JP2005338522A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
ベルトの幅方向の移動量（蛇行）を高精度で検出し、且つベルトの幅方向の移動量を広範囲で検出可能なベルト走行装置を有する画像形成装置を提供する。
【解決手段】
複数のローラに張架させたベルトと、前記ローラのうち何れかを駆動ローラとし、該駆動ローラの回転によって前記ベルトを走行させるベルト走行装置と、前記ベルトの幅方向の位置を検出する検出手段と、前記ベルトの幅方向の蛇行を補正する補正手段と、前記検出手段に基づいて前記補正手段を制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、前記検出手段を複数設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリンタや複写機等に代表される画像形成装置に使用される、中間転写ベルトや用紙転写ベルト等のベルト走行装置を有する画像形成装置に関する。

フルカラープリンタやスポットカラープリンタなどの多色画像形成装置には、複数の感光ドラムを用紙搬送方向に平行に配置し、それぞれの感光ドラムに形成された静電潜像に異なるカラーのトナーを吸着させてトナー像を形成し、順次転写ベルトに転写するタンデム方式がある。この方式では、無端の転写ベルトに１色ごとに転写を行うが、転写ベルトがベルト幅方向に蛇行することで、転写時に各色のトナー像の位置ずれが発生する。この転写ベルトの蛇行を補正することで高品質の画像が得られる。

ベルトの蛇行を検出するためにベルトのエッジ位置を検出する方法の一例として、中間部位を支軸にて回動自在に支持された接触子を有し、該接触子の一端をベルトに接触させ、他端側に変位センサを対向状態に配置し、前記ベルトが幅方向に変位するに伴って前記接触子が支軸を中心に回転することで前記変位センサと前記接触子の距離が変化し、その変化量を前記変位センサが検出して前記ベルトのエッジ位置を検出する方法が知られている（特許文献1参照）。

前述したベルトのエッジ検出方法では、前記接触子の支軸から前記ベルト位置の距離と前記接触子の支軸から前記変位センサの位置を調整することで、前記変位センサが検出可能な前記ベルトの幅方向の移動範囲が決まる。例えば、前記変位センサが有する特性のひとつである検出範囲（変位センサから接触子までの距離）を１０ｍｍとする場合、前記接触子の支軸から前記ベルトのエッジ位置までの距離と前記接触子の支軸から前記変位センサが検出する前記接触子の測定点までの距離が等距離になるように配置すると、前記変位センサが検出可能な前記ベルトの幅方向の移動範囲は１０ｍｍとなる。この場合、前記変位センサが検出する前記ベルトのエッジ位置の検出精度は、前記変位センサが有する特性のひとつである検出精度（分解能）と同じになる。

また、前記接触子の支軸から前記ベルト位置のエッジ位置までの距離と前記接触子の支軸から前記変位センサが検出する前記接触子の測定点までの距離を２対１の割合になるように配置した場合、前記変位センサが検出可能な前記ベルトの幅方向の移動範囲は２０ｍｍとなるが、その反面、前記変位センサが検出する前記ベルトのエッジ位置の検出精度は、前記変位センサが有する特性の一つである検出精度の２分の１になる。

特開２０００−３４０３１号公報

前記変位センサをベルトのエッジ位置の検出に使用する場合、前記ベルトの幅方向の移動範囲が前記変位センサの検出範囲に収まるように接触子の支軸から前記ベルトのエッジ位置の距離と接触子の支軸から変位センサが検出する接触子の測定点の位置を調整して使用していた。

具体的な数値をあげて説明すると、前記ベルトの幅方向の移動範囲は５ｍｍ程度であるのに対して前記変位センサの検出範囲は２ｍｍ程度なので、前記接触子の支軸から前記ベルトのエッジ位置までの距離よりも前記接触子の支軸から変位センサが検出する接触子の測定点までの距離を大きくすることによって、前記ベルトの幅方向の移動範囲が前記変位センサの検出範囲に収まるようにしていた。

しかし、画像形成装置における各色のトナー像の位置ずれを少なくするためには、前記ベルトの幅方向の移動量（蛇行）を高精度で検出して前記ベルトの蛇行補正を行わなければならない。その為には、接触子の支軸から前記ベルトのエッジ位置の距離と接触子の支軸から変位センサが検出する接触子の測定点の位置関係が１対１もしくは１対１に近い配置にすると、ベルトの幅方向の移動量を高精度で検出可能であるが、その反面前記変位センサが検出可能な前記ベルトの移動範囲が狭くなってしまう。

前記ベルトは、走行開始直後は蛇行しやすく、また蛇行が少なく安定走行していても外乱などによって蛇行が発生する場合があるので、前記変位センサによる前記ベルトのエッジ位置の検出範囲が狭い場合、前記ベルトの幅方向の移動範囲が前記変位センサの検出可能な範囲を超えてしまうといった問題がある。

また、前記ベルトを前記ベルト走行装置に実装する際に前記ベルトのエッジ位置を前記変位センサの検出範囲内に収まるように実装する必要があるが、検出範囲が狭いと実装が困難になってしまう。

本発明の目的は、ベルトの幅方向の移動（蛇行）を高精度で検出し、且つベルトの幅方向の移動を広範囲で検出可能なベルト走行装置を有する画像形成装置を提供することにある。

上記目的は、支軸で回動自在に支持された接触子の一端を常にベルトに接触させ、かつ、複数の変位センサを前記接触子の他端側の異なる位置に配置することにより達成される。

本発明によれば、ベルトの幅方向の位置を高精度且つ広範囲にわたって検出可能なベルト走行装置を有する画像形成装置を提供することができる。

ベルトのエッジ位置を検出するという目的を、広範囲で、検出精度を損なわずに実現した。

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図２は、本発明の一実施例に基づく４色フルカラー画像形成装置の概略図である。

図２において、印写ユニット１ａは、感光ドラム２ａ、ドラム帯電器３ａ、露光装置４ａ、現像機５ａ、転写器６ａ、清掃装置７ａから構成されている。印写ユニット１ｂ〜１ｄは、印写ユニット１ａと同様の構成なので説明は省略する。

印写ユニット１ａ〜１ｄは、例えば、印写ユニット１ａがイエロー、印写ユニット１ｂがマゼンダ、印写ユニット１ｃがシアン、印写ユニット１ｄがブラック、とそれぞれ異なる色が割り当てられている。

以下、印写ユニット１ａの画像形成動作について説明する。感光ドラム２ａは、コントローラ（図示せず）からの画像形成動作開始指示に基づいて矢印の方向に回転を始め、画像形成動作が終了するまで回転を続ける。感光ドラム２ａが回転を開始すると、帯電器３ａに高電圧が印加され、感光ドラム２ａ表面に負の電荷が均一に帯電される。

ドットイメージに変換された文字データや図形データが、露光装置４ａのオン／オフ信号としてコントローラ（図示せず）から画像形成装置に送られると、感光ドラム２ａ表面に露光装置４ａよりレーザ光が照射される部分と照射されない部分とが形成される。露光装置４ａからのレーザ光の照射により感光ドラム２ａ上の電荷の低下した部分が、現像機５ａと対向する位置に到達すると、感光ドラム２ａ上の電荷の低下した部分に、負電荷に帯電したトナーのトナー像が形成される。

感光ドラム２ａ上に形成されたトナー像が転写器６ａに到達すると、そのトナー像は転写器６ａに印可された高電圧の作用によって矢印方向に回転している転写ベルト１０上に転写される。なお、転写位置を通過した感光ドラム２ａは、清掃装置７ａで清掃され、次の画像形成動作に備えられる。

印写ユニット１ａに続いて印写ユニット１ｂでも同様に画像形成動作が行われ、感光ドラム２ｂ上に形成されたトナー像が転写器６ｂに印加された高電圧の作用で転写ベルト１０上に転写される。この時、印写ユニット１ａで形成され転写ベルト１０上に転写された画像が転写器６ｂに到達する契機と感光ドラム２ｂ上に形成されたトナー像が転写ベルト１０に転写されるタイミングを合わせることにより、印写ユニット１ａと印写ユニット１ｂで形成されたトナー像が転写ベルト１０上で重なる。同様に印写ユニット１ｃ、１ｄで形成されたトナー像を転写ベルト１０上に重ねることによってフルカラー画像が転写ベルト１０上に形成されることになる。

前記フルカラー画像が用紙転写器９に到達すると同時に画像形成装置の給紙部（図示せず）から搬送されてきた用紙８が用紙転写器９に到達し、用紙転写器９に印加された高電圧の作用によって転写ベルト１０上のフルカラー画像は用紙８に転写され、前記用紙８が定着装置１１に搬送されると用紙８上のトナー像が用紙８に溶融定着される。

前記フルカラー画像が用紙転写器９通過後、転写ベルト１０上には転写されないトナーが付着しており、そのトナーはベルト清掃機構１２によって清掃される。

次に前記転写ベルト１０を走行させるベルト走行装置の機構と前記転写ベルト１０の幅方向への移動（蛇行）を補正する機構について図３及び図４を用いて説明する。

図３は前記ベルト走行装置の機構を示しており、前記ベルト走行装置には駆動ローラ１７、蛇行補正ローラ１８、従動ローラ１９ａ、１９ｂが設けられ、前記複数のローラに前記転写ベルト１０が張架されており、ベルト駆動モータ２０が回転することで前記駆動ローラ１７が回転し前記転写ベルト１０が矢印の方向に走行するが、前記ベルト走行装置自体のねじれ等様々な要因によって前記転写ベルト１０は幅方向（進行方向に対して垂直の方向）に移動（蛇行）する。

そこで、前記ベルト走行装置には前記転写ベルト１０の蛇行を補正するための機構が備えられており、以下に前記転写ベルト１０の蛇行補正の原理について図４を用いて説明する。

前記蛇行補正機構には、揺動アーム２１が備えられ、その一端には蛇行補正ローラ１８が回転自在に支持され、前記揺動アーム２１の他端にベアリング２３が固定されている。前記揺動アーム２１は、揺動アーム回転軸２２を中心に回転することが可能である。

前記蛇行補正機構には、回転軸心が円の中心から外れた位置に設けられた偏心カム２５が備えられ、前記偏心カム２５は偏心カム駆動モータ２８が回転することによって図４に示した矢印の方向に回転する。また、前記偏心カム２５には遮蔽板２６が備えられ、偏心カム位置検出手段２７が前記遮蔽板２６の位置を検出することで前記偏心カム２５の位置を把握することが可能である。

前記偏心カム２５は、前記揺動アーム２１に接続された揺動アームスプリング２４の張力によって常に前記ベアリング２３に接触した状態に保たれており、前記偏心カム２５が回転すると回転の方向と角度によって前記ベアリング２３は図４に示すように左方向または右方向に動かされ、その作用によって前記揺動アームが前記揺動アーム回転軸２２を中心に回転し、前記蛇行補正ローラ１８が図４の矢印方向に傾斜する。すると、前記蛇行補正ローラ１８の傾斜方向と傾斜量によって前記転写ベルト１０の進行方向に対して左側または右側のベルトの張り具合が変化し、その作用によって前記ベルトが幅方向に移動する。

図１は本発明における転写ベルト１０の幅方向の位置を検出する機構を示した図である。

前記検出機構には、Ｌ字型で折れ曲がった部分を支軸にて回動自在に支持された接触子１３があり、その一端に接続された接触子スプリング１４の張力によって前記接触子１３は常に転写ベルト１０のエッジに接触した状態に保たれている。

また、前記接触子１３の他端側にはベルト位置検出手段１５、１６が対向状態に配置されており、前記転写ベルト１０の幅方向の移動に伴って前記接触子１３が図１に示した矢印の方向に回転することで、前記ベルト位置検出手段１５、１６と前記接触子１３との距離が変化し、その距離の変化を前記ベルト位置検出手段１５、１６が検出することによって前記転写ベルト１０のエッジ位置を検出することが可能となる。

ここで、本実施例で用いられる前記ベルト位置検出手段１５、１６は、検出範囲が２ｍｍ（検出範囲の中央から±１ｍｍ）、検出精度が１０μｍの特性を有する変位センサである。

本実施例においては、前記接触子１３の支軸２９から前記転写ベルト１０が前記接触子１３に接触する点までの距離を５とすると、前記接触子１３の支軸２９から前記ベルト位置検出手段ａ１５が前記接触子１３を検出する測定点（以後測定点ａと記載する）までの距離は５で、前記接触子１３の支軸２９から前記ベルト位置検出手段ｂ１６が前記接触子１３を検出する測定点（以後測定点ｂと記載する）までの距離は１となるような割合で配置されている。

このように前記接触子１３の支軸２９からの距離の比率を変えることで前記転写ベルト１０の幅方向の移動距離の検出範囲および検出精度を変えることが可能である。例えば、前記転写ベルト１０が幅方向に１ｍｍ移動すると、前記ベルト位置検出手段１５から前記測定点ａまでの距離の変化は１ｍｍであるのに対して、前記ベルト位置検出手段１６から前記測定点ｂまでの距離の変化は５分の１ｍｍになる。但し、前記ベルト位置検出手段１５、１６は互いの検出範囲の中央が一致するような配置になっている。

このように、前記ベルト位置検出手段１５、１６を前述の配置にすることで、前記ベルト位置検出手段１５が検出可能な前記転写ベルト１０の幅方向の移動範囲は前記ベルト位置検出手段１５が有する検出範囲と同じ２ｍｍであるのに対して、前記ベルト位置検出手段１６が検出可能な前記転写ベルト１０の幅方向の移動範囲は１０ｍｍとなる。また、前記ベルト位置検出手段１５が検出する前記転写ベルト１０の幅方向の移動距離の検出精度は前記ベルト位置検出手段１５が有する検出精度と同じ１０μｍに対して、前記ベルト位置検出手段１６が検出する前記転写ベルト１０の幅方向の移動距離の検出精度は５０μｍとなる。

以上説明したように、画像形成装置のベルト走行装置では、前記２つのベルト位置検出手段によって、検出範囲２ｍｍ・検出精度１０μｍの検出と、検出範囲１０ｍｍ・検出精度５０μｍの２種類の検出が可能になり、前記転写ベルト１０のエッジ位置によって使用する検出手段１５、１６を切り替えて前記転写ベルト１０の蛇行の補正を行う。

前記蛇行の補正について図５を用いて説明する。前記転写ベルト１０は走行を開始した直後はの蛇行量が大きいため、前記転写ベルト１０のエッジ位置の検出範囲が大きい前記ベルト位置検出手段１６による蛇行補正制御（以後粗調制御モードという）を実施し（Ｓ２）、前記転写ベルト１０のエッジ位置が前記ベルト位置検出手段１５の検出範囲内に収まったことが確認できたら、前記ベルト位置検出手段１５による蛇行補正制御（以後微調制御モードと記載する）を実施する（Ｓ３）。そして、前記転写ベルト１０の蛇行量が各色のトナー像の位置ズレが生じないような範囲に収まると画像形成動作が開始する（Ｓ４）。なお、画像形成動作中は各色のトナー像の位置ズレが生じないよう前記微調制御モードを継続する。

前記転写ベルト１０の走行中に何らかの影響により前記転写ベルト１０の蛇行量が大きくなり各色のトナー像の位置ズレが生じる可能性がある場合は、画像形成動作（Ｓ４）を中断し、前記転写ベルト１０の蛇行量が小さくなるよう前記微調制御モード（Ｓ３）を実施する。しかし、前記転写ベルト１０のエッジ位置が前記ベルト位置検出手段１５の検出範囲外になった場合は、前記微調制御モード（Ｓ３）から前記粗調制御モード（Ｓ２）に切り替える。また、前記転写ベルト１０のエッジ位置が前記ベルト位置検出手段１６の検出可能な範囲外になった場合は、前記転写ベルト１０の位置の異常を検出し（Ｓ１）画像形成動作を停止する。

実施例１では、同じ特性を有するベルト位置検出手段を２つ用いたが、実施例１のベルト位置検出手段は検出精度が１０μｍと比較的高精度なので高価である。そこで、実施例２では、実施例１の前記ベルト位置検出手段１６に相当する検出手段は前記ベルト位置検出手段１６と比較して検出精度の低い検出手段を用いて前記転写ベルト１０の幅方向のエッジ位置を検出し蛇行補正を実施することで、安価なベルト走行装置が得られる。

また、実施例１では２つの検出手段１５、１６を用いた説明を行ったが、複数個の検出手段を用いて複数の検出範囲・検出精度の組み合わせたベルト走行装置にしても良い。

帯状の用紙を搬送する装置で帯状の用紙のエッジ位置を検出する用途にも適用できる。

本発明におけるベルト位置検出手段の配置を示した説明図である。（実施例１） 本発明の画像形成装置全体の概略を示した説明図である。（実施例１） 本発明におけるベルト走行装置全体の概略を示した説明図である。（実施例１） 本発明における蛇行補正機構の概略を示した説明図である。（実施例１） 本発明における蛇行補正制御の概略を示した説明図である。（実施例１）

符号の説明

１ａ〜１ｄ：印写ユニット、２ａ〜２ｄ：感光ドラム、３ａ〜３ｄ：ドラム帯電器、４ａ〜４ｄ：露光装置、５ａ〜５ｄ：現像機、６ａ〜６ｄ：転写機、７〜７ｄ：清掃装置、８：用紙、９：用紙転写器、１０：転写ベルト、１１：定着装置、１２：ベルト清掃機構、１３：接触子、１４：接触子スプリング、１５：ベルト位置検出手段、１６：ベルト位置検出手段、１７：駆動ローラ、１８：蛇行補正ローラ、１９ａ〜ｂ：従動ローラ、２０：ベルト駆動モータ、２１：揺動アーム、２２：揺動アーム回転軸、２３：揺動アームベアリング、２４：揺動アームスプリング、２５：偏心カム、２６：遮蔽板、２７：偏心カム位置検出手段、２８：偏心カム駆動モータ、２９：支軸

Claims (5)

1. 複数のローラに張架させたベルトと、前記ローラのうち何れかを駆動ローラとし、該駆動ローラの回転によって前記ベルトを走行させるベルト走行装置と、前記ベルトの幅方向の位置を検出する検出手段と、前記ベルトの幅方向の蛇行を補正する補正手段と、前記検出手段に基づいて前記補正手段を制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、前記検出手段を複数設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記複数の検出手段が検出するベルトの幅方向の位置の検出範囲がそれぞれ異なることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記複数の検出手段は同一特性であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記複数の検出手段は異なる特性であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 蛇行を補正する制御モードを複数有することを特徴とする請求項１または請求項４記載の画像形成装置。
   

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