JP2012053149A - ベルト搬送装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ベルトの蛇行を精度よく修正することができるベルト搬送装置およびたわみ、座屈、振動等が生じにくいベルト搬送装置を用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】ベルト搬送装置は、無端ベルトとそれを掛け回す複数のローラとを備え、複数のローラは、駆動ローラとステアリングローラを含む。ステアリングローラはベルトの折り返し位置に配置され、ステアリングローラの上流側近傍の上位に第1従動ローラが配置される。ステアリングローラの下流側近傍の下位に第2従動ローラが配置される。ステアリングローラの軸方向端部がベルトの側縁よりも内側に位置する。ステアリングローラにて折り返されている部位においてベルトの一方の側縁に接触して、その側縁の位置を検出する検出手段を備える。検出手段にて検出されたベルトの一方の側縁の位置に基づいて、ステアリングローラを傾動させる。
【選択図】図2

Description

本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ、又はそれらの複合気等の画像形成装置と、中間転写ベルト、転写搬送ベルト、感光体ベルト等の無端ベルトを備えたベルト搬送装置に関する。
従来、複写機やプリンタ等の画像形成装置のなかには、無端状の中間転写ベルト、感光体ベルト又は用紙搬送ベルトを用いて多色(カラー)画像を形成するカラー画像形成装置がある。また、この種のカラー画像形成装置には、中間転写ベルト等の無端ベルト上に、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応した画像形成ユニットを個別に備えた、タンデム型のカラー画像形成装置がある。
一般に、無端ベルトを所定数のローラで支持し、いずれかのローラを駆動ローラとして無端ベルトを走行させるベルト駆動装置では、走行中の無端ベルトが幅方向(ベルト走行方向と直交する方向)に移動する、いわゆるベルトの蛇行(ベルトウォーク)が発生する。このベルトの蛇行現象は、上記タンデム型のカラー画像形成装置において、例えば無端状の中間転写ベルト上に各色の画像を重ね転写する際に、各色の画像の相対的な位置ずれ、ひいては色ずれや色むら等の原因となる。そのため、高品位な出力画像(カラー画像)を得るには、ベルトの蛇行を適切に修正する必要がある。
そこで、ベルトの蛇行修正方式としては、これまで幾つかの技術が提案されているが、その代表的な技術の一つに、無端ベルトを支持するローラを傾き動作させてベルトの蛇行を制御する方式(以下、「ステアリング方式」という)が知られている。このステアリング方式は、ベルトの蛇行をリブやガイド等によって強制的に抑える方式に比べて、ベルトに加わる力が小さく、高い信頼性が得られる。
この技術において、ベルトの位置を正しく検出するのが重要になる。従来、ローラ間に張架されたベルトの端部(側縁)を接触して位置を検知する方式が取られている。しかし、この方式ではベルトのコシが接触力に負けてベルトがたわみあるいは座屈が発生し、その影響を受ける恐れがある。またはベルトの面振動の影響を受ける。これらによりベルトの位置が正しく検出できない場合がある。
このため、従来には、特許文献1に記載されているように、ベルトへの接触部位をローラの近傍とするようにしたものがある。このように、設定することによって、ベルトの撓みや振動等に影響を受け難くしている。
また、特許文献2に記載のものでは、ベルトを検出するセンサに、光学的センサを用いている。すなわち、ベルトエッジからの反射光を、このセンサにて受け取って、ベルトエッジを検出するようにしている。このため、ベルトに対して、センサが非接触となるので、この位置検出によるベルトの撓みや座屈の発生を防止している。
ところで、ステアリング方式においてはベルト位置の変化が傾き動作を制御するステアリングローラから発生するため、ステアリングローラにおけるベルト位置の変化を検出することが理想的である。しかしながら、前記特許文献1では、
、ローラ間においてベルトエッジの検出を行うものである。このため、この検出した位置に基づいて、ステアリングローラを傾けた場合、若干の誤差を持って傾けることになる。従って、ベルトの蛇行の安定した修正を行うことができない。
また、特許文献2に示すように、光学的センサを用いる場合、特許文献1に示すような接触式のものに比べて、検知幅が狭く、この場合も、ベルトの蛇行の安定した修正を行うことができない。
本発明は、斯かる事情に鑑み、ベルトの蛇行を精度よく修正することができるベルト搬送装置およびたわみ、座屈、振動等が生じにくいベルト搬送装置を用いた画像形成装置を提供しようとするものである。
本発明のベルト搬送装置は、無端ベルトとそれを掛け回す複数のローラとを備え、複数のローラは、駆動ローラと、傾けることでベルトの蛇行を制御するステアリングローラを含むベルト搬送装置であって、ステアリングローラは無端ベルトの折り返し位置に配置され、ステアリングローラの上流側近傍の上位に第1従動ローラが配置され、ステアリングローラの下流側近傍の下位に第2従動ローラが配置され、ステアリングローラの軸方向長さが無端ベルトの幅寸法よりも短く設定されて、ステアリングローラの軸方向端部が無端ベルトの側縁よりも内側に位置し、かつ、ステアリングローラにて折り返されている無端ベルトの一方の側縁に接触して、その側縁の位置を検出する検出手段を備え、検出手段にて検出された無端ベルトの一方の側縁の位置に基づいて、ステアリングローラを傾動させるものである。
本発明のベルト搬送装置によれば、検出手段にて、ステアリングローラにて折り返されている無端ベルトの一方の側縁の位置を検出することができる。そして、この検出した側縁の位置に基づいて、ステアリングローラを傾動させることになる。すなわち、ステアリングローラから離れた位置での位置検出ではないので、ステアリングローラの傾動量を精度よく算出できる。
前記第1従動ローラと第2従動ローラとは、それぞれ、その軸方向長さが無端ベルトの幅寸法よりも長く設定されて、ステアリングローラの軸方向端部が無端ベルトの側縁よりも外側に位置しているようにできる。このように設定することによって、検出手段によるベルト接触部位乃至その近傍の剛性の向上を図ることができる。
検出手段の無端ベルトの一方の側縁への接触範囲が、中心角が60度以上の円弧範囲であるのが好ましい。このように設定することによって、検出手段のベルトの側縁との接触長さを大きくすることができ、この接触部位のみかけ上の剛性を上げることができる。
検出手段にて検出された無端ベルトの一方の側縁の位置に基づいて、ステアリングローラを軸方向一端部を中心に揺動させて傾斜させ、ベルト蛇行方向と逆側にベルトを移動させる制御手段を備えたものが好ましい。このような制御手段によって、ベルトの蛇行を精度よく吸収することができる。
前記検出手段による無端ベルトの一方の側縁の位置検知部位が、ステアリングローラの巻き付き中央であるのが好ましい。これによって、検出部位に基づくステアリングローラの傾動を精度よく行うことができる。
本発明の画像形成装置は、前記ベルト搬送装置を備えたものである。
本発明の本発明のベルト搬送装置によれば、ステアリングローラの傾動量を精度よく算出でき、この傾動量に基づいてステアリングローラを傾動ささせることによるベルトの蛇行を安定して制御することができる。
第1従動ローラと第2従動ローラの軸方向端部が無端ベルトの側縁よりも外側に位置しているものでは、検出手段によるベルト接触部位乃至その近傍の剛性の向上を図ることができ、ベルトのたわみや振動を低減でき、ベルトの位置を精度よく検出することができる。
接触範囲が、中心角が60度以上の円弧範囲である場合、検出手段のベルトの側縁との接触長さを大きくすることができ、接触部位のみかけ上の剛性を上げることができ、ベルトのたわみや振動を有効に低減できる。
ベルト蛇行方向と逆側にベルトを移動させる制御手段を備えたものでは、ベルトの蛇行を精度よく吸収することができ、ベルト搬送が安定する。
本発明の画像形成装置は、ベルトの蛇行を安定して制御することができ、高品質な出力画像を得ることができる。
本発明のベルト搬送装置を用いた画像形成装置の構成図である。 前記ベルト搬送装置の検出手段の簡略斜視図である。 前記検出手段を示し、(a)は簡略平面図であり、(b)は簡略側面図である。 前記ベルト搬送装置の制御部の簡略図である。
以下、図に示す実施例による本発明を実施するための形態を説明する。
図1は、本発明に係る画像形成装置の実施の一形態を示す概略構成図である。図1に示す本発明の画像形成装置は、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの異なる色の現像剤によって画像を形成するための4つのプロセスユニット1Y,1C,1M,1Bkを備えている。
各プロセスユニット1Y,1C,1M,1Bkは、互いに異なる色のトナーを収容している以外は同様の構成となっている。そこで、1つのプロセスユニット1Yを例にその構成を説明する。
プロセスユニット1Yは、静電潜像担持体としての感光体ドラム2と、感光体ドラム2の表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ3と、感光体ドラム2の表面にトナー像を形成する現像手段としての現像装置4と、感光体ドラム2の表面をクリーニングするクリーニング手段としてのクリーニングブレード5と、感光体ドラム2の表面を除電する除電手段としての除電ランプ6を備えている。
各プロセスユニット1Y,1C,1M,1Bkの上方には、感光体ドラム2の表面を露光する露光手段としての露光装置7が配設されている。また、各プロセスユニット1Y,1C,1M,1Bkの下方には、中間転写ユニット8が配設されている。中間転写ユニット8は、トナー画像を担持する中間転写体としての無端状の中間転写ベルト12を有する。中間転写ベルト12は、駆動ローラ9及び複数のローラ20,21、22に張架され、図の矢印の方向に周回走行可能に構成されている。ローラ22は後述するようにステアリングローラとなる。
中間転写ベルト12の内周面には、転写手段としての4つの一次転写ローラ13Y,13C,13M,13Bkが、4つの感光体ドラム2に対向して配設されている。4つの感光体ドラム2は、中間転写ベルト12の外周面に圧接しており、各圧接部において一次転写ニップを形成している。
中間転写ベルト12を張架する複数のローラの中の1つのローラ10に対向した位置に、二次転写ローラ14が配設されている。この二次転写ローラ14は、中間転写ベルト12の外周面に圧接しており、その圧接部において二次転写ニップを形成している。
画像形成装置の下部には、紙やOHPシート等の記録媒体を収容した記録媒体供給部15が配設されている。記録媒体供給部15には、記録媒体を搬出する供給ローラ等が設けてある(図示省略)。
記録媒体供給部15と中間転写ユニット8の間に、一対のレジストローラ16a、16bと、駆動ローラ及び従動ローラに張架された搬送ベルトを有する記録媒体搬送ユニット17と、定着装置18が配設されている。
定着装置18は、例えば、定着ローラ18a、補助ローラ18b、これらのローラ18a,18bに張架された定着ベルト18c、加圧ローラ18dによって構成されている。加圧ローラ18dは、定着ベルト18cを介して定着ローラ18aに圧接しており、加圧ローラ18dと定着ベルト18cの圧接部において定着ニップを形成している。また、定着ローラ18aと補助ローラ18bの少なくとも一方にヒータ等の加熱源を有する。
画像形成装置の図の右側の側面には、外部へ排出した記録媒体をストックするための排出トレイ19が設けてある。
次に前記のように構成され画像形成装置の基本的動作について説明する。
プロセスユニット1Yにおいて、感光体ドラム2を図の矢印の方向に回転させ、その感光体ドラム2の表面を帯電ローラ3によって均一な高電位に帯電させる。次いで、画像データに基づいて露光装置7から感光体ドラム2の表面にレーザビームが照射され、照射された部分の電位が低下して静電潜像が形成される。この感光体ドラム2の表面に形成された静電潜像の部分に、現像装置4によって帯電させたトナーを静電的に転移させ、イエローのトナー画像を形成(可視画像化)する。
一次転写ローラ13Yに、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加される。これにより、一次転写ローラ13Yと感光体ドラム2との間の一次転写ニップにおいて転写電界を形成する。そして、一次転写ニップにおいて、回転する感光体ドラム2上のトナー画像を、図の矢印方向に走行する中間転写ベルト12に一次転写する。
その他の各プロセスユニット1C,1M,1Bkにおいても、同様にして感光体ドラム2上にトナー画像を形成し、4色のトナー画像を互いに重なり合うように中間転写ベルト12に一次転写する。
また、一次転写行程を経た後の感光体ドラム2の表面を、クリーニングブレード5によってクリーニングし、残留トナーを除去する。さらに、感光体ドラム2の表面に残る残留電荷を除電ランプ6によって除電する。
一方、記録媒体供給部15に配設した図示しない供給ローラを回転させて、記録媒体Pを送り出す。送り出された記録媒体Pは、レジストローラ16a,16bによって一旦停止される。
また、二次転写ローラ14にトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加して二次転写ニップに転写電界を形成する。あるいは、二次転写ローラ14に対向するローラ10にトナーの帯電極性と同極性の電圧を印加して、同様の転写電界を形成してもよい。その後、レジストローラ16a,16bの駆動を再開し、中間転写ベルト12上のトナー画像とタイミング(同期)をとって記録媒体Pを二次転写ニップへ送る。そして、二次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト12上のトナー画像を記録媒体P上に一括して二次転写する。
トナー画像を転写された記録媒体Pは、定着装置18へと搬送される。定着装置18に送り込まれた記録媒体Pは、定着ローラ18aと加圧ローラ18dとの間の定着ニップを通過する際に加熱・加圧され、トナー画像が記録媒体P上に定着される。その後、記録媒体Pは排出トレイ19に排出されストックされる。
ところで、この画像形成装置は、中間転写ベルト12を有するベルト搬送装置を備える。そして、このベルト搬送装置は、ステアリングローラ22を傾けることでベルト12の蛇行を制御するものである。
この場合、ステアリングローラ22は無端ベルト12の折り返し位置(駆動ローラ9と相反する位置)に配置され、ステアリングローラ22の上流側近傍の上位に第1従動ローラ20が配置され、ステアリングローラ22の下流側近傍の下位に第2従動ローラ21が配置されている。
ステアリングローラ22は、図3(a)に示すように、その軸方向長さW1が、ベルト12の幅寸法Wよりも短く設定している。このため、ステアリングローラ22の軸方向端部22aは、ベルト12の側縁12aよりも内側に位置する。また、第1従動ローラ20と第2従動ローラ21とは、その軸方向長さW2がベルト12の幅寸法Wよりも長く設定している。このため、第1従動ローラ20の軸方向端部20aと第2従動ローラ21の軸方向端部21aとは、ベルト12の側縁12aよりも外側に位置する。
また、このベルト搬送装置は、ステアリングローラ22にて折り返されている部位においてベルト12の一方の側縁12aに接触して、その側縁12aの位置を検出する検出手段30を備えている。検出手段30は、図2に示すように、支軸31を中心に揺動する揺動体32と、この揺動体32の変位量を検出するセンサ33とを備える。
揺動体32は、ベルト12の側縁12aに接触可能な第1片32aと、支軸31を介して第1片32aに連設される第2片32bとを有する。この場合、例えば、第1片32aと第2片32bとが略直角をなすアングル材形状である。そして、第2片32bがベルト12から離れる方向にコイルスプリング等から弾性部材34にて引張られている。このため、第1片32aがベルト12の側縁12aに接触することになる。すなわち、ベルト12が図2に示す矢印A、Bのようにベルト幅方向に移動(変位)した場合に、この変位に追従して、第1片32aが矢印C1、C2のように揺動してベルト12の側縁12aに常に接触する。
センサ(測距センサ)33は、例えば、発光素子(赤外発光ダイオード)と位置検出素子(PSD)とで構成されている。発光素子から射出された赤外光は、第2片32bの表面にて反射して、反射光となって位置検出素子に入射する。このとき、測距センサ33と第2片32bの表面との距離によって、位置検出素子に入射する反射光の入射位置が変化して、それに比例して受光素子(測距センサ32)の出力値が変化する。これにより、第2片32bの揺動量を検出することができ、この第2片32bの揺動量の検出によって、第1片32aの揺動量、つまり、中間転写ベルト12の幅方向の変位量を検知することができる。
ところで、第1片32aのベルト12の側縁12aへの接触部位は、図3(b)に示すように、ステアリングローラ22にて折り返されている部位であって、中心角θ1が60°以上(この実施例では120°程度)の円弧形状部35である。
また、ステアリングローラ22には、図4に示すように、ステアリングローラの軸方向一端部を中心に揺動させて傾斜させる揺動機構40が付設されている。揺動機構40は、その先端部がステアリングローラ22の軸方向一端部に枢結され、基端部側のカム機構42等によって、基端部が上下動するアーム41を備える。すなわち、アーム41は、カム機構42の駆動によって、その揺動中心軸43を中心に、その先端部が矢印D1、D2方向に揺動する。また、ステアリングローラ22は、固定部に枢結さている。このため、アーム41先端部が矢印D1、D2方向に揺動することによって、ステアリングローラ22は、その軸方向他端部を中心に、その軸方向一端部側が上下動する。
カム機構42の駆動は、図4に示すように、モータ等の駆動手段45にて行われる。また、この駆動手段45の制御は、マイクロコンピュータ等にて構成される制御手段46にて行われる。すなわち、制御手段46から駆動手段45へ指令信号が出力され、この指令信号によって、駆動手段45が駆動して、その指令信号の指示量だけカム機構42のカムを回動させる。これによって、その指示量に応じて揺動機構40のアーム41が、その軸方向他端部を中心にその軸方向先端部が矢印D1、D2方向に揺動することになる。なお、駆動手段45のモータとしては、ステッピングモータ等を用いることができる。ステッピングモータは、回転角度や回転速度を高精度に制御可能であるので、このモータ(ステアリング)に最適となる。
次に前記のように構成されたベルト搬送装置の動作を説明する。まず、ベルト12の走行中に、検出手段30の揺動体32の第1片32aを、図3に示すように、ベルト12の側縁12aに接触させた状態とする。そして、ベルト12が幅方向にずれていない状態(蛇行していない状態)では、この状態のままベルト12が走行する。
しかしながら、ベルト12が幅方向のいずれかにずれれば、例えば、図3(a)に示す状態から矢印A方向にずれれば、そのずれに対応して、揺動体32の第1片32aが矢印C1方向に揺動する。このため、第2片32bがセンサ33側に接近することになる。
このような状態では、その揺動体32の揺動量がセンサ33にて検出され、その検出値が制御手段46に入力される。制御手段46では、この揺動量に応じて、駆動手段45に駆動信号を出力し、ステアリングローラ22を傾動させる。この場合、反検出手段側を上昇させることになる。この傾動によって、ベルト12は、検出手段側に寄っていくことになる。さらに、ベルト12を駆動させることによって、ベルト全体に影響が波及して蛇行を修正できる。
逆に、図3(a)に示す状態から矢印B方向にずれれば、そのずれに対応して、揺動体32の第1片32aが矢印C2方向に揺動する。このため、第2片32bがセンサ33側から遠ざかることになる。
このような状態では、その揺動体32の揺動量がセンサ33にて検出され、その検出値が制御手段46に入力される。制御手段46では、この揺動量に応じて、駆動手段45に駆動信号を出力し、ステアリングローラ22を傾動させる。この場合、検出手段側を上昇させることになる。この傾動によって、ベルト12は、反検出手段側に寄っていくことになる。さらに、ベルト12を駆動させることによって、ベルト全体に影響が波及して蛇行を修正できる。
本発明のベルト搬送装置によれば、検出手段30にて、ステアリングローラ22にて折り返されている部位においてベルト12の一方の側縁12aの位置を検出することができる。そして、この検出した側縁12aの位置に基づいて、ステアリングローラ22を傾動させることになる。すなわち、ステアリングローラ22から離れた位置での位置検出ではないので、ステアリングローラ22の傾動量を精度よく算出できる。このため、この傾動量に基づいてステアリングローラ22を傾動させることによるベルト12の蛇行を安定して制御することができる。
第1従動ローラ20と第2従動ローラ21とは、それぞれ、その軸方向長さがベルト12の幅寸法よりも長く設定されて、ステアリングローラの軸方向端部がベルト12の側縁12aよりも外側に位置しているようにできる。このように設定することによって、検出手段30によるベルト接触部位乃至その近傍の剛性の向上を図ることができ、ベルトのたわみや振動を低減でき、ベルトの位置を精度よく検出することができる。
検出手段30のベルト12の一方の側縁12aへの接触範囲を、中心角が60度以上の円弧範囲とすることによって、検出手段30のベルト12の側縁12aとの接触長さを大きくすることができ、この接触部位のみかけ上の剛性を上げることができる。これによって、ベルト12のたわみや振動を有効に低減できる。
制御手段46は、検出手段30にて検出されたベルト12の一方の側縁12aの位置に基づいて、ステアリングローラ22を軸方向一端部を中心に揺動させて傾斜させ、ベルト蛇行方向と逆側にベルトを移動させるものである。このため、ベルト12の蛇行を精度よく吸収することができ、ベルト搬送が安定する。
検出手段30によるベルト12の一方の側縁12aの位置検知部位が、ステアリングローラ22の巻き付き中央であるのが好ましい。これによって、検出部位に基づくステアリングローラ22の傾動を精度よく行うことができる。
本発明の画像形成装置は、ベルト12の蛇行を安定して制御することができ、高品質な出力画像を得ることができる。
なお、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。本発明に係る画像形成装置は、電子写真複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ装置等がある。また、ベルト搬送手段のベルトとして中間転写ベルトに限るものではなく、感光体ベルトや用紙搬送用ベルトであってもよい。また、ベルト搬送手段としては、ベルトコンベア等の画像形成装置以外に用いるものであってもよい。
9 駆動ローラ
10 ローラ
12a 側縁
12 中間転写ベルト
20,21 ローラ
22 ステアリングローラ
30 検出手段
46 制御手段
特開2000−34031号公報 特開2010−26249号公報

Claims (6)

  1. 無端ベルトとそれを掛け回す複数のローラとを備え、複数のローラは、駆動ローラと、傾けることでベルトの蛇行を制御するステアリングローラを含むベルト搬送装置であって、
    ステアリングローラは無端ベルトの折り返し位置に配置され、ステアリングローラの上流側近傍の上位に第1従動ローラが配置され、ステアリングローラの下流側近傍の下位に第2従動ローラが配置され、ステアリングローラの軸方向長さが無端ベルトの幅寸法よりも短く設定されて、ステアリングローラの軸方向端部が無端ベルトの側縁よりも内側に位置し、かつ、ステアリングローラにて折り返されている部位において無端ベルトの一方の側縁に接触して、その側縁の位置を検出する検出手段を備え、検出手段にて検出された無端ベルトの一方の側縁の位置に基づいて、ステアリングローラを傾動させることを特徴とするベルト搬送装置。
  2. 前記第1従動ローラと第2従動ローラとは、それぞれ、その軸方向長さが無端ベルトの幅寸法よりも長く設定されて、第1従動ローラと第2従動ローラの軸方向端部が無端ベルトの側縁よりも外側に位置していることを特徴とする請求項1に記載のベルト搬送装置。
  3. 検出手段の無端ベルトの一方の側縁への接触範囲が、中心角が60度以上の円弧範囲であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のベルト搬送装置。
  4. 検出手段にて検出された無端ベルトの一方の側縁の位置に基づいて、ステアリングローラを軸方向一端部を中心に揺動させて傾斜させ、ベルト蛇行方向と逆側にベルトを移動させる制御手段を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のベルト搬送装置。
  5. 前記検出手段による無端ベルトの一方の側縁の位置検知部位が、ステアリングローラの巻き付き中央であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のベルト搬送装置。
  6. 前記請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のベルト搬送装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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