JP2014130181A - ベルト搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従動ローラ等の張架ローラの軸の撓みや従動性の低下を改善して調芯性能を向上させ、幅サイズの大型化についても調芯機構を有さない場合と同等に構成することが可能なベルト搬送装置を提供する。
【解決手段】ベルト搬送装置は、無端状ベルト（６１）を張架する第１張架ローラ（６）を、第２張架ローラとの相対的なアライメントが変更可能になるように揺動可能に支持する揺動部材と、無端状ベルトの内周に作用するテンション力を第１張架ローラに与える付勢部材と、第１張架ローラの軸方向両端部をそれぞれ支持するように揺動部材に取り付けられた一対の軸支持部材（１０）とを備える。一対の軸支持部材は、無端状ベルトを自動調芯するためにアライメントを変更させる力が第１張架ローラに付与されるように無端状ベルトの内面に摺擦する摺擦面（８２）を有している。
【選択図】図５

Description

本発明は、複数の張架ローラで張架された無端状ベルトを搬送駆動するベルト搬送装置に関する。

近年、画像形成装置の高速化に伴い、無端状ベルト等の像担持体上に複数の画像形成部を並べて配置し、各色の作像プロセスを並行処理する構成のものが主流となっている。像担持体として、例えば電子写真方式のフルカラー画像形成装置における中間転写ベルトがその代表的なものとして挙げられる。

中間転写ベルトは、各色のトナー像が順次ベルト表面に重ね合わされて転写され、シート等の記録材に対してフルカラーのトナー像を一括的に転写するものであり、駆動ローラをはじめとする複数の張架ローラによって張架された状態で走行駆動される。

一般に中間転写ベルトでは、張架ローラの外径精度や、各ローラ間の相対的なアライメント精度などによって、走行駆動時（搬送駆動時）に軸方向のいずれかの端部に寄ってしまう「ベルト寄り」の問題が知られている。

このようなベルト寄り問題を解決する手段の中でも、センサやアクチュエータなどの電気部品を必要としない安価な構成でステアリングローラの操舵を実現するように構成された無端状ベルトの調芯機構が提案されている（特許文献１及び２参照）。

これら調芯機構においては、ステアリングローラを兼ねるテンションローラの両端部に摺動部材が配置されている。そして、摺動部材と無端状ベルト内面との摺擦によって発生する摩擦力の大きさが、無端状ベルトの寄り量、即ち摺動部材と無端状ベルトとの掛かり幅の変化に応じて両端差を生じ、これによりステアリングローラの旋回トルクが得られる。

特開２００７−１５８５８号公報 米国特許第５６５９８５１号明細書

一般に、調芯を行う張架ローラとしては、調芯時の挙動が緩やかであることや、構成がより単純であることから、駆動ローラよりも、駆動ローラの回転で搬送駆動される無端状ベルトに連れ回り回転する従動ローラが選択されることが多い。また、無端状ベルトを張架するためには、少なくとも駆動ローラと、従動ローラであるテンションローラの２本が必要であることから、調芯ローラとして特にテンションローラが選択されることが多い。

摩擦力を利用した調芯機構では、得られる摩擦力以上に抵抗力を生じると、調芯に必要な舵角を得ることができない。そのため、特許文献１及び２に示されるように、ステアリングローラを兼ねるテンションローラを、従動可能な従動ローラ部と、従動ローラ部の両端にて従動不可状態にした摺動部材とに機能分離し、従動ローラ部の抵抗力を下げることが必要となる。

つまり、特許文献１では、従動ローラ部の両端に、ステージ部材に固定されて従動不可とされた摺動部材が設けられ、摺動部材の両端まで更に延長された従動ローラ軸を軸支持部材で支持することで従動可能にしている。そして、軸受け機能を軸支持部材が担うことで、摺動部材と従動ローラ軸との関係は、摺動部材に設けられた逃げ穴を介して互いに接触しない関係となっている。また、軸支持部材がテンションバネで付勢されることで、従動ローラ部にテンションローラの役割が分担されている。

また特許文献２では、従動ローラ部が、円筒状のローラシリンダ部と、ローラシリンダ部から両端に突出してステージ部材に固定されたローラ軸と、ローラ軸をローラシリンダ部内で支持する転がり軸受けとが開示されている。ローラシリンダ部の両端に設けられた摺動部材は、ローラ軸に対して平行ピンなどで従動不可の状態に固定されている。ステージ部材は、長手方向中央部を、調芯動作の揺動中心としての回動中心軸により支持されている。テンションバネは、回動中心軸部の１点においてステージ部材ごとテンション力を付与している。

これら特許文献１及び２に記載の技術では、従動部と非従動部の機能分離及びテンション付与構成において構成が複雑になっており、従動部と非従動部の互いの張架領域が遠くなっている。そのため、従動ローラ軸の突出部分の撓みが大きくなり、従動ローラ部の従動性が低下することで調芯性能が損なわれる問題を生じる可能性がある。この従動性の低下は、偏磨耗や異音などの経時的な耐久課題の要因にもなり得る。また、双方の張架領域が離れている構成は、単純にスラスト方向のスペースを要することになり、ベルト搬送装置の幅サイズを大型化させるおそれがある。

本発明は、従動ローラ等の張架ローラの軸の撓みや従動性の低下を改善して調芯性能を向上させ、幅サイズの大型化についても調芯機構を有さない場合と同等に構成することが可能なベルト搬送装置を提供することを目的とする。

本発明は、ベルト搬送装置において、無端状ベルトと、前記無端状ベルトを張架する複数の張架ローラと、前記複数の張架ローラのうちの第１張架ローラを、前記複数の張架ローラのうちの第２張架ローラとの相対的なアライメントが変更可能になるように揺動可能に支持する揺動部材と、前記無端状ベルトの内周に作用するテンション力を前記第１張架ローラに与える付勢部材と、前記第１張架ローラの軸方向両端部をそれぞれ支持するように前記揺動部材に取り付けられた一対の軸支持部材と、を備え、前記一対の軸支持部材は、前記無端状ベルトを自動調芯するために前記アライメントを変更させる力が前記第１張架ローラに付与されるように前記無端状ベルトの内面に摺擦する摺擦面を有することを特徴とする。

本発明によれば、第１張架ローラの軸の軸支領域と無端状ベルトの張架領域とをオーバーラップさせた関係にできるので、第１張架ローラの軸の撓み量を減少させ、従動ローラである場合の第１張架ローラの従動性を良好にすることが可能になる。そのため、調芯性能の損失を低減でき、また軸支持部材の偏磨耗や異音などの解決が可能になる。また、軸受け機能と摩擦力発生機能とを軸支持部材が全て担うので、構成が簡易化され、ベルト搬送装置の軸長手方向の幅サイズを小型化することが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係るベルト搬送装置を搭載した画像形成装置を示す断面図。 （ａ），（ｂ）は本実施形態に係るベルト搬送装置を示す斜視図。 本実施形態におけるベルト自動調芯機構部を示す斜視図。 本実施形態におけるベルト自動調芯機構部の端部構成を示す拡大斜視図。 （ａ），（ｂ）は本実施形態に係るベルト調芯原理について説明する断面図。 本実施形態におけるベルト掛かり幅について説明するための断面図。 本実施形態におけるステアリングローラ軸支部について概略的に説明する断面図。 本発明の第２の実施形態に係るステアリングローラ軸支部について概略的に説明する断面図。 （ａ），（ｂ）は比較例におけるステアリングローラ軸支部について説明する断面図。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明に係るベルト搬送装置を搭載した画像形成装置の実施形態について、図を参照して説明する。各図面を通して同一の符号は、同一又は対応する部分を示している。なお、ベルト搬送装置として、画像形成装置内に設けられた転写ベルトや感光体ベルト等の作像プロセス用のベルトユニット、シート等の記録材を搬送するベルトユニット、定着ユニットなどを挙げることができる。また、このようなベルト搬送装置を搭載可能な画像形成装置として、複写機、プリンタ、印刷機などを挙げることができる。

［画像形成装置６０］
図１は、本実施形態における画像形成装置６０の概略構成を示す断面図である。画像形成装置６０には、電子写真方式、オフセット印刷方式、インクジェット方式など複数の方式を挙げることができるが、図１に示した画像形成装置６０は、電子写真方式を用いたフルカラー画像形成装置の一例である。

画像形成装置６０は、画像形成装置本体（以下、「装置本体」という）６０ａを有しており、この装置本体６０ａに、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）の各色に対応した画像形成部６００を備えている。

画像形成装置６０では、各画像形成部６００を中間転写ベルト６１に沿うように並べて配置した、いわゆる中間転写タンデム方式が採用されている。中間転写ベルト６１は、第２張架ローラとしての駆動ローラ６６と、第１張架ローラとしてのステアリングローラ６と、従動張架ローラ７ａ，７ｂとで張架された状態で、図１中の矢印Ｃ方向へと搬送駆動される無端状ベルトである。駆動ローラ６６は、二次転写内ローラとしての機能を兼ね備えている。ステアリングローラ６は、テンションローラとしての機能を兼ね備えている。

中間転写タンデム方式は、厚紙対応力や生産性に優れる点から近年主流となっている。各画像形成部６００は、それぞれ像担持体としてドラム形の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」という）１を有している。なお、画像形成部６００は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｂｋ）の４セット存在するが、色数は４色に限定されるものではなく、また色の並び順もこの限りではない。

像担持体としての感光ドラム１は、それぞれ図１中の時計回り方向（矢印ｍ方向）に回転駆動されるように構成されている。各感光ドラム１は、帯電器２によって表面を一様に帯電された後、伝送された画像情報の信号に基づいて駆動される露光装置６８により静電潜像を形成される。静電潜像は、現像器３でトナー像として顕在化される。露光装置６８は、４つの画像形成部６００の下方に配置されている。

４色に対応する各画像形成部６００はそれぞれ、主に感光ドラム１、帯電器２、現像器３、一次転写ローラ４、及び感光体クリーニング部５等から構成される。各画像形成部６００において、感光ドラム１上のトナー像は、無端状ベルトである中間転写ベルト６１の内周側（内側）に配置された一次転写ローラ４により、所定の加圧力及び静電的負荷バイアスを付与されることで、中間転写ベルト６１に順次、一次転写される。そして、一次転写の後、感光ドラム１上に残った僅かな残トナーは、感光体クリーニング部５によって除去回収され、再び、次の画像形成に備えられる。

装置本体６０ａ内の下部には、複数の記録材Ｓを収納する記録材収納庫６２が配置されている。記録材収納庫６２のシート給紙方向下流には、例えば給紙ローラ等による摩擦分離を利用した方式の給紙部６３が配置されている。記録材収納庫６２内の記録材Ｓは、給紙部６３によって記録材収納庫６２から１枚ずつ給紙され、レジストローラ対６５に向けて搬送される。

搬送される記録材Ｓは、先端をレジストローラ対６５のニップ部に倣わせてループを形成されることで、斜行を補正される。その後、レジストローラ対６５は、中間転写ベルト６１上のトナー像と同期を取って、中間転写ベルト６１と二次転写外ローラ６７との間の二次転写部５９に記録材Ｓを搬送する。

中間転写ベルト６１上のカラーのトナー像は、中間転写ベルト６１を挟んで対向して配置された駆動ローラ６６と二次転写外ローラ６７間の二次転写部５９において、所定の加圧力と静電的負荷バイアスを付与されることで、記録材Ｓに転写される。

中間転写ベルトユニット２０は、中間転写ベルト６１を備えたベルト搬送装置を構成している。二次転写の後、中間転写ベルト６１上に残った僅かな残トナーは、中間転写ベルトユニット２０のステアリングローラ６に対向する位置のクリーニングユニット８で除去回収され、再び次の画像形成に備えられる。クリーニングユニット８は、中間転写ベルト６１にクリーニングブレード８ａを接触させて中間転写ベルト６１の表面を清掃する。

記録材Ｓ上に転写されたトナー像は、二次転写部５９の下流に配置された定着器９で加熱及び加圧されることによって定着され、排紙ローラ対６９を介して排紙トレイ６０１上に排出される。

装置本体６０ａ内における二次転写部５９の右方には、切替え部材６０２、搬送ローラ対６０６，６０７、両面再給紙ローラ６０４等を有する両面搬送パス６０３が配設されている。

［記録材Ｓの搬送プロセス］
記録材収納庫６２には、リフトアップ装置上に積載される形で複数の記録材Ｓが収納されている。記録材収納庫６２内の記録材Ｓは、画像形成タイミングに合わせて給紙部６３により給紙される。給紙部６３で送り出された記録材Ｓは、搬送ユニット内の搬送パス６４を通過し、レジストローラ対６５へと搬送される。

記録材Ｓは、レジストローラ対６５で斜行補正やタイミング補正を施された後、二次転写部５９へと送られる。二次転写部５９は、駆動ローラ６６と二次転写外ローラ６７とで形成される記録材Ｓへのトナー像転写ニップ部であり、所定の加圧力と静電的負荷バイアスとを与えることで、記録材Ｓ上にトナー像を吸着させる。

［画像の作像プロセス］
次に、以上説明した二次転写部５９までの記録材Ｓの搬送プロセスに対して、同様のタイミングで二次転写部５９まで送られて来る画像の形成プロセスについて詳細に説明する。

予め帯電器２により感光ドラム１の表面が一様に帯電され、図１中の矢印ｍ方向に回転する感光ドラム１に対し、送られてきた画像情報の信号に基づいて露光装置６８が駆動されて静電潜像が形成される。前述のように、感光ドラム１上に形成された静電潜像は、現像器３によるトナー現像を経て、感光ドラム１上にトナー像として顕在化される。その後、一次転写ローラ４により所定の加圧力及び静電的負荷バイアスが与えられ、中間転写ベルト６１上にトナー像が転写される。

また、中間転写ベルト６１に所定の張力（テンション力）を付与するテンションローラ機能を有するステアリングローラ６は、圧縮バネであるテンションバネ１１により付勢されて中間転写ベルト６１をその内周面から加圧している。

各画像形成部６００により並列処理される各色の画像形成プロセスは、中間転写ベルト６１上に一次転写された上流色のトナー像上に重ね合わせるタイミングで行われる。その結果、最終的にはフルカラーのトナー像が中間転写ベルト６１上に形成され、二次転写部５９へと搬送される。

［二次転写以降のプロセス］
以上、それぞれ説明した記録材Ｓの搬送プロセス及び画像形成プロセスを以って、二次転写部５９で記録材Ｓ上にフルカラーのトナー像が二次転写され、この記録材Ｓは定着器９へと搬送される。定着器９は、対向する定着ローラまたは定着ベルトによって定着ニップを形成し、この定着ニップ内で所定の加圧力と熱量とを記録材Ｓに与えることでトナー像を溶融固着する。

このようにして定着画像を形成された記録材Ｓは、切替え部材６０２の切り替えにより、そのまま排紙トレイ６０１上に排出されるか、両面画像形成を要するため両面搬送パス６０３へと搬送されるかの経路選択が行われる。

両面画像形成を要する場合、記録材Ｓを、一旦排紙ローラ対６９により排紙トレイ６０１上に搬送し、後端が切替え部材６０２を通過したタイミングで排紙ローラ対６９を逆回転させることで、再び両面搬送パス６０３へと搬送するスイッチバック動作を行う。

その後、記録材Ｓは、給紙部６３の作動で搬送されてくる後続ジョブの記録材Ｓとのタイミングを合わせて、両面再給紙ローラ６０４によって搬送パス６４に合流され、同様に二次転写部５９へと送られる。

記録材Ｓの裏面（２面目）の画像形成プロセスに関しては、前述した表面（１面目）の場合と同様なので、その説明は省略する。

［中間転写ベルト６１のステアリング構成］
次に、中間転写ベルト６１のステアリング構成について説明する。図２は、図１に示したベルト搬送装置としての中間転写ベルトユニット２０を単体で示す斜視図である。図２（ａ）は中間転写ベルト６１を張架した状態を示し、図２（ｂ）は中間転写ベルト６１を外した状態を示す。

図２（ａ），（ｂ）に示すように、駆動ローラ６６、及び従動張架ローラ７ａ，７ｂは、それぞれ前フレーム２１Ｆ及び後フレーム２１Ｒに挟まれる形で、軸方向両端を回転可能に軸支されている。ステアリングローラ６は、前フレーム２１Ｆ及び後フレーム２１Ｒの一端部にて両者間に渡されたフレームステー２３に揺動プレート１２を介して回転可能に支持されている。

駆動ローラ６６の軸方向の一端部には、駆動カップリング２２が取り付けられている。駆動カップリング２２は、不図示のベルト駆動ユニットの出力軸に連結されることで駆動力を伝達される。駆動ローラ６６は、ゴム等の摩擦係数の比較的高い表面を有しており、駆動力を伝達されることでローラ表面が中間転写ベルト６１を図２（ａ）の矢印Ｃ方向に搬送駆動する。なお、本実施形態では、駆動伝達手段として駆動カップリング２２を用いたが、ギヤを用いて連結しても構わない。

以上のように駆動及び搬送される中間転写ベルト６１に対し、本実施形態では、ステアリングローラ６が両端部の摩擦力バランスを自ら維持することでベルト調芯を行うベルト自動調芯機構部を備えている。

次に、図３を参照して、ベルト自動調芯機構部について説明する。図３は、本実施形態における、抜粋したベルト自動調芯機構部について説明する斜視図である。

図３に示すように、テンションローラを兼ねるステアリングローラ６は、軸方向両端から突出するローラ軸６ｂを有している。ステアリングローラ６の軸方向両端に対向する位置には、それぞれ軸支持部材１０が配置されている。軸方向両端から突出するローラ軸６ｂはそれぞれ、軸支持部材１０に設けられた支持孔１０ａに嵌挿される形で軸支持部材１０に回転可能に軸支される。

これら一対の軸支持部材１０は、第１張架ローラとしてのステアリングローラ６の軸方向両端部をそれぞれ支持するように揺動プレート１２に取り付けられている。つまり、ステアリングローラ６の軸方向両端の各軸支持部材１０は、揺動プレート１２の両端部にそれぞれ取り付けられたスライドガイド３０に支持されている。軸支持部材１０とスライドガイド３０との間には、圧縮バネであるテンションバネ１１が縮めた状態で設けられている。

揺動プレート１２は、第１張架ローラとしてのステアリングローラ６を、第２張架ローラとしての駆動ローラ６６との相対的なアライメントが変更可能になるように揺動可能に支持する揺動部材を構成する。また、テンションバネ１１は、中間転写ベルト６１の内周に作用するテンション力をステアリングローラ６に与える付勢部材を構成する。本実施形態のテンションバネ１１は、揺動プレート１２の両端部においてテンション力を一対の軸支持部材１０に対してそれぞれ与える一対のバネ部材からなる。

図４に示すように、スライドガイド３０は、軸支持部材１０をテンションバネ１１の加圧方向（矢印Ｋの方向）に沿ってのみガイドする嵌合溝を有している。つまり、スライドガイド３０は、一対の軸支持部材１０をテンションバネ１１の付勢方向に案内する案内部を構成する。そして、図３に示すベルト自動調芯機構部のみのアセンブリ状態で軸支持部材１０が抜け出さないように、テンションバネ１１の加圧方向でのストッパ（不図示）を有している。これらの構成により、両端部のテンションバネ１１の付勢力を、夫々に対応する軸支持部材１０に対して有効に伝達することができる。

図２（ａ）のようにローラ６６，６，７ａ，７ｂで中間転写ベルト６１を張架された状態にて、軸支持部材１０は、上記ストッパで規制された位置から、矢印Ｋ方向でのテンションバネ１１を圧縮する方向に移動し、中間転写ベルト６１に所定張力を付与する。本実施形態では、この構成により、前述したようにステアリングローラ６がテンションローラを兼ねる。

揺動部材としての揺動プレート１２は、中央部に回動軸部材１３が後方に突出した状態で固定されていると共に、両端部にそれぞれスライドガイド３０が固定されている。回動軸部材１３は、中間転写ベルトユニット２０に設けられたフレームステー２３（図２（ｂ）、図４参照）に設けられた嵌合部（不図示）に嵌合されることで、ステアリングローラ６を支持した揺動プレート１２を回転可能（揺動可能）に支持する。

このようなベルト自動調芯機構部は、図３に示すように、揺動プレート１２中央部の回動軸部材１３を通るステアリング軸線Ｊに関し、フレームステー２３に対し図３中の矢印Ｓ方向に回動可能に支持されたステアリングローラ支持ユニットとして構成される。

［自動調芯部の詳細構成］
次に、本実施形態におけるベルト自動調芯機構部の詳細構成について説明する。なお、図４は、本実施形態におけるベルト自動調芯機構部の端部を拡大して詳細に示す斜視図である。

図４に示すように、ローラ軸６ｂを軸支する一対の軸支持部材１０は、中間転写ベルト６１を自動調芯するためにアライメントを変更させる力がステアリングローラ６に付与されるように中間転写ベルト６１の内面に摺擦する摺動リング部８２を有する。摺擦面としての摺動リング部８２は、ステアリングローラ６の軸方向外側に向かうにつれてステアリングローラ６の外周面との径方向の距離が次第に大きくなるテーパー状に形成されている。これにより、ベルト自動調芯の機能をより高めることができる。テーパー状の構成は、後述する第２の実施形態の軸支持部材１０においても同様である。

本実施形態では、ステアリングローラ６の外径が、例えばφ１６（１６ｍｍ）に設定されている。軸支持部材１０は、ステアリングローラ６との接合部においては同じφ１６の曲面形状の曲面部（摺動リング部８２）を有し、この曲面部からテーパー角ψ＝１０°（図５（ｂ）参照）の割合で外側に向かって徐々に大径化する形状を呈している。

本実施形態では、中間転写ベルト６１の搬送駆動方向（図５の矢印Ｃ方向）に直交する幅方向の寸法は、テーパー角ψを有する曲面の領域にまで一部跨がるように設定されている。軸支持部材１０は、前述したように、スライドガイド３０を介して図４の矢印Ｋ方向にのみ自由度を有している。そのため、軸支持部材１０は、中間転写ベルト６１の矢印Ｃ方向の搬送駆動に際しては従動せずにベルト内周面と単に摺擦することができる。

［ベルト自動調芯の作動原理］
次に、摺擦時に発生する摩擦力によってベルト自動調芯が可能になる作動原理について、以下、詳細に説明する。なお、図６は、軸支持部材１０に巻き付いた中間転写ベルト６１の断面を模式的に表した図であり、図４における矢印Ｇ方向に見た状態に相当するものである。

前述したように、軸支持部材１０は、中間転写ベルト６１に対して従動不可能に支持されているため、中間転写ベルト６１の搬送駆動中には常にベルト内周面からの摩擦抵抗を受ける。

図６では、矢印Ｃ方向に搬送駆動される中間転写ベルト６１が、巻付き角θ_Ｓで軸支持部材１０の曲面部（摺動リング部８２）に巻き付いているものとする。ここで、幅（記録材Ｓの紙面に垂直な方向）については単位幅であるものとして考える。

ある巻付き角θにおける微小巻付き角ｄθ分に相当するベルト長について考えると、上流側は緩み側なので張力Ｔ、下流側は張り側なので張力Ｔ＋ｄＴ、がそれぞれ接線方向に作用する。従って、微小ベルト長において、中間転写ベルト６１が軸支持部材１０の向心方向に与える力はＴｄθと近似され、摩擦力ｄＦは、軸支持部材１０の摺動リング部８２が摩擦係数μ_Ｓを有するものとすると、下記式（１）で表される。

ここで、張力Ｔは、駆動ローラ６６（図１参照）に支配されるものであり、駆動ローラ６６の表面が摩擦係数μ_ｒを有するものとすると、下記式（２）で表され、つまり下記式（３）のようになる。

さらに、（３）式を前記巻付き角θ_Ｓにわたって積分すると、張力Ｔは、下記式（４）のようになる。なお、ここでＴ_ｌは、θ＝０における張力である。

前記（１）式及び（４）式から、下記式（５）が得られる。

図３において既に説明したように、ステアリング軸線Ｊに関するベルト自動調芯機構部の揺動方向（回動方向）が図６の矢印Ｓ方向である場合、巻き付き始め（θ＝０）の位置は、回動方向（矢印Ｃ方向）に対して偏角αを有することになる。従って、前記（５）式で示される力のうちＳ方向下向きの成分は、下記式（６）のようになる。

さらに、（６）式を巻付き角θ_Ｓにわたって積分すると、下記式（７）のように、ベルト搬送中において軸支持部材１０が中間転写ベルト６１から受ける矢印Ｓ方向下向きの力（単位幅あたり）が得られる。なお、図６における符号Ｈは、図４の矢印Ｋ方向に沿って軸支持部材１０の中心を通る摺動リング部８２においての法線であり、符号Ｉは、この法線Ｈに直交する方向の線分である。

図５は、図６における矢印ＴＶの方向に見た状態に相当する平面図（上視図）であり、図５（ａ）は、自動調芯によって釣り合った定常状態で、中間転写ベルト６１の掛かり位置が称呼（中央）の位置にある状態を示す。図５（ｂ）は、中間転写ベルト６１が矢印Ｃ方向に搬送されたとき、図に向かって左側にベルト寄りを生じた状態を示している。

本実施形態では、図５（ａ）に示すように、中間転写ベルト６１の幅Ｌ_Ｂは、ステアリングローラ６の軸方向の幅Ｌ_Ｒよりも長く、軸支持部材１０の両端間の幅Ｌ_Ｒ＋２Ｌ_Ｆよりも短く設定されている。称呼の状態では、常に中間転写ベルト６１が両方の軸支持部材１０に対して所定の掛かり幅（本実施形態では、例えば２ｍｍ）を有して摺擦する。

これに対し、ベルト寄りが発生した図５（ｂ）では、中間転写ベルト６１と軸支持部材１０との掛かり幅の関係が、図に向かって左側だけが掛かり幅Ｄを有する偏った状態になったと仮定する。

すなわち、軸支持部材１０は、左側がＦ_ＳＤ、右側が、０の力を前記Ｓ方向下向きにそれぞれ受けている。このような両端部での摩擦力差が、ステアリング軸線ＪまわりのモーメントＦ_ＳＤ（図５（ｂ）の仮定では寄った側である左側が下がる方向）を生じさせる原動力であることが説明できる。

このように中間転写ベルト６１及び一対の軸支持部材１０は、ステアリングローラ６の軸方向中央に中間転写ベルト６１を均等に位置させた図５（ａ）の状態での位置関係が以下のようになっている。つまり、中間転写ベルト６１の幅方向両端部が、一対の軸支持部材１０夫々の摺擦面（摺動リング部８２）の一部を覆う位置関係となっている。

以下、ステアリング軸線Ｊまわりのモーメントのことをステアリングトルクと呼ぶものとする。

以上の原理によって生じたステアリングローラ６の舵角の方向は、中間転写ベルト６１の寄りを元に戻す方向に合致するため、自動調芯効果が得られる。なお、本実施形態では、軸支持部材１０にテーパー角ψを設けることで比較的低い摩擦係数μ_Ｓに設定し、耐久に伴う経時変化に強く、また急激なステアリング動作を回避するように構成している。

特に中間転写ベルト６１のように、作像に関わる無端状ベルトの場合には、急激なステアリング動作がもたらす変化が主走査方向の位置ズレ（図１に示すカラーの画像形成装置６０の場合には各色の相対的な位置ズレが色ズレになる）を招く。従って、摩擦係数μ_Ｓの設定は、極めて重要な要素である。

具体的には、軸支持部材１０の材質として摺動性を有するＰＯＭ（ポリアセタール）などの樹脂材料を使用し、摩擦係数μ_Ｓを０．３程度、テーパー角ψを５〜１０°程度に設定することにより、良好な結果を得ることができる。さらには、中間転写ベルト６１との摩擦帯電による静電的な弊害を考慮して、軸支持部材１０には導電性も付与している。

また、図５（ａ）を用いて既に説明した中間転写ベルト６１と軸支持部材１０との幅方向の寸法関係も、前記主走査方向の色ズレをもたらす急激なステアリング動作の回避を意図したものである。なぜならば、図５（ａ）の寸法関係は、常時摩擦力のバランス差を検知できるため、こまめな調芯動作が可能となるからである。

ここで、図９（ａ），（ｂ）を参照して、比較例１及び２におけるテンションローラ部の構成について説明する。

図９（ａ）の比較例１は、特許文献１に対応する構成を示す。図９（ａ）に示すように、従動ローラ部３６の両端には、ステージ部材２４に固定されることで従動不可とされた摺動部材５０が設けられ、摺動部材５０の両端まで更に延長されたローラ軸３６ｂを軸支持部材５１で支持することで従動可能にしている。

この構成によると、軸受け機能は軸支持部材５１が担うため、摺動部材５０と従動ローラ軸３６ｂとの関係は、摺動部材５０に設けられた逃げ穴５０ａを介して互いに接触しない関係となっている。また、軸支持部材５１がテンションバネ３１で同図の下方に向けて付勢されることで、従動ローラ部３６にテンションローラの役割を担わせている。図中の破線Ｅはベルト端部の位置を表し、ベルト張架領域Ａと軸支領域Ｂとは互いに離れている関係にある。

図９（ｂ）の比較例２は、特許文献２に対応する構成を示す。図９（ｂ）に示すように、従動ローラ部３６は、円筒状のローラシリンダ部３６ａと、ローラシリンダ部３６ａから両端に突出するローラ軸３６ｂと、ローラ軸３６ｂをローラシリンダ部３６ａ内で支持する転がり軸受け３６ｃとを有する。ローラシリンダ部３６ａの両端に設けられた摺動部材５２は、ローラ軸３６ｂに対して平行ピン５４などによって従動不可に固定されている。摺動部材５２を貫通して更に延長されたローラ軸３６ｂの端部はＤカット形状を有し、ステージ部材２４の両端部の軸支持部に対して回転不可能に固定されている。

ステージ部材２４は、長手方向中央部を、調芯動作の揺動中心としての回動中心軸３３によって支持されている。テンションバネ３１は、回動中心軸３３部分における１点で、ステージ部材２４ごとテンション力を付与している。なお、図中の破線Ｅはベルト端部の位置を示し、図９（ａ）と同様にベルト張架領域Ａと軸支領域Ｂとは互いに離れている関係にある。

このように、図９（ａ），（ｂ）に示した比較例１及び２では、従動部と非従動部との機能分離及びテンション付与構成において構成が複雑になっており、ベルト張架領域Ａに対して軸支領域Ｂが遠くなっている。そのため、従動ローラ軸３６ｂの撓みが大きくなり、従動ローラ部３６の従動性が低下することで調芯性能が損なわれるおそれがある。

さらに、従動性の低下は、偏磨耗や異音などの経時的な耐久課題の要因にもなり得る。また、ベルト張架領域Ａと軸支領域Ｂとが互いに離れている構成は、単純にスラスト方向のスペースを要することになり、ベルト搬送装置の幅サイズを大型化させるおそれがある。

［本実施形態による具体的な効果］
上述した比較例１及び２に対し、本実施形態では以下の効果を得ることができる。なお、図７は、前述した本実施形態におけるステアリングローラ６の軸支部について概略的に示す断面図である。

すなわち、既に説明したように、ステアリングローラ６は、ローラ軸６ｂを軸支持部材１０によって従動可能に軸支され、その嵌合幅は、図７における幅Ｂ（軸支領域Ｂ）となっている。これに対し、中間転写ベルト６１の称呼位置は端部が破線Ｅの位置にあり、ベルト幅Ａ（ベルト張架領域Ａ）は、幅Ｂとオーバーラップする関係にある点に特徴がある。

ステアリングローラ６の軸方向中央に中間転写ベルト６１を均等に位置させた状態（図５（ａ））での一対のテンションバネ１１は、付勢方向から見た場合にテンションバネ１１の少なくとも一部が中間転写ベルト６１の端部に重複するように位置決めされる。これにより、テンションバネ１１の付勢力を軸支持部材１０を介して中間転写ベルト６１に安定して与えることができる。

以上により、ステアリングローラ６の撓み量が低減され、幅Ｂ（軸支領域Ｂ）におけるローラ軸６ｂの従動性低下と耐久に伴う経時的な偏摩耗や異音が改善される。

図７に示すように、軸支持部材１０は、中間転写ベルト６１が巻き付くテーパー面と対向する位置にテンションバネ１１の加圧面を有する点に特徴がある。これにより、軸支持部材１０の剛性が高くなり、テーパー面へのベルト巻き付きの密着性が良好になる。

また、図７に示すように、テンションバネ１１は、中間転写ベルト６１のベルト端部Ｅに対して称呼（中央）の位置でオーバーラップする関係にある点が特徴である。そのため、ベルト寄りが発生すると、寄った側のテンションバネ１１は、よりベルト端部Ｅとのオーバーラップ量が大きくなる。

本実施形態では、中間転写ベルト６１に、例えばポリイミドのような樹脂ベルトを用いている。そして、ベルト寄りが発生して調芯動作が行われた場合にベルトが破断しないように、両端に設けられたテンションバネ１１が伸縮することで、端部のベルト周長変化を吸収する役割を担っている。

この場合、軸支持部材１０に余分なモーメント等が作用すると、ベルト周長変化を吸収する動作に非線形性が生じたり、応答性を損ねたりするおそれがある。これに対し、本実施形態のようにテンションバネ１１とベルト端部Ｅとがオーバーラップ量を有し、かつベルト寄りに伴ってオーバーラップ量を増す関係にあることで、軸支持部材１０に作用する余計なモーメントが少なくなる。そのため、結果として剛性が高くなり、ベルト周長変化を吸収する動作が良好になる。

このように、本実施形態によると、シンプルな構成でありながらベルトテンションに対する剛性を高める効果が得られ、調芯性能の損失が少ないベルト調芯機構を実現することが可能となる。

また、幅方向サイズに関しても、軸支持部材１０が軸受け機能と摩擦発生機能とを兼ね備えるので、従来技術による比較例の調芯機構（図９（ａ），（ｂ）参照）よりも小型化が可能になる。例えばテンションローラが直接前・後フレームに軸支される構成のように調芯機構を有さない場合に比べても、同等のサイズで構成することが可能になることが分かる。

以上の本実施形態では、いわば図９の摺動部材５０や摺動部材５２の機能を軸支持部材１０に一体化させ、この軸支持部材１０をステアリングローラ６に隣接して配置している。そして、ステアリングローラ６のローラ軸６ｂの軸支領域Ｂと中間転写ベルト６１のベルト張架領域Ａとをオーバーラップさせた関係にしている。

これにより、ステアリングローラ６のローラ軸６ｂの撓み量を減少させ、従動ローラであるステアリングローラ６の従動性を良好にすることができる。そのため、調芯性能の損失を低減でき、また軸支持部材１０の偏磨耗や異音などを解決することができる。また、軸受け機能と摩擦力発生機能とを軸支持部材１０が全て担うので、構成が簡易化され、ベルト搬送装置としての中間転写ベルトユニット２０の軸長手方向の幅サイズを小型化することができる。これらの効果は、後述する第２の実施形態においても同様に得ることができる。

なお、本実施形態では中間転写ベルト６１を有する画像形成装置６０を例に挙げて説明したが、本発明を、その他の無端状ベルト搬送装置及びこれを有する画像形成装置に適用することもできる。具体的には、転写ベルト上に記録材を吸着させて、記録材上に各色の画像を順次重ね合わせる直接転写ベルトユニット及びこれを備えた画像形成装置を挙げることができる。さらに、感光体ベルト上に直接帯電、露光、現像のプロセスを行い、これを各色順次重ね合わせる感光体ベルトユニット及びこれを備えた画像形成装置を挙げることができる。

また、本実施形態中で説明した軸支持部材１０の材質、摩擦係数μ_Ｓ、テーパー角ψ等のパラメータ設定はあくまでも代表例であって、一意的に限定されるものではない。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明に係る第２の実施形態について説明する。本実施形態では、基本的には第１の実施形態で説明した中間転写ベルトユニット２０及びこれを備えた画像形成装置６０とほぼ同様の構成を有する。従って、画像形成装置６０の構成及び動作原理についての説明は省略し、異なる部分を中心に説明をする。また、以下、同一部分については同じ符号を用いて説明をする。

［本実施形態のベルト自動調芯機構部及びその効果］
図８は、本発明の第２の実施形態に係るステアリングローラ軸支部について概略的に説明する断面図である。図８は、本実施形態のベルト自動調芯機構部を示す断面図であるが、第１の実施形態と大きく異なる点は、ベルト張力（テンション力）を付与するテンションバネ１１が揺動プレート１２の両端部でなく中央部にのみ配置される点である。

ステアリング軸線Ｊ（図３参照）を構成する回動軸部材１３が揺動プレート１２の中央部に固定され、テンションバネ１１の内径が回動軸部材１３の外径に嵌まる形に構成されている。テンションバネ１１の一端は、回動軸部材１３の取り付け相手であるフレームステー２３（図４参照）が受け、他端は、揺動プレート１２が受けることで調芯機構部全体がテンションバネ１１で加圧される構成となっている。

このように、揺動プレート（揺動部材）１２には、ステアリングローラ６の軸方向中央部を中心に揺動するようにステアリングローラ６を支持する揺動中心軸としての回動軸部材１３が設けられている。付勢部材としてのテンションバネ１１は、回動軸部材（揺動中心軸）１３に取り付けられ、テンション力をステアリングローラ６に対して回動軸部材１３及び一対の軸支持部材１０を介して与える１つのバネ部材からなる。

第１の実施形態のように両端部の２箇所でテンション力を付与する場合は、各々のテンションバネ１１が公差の上限下限となることも予想されるため、テンションバランス差によるベルト寄り成分を考慮する必要がある。この点において、本実施形態における中央部の１箇所でテンション力を付与する構成は優位性を持つ。

本実施形態におけるステアリングローラ６の軸支構成については、ローラ軸６ｂと嵌合する支持孔１０ａを有する軸支持部材１０が揺動プレート１２に直接固定されているので、調芯機構部の端部剛性がより高くなっている。

また、本実施形態の軸支持部材１０の形状は、第１の実施形態と同様に、内側は隣接するステアリングローラ６と同じ外径の曲面形状であり、そこから外側に向かって所定のテーパー角ψで徐々に大径化する曲面形状を有する。そして、テーパー面（摺動リング部８２）で中間転写ベルト６１の内周面と摺擦する。

本実施形態では、中間転写ベルト６１のベルト張架領域Ａに関しても基本的には第１の実施形態と同様であり、軸支持部材１０の軸支領域Ｂと一部領域がオーバーラップする特徴を有する。これによって、ステアリングローラ６のローラ軸６ｂの撓み量が低減し、幅Ｂ（嵌合幅）におけるローラ軸６ｂの従動性低下と耐久に伴う経時的な偏摩耗や異音が改善される。

なお、本実施形態についても、中間転写ベルトを有するカラー画像形成装置に限らず、その他の無端状ベルト搬送装置及びこれを有する画像形成装置に本発明を適用することが可能である。

７ａ，７ｂ，６，６６…複数の張架ローラ（従動張架ローラ，第１張架ローラ（ステアリングローラ），第２張架ローラ（駆動ローラ））、１０…軸支持部材（軸支持部材）、１１…付勢部材（テンションバネ）、１２…揺動部材（揺動プレート）、１３…揺動中心軸（回動軸部材）、２０…ベルト搬送装置（中間転写ベルトユニット）、３０…案内部（スライドガイド）、６１…無端状ベルト（中間転写ベルト）、８２…摺擦面（摺動リング部）

Claims (7)

1. 無端状ベルトと、
   前記無端状ベルトを張架する複数の張架ローラと、
   前記複数の張架ローラのうちの第１張架ローラを、前記複数の張架ローラのうちの第２張架ローラとの相対的なアライメントが変更可能になるように揺動可能に支持する揺動部材と、
   前記無端状ベルトの内周に作用するテンション力を前記第１張架ローラに与える付勢部材と、
   前記第１張架ローラの軸方向両端部をそれぞれ支持するように前記揺動部材に取り付けられた一対の軸支持部材と、を備え、
   前記一対の軸支持部材は、
   前記無端状ベルトを自動調芯するために前記アライメントを変更させる力が前記第１張架ローラに付与されるように前記無端状ベルトの内面に摺擦する摺擦面を有する、
   ことを特徴とするベルト搬送装置。
2. 前記無端状ベルト及び前記一対の軸支持部材は、
   前記第１張架ローラの軸方向中央に前記無端状ベルトを均等に位置させた状態での前記無端状ベルトの幅方向両端部が、前記一対の軸支持部材それぞれの前記摺擦面の一部を覆う位置関係となっている、
   ことを特徴とする請求項１記載のベルト搬送装置。
3. 前記付勢部材は、
   前記テンション力を前記一対の軸支持部材に対してそれぞれ与える一対のバネ部材である、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載のベルト搬送装置。
4. 前記一対の軸支持部材を、前記付勢部材の付勢方向に案内する案内部を有する、
   ことを特徴とする請求項３記載のベルト搬送装置。
5. 前記第１張架ローラの軸方向中央に前記無端状ベルトを均等に位置させた状態での前記一対の付勢部材は、
   付勢方向から見た場合に前記付勢部材の少なくとも一部が前記無端状ベルトの端部に重複するように位置決めされている、
   ことを特徴とする請求項３又は４記載のベルト搬送装置。
6. 前記揺動部材は、前記第１張架ローラの軸方向中央部を中心に揺動するように前記第１張架ローラを支持する揺動中心軸を有し、
   前記付勢部材は、
   前記揺動中心軸に取り付けられ、前記テンション力を前記第１張架ローラに対して前記揺動部材及び前記一対の軸支持部材を介して与える１つのバネ部材である、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載のベルト搬送装置。
7. 前記摺擦面は、
   前記第１張架ローラの軸方向外側に向かうにつれて前記第１張架ローラの外周面との径方向の距離が次第に大きくなるテーパー状に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載のベルト搬送装置。

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