JP2012008561A

JP2012008561A - 無端ベルト搬送装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2012008561A
Application number: JP2011118490A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Kishi; 嘉治岸
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2010-05-26
Filing date: 2011-05-26
Publication date: 2012-01-12

Abstract

【課題】ニップ幅を適確に、経時劣化無く検知でき、また、ベルト厚み方向の位置を非接触で検知して、ベルトの走行に影響を与えず、ベルトの長寿命化をも図れる無端ベルト搬送装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】対向ローラ４５との接触によってニップｎ２が形成され、少なくとも３軸のローラから構成される無端ベルト搬送装置１００において、該搬送装置１００内部に非接触でベルト３１の厚み方向の位置検知することができるセンサ手段５０を有し、対向ローラ４５との接触で形成されるニップ位置におけるベルトの位置情報を検知する。
【選択図】図２

Description

本発明は、プリンタ、複写機、プロッタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられ、回転駆動する無端ベルトの張架状態であるニップ幅や経時における寿命を適正に保持する無端ベルト搬送装置及び同装置を具備する画像形成装置に関するものである。

今日の画像形成装置は、無端ベルト搬送装置を成す無端の中間転写体や定着ベルトを備え、これら無端ベルトは３軸以上の支持軸に張架され適宜の駆動ローラにより回転駆動される。これらの無端ベルトには対向ローラが対向配備され、両者の接触によって形成されるニップに記録紙を通すことによってトナー像を記録紙に転写したり、あるいは、紙上のトナーを熱定着したりするものがほとんどである。そのため、ニップ幅を管理することは、最適な転写条件及び定着条件を発揮し、優れた画像品質の画像形成装置を提供する上で非常に重要である。

更に、このような無端ベルト搬送装置においては、部品ばらつきなどによるニップ幅の固体差を小さくし、更に軸方向のばらつきも抑えつつ、薄紙から厚紙まで様々な紙種に対して安定したニップ幅を形成することが重要である。
また、対向ローラの加圧力が大きい場合や、搬送装置のパーツ寿命が長い場合等で発生し得る経時劣化によるニップ幅変動を察知し、ニップ幅に応じて転写電流を調節することで経時における画像品質の劣化を抑えることが、優れた画像品質の画像形成装置を提供する上で非常に重要である。
本発明の先行技術として、特許文献１が知られている。これは定着装置のテンションローラの変位量からニップ幅を検知して定着温度を制御するものである。

ところで、上述の無端ベルト搬送装置の場合、３軸以上から構成される無端ベルト搬送装置と対向ローラとの接触でニップが形成される構成を採るものにおいて、しばしば中間転写体であるベルトを対向ローラに巻きつかせながら支持ローラがわに加圧することがあり、この際、対向ローラの接離作動に伴い、ローラ近辺のベルトと対向ローラの相対位置が安定せず、比較的変位しやすく、対向ローラ側の位置よりベルト位置を特定すると、誤差が生じやすい。
この点は特許文献１の場合も同様の問題を含み、これを解決するものではない。
そこで、ベルトに非接触状態でベルト位置情報を直接検知することで走行中のベルトに影響を与えることなく、確実にベルト位置情報を受け取り、これに応じたニップ幅を検出することが望ましい。また、経時におけるローラの経たりが生じてしまうと変位量だけでニップ幅を検知することができなくなる問題もあり、解決が望まれる。

本発明は、上述の問題点に着目してなされたもので、ベルトに非接触状態でベルト位置情報を検知することで、走行中のベルトに影響を与えることがなく、また、経時におけるローラの経たりが生じてしまうと変位量だけでニップ幅を検知することができなくなるのに対して、ローラの経たりも検知し、経時におけるニップ幅の変動を正確に把握して、ニップ幅制御の精度や信頼性を向上することを目的とする。更に、また、ベルト厚み方向の位置を非接触で、ベルトの走行に影響を与えずに検知して、ベルトの長寿命化を図ることを目的とする。更に、無端ベルト搬送装置を搭載する画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は前記課題を達成するため以下の構成とした。
第１の発明は、対向ローラとの接触によってニップが形成され、少なくとも３軸のローラから構成される無端ベルト搬送装置において、該搬送装置内部に非接触でベルトの厚み方向の位置検知することができるセンサ手段を有し、対向ローラとの接触で形成されるニップ位置におけるベルトの位置情報を検知することを特徴とする無端ベルト搬送装置。

第２の発明は、請求項１に記載の無端ベルト搬送装置において、前記非接触型のセンサ手段を前記ローラの軸方向に少なくとも２個以上有することを特徴とする無端ベルト搬送装置。

第３の発明は、請求項１又は２に記載の非接触型のセンサ手段が、前記無端ベルト搬送装置内における前記ローラの径方向の位置を検知する画像形成装置。

第４の発明は、請求項３に記載の画像形成装置において、前記非接触型のセンサ手段が異物を検知し、該センサ手段が前記無端ベルト搬送装置のクリーニング対向ローラに設置されていることを特徴とする画像形成装置。

第５の発明は、請求項３に記載の画像形成装置において、前記非接触型のセンサ手段が前記無端ベルト搬送装置のベルト加張ローラに設置されており、該加張ローラの動きに関わらずローラと等間隔に設置されていることを特徴とする画像形成装置。

第６の発明は、請求項１〜３のいずれか１つに記載の非接触型のセンサ手段が搭載された画像形成装置において、前記非接触型のセンサ手段が前記二次転写ニップ内を紙が通過する際のベルトの位置情報を検知することを特徴とする画像形成装置。

第７の発明は、請求項６に記載の二次転写ニップを備える画像形成装置において、前記二次転写ニップに通紙される紙種情報を基に前記対向ローラの位置を通紙前に決めておくことを特徴とする画像形成装置。

第８の発明は、請求項７に記載の二次転写ニップを備える画像形成装置において、前記二次転写ニップに厚紙を通紙する場合に前記対向ローラを離間した状態にしておき、紙先端がニップ進入と同時に加圧して転写ニップを形成することを特徴とする画像形成装置。

第９の発明は、請求項１に記載の非接触型のセンサ手段で得られたニップ幅の情報及び請求項３に記載のローラの経たりの情報や請求項６及び７に記載の紙厚の情報から、前記対向ローラ加圧力を設定し調節することを特徴とする無端ベルト搬送装置。

第１０の発明は、請求項９に記載の無端ベルト搬送装置において、該無端ベルト搬送装置の中間転写体に加える転写バイアスを経時の前記ニップ幅の変動に伴って調節することを特徴とする無端ベルト搬送装置。

第１１の発明は、請求項９に記載の無端ベルト搬送装置において、前記調整した加圧力から対向ローラの経たりを検知する無端ベルト搬送装置。

第１２の発明は、請求項１〜３及び９〜１１に記載のニップ幅制御及びローラ寿命検知が、像担持体から中間転写体への一次転写ニップにおいても適用されていることを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、無端ベルト搬送装置と対向ローラの加圧接触によって形成されるニップ幅をベルトの厚み方向の位置変動で検知するため、無端ベルト搬送装置内のローラ径が小さく、且つ対向ローラ径が大きい場合には特にニップ形成の際にベルト厚み方向の位置変動が大きいため検知精度が高く、また非接触であるためベルトの走行に影響を与えずに検知することができるため、ベルトの長寿命化にも繋がる。（請求項１）
また、本発明によれば、センサ手段を軸方向に複数個設けることで、軸方向におけるニップ幅のばらつきを検知することができる。（請求項２）
また、本発明によれば、請求項１及び請求項１に記載のセンサ手段で無端ベルト搬送装置内のローラ表面の位置を検知することによって、経時におけるローラの経たりを検知することができ、また突発的なローラの異物付着も検知することができ、ローラ異物付着に伴うベルト装置上のクリーニング不良を防ぐことができる。（請求項３）
また、本発明によれば、特にクリーニング対向ローラの異物付着を直接検知するため、検知精度を向上させることができる。（請求項４）
また、本発明によれば、請求項１に記載のセンサ手段が加張ローラに設置されている場合、加張ローラ軸に固定されていれば、スプリング加圧等で加張ローラの位置が変動した場合でも正確に位置を検知することができる。（請求項５）
また、本発明によれば、センサ手段のベルト位置情報の検知において、紙厚によるベルト位置の変化の影響も考慮することで、薄紙から厚紙まで様々な紙種に対して安定した転写ニップを形成することができる。（請求項６）
また、本発明によれば、センサ手段によるベルト位置情報の検知では、紙厚を考慮したベルト位置をある規定のニップ幅（ベルト位置）にしなければならないため、通紙される紙種情報（薄紙、普通紙、厚紙）を基に対向ローラの位置を予め決めておくことで安定した転写ニップを形成することができる。（請求項７）
また、本発明によれば、高速線速で厚紙を通紙した場合には急激なニップ幅（ベルト位置）変動が生じ、対向ローラが振動しながら転写される恐れがあるため、厚紙通紙時には予め対向ローラを離間しておき、紙先端がニップに進入してきたと同時に対向ローラを加圧して、ある規定のニップ幅（ベルト位置）に制御することで、厚紙における画像ムラを防ぐことができる。（請求項８）
また、本発明によれば、対向ローラ当接時に設定されたニップ幅を形成しているかをセンサ手段で検知し、対向ローラの加圧力を調節することで、部品ばらつき等によるニップ幅の固体差をなくすことができる。また経時においては、ローラの経たりによるニップ幅変動をなくすことができる。（請求項９）
また、本発明によれば、経時において、ローラの経たりやベルトの経時劣化によってニップ幅が変動し、対向ローラの加圧力だけでは調節しきれない場合、転写バイアスを調節することで画像品質の劣化を防ぐことができる。（請求項１０）
また、本発明によれば、請求項９に記載の調整した加圧力から対向ローラの経たりを検知し、交換を促すため、対向ローラの経たりによる経時のニップ幅変動を抑えることができる。（請求項１１）
また、本発明によれば、一次転写においてもニップ幅制御が適用されていることにより、一次転写における画像品質の劣化を抑えることができる。（請求項１２）

本発明に係る無端ベルト搬送装置を備えた、画像形成装置の全体構成図である。図１の無端ベルト搬送装置および加圧力調整装置の概略説明図である。図１の無端ベルト搬送装置の要部を示し、（ａ）は離間位置でのベルト位置概略説明図、（ｂ）は加圧位置でのベルト位置概略説明図である。図１の無端ベルト搬送装置の離間位置のベルトの距離検知説明図である。図１の無端ベルト搬送装置の加圧位置でのベルト変位説明図である。図１の無端ベルト搬送装置のローラ表面の初期と経時のずれ量δｅ（ＡーＡ’）説明線図である。図１の無端ベルト搬送装置のローラ表面の初期と経時のずれ量δｅ’（ＡーＡ’）説明線図である。図１の無端ベルト搬送装置の支持ローラ表面における突発的な異物付着の場合を経時的に説明する線図である。図１他の実施形態である無端ベルト搬送装置であって、センサ手段をブラケットを介してスライダに固定した装置の部分斜視図である。本発明の無端ベルト搬送装置の要部を示し、（ａ）は非通紙時に対向ローラ接触状態でのベルト位置概略説明図、（ｂ）は通紙時のベルト位置概略説明図である。図１０の無端ベルト搬送装置のローラ表面における厚紙通紙時のずれ量説明線図である。本発明の無端ベルト搬送装置の要部を示し、（ａ）は非通紙時に対向ローラ非接触状態でのベルト位置概略説明図、（ｂ）は厚紙通紙時のベルト位置概略説明図である。

以下、この発明の一実施形態を成す無端ベルト搬送装置１００と同装置を搭載する画像形成装置である電子写真装置１の構成・動作について、図１を参照して説明する。
ここでは、まず、「第１実施形態」として、無端ベルト搬送装置１００に先立ち画像形成装置である電子写真装置１の全体構成を説明する。この電子写真装置１はタンデム型中間転写方式を採用し、その複写装置本体９９の中央に無端ベルトである中間転写体６を供えた無端ベルト搬送装置１００を内装する。
図１に示すように、電子写真装置本体９９（以下、「装置本体９９」ともいう）には給紙装置２、転写装置をなす無端ベルト搬送装置１００、定着装置４、排紙装置５がこの順に下から上に向けて配備される。

給紙装置２は装置本体９９の下方に記録材（転写紙等の転写材、記録紙やＯＨＰフィルムシート、封筒、等も含んでなる概念である）Ｐが複数枚重ねて収納された給紙部２０を備える。その給紙部２０から複数の給紙ローラ２１やその先のレジストローラ対２２等を経由して記録材Ｐを転写装置である無端ベルト搬送装置１００に搬送する。なお、給紙装置２と併設され、装置本体９９の複数箇所に配備された図示しない複数種の給紙トレーを供え、これらより複数種の記録材が適時に無端ベルト搬送装置１００に搬送可能に形成されている。

転写装置をなす無端ベルト搬送装置１００は、装置本体９９の中央に位置する中間転写体３１（ベルト部材）と、中間転写体３１に下方から対向するように並設された各色（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）に対応した作像部３２Ｙ、３２Ｃ、３２Ｍ、３２Ｂと、記録材の搬送路Ｒに対向する二次転写部１５と、中間転写体クリーニング装置１６を備える。
無端ベルトである中間転写体３１は、多層構造となっておりベース層を例えば伸びの少ないフッ素樹脂やＰＶＤシート、ポリイミド系樹脂でつくり、表面をフッ素系樹脂等の平滑性のよいコート層で被ってある。

そして、図１に示すとおり、転写装置をなす無端ベルト搬送装置１００は、３軸以上のローラに無端ベルトである中間転写体３１が支持される構成を有する。図示例では支持部材である支持ローラ３６、３７、３８、３９に掛け回して図中反時計回りに回転搬送可能に配備される。ここでは支持ローラを成す１つの駆動ローラ３６の回転駆動と、支持ローラを成すテンションローラ３７、３８、３９の張架作用とによって図１中の矢印方向に無端走行・移動される。無端ベルトである中間転写体（中間転写ベルトとも記す）３１の下部側には、１次転写ローラとしての４つの作像部３２Ｙ、３２Ｃ、３２Ｍ、３２Ｂ用の各転写ローラ３５Ｙ、３５Ｃ、３５Ｍ、３５Ｂが配備される。

無端ベルト搬送装置１００は、支持ローラ（駆動ローラ）３６の左で中間転写体３１の外側に、画像転写後に中間転写体（無端ベルト）３１の表面上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置１６を設け、支持ローラの一つで対向支持ローラである（テンションローラ）３９の右で中間転写体３１の外側に、二次転写装置１５を設ける。

図１の無端ベルト搬送装置１００に対向配備された各作像部３２Ｙ、３２Ｃ、３２Ｍ、３２Ｂはほぼ同様の構成を採るので、ここではイエローに対応した作像部３２Ｙを代表して説明する。イエローに対応した作像部３２Ｙは、像担持体としての感光体ドラム３３Ｙと、感光体ドラム３３Ｙの周囲に配設された帯電部３２１Ｙ、露光部３４Ｙ、現像部３２２Ｙ、クリーニング部３２３Ｙ、不図示の除電部等で構成されている。そして、感光体ドラム３３Ｙ上で、作像プロセス（帯電部、露光部、現像部、転写部、クリーニング部が行う各機能）が行なわれることにより、感光体ドラム３３Ｙ上にイエロー画像が形成されることになる。
なお、他の３つの作像部３２Ｃ、３２Ｍ、３２Ｂも、使用されるトナーの色が異なる以外は、イエローに対応した作像部３２Ｙとほぼ同様の構成となっているので、以下、他の３つの作像部３２Ｃ、３２Ｍ、３２Ｂの説明を適宜に省略して、イエローに対応した作像部３２Ｙのみの説明を行うことにする。

図１に示すように、感光体ドラム３３Ｙは、不図示の駆動モータによって図１中の時計方向に回転駆動され、帯電部３２１Ｙの位置で、感光体ドラム３３Ｙの表面が一様に帯電される帯電工程が行われ、次いで、露光部３４Ｙから発せられたレーザー光Ｌの露光走査を受けてイエローに対応した静電潜像が形成される露光工程が行われる。その後、感光体ドラム３３Ｙの表面は、現像部３２２Ｙで静電潜像が現像されて、イエローのトナー像が形成される現像工程が行われ、次いで、中間転写ベルト３１および転写ローラ３５Ｙ（１次転写ローラ）との対向位置（一次転写位置）において、感光体ドラム３３Ｙ上のトナー像が中間転写ベルト３１上に転写され、１次転写工程が行われる。

その後、感光体ドラム３３Ｙの表面は、クリーニング部３２３Ｙで感光体ドラム３３Ｙ上に残存した未転写トナーがクリーニングブレードｂによって不図示の回収部に回収されるクリーニング工程が行われる。次いで、感光体ドラム３３Ｙの表面は、不図示の除電部で残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム３３Ｙ上で行われる一連の作像プロセスが終了する。
なお、上述した作像プロセスは、他の作像部３２Ｃ、３２Ｍ、３２Ｂでも、イエロー作像部３２Ｙと同様に行われる。すなわち、これら作像部の近傍に配設された露光部３４から、画像情報に基いたレーザー光Ｌが、各作像部３２Ｃ、３２Ｍ、３２Ｋの感光体ドラム３３Ｃ、３３Ｍ、３３Ｂ上に向けて照射され、その後、現像工程を経て各感光体ドラム３３Ｃ、３３Ｍ、３３Ｂ上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト３１上に順次重ねて転写する。

なお、４つの転写ローラ３５Ｙ、３５Ｃ、３５Ｍ、３５Ｂ（１次転写ローラ）は、それぞれ、中間転写ベルト３１を感光体ドラム３３Ｙ、３３Ｃ、３３Ｍ、３３Ｂとの間に挟み込んで１次転写ニップｎ１を形成している。そして、転写ローラ３５Ｙ、３５Ｃ、３５Ｍ、３５Ｂには、トナーの極性とは逆の高圧電圧（転写バイアス）が印加される。
そして、中間転写体３１は、図１中矢印方向に走行して、転写ローラ３５Ｙ、３５Ｃ、３５Ｍ、３５Ｂの１次転写ニップｎ１を順次通過し、その際、感光体ドラム３３Ｙ、３３Ｃ、３３Ｍ、３３Ｂ上の各色のトナー像が、中間転写体３１上に順次重ねて１次転写される。こうして、中間転写体３１上に各色のトナー像が重ねて転写され、合成カラー画像が形成される。

その後、合成カラー画像が形成された中間転写体３１は、中間転写体３１を介して対向する対向支持ローラであるテンションローラ３９との対向位置の二次転写装置１５に達する。
図１、図２に示すように、無端ベルト搬送装置１００が有する二次転写装置１５は、対向ローラである二次転写ローラ４５と、これと中間転写体３１を介して対向する対向支持ローラであるテンションローラ３９に押圧する加圧位置ｈ１と離間位置ｈ０とに切換え可能な加圧力調整装置６０を備え、駆動時に二次転写ローラ４５を加圧位置ｈ１に切換える制御手段６７を備える。

制御手段６７は非転写モードであると２次転写ローラ４５を離間位置ｈ０に保持し、転写モードであるとテンションローラ３９と加圧位置ｈ１に切り換えた２次転写ローラ４５との間に中間転写体３１を挟み込んで２次転写ニップｎ２を形成するように制御する。
なお、無端ベルト搬送装置１００が備える二次転写装置１５の具体的構成は後述する。
図１に示すように、二次転写装置１５の上方には、記録材上の転写画像を定着する定着装置４を設ける。定着装置４は定着ローラ１２に加圧ローラ１３を押し当て定着ニップ１４を形成しており、ここに搬送された転写済み記録材を定着処理する。なお、２次転写ニップｎ２を形成する二次転写ローラ４５と定着ニップ１４の間には搬送ガイド部材３１及び１１が配備され、これらによって画像転写後の記録材を定着装置４へと搬送する。

図１の電子写真装置１の不図示のスタートスイッチを押すと、不図示の駆動モータで支持ローラ３６が駆動ローラ（支持ローラ３７、３８、３９の１つを駆動ローラとして構成してもよい）として機能して回転駆動し、これらに巻き架けた状態を保ったままで中間転写体３１が回転搬送作動する。
同時に、個々の作像部３２Ｙ、３２Ｃ、３２Ｍ、３２Ｂでは、各感光体３３Ｙ、３３Ｃ、３３Ｍ、３３Ｂを回転して各感光体上にそれぞれ、イエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの単色画像を形成する。そして中間転写体３１の搬送作動とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写体３１上に合成カラー画像を形成する。

更に、複写装置本体９９下部に設けた給紙装置（ペーパーバンク）２に多段に備える給紙カセット（給紙部）２０（図１では１つのみ示す）の１つの給紙ローラ２１を選択回転し、記録材Ｐを繰り出し、分離不図示のローラで１枚ずつ分離して複写機本体９９内の給紙路Ｒに導き、一対のレジストローラ２２に突き当てて一旦停止する。
そして、中間転写体３１上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対２２が回転駆動されることにより、記録材Ｐが２次転写ニップｎ２に向けて搬送される。

この際、電子写真装置１が備える制御手段の転写バイアス調節手段としての機能により、２次転写ローラ４５にはトナーの極性とは逆の高圧電圧（２次転写バイアス）が印加される。これにより、中間転写体３１上に形成された４色のトナー像は、この２次転写ニップｎ２の位置に搬送された記録材Ｐ上に転写され、２次転写工程が行われる。こうして、記録材Ｐ上に、所望のカラー画像が一括転写され、中間転写体３１上で行われる一連の転写プロセスが終了する。
なお、中間転写体３１は中間転写クリーニング部１６の位置に達することで、中間転写体３１上の未転写トナーが除去される。

その後、２次転写ニップｎ２の位置でカラー画像が転写された記録材Ｐは、定着装置４に搬送され、この位置で、定着ローラ１２および加圧ローラ１３による熱と圧力とにより、記録材の表面（画像面）に４色のトナー画像が定着される。次いで、記録材Ｐは排紙装置５に搬送される。
この排紙装置５は搬送路Ｒの下流端に位置する複数の排紙ローラ対５３と排紙トレー５２を備え、定着装置４からの記録材Ｐを装置外へと排出駆動する。排紙ローラ対５３によって装置外の排紙トレー５２に排出された記録材Ｐは、排紙トレー５２上に順次スタックされる。

次に、このように作動する電子写真装置１の中央の無端ベルト搬送装置１００が有する二次転写装置１５を具体的に説明する。
図１、図２に示すように、二次転写装置１５は支持ローラ３６〜３９に巻き架けられた無端ベルト状の中間転写体３１と、その中間転写体３１の内側から支持ローラの一つの対向支持ローラ３９が押圧状態で当接する部位に外側より接触する対向部材となる二次転写ローラ４５と、二次転写ローラ４５を離間位置ｈ０より加圧位置ｈ１に向けて押圧する加圧力調整手段６０と、二次転写ローラ４５を切換える制御手段６７を備える。

ここで、図２に示すように、加圧力調整手段６０は複写装置本体９９側に固定されたブラケット６１と、ブラケット６１に支持されたガイドレール６２と、ガイドレール６２に所定範囲内で摺動可能に支持される本体及び二次転写ローラ４５の左右の軸部４５１を枢支する枢支部とが一定化されてなるスライダ６３と、スライダ６３を加圧位置ｈ１側である中間転写体３１側に押圧するスプリング６４付のソレノイド６５とで構成される。ここで、ソレノイド６５はソレノイド駆動装置６６を介して電子写真装置１の制御手段６７に連結される。この制御手段６７が電子写真装置１の非駆動モードを検出する際には、ソレノイド６５は非励磁に保持され、二次転写ローラ４５が中間転写体３１より離れた離間位置ｈ０に保持され、一方、駆動モードを検出する際には、ソレノイド６５は励磁に切換えられ、スプリング６４付のソレノイド６５により二次転写ローラ４５が中間転写体３１に押圧される加圧位置ｈ１に保持される。

ここで、図２に示すように、二次転写ローラ４５が離間位置ｈ０に保持される場合、中間転写体３１と二次転写ローラ４５との間に隙間が保持され、この状態は非転写モード時に保持され、この場合、無駄な作動を排除して装置の耐久性を確保することができる。
一方、二次転写ローラ４５が加圧位置ｈ１に保持される場合、無端ベルトである中間転写体３１に加圧手段９より押圧力を受けた二次転写ローラ４５が加圧接触することによって二次ニップｎ２が形成される。ここでは、図２で示すように、プレニップ（ニップ入口）における隙間を小さくして異常放電を防ぐという目的のため、二次転写ローラ４５にベルトを巻きつかせた状態で加圧する構成を採る。

ここでは、図２に示すよう、ベルトを巻きつかせた状態で二次転写ローラ４５を中間転写体３１に加圧接触する加圧位置ｈ１と中間転写体３１より離れた離間位置ｈ２に加圧手段の切換えにより保持するように構成される。
このような無端ベルト搬送装置１００が有する二次転写装置１５は、所定の転写駆動モードに切り換わり制御手段６７が転写作動信号を受けると、ソレノイドは非励磁の状態より励磁作動し、離間位置ｈ０より距離ｓ１離れた加圧位置ｈ１に二次転写ローラ４５を切換える。この際、図２に示すように、ソレノイド６５はスプリング６４を加圧状態に保持して二次転写ローラ４５の左右の軸部４５１に加圧力を加える。これにより二次転写ローラ４５が中間転写体３１に加圧接触する加圧位置ｈ１を保持でき、この際、二次転写ローラ４５は中間転写体３１及び対向支持ローラ３９に加圧接触し、中間転写体３１を巻きつかせただけの状態の巻き付き部（プレニップ）ｐｎと対向支持ローラ３９に当接する主ニップ部ｍｎとが連続形成された状態を保持できる。

ここで、対向支持ローラ３９及び二次転写ローラ４５に対向する部位、即ち、二次転写位置で、中間転写体３１はその内側と外側との方向であるベルト厚さ方向に変位する。即ち、定常位置ｂ０（離間位置ｈ０より対向支持ローラ３９側の位置）と変位位置ｂ１との間の変位幅ｓ２で変位する。
この二次転写位置での中間転写体３１の変位量（変位幅ｓ２）を検知し、この変位に応じ二次ニップｎ２を的確な量だけ形成しているか否かを判断するため、センサ手段５０が装置本体９９の無端ベルト搬送装置１００の内部に設置されている。

このセンサ手段５０としてはレーザー変位センサが挙げられ、対象物にレーザー光線５１を当て、その反射光からセンサと対象物との距離を検知する。即ち、センサ手段５０は非接触でベルトの厚み方向の位置を検知することができる。
センサの種類によって検知可能な距離の範囲があり、センサ設置位置等から適切なものを選定する必要がある。レーザー変位センサの具体例としては、オムロン社製ＺＸーＬーＮタイプのセンサが挙げられる。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ニップ形成によって中間転写体３１のベルト厚み方向の位置が変動する。そこで、対向支持ローラ３９の近辺の位置において、まずセンサ手段５０が対向ローラ離間時（離間位置ｈ０）においてベルト厚み方向の定常位置ｂ０を検知し、図３（ａ）に示すように、これを仮に距離Ａ＋ｍ（ｍ：センサ５０の対向支持ローラ３９からのずれ量）［ｍｍ］（センサ出力：＋ａ［Ｖ］）とし、更に、対向ローラ当接時（加圧位置ｈ１）においてベルト厚み方向の変位位置ｂ１を検知し、図３（ｂ）に示すように、これを仮に距離Ｂ＋ｍ［ｍｍ］（センサ出力：＋ｂ［Ｖ］）とすると、距離（Ａ＋ｍ）ー（Ｂ＋ｍ）［ｍｍ］（＝ｓ２）が規定の距離に達しているかどうかで二次ニップｎ２のニップ幅がどの程度確保されているかを検知することができる（図３（ａ）、（ｂ）参照）。

この距離Ａ及びＢについては、ローラ径や対向ローラ設置角度、センサ設置位置などによって値が異なり、図３（ａ）、（ｂ）のような二次転写構成の場合、ベルト厚みを十分小さいものとして考えると幾何学的な関係からベルト装置内ローラのニップ形成を担うローラ中心を原点としたときに距離Ａ＝Ｒｉ／ｓｉｎθ−Ｌ／ｔａｎθとなり、距離Ｂ＝（Ｒｉ＋Ｒｓ）ｓｉｎω−［Ｒｓ^２−｛（Ｒｉ＋Ｒｓ）ｃｏｓω−Ｌ｝^２］^１／２となる。

具体的には、図３（ａ）に示すように、ローラ中心点Ｏより垂線ｒ１を中間転写体３１との交差点ｐ１に引き、ローラ中心点Ｏより中間転写体３１に直交するよう直交線ｒ２を交差点ｐ２に引き、センサ手段５０よりの水平線ｒ３を垂線ｒ１との交点ｐ０を経て中間転写体３１と交差する点ｐ３に引く。更に、ローラ中心点Ｏでの垂線ｒ１と直交線ｒ２の交差角θが交差点ｐ３での中間転写体３１と水平線ｒ３の交差角θとが幾何学的な関係から同一となる。更に、交点ｐ０、ｐ３間を距離Ａ，交点ｐ０、ｐ１間を距離ａ，ローラ中心点Ｏ，ｐ０間を距離Ｌ、ローラ中心点Ｏ，ｐ１間を距離ｃ、交点ｐ１、ｐ２間を距離ｂとする。

ここで、ｔａｎθ＝ａ／Ａより、Ａ＝ａ／ｔａｎθ＝（ｃ−Ｌ）／ｔａｎθとなる。

この式に、図３（ａ）より得られるｃ＝ｂ／ｓｉｎθを代入すると、
Ａ＝｛ｂ／ｓｉｎθ−Ｌ｝／ｔａｎθとなり、ここに、ｔａｎθ＝Ｒｉ／ｂを用いて、交点ｐ０からの距離Ａを、
Ａ＝Ｒｉ／ｓｉｎθ−Ｌ／ｔａｎθ・・・（１）
として演算できる。

更に、図３（ｂ）に示すように、対向支持ローラ３９と二次転写ローラ４５のローラ中心点Ｏ、Ｏ’を連結線ｑ０で結び、ローラ中心点Ｏより垂線ｑ１を中間転写体３１との交差点ｐ１に引き、ローラ中心点Ｏより中間転写体３１に直交するよう直交線ｑ２を交差点ｐ２に引き、センサ手段５０よりの水平線ｑ３を垂線ｑ１との交点ｐ０を経て二次転写ローラ４５と交差する点ｐ３に引く。更に、ローラ中心点Ｏ’からの水平線ｑ４が二次転写ローラ４５と交点ｐ４で、垂線ｑ１と交点ｐ５で交差するとする。更に、連結線ｑ０の中心点Ｏ、Ｏ’の距離を（Ｒｉ＋Ｒｓ）とし、交点ｐ０、ｐ３間を距離Ｂ，中心点Ｏ’，ｐ４間を距離Ｑ，中心点Ｏ，ｐ０間を距離Ｌ，交点ｐ０、ｐ５間を距離ｈｓ、垂線ｑ１と連結線ｑ０の交差角をωとする。

ここで幾何学的な関係から、ｈｓ＋Ｌ＝ｃｏｓω・（Ｒｉ＋Ｒｓ）と、Ｒｓ^２＝ｈｓ^２＋Ｑ^２とが得られ、これより、
Ｑ^２＝Ｒｓ^２−ｈｓ^２＝Ｒｓ^２−｛ｃｏｓω・（Ｒｉ＋Ｒｓ）−Ｌ｝^２
Ｑ＝〔Ｒｓ^２−｛ｃｏｓω・（Ｒｉ＋Ｒｓ）−Ｌ｝^２〕^１／２
一方、
ｓｉｎω＝（Ｂ＋Ｑ）／（Ｒｉ＋Ｒｓ）より、（Ｂ＋Ｑ）＝ｓｉｎω（Ｒｉ＋Ｒｓ）となる。

これらより、二次転写ローラ４５が加圧位置ｈ１にあり、この二次転写ローラ４５と共に中間転写体３１を加圧して二次ニップｎ２を形成する場合における、センサ手段５０よりの水平線ｒ３に沿った方向における、交点ｑ０からの距離Ｂを、
Ｂ＝ｓｉｎω（Ｒｉ＋Ｒｓ）
−〔Ｒｓ^２−｛ｃｏｓω・（Ｒｉ＋Ｒｓ）−Ｌ｝^２〕^１／２・・・（２）
として演算できる。

ここで（１）、（２）式を用いると、例えば、Ｒｉ＝８［ｍｍ］、Ｒｓ＝１５［ｍｍ］、θ＝７０［°］、ω＝５７［°］、Ｌ＝９［ｍｍ］となる二次転写構成の場合、距離Ａ＝５．２４［ｍｍ］となり、距離Ｂ＝４．７１［ｍｍ］となるので距離Ａ−Ｂ＝０．５３［ｍｍ］となる。この場合、センサ設置位置がＬ＝１１．５［ｍｍ］の位置で距離Ａ−Ｂ＝０［ｍｍ］となるので、この位置までベルトと二次転写ローラ４５（対向ローラ）が接触していることになり、二次転写ローラ４５との加圧によってローラが全く変形せず、中間転写体３１（ベルト）も二次転写ローラ４５の形状になると仮定すると、ニップ幅は７．６１［ｍｍ］となる。実際にはローラの変形等があり、前記計算値よりもニップ幅が小さくなると考えられる。

このような無端ベルト搬送装置１００が有する二次転写装置１５は、所定の転写駆動モードに切り換わり制御手段６７が転写作動信号を受けると、ソレノイドは非励磁の状態より励磁作動し、離間位置ｈ０より距離ｓ１だけ離れた加圧位置ｈ１に二次転写ローラ４５を切換え、これに応じて、二次転写ローラ４５との対向位置の中間転写体３１が定常位置ｂ０より変位位置ｂ１へ変位幅ｓ２で変位する。

この変位幅ｓ２がセンサ手段５０からのレーザー光線５１により検知され、ここでは、図４に示すように対向支持ローラ３９の軸方向に所定間隔を保って複数配備されるレーザー光線５１により複数箇所が検知される。このため、軸方向のニップ変動も検知可能なものとなる（請求項２）。しかも、複数箇所からの距離ｓ２のデータに基づき、非接触状態でベルト位置情報を精度よく検知でき、また非接触であるためベルトの走行に影響を与えずに検知することができるため、ベルトの長寿命化にも繋がる。

更に、無端ベルト３１内の対向支持ローラ３９の径が小さく、且つ対向ローラ４５の径が大きい場合には特にニップ形成の際にベルト厚み方向の位置変動が大きいため検知精度が高くなる。
しかも、複数箇所が検知されるので、外乱による誤検知を排除し、適正値を演算処理し、ベルト位置情報である距離ｓ２より、二次転写ニップ幅ｎ２を管理できる。しかも、対向支持ローラ３９の軸方向のニップ変動も検知可能となる。

図５には上述のような無端ベルト搬送装置の他の実施形態であり、センサ手段５０ａの構成以外は図１の装置と同様構成を採る他の無端ベルト搬送装置１００ａを示した。
この無端ベルト搬送装置１００ａが有する二次転写装置１５ａは、中間転写体３１のセンサ手段５０ａの検知対象として、中間転写体３１の位置の他に、図６に示すように中間転写体３１のベルト装置内の支持ローラ３９の表面の位置を検出対象としている。

ここで、センサ手段５０ａは図１のセンサ手段５０と同様のレーザー変位センサを用いるが、上下２方向に位置する各対象物にレーザー光線５１ｕ，５１ｄをそれぞれ照射する構成を採り、即ち、ベルト装置内の対向支持ローラ３９表面が挙げられ、各反射光からセンサ手段５０ａと中間転写体３１の距離と、対向支持ローラ３９との距離をそれぞれ検知できるものが採用される。これにより、特に経時におけるローラの経たりや突発的な異物付着についても検知することができる（請求項３）。

このような経時における対向支持ローラ３９の経たりの場合、図６に示すようにローラ表面の径方向の位置を仮に距離Ｃ［ｍｍ］（センサ出力：＋ｃ［Ｖ］）とすると、初期と経時のローラ径方向の位置のずれ量δｄ’（Ｃ’−Ｃ）が経たりとして計測できる。これは初期と経時の対向ローラである二次転写ローラ４５の離間時におけるベルト厚み方向の位置Ａのずれ量δｅ（Ａ−Ａ’）の要因ともなる。なお、図６中、Ｂ’位置はＡ’のずれに応じて生じたずれを示す。

ここでは、対向支持ローラ３９の経たりをセンサ手段５０ａで検知した場合、距離Ａ及びＢの計算式で得られる値が変わってくるため、初期と同じニップ幅（ニップ幅相当のｓ２）を設けるためには、加圧力を調整する必要があり、制御手段６７はソレノイド６５の励磁電流を補正することとなる。
また、逆にローラ径の経たりが確認されない状態で図７に記載の初期と経時の対向ローラ４５の離間時におけるベルト厚み方向の位置ＡがＡ’位置へ変位し、ずれ量δｅ’（Ａ−Ａ’）を検知した場合、その原因は経時におけるベルトテンションの低下であることが推定される。このような事態を検出すると、制御手段６７はベルトテンションの調整要の表示信号を出力することとなり、適時にメンテナンスが成される。

次に、対向支持ローラ３９表面における突発的な異物付着の場合、図８に符号ｄで示すように、ローラ表面の位置Ｃ［ｍｍ］を検知しているセンサの出力値（センサ出力：＋ｃ［Ｖ］）が急激に低下して位置Ｃ”［ｍｍ］を検知し、即座に元の値に戻るというずれ量δｄ”（Ｃ−Ｃ”）の挙動を周期的に繰り返すこととなる。また軸方向に複数個センサを有している場合、ある特定のセンサだけが、このような挙動を示すことになるため、容易に検知することができる。このような事態を検出すると、制御手段６７は、対向支持ローラ３９表面のクリーニング要の表示信号を出力することとなり、適時にメンテナンスが成される。

なお、ここでの説明で用いる図６〜図８ではセンサ手段５０ａのずれ量ｍがゼロと仮定し、説明を簡素化している。
以上のところでは、無端ベルト搬送装置１００が有する二次転写装置１５における二次転写ローラ４５、対向支持ローラ３９表面における径方向の位置検知に応じて、二次ニップの形成が適正に保持されるよう制御することについて説明してきたが、これに代えて、図１に示すように無端ベルト搬送装置１００内の支持ローラ３６（クリーニング対向ローラ）との対向位置に本発明を設置することもできる。（請求項４）
この場合、中間転写体３１の表面上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置１６では表面上の異物付着を検知すると、クリーニング不良を確実に招くため、中間転写体３１（ベルト装置）の交換を即座に促す必要があるため、制御手段６７ｂは、中間転写体３１交換要の表示信号を出力することとなり、適時にメンテナンスが成されることとなる。
更に、無端ベルト搬送装置１００内の中間転写体３１（ベルト装置）内の支持ローラのうちで、ベルトテンションをかけるための加張ローラ３６（３７、３８でも良い）に加圧力調整装置６０ｂを設け、それにセンサ手段５０ｂを設置することもできる。（請求項５）
この場合、図９に示すように、加圧力調整装置６０ｂのスプリング６４ｂ及びソレノイド６５ｂによる加圧で加張ローラ３７が移動しても、センサ手段５０ｂと加張ローラ３７の距離を変えないように加張ローラ３７の軸受と一体のスライダ６３ｂにブラケット６８を介してセンサ手段５０ｂを固定する必要がある。
転写ニップにおけるセンサによるベルト位置検知では、図１０（ａ），（ｂ）に示すように紙転写時（図１０（ａ）時）と紙間（対向ローラ当接）時（図１０（ｂ）時）では特に厚紙通紙の際にベルト位置情報が異なる場合がある。二次転写ニップｎ２のニップ幅については、様々な紙種に対して安定した幅を形成することで画像品質のロバスト性が高くなるため、紙厚を考慮したニップ幅制御を実施している。この場合、ベルト位置情報は図１１に示すように、紙厚分だけセンサ出力電圧が異なってくる。仮にこの距離をＤ［ｍｍ］（センサ出力：＋ｄ［Ｖ］）とすると、距離Ｄ［ｍｍ］のベルト位置が規定のニップ幅になるように制御し、紙が二次転写ニップｎ２内を通過している間は、この距離Ｄ［ｍｍ］からのバラツキ（時間的な変化）を抑えるように二次転写ローラ（対向ローラ）４５の加圧力を調整する必要がある（請求項６）。

紙厚を考慮したニップ幅制御の場合（図１２（ａ），（ｂ）参照）に、二次転写ローラ（対向ローラ）４５当接で非通紙時のベルト位置Ｂ［ｍｍ］を画像形成装置にインプットされる紙種情報を基に予め制御しておく必要がある。距離Ｂ−Ｄ［ｍｍ］が紙厚の影響によるベルト位置の変化であるため、距離Ｄ［ｍｍ］が規定のベルト位置になるように対向ローラ４５の位置を決めておくこととなる。（請求項７）。
このように特に厚紙を通紙する場合に、高速機では紙の二次転写ニップｎ２への進入時の衝撃が対向ローラ４５や中間転写ベルト３１に伝播されることがあり、対向ローラ４５が振動しながら紙が搬送されて画像ムラが生じることがある。

そこで図１２（ａ）に示すように対向ローラ４５を予め微小に離間（図中に符号ｄｔとして記す）しておき、紙先端がニップ進入と同時に対向ローラ４５を加圧するという構成に設定しても良い。この場合には、紙の進入と同時にベルト位置を距離Ｄ［ｍｍ］に合わせる制御を施すことになるが、対向ローラ４５が中間転写体３１との連れ回り構成の場合、搬送力が紙に伝わるのが遅れるため、対向ローラ４５に別途駆動手段（例えば、図２の加圧力調整手段６０）を設けておく必要がある（請求項８）。

このような二次転写ニップｎ２のニップ幅の検知手段であるセンサ手段５０ｂを有する無端ベルト搬送装置１００において、二次転写ローラ（対向ローラ）４５の当接時に設定されたニップ幅ｄｔを形成しているかをセンサで検知し、加圧力を調整する加圧力調整装置６０ｂを対向ローラ側に設置することによって、部品ばらつき等によるニップ幅の固体差をなくすことができる。また経時においては、ローラ３９の経たりによるニップ幅変動をなくすことができる。制御手段６７が常に適切な二次転写ニップの幅ｎ２に制御することができる。（請求項９）
特に、経時において二次転写ローラ４５（対向ローラ）の経たりが生じた場合にもこの加圧力調整装置６０，６０ａ，６０ｂが作用するのでニップ幅を制御することができる。但し、あまりにも過剰な加圧力を加えると，二次転写ローラ４５（対向ローラ）の接離が困難になることや、中間転写体３１（ベルト装置）のカール癖による画像濃度ムラが生じるため、調整する加圧力にも上限値が設定される。

経時のニップ幅の変動に伴って、加圧力の上限値を与えてもなお適切なニップ幅が確保されない場合、転写バイアスを調整する機能を制御手段が備えたことで画像品質の変動を抑えることができる。（請求項７）
ここでいう転写バイアスとは、定電流制御の仕様の場合、電流値を表し、定電圧制御の仕様の場合、電圧値を表す。但し、これについても消費電力の問題や異常放電の制約から、転写バイアスの制御値にも上限が存在する。そこでこれらの制御が作用し始めたことを画像形成装置内の制御手段６７で管理しておき、二次転写ローラ４５（対向ローラ）の交換を促すようにすることで、画像品質に影響が出ることを未然に防ぐことができる。（請求項１０）
これまで説明してきたセンサ手段５０によるニップ幅制御が図１に示すように像担持体３３Ｙ〜Ｂから中間転写体３１への一次転写ニップｎ１でも適用する。特に図でいうブラックＢのように最下流の一次転写ニップでは二次転写用のセンサと同じ位置に設置することで省スペース化が図れる（請求項１１）。
上述のところでは中間転写体３１（ベルト装置）周りにおける対向ローラとのニップ幅や、張架状態の管理を行う構成につき説明したが、これに代えて、ベルト定着装置（不図示）における定着ベルトと加圧ローラとが紙上のトナーを熱定着する定着ニップの幅の管理に本発明を適用することもでき、その場合も、定着ベルトと加圧ローラ間のニップ幅や、張架状態の管理を行い、図１の装置と同様の効果が得られる。

上述のところで支持部材として支持ローラ３６、３７、３８、３９を説明したが、これらの一つ又は複数部材を中間転写ベルト３１を摺接支持する不図示の摺動支持体として構成してもよく、この場合も、図１の装置と同様の効果が得られる。
上述のところでは二次転写ニップｎ２での中間転写体３１における二次転写ローラ４５（対向ローラ）のニップ幅や、張架状態の管理を行う構成につき説明したが、これに代えて、転写ローラ３５Ｙ（１次転写ローラ）との対向位置（一次転写位置）において、感光体ドラム３３Ｙ上のトナー像が中間転写ベルト３１上に転写され、１次転写工程が行われる際における中間転写ベルト３１のローラの径方向の位置の寿命検知に適用されてもよく、この場合、一次転写における画像品質の劣化を抑えることができる。

１電子写真装置
６中間転写体
１５二次転写装置
３１無端ベルト
３６〜３９支持ローラ（支持部材）
３９対向支持ローラ（支持部材の一つである）
４５二次転写ローラ（対向ローラ）
５０位置検知手段
６０加圧力調整手段
１００無端ベルト搬送装置
ｈ０離間位置
ｈ１加圧位置
ｎ１１次転写ニップ
ｎ２２次転写ニップ
ｓ１距離
Ａ距離
Ｂ距離
Ｐ記録材
Ｒ搬送路

特開２００９−２０１５３号公報

Claims

対向ローラとの接触によってニップが形成され、少なくとも３軸のローラから構成される無端ベルト搬送装置において、該搬送装置内部に非接触でベルトの厚み方向の位置検知することができるセンサ手段を有し、対向ローラとの接触で形成されるニップ位置におけるベルトの位置情報を検知することを特徴とする無端ベルト搬送装置。
請求項１に記載の無端ベルト搬送装置において、前記非接触型のセンサ手段を前記ロ−ラの軸方向に少なくとも２個以上有することを特徴とする無端ベルト搬送装置。
請求項１又は２に記載の非接触型のセンサ手段が、前記無端ベルト搬送装置内における前記ローラの径方向の位置を検知する画像形成装置。
請求項３に記載の画像形成装置において、前記非接触型のセンサ手段が異物を検知し、該センサ手段が前記無端ベルト搬送装置のクリーニング対向ローラに設置されていることを特徴とする画像形成装置。
請求項３に記載の画像形成装置において、前記非接触型のセンサ手段が前記無端ベルト搬送装置のベルト加張ローラに設置されており、該加張ローラの動きに関わらずローラと等間隔に設置されていることを特徴とする画像形成装置。
請求項１〜３のいずれか１つに記載の非接触型のセンサ手段が搭載された画像形成装置において、前記非接触型のセンサ手段が前記二次転写ニップ内を紙が通過する際のベルトの位置情報を検知することを特徴とする画像形成装置。
請求項６に記載の二次転写ニップを備える画像形成装置において、前記二次転写ニップに通紙される紙種情報を基に前記対向ローラの位置を通紙前に決めておくことを特徴とする画像形成装置。
請求項７に記載の二次転写ニップを備える画像形成装置において、前記二次転写ニップに厚紙を通紙する場合に前記対向ローラを離間した状態にしておき、紙先端がニップ進入と同時に加圧して転写ニップを形成することを特徴とする画像形成装置。
請求項１に記載の非接触型のセンサ手段で得られたニップ幅の情報及び請求項３に記載のローラの経たりの情報や請求項６及び７に記載の紙厚の情報から、前記対向ローラ加圧力を設定し調節することを特徴とする無端ベルト搬送装置。
請求項９に記載の無端ベルト搬送装置において、該無端ベルト搬送装置の中間転写体に加える転写バイアスを経時の前記ニップ幅の変動に伴って調節することを特徴とする無端ベルト搬送装置。
請求項９に記載の無端ベルト搬送装置において、前記調整した加圧力から対向ローラの経たりを検知する無端ベルト搬送装置。
請求項１〜３及び９〜１１に記載のニップ幅制御及びローラ寿命検知が、像担持体から中間転写体への一次転写ニップにおいても適用されていることを特徴とする画像形成装置。