JP2005351302A - ベルト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構造で、ベルトの蛇行を防止することができるベルト装置を提供する
【解決手段】 転写ベルト２の走行方向と直交する方向の両側縁部に図示しないラインセンサー８０ａ，８０ｂが配設され、ラインセンサー８０ａにより左側寄りの蛇行の発生が検出された場合、制御部９０によりテンションローラ２８の右側のテンション調整手段を作動させ、テンションローラ２８の右側のテンションを高くさせる。ローラ２８の右側のテンションが高くなると、転写ベルト２は右側へ傾き、左側への蛇行が修正される。右側への蛇行が発生した場合も、同様な方法で蛇行を修正することができる。したがって、新たな部品を増加することなく、簡単な構造で、ベルトの蛇行を修正することができ。
【選択図】 図６

Description

本発明は、ベルト装置、特に画像形成装置の転写ベルトなどにおいて蛇行防止機能を有するベルト装置に関する。

画像形成装置、特にカラー複写機やカラープリンタ等のカラー画像形成装置においては、単一ドラム型に比較して高速処理が可能な多段ドラム型（タンデム型）のものが主流になりつつある。このタンデム型のカラー画像形成装置は、用紙搬送方向に、例えばマゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの色別に画像形成部が並べて配置されている。

そして、各色の画像形成部は像担持体である転写ベルトに対向して配置されており、各色の画像形成部で順次形成されたトナー画像が一次転写手段により転写ベルトに転写される。転写ベルトは複数のローラ上にエンドレスに巻き付けられており、二次転写手段により転写ベルト上のトナー画像が転写材へ転写される。一方、転写材は給紙部からレジストローラ対を経由して転写位置に搬送される。

このような画像形成過程で、複数のローラ上にエンドレスに巻き付けられている転写ベルトは、その走行方向において波打ちまたは蛇行が発生する場合がある。転写ベルトに蛇行が発生すると、本来直角の画像が平行四辺形の画像となるなど、画像の歪み及び各色の転写ずれなどが発生する。また、転写ベルトに波打ちが発生すると、画像変形、転写抜けなどが発生する。

各色の画像を正確に重ね合わせ、画像の歪みがない高画質の画像を得るためには、転写ベルトの蛇行や波打ちを防止し、転写ベルトが安定して駆動搬送されることが必要である。そこで、ベルトの蛇行に連動して舵取りロールを傾斜させ、蛇行の補正を行う技術が提案されている。また、複数の蛇行補正ローラを設け、ベルトの蛇行方向によって蛇行補正用のロールを変えて蛇行補正を行う技術も提案されている。
特開平９−６０６９３号公報

しかし、特開平９−６０６９３号公報に記載の構造では、蛇行補正ロールを追加する必要があり、機械的構造が複雑になるだけでなく、装置全体のコストアップにも繋がる。

そこで、本発明の目的は、簡単な構造で、ベルトの蛇行を防止することができるベルト装置を提供することにある。

請求項１に係るベルト装置は、無端ベルトと、テンションローラと、蛇行検出手段と、テンション調整手段と、制御手段とを備えている。ここで、無端ベルトは、駆動ローラと従動ローラとの間に張架されている。テンションローラは、ベルトのテンションを調節するためのものである。蛇行検出手段は、ベルトの走行方向における蛇行を検出するためのものである。テンション調整手段は、テンションローラ両端部それぞれのベルトに対する圧接力を調整するためのものである。制御手段は、検出手段の検出結果に基づいて、ベルトの蛇行を修正するようテンション調整手段を作動させるためのものである。

この装置では、駆動ローラと従動ローラとの間に張架されている無端ベルトが、駆動ローラにより駆動走行される際、テンションローラによりベルトのテンションが維持される。そして、ベルトの加工精度またはローラの円筒度の偏差など何らかの理由でベルトに蛇行が発生した場合、蛇行検出手段によりベルトの蛇行の発生及び蛇行量が検出される。そして、この検出結果に基づいて、制御手段によりベルトのテンション調整手段を作動させ、蛇行が発生した側のベルトのテンションを調整することによりベルトの蛇行を修正させる。

したがって、別途蛇行補正ロールなどを設けることなく、簡単な構造で、ベルトの蛇行を修正することができ、ベルト走行の安定性を維持することができる。

請求項２に係るベルト装置は、請求項１の装置において、蛇行検出手段は、ベルトの走行方向と直交する両側縁部に設けられたラインセンサーである。ここで、一般的に光学センサーは、発光素子と受光素子で構成され、発光素子には赤外線ＬＥＤ、受光素子にはフォトトランジスタやフォトダイオード、ＣＤＳなどが利用されている。このような光学センサーのうちの一つであるラインセンサーは、光を受光する感光部が１列だけに配置されたセンサーであって、１列に並んだフォトダイオードアレイにあたった光を電気信号に変換するものである。ベルトなどのシートのように、連続して流れている対象物を検査する時、通常のエリアセンサでは同期が取りにくいが、ラインセンサーでは１列ごとに出力が可能であるため、連続処理が容易にできる。

この装置では、蛇行検出手段としてラインセンサーを採用して、転写ベルトのエッジを比例的に連続検知することにより、蛇行の発生を正確に把握することができる。

請求項３に係るベルト装置は、請求項１または２の装置において、軸受と、テンション調整手段を備えており、テンション調整手段は、スプリングと、圧力調整機構とを備えている。軸受は、テンションローラの軸方向の両端部を支持するためのものである。テンション調整手段は、テンションローラがベルトに圧接される方向に軸受を付勢するスプリングとスプリングの付勢力を調整する圧力調整機構とを備えている。

この装置では、テンション調整手段として、圧力調整機構によりテンションローラの両端部の軸受を付勢するスプリング付勢力を調整することにより、テンションローラがベルトの両端部のベルトに対する圧接力を調整することとなっている。したがって、簡単な機構でテンションローラの両端部のテンションを調整することができる。

請求項４に係るベルト装置は、請求項１から３のいずれかに記載の装置において、圧力調整機構は、圧力調整板と変向機構とを備えている。圧力調整板は、テンションローラの下方にテンションローラの軸方向に延びて設けられ、テンションローラの軸方向中心部に設けられた支点を中心に一対の軸受に対応する両端部が上下に揺動可能である。変向機構は、圧力調整板の両端部の垂直方向の位置を変更させるためのものである。

この装置では、テンションローラの両端部のテンションを調整する必要がある場合、変向機構により、テンションローラの下方に設けられた圧力調整板の両端部の垂直方向の位置を変更させる。圧力調整板は、テンションローラの軸方向中心部に設けられた支点を中心に一対の軸受に対応する両端部が上下に揺動することにより、圧力調整板とテンションローラの両端部の軸受との距離が変更される。また、圧力調整板と一対の軸受との間にはスプリングが設けられているため、圧力調整板とテンションローラの両端部の軸受との距離が変更されると、テンションローラの両端部のスプリングの付勢力を調整することができる。

請求項５に係るベルト装置は、請求項１から４のいずれかに記載の装置において、変向機構は、移動体と移動機構とを備えている。ここで、移動体は、圧力調整板の両端部における下面に当接する傾斜面を有する。移動機構は、移動体をテンションローラの軸方向に移動させるためのものである。

この装置では、移動機構により、移動体をテンションローラの軸方向に移動させると、移動体の傾斜面が圧力調整板の両端部における下面に当接され圧力調整板の両端部の垂直方向の位置を変更させることができる。

請求項６に係るベルト装置は、請求項１から５のいずれかに記載の装置において、制御手段は、ベルトが偏った反対側のベルトに対する圧接力を高めるようにテンション調整手段を制御するものである。

この装置では、ベルトの走行中に蛇行が発生し、例えばベルトが走行方向の右側に偏って走行した場合、制御手段によりテンションローラの左側のベルトに対する圧接力が高くなるようにテンション調整手段を制御する。そうすると、テンションローラの左側のテンションが高くなり、ベルトはテンションが高い左側に移動され、ベルトの蛇行が修正される。

請求項７に係るベルト装置は、請求項１から６のいずれかに記載の装置において、無端ベルトは画像形成装置の転写ベルトである。

転写ベルトが採用されている画像形成装置では、画像形成部で形成されたトナー画像が転写ベルトに転写され、転写ベルト上のトナー画像が転写材へ転写される。トナー画像が転写ベルトに転写される過程或いは転写ベルト上のトナー画像が転写材へ転写される過程で、転写ベルトに蛇行が発生した場合、画像の歪みや転写ずれなどが発生する。そこで、画像形成装置の転写ベルトに本発明を採用することにより、高画質の形成画像を得ることができる。

本発明では、無端ベルトのテンションローラの両端部のテンションを調整することにより、簡単な構造でベルトの蛇行を防止することができる。

図１は本発明の一実施形態が採用されたタンデム型カラープリンタ１の本体の主要部の構成を示す図である。このカラープリンタ１は、カラー画像形成のための画像形成部２と、画像形成部２で形成されたトナー画像を転写材に転写する転写部３と、転写材を供給する給紙部４と、転写材の搬送と画像形成を同期させるためのレジストローラ部５と、レジストローラ部５に到達した転写材を転写位置にガイドする転写材搬送ガイド機構６と、転写材に転写されたトナー画像を定着させる定着部７と、転写材を排出する排紙部８とを有している。

画像形成部２は、カラープリンタのほぼ中央に位置しており、ブラック、イエロー、シアン、マゼンダの４色に対応して、４つのプロセスユニット２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄが設けられ、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄと、感光体ドラム２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄに対向して配置され感光体ドラムの表面に形成されたトナー画像を転写する一次転写ローラ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄと、像担持体としての転写ベルト２４とを含んでいる。

ここで、ブラック、イエロー、シアン、マゼンダの４色に対応する４つのプロセスユニットの内部構成は同様であるため、ブラックプロセスユニット２１ａを例としてその構成を説明する。図２に示すように、ブラックプロセスユニット２１ａの感光体ドラム２２ａの周囲には、帯電装置１０１ａ、露光装置１０２ａ、現像装置１０３ａ、クリーニング装置１０４ａ、除電装置１０５ａが配置されている。

転写ベルト２４は、各感光体ドラム２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの上方に配置されていて、図示しないモーターなどの駆動手段により回転駆動される駆動ローラ２５ａと、駆動ローラ２５ａから離間して配置される従動ローラ２５ｃとの間に張設され循環駆動されている。また、駆動ローラ２５ａと従動ローラ２５ｃとの間にはテンションローラ２８が設けられている。一次転写ローラ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは、転写ベルト２４を介してそれぞれ感光体ドラム２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄに圧接するように付勢されており、このことにより転写ベルト２４は感光体ドラム２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄに圧接されている。また、従動ローラ２５ｃと対向する位置には転写ベルト２４に付着したトナーなどをクリーニングするための中間転写クリーニング装置２６が設けられている。

給紙部４は、画像形成部２の下方に設けられており、転写材を収納するカセット４１と、収納されている用紙を取り出すためのピックアップローラ４２，４３と、用紙を１枚ずつ搬送路に送り出すための給紙ローラ対４４，４５とが設けられている。給紙部４から搬送された転写材は縦搬送路４６を通して転写位置に搬送される。この縦搬送路４６の搬送方向下流側にはレジストローラ対５ａ，５ｂが設けられており、ジストローラ対５ａ，５ｂは、給紙部４から搬送されてきた転写材を待機させ、転写ベルト２４における画像形成との同期を図って転写位置Ａに送り出す。

定着装置７は、転写部３の上方に設けられ、転写材上に転写されたトナーを溶融定着するためのものである。定着装置７は、ヒータを内蔵する加熱ローラ７ａと加熱ローラ７ａに圧接する加圧ローラ７ｂとを有しており、両ローラ間に転写材を挟持して搬送するとともに、転写材表面に転写されたトナー画像を加熱定着させる。定着装置７の上方には、排出ローラ８１ａ，８１ｂが設けられており、トナー画像が形成された転写材は排出ローラ８１ａ，８１ｂを介してカラープリンタの最上部に設けられている排紙部８に排出される。

テンションローラ２８は、図１及び図３に示すように、転写ベルト２４の進行方向と直交する方向（ベルトの幅方向）に延び、転写ベルト２４の幅とほぼ同じ長さに形成されている。このテンションローラ２８の両端には軸が突出して設けられており、各軸は軸受２８ａ及び２８ｂにより回転可能に支持されている。また、テンションローラ２８の下方には、テンションローラ２８と平行に圧力調整板２９が設けられている。また、テンションローラ２８を支持する左軸受２８ａと圧力調整板２９の対応する左端部２９ａとの間にはスプリング３０ａが設けられ、同様にテンションローラ２８を支持する右軸受２８ｂと圧力調整板２９の対応する右端部２９ｂとの間にはスプリング３０ｂが設けられている。これらのスプリング３０ａ、３０ｂにより、テンションローラ８は圧力調整板２９に対して上方に付勢されている。圧力調整板２９の両端部２９ａ及び２９ｂの底部は、それぞれその下方に設けられた後述する変向機構と接触している。そして圧力調整板２９の両端部は、圧力調整板２９の中心部に設けられた支点２９ｃを中心に、上下に揺動可能となっている。

圧力調整板２９の左端部２９ａには、図４（ａ）に示すように、圧力調整板２９の左端部２９ａの垂直方向の位置を変更させる変向機構３１ａが設けられている。変向機構３１ａは、移動体３２ａと、移動機構３３ａと、ストッパ３５ａとで構成されている。移動体３２ａは、圧力調整板左端部２９ａの底部と接触する面が斜面で構成され、圧力調整板２９に対して左右方向に移動可能となっている。移動機構３３ａは、移動体３２ａを左右に移動させるためのものであって、本実施形態では、移動体３２ａと連結されたボルト３４ａと、ボルト３４ａを移動体３２ａ方向に移動させるモーター３６ａとで構成されている。ストッパ３５ａは、移動体３２ａの左側制限位置に設けられた板である。移動機構３３ａにより、移動体３２ａが左右に移動されると、圧力調整板２９の左端部２９ａが上下に移動され、スプリング３０ａによる付勢を調整することができる。圧力調整板２９の右端部２９ｂにも図示しない同じ構造の変向機構が設けられている。

図５に画像形成装置の制御ブロックを示している。制御部９０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを有するマイクロコンピュータによって構成されており、画像形成部２、給紙部４、排紙部８、画像データ入力部６０、入力操作部７０、蛇行検出手段８０、テンション調整手段９１などが接続されている。ここで、画像データ入力部６０は、ネットワークなどによって接続されたパーソナルコンピュータからの画像データを受け取るためのものである。ここで受け取られた画像データは、画像形成部２または制御部９０に送られる。入力操作部７０は、図示しないキー群及び表示パネルを有している。キー群は、テンキー、スタートキー等を有している。スタートキーは、画像形成部１０による画像形成を指示するためのキーである。蛇行検出センサー８０は、ベルトが走行中に蛇行が発生したか否かを検出するためのものであり、本実施例では、図４（ｂ）に示すように、転写ベルト２４の走行方向と直交する方向の左側縁部にラインセンサー８０ａが配設されている。同様に、転写ベルト２４の走行方向と直交する方向の右側縁部にも図示しないラインセンサー８０ｂが配設されている。制御部９０は、画像形成部２における画像形成等の動作を制御したり、蛇行検出手段８０によりベルトの蛇行が検出された場合に、テンション調整手段９１を制御して蛇行を補正したりするものである。

次に画像形成動作について説明する。まず、カラープリンタに電源が投入されると、各種パラメータが初期化され、定着部の温度設定を行うなどの初期設定を実行する。図示しない画像データ入力部によりネットワークなどによって接続されたパーソナルコンピュータなどから画像データが受け取られる。ここで受け取られた画像データは、画像形成部２に送られる。

画像形成部２の各プロセスユニット２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄにおいては受け取った画像データに基づいてトナー画像が形成されるが、ここではブラックプロセスユニット２１ａを例として画像形成動作を説明する。まず、帯電装置１０１ａにより感光体ドラム２２ａが帯電され、露光装置１０２ａによりブラックの画像データに対応した露光が行われ、ブラックの画像データに対応した静電潜像が感光体ドラム２２ａの表面に形成される。この静電潜像は、ブラック現像装置１０３ａでトナー画像化され、一次転写ローラ２３ａに印加された転写バイアスによって転写ベルト２４上に転写される。なお、感光体ドラム２２ａに残留した残留現像剤は、クリーニング装置１０４ａによりクリーニングされて、図示しない廃トナーコンテナに廃棄される。さらに、除電装置１０５ａにより感光体ドラム２２ａの除電が行われる。このような動作が他の色、マゼンタプロセスユニット２１ｂ、シアンプロセスユニット２１ｃ、イエロープロセスユニット２１ｄに関しても行われて、転写ベルト２４上にフルカラーのトナー像が形成される。

同時に、給紙部４において、給紙カセット４１から転写材がピックアップローラ４２，４３により取り出され、給紙ローラ対４４，４５を介して縦搬送路４６に送り出される。その後、レジストローラ対５ａ，５ｂから転写ベルト２４上の画像形成にタイミングを合わせて搬送された転写材は、転写材搬送ガイド機構６により転写部３に案内される。転写部３において、二次転写ローラ３１は転写ベルト２４に当接し、二次転写ローラ３１に印加された二次転写バイアスにより、転写ベルト２４上に形成されたフルカラーのトナー像が転写材に転写される。さらに転写材に転写されたフルカラーのトナー像は定着手段７による加熱・加圧によって転写材に定着され、フルカラーのトナー像が形成された転写材は排紙部８に排出される。また、転写ベルト２４に残留したトナーは、中間転写クリーニング装置２６によってクリーニングされ、図示しない廃トナーコンテナに廃棄される。

次に、画像形成過程における蛇行補正の動作について図６のフローチャートに基づいて説明する。画像形成装置に電源が投入されると、ステップＳ１では、各種パラメータが初期化され、定着部の温度設定を行うなどの初期設定を実行する。ステップＳ２では、ラインセンサーによりベルトの走行状況のデータが取り込まれる。ステップＳ３では、転写ベルトが右側へ偏る蛇行が発生したか否かを判断する。ベルトの右側には図示しないラインセンサー８０ｂ設けられ、１列に並んだフォトダイオードアレイにあたった光を電気信号に変換することで、ベルトの右側の端部を比例的に検知する。ベルト端部の位置が基準検出位置から右寄りに蛇行した場合はステップＳ４に移行し、右側へ偏る蛇行が発生しなかった場合は、ステップＳ５に移行する。ステップＳ４では、制御部９０により、モーター３６ａが回転し、ボルト３４ａを介して、移動体３２ａを右方向に移動させる。そうすると、圧力調整板２９が上方に移行し、スプリング３０ａを圧縮させることにより、テンションローラ２８の転写ベルト２４に対する左側圧接力が高くする。ベルトは通常テンションが高い側に偏るため、ローラ２８の左側の圧接力が高くなると、転写ベルト２４は左側へ傾き、右側への偏りが修正される。ここで、転写ベルト２４の蛇行量に基づいて、制御部９０によりモーター３６ａの回転数が制御される。モーター３６ａの回転数により、圧力調整板２９の左側の上下移動量が制御され、テンションローラ２８の左側のテンションの値が制御される。

一方、ステップＳ５では、転写ベルト走行方向の左側寄りの蛇行が発生したか否かを判断する。ここで、ベルトの左側にはラインセンサー８０ａが設けられ、左側への蛇行が発生したか否かの判断方法はステップＳ３と同様である。左側への蛇行が発生した場合、ステップＳ６へ移行し、左側への蛇行が発生しなかった場合は、ステップＳ７へ移行し、通常の画像形成が行われる。ステップＳ６における蛇行の補正方法もステップＳ４と同様である。

［本実施例の効果］
本実施形態では、転写ベルト２４の走行方向と直交する方向の両側縁部にラインセンサー８０ａ及び図示しない８０ｂが配設され、ラインセンサー８０ａにより左側寄りの蛇行の発生が検出された場合、制御部９０によりテンションローラ２８の右側のテンション調整手段を作動させ、テンションローラ２８の右側のテンションを高くさせる。ローラ２８の右側のテンションが高くなると、転写ベルト２４は右側へ傾き、左側への蛇行が修正される。右側への蛇行が発生した場合も、同様な方法で蛇行を修正することができる。したがって、新たな部品を増加することなく、簡単な構造で、ベルトの蛇行を修正することができ。

〔他の実施形態〕
前記実施形態では、テンション調整手段として、テンションローラ２８の両端部の軸受に設けられたスプリング３０ａ及び３０ｂ、圧力調整板２９、変向機構３１ａ及び３１ｂを採用しており、モーター３６ａ及び３６ｂにより変向機構を作動させているが、出荷時などでは、モーター３６ａ及び３６ｂを回転せず、手動でボルト３４ａ及び３４ｂを回転させることにより、テンションローラ２８の左右両側のテンションを調整することができる。

また、テンション調整手段として、テンションローラ２８の両端部の軸受にソレノイドを設けることで、テンションローラの両端部のテンションを調整することもできる。

また、本実施形態では、画像形成装置としてタンデムタイプのカラープリンタを用い、ベルトが転写ベルトである場合を例示しているが、画像形成装置としてモノクロのプリンタを用い、ベルトが感光体ベルト、原稿搬送用のベルトなどのものであっても本発明が適用可能であることは言うまでも無い。また、本発明は複写機やプリンタやファクシミリ等の画像形成装置に対しても適用することができる。

カラープリンタの主要部の構成図。 ブラックプロセスユニットの拡大図。 テンションローラの斜視図。 テンション調整機構の構成図。 制御ブロック図。 蛇行修正動作フローチャート。

符号の説明

２４ 転写ベルト
２８ テンションローラ
２９ 圧力調整板
３０ スプリング
３１ テンション調整手段
３２ 移動体
３３ 圧力調整機構
８０ 蛇行検出手段
８０ａ ラインセンサー
９０ 制御手段

Claims (7)

1. 駆動ローラと従動ローラとの間に張架された無端ベルトと、
   前記ベルトの幅方向に伸びて設けられ、前記ベルトのテンションを調節するテンションローラと、
   前記ベルトの走行方向における蛇行を検出する蛇行検出手段と、
   前記テンションローラ両端部それぞれの前記ベルトに対する圧接力を調整するテンション調整手段と、
   前記検出手段の検出結果に基づいて前記ベルトの蛇行を修正するよう前記テンション調整手段を作動させる制御手段と、
   を備えたベルト装置。
2. 前記蛇行検出手段は、前記ベルトの幅方向の両側縁部に設けられたラインセンサーである、請求項１に記載のベルト装置。
3. 前記テンションローラの軸方向の両端部を支持する１対の軸受をさらに備え、
   前記テンション調整手段は、
   前記テンションローラが前記ベルトに圧接される方向に前記軸受を付勢するスプリングと、
   前記スプリングの付勢力を調整する圧力調整機構と、
   を備えている、請求項１または２に記載のベルト装置。
4. 前記圧力調整機構は、
   前記テンションローラの下方に前記テンションローラの軸方向に延びて設けられ、前記テンションローラの軸方向中心部に設けられた支点を中心に前記一対の軸受に対応する両端部が上下に揺動可能な圧力調整板と、
   前記圧力調整板の両端部の垂直方向の位置を変更させる変向機構と、
   を備えている、請求項１から３のいずれかに記載のベルト装置。
5. 前記変向機構は、前記圧力調整板の両端部における下面に当接する傾斜面を有する移動体と、
   前記移動体を前記テンションローラの軸方向に移動させる移動機構と、
   を備えた請求項１から４のいずれかに記載のベルト装置。
6. 前記制御手段は、前記テンションローラの両端部のうち、前記ベルトが偏った反対側の前記ベルトに対する圧接力を高めるように前記テンション調整手段を制御する、請求項１から５のいずれかに記載のベルト装置。
7. 前記ベルトは画像形成装置の転写ベルトである、請求項１から６のいずれかに記載のベルト装置。

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