JP2011090106A

JP2011090106A - ベルト駆動装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2011090106A
Application number: JP2009242634A
Authority: JP
Inventors: Fumitaka Sofue; 文孝祖父江
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-10-21
Filing date: 2009-10-21
Publication date: 2011-05-06
Anticipated expiration: 2029-10-21
Also published as: JP5404305B2

Abstract

【課題】ベルトが接触子に乗り上げることにより蛇行制御が正常に行われなくなるのを防止し、記録紙に転写される画像の位置精度を向上するとともに、中間転写ベルトの破損を防止すること。
【解決手段】画像形成装置１には、中間転写ベルト８の幅方向の端部に当接し、中間転写ベルト８の幅方向の位置に応じて変位する接触子２０２と、接触子２０２の位置を検知する変位センサ４０３が設けられており、変位センサ４０３の検知結果に基づき、中間転写ベルト８の幅方向の位置を制御する。また、中間転写ベルト８を幅方向に移動させたときの単位時間当たりの接触子２０２の変位量ΔＦを検出し、検出した変位量が所定の閾値ΔＦｔｈより小さい場合は、中間転写ベルト８が接触子２０２に乗り上げていると判断する。
【選択図】図４

Description

本発明は、中間転写ベルト、定着ベルト、記録紙搬送ベルト等のベルトを駆動するベルト駆動装置、及び当該ベルト駆動装置を有する画像形成装置に関する。

従来の画像形成装置には、中間転写ベルト、定着ベルト、記録紙搬送ベルトといった様々な種類のベルトが設けられていた。

これらのベルトは、複数のローラに懸架されて回転駆動されるが、ベルトの回転過程において、ベルトがその回転方向に直交する幅方向の一端側または他端側に寄り移動（以下、蛇行と記す）する現象が発生する傾向がある。ベルトの蛇行によって、ベルトを懸架しているローラからベルトが脱落したり、ベルトの端部が破損したりしてしまうおそれがある。

そこで、ベルトの幅方向のエッジ位置を検出するエッジセンサを有し、エッジセンサの検出結果に基づいて、ベルトを支持するステアリングローラの傾き動作を制御してベルトの蛇行を補正するものがあった（例えば、特許文献１参照）。

このエッジセンサは、ベルトの一端に接触する接触子と、当該接触子の位置変動を検出する変位センサを有し、ベルトの蛇行を連続的に検出する。

特開２０００−０３４０３１号公報

このようなエッジセンサを有する画像形成装置では、作業者がベルトを交換する際に、接触子がベルトの端部に接触しない状態、例えば、接触子にベルトが乗り上げた状態でベルトを装着されてしまうことがあった。

図８は、エッジセンサの接触子へのベルトの乗り上げ状態を説明するための図である。

図８（ａ）の点線で示されるように、中間転写ベルト８は、ステアリングローラ１０、ベルト駆動ローラ１１、及び回転ローラ２１によって支持され、適度な張力がかけられている。また、図４（ａ）に示されるように、中間転写ベルト８の端部には、中間転写ベルト８の幅方向の移動量を検出するための接触子２０２が適度の力で圧接されている。

ここで、作業者が中間転写ベルト８を交換する際には、ステアリングローラ１０を図８（ａ）の矢印方向に移動させることで、実線に示されるように中間転写ベルト８が弛み、ベルトの交換がし易くなる。この際、中間転写ベルト８の弛みが大きいために、中間転写ベルト８の端部が接触子２０２から外れる。

中間転写ベルト８の交換後、再度ステアリングローラ１０を戻して中間転写ベルト８に張力をかける際に、作業者は、接触子２０２を中間転写ベルト８の端部側に退避させる。この退避がうまく行われない場合、図４（ｂ）及び図８（ｂ）に示されるように、接触子２０２が中間転写ベルト８の端部に接触せず、中間転写ベルト８が接触子２０２の先端に乗り上げた状態になる。このような状態は、中間転写ベルト８の支持状態の異常である。

この場合、正常なベルト蛇行制御が行われないために、記録紙に転写される画像の位置精度が低下したり、長時間の使用により接触子２０２と中間転写ベルト８が擦れて中間転写ベルト８が破損したりするというおそれがある。

そこで、本発明は、接触子がベルトの端部に接触していないことにより蛇行制御が正常に行われなくなるのを防止することで、記録紙に転写される画像の位置精度を向上するとともに、ベルトの破損を防止することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るベルト駆動装置は、複数のローラにより支持され、所定方向に回転移動するベルトと、前記ベルトの前記所定方向に直交する幅方向の端部に当接し、前記ベルトの前記幅方向の位置に応じて変位する接触子と、前記接触子の位置を検知するセンサと、前記センサの検知結果に基づき、前記幅方向の前記ベルトの位置を制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記ベルトを前記幅方向に移動させたときの前記センサの出力に基づき単位時間当たりの前記接触子の変位量を検出し、検出した変位量が所定の閾値より小さい場合は、前記ベルトの支持状態が異常であると判断することを特徴とする。

また、本発明に係る画像形成装置は、上記のベルト駆動装置と、記録紙に画像を形成する画像形成手段と、を有し、前記ベルトは、中間転写ベルト、定着ベルト、又は記録紙搬送ベルトであることを特徴とする。

本発明によれば、蛇行制御が正常に行われなくなるのを防止でき、記録紙に転写される画像の位置精度を向上するとともに、ベルトの破損を防止することができる。

ベルト駆動装置を備えた画像形成装置の全体構成を示す断面図である。中間転写ベルトの蛇行補正制御を説明するための概略構成を示す図である。中間転写ベルトの蛇行補正の原理を説明するための図である。エッジセンサの具体的な構成を示す図である。画像形成装置の制御ブロック図である。蛇行補正制御を説明するフローチャートである。接触子の位置（第１の位置（ａ）と第２の位置（ｂ））を示す図である。エッジセンサの接触子へのベルトの乗り上げ状態を説明するための図である。

図１は、ベルト駆動装置を備えた画像形成装置の全体構成を示す断面図である。

画像形成装置１は、記録紙に画像形成する電子写真方式のフルカラープリンタである。画像形成装置１には、４色の感光ドラム２ａ〜２ｄ、帯電器３ａ〜３ｄ、クリーナ４ａ〜４ｄ、レーザ走査ユニット５ａ〜５ｄ、転写ブレード６ａ〜６ｄ、現像ユニット７ａ〜７ｄ、中間転写ベルト８、及びクリーナ１２が設けられている。また、画像形成装置１には、中間転写ベルト８を支持するステアリングローラ１０、及び中間転写ベルト８を所定方向に回転移動させるベルト駆動ローラ１１が設けられている。

手差しトレイ１３にセットされた複数の記録紙Ｓは、ピックアップローラ１４及び分離ローラ１５により１枚に分離されて給紙される。一方、給紙カセット１７に収納された複数の記録紙Ｓは、ピックアップローラ１８及び分離ローラ１９により１枚に分離されて給紙された後、縦パスローラ２０により搬送される。

給紙された記録紙Ｓは、レジローラ１６でレジタイミングがとられつつ二次転写ローラ２２へ搬送される。ここで、記録紙Ｓを搬送するための各ローラ１４、１５、１６、１８、１９、２０は、高速で安定した搬送動作を実現するため、各々独立したステッピングモータにより駆動される。

一方、帯電器３ａ〜３ｄは、トナー画像を担持する像担持体としての感光ドラム２ａ〜２ｄの表面を一様に帯電させる。そして、半導体レーザを光源とする各々のレーザ走査ユニット５ａ〜５ｄは、各色の感光ドラム２ａ〜２ｄにレーザを照射することで、それぞれの感光ドラム２ａ〜２ｄの表面に静電潜像を形成する。現像ユニット７ａ〜７ｄは、この静電潜像をトナー画像として現像する。

次に、転写ブレード６ａ〜６ｄは、この感光ドラム２ａ〜２ｄ上に現像された各色のトナー画像を中間転写ベルト８に転写する。中間転写ベルト８上のトナー画像は、回転ローラ２１及び二次転写ローラ２２のニップ部において記録紙に転写される。そして、加熱ローラを有する定着器２３により、記録紙上に転写されたトナー画像に熱が加えられ、記録紙上に定着する。

また両面印刷時には、定着器２３を通過した記録紙Ｓは、両面反転パス２７の方向に導かれた後に逆方向に搬送されて表裏を反転され、両面パス２８へ搬送される。両面パス２８を通った記録紙Ｓは、再び縦パスローラ２０を搬送され、１面目と同様に２面目の画像を形成されて排紙ローラ２４により排紙トレイ２５へ排出される。

図２は、中間転写ベルト８の蛇行補正制御を説明するための概略構成を示す図である。

ベルト駆動モータ２１０は、中間転写ベルト８を図２で図示する矢印方向に搬送するために、ベルト駆動ローラ１１を回転駆動する。ステアリングローラ１０は、中間転写ベルト８の幅方向の移動変動（蛇行）を補正するためのローラである。ステアリングローラ１０のベルト搬送方向下流側には、ベルトＨＰセンサ２０５とエッジセンサ２０３が配置されている。

ベルトＨＰセンサ２０５は、中間転写ベルト８の裏面に貼り付けられたホームポジションマーク２０４を検出して、ベルト位置の基準信号（ＨＰ信号）を生成する。生成されたＨＰ信号を基に、画像形成動作の開始タイミングが制御される。また、エッジセンサ２０３は、中間転写ベルト８の端部（エッジ）に当接するよう配置された接触子２０２の移動量（変位）を検知して、中間転写ベルト８の蛇行に応じた出力信号を発生する。

エッジセンサ２０３の検知結果に応じて、中間転写ベルト８の幅方向への位置変動を検知でき、この位置変動に基づいて、ステアリングローラ１０の傾き動作が制御される。これにより、中間転写ベルト８の蛇行を補正することが可能となる。

なお、ベルト駆動モータ２１０及びステアリングモータ２０９には、その回転角度や回転速度を高精度に制御可能なステッピングモータが用いられる。

図３は、中間転写ベルトの蛇行補正の原理を説明するための図である。

この図の左から、偏心カム２０８の正面図、偏心カム２０８及びステアリングローラ１０の側面図、ステアリングローラ１０の正面図を示す。

図３（ａ）に示されるように、偏心カム２０８が所定の角度で停止し、その停止角度に対応してステアリングローラ１０がほぼ水平（傾きがほぼゼロ）に保持された状態では、基本的には中間転写ベルト８が幅方向に移動（蛇行）しない。

この状態から、図３（ｂ）に示されるように、ステアリングモータ２０９の駆動により偏心カム２０８を回転させると、偏心カム２０８の偏心量に応じて揺動アーム２０６がθ１方向（反時計回り）に揺動する。これにより、ステアリングローラ１０の一端が揺動アーム２０６によって持ち上げるため、その持ち上げ量に応じてステアリングローラ１０に傾きが生じる。このとき、ステアリングローラ１０に巻き付けられた中間転写ベルト８は、揺動アーム２０６にて持ち上げられたローラ端側に移動する。

これに対して、図３（ｃ）に示されるように、ステアリングモータ２０９の駆動により偏心カム２０８を回転させると、偏心カム２０８の偏心量に応じて揺動アーム２０６がθ２方向（時計回り）に揺動する。これにより、ステアリングローラ１０の一端が揺動アーム２０６によって押し下げられるため、その押し下げ量に応じてステアリングローラ１０に傾きが生じる。このとき、ステアリングローラ１０に巻き付けられた中間転写ベルト８は、揺動アーム２０６にて押し下げられたローラ端と反対側に移動する。

このことから、中間転写ベルト８の幅方向への位置変動をエッジセンサ２０３で連続的に検出し、その検出結果に基づいてステアリングローラ１０の傾き動作を制御することにより、中間転写ベルト８の蛇行を補正することが可能となる。

図４は、エッジセンサの具体的な構成を示す図である。

ここで、図４（ａ）は、中間転写ベルト８の端部にＬ字型の接触子２０２が正常に圧接されている状態を示している。また、図４（ｂ）は、中間転写ベルト８の端部に接触子２０２が圧接されずに、中間転写ベルト８が接触子２０２に乗り上げている状態を示している。なお、図の右側が画像形成装置１の手前側である。

図４（ａ）に示されるように、接触子２０２の一方の端部は、スプリング４０１から矢印Ｄとは逆の方向への力を受けて中間転写ベルト８の端部に圧接状態に保持されている。スプリング４０１による接触子２０２の圧接力は、中間転写ベルト８を変形させない程度の適度な大きさに設定されている。

また、接触子２０２の中間部は、支軸４０２によって回転自在に支持されている。そして、変位センサ４０３は、接触子２０２の上辺側に対向して配置されている。変位センサ４０３は、発光素子及び受光素子を有する光学式の測距センサであり、発光素子から接触子２０２の上辺に向けて光を照射するとともに、接触子２０２から反射した光を受光素子で受光する。そして、受光素子における受光位置に応じて、接触子２０２の変位を検知する。

エッジセンサ２０３により、中間転写ベルト８の進行方向に対して直交する幅方向の移動量が、中間転写ベルト８の端部に圧接する接触子２０２の動きに置き換えられる。このとき、接触子２０２の変位に応じて変位センサ４０３における接触子２０２から反射した光の受光位置が変動するため、そのセンサ出力に基づいて中間転写ベルト８の端部の位置変動を連続的に検出することができる。

中間転写ベルト８が単位時間当たりＢａの量だけ矢印Ｄの方向に移動すると、接触子２０２は中間転写ベルト８にＬ字型の左辺を押され、支軸４０２を支点として回転する。そして、変位センサ４０３は、接触子２０２の上辺までの距離Ｆａを計測し、単位時間当たりの変位量ΔＦａが検出される。

一方、図４（ｂ）に示されるように中間転写ベルト８が接触子２０２に乗り上げている場合、中間転写ベルト８が単位時間当たりＢａの量だけ矢印Ｄの方向に移動しても、接触子２０２と中間転写ベルト８の間でスリップが発生してしまう。したがって、変位センサ４０３で検出される変位量ΔＦｂは、中間転写ベルト８が乗り上げていないときの変位量ΔＦａよりも小さい値となる。

このように、接触子２０２が中間転写ベルト８の端部に接触せず、中間転写ベルト８が接触子２０２に乗り上げた状態では、エッジセンサ２０３は中間転写ベルト８の位置変動を正確に検出できない。このような状態は、中間転写ベルト８の支持状態の異常である。

図５は、画像形成装置の制御ブロック図である。

制御部５０１は、ＣＰＵ５０２、ＲＯＭ５０３、及びＲＡＭ５０４を有する。ＣＰＵ５０２は、画像形成装置１全体を制御する制御回路である。ＲＯＭ５０３には、画像形成装置１で実行する各種処理を制御するための制御プログラムが格納されている。

ＲＡＭ５０４は、ＣＰＵ５０２が動作するためのシステムワークメモリであり、また画像データを一時記憶するための画像メモリとしても機能する。ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）５０５には、システムソフトウェア、画像データ等のデータが格納されている。

制御部５０１において、ＣＰＵ５０２は、ホームポジションマーク２０４を検知するためのベルトＨＰセンサ２０５からの検知信号を取得する構成となっている。また、ＣＰＵ５０２は、中間転写ベルト８の回転移動中に、エッジセンサ２０３からの検知信号を取得し、中間転写ベルト８の蛇行量に相当する位置変化量（以下、変位と呼ぶ）を算出する。

そして、ＣＰＵ５０２は、算出した中間転写ベルト８の変位に応じて、蛇行が減少するようステアリングモータ２０９に対して駆動方向と駆動量からなるステアリング制御信号を出力して、ステアリングモータ２０９を駆動する。

また、制御部５０１には、画像形成装置１の状態等を表示したり、ユーザからの操作入力を受け付けたりするための、タッチパネルディスプレイ等で構成された表示部５０６が接続されている。

図６は、ベルト乗り上げ検知動作を説明するフローチャートである。

このフローチャートを実行するためのプログラムは、ＲＯＭ５０３に記憶されており、ＣＰＵ５０２により読み出されることにより実行される。本制御フローは、中間転写ベルト８の交換がされた場合等、中間転写ベルト８が接触子２０２に乗り上がってしまう可能性の有る場合に実行される。

まず、ＣＰＵ５０２は、ベルト駆動モータ２１０を駆動することにより、中間転写ベルト８の駆動を開始する（Ｓ６０１）。次に、ＣＰＵ５０２は、ステアリングモータ２０９を駆動して中間転写ベルト８を図４のＤ方向に移動させる（Ｓ６０２）。ここで、接触子２０２は、中間転写ベルト８からＤ方向に押されることにより支軸４０２を支点として回転する。

そして、ＣＰＵ５０２は、変位センサ４０３からの出力信号に基づき、中間転写ベルト８の端部が幅方向の第１の位置に到達したかどうかを判断する（Ｓ６０３）。具体的には、図７（ａ）に示すように、変位センサ４０３から接触子２０２の上辺における光の照射位置までの距離が所定距離Ｆｃになったことに応じて、ＣＰＵ５０２は中間転写ベルト８が第１の位置に到達したと判断する。

ステップＳ６０３において、所定位置に到達したと判断された場合、ＣＰＵ５０２は、制御部５０１に設けられた不図示のタイマをスタートさせることで、中間転写ベルト８が所定位置に到達した時点からの経過時間の計測を開始する（Ｓ６０４）。そして、ＣＰＵ５０２は、ステアリングモータ２０９を駆動して中間転写ベルト８を図４のＤ方向とは反対方向に移動させる（Ｓ６０５）。

その後、ＣＰＵ５０２は、変位センサ４０３からの出力信号に基づき、中間転写ベルト８の端部が幅方向の第２の位置に到達したかどうかを判断する（Ｓ６０６）。具体的には、図７（ｂ）に示すように、変位センサ４０３から接触子２０２の上辺までの距離が所定距離Ｆｄになったことに応じて、ＣＰＵ５０２は中間転写ベルト８が第２の位置に到達したと判断する。所定距離Ｆｄは、接触子２０２が中間転写ベルト８から離れたときの、変位センサ４０３から接触子２０２の上辺における光の照射位置までの距離として予め設定されている。

ステップＳ６０６において、所定位置に到達したと判断された場合、ＣＰＵ５０２は、ステップＳ６０４でタイマスタートしてからの経過時間Ｔに基づき、単位時間当たりの接触子２０２の変位量ΔＦを検出する（Ｓ６０７）。この変位量ΔＦは、（Ｆｃ−Ｆｄ）／Ｔで求められる。

そして、ＣＰＵ５０２は、検出した単位時間当たりの接触子２０２の変位量ΔＦが所定の閾値ΔＦｔｈ以上かどうかを判断する（Ｓ６０８）。ここで、単位時間当たりの接触子２０２の変位量ΔＦは、中間転写ベルト８が接触子２０２に乗り上がっていない場合における単位時間当たりの接触子２０２の変位量よりも小さい値として予め設定する。

単位時間当たりの接触子２０２の変位量ΔＦが所定の閾値ΔＦｔｈ以上の場合は、中間転写ベルト８が接触子２０２に乗り上がっていないので、このフローを終了する。

単位時間当たりの接触子２０２の変位量ΔＦが所定の閾値ΔＦｔｈより小さい場合は、中間転写ベルト８が接触子２０２に乗り上がっていると考えられる。したがって、ＣＰＵ５０２は、ベルト駆動モータ２１０の駆動を停止することにより、中間転写ベルト８の駆動を停止する（Ｓ６１０）。

そして、ＣＰＵ５０２は、表示部５０６に中間転写ベルト８が接触子２０２に乗り上がっていることを示すエラー表示を行う（Ｓ６１１）。このエラー表示により、ユーザに対し中間転写ベルト８のメンテナンスを促す。

一方、ステップＳ６０６において、所定位置に到達していないと判断された場合は、ＣＰＵ５０２は、ステップＳ６０４でタイマスタートしてからの経過時間に基づき、所定時間Ｔ１が経過しているかどうかを判断する（Ｓ６０９）。
所定時間Ｔ１が経過していない場合は、ステップＳ６０５に戻り、中間転写ベルト８が所定位置に到達するまでステップＳ６０５の処理を繰り返す。

ステップＳ６０９において、所定時間Ｔ１が経過していると判断された場合は、ステップＳ６１０へ移行する。そして、ＣＰＵ５０２は、前述した中間転写ベルト８の駆動の停止と（Ｓ６１０）、表示部５０６へのエラー表示を行う（Ｓ６１１）。

以上で説明したように、本実施形態によれば、中間転写ベルト８の乗り上げをユーザに通知し、メンテナンスを促すことで、中間転写ベルト８が接触子２０２に乗り上げることにより蛇行制御が正常に行われなくなるのを防止できる。これによって、記録紙に転写される画像の位置精度を向上するとともに、中間転写ベルトの破損を防止することができる。

なお、上記の説明では、ベルトとして中間転写ベルトを例に説明したが、これに限られない。例えば、定着ベルト、記録紙搬送ベルト等の蛇行補正制御及びベルト乗り上げ検知動作に、本発明を適用してもかまわない。

また、上記の説明では、ベルトの乗り上げ状態を報知する方法として、表示部にメッセージを出すことを例に挙げて説明したが、これに限られない。例えば、音声でユーザに報知する等してもかまわない。

１画像形成装置
８中間転写ベルト
１０ステアリングローラ
１１ベルト駆動ローラ
２０２接触子
２０３エッジセンサ
２０９ステアリングモータ
２１０ベルト駆動モータ
４０３変位センサ
５０１制御部
５０２ＣＰＵ
５０３ＲＯＭ
５０４ＲＡＭ
５０５ＨＤＤ
５０６表示部

Claims

複数のローラにより支持され、所定方向に回転移動するベルトと、
前記ベルトの前記所定方向に直交する幅方向の端部に当接し、前記ベルトの前記幅方向の位置に応じて変位する接触子と、
前記接触子の位置を検知するセンサと、
前記センサの検知結果に基づき、前記幅方向の前記ベルトの位置を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記ベルトを前記幅方向に移動させたときの前記センサの出力に基づき単位時間当たりの前記接触子の変位量を検出し、検出した変位量が所定の閾値より小さい場合は、前記ベルトの支持状態が異常であると判断することを特徴とするベルト駆動装置。
前記制御手段により前記ベルトの支持状態が異常であると判断された場合、その旨を報知する報知手段を更に有することを特徴とする請求項１記載のベルト駆動装置。
前記制御手段は、前記複数のローラのうち、いずれか１つのローラの軸を傾けることにより、前記幅方向の前記ベルトの位置を制御することを特徴とする請求項２記載のベルト駆動装置。
前記ベルトの支持状態が異常である状態は、前記ベルトが前記接触子に乗り上げている状態であることを特徴とする請求項１記載のベルト駆動装置。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のベルト駆動装置と、
記録紙に画像を形成する画像形成手段と、を有し、
前記ベルトは、中間転写ベルト、定着ベルト、又は記録紙搬送ベルトであることを特徴とする画像形成装置。