JP2009058833A - ベルト駆動装置・画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蛇行補正についての高い信頼性を長期に亘って維持できるベルト駆動装置を提供する。
【解決手段】中間転写ベルト８を支持する蛇行補正ローラ１３の軸方向一端部は、カムモータ１１９やカム１１８等を有する蛇行補正機構１１０により上下に変位可能に設けられているとともに、軸受１１１Ｂを介して軸受支持部材１１２Ｂに回転可能に支持されている。さらに、軸受１１１Ｂは摩擦係数の小さい樹脂製の支持部材１２１で、矢印ｌ方向（蛇行補正ローラの軸方向）に摺動可能に支持されている。
【選択図】図７

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも１つを備えた複合機等の画像形成装置、該画像形成装置に用いられる中間転写ベルト、転写搬送ベルト、転写ベルト、感光体ベルト等のベルト部材を駆動するベルト駆動装置に関する。

従来から、複写機やプリンタ等の画像形成装置において、中間転写ベルトを備えたタンデム型のカラー画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１〜特許文献３）。
詳しくは、像担持体としての４つの感光体ドラムが中間転写ベルトに対向するように並設されている。これらの４つの感光体ドラムでは、それぞれ、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンのトナー像が形成される（但し、色順はこれに限定されない）。
各感光体ドラムで形成された各色のトナー像は、中間転写ベルト上に重ねて転写され、さらに、中間転写ベルト上に担持された複数色のトナー像は、カラー画像として記録媒体上に転写される。

このような画像形成装置では、中間転写ベルトの幅方向の変位を検知して、その検知結果に基づいて中間転写ベルトの幅方向の変位を補正する技術が知られている（例えば、特許文献１）。このような技術は、中間転写ベルトが蛇行することによりカラー画像の品質が低下する不具合や、中間転写ベルトが幅方向に大きく変位（ベルト寄り）した後に他の部材に接触して中間転写ベルトが破損する不具合、等を抑止することを目的としている。

具体的には、特許文献１等では、無端状の中間転写ベルトの幅方向端部に当接してその変位に追従して揺動する接触子の変位量を、変位センサで検知している。変位センサの検知結果に基づいて、蛇行補正ローラによって、中間転写ベルトの変位（蛇行）を補正している。
また、特許文献１等では、変位センサよりも幅方向外側に離れた位置に検知手段（エッジセンサ）を設置している。検知手段によって中間転写ベルトのエッジが検知されたときに、装置の異常により中間転写ベルトがさらに大きく蛇行したものとして、中間転写ベルトの駆動を停止するようになっている。

蛇行補正ローラは、他のローラに対するアライメント（平行度または、捩れ）を変えて、中間転写ベルトの走行を安定化させる機能を有する。
アライメントを変える蛇行補正機構は、蛇行補正ローラの軸方向一端側に設けられている。中間転写ベルトを回動可能に支持するローラ部材の両端はフレーム部材に回動可能に配設されているが、蛇行補正ローラの一端は、揺動可能な部材に回動可能に支持されている。
揺動部材は、支軸を中心に回動可能で、支軸は前述のフレーム部材に配設されている。揺動部材の一端には、蛇行補正ローラの一端が回動可能に支持され、支軸を挟んだ他端部には、回動するカムの外周が当接している。カムはモータによって回動し、モータは前述の変位センサの出力信号に基づいて駆動され、結果として蛇行補正ローラのアライメントが、中間転写ベルトが安定走行するように調整される。
すなわち、図９に示すように、同図（ａ）の状態から同図（ｂ）に示すように蛇行補正ローラ１３の一端部を上方に変位させると、ベルト部材１３は持ち上げられた端部側へ移動し、同図（ｃ）に示すように蛇行補正ローラ１３の一端部を下方に変位させると、ベルト部材は下げられた端部側へ移動する。したがって、蛇行補正ローラ１３の一方の端部を上下に変位させることにより、ベルト部材の幅方向の位置ずれを補正することができる。

特開２００６−３４３６２９号公報 特開２００６−２６７５００号公報 特開２００６−１５１６９７号公報

蛇行補正ローラの一端部を上下に変位させた場合、ローラの一端部とこれを回転可能に支持する支持部材との間に寸法上の軋みが生じるが、上述の従来技術では、全体的な構成上の僅かな遊びでこれを吸収するものであるため、蛇行補正ローラが繰り返して変位駆動された場合に、蛇行補正機構の揺動性が悪化し、蛇行補正の精度が低下する場合があった。
すなわち、蛇行補正ローラが繰り返して変位駆動されると、ローラの一端部と支持部材との間にガタが生じるようになり、蛇行補正機構による調整量の応答性が悪化して蛇行補正の精度低下を来たしていた。
また、蛇行補正ローラの変位量が上記遊びの範囲を超える場合には蛇行補正が良好にできなくなるという問題があった。

本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、蛇行補正についての高い信頼性を長期に亘って維持できるベルト駆動装置、該ベルト駆動装置を有する画像形成装置の提供を、その目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、複数のローラ部材に支持されて所定方向に走行する無端状のベルト部材と、
前記ベルト部材の走行方向と略直交する幅方向の変位を検知するベルト変位検知手段と、
前記ローラ部材のうち少なくとも一つが蛇行補正ローラであり、該蛇行補正ローラの軸方向一端側を回転可能に支持し、該蛇行補正ローラの他のローラ部材に対する平行度または捩れを補正する蛇行補正機構と、
前記ベルト変位検知手段の検知結果に基づいて前記蛇行補正機構を制御する制御手段と、
を備えたベルト駆動装置において、
前記蛇行補正ローラはその軸方向の変位を可能に、前記蛇行補正機構に前記一端側を支持されていることを特徴とする。

請求項２記載の発明では、請求項１記載のベルト駆動装置において、前記蛇行補正ローラの前記一端側が前記蛇行補正機構に配設された軸受部に回転可能に支持され、前記軸受部は前記蛇行補正ローラの軸方向に摺動可能に設けられていることを特徴とする。
請求項３記載の発明では、請求項１又は２記載のベルト駆動装置において、前記蛇行補正ローラの他端側を回転可能に支持する支持部が、前記ベルト部材の走行方向に略平行に延びる軸心回りに回動可能に設けられていることを特徴とする。
請求項４記載の発明では、請求項１〜３のいずれか１つに記載のベルト駆動装置において、前記蛇行補正ローラの軸方向両端部が、前記ベルト部材に張力を付与する張力付与機構により回転可能に支持されていることを特徴とする。

請求項５記載の発明では、請求項２記載のベルト駆動装置において、前記軸受部がすべり軸受で構成され、前記すべり軸受の外輪部が軸方向に摺動可能に設けられていることを特徴とする。
請求項６記載の発明では、請求項２記載のベルト駆動装置において、前記軸受部がボール軸受で構成され、前記ボール軸受の外輪部が軸方向に摺動可能に設けられていることを特徴とする。
請求項７記載の発明では、画像形成装置において、請求項１〜６のいずれか１つに記載のベルト駆動装置を有することを特徴とする。

本発明によれば、ベルト駆動装置における蛇行補正についての高い信頼性を長期に亘って維持できる。

以下、本発明の一実施形態を、図１乃至図８を参照して説明する。
まず、図１〜図３を参照して、本実施形態に係る画像形成装置としてのタンデム型中間転写方式のカラー複写機の概要構成を説明する。
カラー複写機１００は、装置本体５０と、装置本体５０の上面に設けられたスキャナ５１と、該スキャナ５１の上部に設けられた原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）５２を有している。
装置本体５０の下部には、複数の給紙カセット５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄを備えた給紙部５３が設けられている。
装置本体５０の略中央部には、ベルト駆動装置としての中間転写ベルト装置１５が設置されている。また、中間転写ベルト装置１５のベルト部材としての中間転写ベルト８に対向するように、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋが並設されており、タンデム画像形成部５４が構成されている。但し、これら４つの色順は一例であり、これに限定される趣旨ではない。
図２は、作像部６と中間転写ベルト装置１５の位置関係を分かり易く示した概略図である。

中間転写ベルト装置１５は、中間転写ベルト８、４つの一次転写ローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ、駆動ローラ１２Ａ、二次転写対向ローラ１２Ｂ、蛇行補正ローラ１３、ベルト変位検知手段８０（図３参照）、中間転写クリーニング部１０等で構成されている。
対向ローラ１２Ｂは、中間転写ベルト８を介して２次転写ローラ１９に当接している。当接部材としてのテンションローラ１２Ｃは、中間転写ベルト８の外周面に当接している。
中間転写ベルト８は、複数のローラ部材１２Ａ〜１２Ｂ、１３などによって支持されるとともに、１つのローラ部材（駆動ローラ）１２Ａの回転駆動によって、図２中の矢印ａ方向に無端移動される。なお、駆動ローラ１２Ａ以外のローラ部材１２Ｂ、１３などは、中間転写ベルト８の走行にならって従動回転する。蛇行補正ローラ１３の軸方向一端側には、後述する蛇行補正機構が配設されている（図１〜３では省略）。

タンデム画像形成部５４の上方には、露光装置５５が配置されている。二次転写ローラ１９により中間転写ベルト８上の画像が、給紙部５３から給紙されるシート（用紙）に転写される。
二次転写ローラ１９の左側には、シート上の転写画像を定着する定着装置５６が設けられている。定着装置５６は、無端ベルト状の定着ベルト５６ａに加圧ローラ５６ｂを押し当てる構成を有している。
定着装置５６の下方には、上述したタンデム画像形成部５４と略平行に、シートの両面に画像を記録する場合にシートを反転するシート反転装置５７が備えられている。

画像形成のための一連のプロセスについて、ネガ−ポジプロセスで説明を行う。
有機光導電層を有する感光体（ＯＰＣ）に代表される感光体ドラム１は、除電ランプ（図示せず）等で除電され、帯電部材としての帯電ローラ５８を有する帯電装置（図示せず）で均一にマイナスに帯電される。
帯電装置による感光体ドラム１の帯電が行われる際には、図示しない電圧印加装置から帯電ローラ５８に、感光体ドラム１を所望の電位に帯電させるに適した、適当な大きさの電圧またはこれに交流電圧を重畳した帯電電圧が印加される。
帯電された感光体ドラム１は、レーザー光学系等の露光装置５５によって照射されるレーザー光で潜像形成（露光部電位の絶対値は、非露光部電位の絶対値より低電位となる）が行われる。
レーザー光は半導体レーザーから発せられて、高速で回転する多角柱の多面鏡（ポリゴンミラー）等により感光体ドラム１の表面を、感光体ドラム１の回転軸方向に走査する。

このようにして形成された潜像が、現像装置５９にある現像剤担持体である現像スリーブ上に供給されたトナー粒子、またはトナー粒子及びキャリア粒子の混合物からなる現像剤により現像され、トナー可視像が形成される。
潜像の現像時には、電圧印加機構（図示せず）から現像スリーブに、感光体ドラム１の露光部と非露光部の間にある、適当な大きさの電圧またはこれに交流電圧を重畳した現像バイアスが印加される。
各色に対応した感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ９にて中間転写ベルト８上に重ねて転写され、給紙部５３から給紙され、あるいは手差しトレイ６０から給紙され、レジストローラ対６４により所定のタイミングで搬送される紙などの転写媒体（シート）上に二次転写ローラ１９により重ねトナー像（カラー画像）が一括転写される。

感光体ドラム１上に残存するトナー粒子は、クリーニング装置６１によって清掃され、クリーニング装置６１内のトナー回収室へ、回収される。
画像転写後のシートは、定着装置５６へと送り込まれ、ここで熱と圧力を加えられて転写画像を定着された後、排紙ローラ対６２により排紙トレイ６３上にスタックされる。
あるいは、図示しない切換爪で搬送路を切り換えられてシート反転装置５７に入れられ、そこで反転されて再び転写位置へと導かれ、裏面にも画像を記録された後、排紙ローラ対６２により排紙トレイ６３上に排出される。
画像転写後の中間転写ベルト８は、中間転写クリーニング部１０により残留トナーを除去され、タンデム画像形成部５４による再度の画像形成に備える。

次に、図４、図５を参照して、蛇行補正機構１１０の構成について説明する。蛇行補正機構１１０は、蛇行補正ローラ１３と、軸受１１１Ａ、１１１Ｂ、軸受支持部材１１２Ａ、１１２Ｂ、中間転写ベルト８の走行方向（矢印ｃ方向）に延びるロッド１１３、該ロッド１１３を支持するスラスト軸受１１４、ベルト張架バネ１１５等から構成される張力付与機構１３０と、揺動板１１６、支点ピン１１７、カム１１８、カムモータ１１９、カム当接バネ１２０等から構成されるベルト蛇行補正部１４０とを有している。
張力付与機構１３０は、蛇行補正ローラ１３の両軸端部に配設され、矢印ｊ方向に中間転写ベルト８を張架する。一方、ベルト蛇行補正部１４０は、蛇行補正ローラ１３の一端側にのみ配設され、後述の蛇行補正動作をする。

張力付与機構１３０のスラスト軸受１１４は中間転写ベルト装置１５の枠フレーム１５０に固定されており、該枠フレーム１５０にはスラスト軸受１１４を上下間で挟むようにバネ係止ピン１５１、１５１が設けられている。ロッド１１３の一端は軸受支持部材１１２に固定され、他端には係止穴を有するバネ係止片１５２が固定されている。
ベルト張架バネ１１５はその端部をバネ係止ピン１５１、１５１とバネ係止片１５２に係止して設定されており、これにより中間転写ベルト８に張力が付与されている。
ベルト蛇行補正部１４０の支点ピン１１７は枠フレーム１５０に固定されており、揺動板１１６は支点ピン１１７によって上下方向（矢印ｉ方向）に回動可能に支持されている。
カム当接バネ１２０は揺動板１１６と、枠フレーム１５０に固定されたバネ係止ピン１５３間に設定されている。

図６を参照して、ベルト変位検知手段８０の構成を説明する。ベルト変位検知手段８０は、Ｌ字状のベルト接触子１３１と、該ベルト接触子１３１を矢印ｂ方向に回動可能に支持するブラケット１３２、ベルト接触子１３１の距離を測定するセンサ１３３、ベルト接触子１３１を中間転写ベルト８に当接させる当接バネ１３４を有している。
ブラケット１３２、センサ１３３、当接バネ１３４は、それぞれ、図示しない中間転写ベルト装置１５のフレームに固定されている。

中間転写ベルト装置１５のベルト蛇行補正の動きを、図３、図４、図５及び図６を参照して説明する。まず、前述のとおり、中間転写ベルト８は、駆動ローラ１２Ａによって、無端移動される（図３中の矢印ａ方向、図４、図５中の矢印ｃ方向、図６中の矢印ｅ方向）。この時、中間転写ベルト８は、ローラ部材１２Ｂ、１３などのアライメントずれ（平行度のずれや、ねじれ）や、対向当接する各色作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの負荷などにより、ベルトの幅方向（図６の矢印ｆ方向）に僅かにずれが生じる。このずれが、カラー画像の品質に悪影響を与えることは、前述のとおりである。

ベルトの幅方向のずれが発生すると、中間転写ベルト８の端部に当接しているベルト接触子１３１が従動して回動変位し、センサ１３３との距離ｇが変化する。センサ１３３はこの変化を検知し、検知信号は図示しない制御手段へ送られる。制御手段は検知信号に基づいてベルト幅方向のずれを演算処理する。演算処理後、蛇行補正機構１１０のカムモータ（ステッピングモータ）１１９が動作指令を受ける。
カムモータ１１９が回転すると、カム１１８が回転し、カム１１８に当接している揺動板１１６は、支点ピン１１７と支点として、矢印ｈ方向に回動する。この結果、蛇行補正ローラ１３の一端側を支持する軸受部としての軸受１１１Ｂ、軸受支持部材１１２Ｂは、矢印ｉ方向に移動することとなるが、他端の軸受１１１Ａ、軸受支持部材１１２Ａは、移動しないために、蛇行補正ローラ１３のアライメントが、他のローラに対してずれることになる。このため、中間転写ベルト８は、ベルト接触子１３１が移動した方向と逆方向に戻る結果となる。
これらの一連の、ベルト幅方向のずれ検知から、ベルト蛇行補正動作を繰り返すことにより、中間転写ベルト８は、所望のずれ量の範囲で、無端移動可能となる。

図７は、軸受１１１Ａ、１１１Ｂ、軸受支持部材１１２Ａ、１１２Ｂを詳細に示したものである。軸受１１１Ｂは、摩擦係数の小さい樹脂製の支持部材１２１で、矢印ｌ方向（蛇行補正ローラの軸方向）に摺動可能に支持されている。図４、図５では支持部材１２１は省略している。
図８に示すように、支持部材１２１は、取付片１２１ａを有しており、この取付片１２１ａを介して軸受支持部材１１２Ｂに、図示しないネジなどの締結手段で固定されている。本実施形態では軸受１１１Ｂとしてボール軸受（ころがり軸受）を用いており、その外輪部が支持部材１２１に摺動可能に支持されている。
軸受支持部材１１２Ａ、１１２Ｂは、ロッド１１３に図示しないネジなどの締結手段で固定され、ロッド１１３は、スラスト軸受１１４で軸方向に摺動可能でかつ、矢印ｍ方向に回動可能に支持されている。
このため、前述したベルト蛇行補正動作で、軸受１１１Ｂが、図５の矢印ｉ方向に変位した際に発生する僅かなｌ方向の動き（図７）を、軸受１１１Ｂと支持部材１２１との間の摺動により吸収できる。

また、ベルト蛇行補正動作で、軸受１１１Ａ、１１１Ｂに生じる僅かな矢印ｍ方向（図７）の動きを、ロッド１１３とスラスト軸受１１４との間の回動で吸収できる。
これらの僅かに生じる軸受１１１Ａ、１１１Ｂの動きを吸収できることで、繰り返しのベルト蛇行補正動作が安定し、且つ、補正動作も高精度に維持される。

本実施形態では、軸受１１１Ａ、１１１Ｂとして、ボール軸受の例で説明したが、すべり軸受でも同様の効果を得ることができる。
また、本実施形態ではベルト部材として中間転写ベルトを備えたベルト駆動装置を例示したが、転写搬送ベルト、転写ベルト、感光体ベルト等を備えたベルト駆動装置においても同様に実施することができる。
本発明は上記実施形態に限定されず、前記構成部材の数、位置、形状等は本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体構成図である。 作像部とベルト駆動装置との位置関係を示す概略図である。 ベルト駆動装置におけるベルト部材支持構成の詳細図である。 蛇行補正ローラの支持構成を示す要部斜視図である。 蛇行補正機構を示す斜視図である。 ベルト変位検知手段を示す斜視図である。 蛇行補正ローラの一端部の摺動構成を示す平面図である。 蛇行補正ローラの一端部を支持する軸受を摺動可能に支持する支持部材の取付構成を示す水平断面図である。 蛇行補正ローラによるベルト部材の幅方向の調整についての原理図である。

符号の説明

８ ベルト部材としての中間転写ベルト
１２Ａ、１２Ｂ、１３ ローラ部材
１３ 蛇行補正ローラ
８０ ベルト変位検知手段
１１０ 蛇行補正機構
１１１Ｂ 軸受部としての軸受
１３０ 張力付与機構

Claims (7)

1. 複数のローラ部材に支持されて所定方向に走行する無端状のベルト部材と、
   前記ベルト部材の走行方向と略直交する幅方向の変位を検知するベルト変位検知手段と、
   前記ローラ部材のうち少なくとも一つが蛇行補正ローラであり、該蛇行補正ローラの軸方向一端側を回転可能に支持し、該蛇行補正ローラの他のローラ部材に対する平行度または捩れを補正する蛇行補正機構と、
   前記ベルト変位検知手段の検知結果に基づいて前記蛇行補正機構を制御する制御手段と、
   を備えたベルト駆動装置において、
   前記蛇行補正ローラはその軸方向の変位を可能に、前記蛇行補正機構に前記一端側を支持されていることを特徴とするベルト駆動装置。
2. 請求項１記載のベルト駆動装置において、
   前記蛇行補正ローラの前記一端側が前記蛇行補正機構に配設された軸受部に回転可能に支持され、前記軸受部は前記蛇行補正ローラの軸方向に摺動可能に設けられていることを特徴とするベルト駆動装置。
3. 請求項１又は２記載のベルト駆動装置において、
   前記蛇行補正ローラの他端側を回転可能に支持する支持部が、前記ベルト部材の走行方向に略平行に延びる軸心回りに回動可能に設けられていることを特徴とするベルト駆動装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載のベルト駆動装置において、
   前記蛇行補正ローラの軸方向両端部が、前記ベルト部材に張力を付与する張力付与機構により回転可能に支持されていることを特徴とするベルト駆動装置。
5. 請求項２記載のベルト駆動装置において、
   前記軸受部がすべり軸受で構成され、前記すべり軸受の外輪部が軸方向に摺動可能に設けられていることを特徴とするベルト駆動装置。
6. 請求項２記載のベルト駆動装置において、
   前記軸受部がボール軸受で構成され、前記ボール軸受の外輪部が軸方向に摺動可能に設けられていることを特徴とするベルト駆動装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載のベルト駆動装置を有する画像形成装置。

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