２コイルスプリング３３が加熱されると、第２コイルスプリング３３が元の形状に戻ろうとして、アーム部材３２を引っ張り上げて、中間転写ベルト２２に所定のテンションを付与する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テンション付与装置、ベルト装置および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、像担持体である感光体上に形成されたトナー像を、無端ベルト状の転写ベルトに一次転写し、転写されたトナー像を転写ベルトの無端移動により搬送し、記録部材に二次転写する画像形成装置がある。
この種の画像形成装置では、転写ベルト上に一次転写されたトナー像を記録体に精度よく二次転写するために、転写ベルトに張力を印加して張った状態で無端移動させる必要がある。しかし、転写ベルトに常に張力を印加していると、電源ＯＦＦ時に転写ベルトの張架ローラに巻き付いている部分（以下、巻き付き部という）に、巻き癖と呼ばれるベルトの変形が生じることがあった。特に、近年、装置の小型化のため、張架ローラの径の小径化がすすみ、上記巻き付き部の曲率が小さくなり、上記巻き癖が顕著に現れ、ベルト表面の平面度を著しく損ねるおそれがあった。
【０００３】
なお、定着ベルト、感光体ベルト、紙搬送ベルトでも、転写ベルトと同様の問題が生じる。
【０００４】
特許文献１には、次のようなテンション付与装置が記載されている。すなわち、駆動ローラをベルトが緩む方向とベルトが張る方向とに移動可能に支持し、スプリングで駆動ローラをベルトが緩む方向に付勢する。そして、ベルト回転駆動時に、駆動モータから駆動力が伝達される中継ギヤと、この中継ギヤと噛み合い、駆動ローラの軸に固定された駆動伝達ギヤとの間に作用する力を、上記スプリングの付勢方向と逆方向にしたテンション付与装置である。転写ベルトを駆動させるときには、中継ギヤと駆動伝達ギヤとの間に作用する力によって、転写ベルトに適切な張力が印加される。装置の電源ＯＦＦ時など、転写ベルトが停止しているときは、中継ギヤと駆動伝達ギヤとの間に作用する力がなくなるので、上記スプリングの付勢力で駆動ローラが、ベルトが緩む方向へ移動することで、ベルトに印加する張力が弱められる。これにより、装置電源ＯＦＦ時に小さな曲率となった部分で生じる巻き癖の発生を防止することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、駆動モータの駆動力で、ベルトにテンションを付与するので、ベルト駆動時の駆動モータの負荷が増え、消費電力が増加してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、ベルトの巻き癖を抑制することができ、かつ、ベルト駆動時の駆動モータの負荷が増加することなく、駆動時にベルト部材に所定のテンションを印加することができるテンション付与装置、ベルト装置および画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、無端状のベルト部材を張架する複数の張架ローラのうちの何れか１つの張架ローラをベルト部材に向けて付勢して上記ベルト部材に張力を付与するテンションローラとして機能させるテンション付与装置において、当該テンション付与装置が取り付けられる装置が稼動しているときにのみ発熱する熱源から放熱される熱によりテンションローラへの付勢力が増加するように形状が変化する形状変化部材を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１のテンション付与装置において、上記形状変化部材として、形状記憶合金を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２のテンション付与装置において、上記形状変化部材が、上記テンションローラを付勢する付勢部材であることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３いずれかのテンション付与装置において、一端がテンションローラに固定され、他端が上記形状変化部材に直接または部材を介して間接的に固定され、上記テンションローラを付勢する付勢部材を備え、上記形状変化部材は、上記熱源の熱により上記付勢部材の付勢力が増加するように形状が変化することを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項４のテンション付与装置において、一端に上記付勢部材の他端が固定され、他端に上記形状変化部材が固定される連結部材を備え、上記熱源の熱による上記形状変化部材の形状変化時に、上記連結部材が突き当り、上記連結部材の移動を規制する規制手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５のテンション付与装置において、上記形状変化部材が、バネ形状であり、上記熱源の熱により上記形状変化部材が加熱されたときの上記形状変化部材の付勢力が、上記付勢部材の付勢力よりも大きく、上記熱源により加熱されていないときの上記形状変化部材の付勢力が、上記付勢部材の付勢力よりも小さくなるよう構成したことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項５または６のテンション付与装置において、上記連結部材が、上記規制手段に突き当るときの衝撃を吸収する緩衝部材を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、無端状のベルト部材と、該無端状のベルト部材を張架する複数の張架ローラと、複数の張架ローラのうちの何れか１つの張架ローラをベルト部材に向けて付勢して上記ベルト部材に張力を付与するテンションローラとして機能させるテンション付与手段とを備えたベルト装置において、上記テンション付与手段として、請求項１乃至７いずれかのテンション付与装置を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項８のベルト装置において、複数の張架ローラのうちの何れか１つの張架ローラ内に熱源を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、無端状のベルト部材を複数の張架ローラによって張架しながら無端移動せしめるベルト装置と、上記ベルト部材のおもて面あるいはこれに保持される記録部材にトナー像を形成するトナー像形成手段と、熱源を備え、記録部材上のトナー像を加熱して該トナー像を記録部材に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置において、上記ベルト装置として、請求項８のベルト装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１０の画像形成装置において、上記形状変化部材は、上記定着手段の熱源により加熱されることを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項１０または１１の画像形成装置において、上記ベルト部材は、２個の張架ローラにより張架されていることを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、記録部材にトナー像を形成するトナー像形成手段と、無端状のベルト部材を複数の張架ローラによって張架しながら無端移動せしめるベルト装置と、上記ベルト部材を加熱する熱源とを有し、上記記録部材上のトナー像を加熱して該トナー像を記録部材に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置において、上記ベルト装置として、請求項９のベルト装置を用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、テンション付与装置が取り付けられた装置が稼動して熱源からの放熱で形状変化部材が加熱され、形状変化部材が高温となり、形状変化部材がテンションローラへの付勢力が増加させるよう形状が変化する。これにより、テンション付与装置が取り付けられた装置稼動時には、テンションローラに付勢力が作用し、ベルト部材に適切な張力が印加される。一方、テンション付与装置が取り付けられた装置の休止時など装置が稼動していないときは、熱源から熱が発生することがないので、形状変化部材が低温となり、高温時の形状から低温時の形状に形状変化部材の形状が変化し、テンションローラの付勢力が低下する。その結果、ベルト部材に印加される張力が低下し、装置非稼動時はベルト部材に印加する張力が弱められる。これにより、巻き癖の発生を抑制することができる。
また、もともとテンション付与装置が取り付けられる装置に備えられた熱源から放熱される熱により形状変化部材の形状を変化させて、ベルト部材に適切な張力を印加するので、特許文献１に記載のようにベルト駆動時の駆動モータの負荷を増加させることがない。よって、装置駆動時に駆動モータの負荷が増加することなく、稼動時にベルト部材に所定のテンションを印加することができ、装置駆動時の消費電力を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係るプリンタの概略構成図。
【図２】プロセスユニットの概略構成図。
【図３】従来のテンション付与機構の概略構成図
【図４】本実施形態のテンション付与機構と中間転写ベルトとを示す概略構成図。
【図５】テンションローラ付近の拡大斜視図
【図６】第三コイルスプリングを設けたテンション付与機構と中間転写ベルトとを示す概略構成図。
【図７】駆動ローラと２次転写対向ローラとテンションローラとで張架された中間転写ベルトと本実施形態テンション付与機構とを示す概略構成図。
【図８】本実施形態テンション付与機構の変形例を示す概略構成図。
【図９】定着ベルトとテンション付与機構とを示す概略構成図。
【図１０】図９のテンション付与機構の第１の変形例を示す概略構成図。
【図１１】図９のテンション付与機構の第２の変形例を示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のプリンタ（以下、単にプリンタという）の一実施形態について説明する。
まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本プリンタを示す概略構成図である。同図において、このプリンタは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（以下、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋと記す）のトナー像を形成するための４つのプロセスユニット２６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを備えている。これらは、画像形成物質として、互いに異なる色のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時に交換される。Ｋトナー像を形成するためのプロセスユニット２６Ｋを例にすると、図２に示すように、潜像担持体たるドラム状の感光体２４Ｋ、ドラムクリーニング装置８３Ｋ、除電装置（不図示）、帯電装置２５Ｋ、現像装置２３Ｋ等を備えている。画像形成ユニットたるプロセスユニット２６Ｋは、プリンタ本体に脱着可能であり、一度に消耗部品を交換できるようになっている。
【００１１】
上記帯電装置２５Ｋは、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転せしめられる感光体２４Ｋの表面を一様帯電せしめる。一様帯電せしめられた感光体２４Ｋの表面は、レーザー光Ｌによって露光走査されてＫ用の静電潜像を担持する。このＫ用の静電潜像は、図示しないＫトナーを用いる現像装置２５ＫによってＹトナー像に現像される。そして、後述する中間転写ベルト２２上に中間転写される。ドラムクリーニング装置８３Ｋは、中間転写工程を経た後の感光体２４Ｋ表面に付着している転写残トナーを除去する。また、上記除電装置は、クリーニング後の感光体２４Ｋの残留電荷を除電する。この除電により、感光体２４Ｋの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。他色のプロセスユニット（２６Ｙ，Ｍ，Ｃ）においても、同様にして感光体（２４Ｙ，Ｍ，Ｃ）上に（Ｙ，Ｍ，Ｃ）トナー像が形成されて、後述する中間転写ベルト２２上に中間転写される。なお、感光体２４Ｋにおける筒状のドラム部は、中空のアルミ素管のおもて面に有機感光層が被覆されたものである。このドラム部の軸線方向の両端部にそれぞれドラム軸を有するフランジが取り付けられて、感光体２４Ｋを構成している。
【００１２】
現像手段たる現像装置２３Ｋは、図示しないＫトナーを収容する縦長のホッパ部８６Ｋと、現像部８７Ｋとを有している。ホッパ部８６Ｋ内には、図示しない駆動手段によって回転駆動されるアジテータ８８Ｋ、これの鉛直方向下方で図示しない駆動手段によって回転駆動される撹拌パドル８９Ｋ、これの鉛直方向で図示しない駆動手段によって回転駆動されるトナー供給ローラ８０Ｋなどが配設されている。ホッパ部８６Ｋ内のＫトナーは、アジテータ８８Ｋや撹拌パドル８９Ｋの回転駆動によって撹拌されながら、自重によってトナー供給ローラ８０Ｋに向けて移動する。トナー供給ローラ８０Ｋは、金属製の芯金と、これの表面に被覆された発泡樹脂等からなるローラ部とを有しており、ホッパ部８６Ｋ内のＫトナーをローラ部の表面に付着させながら回転する。
【００１３】
現像装置２３Ｋの現像部８７Ｋ内には、感光体２４Ｋやトナー供給ローラ８０Ｋに当接しながら回転する現像ローラ８１Ｋや、これの表面に先端を当接させる薄層化ブレード８２Ｋなどが配設されている。ホッパ部８６Ｋ内のトナー供給ローラ８０Ｋに付着したＫトナーは、現像ローラ８０Ｋとトナー供給ローラ８０Ｋとの当接部で現像ローラ８１Ｋの表面に供給される。供給されたＫトナーは、現像ローラ８１Ｋの回転に伴ってローラと薄層化ブレード８２Ｋとの当接位置を通過する際に、ローラ表面上での層厚が規制される。そして、層厚規制後のＫトナーは、現像ローラ８１Ｋと感光体２４Ｋとの当接部である現像領域において、感光体２４Ｋ表面のＫ用の静電潜像に付着する。この付着により、Ｋ用の静電潜像がＫトナー像に現像される。
【００１４】
図２を用いてＫ用のプロセスユニット２６Ｋについて説明したが、Ｙ，Ｍ，Ｃ用のプロセスユニット２６Ｙ，Ｍ，Ｃにおいても、同様のプロセスにより、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ表面にＹ，Ｍ，Ｃトナー像が形成される。
【００１５】
先に示した図１において、プロセスユニット２６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの鉛直方向上方には、光書込ユニット２７が配設されている。潜像書込装置たる光書込ユニット２７は、画像情報に基づいてレーザーダイオードから発したレーザー光Ｌにより、プロセスユニット２６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにおける感光体２４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを光走査する。この光走査により、感光体２４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の静電潜像が形成される。かかる構成においては、光書込ユニット２７と、プロセスユニット２６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとにより、３つ以上の潜像担持体にそれぞれ互いに異なる色の可視像たるＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像を作像する作像手段として機能している。
【００１６】
なお、光書込ユニット２７は、光源から発したレーザー光（Ｌ）を、図示しないポリゴンモータによって回転駆動したポリゴンミラーで主走査方向に偏光せしめながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体に照射するものである。ＬＥＤアレイの複数のＬＥＤから発したＬＥＤ光によって光書込を行うものを採用してもよい。
【００１７】
プロセスユニット２６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの鉛直方向下方には、無端状の中間転写ベルト２２を張架しながら図中反時計回り方向に無端移動せしめるベルト装置たる転写ユニット７５が配設されている。転写ユニット７５は、中間転写ベルト２２の他に、駆動ローラ７６、テンションローラ２０、４つの１次転写ローラ７４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、２次転写ローラ２１、ベルトクリーニング装置７１、クリーニングバックアップローラ７２などを備えている。
【００１８】
ベルト部材であり、転写ベルトである中間転写ベルト２２は、そのループ内側に配設された駆動ローラ７６、テンションローラ２０、クリーニングバックアップローラ７２及び４つの１次転写ローラ７４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋによって張架されている。そして、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動される駆動ローラ７６の回転力により、同方向に無端移動せしめられる。
【００１９】
４つの１次転写ローラ７４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、このように無端移動せしめられる中間転写ベルト２２を感光体２４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとの間に挟み込んでいる。この挟み込みにより、中間転写ベルト２２のおもて面と、感光体２４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとが当接するＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップが形成されている。
【００２０】
１次転写ローラ７４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋには、図示しない転写バイアス電源によってそれぞれ１次転写バイアスが印加されており、これにより、感光体２４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの静電潜像と、１次転写ローラ７４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとの間に転写電界が形成される。なお、１次転写ローラ７４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに代えて、転写チャージャーや転写ブラシなどを採用してもよい。
【００２１】
Ｙ用のプロセスユニット２６Ｙの感光体２４Ｙ表面に形成されたＹトナーは、感光体２４Ｙの回転に伴って上述のＹ用の１次転写ニップに進入すると、転写電界やニップ圧の作用により、感光体２４Ｙ上から中間転写ベルト２２上に１次転写される。このようにしてＹトナー像が１次転写せしめられた中間転写ベルト２２は、その無端移動に伴ってＭ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップを通過する際に、感光体２４Ｍ，Ｃ，Ｋ上のＭ，Ｃ，Ｋトナー像が、Ｙトナー像上に順次重ね合わせて１次転写される。この重ね合わせの１次転写により、中間転写ベルト２２上には４色トナー像が形成される。
【００２２】
転写ユニット７５の２次転写ローラ２１は、中間転写ベルト２２のループ外側に配設されて、ループ内側のテンションローラ２０との間に中間転写ベルト２２を挟み込んでいる。この挟み込みにより、中間転写ベルト２２のおもて面と、２次転写ローラ２１とが当接する２次転写ニップが形成されている。２次転写ローラ２１には、図示しない転写バイアス電源によって２次転写バイアスが印加される。この印加により、２次転写ローラ２１と、アース接続されているテンションローラ２０との間には、２次転写電界が形成される。
【００２３】
転写ユニット７５の鉛直方向下方には、記録紙Ｐを複数枚重ねた紙束の状態で収容している給紙カセット１６がプリンタの筐体に対してスライド着脱可能に配設されている。この給紙カセット１６は、紙束の一番上の記録紙Ｐに給紙ローラ１７を当接させており、これを所定のタイミングで図中反時計回り方向に回転させることで、その記録紙Ｐを給紙路に向けて送り出す。
【００２４】
給紙路の末端付近には、レジストローラ１８，１９からなるレジストローラ対が配設されている。このレジストローラ対は、給紙カセット１６から送り出された記録部材たる記録紙をローラ間に挟み込むとすぐに両ローラの回転を停止させる。そして、挟み込んだ記録紙を上述の２次転写ニップ内で中間転写ベルト２２上の４色トナー像に同期させ得るタイミングで回転駆動を再開して、記録紙Ｐを２次転写ニップに向けて送り出す。
【００２５】
２次転写ニップで記録紙に密着せしめられた中間転写ベルト２２上の４色トナー像は、２次転写電界やニップ圧の影響を受けて記録紙Ｐ上に一括２次転写され、記録紙Ｐの白色と相まって、フルカラートナー像となる。このようにして表面にフルカラートナー像が形成された記録紙Ｐは、２次転写ニップを通過すると、２次転写ローラ２１や中間転写ベルト２２から曲率分離する。そして、転写後搬送路を経由して、定着装置１０に送り込まれる。
【００２６】
２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト２２には、記録紙に転写されなかった転写残トナーが付着している。これは、中間転写ベルト２２のおもて面に当接しているベルトクリーニング装置７１によってベルト表面からクリーニングされる。中間転写ベルト２２のループ内側に配設されたクリーニングバックアップローラ７２は、ベルトクリーニング装置７１によるベルトのクリーニングをループ内側からバックアップする。
【００２７】
定着手段たる定着装置１０には、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する定着ローラ４５と、定着ローラ４５に所定の圧力で当接しながら回転する加圧ローラ４７とが設けられており、定着ローラ４５と加圧ローラ４７とによって定着ニップを形成している。定着装置１０内に送り込まれた記録紙は、その未定着トナー像担持面を定着ローラ４５に密着させるようにして、定着ニップに挟まれる。そして、加熱や加圧の影響によってトナー像中のトナーが軟化さしめられて、フルカラー画像が定着せしめられる。
【００２８】
図示しないテンキー等からなる操作部に対する入力操作や、図示しないパーソナルコンピュータ等から送られてくる制御信号などにより、片面プリントモードが設定されている場合には、定着装置１０内から排出された記録紙Ｐは、そのまま機外へと排出される。そして、筐体の上カバーの上面であるスタック部５６にスタックされる。
【００２９】
本実施形態においては、プロセスユニット２６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、光書込ユニット２７でトナー像を形成するトナー像形成手段を構成している。
【００３０】
次に、本実施形態の特徴点である中間転写ベルト２２にテンションを付与するテンション付与装置であるテンション付与機構について説明する。
図３は、従来のテンション付与機構１００の概略構成図である。
図に示すように、従来のテンション付与機構１００は、コイルスプリング１０１の一端を、テンションローラ２０を回転自在に支持する軸受１００ａに取り付け、他端を装置の本体側板９９に取り付けて、テンションローラ２０をベルト張架方向（図中右側）に付勢している。しかし、この従来のテンション付与機構１００は、装置の電源ＯＦＦ時にも中間転写ベルト２２に所定のテンションが印加されているため、図３（ｂ）に示すように、中間転写ベルト２２の駆動ローラ７６やテンションローラ２０に巻き付いている部分（以下、巻き付き部という）に、巻き癖と呼ばれるベルトの変形が生じてしまう。その結果、中間転写ベルト表面の平面度や平滑性が損なわれ、転写性（画像抜け、画像とび）が悪化するおそれがあった。
【００３１】
そこで、本実施形態においては、装置使用時には、中間転写ベルト２２に所定のテンションを付与でき、装置電源ＯＦＦ時には、中間転写ベルト２２に印加するテンションを緩めるテンション付与機構を設けた。以下に、具体的に説明する。
【００３２】
図４は、本実施形態のテンション付与機構３０と中間転写ベルト２２とを示す概略構成図であり、（ａ）は、装置の電源ＯＦＦ時のテンション付与機構３０と、中間転写ベルト２２とを示す概略構成図であり、（ｂ）は、装置駆動時のテンション付与機構３０と、中間転写ベルト２２とを示す概略構成図である。また、図５は、テンションローラ２０付近の拡大斜視図である。
図４に示すように、本実施形態のテンション付与機構３０は、第一コイルスプリング３１と、連結部材たるアーム部材３２と、形状変化部材たる形状記憶合金からなる第二コイルスプリング３３とを有している。形状記憶合金は、低温では柔らかく（剛性が低い）、高温では硬い（剛性が高い）特性を有しているため、第二コイルスプリング３３は、低温では、荷重発生力が小さく、高温では、荷重発生力が大きくなる性質を有している。
【００３３】
図５に示すように、テンションローラ２０を回転自在に支持する軸受２０ｂが、装置本体の手前側および奥側側板に設けられた長穴２０ｃに嵌合している。これにより、軸受２０ｂが長穴２０ｃを移動することで、テンションローラ２０がベルト張架方向とベルト緩み方向とに所定範囲移動する。
【００３４】
連結部材たるアーム部材３２は、第一腕部３２ａと第一腕部３２ａから折れ曲がった第二腕部３２ｂとを有しており、第一腕部３２ａと第二腕部３２ｂとの間に貫通孔が設けられている。装置本体に設けられた貫通軸９８にこの貫通孔が挿入され、アーム部材３２が貫通軸９８を中心にして回動自在に装置に取り付けられている。第一腕部３２ａの端部には、第一バネ固定部３２ｄが設けられており、第二腕部３２ｂの端部には、第二バネ固定部３２ｅが設けられている。
【００３５】
上記アーム部材３２の第二バネ固定部３２ｅには、第二コイルスプリング３３の一端が固定されており、第二コイルスプリング３３の他端は、定着ローラ４５を回転自在に支持する不図示の軸受に固定されている。アーム部材３２の第一バネ固定部３２ｄには、付勢部材たる第一コイルスプリング３１の一端が固定されており、他端は、テンションローラ２０の軸２０ａに取り付けられている（図５参照）。
【００３６】
装置本体の側板９９には、アーム部材３２が突き当り、アーム部材３２の移動を規制する規制手段たる規制突起９９ａが設けられている。また、装置側板９９の規制突起９９ａの近傍には、側板９９からの高さが規制突起９９ａよりも高い、緩衝部材たる緩衝スプリング９９ｂが設けられている。
【００３７】
装置の電源がＯＮされ、定着ローラ４５に内蔵された熱源４５ａに電流が供給され、熱源４５ａから熱が放熱されると、第二コイルスプリング３３が加熱され、第二コイルスプリング３３の温度が上昇する。形状記憶合金からなる第二コイルスプリング３３が温度上昇すると、第二コイルスプリング３３の力が増加し、第一コイルスプリング３１の付勢力やアーム部材３２の自重により伸ばされていた第二コイルスプリング３３が、元の形状に戻ろうとする。そして、第二コイルスプリング３３の元の形状に戻ろうとする力（第二コイルスプリング３３のアーム部材３２の第二腕部３２ｂを引っ張る力（付勢力））Ｆ２が、第一コイルスプリング３１のアーム部材３２の第一腕部３２ａを引っ張る力（第一コイルスプリング３１の付勢力）Ｆ１よりも大きくなる。その結果、第二コイルスプリング３３が、アーム部材３２の第二腕部３２ｂを図中上方へ引き上げ、アーム部材３２が、図４（ａ）の状態から図中反時計回りに回動し、第一腕部３２ａの先端が、テンションローラ２０から離間する方向（図中右側）へ移動する。すると、第一コイルスプリング３１とともに、テンションローラ２０がベルト張架方向へ移動して、中間転写ベルト２２に張力が印加され、中間転写ベルト２２がピンと張った状態となる。さらに、第二コイルスプリング３３が縮んで、アーム部材３２が図中反時計回りに回転していくと、第一コイルスプリング３１が伸びていく。そして、最終的には、図４（ｂ）に示すように、アーム部材３２の第一腕部３２ａが規制突起９９ａと突き当り、アーム部材３２の図中反時計回りの移動が規制される。第一腕部３２ａが上記規制突起９９ａと突き当る直前に、緩衝スプリング９９ｂと突き当ることで、アーム部材３２の回転の勢いが削減されて、規制突起９９ａと突き当る。これにより、アーム部材３２が規制突起９９ａに突き当ったときの衝撃を緩和することができ、振動や衝撃音の発生を抑制することができる。
【００３８】
また、アーム部材３２を規制突起９９ａに突き当てることで、中間転写ベルト２２に印加するテンションを、第一コイルスプリング３１の付勢力のみにすることができ、好ましい。これは、アーム部材３２を規制突起９９ａに突き当てない場合、中間転写ベルト２２に印加するテンションが、第一コイルスプリング３１と第二コイルスプリング３３との関係によって決まってくる。第二コイルスプリング３３の引っ張り力（付勢力）は、温度によって異なってくるので、装置内の温度や定着温度により変動してしまう。その結果、中間転写ベルト２２に印加するテンションが変動するおそれがある。なお、装置駆動時における第二コイルスプリング３３の引っ張り力が非常に強くなる材料を用いれば、第二コイルスプリング３３の中間転写ベルトのテンションによる撓みはほとんど無視でき、中間転写ベルト２２に印加するテンションは、第一コイルスプリング３１の付勢力と見なすことができるため、規制突起９９ａは、設けなくてもよい。
【００３９】
装置の電源がＯＦＦにされると、熱源４５ａの放熱が停止し、第二コイルスプリング３３の温度が低下していく。第二コイルスプリング３３の温度が下がっていくと、第二コイルスプリング３３の剛性が低くなり、第二コイルスプリング３３のアーム部材３２の第二腕部３２ｂを引っ張る力（付勢力）Ｆ２が、第一コイルスプリング３１のアーム部材３２の第一腕部３２ａを引っ張る力（付勢力）Ｆ１よりも弱くなる。すると、第二コイルスプリング３３が、第一コイルスプリング３１の付勢力により伸ばされ、アーム部材３２が図中時計回りに回動する。すると、第一コイルスプリング３１の付勢力が低下し、テンションローラ２０に印加される付勢力が低下する。その結果、中間転写ベルト２２への張力が低下し、中間転写ベルト２２が緩んだ状態となる（図４（ａ）参照）。これにより、中間転写ベルト２２に巻き癖がつくのを抑制できる。
【００４０】
上記では、第一コイルスプリング３１を有しているが、第一コイルスプリング３１は、無くてもよい。この場合、アーム部材３２の第一腕部３２ａの先端をテンションローラ２０の軸２０ａに軸受などを介して取り付ける。また、規制突起９９ａを無くし、装置稼動時においても、アーム部材３２の移動を規制しないようにして、第二コイルスプリング３３の付勢力が中間転写ベルト２２に印加されるテンションとなるようにする。
【００４１】
また、図６に示すように、第三コイルスプリング３４を設けて、第三コイルスプリング３４でアーム部材３２を図中時計回りに付勢してもよい。この場合、装置の電源ＯＦＦ時に、アーム部材３２が図中時計回りに回転して、第一コイルスプリング３１が自由長になった後も、この第三コイルスプリング３４は、付勢力を有しており、アーム部材３２を図中時計回りへ回転させる。アーム部材３２が図中時計回りに回転することによって、第一コイルスプリング３１とテンションローラ２０とが、さらに、駆動ローラ７６側へ移動する。これにより、装置電源ＯＦＦ時に中間転写ベルト２２にテンションが印加されるのを、より一層抑制することができる。
【００４２】
また、上記では、二次転写対向ローラをテンションローラとして用いたが、図７に示すように、二次転写対向ローラ２０とは別にテンションローラ３５を配置した構成でもよい。
【００４３】
さらに、上記では、形状記憶合金をコイルバネ形状にしているが、これに限られない。例えば、図８（ｂ）に示すように、元の形状が、湾曲した板状または針金状の形状記憶合金３３０を用いてもよい。この場合、図８（ａ）に示すように、装置電源ＯＦＦ時で、形状記憶合金からなる部材３３０が低温のときは、第一コイルスプリング３１の付勢力により真直ぐに伸ばされており、中間転写ベルト２２にテンションが印加されていない状態となっている。装置が駆動して、定着装置１０の熱により形状記憶合金からなる部材３３０が高温となると、図８（ｂ）に示すように元の湾曲した形状に戻り、アーム部材３２を規制突起９９ａに突き当てて、中間転写ベルト２２にテンションを印加する。
【００４４】
また、上記では、中間転写ベルト２２にテンションを付与するテンション付与機構に本発明を適用した実施形態について説明したが、これに限られない。例えば、内部に発熱源を備えた加熱ローラと定着ローラとに張架された定着ベルトにテンションを付与するテンション付与装置にも、本発明を適用できる。
【００４５】
図９は、定着ベルト４５３を有する定着装置１１０の概略構成図である。
図に示すように、定着ベルト４５３が定着ローラ４５１と内部に熱源４５４を備えた加熱ローラ４５２とによって張架されている。定着ローラ４５１は不図示の駆動源によって回転駆動され、定着ベルト４５３が図中矢印Ｂ方向に無端移動し、これによって加熱ローラ４５２が従動回転する。加熱ローラ４５２は、定着ローラ４５１から離間する方向と近接する方向とに所定範囲移動可能に装置本体に支持されている。また、定着ローラ４５１と対向する位置に定着ベルト４５３を挟んで定着ローラ４５１に当接し定着ニップＮを形成する加圧部材として加圧ローラ４７が配設されている。
【００４６】
また、加熱ローラ４５２は、定着ベルト４５３に適当な所定のテンションを与えるため、テンション付与機構３００によって定着ローラ４５１から離間させる方向に付勢されている。テンション付与機構３００は、形状記憶合金からなるコイルスプリング３６を備えており、一端が、加熱ローラ４５２の軸に取り付けられており、他端が、装置の側板に固定されている。この構成は、装置駆動時は、コイルスプリング３６の付勢力により、加熱ローラ４５２を定着ローラ４５１から離間する方向に付勢して、定着ベルト４５３に適当な所定のテンションを与えている。装置の電源ＯＦＦになり、コイルスプリング３６の温度が低温になり、コイルスプリング３６の剛性が低くなると、定着ベルト４５３の張力よりも、コイルスプリング３６の付勢力が弱くなる。その結果、加熱ローラ４５２が定着ベルト４５３の張力により定着ローラ側へ移動し、コイルスプリング３００が圧縮する。これにより、装置電源ＯＦＦ時は、定着ベルト４５３のテンションが弱められ、定着ベルト４５３に巻き癖がつくのを抑制できる。
【００４７】
上記では、形状記憶合金からなるコイルスプリング３６を圧縮ばねとして用いたが、図１０に示すように、形状記憶合金からなるコイルスプリング３６を引っ張りばねとして用いてもよい。この場合、電源が落とされ、コイルスプリング３６の温度が低温になり、コイルスプリング３６の剛性が低くなると、コイルスプリング３６が定着ベルト４５３の張力により伸長し、定着ベルト４５３のテンションが弱められる。装置駆動時は、加熱ローラ４５２の熱により温度上昇すると、伸長したコイルスプリング３６が圧縮し、定着ベルト４５３に所定のテンションを付与することができる。
【００４８】
また、形状記憶合金からなるコイルスプリング３６は、温度によって剛性が変化するため、装置内の温度や定着温度によって、定着ベルト４５３のテンションが変動するおそれがあるので、図１１のように構成してもよい。
図１１は、定着ローラ４５１をテンションローラとして用い、テンション付与機構３００は、第一コイルスプリング３０１と、連結部材３０２と、形状記憶合金からなる第二コイルスプリング３０３とを有している。第一コイルスプリング３０１の一端を、定着ローラ４５１を回転自在に支持する不図示の軸受に取り付け、他端を連結部材３０２に取り付ける。形状記憶合金からなる第二コイルスプリング３０３の一端を、加熱ローラ４５２を回転自在に支持する不図示の軸受に取り付け、他端を連結部材３０２に取り付ける。連結部材３０２には、突起部３０２ａを有している。
【００４９】
装置が休止状態であり、第二コイルスプリング３０３が低温のときは、図１１（ｂ）に示すように、第一コイルスプリング３０１の付勢力によって、第二コイルスプリング３０３が圧縮せしめられている。装置が駆動し、第二コイルスプリング３０３が加熱ローラ４５２の熱を受けて高温になると、第二コイルスプリング３０３が伸長する。すると、連結部材３０２の突起部３０２ａが装置本体に設けられたストッパー３０４に突き当り、連結部材３０２の定着ローラ側への移動が規制される。また、第二コイルスプリング３０３が伸長することによって、第一コイルスプリング３０１が圧縮し、第一コイルスプリング３０１によって、定着ローラ４５１が、加熱ローラ４５２から離間する方向へ付勢される。これにより、定着ベルト４５３に所定のテンションが付与される。また、連結部材３０２がストッパー３０４と突き当り、定着ローラ側への移動が規制されることによって、定着ローラ４５１に働く付勢力が、第一コイルスプリング３０１の付勢力のみとなる。第一コイルスプリング３０１は、温度などにより剛性が変化しない部材で構成されているので、装置駆動時には、一定のテンションを定着ベルト４５３に付与することができる。
なお、形状記録合金からなる第二コイルスプリング３０３に変えて、図８に示したように、板状または針金状の形状記憶合金にしてもよい。
【００５０】
また、本発明は、上記定着ベルト、中間転写ベルトに限らず、紙搬送ベルトや、感光体ベルトにテンションを付与するテンション付与装置にも適用できる。また、上記では、定着装置の熱により、形状記憶合金を加熱しているが、モータの駆動熱、制御部のＣＰＵから発生する熱により形状記憶合金を加熱してもよい。
【００５１】
以上、本実施形態のテンション付与装置たるテンション付与機構３０によれば、テンション付与機構３０が取り付けられる装置である画像形成装置の稼動時に発熱する熱源（定着装置の発熱源４５ａ）から放熱される熱によりテンションローラ２０への付勢力が増加するように形状が変化する形状変化部材たる形状記憶合金を備えている。画像形成装置が駆動すると、定着装置の発熱源４５ａが熱を発し、形状記憶合金が加熱され形状記憶合金が高温となり、形状記憶合金がテンションローラ２０への付勢力が増加させるよう形状が変化する。これにより、画像形成装置駆動時には、テンションローラ２０に付勢力が作用し、ベルト部材たる中間転写ベルト２２に適切な張力が印加される。一方、画像形成装置がスタンバイ状態や電源が落とされるなど、装置が非稼動時のときは、定着装置の発熱源４５ａから熱が発生することがないので、形状記憶合金が低温となり、高温時の形状から低温時の形状に形状記憶合金の形状が変化し、テンションローラ２０の付勢力が低下する。その結果、中間転写ベルト２２に印加される張力が低下し、電源ＯＦＦ時の中間転写ベルト２２に印加する張力が弱められる。これにより、巻き癖の発生を抑制することができる。また、画像形成装置に備えられた熱源から放熱される熱により形状記憶合金の形状を変化させて、中間転写ベルト２２に適切な張力を印加するので、駆動モータの駆動力によってベルトにテンションを付与するものに比べて、装置駆動時の消費電力を抑えることができる。
【００５２】
図９、図１０に示すように、上記テンションローラたる加熱ローラ４５２を付勢する付勢部材たるコイルスプリング３６を、形状記憶合金とすることで、加熱ローラ４５２によってコイルスプリング３６が加熱されると、コイルスプリング３６の付勢力が高まり、コイルスプリング３６の付勢力が増加し、加熱ローラ４５２に所定の付勢力が付与される。その結果、ベルト部材たる定着ベルト４５３に所定のテンションを付与することができる。形状記憶合金からなるコイルスプリング３６が低温となると、コイルスプリング３６の剛性が低くなり、付勢力が低下する。これにより、加熱ローラ４５２に印加される付勢力が低下し、定着ベルト４５３のテンションが低下する。したがって、定着ベルト４５３の巻き癖の発生を抑制することができる。
【００５３】
また、図４〜８、図１１に示すように、一端がテンションローラに固定され、他端が上記形状記憶合金に直接または部材を介して間接的に固定され、上記テンションローラを付勢する付勢部材たる第一コイルスプリングを備える構成としてもよい。この場合、形状記憶合金が加熱されて、形状記憶合金が元の形状に戻ることにより、第一コイルスプリングの付勢力が増加し、テンションローラへの付勢力が増加する。そして、装置が非稼動状態となって、形状記憶合金が低温となり、形状記憶合金の剛性が低くなると、第一コイルバネの付勢力により、形状記憶合金の形状が第一コイルバネの付勢力が低下する方向に形状が変化し、第一コイルバネの付勢力が低下する。これにより、ベルト部材の巻き癖の発生を抑制することができる。
【００５４】
また、一端に第一コイルスプリング３１の他端が固定され、他端に形状記憶合金（第二コイルスプリング３３）が固定される連結部材たるアーム部材３２を備え、上記熱源の熱による上記形状記憶合金の形状変化時に、上記アーム部材３２が突き当り、上記アーム部材３２の移動を規制する規制手段たる規制突起９９ａを設けた。このように、アーム部材３２が規制突起９９ａに突き当ることで、テンションローラ２０への付勢力が、第一コイルスプリング３１の付勢力のみになる。移動を規制することによって、そのときの第一コイルスプリング３１の付勢力が、ほぼ一定になり、所定の付勢力をテンションローラ２０に付与することができ、一定のテンションをベルト部材に印加することができる。これにより、ベルト部材の搬送性能を安定させることができる。
【００５５】
また、形状記憶合金をバネ形状（第二コイルスプリング３３）とした場合、熱源の熱による形状変化後の第二コイルスプリング３３の付勢力を、上記第一コイルスプリング３１の付勢力よりも大きくする。これにより、第二コイルスプリング３３の付勢力によって、連結部材たるアーム部材３２が移動して、アーム部材３２を規制突起９９ａに付き当てることができる。そして、熱源の熱により加熱されていないときの第二コイルスプリング３３の付勢力が、第一コイルスプリング３１の付勢力よりも小さくなるので、装置の電源ＯＦＦ時は、アーム部材３２が、第一コイルスプリング３１側へ移動し、第一コイルスプリング３１の付勢力を低下させる。これにより、テンションローラ２０に付与される付勢力が低下し、ベルト部材に印加されるテンションが低下し、ベルト部材を緩ませることができる。
【００５６】
また、上記アーム部材３２が、上記規制突起９９ａに突き当るときの衝撃を吸収する緩衝部材たる緩衝スプリング９９ｂを設けたことで、上記アーム部材３２が、上記規制突起９９ａに突き当るときに発生する振動や衝撃音を低減することができる。
【００５７】
また、ベルト部材を２個の張架ローラにより張架することによって、複数の張架ローラによって張架するものに比べて、省スペース化、部品点数を削減することができる。
【００５８】
また、複数の張架ローラのうちの何れか１つの張架ローラ内に熱源を備えた定着ベルトを張架するベルト装置に本発明のテンション付与機構を設けることによって、定着ベルトの巻き癖を抑制することができる。
【００５９】
また、トナー像を担持するベルト部材である中間転写ベルトに本発明のテンション付与機構を設けることによって、中間転写ベルトの巻き癖を抑制することができる。
また、記録部材たる記録紙を保持する紙搬送ベルトに本発明のテンション付与機構を設けることによって、紙搬送ベルトの巻き癖を抑制することができる。
【符号の説明】
【００６０】
２０：テンションローラ（二次転写対向ローラ）
２２：中間転写ベルト
３０,１００,３００：テンション付与機構
３１,３０１：第一コイルスプリング
３２：アーム部材
３３,３０３：第二コイルスプリング
３４：第三コイルスプリング
３５：テンションローラ
３０２：連結部材
３０４：ストッパー
３３０：形状記憶合金部材
４５２：加熱ローラ
４５３：定着ベルト
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６１】
【特許文献１】特開２００４−７７９４２号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テンション付与装置、ベルト装置および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、像担持体である感光体上に形成されたトナー像を、無端ベルト状の転写ベルトに一次転写し、転写されたトナー像を転写ベルトの無端移動により搬送し、記録部材に二次転写する画像形成装置がある。
この種の画像形成装置では、転写ベルト上に一次転写されたトナー像を記録体に精度よく二次転写するために、転写ベルトに張力を印加して張った状態で無端移動させる必要がある。しかし、転写ベルトに常に張力を印加していると、電源ＯＦＦ時に転写ベルトの張架ローラに巻き付いている部分（以下、巻き付き部という）に、巻き癖と呼ばれるベルトの変形が生じることがあった。特に、近年、装置の小型化のため、張架ローラの径の小径化がすすみ、上記巻き付き部の曲率が小さくなり、上記巻き癖が顕著に現れ、ベルト表面の平面度を著しく損ねるおそれがあった。
【０００３】
なお、定着ベルト、感光体ベルト、紙搬送ベルトでも、転写ベルトと同様の問題が生じる。
【０００４】
特許文献１には、次のようなテンション付与装置が記載されている。すなわち、駆動ローラをベルトが緩む方向とベルトが張る方向とに移動可能に支持し、スプリングで駆動ローラをベルトが緩む方向に付勢する。そして、ベルト回転駆動時に、駆動モータから駆動力が伝達される中継ギヤと、この中継ギヤと噛み合い、駆動ローラの軸に固定された駆動伝達ギヤとの間に作用する力を、上記スプリングの付勢方向と逆方向にしたテンション付与装置である。転写ベルトを駆動させるときには、中継ギヤと駆動伝達ギヤとの間に作用する力によって、転写ベルトに適切な張力が印加される。装置の電源ＯＦＦ時など、転写ベルトが停止しているときは、中継ギヤと駆動伝達ギヤとの間に作用する力がなくなるので、上記スプリングの付勢力で駆動ローラが、ベルトが緩む方向へ移動することで、ベルトに印加する張力が弱められる。これにより、装置電源ＯＦＦ時に小さな曲率となった部分で生じる巻き癖の発生を防止することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、駆動モータの駆動力で、ベルトにテンションを付与するので、ベルト駆動時の駆動モータの負荷が増え、消費電力が増加してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、ベルトの巻き癖を抑制することができ、かつ、ベルト駆動時の駆動モータの負荷が増加することなく、駆動時にベルト部材に所定のテンションを印加することができるテンション付与装置、ベルト装置および画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、無端状のベルト部材を張架する複数の張架ローラのうちの何れか１つの張架ローラをベルト部材に向けて付勢して上記ベルト部材に張力を付与するテンションローラとして機能させるテンション付与装置において、当該テンション付与装置が取り付けられる装置が稼動しているときにのみ発熱する熱源から放熱される熱によりテンションローラへの付勢力が増加するように形状が変化する形状変化部材を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１のテンション付与装置において、上記形状変化部材として、形状記憶合金を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２のテンション付与装置において、上記形状変化部材が、上記テンションローラを付勢する付勢部材であることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３いずれかのテンション付与装置において、一端がテンションローラに固定され、他端が上記形状変化部材に直接または部材を介して間接的に固定され、上記テンションローラを付勢する付勢部材を備え、上記形状変化部材は、上記熱源の熱により上記付勢部材の付勢力が増加するように形状が変化することを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項４のテンション付与装置において、一端に上記付勢部材の他端が固定され、他端に上記形状変化部材が固定される連結部材を備え、上記熱源の熱による上記形状変化部材の形状変化時に、上記連結部材が突き当り、上記連結部材の移動を規制する規制手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５のテンション付与装置において、上記形状変化部材が、バネ形状であり、上記熱源の熱により上記形状変化部材が加熱されたときの上記形状変化部材の付勢力が、上記付勢部材の付勢力よりも大きく、上記熱源により加熱されていないときの上記形状変化部材の付勢力が、上記付勢部材の付勢力よりも小さくなるよう構成したことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項５または６のテンション付与装置において、上記連結部材が、上記規制手段に突き当るときの衝撃を吸収する緩衝部材を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、無端状のベルト部材と、該無端状のベルト部材を張架する複数の張架ローラと、複数の張架ローラのうちの何れか１つの張架ローラをベルト部材に向けて付勢して上記ベルト部材に張力を付与するテンションローラとして機能させるテンション付与手段とを備えたベルト装置において、上記テンション付与手段として、請求項１乃至７いずれかのテンション付与装置を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項８のベルト装置において、複数の張架ローラのうちの何れか１つの張架ローラ内に熱源を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、無端状のベルト部材を複数の張架ローラによって張架しながら無端移動せしめるベルト装置と、上記ベルト部材のおもて面あるいはこれに保持される記録部材にトナー像を形成するトナー像形成手段と、熱源を備え、記録部材上のトナー像を加熱して該トナー像を記録部材に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置において、上記ベルト装置として、請求項８のベルト装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１０の画像形成装置において、上記形状変化部材は、上記定着手段の熱源により加熱されることを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項１０または１１の画像形成装置において、上記ベルト部材は、２個の張架ローラにより張架されていることを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、記録部材にトナー像を形成するトナー像形成手段と、無端状のベルト部材を複数の張架ローラによって張架しながら無端移動せしめるベルト装置と、上記ベルト部材を加熱する熱源とを有し、上記記録部材上のトナー像を加熱して該トナー像を記録部材に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置において、上記ベルト装置として、請求項９のベルト装置を用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、テンション付与装置が取り付けられた装置が稼動して熱源からの放熱で形状変化部材が加熱され、形状変化部材が高温となり、形状変化部材がテンションローラへの付勢力が増加させるよう形状が変化する。これにより、テンション付与装置が取り付けられた装置稼動時には、テンションローラに付勢力が作用し、ベルト部材に適切な張力が印加される。一方、テンション付与装置が取り付けられた装置の休止時など装置が稼動していないときは、熱源から熱が発生することがないので、形状変化部材が低温となり、高温時の形状から低温時の形状に形状変化部材の形状が変化し、テンションローラの付勢力が低下する。その結果、ベルト部材に印加される張力が低下し、装置非稼動時はベルト部材に印加する張力が弱められる。これにより、巻き癖の発生を抑制することができる。
また、もともとテンション付与装置が取り付けられる装置に備えられた熱源から放熱される熱により形状変化部材の形状を変化させて、ベルト部材に適切な張力を印加するので、特許文献１に記載のようにベルト駆動時の駆動モータの負荷を増加させることがない。よって、装置駆動時に駆動モータの負荷が増加することなく、稼動時にベルト部材に所定のテンションを印加することができ、装置駆動時の消費電力を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係るプリンタの概略構成図。
【図２】プロセスユニットの概略構成図。
【図３】従来のテンション付与機構の概略構成図
【図４】本実施形態のテンション付与機構と中間転写ベルトとを示す概略構成図。
【図５】テンションローラ付近の拡大斜視図
【図６】第三コイルスプリングを設けたテンション付与機構と中間転写ベルトとを示す概略構成図。
【図７】駆動ローラと２次転写対向ローラとテンションローラとで張架された中間転写ベルトと本実施形態テンション付与機構とを示す概略構成図。
【図８】本実施形態テンション付与機構の変形例を示す概略構成図。
【図９】定着ベルトとテンション付与機構とを示す概略構成図。
【図１０】図９のテンション付与機構の第１の変形例を示す概略構成図。
【図１１】図９のテンション付与機構の第２の変形例を示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のプリンタ（以下、単にプリンタという）の一実施形態について説明する。
まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本プリンタを示す概略構成図である。同図において、このプリンタは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（以下、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋと記す）のトナー像を形成するための４つのプロセスユニット２６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを備えている。これらは、画像形成物質として、互いに異なる色のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時に交換される。Ｋトナー像を形成するためのプロセスユニット２６Ｋを例にすると、図２に示すように、潜像担持体たるドラム状の感光体２４Ｋ、ドラムクリーニング装置８３Ｋ、除電装置（不図示）、帯電装置２５Ｋ、現像装置２３Ｋ等を備えている。画像形成ユニットたるプロセスユニット２６Ｋは、プリンタ本体に脱着可能であり、一度に消耗部品を交換できるようになっている。
【００１１】
上記帯電装置２５Ｋは、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転せしめられる感光体２４Ｋの表面を一様帯電せしめる。一様帯電せしめられた感光体２４Ｋの表面は、レーザー光Ｌによって露光走査されてＫ用の静電潜像を担持する。このＫ用の静電潜像は、図示しないＫトナーを用いる現像装置２５ＫによってＹトナー像に現像される。そして、後述する中間転写ベルト２２上に中間転写される。ドラムクリーニング装置８３Ｋは、中間転写工程を経た後の感光体２４Ｋ表面に付着している転写残トナーを除去する。また、上記除電装置は、クリーニング後の感光体２４Ｋの残留電荷を除電する。この除電により、感光体２４Ｋの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。他色のプロセスユニット（２６Ｙ，Ｍ，Ｃ）においても、同様にして感光体（２４Ｙ，Ｍ，Ｃ）上に（Ｙ，Ｍ，Ｃ）トナー像が形成されて、後述する中間転写ベルト２２上に中間転写される。なお、感光体２４Ｋにおける筒状のドラム部は、中空のアルミ素管のおもて面に有機感光層が被覆されたものである。このドラム部の軸線方向の両端部にそれぞれドラム軸を有するフランジが取り付けられて、感光体２４Ｋを構成している。
【００１２】
現像手段たる現像装置２３Ｋは、図示しないＫトナーを収容する縦長のホッパ部８６Ｋと、現像部８７Ｋとを有している。ホッパ部８６Ｋ内には、図示しない駆動手段によって回転駆動されるアジテータ８８Ｋ、これの鉛直方向下方で図示しない駆動手段によって回転駆動される撹拌パドル８９Ｋ、これの鉛直方向で図示しない駆動手段によって回転駆動されるトナー供給ローラ８０Ｋなどが配設されている。ホッパ部８６Ｋ内のＫトナーは、アジテータ８８Ｋや撹拌パドル８９Ｋの回転駆動によって撹拌されながら、自重によってトナー供給ローラ８０Ｋに向けて移動する。トナー供給ローラ８０Ｋは、金属製の芯金と、これの表面に被覆された発泡樹脂等からなるローラ部とを有しており、ホッパ部８６Ｋ内のＫトナーをローラ部の表面に付着させながら回転する。
【００１３】
現像装置２３Ｋの現像部８７Ｋ内には、感光体２４Ｋやトナー供給ローラ８０Ｋに当接しながら回転する現像ローラ８１Ｋや、これの表面に先端を当接させる薄層化ブレード８２Ｋなどが配設されている。ホッパ部８６Ｋ内のトナー供給ローラ８０Ｋに付着したＫトナーは、現像ローラ８０Ｋとトナー供給ローラ８０Ｋとの当接部で現像ローラ８１Ｋの表面に供給される。供給されたＫトナーは、現像ローラ８１Ｋの回転に伴ってローラと薄層化ブレード８２Ｋとの当接位置を通過する際に、ローラ表面上での層厚が規制される。そして、層厚規制後のＫトナーは、現像ローラ８１Ｋと感光体２４Ｋとの当接部である現像領域において、感光体２４Ｋ表面のＫ用の静電潜像に付着する。この付着により、Ｋ用の静電潜像がＫトナー像に現像される。
【００１４】
図２を用いてＫ用のプロセスユニット２６Ｋについて説明したが、Ｙ，Ｍ，Ｃ用のプロセスユニット２６Ｙ，Ｍ，Ｃにおいても、同様のプロセスにより、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ表面にＹ，Ｍ，Ｃトナー像が形成される。
【００１５】
先に示した図１において、プロセスユニット２６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの鉛直方向上方には、光書込ユニット２７が配設されている。潜像書込装置たる光書込ユニット２７は、画像情報に基づいてレーザーダイオードから発したレーザー光Ｌにより、プロセスユニット２６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにおける感光体２４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを光走査する。この光走査により、感光体２４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の静電潜像が形成される。かかる構成においては、光書込ユニット２７と、プロセスユニット２６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとにより、３つ以上の潜像担持体にそれぞれ互いに異なる色の可視像たるＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像を作像する作像手段として機能している。
【００１６】
なお、光書込ユニット２７は、光源から発したレーザー光（Ｌ）を、図示しないポリゴンモータによって回転駆動したポリゴンミラーで主走査方向に偏光せしめながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体に照射するものである。ＬＥＤアレイの複数のＬＥＤから発したＬＥＤ光によって光書込を行うものを採用してもよい。
【００１７】
プロセスユニット２６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの鉛直方向下方には、無端状の中間転写ベルト２２を張架しながら図中反時計回り方向に無端移動せしめるベルト装置たる転写ユニット７５が配設されている。転写ユニット７５は、中間転写ベルト２２の他に、駆動ローラ７６、テンションローラ２０、４つの１次転写ローラ７４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、２次転写ローラ２１、ベルトクリーニング装置７１、クリーニングバックアップローラ７２などを備えている。
【００１８】
ベルト部材であり、転写ベルトである中間転写ベルト２２は、そのループ内側に配設された駆動ローラ７６、テンションローラ２０、クリーニングバックアップローラ７２及び４つの１次転写ローラ７４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋによって張架されている。そして、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動される駆動ローラ７６の回転力により、同方向に無端移動せしめられる。
【００１９】
４つの１次転写ローラ７４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、このように無端移動せしめられる中間転写ベルト２２を感光体２４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとの間に挟み込んでいる。この挟み込みにより、中間転写ベルト２２のおもて面と、感光体２４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとが当接するＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップが形成されている。
【００２０】
１次転写ローラ７４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋには、図示しない転写バイアス電源によってそれぞれ１次転写バイアスが印加されており、これにより、感光体２４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの静電潜像と、１次転写ローラ７４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとの間に転写電界が形成される。なお、１次転写ローラ７４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに代えて、転写チャージャーや転写ブラシなどを採用してもよい。
【００２１】
Ｙ用のプロセスユニット２６Ｙの感光体２４Ｙ表面に形成されたＹトナーは、感光体２４Ｙの回転に伴って上述のＹ用の１次転写ニップに進入すると、転写電界やニップ圧の作用により、感光体２４Ｙ上から中間転写ベルト２２上に１次転写される。このようにしてＹトナー像が１次転写せしめられた中間転写ベルト２２は、その無端移動に伴ってＭ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップを通過する際に、感光体２４Ｍ，Ｃ，Ｋ上のＭ，Ｃ，Ｋトナー像が、Ｙトナー像上に順次重ね合わせて１次転写される。この重ね合わせの１次転写により、中間転写ベルト２２上には４色トナー像が形成される。
【００２２】
転写ユニット７５の２次転写ローラ２１は、中間転写ベルト２２のループ外側に配設されて、ループ内側のテンションローラ２０との間に中間転写ベルト２２を挟み込んでいる。この挟み込みにより、中間転写ベルト２２のおもて面と、２次転写ローラ２１とが当接する２次転写ニップが形成されている。２次転写ローラ２１には、図示しない転写バイアス電源によって２次転写バイアスが印加される。この印加により、２次転写ローラ２１と、アース接続されているテンションローラ２０との間には、２次転写電界が形成される。
【００２３】
転写ユニット７５の鉛直方向下方には、記録紙Ｐを複数枚重ねた紙束の状態で収容している給紙カセット１６がプリンタの筐体に対してスライド着脱可能に配設されている。この給紙カセット１６は、紙束の一番上の記録紙Ｐに給紙ローラ１７を当接させており、これを所定のタイミングで図中反時計回り方向に回転させることで、その記録紙Ｐを給紙路に向けて送り出す。
【００２４】
給紙路の末端付近には、レジストローラ１８，１９からなるレジストローラ対が配設されている。このレジストローラ対は、給紙カセット１６から送り出された記録部材たる記録紙をローラ間に挟み込むとすぐに両ローラの回転を停止させる。そして、挟み込んだ記録紙を上述の２次転写ニップ内で中間転写ベルト２２上の４色トナー像に同期させ得るタイミングで回転駆動を再開して、記録紙Ｐを２次転写ニップに向けて送り出す。
【００２５】
２次転写ニップで記録紙に密着せしめられた中間転写ベルト２２上の４色トナー像は、２次転写電界やニップ圧の影響を受けて記録紙Ｐ上に一括２次転写され、記録紙Ｐの白色と相まって、フルカラートナー像となる。このようにして表面にフルカラートナー像が形成された記録紙Ｐは、２次転写ニップを通過すると、２次転写ローラ２１や中間転写ベルト２２から曲率分離する。そして、転写後搬送路を経由して、定着装置１０に送り込まれる。
【００２６】
２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト２２には、記録紙に転写されなかった転写残トナーが付着している。これは、中間転写ベルト２２のおもて面に当接しているベルトクリーニング装置７１によってベルト表面からクリーニングされる。中間転写ベルト２２のループ内側に配設されたクリーニングバックアップローラ７２は、ベルトクリーニング装置７１によるベルトのクリーニングをループ内側からバックアップする。
【００２７】
定着手段たる定着装置１０には、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する定着ローラ４５と、定着ローラ４５に所定の圧力で当接しながら回転する加圧ローラ４７とが設けられており、定着ローラ４５と加圧ローラ４７とによって定着ニップを形成している。定着装置１０内に送り込まれた記録紙は、その未定着トナー像担持面を定着ローラ４５に密着させるようにして、定着ニップに挟まれる。そして、加熱や加圧の影響によってトナー像中のトナーが軟化さしめられて、フルカラー画像が定着せしめられる。
【００２８】
図示しないテンキー等からなる操作部に対する入力操作や、図示しないパーソナルコンピュータ等から送られてくる制御信号などにより、片面プリントモードが設定されている場合には、定着装置１０内から排出された記録紙Ｐは、そのまま機外へと排出される。そして、筐体の上カバーの上面であるスタック部５６にスタックされる。
【００２９】
本実施形態においては、プロセスユニット２６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、光書込ユニット２７でトナー像を形成するトナー像形成手段を構成している。
【００３０】
次に、本実施形態の特徴点である中間転写ベルト２２にテンションを付与するテンション付与装置であるテンション付与機構について説明する。
図３は、従来のテンション付与機構１００の概略構成図である。
図に示すように、従来のテンション付与機構１００は、コイルスプリング１０１の一端を、テンションローラ２０を回転自在に支持する軸受１００ａに取り付け、他端を装置の本体側板９９に取り付けて、テンションローラ２０をベルト張架方向（図中右側）に付勢している。しかし、この従来のテンション付与機構１００は、装置の電源ＯＦＦ時にも中間転写ベルト２２に所定のテンションが印加されているため、図３（ｂ）に示すように、中間転写ベルト２２の駆動ローラ７６やテンションローラ２０に巻き付いている部分（以下、巻き付き部という）に、巻き癖と呼ばれるベルトの変形が生じてしまう。その結果、中間転写ベルト表面の平面度や平滑性が損なわれ、転写性（画像抜け、画像とび）が悪化するおそれがあった。
【００３１】
そこで、本実施形態においては、装置使用時には、中間転写ベルト２２に所定のテンションを付与でき、装置電源ＯＦＦ時には、中間転写ベルト２２に印加するテンションを緩めるテンション付与機構を設けた。以下に、具体的に説明する。
【００３２】
図４は、本実施形態のテンション付与機構３０と中間転写ベルト２２とを示す概略構成図であり、（ａ）は、装置の電源ＯＦＦ時のテンション付与機構３０と、中間転写ベルト２２とを示す概略構成図であり、（ｂ）は、装置駆動時のテンション付与機構３０と、中間転写ベルト２２とを示す概略構成図である。また、図５は、テンションローラ２０付近の拡大斜視図である。
図４に示すように、本実施形態のテンション付与機構３０は、第一コイルスプリング３１と、連結部材たるアーム部材３２と、形状変化部材たる形状記憶合金からなる第二コイルスプリング３３とを有している。形状記憶合金は、低温では柔らかく（剛性が低い）、高温では硬い（剛性が高い）特性を有しているため、第二コイルスプリング３３は、低温では、荷重発生力が小さく、高温では、荷重発生力が大きくなる性質を有している。
【００３３】
図５に示すように、テンションローラ２０を回転自在に支持する軸受２０ｂが、装置本体の手前側および奥側側板に設けられた長穴２０ｃに嵌合している。これにより、軸受２０ｂが長穴２０ｃを移動することで、テンションローラ２０がベルト張架方向とベルト緩み方向とに所定範囲移動する。
【００３４】
連結部材たるアーム部材３２は、第一腕部３２ａと第一腕部３２ａから折れ曲がった第二腕部３２ｂとを有しており、第一腕部３２ａと第二腕部３２ｂとの間に貫通孔が設けられている。装置本体に設けられた貫通軸９８にこの貫通孔が挿入され、アーム部材３２が貫通軸９８を中心にして回動自在に装置に取り付けられている。第一腕部３２ａの端部には、第一バネ固定部３２ｄが設けられており、第二腕部３２ｂの端部には、第二バネ固定部３２ｅが設けられている。
【００３５】
上記アーム部材３２の第二バネ固定部３２ｅには、第二コイルスプリング３３の一端が固定されており、第二コイルスプリング３３の他端は、定着ローラ４５を回転自在に支持する不図示の軸受に固定されている。アーム部材３２の第一バネ固定部３２ｄには、付勢部材たる第一コイルスプリング３１の一端が固定されており、他端は、テンションローラ２０の軸２０ａに取り付けられている（図５参照）。
【００３６】
装置本体の側板９９には、アーム部材３２が突き当り、アーム部材３２の移動を規制する規制手段たる規制突起９９ａが設けられている。また、装置側板９９の規制突起９９ａの近傍には、側板９９からの高さが規制突起９９ａよりも高い、緩衝部材たる緩衝スプリング９９ｂが設けられている。
【００３７】
装置の電源がＯＮされ、定着ローラ４５に内蔵された熱源４５ａに電流が供給され、熱源４５ａから熱が放熱されると、第二コイルスプリング３３が加熱され、第二コイルスプリング３３の温度が上昇する。形状記憶合金からなる第二コイルスプリング３３が温度上昇すると、第二コイルスプリング３３の力が増加し、第一コイルスプリング３１の付勢力やアーム部材３２の自重により伸ばされていた第二コイルスプリング３３が、元の形状に戻ろうとする。そして、第二コイルスプリング３３の元の形状に戻ろうとする力（第二コイルスプリング３３のアーム部材３２の第二腕部３２ｂを引っ張る力（付勢力））Ｆ２が、第一コイルスプリング３１のアーム部材３２の第一腕部３２ａを引っ張る力（第一コイルスプリング３１の付勢力）Ｆ１よりも大きくなる。その結果、第二コイルスプリング３３が、アーム部材３２の第二腕部３２ｂを図中上方へ引き上げ、アーム部材３２が、図４（ａ）の状態から図中反時計回りに回動し、第一腕部３２ａの先端が、テンションローラ２０から離間する方向（図中右側）へ移動する。すると、第一コイルスプリング３１とともに、テンションローラ２０がベルト張架方向へ移動して、中間転写ベルト２２に張力が印加され、中間転写ベルト２２がピンと張った状態となる。さらに、第二コイルスプリング３３が縮んで、アーム部材３２が図中反時計回りに回転していくと、第一コイルスプリング３１が伸びていく。そして、最終的には、図４（ｂ）に示すように、アーム部材３２の第一腕部３２ａが規制突起９９ａと突き当り、アーム部材３２の図中反時計回りの移動が規制される。第一腕部３２ａが上記規制突起９９ａと突き当る直前に、緩衝スプリング９９ｂと突き当ることで、アーム部材３２の回転の勢いが削減されて、規制突起９９ａと突き当る。これにより、アーム部材３２が規制突起９９ａに突き当ったときの衝撃を緩和することができ、振動や衝撃音の発生を抑制することができる。
【００３８】
また、アーム部材３２を規制突起９９ａに突き当てることで、中間転写ベルト２２に印加するテンションを、第一コイルスプリング３１の付勢力のみにすることができ、好ましい。これは、アーム部材３２を規制突起９９ａに突き当てない場合、中間転写ベルト２２に印加するテンションが、第一コイルスプリング３１と第二コイルスプリング３３との関係によって決まってくる。第二コイルスプリング３３の引っ張り力（付勢力）は、温度によって異なってくるので、装置内の温度や定着温度により変動してしまう。その結果、中間転写ベルト２２に印加するテンションが変動するおそれがある。なお、装置駆動時における第二コイルスプリング３３の引っ張り力が非常に強くなる材料を用いれば、第二コイルスプリング３３の中間転写ベルトのテンションによる撓みはほとんど無視でき、中間転写ベルト２２に印加するテンションは、第一コイルスプリング３１の付勢力と見なすことができるため、規制突起９９ａは、設けなくてもよい。
【００３９】
装置の電源がＯＦＦにされると、熱源４５ａの放熱が停止し、第二コイルスプリング３３の温度が低下していく。第二コイルスプリング３３の温度が下がっていくと、第二コイルスプリング３３の剛性が低くなり、第二コイルスプリング３３のアーム部材３２の第二腕部３２ｂを引っ張る力（付勢力）Ｆ２が、第一コイルスプリング３１のアーム部材３２の第一腕部３２ａを引っ張る力（付勢力）Ｆ１よりも弱くなる。すると、第二コイルスプリング３３が、第一コイルスプリング３１の付勢力により伸ばされ、アーム部材３２が図中時計回りに回動する。すると、第一コイルスプリング３１の付勢力が低下し、テンションローラ２０に印加される付勢力が低下する。その結果、中間転写ベルト２２への張力が低下し、中間転写ベルト２２が緩んだ状態となる（図４（ａ）参照）。これにより、中間転写ベルト２２に巻き癖がつくのを抑制できる。
【００４０】
上記では、第一コイルスプリング３１を有しているが、第一コイルスプリング３１は、無くてもよい。この場合、アーム部材３２の第一腕部３２ａの先端をテンションローラ２０の軸２０ａに軸受などを介して取り付ける。また、規制突起９９ａを無くし、装置稼動時においても、アーム部材３２の移動を規制しないようにして、第二コイルスプリング３３の付勢力が中間転写ベルト２２に印加されるテンションとなるようにする。
【００４１】
また、図６に示すように、第三コイルスプリング３４を設けて、第三コイルスプリング３４でアーム部材３２を図中時計回りに付勢してもよい。この場合、装置の電源ＯＦＦ時に、アーム部材３２が図中時計回りに回転して、第一コイルスプリング３１が自由長になった後も、この第三コイルスプリング３４は、付勢力を有しており、アーム部材３２を図中時計回りへ回転させる。アーム部材３２が図中時計回りに回転することによって、第一コイルスプリング３１とテンションローラ２０とが、さらに、駆動ローラ７６側へ移動する。これにより、装置電源ＯＦＦ時に中間転写ベルト２２にテンションが印加されるのを、より一層抑制することができる。
【００４２】
また、上記では、二次転写対向ローラをテンションローラとして用いたが、図７に示すように、二次転写対向ローラ２０とは別にテンションローラ３５を配置した構成でもよい。
【００４３】
さらに、上記では、形状記憶合金をコイルバネ形状にしているが、これに限られない。例えば、図８（ｂ）に示すように、元の形状が、湾曲した板状または針金状の形状記憶合金３３０を用いてもよい。この場合、図８（ａ）に示すように、装置電源ＯＦＦ時で、形状記憶合金からなる部材３３０が低温のときは、第一コイルスプリング３１の付勢力により真直ぐに伸ばされており、中間転写ベルト２２にテンションが印加されていない状態となっている。装置が駆動して、定着装置１０の熱により形状記憶合金からなる部材３３０が高温となると、図８（ｂ）に示すように元の湾曲した形状に戻り、アーム部材３２を規制突起９９ａに突き当てて、中間転写ベルト２２にテンションを印加する。
【００４４】
また、上記では、中間転写ベルト２２にテンションを付与するテンション付与機構に本発明を適用した実施形態について説明したが、これに限られない。例えば、内部に発熱源を備えた加熱ローラと定着ローラとに張架された定着ベルトにテンションを付与するテンション付与装置にも、本発明を適用できる。
【００４５】
図９は、定着ベルト４５３を有する定着装置１１０の概略構成図である。
図に示すように、定着ベルト４５３が定着ローラ４５１と内部に熱源４５４を備えた加熱ローラ４５２とによって張架されている。定着ローラ４５１は不図示の駆動源によって回転駆動され、定着ベルト４５３が図中矢印Ｂ方向に無端移動し、これによって加熱ローラ４５２が従動回転する。加熱ローラ４５２は、定着ローラ４５１から離間する方向と近接する方向とに所定範囲移動可能に装置本体に支持されている。また、定着ローラ４５１と対向する位置に定着ベルト４５３を挟んで定着ローラ４５１に当接し定着ニップＮを形成する加圧部材として加圧ローラ４７が配設されている。
【００４６】
また、加熱ローラ４５２は、定着ベルト４５３に適当な所定のテンションを与えるため、テンション付与機構３００によって定着ローラ４５１から離間させる方向に付勢されている。テンション付与機構３００は、形状記憶合金からなるコイルスプリング３６を備えており、一端が、加熱ローラ４５２の軸に取り付けられており、他端が、装置の側板に固定されている。この構成は、装置駆動時は、コイルスプリング３６の付勢力により、加熱ローラ４５２を定着ローラ４５１から離間する方向に付勢して、定着ベルト４５３に適当な所定のテンションを与えている。装置の電源ＯＦＦになり、コイルスプリング３６の温度が低温になり、コイルスプリング３６の剛性が低くなると、定着ベルト４５３の張力よりも、コイルスプリング３６の付勢力が弱くなる。その結果、加熱ローラ４５２が定着ベルト４５３の張力により定着ローラ側へ移動し、コイルスプリング３００が圧縮する。これにより、装置電源ＯＦＦ時は、定着ベルト４５３のテンションが弱められ、定着ベルト４５３に巻き癖がつくのを抑制できる。
【００４７】
上記では、形状記憶合金からなるコイルスプリング３６を圧縮ばねとして用いたが、図１０に示すように、形状記憶合金からなるコイルスプリング３６を引っ張りばねとして用いてもよい。この場合、電源が落とされ、コイルスプリング３６の温度が低温になり、コイルスプリング３６の剛性が低くなると、コイルスプリング３６が定着ベルト４５３の張力により伸長し、定着ベルト４５３のテンションが弱められる。装置駆動時は、加熱ローラ４５２の熱により温度上昇すると、伸長したコイルスプリング３６が圧縮し、定着ベルト４５３に所定のテンションを付与することができる。
【００４８】
また、形状記憶合金からなるコイルスプリング３６は、温度によって剛性が変化するため、装置内の温度や定着温度によって、定着ベルト４５３のテンションが変動するおそれがあるので、図１１のように構成してもよい。
図１１は、定着ローラ４５１をテンションローラとして用い、テンション付与機構３００は、第一コイルスプリング３０１と、連結部材３０２と、形状記憶合金からなる第二コイルスプリング３０３とを有している。第一コイルスプリング３０１の一端を、定着ローラ４５１を回転自在に支持する不図示の軸受に取り付け、他端を連結部材３０２に取り付ける。形状記憶合金からなる第二コイルスプリング３０３の一端を、加熱ローラ４５２を回転自在に支持する不図示の軸受に取り付け、他端を連結部材３０２に取り付ける。連結部材３０２には、突起部３０２ａを有している。
【００４９】
装置が休止状態であり、第二コイルスプリング３０３が低温のときは、図１１（ｂ）に示すように、第一コイルスプリング３０１の付勢力によって、第二コイルスプリング３０３が圧縮せしめられている。装置が駆動し、第二コイルスプリング３０３が加熱ローラ４５２の熱を受けて高温になると、第二コイルスプリング３０３が伸長する。すると、連結部材３０２の突起部３０２ａが装置本体に設けられたストッパー３０４に突き当り、連結部材３０２の定着ローラ側への移動が規制される。また、第二コイルスプリング３０３が伸長することによって、第一コイルスプリング３０１が圧縮し、第一コイルスプリング３０１によって、定着ローラ４５１が、加熱ローラ４５２から離間する方向へ付勢される。これにより、定着ベルト４５３に所定のテンションが付与される。また、連結部材３０２がストッパー３０４と突き当り、定着ローラ側への移動が規制されることによって、定着ローラ４５１に働く付勢力が、第一コイルスプリング３０１の付勢力のみとなる。第一コイルスプリング３０１は、温度などにより剛性が変化しない部材で構成されているので、装置駆動時には、一定のテンションを定着ベルト４５３に付与することができる。
なお、形状記録合金からなる第二コイルスプリング３０３に変えて、図８に示したように、板状または針金状の形状記憶合金にしてもよい。
【００５０】
また、本発明は、上記定着ベルト、中間転写ベルトに限らず、紙搬送ベルトや、感光体ベルトにテンションを付与するテンション付与装置にも適用できる。また、上記では、定着装置の熱により、形状記憶合金を加熱しているが、モータの駆動熱、制御部のＣＰＵから発生する熱により形状記憶合金を加熱してもよい。
【００５１】
以上、本実施形態のテンション付与装置たるテンション付与機構３０によれば、テンション付与機構３０が取り付けられる装置である画像形成装置の稼動時に発熱する熱源（定着装置の発熱源４５ａ）から放熱される熱によりテンションローラ２０への付勢力が増加するように形状が変化する形状変化部材たる形状記憶合金を備えている。画像形成装置が駆動すると、定着装置の発熱源４５ａが熱を発し、形状記憶合金が加熱され形状記憶合金が高温となり、形状記憶合金がテンションローラ２０への付勢力が増加させるよう形状が変化する。これにより、画像形成装置駆動時には、テンションローラ２０に付勢力が作用し、ベルト部材たる中間転写ベルト２２に適切な張力が印加される。一方、画像形成装置がスタンバイ状態や電源が落とされるなど、装置が非稼動時のときは、定着装置の発熱源４５ａから熱が発生することがないので、形状記憶合金が低温となり、高温時の形状から低温時の形状に形状記憶合金の形状が変化し、テンションローラ２０の付勢力が低下する。その結果、中間転写ベルト２２に印加される張力が低下し、電源ＯＦＦ時の中間転写ベルト２２に印加する張力が弱められる。これにより、巻き癖の発生を抑制することができる。また、画像形成装置に備えられた熱源から放熱される熱により形状記憶合金の形状を変化させて、中間転写ベルト２２に適切な張力を印加するので、駆動モータの駆動力によってベルトにテンションを付与するものに比べて、装置駆動時の消費電力を抑えることができる。
【００５２】
図９、図１０に示すように、上記テンションローラたる加熱ローラ４５２を付勢する付勢部材たるコイルスプリング３６を、形状記憶合金とすることで、加熱ローラ４５２によってコイルスプリング３６が加熱されると、コイルスプリング３６の付勢力が高まり、コイルスプリング３６の付勢力が増加し、加熱ローラ４５２に所定の付勢力が付与される。その結果、ベルト部材たる定着ベルト４５３に所定のテンションを付与することができる。形状記憶合金からなるコイルスプリング３６が低温となると、コイルスプリング３６の剛性が低くなり、付勢力が低下する。これにより、加熱ローラ４５２に印加される付勢力が低下し、定着ベルト４５３のテンションが低下する。したがって、定着ベルト４５３の巻き癖の発生を抑制することができる。
【００５３】
また、図４〜８、図１１に示すように、一端がテンションローラに固定され、他端が上記形状記憶合金に直接または部材を介して間接的に固定され、上記テンションローラを付勢する付勢部材たる第一コイルスプリングを備える構成としてもよい。この場合、形状記憶合金が加熱されて、形状記憶合金が元の形状に戻ることにより、第一コイルスプリングの付勢力が増加し、テンションローラへの付勢力が増加する。そして、装置が非稼動状態となって、形状記憶合金が低温となり、形状記憶合金の剛性が低くなると、第一コイルバネの付勢力により、形状記憶合金の形状が第一コイルバネの付勢力が低下する方向に形状が変化し、第一コイルバネの付勢力が低下する。これにより、ベルト部材の巻き癖の発生を抑制することができる。
【００５４】
また、一端に第一コイルスプリング３１の他端が固定され、他端に形状記憶合金（第二コイルスプリング３３）が固定される連結部材たるアーム部材３２を備え、上記熱源の熱による上記形状記憶合金の形状変化時に、上記アーム部材３２が突き当り、上記アーム部材３２の移動を規制する規制手段たる規制突起９９ａを設けた。このように、アーム部材３２が規制突起９９ａに突き当ることで、テンションローラ２０への付勢力が、第一コイルスプリング３１の付勢力のみになる。移動を規制することによって、そのときの第一コイルスプリング３１の付勢力が、ほぼ一定になり、所定の付勢力をテンションローラ２０に付与することができ、一定のテンションをベルト部材に印加することができる。これにより、ベルト部材の搬送性能を安定させることができる。
【００５５】
また、形状記憶合金をバネ形状（第二コイルスプリング３３）とした場合、熱源の熱による形状変化後の第二コイルスプリング３３の付勢力を、上記第一コイルスプリング３１の付勢力よりも大きくする。これにより、第二コイルスプリング３３の付勢力によって、連結部材たるアーム部材３２が移動して、アーム部材３２を規制突起９９ａに付き当てることができる。そして、熱源の熱により加熱されていないときの第二コイルスプリング３３の付勢力が、第一コイルスプリング３１の付勢力よりも小さくなるので、装置の電源ＯＦＦ時は、アーム部材３２が、第一コイルスプリング３１側へ移動し、第一コイルスプリング３１の付勢力を低下させる。これにより、テンションローラ２０に付与される付勢力が低下し、ベルト部材に印加されるテンションが低下し、ベルト部材を緩ませることができる。
【００５６】
また、上記アーム部材３２が、上記規制突起９９ａに突き当るときの衝撃を吸収する緩衝部材たる緩衝スプリング９９ｂを設けたことで、上記アーム部材３２が、上記規制突起９９ａに突き当るときに発生する振動や衝撃音を低減することができる。
【００５７】
また、ベルト部材を２個の張架ローラにより張架することによって、複数の張架ローラによって張架するものに比べて、省スペース化、部品点数を削減することができる。
【００５８】
また、複数の張架ローラのうちの何れか１つの張架ローラ内に熱源を備えた定着ベルトを張架するベルト装置に本発明のテンション付与機構を設けることによって、定着ベルトの巻き癖を抑制することができる。
【００５９】
また、トナー像を担持するベルト部材である中間転写ベルトに本発明のテンション付与機構を設けることによって、中間転写ベルトの巻き癖を抑制することができる。
また、記録部材たる記録紙を保持する紙搬送ベルトに本発明のテンション付与機構を設けることによって、紙搬送ベルトの巻き癖を抑制することができる。
【符号の説明】
【００６０】
２０：テンションローラ（二次転写対向ローラ）
２２：中間転写ベルト
３０,１００,３００：テンション付与機構
３１,３０１：第一コイルスプリング
３２：アーム部材
３３,３０３：第二コイルスプリング
３４：第三コイルスプリング
３５：テンションローラ
３０２：連結部材
３０４：ストッパー
３３０：形状記憶合金部材
４５２：加熱ローラ
４５３：定着ベルト
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６１】
【特許文献１】特開２００４−７７９４２号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端状のベルト部材を張架する複数の張架ローラのうちの何れか１つの張架ローラをベルト部材に向けて付勢して上記ベルト部材に張力を付与するテンションローラとして機能させるテンション付与装置において、
当該テンション付与装置が取り付けられる装置が稼動しているときにのみ発熱する熱源から放熱される熱によりテンションローラへの付勢力が増加するように形状が変化する形状変化部材を備えたことを特徴とするテンション付与装置。
【請求項２】
請求項１のテンション付与装置において、
上記形状変化部材として、形状記憶合金を用いたことを特徴とするテンション付与装置。
【請求項３】
請求項１または２のテンション付与装置において、
上記形状変化部材が、上記テンションローラを付勢する付勢部材であることを特徴とするテンション付与装置。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれかのテンション付与装置において、
一端がテンションローラに固定され、他端が上記形状変化部材に直接または部材を介して間接的に固定され、上記テンションローラを付勢する付勢部材を備え、
上記形状変化部材は、上記熱源の熱により上記付勢部材の付勢力が増加するように形状が変化することを特徴とするテンション付与装置。
【請求項５】
請求項４のテンション付与装置において、
一端に上記付勢部材の他端が固定され、他端に上記形状変化部材が固定される連結部材を備え、
上記熱源の熱による上記形状変化部材の形状変化時に、上記連結部材が突き当り、上記連結部材の移動を規制する規制手段を設けたことを特徴とするテンション付与装置。
【請求項６】
請求項５のテンション付与装置において、
上記形状変化部材が、バネ形状であり、
上記熱源の熱により上記形状変化部材が加熱されたときの上記形状変化部材の付勢力が、上記付勢部材の付勢力よりも大きく、上記熱源により加熱されていないときの上記形状変化部材の付勢力が、上記付勢部材の付勢力よりも小さくなるよう構成したことを特徴とするベルトテンション付与装置。
【請求項７】
請求項５または６のテンション付与装置において、
上記連結部材が、上記規制手段に突き当るときの衝撃を吸収する緩衝部材を設けたことを特徴とするテンション付与装置。
【請求項８】
無端状のベルト部材と、
該無端状のベルト部材を張架する複数の張架ローラと、
複数の張架ローラのうちの何れか１つの張架ローラをベルト部材に向けて付勢して上記ベルト部材に張力を付与するテンションローラとして機能させるテンション付与手段とを備えたベルト装置において、
上記テンション付与手段として、請求項１乃至７いずれかのテンション付与装置を備えたことを特徴とするベルト装置。
【請求項９】
請求項８のベルト装置において、
複数の張架ローラのうちの何れか１つの張架ローラ内に熱源を備えたことを特徴とするベルト装置。
【請求項１０】
無端状のベルト部材を複数の張架ローラによって張架しながら無端移動せしめるベルト装置と、
上記ベルト部材のおもて面あるいはこれに保持される記録部材にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
熱源を備え、記録部材上のトナー像を加熱して該トナー像を記録部材に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置において、
上記ベルト装置として、請求項８のベルト装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１０の画像形成装置において、
上記形状変化部材は、上記定着手段の熱源により加熱されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１０または１１の画像形成装置において、
上記ベルト部材は、２個の張架ローラにより張架されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
記録部材にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
無端状のベルト部材を複数の張架ローラによって張架しながら無端移動せしめるベルト装置と、上記ベルト部材を加熱する熱源とを有し、上記記録部材上のトナー像を加熱して該トナー像を記録部材に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置において、
上記ベルト装置として、請求項９のベルト装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
無端状のベルト部材を張架する複数の張架ローラのうちの何れか１つの張架ローラをベルト部材に向けて付勢して上記ベルト部材に張力を付与するテンションローラとして機能させるテンション付与装置において、
当該テンション付与装置が取り付けられる装置が稼動しているときにのみ発熱する熱源から放熱される熱によりテンションローラへの付勢力が増加するように形状が変化する形状変化部材を備えたことを特徴とするテンション付与装置。
【請求項２】
請求項１のテンション付与装置において、
上記形状変化部材として、形状記憶合金を用いたことを特徴とするテンション付与装置。
【請求項３】
請求項１または２のテンション付与装置において、
上記形状変化部材が、上記テンションローラを付勢する付勢部材であることを特徴とするテンション付与装置。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれかのテンション付与装置において、
一端がテンションローラに固定され、他端が上記形状変化部材に直接または部材を介して間接的に固定され、上記テンションローラを付勢する付勢部材を備え、
上記形状変化部材は、上記熱源の熱により上記付勢部材の付勢力が増加するように形状が変化することを特徴とするテンション付与装置。
【請求項５】
請求項４のテンション付与装置において、
一端に上記付勢部材の他端が固定され、他端に上記形状変化部材が固定される連結部材を備え、
上記熱源の熱による上記形状変化部材の形状変化時に、上記連結部材が突き当り、上記連結部材の移動を規制する規制手段を設けたことを特徴とするテンション付与装置。
【請求項６】
請求項５のテンション付与装置において、
上記形状変化部材が、バネ形状であり、
上記熱源の熱により上記形状変化部材が加熱されたときの上記形状変化部材の付勢力が、上記付勢部材の付勢力よりも大きく、上記熱源により加熱されていないときの上記形状変化部材の付勢力が、上記付勢部材の付勢力よりも小さくなるよう構成したことを特徴とするベルトテンション付与装置。
【請求項７】
請求項５または６のテンション付与装置において、
上記連結部材が、上記規制手段に突き当るときの衝撃を吸収する緩衝部材を設けたことを特徴とするテンション付与装置。
【請求項８】
無端状のベルト部材と、
該無端状のベルト部材を張架する複数の張架ローラと、
複数の張架ローラのうちの何れか１つの張架ローラをベルト部材に向けて付勢して上記ベルト部材に張力を付与するテンションローラとして機能させるテンション付与手段とを備えたベルト装置において、
上記テンション付与手段として、請求項１乃至７いずれかのテンション付与装置を備えたことを特徴とするベルト装置。
【請求項９】
請求項８のベルト装置において、
複数の張架ローラのうちの何れか１つの張架ローラ内に熱源を備えたことを特徴とするベルト装置。
【請求項１０】
無端状のベルト部材を複数の張架ローラによって張架しながら無端移動せしめるベルト装置と、
上記ベルト部材のおもて面あるいはこれに保持される記録部材にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
熱源を備え、記録部材上のトナー像を加熱して該トナー像を記録部材に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置において、
上記ベルト装置として、請求項８のベルト装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１０の画像形成装置において、
上記形状変化部材は、上記定着手段の熱源により加熱されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１０または１１の画像形成装置において、
上記ベルト部材は、２個の張架ローラにより張架されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
記録部材にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
無端状のベルト部材を複数の張架ローラによって張架しながら無端移動せしめるベルト装置と、上記ベルト部材を加熱する熱源とを有し、上記記録部材上のトナー像を加熱して該トナー像を記録部材に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置において、
上記ベルト装置として、請求項９のベルト装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−５９４６７（Ｐ２０１１−５９４６７Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１０１５４（Ｐ２００９−２１０１５４）
【出願日】平成２１年９月１１日（２００９．９．１１）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１１日（２００９．９．１１）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]